[发明专利]具有角度敏感透射的基于偏振的滤光器

说明书

本文所公开的基于偏振的光学角度滤光器可以被工程化成根据入射角和方位角的函数来透射规定的光量。这样的滤光器可以透射光而不会引入伪像，使其适合于光学系统的图像路径。一个示例可以包括具有输入圆偏振器、分析圆偏振器和定位于圆偏振器之间的延迟器的角度滤光器，该延迟器具有厚度方向的延迟。选择延迟器的厚度方向延迟(R_th)以产生规定的入射角相关的透射率函数，并且圆偏振器减少透射率函数中的方位角相关的量。

交叉引用

本申请要求于2018年10月12日提交的美国临时申请No.62/745,060的权益，其内容通过全文引用并入本文中。

背景技术

可以通过在特定位置处插入滤光器来增强某些光学系统的性能，该特定位置的透射率取决于入射角(相对于表面-法线的角度和方位角)，并且在某些情况下取决于位置。角度滤光器可以有效地将光源的辐射模式(例如，单位为每立体角瓦特/流明的强度)从(例如)朗伯型改变为更受限的模式。例如，棱柱形的光控制膜(prismatic light-controlfilms)(例如，通过3M)可以按入射角和方位角的函数确定哪些入射射线角被有效地透射以及哪些入射射线角被反射。这样的滤光器在照明路径中特别有用，在该照明路径中在图像路径中所需的光学质量不太重要。

发明内容

所描述的是基于偏振的光学滤光器，其被工程化为按射线角度(即相对于法线的角度和方位角)的函数来产生规定的透射率。在某些实例下，有益的是设计滤光器，该滤光器可以有效地透射近法线入射的角度范围内的光。在某些情况下，指定期望的角度截止和角度过渡带宽是有益的。还可能需要指定超出其中透射率最小化的过渡带的角度带。在某些实例下，该截止角是方位角相关的，而在其他情况下，它优选地对方位角不敏感。先前描述了方位角不变的低通角度滤光器。在某些实例下，滤光器函数的波长相关性被最小化，以给出在(例如)可见光波段的中性的角度滤光器轮廓。在其他情况下，可能优选的是，角度过滤轮廓具有特定的波长相关性。本文所描述的角度滤光器潜在地用于改进显示装置、图像捕获装置中的视力(例如，户外眼镜)，并且通常用于改进成像系统的性能。它们还可以通过(例如)在透射承载信息的光时衰减杂散光来提高辐射计量系统(radiometric systems)的性能。

本文所公开了角度滤光器，该角度滤光器包括输入圆偏振器；分析圆偏振器；以及定位在圆偏振器之间的延迟器，该延迟器具有厚度方向延迟。选择延迟器的厚度方向延迟(R_th)以产生规定的入射角相关的透射率函数，并且圆偏振器减少透射率函数中的方位角相关的量。

圆偏振器可以各自由与四分之一波延迟器组合的线偏振器构成。线偏振器中的每一个可以是吸收式偏振器、反射式偏振器或晶体偏振器中的一个。分析圆偏振器可以是绕偏振器轴线翻转的输入圆偏振器。四分之一波延迟器具有反向色散，使得红色的光程差大于蓝色的光程差。四分之一波延迟器可以具有R_th＜R_e/2，其中R_e是平面内延迟。四分之一波延迟器可以具有R_th＝0。偏振器可以是平行的，并且QW光轴可以以±45°交叉。四分之一波延迟器可以是拉伸聚合物，反应性介晶延迟器或晶体延迟器中的一个。

延迟器可以是C板、O板或双轴延迟器中的一个。延迟器可以具有R_th＜0或R_th0。延迟器可以是幅度为|R_th|400nm的C板。透射率函数可以是低通滤光器、带通滤光器或高通滤光器中的一个。50％透射角的方位角的变化可以小于±10％。50％透射角的方位角的变化可以小于±20％。可以在输入线偏振器与四分之一波延迟器之间、分析线偏振器与四分之一波延迟器之间或两者之间放置几何补偿器。