优选实施例的详细说明
图1示出本发明的选色偏振调制器，偏振调制器60由调制器10
与延相片堆20的组合构成。该偏振调制器采用偏振的输入光，在此
情形中偏振态PO由偏振器40提供。该偏振调制器可以与检偏器70
相组合而形成一个滤色器。
如图1所示，入射白光可以看成是具有光谱F的光和具有互补光
谱F的光的组合。延相片堆20反光谱F的光的偏振态转换成调制器
10的调制偏振态PM，同时把光谱
F的光转换成各向同性偏振态PI。
对于其中一种光谱这种转换是一种等同转换，即可以不改变偏振态。
对于调制器10所透过的偏振态PI的光，其偏振态不随施加的电压而
改变。偏振态PM的光的偏振态按所施加的电压被调制成偏振态PM’。
这样，输入光中一部分的偏振态被调制，而其余部分则不被调制。
调制器是一种能按施加的电压来控制透过光的偏振态的器件。调
制器同时具有一个调制偏振态和一个各向同性偏振态，也即存在一
种其透过偏振态取决于施加给调制器的电压的输入光偏振态和一种
其透过偏振态基本上与施加给调制器的电压无关的输入光偏振态。
典型地，对于各向同性态偏振态是不变的，但在某些系统中偏振态
可能会发生与电压有关的变换，例如使线偏光旋转90°或者使圆偏
光的旋向反转。这里偏振和偏振态两个术语可以互换使用。
一类合适的调制器是具有固定方位角和可压控的相延量的电光可
变延相片。两个各向同性偏振态分别是平行和垂直于光轴平面的。
在此情形中它们都是延相片的本征模式或寻常光波和异常光波。在
寻常和异常偏振之间有一个受电压控制的相移。在两种各向同性态
下这都不会影响透过光的偏振。不过当输入光在两个各向同性态上
都有投影时透过光的偏振将被改变。优选的调制态是沿两个各向同
性态的角平分线方向的线偏振。由于这时在两个各向同性态上的投
影有相同的振幅，对这种线偏振有最大的调制度。包括LiNbO3(铌
酸锂)、石英和例如零扭曲向列液晶，即均匀对准电控双折射(ECB)
液晶、均匀对准光控双折射(OCB)液晶、混合对准向列(HAN)
液晶、π盒/表面模式向到液晶等的各种液晶在内的这组电光调制器
是电光调制器的优选实施例之一。
旋光器件是另一组合适的电光调制器。旋光器件是偏振旋转器，
其旋转与入射光的偏振方位无关。这里的两个各向同性态是左旋和
右旋圆偏振。调制器实现对圆偏振的压控相移，但不影响圆偏振的
状态。不过，对于线偏振态，它能分解成两个等振幅的圆偏振，透
过光将是线偏振的，但其方位将由两个圆偏振之间的相移确定。所
以旋光调制器对线偏振起着偏振旋转器的作用，而调制偏振态则是
任何的线偏振态。
有手性近晶型液晶(CSLC)延相片使偏振相对一个轴反射而不
是使偏振旋转，但它们的各向同性和调制偏振态与旋光器件相似。
与零扭曲向列液晶相反，CSLC是可旋转延相片，它具有固定的相延
量和由施加电压确定的光轴方位。对于半波长延相片，CSLC有圆偏
振的各向同性态和线偏振的调制态。CSLC光轴的可压控方位角确定
了透过线偏光的方位。
还存在具有居间的调制态和各向同性态的电光调制器，例如扭曲
向列液晶器件。已经证实扭曲向列器件是一种椭圆偏振延相片，具
有椭圆偏振的本征态。与线偏振延相片相似，其相移基本上取决于
偏振态的一种特定的螺旋性(J.L.Pezzaniti和R.A.Chipman,“Phase-only
modulation Of a twisted nematic ligquid-crystal TV by use Of the
eigenpolarization states(利用本征偏振态的扭曲向列液晶电视的仅相
位调制)”Opt.Lett(光学快报)，18,1567-1569,1993)。
适用于电光调制器的向列液晶盒包括：扭曲向列(TN)、超扭曲
向列(STN)、电控双折射、混合场效应、π盒和表面模式，零扭曲
模式和混合对准向列等液晶延相片。合适的近晶型液晶盒包括：有
手性近晶型、铁电、SmC*相、表面稳定SmC*相、体积稳定SmC*
相、二值SmC*相、模拟式SmC*相、SmA*相、电倾斜(electroclinic)、
畸变螺旋铁电、反铁电、柔性电(flexoelectric)、和无手性铁电等液
晶延相片。如果在器件的一个基底上采用横向电极而不是在器件的
相对基底上淀积透明电极，则向列液晶可作为具有固定相延量的旋
转延相片工作，近晶型液晶可作为具有固定方位角的可变延相片工
作。
电光调制器中也可以采用由主动液晶延相片与一个或多个被动延
相片组合而成的复合延相片，特别有用的是如美国专利申请08/419,
593号中所说明的消色差复合延相片和如美国专利申请08/549,963
号中所说明的消色差偏振旋光器，这两个申请的全部内容均在此引
用作为参考。该消色差复合延相片包括一个与一些被动延相片相连
接的液晶可旋转半波长延相片，其中被动延相片的方位角和相延量
使得该复合延相器是消色差的。该消色差偏振旋光器包括一个与一
个被动半波长延相片相结合的液晶可旋转半波长延相片。
为了延相片堆与电光调制器之间的兼容性，可以在电光调制器中
包含一些被动延相片。例如，如果延相片堆要产生两个分开45°的
线偏振光，则它们分别应是一个具有固定方位角的可变延相片的调
制偏振态和各向同性偏振态。一个其方位平行于其中一个线偏振的
被动四分之一波长延相片将把这两个线偏振转换成一个线偏振和一
个圆偏振，这后两个偏振态是具有固定相延量的可旋转相延片的调
制和各向同性偏振态。因此，如果电光调制器在一个CSLC的两端
包含一个被动四分之一波长片，就可以用按可变延相片设计的延相
片堆替代可旋转延相片。
延相片堆20含有一个或多个被动延相片。若有N个延相片，它
们的方位角从α1到αN，它们的相延量从Γ1到ΓN。延相片堆中可以
采用任何种类的延相材料。用作延相片的材料最好有下述特性：高
光学透明度、均匀的相延量、相延范围能满足设计要求(这取决于
感生双折射大小的范围和实际的厚度范围)、好的耐环境性能、以及
在许多情形中的大面积和低成本。
延相片堆例如可以用下列材料构成：成形的双折射器件层、液晶
聚合物薄膜、拉伸的聚合物延相薄片、或者晶体延相片。可以利用
多种具有独特双折射色散特性的材料得到具有任意相延量(对应于
光程延迟量0至2000nm)的拉伸聚合物薄膜。可以以低价购得大面
积的薄片，以做成大通光孔径的滤色器。z-拉伸聚合物薄膜(Nitto
NRZ)的特性使得可以在大视角下有小的相延量变化。还有一些其
他聚合物材料可以用来制作滤色器，其中包括(但不局限于)：聚乙
烯醇、聚碳酸酯、聚酯薄膜、聚丙烯、聚苯乙烯、三醋酸酯(三醋
酸异丁脂)和有机玻璃(PMMA)。
液晶聚合物薄膜，尤其是可紫外交联的聚合物向列液晶线偏振延
相片，特别适合用来制作延相片堆。由于该材料可以有非常高的双
折射率，所以它的一个有吸引力的特性是能够制作出薄的高级次延
相片。这使得能低成本地在单块基底上制作出多层延相片堆。液晶
聚合物特别适合于制作含有两个或多个延相片的延相片堆。为了制
作液晶聚合物层，首先在基底上淀积一个对准层，然后用偏振光进
行光聚合。该偏振光的方位决定了对准层及其后淀积的液晶聚合物
层的方位角。由于用于光聚合的光的偏振态是容易控制的，所以可
以通过控制延相片堆中每个延相片的方位角来制作液晶聚合物延相
片堆。这对于有倾斜的相对方位的情况，即非0°或90°的相对方
位角情况，是特别有优点的，因为在这种情况中延相片的对准比较
困难。
像石英、云母和方解石这些普通晶体延相片材料比聚合物薄膜容
易实现较高的分辨率，所以它们适合于要求较高分辨率的应用。它
们也适合于要求小波前失真和/或处理高功率的应用。但它们比聚合
物延相片昂贵，并且特别在要求小相延量时难以做到大面积。
利用邦加(Poincare)球分析方法，对具有各向同性0°或90°
线偏振态和调制±45°线偏振态(例如零扫描向列(2TN)液晶)的
调制器情况，计算了各延相片的适当方位角。如果所有延相片都有
同样的相延量，则它们的方位角应满足下述关系：
αN-αN-1-…α2-α1=π/8+πm/4 (1)
其中m是一个整数。例如，如果只有一个延相片，则其方位角
可以是π/8、3π/8、5π/8、…(对应于m=0、1、2、…)。若有两个
延相片，则选定了α1之后就可以确定α2。例如，若α1=π/16，则
由等式(1)给出α2=3π/16+πm/4，当m=0时为3π/16。对于多
于2个延相片的情况也可以类似地确定各个方位角。邦加球分析也
可以用来对其他各向同性和调制偏振态情况计算延相片方位角。
偏振调制器60与检偏器70的结合将生成一个滤色器，它能对第
一光谱进行强度调制，得到图1中由％F表示的输出，但对光谱
F有
恒定的输出。随着检偏器的不同，
F输出将固定在0至100％之间的
某一值上。检偏器可以是一个第二延相片堆与一个偏振器的组合。
当检偏器对光谱
F为各向同性时可以不需要第二延相片堆。所以可
以把有色线偏振或圆偏振滤色器用作检偏器。
图2示出一个滤色器，其中的检偏器含有第二延相片堆。该滤色
器是通过把调制器10放置在第一延相片堆20与第二延相片堆30之
间构成的。该调制器将改变第二延相片堆的表观方位，使得在调制
器的一个切换态下两个延相片堆将协同过滤输入光的光谱，而在另
一个切换态下两个延相片堆的作用将基本抵消，结果得到不滤色的
或白的输出光谱(图2a)。
该滤色器还含有可以是中性偏振器的输入偏振器40和检偏器
50。方位角是相对于输入光的偏振方向定义的，在此情形中由偏振
器40定义。如果光源发出的就是偏振光，则不再需要输入偏振器。
该滤色器可以与一个能用作检偏器的独立偏振器件相耦合。在本实
施例中，滤色器使用了线偏器。一般来说它们可以是线、圆或椭圆
偏振器。合适的偏振器有：吸收、二向色性、基于染料的、非吸收
型的、偏振介电膜、偏振分束器、方解石、石英、散射、棱镜、胆
甾液晶和堆式胆甾液晶等偏振器。该偏振器可以含有附加的偏振预
处理元件，例如四分之一波长延相片，用来使偏振态在线偏振和圆
偏振之间转换。
所示的滤色器使用了零扭曲向列调制器，它可以在(a)半波长
相延量和(b)零相延量之间切换。延相片堆由方框表示，其内的上
方标出了相延量，下方以度为单位标出了相对于输入偏振的方位角。
延相片堆在设计波长处有规定的相延量，该波长典型地位在滤色器
的工作范围内，且可被调整得能优化滤色片的性能。这里所给出的
所有方位角都是近似的，可以改变若干度来调整滤色器的输出。
在图2的滤色器中，调制器10是一个电光零扭曲向列液晶，其
方位角为0°，其相延量在不施加电场(“off(断)”)时的λ/2与施
加满电场(“on(通)”)时的理想零之间变化。对于这种调制器，各向
同性态是0°或90°的线偏振，调制态是±45°的线偏振。在本实
施例中调制器是一个液晶显示器件(LCD)，其中LCD一词用来指
任何含有一个或多个像素的液晶盒的液晶器件。典型地，LCD是一
个多液晶盒像素阵列，其中每个像素都可以独立地受到控制。滤色
器可以用一个多像素LCD或一个不划分像素的电光调制器实现。图
2中示出的是LCD的一个像素的相延量。
在所示的实施例中，入射到偏振器20上的是白光。对于设计得
工作于可见光谱外部的滤色器，“白”光是指光的所有输入波长，例
如在红外波分复用应用中，它将是所有红外频道的波长。这个白光
可以看成是由第一光谱F和互补的第二光谱
F组成的。
延相片堆20中的延相片所具有的相延量和方位角使得光谱F以
45°的调制线偏振态输出或透射。光谱F以0°的各向同性线偏态输
出或透射。在第一切换态(图2a)下，调制器理想地具有λ/2的相
延量，于是处于调制态的光谱偏振态将被转换成-45°。各向同性
态不被改变。在第二切换态(图2b)下，调制器具有零相延量，于
是不论是调制态还是各向同性态，从调制器输出的光偏振都不会改
变。
第二延相片堆30设置在调制器后面。当调制器处于第一切换态
时，第二延相片堆将抵消第一延相片堆的变换，于是透过的F和
F
都是0°线偏振的。偏振器50将透过这两个光谱，于是滤色器的输
出是白光。在第二切换态下，第二延相片堆将完成变换，使F和
F
的偏振正交。偏振器50将挡住光谱为F的光，同时输出具有光谱
F
的滤色光。如果偏振器50的方位角为90°，则滤色器将在暗输出与
F光谱之间，也即白光与
F的互补光之间，切换。由于在第二态下的
输出是经滤色的，这时“看”不到调制器的作用，所以称此时的滤
色器是正常滤色(NF)的。一个在除去了LCD时能透过(或阻挡)
全部光谱的滤色器被称为是正常白(NW)的。一般，在命名一个原
色/白或白/原色滤色器时首先列出的是正常态，但“白/原色”一词也
用来广义地同时指两者。
在一个优选实施例中，滤色器是一个有色滤光器，并且光谱F和
F分别对应一个加原色(红、绿或蓝)和一个互补的减原色(青、品
红或黄)。F或
F光谱都可以是加原色。因此在可见光区域，滤色器
对平行输入偏振器/检偏器是原色/白滤色器，对正交输入偏振器/检偏
器是原色/黑滤色器。虽然一般来说滤色器可以用作为滤色光谱不限
定为原色光谱的白/滤色切换器，但这里所说明的滤色器通常是指彩
色滤光。滤色器是根据它所透射的光谱而不是它所调制的光谱来命
名的。因此虽然图2的滤色器例如用电光调制器调制了F光谱，但
仍称作为一个
F/W(
F/白)滤色器。
聚合物是化合物或化合物的混合，这种化合物由多个通过化学反
应使两个或多个较小的分子所结合成的较大分子所形成的结构单元
的重复排列构成。
液晶聚合物(LCP)是这样一类聚合物，其中多个液晶单体沿着
主链(主干)或作为侧链单元被结合成宏分子结构。
LCP的取向对准可以用机械磨擦表面和剪切方法，近来还证明也
可以用光学方法。光学方法中包括，首先在聚合物对准层上施加可
由线偏光聚合的(LPP)薄膜或者偶氮基染料。在前一方法中(见Schadt
等人的论文，Jpn.J.Appl.phys(日本应用物理期刊)，Vo134,pp3240-
3249,1995)，在一个基底上淀积LPP材料，然后提高温度使之固化。
然后用偏振紫外光照射固化后的薄膜。然后在同一基底上用甩涂法
或镀膜法镀上LCP，从而与LPP薄膜的取向对准。然后利用非偏振
紫外光照射使LCP发生交联。在后一方法中(见Shannon等人的论文，
Nature(自然杂志)，Vol 368,pp.532-533,1994)，把偶氮基分子添加
到淀积在各种基底(包括玻璃，硅和其他)上的聚合物对准层(或
多个层)上。在一个基底上淀积或者在两个基底之间夹入液晶单体
或聚合物。LC(液晶)分子导向子将沿垂直于偏振紫外光的方向取
向，其中偏振紫外光是事先照射在对准层上的。其后的曝光将会使
液晶重新取向，对某些应用来说这可能是一个缺点。
图2示出调制器的两个极端的切换状态。如果LCD像素的相延
量不等于0或λ/2，则
F光谱的光仍然是0°的偏振方位并且完全透
过。然而F光谱的光将被转换成椭圆偏振，它在0°偏振上的投影在
0％(图2)和100％(图2a)之间。因此调制器电压的模拟式控制
将对F光谱光给出模拟式调制。
图3示出用作检偏器的一个选色偏振(CSP)滤色器，例如一个
多向色性染料偏振器。图中用箭头代表光的传播，箭头上方标明了
颜色(B：蓝，Y：黄)，下方标明了方位角。在图示的特定实施例中，
延相片堆20预处理出0°的蓝光和45°的黄光。电光调制器10是
一个45°方位的ZTN，对于该调制器调制态将是0°的线偏振，各
向同性态将是45°的线偏振。检偏器80是一个选择黄色的CSP，方
位角为90°，它能透过0°的黄光和90°的所有波长光。当ZTN具
有半波长相延量时(图3a)，蓝光将被旋转到90°，于是被CSP滤
色器透过。当ZTN具有零相延量时(图3b)，蓝光保持为0°，于是
被该CSP挡住。对于中间值的相延量，蓝光的透过率在0到100％
之间变化。
图4示出一个带有有色圆偏振器的滤色器，这里该圆偏振器是一
个胆甾液晶(CLC)或一个CLC聚合物。延相片堆透过45°的蓝光
和0°的黄光。电光调制器10是一个0°方位角的ZTN，其相延量
可在3λ/4(图4a)与λ/4(图4b)之间切换。因此对于45°的蓝光，
其偏振态将在左旋和右旋圆偏振之间调制。对于中间相延量将产生
中间的椭圆偏振。元件90是一个右旋的蓝色CLC，它能反射右旋的
蓝光，透射左旋的蓝光，并透射所有偏振态的其他波长光。由于该CLC
是反射而不是吸收不透过的光，所以该滤光器同时以透射模式和反
射模式提供可改变的蓝光输出。
本说明的其余部分主要涉及双延相片堆滤色器，不过其中不少内
容也可推广到任何检偏器。为了使第二延相片堆能抵消第一延相片
堆的变换，对正常白滤色器需按图5所示把两个堆的延相片连在一
起；对正常滤色滤色器需按图6所示把两个堆的延相片连在一起。
在这两个图中调制器10都处于不起作用的切换态上，所示图中示出
的是滤色器的正常透射情形。第一延相片堆含有延相片21、22和23，
它们的相延量为Γ1、Γ2、……ΓN，方位角为α1、α2……αN。对
于有相同相延量的情况，各方位角满足等式(1)的关系。第二延相
片堆含有延相片33a、b,32a、b，和31a、b，它们的相延量与第一
延片堆的相同，但次序相反。第二堆的延相片方位角相对于第一堆
的延相片方位角有所旋转，对于NW(正常白)旋转成90°+αN，
对于NF(正常滤色)旋转成90°-αN。在NW结构中，第一和第
二延相片堆的琼斯(Jones)矩阵互逆。
当调制器10切换成半波长相延量时，NW结构将给出滤色光谱，
而NF结构将给出白光谱。如果LCD是完全消色差的，则图5的滤
色器在此切换态下将给出与图6所示相同的光谱，反之也然。NW和
NF结构的主要差别是由LCD的色度效应造成的。在NW结构中，
白态是理想的，但LCD的色度效应可能降低滤色态的色对比。对于
NW减色的白/原色滤色器(W/C(白/青)、W/M(白/品红)或W/Y
(白/黄))，LCD只需要在调制加原色(R(红)、G(绿)或B(蓝))
的带宽范围内是消色差的。反之，当LCD在调制减原色带宽范围内
为消色差时，W/R、W/G或W/B滤色器的NW设计将给出最佳的效
果。最好通过例如把LCD的设计波长设定在调制带宽内来优化LCD
的调制带切换。对于正常白W/G滤色器来说这一优化设计是最有挑
战性的，因为其中的调制带是减原色品红，它包含有红色和蓝色两
个波长段。
在NF结构中，白态可能会带有颜色。不过，由于不论LCD的
相延量为何，总会至少有一个加原色滤长段被透过，所以可以根据
能最优地透过调制减原色波长段来选择LCD的相延量。白态下的颜
色造成的损害要比滤色态下的小，这是因为白态下造成的透过率损
失对颜色质量的影响要小于滤色态下的泄漏。所以，从色度学来说，
G/W滤色器可以比W/G滤色器有更好的性能。
实用的延相片堆设计可以从滤色器设计开始，例如索尔克滤色器
或分立元件滤色器的结构恰好能自然地满足制约条件。或者，可以
利用例如网络合成技术设计具有有用透射光谱的滤色器(见Harris
等人的论文，J.Opct.Soc.Am.54,1267,1964；Ammann等人的论文，
J.Opt.Soc.Am.56,1746,1966；Ammann的论文，J.Opt.Soc.Am,56,
943,1966；和于1995年5月23日提交的美国专利申请No.
08/447,522，所有这些资料的全文都在此引用作为参考)，然后从中
筛选出满足设计要求的子组。第三个方法是对所有能满足设计要求
的设计进行系统性的评估，从中找出那些具有有用光谱分布的设计。
这第三个方法如图7所示。所示的滤色器服从图6的NF设计要
求。LCD调制器可以在两个相延量之间切换。这两个量均在图中标
出，两者之间隔一逗号。对于模拟式调制器，相延量可以在这两个
极端值之间连续调节。图7a示出最简单的滤色器设计，其中每个延
相片堆20和30都只含一个延相片，总共有两个延相片。图7b-7d示
出三种设计，每种设计都总共有4个延相片。对于α2=45°这一特
殊情形，在正常态下它等价于一个三延相片滤色器，其中央延相片
的相延量为2Γ2，方位角为45°。
在所示的各滤色器中，每个堆中的两个延相片或者具有相同的相
延量，或者相延量相差一倍，由此将提供实的脉冲响应函数。但这
并不是必需的要求，各个相延量可以是不相关的，结果给出复的脉
冲响应函数。相同的相延量可简化制作。这些例子绝不是全部的有
用设计。它们只是简单地示出了一组能产生有用的加原色或减原色
波长段滤色器的结构。
根据图7的滤色器设计是这样进行的，逐步提增α1的值(5°、
10°、15°、20°、……)，并对每个α1值逐步提增α2值。对每种
滤色器计算其透射光谱，然后确定有用的光谱。这些光谱可以用密
勒(Mueller)矩阵或琼斯矩阵计算。应用于显示的光谱最好具有与
所需光谱相匹配的占空比和接近矩形的分布。滤色器最好具有陡峭
的过渡斜率，同时有较平坦的透射波长带和较平坦的阻挡波长带。
较平坦的波长带可以由光谱中的一系列高对比零值或峰值的分析来
达到。增加延相片的数目可以产生接近理想的光谱。实际上，必须
用有限数目的元件来仔细地选择可接受的过渡斜率和旁瓣振幅以及
位置来达到接近饱和的优化。
滤色器的分辨率必须足够地低以支持整个主波长带中的峰值透过
率。从饱和的观点来看，通带的分辨又必须足够地高以仅仅选择出
所希望的主波长带。优选的设计是能产生足够低的分辨率的同时又
有陡峭的过渡斜率(或者在通带内有多个峰值)。
表Ⅰ示出了一些有用的设计。表中列出的两个延相片堆中的延相
片都是指正常切换态下的情况，这时LCD不起作用。还列出了延相
片的总数M。注意对于相同相延量的情况它们的方位角服从等式(1)
的关系。可以通过细调方位角来改进由逐步提增α1和α2时所得到的
设计。确定了基本设计之后可以通过选取相延量Γ来产生所希望的
减原色或加原色调制。
扇形索尔克滤色器是一类恰能满足图6设计要求的结构。这一满
足是一个偶然的巧合，决不是索尔克设计故意想有这一特性的。在
美国专利5,469,279号和1996年6月11日所提交的美国专利申请
08661498号中，对索尔克滤色器有所说明，这里引用它们的全部内
容作为参考。扇形和折迭型索尔克滤色器需要一系列等厚的延相片，
它们对于设计波长分别是全波长和半波长延相片。对于扇形索尔克
滤色器，各延相片的方位角为α、3α、5α…(即αN=(2N-1)
α1)。对于折迭型索尔克滤色器，各延相片的方位角是来回跳变的：
α、-α、α、…(即αN=(-1)N+1α1)。
表Ⅱ示出了一些根据这些要求设计的扇形索尔克滤色器。注意扇
形索尔克设计恰好满足图6的要求。当M为奇数时，扇形索尔克设
计中的中央延相片方位角为45°，在这里有α=90°-α。所以该
中央延相片简单地被分成两半，每个延相片堆占有半个。对于在正
常态下中央的两个延相片等效于一个延相片的情况，延相片的总数
被标在引号内，如“3”或“5”。延相片的方位角是延相片总数的函
数，即α=π/4M。
对于扇形索尔克滤色片情形，该滤色片自然地满足本发明白/原
色滤色器的准则。另一方面，折迭型索尔克滤色器不满足本发明准
则。其中相延量能满足限制条件，但方位角不满足αN=90°±αN。
但如表Ⅲ所示，折迭型索尔克设计可以被修改成能满足本发明准则
的准折迭型索尔克设计。准折迭型索尔克设计这一术语用来指所有
这样的设计，其中所有的延相片都有相同的相延量，并且在每个延
相片堆中它们全都近似地取相同的方位角，只是正负号交替改变。
在经典的折迭型索尔克滤色器中与扇形滤色器一样，有α=π
/4M。例如，含有N=6个延相片的经典折迭型索尔克滤色器要求α
=8°。但准折迭型索尔克滤色器对角度α没有限制。如表Ⅲ所示，
该角度可以有明显的变化，但仍能产生有用的光谱响应。表Ⅰ-Ⅲ示
出的是NF设计。对于NW设计，第二延相片堆中的每个延相片的角
度都要取相反的正负号。
与索尔克滤色器一样，分立元件滤色器也自然地满足图5和6的
要求。美国专利5,528,393号说明了一种适用于彩色显示器的分立元
件滤色器，该专利的全部内容在此引用作为参考。该滤色器包括第
一和第二相延量相匹配的分立元件延相片和一个中央延相片，前两
者的方位相对于输入偏振器为±45°，后者的方位为0°。平行条件
下的这些分立元件构成NF滤色器，正交条件下它们构成NW滤色器。
为了组成本发明的白/原色滤色器，各分立元件构成两个延相片
堆，而中央延相片则可以放置在LCD和一个分立元件延相片堆之间。
在这种非对称布局下LCD两侧的延相片都不是匹配的，但可以认为
每个延相片堆都含有单个的延相片即分立元件延相片，而中央延相
片则可看成是不属于任一个延相片堆的附加元件。由于中央延相片
的方位或平行于或垂直于电光调制器，所以缺乏对称性并不妨碍得
到白切换状态。表Ⅳ示出了优选实施例。该表中中央延相片与堆1
的延相片一起列出。对于所示的相延量，该滤色器的透过率近似相
当于一个两级劳埃(Lyot)滤色器。因为在每个分立元件延相片上都
加上了半个波长的相延量，这种结构属于复脉冲响应滤色器。
对于上述所有的设计，一旦选择了得到最佳光谱分布的元件方
位，接着就可以选择各元件的相延量以在每个原色处得到最佳的颜
色饱和度。可以用标准的密勒矩阵技术来分析各设计参数，该技术
包括对各特定延相片材料的色散匹配。评价滤色器设计的准则是从
色饱和度，色调和透过率几方面考虑的。可以用CIE(国际照明委员
会)色度图来评估色饱和度和色调。由某个特定滤色器输出所产生
的颜色质量可以通过计算一组重叠积分来表征，这些积分包括某一
特定滤色器状态的透过率函数、光源的功率谱和CIE颜色匹配函数。
饱和原色是通过使下述比值最大化得到的，该比值是在所希望原
色波长带内透过的光源功率与在该原色波长带外透过的光源功率之
比。可以通过使滤色器设计匹配于光源特性来使得优化过程十分具
体。例如，像6000K黑体这样的真正白光源对滤色器性能的要求要
高于像CRT荧光粉这样的分布式光源的要求。阻挡波长带中的零光
谱位置取决于元件的相延量。把这些零点设置在位于波长带外面的
光源功率谱极大值处在策略上是有利的。类似地，把旁瓣极大值设
置在远离波长带外光谱极大值处也是有利的。可以插入被动滤色器
来阻挡位在原色波长带外面的波带，以增加饱和度。
图8-11示出了测得的白/原色滤色器的光谱。这些滤色器的结
构示于表Ⅴ。切换器使用了一个3TN盒，不加压时它有半波长的相
延量，其中心波长如表中所列。偏振器是只带有硬镀层的Nitto-Denko
EG1425型偏振器。因此透过率只受两个表面上的菲涅耳反射损失的
影响。各延相片都是NRZ延相片薄片，各个延相片的设计相延量如
表中所列。对于NW设计，白态下的光能损失与以下因素有关：偏
振器、LCD上ITO(铟锡氧)透明电极的吸收、外表面的反射、以
及LC的残余相延量。这个相延量典型地约为20nm。用一个ANDO
光谱分析仪扫描了光谱，其中用光源光谱在两平行格兰-汤姆逊(Glan
-Thompson)偏振器的条件下进行了自动归一化。
被动延相片和LCD延相片的设计波长也于表V给出。对于主动
和被动延相片，设计波长都是指延相片给出指定相延量时所对应的
波长。对于被动延相片该波长是对应于全波长延相片的波长。例外
情形是用于W/M滤色器的被动延相片，在此情形中它们是2λ延相
片。延相片堆设计波长的选取依据是使调制阻挡峰位在希望颜色波
长带的范围内。LCD的设计波长是在不加电压时对应于λ/2相延量
的波长。应该指出，为了使LCD本身的颜色有最小的影响，把设计
波长选择在调制波长带的中央。
G/W、W/C和W/M滤色器都是准折迭型索尔克设计。G/W设计
与表Ⅲ中的第三个设计相同。W/M设计与表Ⅲ中的第二个设计相同，
只是因为它是正常白而不是正常滤色的，所以第二延相片堆中各延
相片的方位角有相反的正负号。在W/C设计中调整了各延相片的方
位，以提高过渡陡度。可以看出W/Y设计是表Ⅰ中的第五个设计，
其中相延量Γ=2λ。
请注意图8-11的滤色光谱有极佳的通带透过率、阻挡带的阻挡
率和陡峭的过渡边缘。蓝色区域中滤色器透过率的降低是由于使用
了有蓝色损耗的片型偏振器所造成的。不是由延相片或滤色器设计
造成的。用改进的偏振器可以改善透过率。
本发明的一个好处是LCD不含有导致色偏移的机制。也就是说，
过渡带宽由延相片堆确定，而与LCD的状态无关。所以视角的改变
(或LCD颜色的改变)对滤色器透过率的影响很小。例如由延相片
堆确定过渡带中央波长等这些特性甚至对延相片堆与角度无关也会
起作用。视角的只会使对阻挡颜色的光密度稍有损失，但不会移动
波长带的位置。
图10的W/M滤色器证实了这一点。对于方位角为0°的情形，
图12示出了测得的透过率随入射角的变化。直到入射光与法线的夹
角大到-50°的范围内，光谱没有很大变化。对品红色的透过率稍
有变化，但对绿光的阻挡始终是极佳的，并且波长带的位置也没有
变化。蓝/绿过渡和红/绿过渡的半极大值位置都被延相片堆固定了。
与随入射角变化一样，光谱也随方位角变化。测得的最差方位角是90
°，如图13所示。对于两个方位角的0°入射角的透过率实际上是
相同的，图12与13之间的测量差别是光源通过光纤时的与偏振态
有关的耦合缺点造成的。即使在90°方位角这一最差情形中，阻挡
光密度仍是极佳的，而且波长带也没有移动。这使得能得到有极佳
宽视角的颜色切换器，从而能得到极佳的显示系统。
根据本发明的减色显示的一个独特特性是能够利用模拟或LCD
来进行调制光透过率的灰度控制而不影响非调制原色的透过率。这
一点在图14中示出，该图示出图10W/M滤色器的实验测量输出。
示出了在不同驱动电压下的透射光谱。该滤色器是正常白的，因此
在零相延量状态(10V)下完全透过所有波长。随着相延量的增大，
调制原色即绿原色的透射逐渐被阻挡，直到半波长相延量状态(OV)
下的最小透过率。该滤色器显示了对绿光的独立调制而不影响品红
光。
图15至17分别进一步示出了对W/C、W/M和W/Y滤色器的灰
度调制，其中以完全独立于互补的减原色的方式控制了加原色R、G、
B的透过率。这些滤色器的设计在表Ⅵ的前三栏中给出。各延相片都
是Nitto Denko聚碳酸脂薄膜。光学调制器是方位角为0°的零扭曲
向列液晶，可以在零与半波长(π)相延量之间连续改变。向列方
向的离面倾角在各光谱上标出，其中0°对应于半波长相延量，75°
对应于近似为零的相延量。虽然90°可能得到更接近于零的相延量，
但由于表面吸附效应很难做到这样的倾斜。可以用一个被动延相来
补偿残余相延量。
一个M/W滤色器示于图18，并列于表Ⅵ的底栏。这是一个分立
元件滤色器，并且中央延相片含在第一延相片堆内。在该滤色器中
LCD的方位角为90°面不是0°。对于其它滤色器延相片，方位角
为0°和90°其滤色作用是相同的。但对分立元件结构，虽然两种
取向都能工作，但由于其不对称性光谱将不相同。对于该具体的滤
色器，通过对两种取向的评估且明90°取向能给出较好的输出。该
滤色器可以在图18所示的两个极端切换状态之间连续地改变。由于
它是NF滤色器，所以白光谱会带有颜色。
如图15至17所示，本发明的减色滤色器的一个独特特性是非调
制谱F是完全透过的，与F谱的压控调制无关。其结果是，可以串
连使用两个或多个滤色级，每一级对一个加原色进行独立的模拟式
控制而不影响另两个原色。单级滤色器有两种输出，即加或减原色
和黑(正交偏振器)或白(平行偏振器)。两级滤色器可以提供4种
输出，即3个原色(两个加色一个减色或一个加色两个减色)和黑
或白。三级滤色器可以提供8种输出，即3个加原色、3个减原色、
黑和白。如果调制器是模拟式的，则这些滤色器还可另外给出各极
端颜色之间的各种灰度。如美国专利申请08/758,122号(1996年11
月25日提交)所说明的，在多级滤色器中可以减少彩度，该申请的
全部内容在此引用作为参考。美国专利申请08/645,580号(1996年
5月14日提交)也说明了一种多级滤色器，该申请的全部内容在此
也引用作为参考。
如图19所示，滤色器可以用每一级中的输入和输出偏振器来结
合。这时，滤色器的输出等于每一级输出的乘积。第一级包括延相
片堆20a和30a、LCD10a以及偏振器40a和50a。总共有各级之间
带有偏振器的n个级，最后的第n级包括延相片堆20n和30n、LCD10n
以及偏振器40n和50n。每一级的输出偏振器用作下一级的输入偏振
器。例如，如果只有两级，则50a和40n将是同一个偏振器。
通过正确地选择各个滤波器级和它们的相对方位，有可能不需要
级间的内部偏振器而结合两个或多个级，如图20所示。由于偏振器
是光能损失的主要根源，所以不带内部偏振器的多级滤色器可以有
大为增大的通光量，对于反射式颜色切换器和显示器来说更是如此。
图20所示的三级滤色器含有放置在偏振器40和50之间的三个
级，它们分别独立地调制蓝光、绿光和红光。在该实施例中，第一
级调制蓝光，因此它或者是W/Y、或者是Y/W滤色级。这一级包括
第一延相片堆20a、第二延相片堆30a和LCD10a。这些延相片堆和
LCD可以是本的任一种设计。第二级包括延相片堆20b、30b和
LCD10b，调制绿光，因而是W/M或M/W滤色器。第三级包括延相
片堆20c、30c和LCD10c，调制红光，因而是W/C或C/W滤色器。
图21示出一个具体的三级滤色器。这些滤色器级与图9至11所
示的相同，只是不用内部偏振器而串接在一起。输出色示于表Ⅶ。
零表示每一级的未加压(调制)LCD状态，1表示加压(各向同性)
状态。当全部三级都处于调制态时，第一级将阻挡蓝光、第二级将
阻挡绿光、第三级将阻挡红光，结果在采用平行输入、输出偏振器
的情况下得到暗(黑)输出。当把第三级LCD切换成各向同性态时，
它将不再阻挡红光，于是滤色器输出为红光。若所有三个LCD都切
换成各向同性态，则输出的将是白光。
这个白(光)输出的亮度可以是空间混合滤色器或显示器或者时
间混合滤色器或显示器的三倍，在空间混合中红、绿、蓝亚像素结
合起来产生白色，在时间混合中像素在红、绿、蓝三色之间切换从
而产生白色。在本发明的滤色中，可以在整个空间和时间上透过全
部的白光光谱。
一般而言，若用正交偏振器布置替代平行布置，则将得到互补光
谱。例如，平行偏振器布置下的C/W滤色器可以替代正交布置下的
R/B(红/黑)滤色器。对于不带内部偏振器的三级串接情况，即使用
正交偏振布置也能得到白状态。由于没有任何颜色被内部偏振器阻
挡，所以在正交布置下可得到全部的互补光谱。表Ⅶ中含有正交布
置下的输出。状态(000)给出白色而不再是黑色，(001)给出青色
而不再是红色，如此等等。
正交偏振器布置的滤色器的一个优点是改善了黑状态的光学密
度。黑状态是全部三个LCD都处于它们的加压(即各向同性)切换
态时的输出，因此彩度最小。通常宁可用白状态下通光量的一些损
失来换取暗状态下的阻挡增大。
对于正交偏振器布置下的图21滤色器，图22示出了一些额外的
原色输出，图23示出了一些减原色输出。这一个滤色器就提供了所
有6个原色的极佳的光谱，同时还可得到对每个原色的模拟式控制。
此外，如图24所示，还可以提供白、黑和灰度输出。其中还示出了
对应于相延量从λ/2直到略大于零的0°至75°的倾斜角。注意得
到了极佳的黑状态。为了得到图24所示的在整个可见光谱区的灰度
调制，所有三个LCD的倾斜角是同时改变的。
通过除去内部偏振器让各个延相片堆协同起来阻挡各原色之间的
波长带，可以改进平行偏振器布置下的黑状态。或者可以在正交偏
振器布置下得到较小波动的白状态。为了看到这一点，考虑一个由
C/W、M/W和Y/M切换器堆所组成的减色显示器或有色快门。可以
注意地让黄色级与品红色级的过渡带以及品红色级与青色级的过渡
带在它们的半极大透过率点上相交。各个加原色光谱示于图25a。
先考虑在各个切换器之间有平行中性偏振器的情况，如图19所
示。由于各个级被中性偏振器隔离开来，所以暗状态是各个级所产
生的C、M和Y光谱的乘积。由于各光谱在半极大值处相交，所以
过渡带中央处的漏光透过率为25％，如图25b所示。这代表着暗状
态下光密度的明显不足，其程度与光源光谱特性有关。这也代表着
红输出时的蓝/绿旁瓣和蓝输出时的黄旁瓣。
有一些方法可以减小这种原色之间的漏光大小。例如，可以通过
把各颜色偏振器的光谱分离得更远一些来减小重叠区。例如为了保
证绿光能被黄色级完全通过，蓝光能被品红色级完全通过，减小重
叠区常常意味着必须增大过渡斜率。这又代表着需要额外的延相片
和随之而来的额外成本。或者，原则上可以用被动式带阻滤色器来
除去有原色间波长的光。但这也代表着需要额外的滤色以及相关连
的插入损耗和成本。一个更好的解决方法是简单地使用不发射原色
间波长的光源，但这常常是不可行的。
另一种解决问题的方法是除去各级间的偏振器，如图20所示。
这样做的一个附带收获是除去了与两个中性偏振关的光能损失。困
难在于要确定一个方案使得各个堆能协同工作来改善对原色间波长
的阻挡，而不是使问题更加严重。解决办法可以通过考虑黄/品红级
之间或品红/青级之间的半极大相交波长点处的光偏振态来说明。在
相交波长处，两相邻堆中的光通常都处于两个正交线偏振态之间的
中间偏振态上。这意味着这种偏振态具有任意的椭圆度，便椭圆偏
振的方位角为±45°。假定两个堆是兼容的和恰当取向的，则它们
的偏振态变换作用可以是累加的，从而使半极大值相交点的波长正
交地偏振。例如，如果两个堆对半极大值相交点波长起着圆偏振器
的作用，则可得到它们的联合相延量为半个波长。这将在过渡带中
产生所希望的零值。图25c表明这样得到的结果使光学密度比使用额
外偏振器的图25b输出的大。任何这种滤色器都可以与一个快门串
接在一起以提供良好的暗状态。
如前所述，在不含内部偏振器的多级滤色器中可以得到完全互补
的光谱，从而能够采用正交偏振器布置。这一特性还使得可实现偏
振分离滤色，如图26所示。在偏振分离滤色中，输入和输出偏振器
被偏振分束器和合束器取代。入射到偏振分束器41上的光是非偏振
白光。一个线偏振成分被透过，另一个正交的线偏振成分被反射，
向上射向棱镜42。两个正交的偏振成分独立地通过滤色器结构，最
后被出射棱镜52和偏振合束器51重新组合。对于两个光路上的光，
一个方向上出射的是调制光谱，对应于平行的入射和出射偏振器，
另一个方向上出射的则是互补的正交偏振器光谱F。在这个对偏振态
不敏感的滤色器中，所有入射的非偏振光都得到了滤色，而不会因
入射偏振器的吸收而损失一半入射光能量。这种带有偏振分束器的
滤色器特别适用于小孔径应用情况。使用能给出偏振态分离的偏振
薄膜可以做到大孔径。
已经用几个相串接的滤色器说明了多级滤色器。此外，可以如图
27所示，把几个延相片堆设置在一个级内来实现两个独立光谱之间
的调制。这是通过使一个堆按NW取向使另一个堆按NF取向实现。
延相片堆20a和30a与LCD10相结合形成一个调制光谱F1的NW
滤色器，由此当LCD加电压(非各向同性)时透过白色，而当LCD
不加压时透过F1。延相片堆20b和30b与LCD10相结合形成一个
调制光谱F2的NF滤色器，于是当LCD加压时透过
F2。当不加压
时透过白光。因此当LCD加电压时这些内含延相片堆将透过
F2，当
不加电压时将透过F1。这种结构可以与也可以不与内插偏振器相结
合，或者与任何其他的被动或主动滤色器相结合。
只要简单地在任何透射模式的结构后面加一个反射镜就可实现反
射模式的切换。或者也可以专门为反射模式工作设计各种结构。除
了前面对白/原色切换器所说明的设计规则之外，对于反射模式滤色
器还有额外的对称性要求。考虑这样一个设计，其中LCD前方有一
个延相片堆，后方有一个反射镜。将这个结构展开将得到两个延相
片堆，并且这两个堆实际上有相同的方位取向。一种涉及到中性偏
振光学系统的方法可以用来生成实际上具有不同方位取向的第二延
相片堆。例如，可以在反射镜上放置一个消色差四分之一波片使得
光在第二次通过延相片堆时好似有不同的方位取向。不过，由于光
在第二次通过LCD时也好似有不同的方位取向，所以这将改变LCD
的作用。还有，附加的半波长相延量将使光谱反转，使减原色切换
变成了加原色切换，或者相反。
如果LCD放在消色差四分之一波片的后面，便可以达到使LCD
的作用加倍这一希望条件。但是，由于四分之一波片将转变入射到
LCD上的光的偏振态，所以组合的延相片堆不能给调制器提供各向
同性/调制态。为了解决这一问题，或者可以用一个更为兼容的不同
的调制器，或者可以采用不同的延相片堆设计。关于前一方法可以
用一个旋光元件，例如反射镜上的一个CSLC四分之一波长延相片。
这样，如美国专利5,381,253号所述，整个调制器将具有四分之
一波长/半波长可调延相片的结构，该专利的全部内容在此引用作为
参考。如果调制器必须仍然是零扭曲向列液晶，则为了在与消色差
四分之一波片结合时向调制器提供合适的各向同性/调制态，就必须
改变延相片堆的设计。
对于检偏器是一个CLC的情形，可以设计透射模式的和反射模
式的多级滤色器，如图28所示。第一级调制蓝光，包括延相片堆20a、
电光调制器10a和蓝CLC90a。第二调制绿光，包括延相片堆20b、
电光调制器10b和绿CLC90b。第三级调制红光，包括电光调制器10c
和红CLC90c。由于红CLC对蓝光和绿光是各向同性的，所以通过
把电光调制器10c取向得让红光处于调制态，最后一级就不再需要延
相片堆。在第一级中，随着可变相延量Γv的不同，蓝光中的某一百
分比％B被透过，而其余部分被反射。反射光由器下方的箭头标明。
由于只有蓝CLC能有选择地反射蓝光，也即绿、红CLC对蓝光是各
向同性的，所以蓝光的偏振态与其后的各级无关。类似地，第二和
第三级部分地反射和透过绿光和红光。
本发明的滤色器可以与任何其他的主动或被动滤色器相结合使
用。也可以用主动和被动滤色器组成混合滤色器。例如，滤色器可
以采用有色偏振器来替代中性滤色器，例如采用染料型的有色偏振
器或偏振延相片堆(PRS)有色偏振器。在此情形中，“白”状态只
含有那些能被有色偏振器透过的波长。白/原色滤色器也可以与偏振
干涉滤色器相结合。
本发明的滤色器可以用光学方法寻址。例如，光学寻址系统可以
包含一个诸如PN二极管或光电晶体管这样的能探测光信号并能根据
光信号控制滤色器输出的光探测器。光学寻址滤色器的应用有：眼
睛保护、焊接防护和数据二维和三维显示的有色快门玻璃等。
滤色器可以按单像素使用或按多像素阵列使用。单像素应用包
括：逐场有色快门、分光测量、色度测量、照明(家庭、房屋、午
台)分光术和光纤光通信等。多像素应用包括：信息显示、成像、
印刷、分解存储和通信等。在多像素阵列中，每个像素都可以用独
立的施加电压实现独立的控制。每个像素都能同时提供所有三个加
原色或减原色的模拟式强度控制，从而能提供包括黑、白在内的全
部颜色光谱。
为了与已有器件兼容，各像素可以含有各个颜色的亚像素，例如
W/R、W/G和W/B亚像素。各亚像素可以布局成例如条状的或方形
的图案，例如贝叶尔(Bayer)拼图或其他有色滤色器阵列图案(CFA)。
本发明的每个由几个亚像素构成的像素相对于以往空间混合滤色器
的优点是，每个亚像素都能透过全部的白谱而不是只透过其三分之
一，因此使白亮度增大为三倍。
显示器应用包括：前向和后向投影显示器、虚拟显示器和直视显
示器。显示器可以用于许多应用，例如：包括汽车、卡车和飞机等
交通工具的前视显示器、室内投影仪、桌面计算机、家庭影院、午
台照明、掌上游戏机、大型游戏机(三维和二维)、膝上显示器、手
持寻呼机、个人显示助手、全球定位显示器、示波器和分光仪等仪
器、网上浏览器、通信器、头盔显示器与虚拟现实目视显示器、增
强现实显示器、便携佩戴型计算机、仿真器、camcorder和显示玻璃、
护目镜或护目快门。
对于显示器应用，多像素滤色器可以与例如下述各种发光式显示
器结合使用：阴极射线管(CRT)、电致发光(EL)显示器、主动阵
列电致发光(AMEL)显示器、场效应发光显示器(FED)和等离子
体显示器。多像素滤色器也可以与调制器显示器结合使用，其中包
括例如TFT-LCD(薄膜晶体管一液晶器件)和多硅LCD等透射型
显示器，例如硅基底液晶(LCOS)器件、数字反射镜(DMD)和
衍射光栅器件等的反射型显示器，以及例如STN器件等被动阵列显
示器。
电子成像应用包括：逐页输入和文件扫描仪、互连网摄影机和文
件扫描仪、影楼摄影数字相机、显微镜、多光谱成像、光学身份证
等文件照相机、业余电子摄影、以及其他应用，例如荧光分光仪、
色度计和医学成像，例如内窥镜和其他医学诊断设备。
为了组成成像装置，本发明的滤色器可以用电荷耦合器件、电荷
积分器件或互补型金属氧化物半导体单像素或多像素成像器与静态
或视频摄像机结合起来。
图29示出一个延相片堆290，它含有方位角分别为第一方位角
α1和第二方位角α2、相延量分别为第一相延量Γ1和第二相延量Γ
2的第一延相片291和第二延相片292。图29示出的是部分偏振光294
入射到堆290上的情况。该部分偏振光294可以有电磁辐射的任意
频谱，并可以是具有任意椭圆度、方位角和旋向的部分椭圆偏振光。
部分偏振光由偏振成分和非偏振成分组成。非偏振成分被无改变地
透过。在图中指明了对光的偏振成分起作用的元件的作用。偏振成
分可以有任意的偏振态，包括任意方位角的椭圆度和旋向。例如请
参见“Optical waves in Layered Media(分层媒质中的光波)”一书(John
wiley sons,New York,1988年版)的第一章，该章在此引用作为参考。
部分偏振光的意思是指不是完全非偏振的光。
延相片堆290根据第一和第二方位角α1和α2以及第一和第二相
延量Γ1和Γ2的值以已知的方式来变换部分偏振光294。第一和第二
方位角α1和α2是相对于部分偏振光294的偏振态来度量的。如果部
分偏振光294是椭圆偏振的，则α1和α2可以由输入或输出偏振椭圆
的轴来确定。
堆290把部分偏振光294变换成经偏振变换的次级偏振变换光
296。具体地说，部分偏振光294由第一延相片291接收并被变换成
初级变换光(未示出)。然后从第一延相片291输出的初级变换光被
输入给第二延相片292。次级偏振变换光296含有第一部分297和第
二部分298。第一部分297具有第一偏振态PM1，第二部分298具有
第二偏振态PM2。同时，第一部分297具有第一光谱F’，第一部分
298具有第二光谱
F’。
延相片堆290是一个光预处理器件，用来对光进行预处理以作为
某种类型的光调制器件(未示出)的输入。在特殊情况下，第一光
谱F’与第二光谱
F’可以是互补的，它们合起来构成了部分偏振光
294的光谱，从而它们相应地对应于图1的光谱F和互补光谱
F。第
一光谱F’具有第一偏振态PM1，它比具有第二偏振态PM2的第二光
谱
F’受到更多的调制。一旦给定了部分偏振光294和得知了调制器
(未示出)的特性，就可以根据前面的讨论确定出第一方位一角α1、
第一相延量Γ1和第二方位角α2、第二相延量Γ2。如前所述，还可
以给堆290加上另外的延相片以获得某些指定的性能。
在一个特殊情形中，第一输出光297的偏振态PM1受到调制器的
影响或调制，然而如参考图1等所说明的那样，第二输出光298的
偏振态PM2不受调制器调制。在下面的全部讨论中，对两个偏振态使
用“正交”一词不一定是指两个互相垂直的线偏振，而是一般地指
任何具有下述性质的两个包括椭圆偏振在内的偏振态。如果一个第
一偏振器具有对应于第一偏振态的第一本片态，一个第二偏振器具
有对应于第二偏振态的第二本征态，并且如果非偏振光被输入到第
一偏振器和第二偏振器上则将没有光能从第二偏振器输出。也就是
说，在广义意义上第一和第二偏振器是“正交”的。因此，在线偏
振光的特殊情形下，当两个偏振方向互相垂直时第一偏振态和第二
偏振态将是正交的。在圆偏振光的特殊情况下，当第一偏振态的旋
向与第二偏振态的旋向相反时，也即当第一偏振态顺时针旋转第二
偏振态逆时针旋转或者相反时，第一偏振态与第二偏振态将是正交
的。最后，对于椭圆偏振情况(圆偏振是其中的一个特殊情形)，第
一偏振态的长短轴将分别垂直于第二偏振态的长短轴。
回到图29，第一偏振态PM1与第二偏振态PM2不可能相同，并且
可以是也可以不是正交的。部分偏振光294可以是也可以不是可见
光。如前所述，延相片堆290，具体地说第一延相片291和第二延相
片292，可以是聚合物延相片、液晶聚合物延相片、成形的双折射材
料、聚合物双折射延相片、液晶聚合物延相片、双折射晶体、和液
晶等等。延相片堆290可以包括讨论图1的延相片堆20时所提到的
所有可能的材料和延相片，实际上也确实是包括了这些材料和延相
片。因此，第一方位角α1与第二方位角α2是不相等的，但根据部分
偏振光294的偏振态和所希望的第一输出光297的偏振态PM1及第二
输出光298的偏振态PM2，第一相延量Γ1和第二相延量Γ2可能相等
也可能不相等。
图30a和30b分别示出两个部分偏振光294和294’入射到对应
于图29的延相片堆290的堆300和300’上的一般例子。这里，次
级偏振变换光296包含偏振态为PM1的第一光谱F’和偏振态为PM2
的第二光谱
F’，其中PM1和PM2都是线偏振，但不一定互相垂直。
次级偏振变换光296’包含偏振态为PM1的第一光谱F”和偏振态为
PM2的第二光谱
F”，其中第一偏振PM1与第二偏振PM2不一定是正交
的。
图31a和31b示出分别加有偏振器311和311’的两个延相片堆
300和300’。图31a对应的情况是其中的次级变换输出光296包含
一个第一部分297和一个第二部分298，它们分别是具有第一偏振态
PM1和第二偏振态PM2的线偏振光。图31b对应的情况是其中的次级
变换输出光296’包含一个第一部分297和一个第二部分298，它们
分别是具有第一偏振态PM1和第二偏振态PM2的椭圆偏振光。在这两
个情况中，非偏振光312被偏振器311和311’至少部分地偏振化了，
从而产生了对应于图30a和30b的部分偏振光294和294’。偏振器
311和311’也可以与图1的偏振器40相同，偏振器311和311’可
以是二向色性或染料基偏振器之类的吸收型偏振器，也可以是胆甾
液晶、胆甾聚合物液晶、延相片型偏振器或分束器这样的非吸收型
偏振器。偏振器311和311’也可以是例如这样一些非吸收型偏振器：
偏振电介质薄膜，其中包括用于偏振分束器的薄膜、方解石、石英、
散射偏振器、棱镜偏振器、带有四分之一波片的堆状胆甾液晶，或
者其他的胆甾型偏振器。
图32a和32b分别示出器件321和321’，它们分别用来处理部
分偏振光294和294’，输出调制器所得到的输出光325和325’。
参见图32a，处理器件321包括延相片322和调制器320。延相片322
与上述的延相片291类似，具有相对于部分偏振光294的方位角α1
和相延量Γ1。部分偏振光294通过延相片322后被变换成变换光296，
后者包含一个具有第一偏振态PM1和第一光谱F’的第一部分297和
一个具有第二偏振态PM2和第二光谱
F’的第二部分298。然后变换
光296输入到调制器320上，后者以不同的方式调制第一部分297
和第二部分298。在一个特殊情形中，可以把第二偏振态PM2选作为
对应于这样一个偏振态，使得调制器320不论在是否施加驱动电压
时，都将对第二部分298表现为各向同性。这时，不论调制器320
处于何种状态(即不论是否对调制器320施加了驱动电压)，当变换
光296通过了调制器320后第二偏振态PM2将保持不变或不受影响。
这里，如果第二部分298处于这样一种各向同性态，则第一部分297
必然不会处于这样的各向同性态(例如它必然要被施加的驱动电压
调制)。
在另一个实施例中，具有第一偏振态PM1的第一部分297应该被
调制器320以不同于具有偏振态PM2的第二部分298的方式调制。从
图中可以看出，具有偏振态PM1的第一部分297被调制器320接收并
被调制，产生具有一个第三光谱F3和第三偏振态P3的调制器输出光
325。具有第二偏振态PM2和第二光谱
F’的第二部分298也被调制
器320接收，输出具有一个第四光谱
F4和第四偏振态P4的调制器输
出光325的第二部分324。一般地说，第一部分297受调制器320的
影响方式不会对所有的电压都与第二部分298受调制器320的影响
方式相同(可能在某些电压下两者受影响的方式相同)。
图32b与图32a相当，只是输入到调制器320上的不是线偏振光
而是椭圆偏振光。具体地说，变换光296’包含一个具有第一偏振态
PM1’和第一光谱F”的第一部分297’和一个具有第二偏振态PM2’
的第二光谱
F”的第二部分298’。变换光296’的第一部分297’
被调制器320接收并被变换成具有第三偏振态P3’和第三光谱F3’
的调制器输出光325’的第三部分323’。变换光296’的第二部分
298’被调制器320变换成具有第四偏振态P4’和第四光谱
F4’的调
制器输出光325’的第二部分324’。在一个特殊情形中，偏振态PM2’
处于调制器320的各向同性态，使变换光296’的第二部分光298’
不受调制器320的影响或调制。在此情形中变换光296’的第一部分
297’不论施加给调制器320的电压如何都要被调制器320调制。
调制器320可以是电光调制器、磁光调制器或任何能调制光的其
他光学单元。因此调制器320可以是液晶调制器，例如向列液晶器
件、表面模式器件、扭曲向列器件、超扭曲向列器件、电控双折射
器件、光控双折射器件、混合场效应器件和混合取向向列器件。或
者，调制器320可以是π盒、零扭曲模式盒、和主容型染料液晶器
件。调制器320也可以是近晶型液晶、有手征近晶型材料器件，还
可以是FmC*、表面稳定型FLC、体积稳定型FLC、FmA*电致倾斜
型、畸变螺旋型铁电、反铁电、形变电型、和无手征铁电液晶器件。
延相片322可以用前面讨论过的延相片堆中的延相片的任何制作材
料制作。
图33a示出一个用来处理至少为部分偏振的光294的器件330。
具体地说，图32a和32的器件330包含延相片322和调制器320，
器件330还包含一个延相片331，其中延相片322在调制器320的一
侧，延相片331在调制器320的另一侧，参见图33a，部分偏振光294
通过延相片322和调制器320后变为中间光326，该中间光含有第一
部分323和第二部分324。中间光326的第一部分323具有第三光谱
F3和第三偏振态P3，第二部分324具有第四光谱F4和第四偏振态P4，
这与图32a的情况相同。中间光326的第一部分323通过第二延相片
331后被转换成输出光335的第一部分333。该第一部分333具有第
五光谱F5和第五偏振态P5。中间光326的第二部分324也通过第二
延相片331，被转换成输出光335的第二部分334，具有第六光谱F6
和第六偏振态P6。第一延相片322具有第一方位角α1的第一相延量
Γ1，第二延相片331具有第二方位角α2和第二相延量Γ2，其中第
一和第二方位角是相对于部分偏振光294的偏振方向度量的。和前
面一样，调制器320调制第一部分297的方式应该不同于调制第二
部分298的方式。
在一个特定实施例中第一方位角α1和第一相延量Γ1的选择可以
是使变换光296的第一部分297受到调制器320的调制，而变换光296
的第二部分298却不受调制器320调制，也即调制器320对于第二
部分298是各向同性的。在此情况下，中间光326的第二部分324
将不被调制器320改变或调制或影响。因此F’将近似与F4相同，PM2
将近似与P4相同。
在另一个特定实施例中，第二方位角α2和第二相延量Γ2的选择
可以是使第五偏振态P5垂直于第六偏振态P6，第五光谱F5与第六光
谱F6互补。在此情况下，可以用一个检偏器有效地过滤出输出光335
的第一部分333或第二部分334，分别得到第五光谱F5或第六光谱
F6。
在另一个实施例中，第一方位角α1和第一相延量Γ1的选择可以
是使调制器320至少有一个状态能让第一部分297受到调制而第二
部分290不受到调制。
在另一个实施例中，第一方位角α1可以等于α，而第二方位角
α2等于90°±α。
在又一个实施例中，对于所有的驱动电压，由第二部分298的第
二光谱
F’的透射所形成的第二部分324的第四光谱F4基本上与第
二光谱
F’相同，且第四偏振态P4基本上与第二偏振态PM2相同；而
变换光296的第一部分297却随着调制器320的驱动电压连续地改
变，从而产生连续变化的中间光326的第一部分323。其中的一个特
殊情况是，第二方位角α2和第二相延量Γ2可以是选择得使输出光335
的第一部分333在调制器320的驱动电压连续改变时将连续地在0
与第五光谱F5和第五偏振态P5之间变化。
图33b与图33a相当，只是其中的部份偏振光294’是椭圆偏振
的。
在一个优选实施例中，调制器320可以在一个第一切换态和一个
第二切换态之间切换，其中第一切换态对应于调制偏振态而第二切
换态对应于各向同性偏振态。在此情形中延相片322的第一方位角
α1和相延量Γ1被选择得使变换光296第一部分297的第一光谱F
具有对应于调制器320的偏振调制态的第一偏振态PM1。还有，第一
方位角α1和第一相延量Γ1被选择得使第二光谱
F’等于第一光谱F
的互补光谱
F，并且第二偏振态PM2对应于调制器320的各向同性偏
振态。此外，第二方位角α2和第二相延量Γ2的选择使得，当调制器
320处于第一切换态时第五光谱F5近似等于第一光谱F，第六光谱F6
近似等于互补光谱
F，并且第五偏振态P5与第六偏振态P6正交。也
就是说，输出光335的第一部分333的偏振态与第二部分334的偏
振态正交。
当角度在0°与90°之间时，该滤色器将提供每一个颜色强度的
模拟式控制。第一级TG=Sin2θ1调制绿光。由于青色和黄色LCPF都
能透过所有偏振态的绿光，所以后面两级不会影响绿光的透过率。
第二级按TR=Sin2θ2调制红光，并且第三级不会影响红光。问题出
在对于蓝光的调制上。只有第三级的偏振器7才改变蓝光的偏振态，
而LCD4和LCD6都会影响到蓝光的方位取向。因此TB=Sin2(θ2
+θ3)，可见蓝光不是独立于TR调制的。
该问题可以用本发明的选色性偏振调制器来解决。图35示出了
当电光调制器的调制态和各向同性态分别为线偏振和圆偏振情形下
的偏振调制器，它包含延相片堆20和调制器10。扭曲向列液晶盒属
于这类调制器。延相片堆20把青光变换成圆偏振光(本例中是右旋
的)，而保持红光为线偏振光。当TN10处于0态(图35a)时，红
光被旋转成90°，而圆偏振的青光仍然是圆偏振光。当TN10处于
“1”态(图35b)时，红光仍在0°上，青光也仍是圆偏振光。电
光调制器10可以以模拟方式使红光在0°与90°之间转动，但青光
则永远保持为圆偏振的。可以用一个由第二延相片堆30与青色
LCPF80所组成的检偏器分析出偏振的调制光。该延相片堆把圆偏振
光变换回到线偏振光，但不改变线偏振光的线偏振性。有色偏振器80
在所有切换状态下都透过青光，但透过的红光强度是可变的。
图35偏振调制器的一个关键特性是，它能有选择性地调制红光，
但与Plummer器件的第二级(元件3、4、5)不同，它不调制蓝光。
其优点如图36所示。第一级利用品红色LCPF80a、LCD10a的中性
偏振器40来调制绿光。第二级的元件20、10b和30调制红光的偏
振态但不调制蓝光的偏振态。由于除了第一级再也没有任何元件会
影响绿光的偏振态，所以不论绿光处于电光调制器10b的调制态、
各向同性态还是同时含有两种态的成分都没有关系。未受第二级影
响的蓝光被LCD10c和黄色LCPF80c的组合进行强度调制。在这个
三级滤色器中，每个原色都可被独立地进行强度调制。
偏振器堆20使光谱
F圆偏振化，使光谱F线偏振化。最简单的
堆是单个方位角为45°的四分之一波片，设计波长在光谱
F内的某
处。可以用这样的堆来实现较好的偏振态控制，这个堆能对整个光
谱
F提供四分之一波长的相延量但对光谱F提供全波长或半波长的
相延量。这样的堆可以称作窄带消色差复合四分之一波长延相片。
关于复合消色差延相片在美国专利申请08/491,593号中有所说明，
该申请的全部内容在此引用作为参考。消色差延相片堆的一个实例
是含有三个等相延量的延相片，方位角分别是π/12、5π/12和π/12。
可以通过改变这些角度和选择三个延相片的相延量来修改四分之一
波长延相光谱区的波长、带宽和过渡边缘。方位角为14°、85°和
14°的延相片堆是一个适当的堆的例子。
图36的滤色器仅仅是在偏振调制器中使用了一个TN的滤色器
的一个实施例。它仅在一个级中使用了延相片堆。还可以设计出其
他的滤色器。例如，中性偏振器可以放置在选色偏振调制器的后面
而不是前面。虽然用第一级来调制绿光可以降低对延相片堆过渡边
缘陡度的要求，但仍可以有不同的滤色次序。带有选色偏振调制器
的那一级可以与本技术领域中现有的其他有色快相结合，不一定限
于利用LCPS的快门。
本发明的滤色器可以与任何其他主动或被动式的滤色器结合使
用。也可以用主动或被动滤色器组成混合滤色器。例如，滤色器可
以不采用中性偏振器而采用有色偏振器，例如染料型有色偏振器或
偏振延相片堆(PRS)有色偏振器。这时“白”状态只含有被有色偏
振器透过的波长成分。白/原色滤色器也可以与偏振干涉滤色器相结
合。
图37示出本发明的另一个共线滤色器，它用第一级对两个原色
进行时间混合，而第二级则专门针对第三个原色设计。这是一个处
于对全部三个原色进行时间混合的滤色器与本发明的对每个原色用
一个级的减色滤色器之间的混合滤色器。有色快门100在透过两个
减原色之间交替改变，本例中这两个减原色是青色和品红色。这两
个减原色所共有的加原色，即蓝色，由第二级调制，而另两个加原
色，即红色和绿色，则由第一级交替地调制。该有色快门可以是任
何能在透过两个减原色之间切换的快门。它可以含有一个液晶盒。
即使LCD10a和10b被划分成多个像素，该有色快门也不是一定要划
分像素。
为了让蓝光能无变化地通过第一级，延相片堆20把蓝光转换成
圆偏振光，但让红光和绿光(合起来是黄光)保持为线偏振光。电
光调制器10a使红光和绿光旋转θ1角，但不改变蓝光；第二延相片
堆30把蓝光恢复成0°取向的线偏振光。第二级调制器10b使蓝光
旋转θ2角，LCPF80根据θ2的大小透过一部分的蓝光。调制器16b
也会使红光和绿光旋转，但由于LCPF80能透过处于任何偏振态的红
光和绿光，所以不会影响它们的输出大小。
与对所有三个原色进行时间混合的滤色器相比，图37的两级滤
色器的一个优点是，可以降低为防止出现观察缺陷所需的工作速度。
由于有一个原色在所有时间内都是被显示着的，所以减少了闪烁。
如果每一帧中所显示的原色是绿色，则将增大亮度。如果该原色是
红色，则可改善色平衡。如果第一级不采用使用有色快门100的时
间混合，则可以采用分像素有色被动滤色器与分像素LCD10a的组合
实现第一级的空间混合。共同的特点是，第二级是专为某一个原色
设计的，并且由于使用了延相片堆20该原色不会被第一级调制。最
后一级可以用任何不调制红光和绿光的装置来调制蓝光，例如蓝色
胆甾液晶。
本发明的另一个优选实施例示于图40，其中一个直视式显示器
302’和一个键盘304’构成一个笔记本电脑或手持式个人数字助手
300’。显示器302’利用图1的选色偏振调制器组成。该个人电脑
或手持式显示装置300’是由电池供电的，可以包含一个调制解调器
306’以支持互连网或环球网访问，还可以包含软盘驱动器或CD
ROM(只读光盘)驱动器、数字相机或扫描仪308’，或者可以连
接到它们上面。
还可以为许多种应用，包括图41所示的头盔显示系统400’，
制作对角线尺寸在0.5英寸至1.5英寸之间的图1结构的小型系统。
系统400’带有一个框架或束带412’，以把系统固紧在用户头部并
使显示器402’、404’分别对准于用户的右眼和左眼420’、422’。
两个显示器402’404’分别利用透镜系统408’、406’把彩色图像
导入到用户眼中。一个安装在框架或束带412’上的外壳410’容纳
了各个光学元件，并且也可以容纳电子显示驱动器和声响部件。两
个显示器402’、404’各自都带有一个薄型背部光源作为光源，例
如荧光型的、电致发光型的或其他发光型的薄型光源。
图42示出另一个优选实施例，其中选色偏振调制器被用于背视
投射型计算机监视器和电视机。反射镜502’、504’用来把由系统
500’产生的图像导向一个背视屏幕506’。
见图43，这里本发明的一个优选实施例是一个含有第一和第二
液晶显示器22’、28’的投影系统10’，这两个显示器分别对准于
第一和/或第二有色快门或开关20’、26’。
系统10’含有一个光源12’和一个把光导向二向色性反射镜
16’的反光镜14’，反射镜16’把光分成两路，分别沿光路42’和
44’传播。被导向光路42’的光首先被反射镜18’反射，射向一个
第一有色快门20’，然后通过液晶显示器22’进入合束棱镜30’。
光源可以是金属卤素灯、卤钨灯、或氙弧光灯。
被导向光路44’的光被反射镜24’反射，在通过一个第二有色
快门26’和一个第二液晶显示器28’后，进入合束棱镜30’。合束
棱镜30’可以含有两个在界面36’处相接触的元件32’、34’，该
界面把两个像结合成一个像，再通过投影透镜38’投射到观察面40’
上。有色快门20’、26’分别用来有选择地控制射到液晶显示器
22’、28’上的光的所选波长的透过率。有色快门20’、22’用近
晶型和/或有手征近晶型液晶材料组成，对此在Johnson等人的美国
专利5,132,826号、5,231,521号和5,243,455号中有较详细的说明，
这些专利的全部内容在此引用作为参考，这两个快门也可以是π-
盒、均匀向列液晶盒或能作为偏振切换器的其他向列结构的液晶盒。
快门20’和26’可以结合使用以依次地透过三个原色，即红、绿和
蓝色，使得由显示器22’、28’所产生的两个像在被合束棱镜30’
结合后能给出全色图像。
在一个优选实施例中，只需要使用一个在两个原色之间交替切换
的快门。在该实施例中，一个显示器接收快门在某一给定时刻给出
的两个透射原色中的一个原色，而另一个显示器则只控制一个原色
的透过率。在该实施例的一个示例中除去了快门26’，并且二向色
性反射镜16’把蓝光导向光路44’并通过显示器28’，而红光和绿
光则被导向光路42’，传向单个快门20’，后者在两个状态之间切
换以依次地把红光和绿光透射到显示器22’上。显示器22’的工作
速度高于显示器28’的，以对每一个蓝色帧产生红色和绿色两个帧。
图1所示的系统可以安装在一个盒壳内，以用于投影仪。图44
示出提供用于投影仪102’的颜色快门系统的盒壳108’放置在何
处。投影仪中的光源104’使发出的光沿着轴线110’传播并通过通
常承放单色或彩色透明片的面板106’，得到单色或经滤色的显示盒
壳108’代之以提供一个高分辨率的彩色图像，该图像通过投影仪的
透镜系统112’和114’被投射出去。
盒壳108’可承放一个例如图1中说明的光调制系统，并内含控
制光调制系统的调制控制电路。盒壳108’有一个沿着其周边的支承
元件，用以承放光调制单元，使它能调制从投影仪发光表面发出的
光。盒壳108’改善了贮藏性、便携性和功能性，同时在用来阻挡从
投影仪发光表面射出的多余的光时仍具有足够的大小。
前述的各个实施例仅仅是示例性的，不应该理解为对本发明的限
制。本发明的教导可以被容易地应用到其他类型的设备中。本发明
说明的目的只是为了说明，它不应限制权利要求的范畴。对于熟悉
本技术领域的人们来说许多变动、修改或改变是明显的。
表Ⅰ、滤色器设计
α,Γ
延相片M
堆1
堆2
4
10,Γ -20,Γ/2
-70,Γ2 80,Γ
4
15,Γ -45,Γ/2
-45,Γ/2 75,Γ
4
80,Γ 25,Γ/2
65,Γ/2 10,Γ
4
60,Γ -20,Γ/2
-70,Γ/2 30,Γ
4
80,Γ -25,Γ/2
-65,Γ=/2 10,Γ
4
34,Γ 11,Γ
79,Γ 56,Γ
4
45,Γ -22,Γ
-68,Γ 45,Γ
|
4
45,Γ/2 15,Γ
75,Γ 45,Γ/2
4
20,Γ/2 -10,Γ
-80Γ 70,Γ/2
表Ⅱ、扇形索尔克设计
α,Γ
延相片M
堆1
堆2
2
22,Γ
68,Γ
″3″
15,Γ 45,Γ/2
45,Γ/2 75,Γ
4
11,Γ 34,Γ
56,Γ 79,Γ
″5″
9,Γ 27,Γ 45,Γ/2
45,Γ/2 63,Γ 81,Γ
6
7,Γ 22,Γ 37,Γ
53,Γ 68,Γ 83,Γ
表Ⅲ、准折迭式索尔克设计
α,Γ
延相片M
堆1
堆2
4
1l,Γ -11,Γ
-79,Γ 79,Γ
6
8,Γ -8,Γ 8,Γ
82,Γ -82,Γ 82,Γ
6
15,Γ -15,Γ 15,Γ
75,Γ -75,Γ 75,Γ
6
68,Γ -68,Γ 68,Γ
22,Γ -22,Γ 22,Γ
表Ⅳ、分立元件设计
α,Γ
M
1
2
3
45,Γ+π/2 0,Γ
45,Γ+π/2
表Ⅴ、测量的滤色器设计
α,Γ
λ(nm)
颜色
堆1
LCD
堆2
堆
LCD
G/W
15,2λ 45,1λ
0,λ/2
45,1λ,75,2λ
540
540
W/C
12,λ -12,λ 12,λ
0,λ/2
-78,λ 78,λ -78,λ
450
650
W/M
82,2λ -82,2λ 82,2λ
0,λ/2
-8,2λ 8,23λ -8,2λ
435
540
W/Y
80,2λ -25,λ
0,λ/2
65,λ -10-2λ
600
430
表Ⅵ、特定的白/减原色设计
α,Γ
λ(nm)
颜色
堆1
LCD
堆2
堆
LCD
W/C
10,λ -12,λ 10,λ
0,λ/2
-80,λ -78,λ -80,λ
450
660
W/M
8,λ -8,λ 8,λ
0,λ/2
-82,λ 82,λ -82,λ
760
540
W/Y
80,2λ -25,λ
0,λ/2
65,λ -10,2λ
590
440
M/W
45,λ+λ/4 0,λ
90,λ/2
45,λ+λ/4
540
540
表Ⅶ、三级滤色器的输出
级
输出
W/M
W/M
W/C
11
1-
0
0
0
黑
白
0
0
1
R
C
0
1
0
G
M
1
0
0
B
Y
1
1
0
C
R
1
0
1
M
G
0
1
1
Y
B
1
1
1
白
黑