专利名称：一种三波段带通滤光装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及滤光片领域，更具体的说是一种用于光谱立体显示技术中分割红绿蓝波段的三波段带通滤光装置。
背景技术：
目前的立体显示技术可以分为裸眼式和眼镜式两大类别，裸眼式立体显示技术主要应用在商用显示方面，眼镜式立体显示技术则集中于消费级市场。而投入商业运行的主流眼镜式立体显示技术可以分为三类主动立体显示技术、偏振立体显示技术和光谱立体显示技术。现阶段立体显示技术通过两只眼睛分别看到左右镜头放映的不同图像，从而得到立体画面。主动立体显示技术用刷新率极高的投影机交替输出左右眼画面，配合可以左右交 替开关的快门式立体眼镜同步切换实现左、右眼图像的分离。快门式立体眼镜成本较高，频繁开关闪烁会给眼睛带来不适，亮度损失也很大。偏振立体显不技术基于光的偏振态原理，放映光束通过偏振方向相反的圆偏振片形成两束偏振光，把两幅图像投射到银幕上。偏振立体投影对要求屏幕的增益较高，需要特制的金属银幕。此外，偏振立体投影技术存在严重的太阳效应和金属眩光问题。光谱立体显示技术利用三带通滤光片对光谱中的红绿蓝频段各自分割为高、低波长两部分，将左、右眼图像分离开。这种技术可以使用普通银幕，不用更换金属银幕。但另一方面，光学性能良好的三带通滤光片的制作成本也很高，导致光谱立体眼镜是偏振式眼镜价格的十数倍之多，是限制其市场份额重要因素。传统的F-P滤光片主要利用在两个方面，一是F — P谐振器，单腔工作实现多个波长同时起振的功能；二是窄带滤光片，多腔组合工作实现选择单个波长的功能。其特点是若通过多个波长，则波长的透射谱为三角形；若通过波长的透射谱为矩形，则只能通过单个波长。光谱立体显示技术使用的三波段带通滤光片要求不仅能同时滤出多个频段，而且要求每个频段的透射谱为矩形状，因此传统的F — P腔无法实现这一功能。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种三波段带通滤光装置，其含有单面镀制的三波段带通滤光片结构，使得滤光片在可见光频段实现红绿蓝波段滤光。当装置中含有两片滤光片时，通过改变参考波长镀制两片互补的滤光片，可将红绿蓝频段各自分为高、低波长两部分，结合相关立体显示设备实现立体显示功能。本实用新型通过下述方案达到以上目的。一种三波段带通滤光装置，包括带通滤光片，带通滤光片为在基片单面镀制由高低折射率材料组成的截止滤光膜制得，其膜系结构为
AI ^cxlLtBi Ha2L1B2Hcn^L爲Ha2L爲q | G[0011]其中A代表空气，G代表基片，H表示高折射率层，L表示低折射率层， ^2'A' Pr q 代表系数。优选地，高折射率层的光学厚度为四分之一中心波长，低折射率层的光学厚度为四分之一中心波长。优选地，构成高折射率层的材料选自Ti02、Ta2O5或ZnS。优选地，构成低折射率层的材料选自SiO2、Al2O3或MgF2。优选地，基片的材料为可见区和近红外区透明的材料。更优选为玻璃或塑料。作为一种优选的方案，各系数的取值为0 = 0.5，^ = I , ￡% = 4 ,爲=I ,爲=2，q = 4 ,带通滤光片的膜系结构为AI (0. 5LHL2H4L2HLH0. 5L) 4 | G在上述优选膜系结构的基础上，更优选的三波段带通滤光装置含有两片带通滤光片，即滤光片A和滤光片B。通过改变参考波长，选取参考波长为510nm和555nm，构造两种互补的三波段带通滤光片结构，经过计算机优化，其所达到的效果是滤光片A在 400nm-420nm、457nm-488nm、531nm-570nm、627nm-700nm 范围截止，透射率小于 1%，在428nm-448nm、497nm-520nm、584nm-615nm范围透光，平均透射率大于90% ;滤光片B在 400nm-450nm、500nm-530nm、575nm-620nm、685nm-700nm 范围截止，透射率小于 1%，在460nm-490nm>540nm-565nm>635nm-670nm 范围透光，平均透射率大于 90%。在上述优选方案中，滤光片A的三波段带通428nm-448nm、497nm-520nm、584nm-615nm分别对应为蓝光、绿光、红光的低波频段，滤光片B的三波段带通460nm-490nm、540nm_565nm、635nm_670nm分别对应为蓝光、绿光、红光的高波频段。本实用新型有以下有益效果(I)本实用新型在传统F-P滤光片的基础上，经过重新计算及设计，通过加入修正层、等效层等手段进行波形修正，提出了一种新型的滤光片结构，可实现同时滤出三个频段的矩形透射谱，满足了三波段带通滤光片的要求；(2)本实用新型采用传统的薄膜沉积工艺进行制备，方法简单，成本低，可解决现阶段光谱立体显示技术的核心器件三波段带通滤光片成本高的问题，并补充了国内这方面的技术缺失。(3)本实用新型的膜系结构适合通用的优化软件，能够达到更佳的效果。
图I为实施例I的带通滤光片的结构图；图中空气I、高折射率层2、低折射率层3、基片4 ;图2为参考波长为510nm的三波段带通滤光片的透射率曲线；图3为参考波长为555nm的三波段带通滤光片的透射率曲线；图4为两个滤光片叠加后的透射率曲线；图5为三波段带通滤光装置的实测光谱。
具体实施方式
实施例I、[0029]
以下结合附图对本实用新型的三波段带通滤光装置做进一步的详细说明。如图I所示，本实施例提供了一种三波段带通滤光装置，包括带通滤光片，滤光片由在玻璃和塑料等可见区和近红外区透明的材料的基片上镀制高低折射率交替的复合介质膜而制得，其中高折射率材料为Ti02、Ta2O5或ZnS，低折射率介质层为SiO2、Al2O3或MgF2。膜系结构为 AI (0. 5LHL2H4L2HLH0. 5L) '4 | G其中A代表空气，G代表基片，H表示光学厚度为四分之一中心波长的高折射率层，L表不光学厚度为四分之一中心波长的低折射率层。本实施例的三波段带通滤光装置含有两片带通滤光片，即滤光片A和滤光片B。采用色彩管理技术计算，选择510nm和555nm作为参考波长，将红绿蓝三色波段分割成高、低频段。经过计算机优化，在参考波长510nm,滤光片A在400nm-420nm、457nm-488nm、·531 nm-57Onm> 627nm-7OOnm 范围截止，透射率小于 1%，在 428nm-448nm、497nm-520nm、·584nm-615nm范围透光，平均透射率大于90%，如图2所示。在参考波长555nm，滤光片B在 400nm-450nm、500nm-530nm、575nm-620nm、685nm-700nm 范围截止，透射率小于 1%，在460nm-490nm、540nm-565nm、635nm-670nm范围透光，平均透射率大于90%，如图3所示。其中，滤光片A的三波段带通428nm-448nm、497nm-520nm、584nm-615nm分别对应为蓝光、绿光、红光的低波频段，滤光片B的三波段带通460nm-490nm、540nm-565nm、635nm-670nm分别对应为蓝光、绿光、红光的高波频段。上述两个滤光片叠加的光谱如图4所示，使用石英晶振膜厚仪光学多层镀膜机完全可以实现该设计结果。基于上述理论所设计的三波段带通滤光片，使用光学多层镀膜机进行了实验制备。如图5所示为实际制备的两片三带通滤光片的光谱曲线，与理论曲线一致。
权利要求1.一种三波段带通滤光装置，包括带通滤光片，其特征在于带通滤光片的膜系结构为 I)Aq IG 其中A代表空气，G代表基片，H表示高折射率层，L表示低折射率层，Q1r S2' a3' A' Ar q 代表系数。
2.如权利要求I所述的三波段带通滤光装置，其特征在于高折射率层的光学厚度为四分之一中心波长，低折射率层的光学厚度为四分之一中心波长。
3.如权利要求I所述的三波段带通滤光装置，其特征在于构成高折射率层的材料选自Ti02、Ta2O5 或 ZnS0
4.如权利要求I所述的三波段带通滤光装置，其特征在于构成低折射率层的材料选自SiO2、Al2O3 或 MgF2。
5.如权利要求I所述的三波段带通滤光装置，其特征在于基片的材料为可见区和近红外区透明的材料。
6.如权利要求5所述的三波段带通滤光装置，其特征在于基片的材料为玻璃或塑料。
7.如权利要求1-6中任一项所述的三波段带通滤光装置，其特征在于各系数的取值为
8.如权利要求7所述的三波段带通滤光装置，其特征在于所述带通滤光片包括滤光片A 和滤光片 B,滤光片 A 在 400nm-420nm、457nm-488nm、531nm-570nm、627nm-700nm 范围内透射率小于1%，在428nm-448nm、497nm-520nm、584nm-615nm范围内平均透射率大于90% ;滤光片 B 在 400nm-450nm、500nm-530nm、575nm-620nm、685nm-700nm 范围内透射率小于 1%，在460nm-490nm、540nm-565nm、635nm-670nm 范围内平均透射率大于 90%。
9.如权利要求8所述的光三波段带通滤光装置，其特征在于滤光片A的三波段带通428nm-448nm、497nm-520nm、584nm-615nm分别对应为蓝光、绿光、红光的低波频段，滤光片B的三波段带通460nm-490nm、540nm-565nm、635nm-670nm分别对应为蓝光、绿光、红光的高波频段。
专利摘要本实用新型公开了一种三波段带通滤光装置，包括带通滤光片，可应用于光谱立体显示等领域。带通滤光片由交替的高低折射率材料多层膜组成，通过选取各层膜的厚度，使得滤光片在可见光区实现红绿蓝波段滤光。改变参考波长镀制两片互补的滤光片，可将红绿蓝频段各自分为高、低波长两部分，结合相关立体显示设备实现立体显示功能。
文档编号G02B5/20GK202512258SQ201220173570
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者刘耀晖, 江绍基, 钟金池, 陈少飞 申请人:中山大学