CN103748503B

CN103748503B - 投影子系统

Info

Publication number: CN103748503B
Application number: CN201280039964.6A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·J·维勒特; 克雷格·R·沙尔特; 大卫·J·W·奥斯吐恩
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: US20180210221A1; KR20140053317A; US20170052383A1; WO2013028394A3; US9952443B2; US10670873B2; US9525855B2; US20130044293A1; WO2013028394A2; TW201314271A; CN103748503A; EP2745166A2

Abstract

本发明描述了投影子系统。更具体地讲，本发明描述了包括光源和偏振分束器的投影子系统。目前描述的投影子系统的偏振分束器即使在暴露于大剂量的入射光之后也能够避免性能降低。

Description

投影子系统

技术领域

本说明书涉及投影子系统。更具体地讲，本说明书涉及包括光源和偏振分束器的投影子系统。目前描述的投影子系统的偏振分束器即使在暴露于大剂量的入射光之后也能够避免性能降低。

背景技术

投影系统通常包括光源、一个或多个成像组件、或成像器、投影光学器件和屏幕。通常，投影系统中使用的成像器通常是偏振-旋转的成像器件（例如液晶显示成像器），所述成像器通过旋转光的偏振进行操作，以产生对应于数字视频信号的图像。投影系统中使用的成像器通常依赖于将光分成一对正交偏振状态（如s-偏振和p-偏振）的偏振器。因此，投影系统通常还将包括用于这个用途的偏振分束器。

新近的技术发展使得能够制备具有相对高的光输出（如大于40ANSI流明）的超紧凑型投影引擎和系统。用这些高水平的光输出和来自光源的相关光输入水平，在投影系统内出现偏振分束器或分束器的寿命的严重问题。最要注意的是，入射到使用聚合物反射型偏振器的常规的偏振分束器上的较高光强度已经导致聚合物反射型偏振器的短寿命劣化，因此导致投影系统的有效失效。会高度理想的是，提供能够暴露于高强度和高剂量的入射光同时在较长寿命内保持必要性能的投影子系统。

发明内容

在一个方面，本说明书涉及一种投影子系统。投影子系统包括光源和接收来自光源的光的偏振分束器。光源发射包括蓝光的光。所述偏振分束器包括：反射型偏振器，来自所述光源的光入射到所述反射型偏振器上；第一覆盖件，所述第一覆盖件定位在所述反射型偏振器和所述光源之间；第二覆盖件，所述第二覆盖件定位在所述反射型偏振器的与所述第一覆盖件相背对的表面上。所述第一覆盖件和所述第二覆盖件均包含塑料。所述偏振分束器表现出传播穿过所述偏振分束器的光的测量的b^*黄度指数，并且所述b^*黄度指数从所述偏振分束器第一次暴露直到所述偏振分束器暴露于0.3MJ/mm²的蓝光的剂量之后变化小于2.0。输出光以大于50流明的强度从所述投影子系统投射。

在另一方面，本说明书涉及一种投影子系统。所述投影子系统包括光源和接收来自所述光源的光的偏振分束器。所述光源发射至少10%为蓝光的光。所述偏振分束器包括：反射型偏振器，来自所述光源的光入射到所述反射型偏振器上；第一覆盖件，所述第一覆盖件定位在所述反射型偏振器和所述光源之间；第二覆盖件，所述第二覆盖件定位在所述反射型偏振器的与所述第一覆盖件相背对的表面上。所述第一覆盖件和所述第二覆盖件均包含塑料。所述偏振分束器表现出传播穿过所述偏振分束器的光的测量的b^*黄度指数，并且所述b^*黄度指数从所述偏振分束器第一次暴露直到所述偏振分束器暴露于来自光源的入射光达8,000小时之后变化小于2.0。从所述投影子系统投射的光具有大于50流明的强度。

在又一方面，本说明书涉及一种投影子系统。所述投影子系统包括光源和接收来自所述光源的光的偏振分束器。所述光源发射至少10%为蓝光的光。所述偏振分束器包括：反射型偏振器，来自所述光源的光入射到所述反射型偏振器上；第一覆盖件，所述第一覆盖件定位在所述反射型偏振器和所述光源之间；第二覆盖件，所述第二覆盖件定位在所述反射型偏振器的与所述第一覆盖件相背对的表面上。所述第一覆盖件和所述第二覆盖件均包含塑料。所述偏振分束器表现出传播穿过所述偏振分束器的光的测量的b^*黄度指数，并且所述b^*黄度指数从所述偏振分束器第一次暴露直到所述偏振分束器暴露于来自光源的入射光达4,000小时之后变化小于2.0。从所述投影子系统投射的光具有大于100流明的强度。

在另一方面，本说明书涉及一种投影子系统。所述投影子系统包括光源和接收来自所述光源的光的偏振分束器。所述光源发射至少10%为蓝光的光。所述偏振分束器包括：反射型偏振器，来自所述光源的光入射到所述反射型偏振器上；第一覆盖件，所述第一覆盖件设置在所述反射型偏振器和所述光源之间；第二覆盖件，所述第二覆盖件定位在所述反射型偏振器的与所述第一覆盖件相背对的表面上。所述第一覆盖件和所述第二覆盖件均包含塑料。所述偏振分束器表现出传播穿过所述偏振分束器的光的测量的b^*黄度指数，并且所述b^*黄度指数从所述偏振分束器第一次暴露直到所述偏振分束器暴露于来自光源的入射光达8,000小时之后的改变为小于3.0。强度为大于6mW/mm²的蓝光入射到反射型偏振器上。

附图说明

图1示意性地示出根据本说明书的投影子系统的实施例。

图2示意性地示出根据本说明书的投影子系统的实施例。

图3示意性地示出作为合色器的一部分的偏振分束器。

图4是不同偏振分束器样品的经校准剂量的概率图。

图5是两个偏振分束器样品的b^*黄度与入射光的剂量的关系的曲线图。

具体实施方式

本说明书的目的是提供一种投影系统或子系统，在这种投影系统或子系统中，具有较高强度的光进入该系统中，并且从该系统发射。在这种情况下，基于聚合物反射型偏振器的微投影系统在短使用量之后遭遇系统失效。这可能部分是由于这种系统内的偏振分束器的失效导致的。本说明书的目的是通过提供能够暴露于高强度和高剂量的入射光的投影子系统同时在较长寿命内保持必要性能来解决这个问题。

为了产生具有宽泛颜色范围的图像，投影仪通常将使用能够产生至少三种不同颜色光的光源。这些颜色已知是原色并且通常被大体分类为红色、绿色和蓝色。光源通常将被配置成为投影系统供应一定比率的这三种颜色，使得对于普通观察者而言，所得的光颜色看起来将是白色的。然后，通过使用成像器件以选择性控制从图像的每一个像素向屏幕发送每一种颜色的光的量来形成不是纯白色的图像。

给定量的光能会在观察者眼中产生某种视觉响应。在能量（以例如瓦特为单位来表示）和视觉响应（以例如流明为单位来表示）之间存在熟知的关系。产生所需流明数的白色图像的步骤将要求来自光源的一定量能量的红光、绿光和蓝光。要求的来自光源的能量将取决于光学系统的效率以及原色中的每一者的光谱分布和白点的所需颜色。例如，如果光学系统具有20%的效率，则光源必须发射是观察者将在屏幕上看到的光的5倍那么多的光（对于100流明白色图像，光源将必须产生约500流明）。使用用于红色、绿色和蓝色LED的一些常规值，可以估计用于构成所需白光的每一种原色的光的量。对于具有D65（通过CIE标准定义）的白点的500流明白光源的实例，光可以大致由来自红色原色的133流明、来自绿色原色的340流明、来自蓝色原色的27流明组成。因此，这种白色光可以被表述为“通过光度测量法”测量的原色比率，换句话讲，以每一种颜色的亮度来表述。对于这个实例，500流明白色源是26.5%的红色、68.1%的绿色和5.4%的蓝色。另一种意义上，可以以光的能量（通过辐射度测量）分析和测量白光输出。对于这同一种情况，光功率总输出为约1.9W，其中0.76W为红色，0.65W为绿色，0.49W为蓝色。因此，这个500流明白光源的辐射度测量产生40.1%红色、33.9%绿色和25.9%蓝色的辐射比率。这只是作为实例提供的并且必须基于已经提到的各种因素针对任何光学系统来确定。在整个权利要求书和说明书中，光源可以按光度测量和辐射度测量两者来定义。因此，白光源可以被描述为500流明光源（光度测量），但还可以以能量被描述为含有25.9%的蓝光。在整个说明书中，光源的强度或亮度将通常通过光度测量（即，流明）来描述。然而，当尝试将蓝光的量或比率限定在输出光（如由10%的蓝光组成的光）的整体内时，这个比率或量通常将以能量（即瓦特）来描述或计算。

当光与材料（例如聚合物反射型偏振器）相互作用时，光可以引起使材料的性能降低的损坏。实验已经表明，蓝光引起聚合物反射型偏振器中的大部分损坏并且由蓝光引起的损坏的比率取决于入射到聚合物反射型偏振器上的蓝光的能量密度。能量密度可以以例如W/m²或mW/mm²为单位来表示。继续500流明光源的实例，如果来自该光源的光入射到偏振分束器上，其中偏振分束器是边长为1cm并且装设有膜的立方体形状，以使得该偏振分束器相对于光束成45°，则反射型偏振器上的蓝光辐照度在该膜上将是至少3.5mW/mm²。在实际的投影系统中，光很少是这样均匀分布的并且反射型偏振器的一些区域上的辐照度将显著高于这个平均估计值。

图1示出根据本说明书的投影子系统100。投影子系统100包括光源102。光源102可以是投影系统中通常使用的任何数量的合适光源。例如，光源102可以是固态发射器，例如，发射特定颜色光（例如红光、绿光或蓝光）的激光器或发光二极管（LED）。光源102还可以包括从发射源吸收光并且以其它（一般更长的）波长重新发射光的荧光体或其它光转换材料。合适的荧光体包括熟知的无机荧光体，例如，掺杂Ce的YAG、硫代镓酸锶、掺杂的硅酸盐和SiAlON型材料。其它光转换材料包括III-V和II-VI半导体、量子点、和有机荧光染料。或者，光源可以由多个光源（例如红色、绿色和蓝色LED）组成，其中，这类LED可以一起启动或者顺序启动。光源102还可以是激光光源、或者有可能是传统的UHP灯。

光104从光源发射并且向着偏振分束器110传播。通常在投影系统中使用的光学元件可以被置于光源102和偏振分束器110之间。这类元件可以包括例如准直器，如在共同拥有和转让的美国专利No.7,901,083中描述的，该专利以引用的方式并入本文。本说明书的光源通常可以被理解为以非常高的强度和光通量发射光。例如，从光源102发射的入射到偏振分束器110上的光104可具有如下光通量：大于150流明、或大于200流明、或大于300流明、或大于400流明、或大于500流明、并且甚至有可能为大于750流明或1000流明。如之前描述的，典型的投影系统或子系统常常具有在约15%和25%之间的光学效率。这样，最终从投影发射或投射的光122可以通常具有大于50流明、并且有可能为大于60流明、大于70流明、大于80流明、大于90流明、大于100流明、或甚至大于110流明的亮度和强度。从光源102发射的光的良好的一部分将是“蓝光”。出于本说明书的目的，并且可能如本领域通常理解的，蓝光可以被理解为波长为在约430nm和约490nm之间的光。从光源102发射并且入射到偏振分束器110上的光可以包含至少5%的蓝光、或至少10%的蓝光、或至少15%的蓝光（其中，蓝光还是波长为在约430nm和约490nm之间的光）。

偏振分束器部分地由反射型偏振器106组成。反射型偏振器106由第一覆盖件108和第二覆盖件112围绕。第一覆盖件108定位在反射型偏振器106和光源102之间。第二覆盖件112定位在反射型偏振器106的与第一覆盖件108相背对的表面上（因此还隔着反射型偏振器与光源102相背对）。反射型偏振器106可以由任何数量的合适反射型偏振器组成。例如，反射型偏振器106可以是多层光学膜，例如在共同拥有的美国专利申请No.6,486,997中描述的多层光学膜，该专利申请的全文以引用的方式并入本文。在至少一些实施例中，反射型偏振器106可以由PEN制成，并且有可能是具有PEN和coPEN的交替层的多层形成物。例如，反射型偏振器还可以由用于形成双折射多层膜例如PET的其它合适树脂制成。

第一覆盖件108和第二覆盖件112围绕反射型偏振器106。在现有技术中非常常见的是，偏振分束器的覆盖件由玻璃构成。然而，在当前说明书中，本发明的目的是将覆盖件（108,112）的性质与膜106的性质更好地匹配。特别期望的是，第一覆盖件108和/或第二覆盖件112的热膨胀系数基本上匹配反射型偏振器106的纵向（即，横向于膜的拉伸方向的方向）热膨胀系数。例如，第一覆盖件和第二覆盖件可各自具有在约60ppm/K和约120ppm/K之间的热膨胀系数。这通常可以在反射型偏振器的最高轴向方向上的热膨胀系数的约40ppm/K内。在至少一些实施例中，不同于玻璃，第一覆盖件108和/或第二覆盖件112可以部分地由非玻璃材料制成。例如，第一覆盖件108和/或第二覆盖件112可以由塑料材料制成。用于第一覆盖件和第二覆盖件的合适材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或环烯烃（CO）或PMMA或CO的共聚物和共同拥有的美国专利7,529,029（第16列第44-54行）中讨论的那些。美国专利No.7,529,029的这个部分以引用的方式并入本文。

可以用任何数量的合适部件将第一覆盖件108和第二覆盖件112固定到反射型偏振器。例如，可以分别用粘合剂层126a和126b将第一覆盖件108和第二覆盖件112固定到反射型偏振器106。在多个实施例中，粘合剂的折射率将与反射型偏振器106、第一覆盖件108、第二覆盖件112、或所有这三者基本上匹配，使得通过偏振器106的偏振而非与在粘合剂126a、126b的界面处的反射将光分开。还应该选择粘合剂126a、126b的性质，使得对覆盖件和反射型偏振器的热膨胀系数的匹配的破坏最小，并且附带其益处。在一些实施例中，粘合剂层126a、126可以是压敏粘合剂。在其它实施例中，粘合剂层126a、126可以是光致固化型粘合剂或热致固化型粘合剂或两部分粘合剂。

在许多实施例中，投影子系统或投影子系统是其一部分的较大系统可以包括成像器120。在图1中示出的实施例中，成像器120是反射型成像器。一种合适的成像器是硅基液晶（LCoS）成像器。入射到反射型偏振器106上的光104朝向成像器120反射某种偏振的光（即，要么是s偏振光，要么是p偏振光）并且透射相反偏振的光。因此，在某些实施例中，成像器120可以被设置成使得透射穿过偏振器106的偏振入射到成像器120上。在这个实施例中，被反射的偏振的未成像的光114入射到成像器120上。光被成像并且作为成像的光116被重新导向朝向偏振分束器110返回。

为了提高投影图像的对比度，在光在反射型偏振器106处被分开之前，预偏器118还可以设置在光源102和反射型偏振器106之间。预偏器通常可以涉及此前描述的预偏器，例如在共同拥有和转让的美国专利No.6,088,067中描述的预偏器，该专利以引用的方式并入本文。

当然，在其中光被投射的任何构造中，光的颜色可以至少有一些重要性。然而，在光正在被成像和投射的情况下，控制光的颜色的能力是最重要的。遗憾的是，投影系统内的偏振分束器中使用的聚合物反射型偏振器在给定时间量之后劣化。这种劣化随着光源强度更高变得更加迅速，使得在两个膜已经暴露于等剂量光(MJ/mm²)的情况下，在较高密度下暴露于这些剂量的膜将更迅速地劣化。这种劣化通常会引起穿过反射型偏振器106传播或者被反射型偏振器106反射的光“泛黄”。为了将“泛黄”量进而将伴随给定膜或偏振分束器出现的劣化定量，可以测量由膜透射或反射的光，然后在熟知的CIE L^*a^*b^*色带间隔中计算透射光的颜色。一些仪器可以直接进行这种测量。b^*值是黄度的一般指示，正值越高，表示黄度越大。在本专利申请中，引用的是“b^*黄度指数”，以便明确使用这种方法作为穿过膜传播的光的黄度的量规。

通常，本说明书的偏振分束器110将显示用于出射光的低b^*黄度指数值。例如，穿过首次使用的分束器传播的光的b^*黄度指数值可以为小于1.0或小于1.5或小于2.0或小于2.5。然而，b^*黄度的初始值不管怎样都不是提及分束器的寿命。这是因为再次穿过偏振分束器传播的光的b^*黄度将在进一步暴露于入射光104时上升。出于投影系统目的可以被视为“失效”的光的b^*黄度的典型水平有可能为大于4.0。当许多现有技术的投影系统暴露于发射亮度为250流明或尤其500流明并且提供大于5mW/mm²的蓝光的能量密度的光源时，这种系统会在短时间量内达到不合格的b^*黄度指数值。

然而，在当前描述中，凡是光源102具有如150流明至400流明的亮度并且投影子系统发射或投影大于50流明的光的，在使用8,000小时之后，b^*黄度指数值的变化将为小于2.0。在使用8,000小时之后，光的b^*黄度指数值可以通常是3.0或更小。另外，在当前描述中，凡是光源102发射的光具有如300流明至1000流明的亮度并且投影子系统100发射或投影大于100流明的光的，在使用4,000小时之后，分束器发射的光的b^*黄度指数的变化将为小于2.0。

凡是在使用8,000小时之后的光的b^*黄度指数值通常可以是3.0或更小和/或在使用8,000小时之后的改变可以为小于2.0的，光还可以以高强度入射到PBS的反射型偏振器上。特别地，蓝光（如本文定义的）可以以大于6mW/mm²或大于8mW/mm²或大于10mW/mm²的强度入射到反射型偏振器上。

对入射到偏振分束器上的光的亮度和强度和从投影子系统100投射的光（如122，222）的亮度和强度的推论测量是偏振分束器接收的入射光的“剂量”。入射到膜的任何部分上的光的剂量可以通过膜的这部分上的辐照度乘以该暴露的持续时间来估计。更具体地讲，可以测量偏振分束器接收的“蓝”光的剂量（其中蓝光如上定义）。入射到膜的任何部分上的光可以从不同方向到达。例如，膜的区域可以暴露于来自照射器的光和另外来自成像器的反射光。当计算入射光的剂量时，必须合计所有的入射光。凡是投影子系统发射强度大于50流明的光并且偏振分束器110已经暴露于0.3MJ/mm²的剂量下的，则从分束器发射的光的b^*黄度指数的改变将为小于2.0。在投射光122的强度是50流明的情况下，在0.35MJ/mm²或0.40MJ/mm²的剂量之后，从分束器发射的光的b^*黄度指数的改变还可以为小于2.0。

一旦成像的光116返回到偏振分束器110，所述光就传播穿过第一覆盖件108、反射型偏振膜106（因为成像的光中的一些可以是“通过”偏振状态），并且穿过第二覆盖件112。然后，投射光122离开偏振分束器110，其中该投射光在途中遇到投影透镜124而被投射到显示器例如观看屏。虽然只被示出具有单元件投影透镜124，但子系统100根据需要可以包括附加的成像光学器件。例如，投影透镜124可以事实上是多个透镜，例如共同拥有和转让的美国专利No.7,901,083的透镜组250。

如以上讨论的，入射到偏振分束器110上的光的强度将通常相当高，从而难以在没有性能问题的情况下保持较长寿命。还应当理解，离开偏振分束器的光122还将具有大强度。例如，离开子系统100的投射光122通常可以为大于40流明、或大于50流明、或大于60流明、或大于70流明、或大于80流明、或大于90流明、或可能甚至大于100流明或110流明。

在本文描述的投影子系统的多个实施例中，偏振分束器将是偏振转换系统的一部分。图2示意性地示出包括偏振转换系统230的投影子系统200的另一个实施例。

在投影子系统200的这个实施例中，光204再次从光源202发射。将从光源发射的光为大于150流明、或大于200流明、或大于300流明、或大于400流明、或大于500流明、和有可能甚至大于750流明或1000流明。如之前描述的，典型的投影系统或子系统常常具有的光学效率为在约15%至25%之间。这样，从投影子系统输出或投射的光122或222的亮度通常可以为大于50流明、并且有可能为大于60流明、大于70流明、大于80流明、大于90流明、大于100流明、或者甚至大于110流明。

在到达将光向着成像器220导向的偏振分束器240之前，光204首先传播穿过偏振转换系统230。偏振转换系统部分地由偏振分束器246制成。如同图1的偏振分束器110一样，偏振分束器246由第一覆盖件238、第二覆盖件232、和反射型偏振器236制成，光首先入射到第一覆盖件238上，第二覆盖件232从光源侧与第一覆盖件238相背对，反射型偏振器236定位在第一覆盖件238和第二覆盖件232之间。反射型偏振器236通常可以被理解为是与图1中描述的膜106类似的膜，如在一个实施例中，其可以是由合适的聚合物（例如PEN）制成的多层光学膜。第一覆盖件238和第二覆盖件232在材料方面通常可以对应于图1的第一覆盖件108和第二覆盖件112。例如，覆盖件可以由合适的塑料（例如PMMA或CO）制成。

一旦光204入射到偏振转换系统230的偏振分束器246上，一种偏振的光252（如s偏振光或p偏振光）被反射并且向着第二偏振分束器240传播。在到达第二偏振分束器240之前，光可以首先穿过蝇眼阵列260和中继透镜250。蝇眼阵列260和中继透镜250起到提高向着PBS240传播的光的均匀度、确保光完全照射成像器220、以及提高子系统200的整体效率的作用。可以进行其它选择，以实现对光进行均化和中继的目标，包括集成隧道或固体杆。

与光252的偏振相反的光传播穿过反射型偏振器236和第二覆盖件232并且穿过半波膜234。半波膜234旋转光254的偏振，使得光254的偏振匹配光252的偏振。然后，它可以在偏振转换系统230中从棱镜244的对角面被反射并且还朝向偏振分束器240被导向穿过蝇眼阵列260和中继透镜250。

通过偏振转换系统230的这种预偏振和偏振旋转允许几乎所有的光被偏振分束器240朝向成像器220反射并且最终通过投影透镜224投射。应当理解，偏振分束器240以与图1的偏振分束器110相同的方式进行操作。

尽管在图2中示出的实施例中存在较大量的元件，并因此可能存在一些固有损耗，但蝇眼阵列和中继透镜的存在以及偏振转换系统230的存在在系统中提供大量的效率。因此，使用投影透镜224从系统投射的输出光222将再次具有高强度。例如，从投影子系统200输出的光222的强度可以为大于40流明、或大于50流明、或大于60流明、或大于70流明、或大于80流明、或大于90流明、或有可能甚至大于100流明或110流明。

作为图1和图2中示出的实施例或者有可能单独实施例的一部分，偏振分束器可以是合色器的一部分。这在图3中用合色器380示出。在这个实施例中，不同于通常设置的白光源或产生白光的光源的集合，在偏振分束器310的不同侧设置三个单独的光源。这些光源包括蓝色光源302B、绿色光源302G、和红色光源302R。从这三个蓝色、绿色和红色通道中的每一个，从三个光源中的每一个发射的光首先传播穿过二向色镜（360a,360b,360c）接着穿过四分之一波长的膜370，从而在光304a、304b和304c入射到偏振分束器310和其内的反射型偏振器306上之前旋转其偏振。最终，从合色器通过投影透镜324投射的光322将共用上述的发射的光122和222的属性。对合色器和本文描述的组件的完整说明和更好理解可见于共同拥有和转让的美国专利申请公开No.2011/0149547和共同拥有和转让的美国专利申请No.13/129,152，这两个专利申请中的每一个的全文以引用的方式并入本文。

还应当理解，可能存在超出图1、图2和图3的实施例中示出的光学元件的多个光学元件，用于正确操纵光并且根据需要引导光穿过投影系统。

实例

实例1：

由PEN多层反射型偏振膜制备实验样品。将多个这种偏振膜粘附在要么1mm厚的熔融二氧化硅（玻璃）、要么1mm厚的浮法玻璃、或要么3mm厚的PMMA塑料板中的两片之间。使用NOA-76粘合剂（可得自美国新泽西州克兰伯里的诺兰德制品公司（Norland Products,Cranbury,NJ,USA））将每一个样品粘附在覆盖件之间。通过将组装好的样品的每一侧在fusion UV固化灯下经过一次，将粘合剂光固化。使用来自超高压（UHP）Hg灯的未偏振光照射十五个样品中的五个的每一种构造（二氧化硅覆盖件、浮法玻璃覆盖件、或PMMA塑料覆盖件），其中，使用集成隧道对来自灯的光进行均化并且将其过滤成波长（430nm至490nm）内的可见光谱的蓝色部分。射出隧道的光被聚焦在样品上并且借助滤波器和机械孔将样品上的辐照度设置成大约23mW/mm²。因为UHP灯的输出随着时间的推移可以是变化的，所以每周测量和记录辐照度。

将样品设置在封闭的室内，加热室内的空气以将样品表面温度保持在大约55℃。定期从室中取出样品，监测它们在透射光的颜色下的任何改变。使用分光光度计在视觉上监测颜色。使用沿着反射型偏振膜的通过方向偏振的光，收集光谱透射数据。将光谱透射转换到CIE L^*a^*b^*色带间隔。运行样品，直到b^*值超过大约3.0，此时样品被视为失效。通过从实验开始集成随时间流逝的样品辐照度，直到观察到样品失效，来估计导致失效的光剂量。

在图4的曲线图中示出得自三个样品类型的结果。这个曲线图在韦伯图线上提供了全部15个样品的失效剂量。曲线图还示出数据的统计分析结果，假设样品的失效符合韦伯分布并且分布的形状相同，而与所使用的板材料无关。如从曲线图中清楚所见，具有浮法玻璃和熔融二氧化硅板的覆盖件的样品的失效分布几乎相同，它们之间没有统计意义上的显著差异。然而，在大得多的剂量和差异下出现的PMMA塑料覆盖件之间设置的PEN多层光学膜的样品的失效在统计意义上是显著的。在以下的表1中提供了估计的失效前的平均剂量（MDTF）的数值结果。

表1三个样品的失效前的平均剂量的概述

样品（覆盖件）	失效前的平均剂量(MJ/mm²)	相对寿命
			熔融玻璃	0.115	1.0
熔融二氧化硅	0.113	1.0
			PMMA板	0.392	3.4

如上所述，包装在PMMA塑料中的PEN多层光学膜在劣化至失效点之前经受了暴露于蓝光的剂量的3.4倍多。在其它条件都相同的情况下，这直接转变成投影仪的寿命延长3.4倍。

为了进一步说明被PMMA覆盖的偏振分束器相对于被玻璃覆盖的分光器的有益效果，针对给定剂量和映射下的b^*黄度，相对于PMMA的一个样品来测试熔融玻璃的一个样品。在图5中示出的实例中示出结果。如从图5中清楚所见，虽然这两个样品之间的劣化过程类似，但被PMMA覆盖的偏振器的b^*黄度没有达到泛黄失效（大于3.0），直到高得多的剂量（如对于这个样品，相对于0.11MJ/mm²为大约0.36MJ/mm²）。

不应当将本发明视为限于上述特定实例和实施例，因为详细描述这种实施例是为了有助于说明本发明的各个方面。相反，应当将本发明理解为覆盖本发明的所有方面，包括落入所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的各种修改形式、等同过程和替代装置。

Claims

1.一种投影子系统，包括：

光源，所述光源发射包括蓝光的光；和

偏振分束器，所述偏振分束器接收来自所述光源的光，所述偏振分束器包括：

反射型偏振器，来自所述光源的光入射到所述反射型偏振器上；

第一覆盖件，所述第一覆盖件定位在所述反射型偏振器和所述光源之间，所述第一覆盖件包含塑料；和

第二覆盖件，所述第二覆盖件定位在所述反射型偏振器的与所述第一覆盖件相背对的表面上，所述第二覆盖件包含塑料；

其中所述偏振分束器表现出传播穿过所述偏振分束器的光的测量的b*黄度指数，并且所述b*黄度指数从所述偏振分束器第一次暴露直到所述偏振分束器暴露于0.3MJ/mm²的蓝光的剂量之后变化小于2.0，并且

其中输出光以大于50流明的强度从所述投影子系统投射。

2.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述反射型偏振器包含PEN。

3.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述第一覆盖件包含PMMA。

4.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述第二覆盖件包含PMMA。

5.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述第一覆盖件具有热膨胀系数，所述热膨胀系数匹配所述反射型偏振器的纵向热膨胀系数。

6.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述第一覆盖件和所述第二覆盖件各自具有在60ppm/K和120ppm/K之间的热膨胀系数。

7.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述偏振分束器是偏振转换系统的一部分。

8.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述偏振分束器是合色器的一部分。

9.根据权利要求1所述的投影子系统，还包括定位在所述光源和所述反射型偏振器之间的预偏器。

10.根据权利要求1所述的投影子系统，其中所述反射型偏振器包括多层光学膜。

11.根据权利要求1所述的投影子系统，还包括成像器，所述成像器接收来自所述偏振分束器的未成像的光并且将成像的光重新导向至所述偏振分束器。

12.根据权利要求11所述的投影子系统，其中所述成像器是LCoS成像器。

13.根据权利要求1所述的投影子系统，其中输出光以大于100流明的强度从所述投影子系统朝向观察者投射。

14.一种投影子系统，包括：

发射光的光源，所述光还包括至少10％的蓝光；和

其中所述偏振分束器表现出传播穿过所述偏振分束器的光的测量的b*黄度指数，并且所述b*黄度指数从所述偏振分束器第一次暴露直到所述偏振分束器暴露于来自所述光源的入射光超过8000小时之后变化小于2.0，并且其中光以大于50流明的强度从所述投影子系统投射。

15.根据权利要求14所述的投影子系统，其中所述反射型偏振器包含PEN。

16.根据权利要求14所述的投影子系统，其中所述第一覆盖件具有热膨胀系数，所述热膨胀系数匹配所述反射型偏振器的纵向热膨胀系数。

17.根据权利要求16所述的投影子系统，其中所述第一覆盖件和所述第二覆盖件各自具有在60ppm/K和120ppm/K之间的热膨胀系数。

18.根据权利要求14所述的投影子系统，其中光以大于100流明的强度从所述投影子系统朝向观察者投射。

19.根据权利要求14所述的投影子系统，其中所述偏振分束器在暴露于所述光源8000小时之后表现出小于3.0的测量的b*黄度指数。

20.一种投影子系统，包括：

光源，所述光源发射至少10％为蓝光的光；和

其中所述偏振分束器表现出传播穿过所述偏振分束器的光的测量的b*黄度指数，并且所述b*黄度指数从所述偏振分束器第一次暴露直到所述偏振分束器暴露于来自所述光源的入射光超过4000小时之后变化小于2.0，并且其中光以大于100流明的强度从所述投影子系统投射。

21.根据权利要求20所述的投影子系统，其中所述反射型偏振器包含PEN。

22.一种投影子系统，包括：

光源，所述光源发射至少10％为蓝光的光；和

其中所述偏振分束器在暴露于所述光源8000小时之后表现出小于3.0的测量的b*黄度指数，并且其中所述蓝光以大于6mW/mm²的强度入射到所述反射型偏振器上。

23.根据权利要求22所述的投影子系统，其中所述反射型偏振器包含PEN。