一种截止滤光片

摘要

本发明公开了一种截止滤光片，包括总数至少30层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，每10层膜为一个基本周期层；每个基本周期层具体包括依次层叠的前反射镜、复间隔层和后反射镜，前反射镜为3层膜，复间隔层为3层膜，后反射镜为4层膜。本发明截止滤光片，具体可作为短波通滤光片和长波通滤光片，采用基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构，该截止滤光片的S,P偏振分离以及S,P偏振位相差极小，几乎无偏振，可显著改善图像清晰度和对比度，不仅可用于制造投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统，而且在诸如光通讯等领域同样具有重要的应用价值。

权利要求

1.一种截止滤光片，其特征在于，包括总数至少30层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，每10层膜为一个基本周期层；

每个基本周期层具体包括依次层叠的前反射镜、复间隔层和后反射镜，所述的前反射镜为3层膜，所述的复间隔层为3层膜，所述的后反射镜为4层膜；

所述的截止滤光片为短波通滤光片，包括总数为64层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，其中，沿入射光方向各膜层的厚度依次为480.903，358.4375，455.018，

298.0185，439.4095，355.632，355.8335，465.2325，246.6515，194.649，104.7955，

134.2765，256.6025，235.0885，146.909，100.006，214.8765，250.387，204.631，100.4555，

153.977，241.9705，248.961，140.6625，109.647，201.748，264.9725，202.585，110.825，

139.748，248.775，244.1715，160.115，101.2615，198.0435，252.216，222.5645，112.0495，

135.346，229.4465，256.5095，160.4405，105.1055，179.8775，258.0905，207.421，

113.615，130.7115，238.421，230.485，139.5155，103.1835，212.691，238.266，172.453，

91.0315，185.2095，241.707，216.6125，75.702，155.899，259.005，508.5395，430.311，单位为nm；

所述的高折射率膜的材料为TiO2；所述的低折射率膜的材料为SiO2。

2.一种截止滤光片，其特征在于，包括总数至少30层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，每10层膜为一个基本周期层；

每个基本周期层具体包括依次层叠的前反射镜、复间隔层和后反射镜，所述的前反射镜为3层膜，所述的复间隔层为3层膜，所述的后反射镜为4层膜；

所述的截止滤光片为长波通滤光片，包括总数为54层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，其中，沿入射光方向各膜层的厚度依次为329.626，126.588，49.544，406.659，

91.916，349.404，430.221，88.836，84.535，106.381，114.081，116.072，97.922，89.023，

102.806，393.085，387.046，106.293，64.603，130.251，367.455，110.385，321.475，

505.296，296.406，172.447，291.676，183.414，259.919，239.58，248.655，29.271，

329.065，189.794，267.894，201.993，234.069，255.156，198.198，276.727，198.231，

260.623，228.03，221.012，265.056，185.867，271.37，203.698，236.522，248.072，

198.055，317.658，88.132，485.067，单位为nm；

所述的高折射率膜的材料为TiO2；所述的低折射率膜的材料为SiO2。

说明书

一种截止滤光片

技术领域

[0001] 本发明涉及彩色分离和彩色图像合成系统中的截止滤光片领域，具体涉及无偏振的短波通滤光片和长波通滤光片。

背景技术

[0002] 在高亮度的数字投影显示系统中，光能利用率是最重要的性能指标，因此，减小光能损失，使显示亮度提高到3万流明以上一直是工程技术人员急待解决的技术关键。

[0003] 现有投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统中，需要用到截止滤光片，常用的截止滤光片有短波通滤光片和长波通滤光片，由于入射光必须在一定的入射角下才能工作，这时其短波通滤光片和长波通滤光片就会产生较大的偏振，因而产生较大的S,P偏振分离和S,P偏振位相差，这不仅造成光能损失，而且还会导致彩色分离和彩色图像合成系统的温度升高，因此，在高亮度和高清晰度的数字投影显示系统中，随着亮度和分辨率的不断提高已逐渐变得不敷应用。

[0004] 现有投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统中，短波通滤光片和长波通滤光片主要存在如下技术问题：

[0005] 一、短波通滤光片和长波通滤光片的透射分光曲线的S,P偏振分离太大，不仅导致光能损失，而且损失的那一部分光在器件内通过多次反射和折射后变成了杂散光，导致图像清晰度和对比度下降；

[0006] 二、短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差也太大，使一部分光由线偏振光变成扁椭圆偏振光，由于器件的入射光是S线偏振光，调制后的出射信号光是P线偏振光，扁椭圆偏振光中的S偏振成分同样将导致光能量损失和引入杂散光；

[0007] 上述这些杂散光在高亮度的彩色分离和彩色图像合成系统中积累起来，还会导致棱镜和薄膜的温度升高而产生光学表面热变形，进一步致使图像清晰度和对比度下降，甚至热应力可能导致器件的破裂。

[0008] 现用的短波通滤光片和长波通滤光片，由于光线倾斜入射时S偏振光和P偏振光的光学导纳在同一波长处从本质上势必发生分离，从而导致短波通滤光片和长波通滤光片的透射分光曲线产生较大的S,P偏振分离及S,P偏振位相差。这在用于投影显示的短波通滤光片和长波通滤光片中，不仅造成光能损失，而且引起器件温度升高所致的热变形而带来的分辨率降低，显然，这对高亮度和高清晰度的数字投影显示系统是一个很致命的限制。

[0009] 长期以来，短波通滤光片和长波通滤光片的设计分别采用光学导纳与基板和空气匹配优良的（0.5LH0.5L）和（0.5HL0.5H）基本周期作为初始设计，遗憾的是，这些设计不管如何优化，始终得到较大的S,P偏振分离及S,P偏振位相差。

[0010] 现用的短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差峰值分别为-66度和100度。现有技术从未认识到短波通滤光片和长波通滤光片的透射分光曲线所产生的S,P偏振分离会造成如此严重的后果，现有技术更从未认识到短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差会造成如此严重的后果，主要原因是因为目前一般投影机的亮度和分辨率要求并不非常苛刻，只有在高亮度和高清显示时，这个技术关键才凸现出来。但是，在高亮度显示中，器件本身温度已接近70℃，由S,P偏振分离和S,P偏振位相差产生的光能损失积累更是大大加剧了温度上升，进而产生光学表面热变形，进一步破坏显示图像的清晰度和对比度，甚至导致玻璃棱镜和滤光片薄膜的破裂。

发明内容

[0011] 本发明提供了一种截止滤光片，采用基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构，该截止滤光片的S,P偏振分离以及S,P偏振位相差极小，几乎无偏振。

[0012] 一种截止滤光片，包括总数至少30层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，每10层膜为一个基本周期层；

[0013] 每个基本周期层具体包括依次层叠的前反射镜、复间隔层和后反射镜，所述的前反射镜为3层膜，所述的复间隔层为3层膜，所述的后反射镜为4层膜。

[0014] 本发明中，高折射率膜中的高折射率和低折射率膜中的低折射率是相对而言的，是指高折射率膜的折射率要高于低折射率膜的折射率，本领域技术人员可清楚地知道高折射率膜和低折射率膜的含义，并不一定要限定高折射率膜和低折射率膜的折射率。

[0015] 每10层膜为一个基本周期层，是指沿入射光方向开始算，头10层膜为第一个基本周期层，之后的10层膜为第二个基本周期层，依次类推，最后的膜层数可以是10层，刚好是一个基本周期层，当然也可以不是10层，小于10层，最后的膜层可认为是最后周期层，如截止滤光片中，膜层总数为54层，前面50层为5个基本周期层，最后留有4层，最后4层膜层为最后周期层。

[0016] 本发明的发明人设计的截止滤光片，具体可作为短波通滤光片和长波通滤光片，可获得了比现用短波通滤光片和长波通滤光片小得多的透射分光曲线的S,P偏振分离及S,P偏振位相差。

[0017] 本发明提出了一种新的构思，企图找到一种初始设计，使其透射-反射过渡区本质上就具有足够小的S,P偏振分离和S,P偏振位相差。通过在透射-反射过渡区波长上寻找S,P偏振光导纳相等的方法，终于得到了基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构，该初始结构有一个奇异的特性：某些干涉级次的反射-透射过渡区在透射带的短波侧(或长波侧)具有极小的S,P偏振分离和S,P偏振位相差，而在透射带的长波侧(或短波侧)却增加了S,P偏振分离和S,P偏振位相差，这一特性的发现，对减小（或增大）偏振分离和偏振位相差的设计极为重要。虽然基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构能获得极小的S,P偏振分离以及S,P偏振位相差，但是问题是其反射带和透射带的宽度太窄而尚不能直接使用，为此，需要进一步在保持S,P偏振分离和S,P偏振位相差不变的前提下通过TFCalc膜系设计软件优化来展宽反射带和透射带。

[0018] 作为优选，所述的前反射镜由沿入射光方向依次设置的高折射率膜、低折射率膜和高折射率膜构成。依次设置的高折射率膜、低折射率膜和高折射率膜，符合基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构中的“HLH”，优化后即可得到极小的S,P偏振分离及S,P偏振位相差的截止滤光片。

[0019] 作为优选，所述的复间隔层由沿入射光方向依次设置的低折射率膜、高折射率膜和低折射率膜构成，依次设置的低折射率膜、高折射率膜和低折射率膜，符合基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构中的“2L2H2L”，优化后即可得到极小的S,P偏振分离及S,P偏振位相差的截止滤光片。

[0020] 作为优选，所述的后反射镜由沿入射光方向依次设置的高折射率膜、低折射率膜、高折射率膜和低折射率膜构成，高折射率膜、低折射率膜、高折射率膜和低折射率膜，符合基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构中的“HLHL”，优化后即可得到极小的S,P偏振分离及S,P偏振位相差的截止滤光片。

[0021] 作为优选，所述的高折射率膜的材料为TiO2或Nb2O5，进一步优选为TiO2，上述材料能够具有相对理想的高折射率；所述的低折射率膜的材料为SiO2，上述材料能够具有相对理想的低折射率。

[0022] 作为优选，所述的基本周期层为3～8个，算上最后周期层，总周期层为4～9个，基本周期层的数目小于3个时，即总周期层小于4个时，反射带截止性能变差，反之，基本周期层的数目大于8个时，即总周期层大于9个时，因为膜层数太多，制造成本上升，且透射带中易产生麻烦的次峰。进一步优选，所述的基本周期层为4～7个。

[0023] 作为优选，所述的截止滤光片为短波通滤光片，包括总数为64层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，其中，沿入射光方向各膜层的厚度依次为480.903，358.4375，455.018，298.0185，439.4095，355.632，355.8335，465.2325，246.6515，194.649，
104.7955，134.2765，256.6025，235.0885，146.909，100.006，214.8765，250.387，204.631，
100.4555，153.977，241.9705，248.961，140.6625，109.647，201.748，264.9725，202.585，
110.825，139.748，248.775，244.1715，160.115，101.2615，198.0435，252.216，222.5645，
112.0495，135.346，229.4465，256.5095，160.4405，105.1055，179.8775，258.0905，
207.421，113.615，130.7115，238.421，230.485，139.5155，103.1835，212.691，238.266，
172.453，91.0315，185.2095，241.707，216.6125，75.702，155.899，259.005，508.5395，
430.311，单位为nm。上述的短波通滤光片，采用基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构，经过TFCalc膜系设计软件优化，上述厚度的膜层能够使短波通滤光片的S,P偏振分离以及S,P偏振位相差极小，几乎无偏振，大大提高成像的质量。

[0024] 作为优选，所述的截止滤光片为长波通滤光片，包括总数为54层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，其中，沿入射光方向各膜层的厚度依次为329.626，126.588，49.544，406.659，91.916，349.404，430.221，88.836，84.535，106.381，114.081，116.072，
97.922，89.023，102.806，393.085，387.046，106.293，64.603，130.251，367.455，110.385，
321.475，505.296，296.406，172.447，291.676，183.414，259.919，239.58，248.655，
29.271，329.065，189.794，267.894，201.993，234.069，255.156，198.198，276.727，
198.231，260.623，228.03，221.012，265.056，185.867，271.37，203.698，236.522，
248.072，198.055，317.658，88.132，485.067，单位为nm。上述的长波通滤光片，采用基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构，经过TFCalc膜系设计软件优化，上述厚度的膜层能够使长波通滤光片的S,P偏振分离以及S,P偏振位相差极小，几乎无偏振，大大提高成像的质量。

[0025] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0026] 本发明的短波通滤光片和长波通滤光片（即截止滤光片）的透射分光曲线所产生的S,P偏振分离可远小于现用短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振分离。本发明的短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振分离分别为0.1nm和0.16nm，相比于现用短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振分离分别为7.6nm和8.0nm得到了显著改善。由于在彩色分离和彩色图像合成系统中的入射光是S偏振光，而经过图像器调制后的出射信号光是由S偏振光转换而来的P偏振光，器件总的能量利用率为S偏振光和P偏振光能量的乘积，这意味着S,P偏振光分光特性曲线之间的波长分离区域的光能量会无法利用而被损失在器件内部，而本发明的短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振分离极小，因此，本发明的短波通滤光片和长波通滤光片可以大大提高光能利用率而显著提高投影显示亮度。由于S,P偏振分离造成的光能损失在器件内会形成大量杂散光，而本发明的短波通滤光片和长波通滤光片S,P偏振分离极小，因此，本发明的短波通滤光片和长波通滤光片还可显著改善图像清晰度和对比度。

[0027] 本发明的短波通滤光片和长波通滤光片（即截止滤光片）所产生的S,P偏振位相差也远小于现用短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差。短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差会使一部分光由线偏振光变成椭圆偏振光，由于器件的入射光是S线偏振光，调制后的出射信号光是P线偏振光，扁椭圆偏振光中的S偏振成分同样将导致光能量损失和引入杂散光，降低图像清晰度和对比度。本发明的短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差峰值分别为-14度和31度，相比于现用短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差峰值分别为-66度和100度也得到了显著改善。因此，本发明的短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差极小，可大大提高图像清晰度和对比度，从而提高图像质量。

附图说明

[0028] 图1是现有投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统的结构和工作原理示意图；

[0029] 图2是现用短波通滤光片透射分光曲线的S,P偏振分离曲线；

[0030] 图3是现用短波通滤光片的S,P偏振位相差曲线；

[0031] 图4是现用长波通滤光片透射分光曲线的S,P分离曲线；

[0032] 图5是现用长波通滤光片的S,P偏振位相差曲线；

[0033] 图6是由（HLH2L2H2LHLHL）4的初始结构计算的S偏振光和P偏振光的透射分光曲线；

[0034] 图7是本发明截止滤光片的结构示意图；

[0035] 图8是本发明的短波通滤光片透射分光曲线的S,P偏振分离曲线；

[0036] 图9是本发明的短波通滤光片的S,P偏振位相差曲线；

[0037] 图10是本发明的长波通滤光片透射分光曲线的S,P偏振分离曲线；

[0038] 图11是本发明的长波通滤光片的S,P偏振位相差曲线。

具体实施方式

[0039] 如图1所示，为现有投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统，包括沿光路方向设置的第一棱镜1、第二棱镜2以及第三棱镜3，第一棱镜1和第二棱镜2均为三棱镜，第一棱镜1垂直于棱的截面为三角形，第二棱镜2垂直于棱的截面也为三角形，第一棱镜1的斜侧面（即截面三角形中最长边长所在的平面，也称第一棱镜面）作为光线的入射面，第一棱镜1的一个侧面

[0040] （即截面三角形中中间边长所在的平面，也称第二棱镜面）上镀有反红透蓝绿的短波通滤光片4，在第一棱镜1的另一个侧面（即截面三角形中最短边长所在的平面，也称第三棱镜面）上设置有红光图像调制器6。第二棱镜2的斜侧面（即截面三角形中最长边长所在的平面，也称第一棱镜面）与短波通滤光片4连接，第二棱镜2的一个侧面（即截面三角形中中间边长所在的平面，也称第二棱镜面）上镀有反蓝透绿的长波通滤光片5，第二棱镜2的另一个侧面（即截面三角形中最短边长所在的平面，也称第三棱镜面）上设置有蓝光图像调制器7。第三棱镜3的入射光面与长波通滤光片5连接，第三棱镜3的出射光面处设置绿光图像调制器8。

[0041] 彩色分离和彩色图像合成系统的工作原理如下：

[0042] S偏振的入射白光由反红透蓝绿的短波通滤光片4将其分为二路，即短波通滤光片4将S偏振红光反射，短波通滤光片4允许S偏振蓝绿光通过。其中一路是反射的S偏振红光经第一棱镜1的斜侧面（也称第一棱镜面）全反射后入射到红光图像调制器6，S偏振红光经红光图像调制器6调制后形成P偏振的红光出射信号光沿原路返回，最后经短波通滤光片4反射由第一棱镜1的斜侧面（即第一棱镜面）出射；另一路是透射的S偏振蓝绿光入射至反蓝透绿的长波通滤光片5。长波通滤光片5再把入射的S偏振蓝綠光分为两路：其中一路是反射的S偏振蓝光经第二棱镜2的斜侧面（也称第一棱镜面）全反射后入射到蓝光图像调制器7，S偏振蓝光经蓝光图像调制器7调制后形成P偏振的蓝光出射信号光也沿原路返回，最后经长波通滤光片5反射，透过短通滤光片4后由第一棱镜1的斜侧面（即第一棱镜面）出射；

[0043] 另一路是透射的S偏振绿光透过第三棱镜3后入射到绿光图像调制器8，S偏振绿光经绿光图像调制器8调制后形成P偏振的绿光出射信号光亦沿原路返回，依次透过长波通滤光片5和短通滤光片4后，也由第一棱镜1的斜侧面（即第一棱镜面）出射。最后，P偏振的红、蓝、绿三色出射信号光合成彩色图像。

[0044] S偏振的光线入射到短波通滤光片4和长波通滤光片5的入射角是：在玻璃中为16度，根据正弦定律，这相当于在空气中的入射角为24.8度。在以下的所有设计计算中，滤光片的入射角都是按此角度进行计算。

[0045] 图2是现用短波通滤光片透射分光曲线的S,P偏振分离，其中曲线9为S偏振分量的透射分光曲线，曲线10为P偏振分量的透射分光曲线。现用短波通滤光片的初始结构基本周期为(0.5LH0.5L)，基本周期数为15，故总膜层数为31层，参考波长为710nm，所用的薄膜材料为：TiO2作为高折射率材料，SiO2作为低折射率材料，TiO2和SiO2薄膜材料在各个波长上的折射率如表1所示。这种基本周期的短波通滤光片是薄膜工程师长期使用的唯一膜系结构。图2所示的透射分光曲线由于已经过计算机优化，因此，透射带波纹已被消除，最终得到的S,P偏振分离为7.6nm。

[0046] 表1

[0047]λ/nm 400 450 500 550 600 650 700
TiO2 2.520 2.469 2.422 2.385 2.351 2.337 2.328
SiO2 1.467 1.463 1.459 1.455 1.452 1.450 1.446

[0048] 图3是图2的现用短波通滤光片的S,P偏振位相差。如图3所示，该短波通滤光片的S,P偏振位相差的峰值波长出现在透射-反射过渡区的587nm，峰值偏振位相差为-66度。

[0049] 图4是现用长波通滤光片透射分光曲线的S,P偏振分离，其中曲线11为S偏振分量的透射分光曲线，曲线12为P偏振分量的透射分光曲线。现用长波通滤光片的初始结构基本周期为(0.5HL0.5H)，基本周期数为16，故总膜层数为33层，参考波长为430nm，所用的薄膜材料为：TiO2作为高折射率材料，SiO2作为低折射率材料，TiO2和SiO2薄膜材料在各个波长上的折射率如表1所示。这种基本周期的长波通滤光片与短波通滤光片一样，一直是长波通滤光片的唯一使用膜系。图4所示的透射分光曲线亦经过计算机优化，最终得到的S,P偏振分离为8nm。

[0050] 图5是图4的现用长波通滤光片的S,P偏振位相差。如图5所示，该长波通滤光片的S,P偏振位相差的峰值波长出现在透射-反射过渡区的504nm，峰值偏振位相差为100度。

[0051] 为解决现用短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振分离和S,P偏振位相差太大的问题，发明人试图通过在透射-反射过渡区波长上设定S,P偏振光导纳相等的方法来获得解决方案，经过反复试探，最终发现了初始结构基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）时有一个奇异的特性：由于该基本周期实际上已演变为法布里-珀罗型带通滤光片，如图6所示，在带通滤光片参考波长主透射峰14两侧产生了两个次透射峰13和15，其中短波侧的次透射峰13有一个无偏振的反射-透射过渡区16，可以作为无偏振的长波通滤光片；而长波侧的次透射峰15有一个无偏振的反射-透射过渡区17，可以作为无偏振的短波通滤光片。这一特性的发现,为设计无偏振分离和低偏振位相差的短波通滤光片和长波通滤光片打下了基础。
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[0052] 图6为膜系G/(HLH2L2H2LHLHL)/A的S,P偏振分离的透射分光曲线，其中，虚线（Ts）为S偏振分量的透射分光曲线，实线（Tp）为P偏振分量的透射分光曲线。图6所示曲线的参考波长为510nm，空气中的入射角为24.8°。以此作为初始膜系，经过适当的膜层厚度优化，即可获得无偏振的短波通滤光片和长波通滤光片。从图6的透射峰13和15可以看出，无论是作为长波通滤光片的透射峰13还是作为短波通滤光片的透射峰15，其反射带和透射带的宽度都嫌太窄而尚不能直接使用，为此，需要在保持S,P偏振分离和S,P偏振位相差不变的前提下通过TFCalc膜系设计软件优化来展宽反射带和透射带，以达到要求的宽度。

[0053] 图7是本发明截止滤光片的结构示意图，采用基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构，截止滤光片，包括总数至少30层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，每10层膜为一个基本周期层，每个基本周期层具体包括依次层叠的前反射镜18、复间隔层19和后反射镜20。前反射镜18由沿入射光方向依次设置的高折射率膜21、低折射率膜22和高折射率膜23构成。复间隔层19由沿入射光方向依次设置的低折射率膜24、高折射率膜25和低折射率膜26构成。后反射镜20由沿入射光方向依次设置的高折射率膜27、低折射率膜28、高折射率膜29和低折射率膜30构成。高折射率膜的材料为TiO2，低折射率膜的材料为SiO2，基本周期层为3～8个，基本周期层的数目小于3个时，反射带截止性能变差，反之，基本周期层的数目大于8个时，因为膜层数太多，制造成本上升，且透射带中易产生麻烦的次峰。

[0054] 图8是本发明的短波通滤光片透射分光曲线的S,P偏振分离，图中虚线表示S偏振分量的透射分光曲线，实线表示P偏振分量的透射分光曲线。如图8所示，S,P偏振分离非常小，两条曲线基本重叠在一起。本发明的短波通滤光片的初始结构基本周期为(HLH2L2H2LHLHL)，基本周期层为6个，算上一个最后周期层，总周期层为7个，参考波长为620nm，在空气中的入射角为24.8°，所用的薄膜材料：TiO2作为高折射率材料、SiO2作为低折射率材料，TiO2和SiO2薄膜材料在各个波长上的折射率如表1所示。经过TFCalc膜系设计软件优化后最终总膜层数为64层，各层膜的厚度列于表2中，表中膜层厚度用1/4波长的倍数表示。各层膜的厚度列于表3中，表3中各层膜的厚度，单位为nm。该短波通滤光片的S,P偏振分离为0.1nm，相比于图2所示的现用短波通滤光片的S,P偏振分离7.6nm，可以说本发明的短波通滤光片已无偏振分离。

[0055] 表2

[0056]

[0057]

[0058] 表3

[0059]

[0060] 图9是图8本发明的短波通滤光片的S,P偏振位相差。由图9可以看出，本发明的短波通滤光片的S,P偏振位相差的峰值波长出现在透射-反射过渡区的598nm，数值为-14度。相比于图3所示的现用短波通滤光片的S,P偏振位相差-66度，可以说本发明的短波通滤光片的S,P偏振位相差已大大降低。

[0061] 图10是本发明的长波通滤光片透射分光曲线的S,P偏振分离，图中虚线表示S偏振分量的透射分光曲线，实线表示P偏振分量的透射分光曲线。如图10所示，S,P偏振两条分光曲线已重叠在一起，偏振分离也非常小。本发明的长波通滤光片的初始结构基本周期亦为(HLH2L2H2LHLHL)，考虑到短波段高、低薄膜折射率差较大，基本周期层为5个，算上最后周期层，总周期层为6个，参考波长为440nm，在空气中的入射角为24.8°，所用的薄膜材料依然为TiO2和SiO2，它们在各个波长上的折射率如表1所示。经过TFCalc膜系设计软件优化后最终总膜层数为54层，各层膜的厚度列于表4中，表中膜厚亦用1/4波长的倍数表示。层膜的厚度列于表5中，表5中各层膜的厚度单位为nm。该长波通滤光片最终得到的S,P偏振分离为0.16nm，相比于图4所示的现用长波通滤光片的S,P偏振分离8nm，本发明的长波通滤光片已无偏振分离。

[0062] 表4

[0063]

[0064] 表5

[0065]

[0066] 图11是图10本发明的长波通滤光片的S,P偏振位相差。如图11所示，本发明的长波通滤光片的S,P偏振位相差的峰值波长出现在透射-反射过渡区的495nm，数值为31度。相比于图5所示的现用长波通滤光片的S,P偏振位相差100度，可以说本发明的长波通滤光片的S,P偏振位相差亦大大降低。

[0067] 本发明的无偏振短波通滤光片和长波通滤光片在光线倾斜入射时可获得极小的S，P偏振分离和很低的S,P偏振位相差，因而不仅可用于制造投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统，而且在诸如光通讯等领域同样具有重要的应用价值。