DE3829598A1 - Projektionsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Projektionsgerät der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Hierbei wird von einem Stand der Technik ausgegangen, wie er aus SID 86 DIGEST, Seiten 375 bis 378 (20.4: LCD Full-Color Video Projector, Shinji Morozumi et al, Seiko Epson Corp., Nagano-ken, Japan) bekannt ist. Dort wird das weiße Licht einer Lampe mittels zwei dichroitischer Spiegel in einzelne Strahlenbündel der Primärfarben rot (R), grün (G) und blau (B) zerlegt und jedes dieser Strahlenbündel durch eine Flüssigkristall­ zelle geleitet. Die Flüssigkristallzellen wirken als regelbare transmissive Lichtventile und sind auf ihren Eintrittsflächen mit Polarisationsfolien versehen, d. h. sie modulieren polarisierte durchtretende Lichtbündel in der Polarisationsrichtung. Mittels eines dichroiti­ schen Prismas lassen sich sodann die drei individuell modulierten Strahlenbündel der R-, G- und B-Anteile eines Farbbildes auf eine gemeinsame optische Achse lenken und überlagern, so daß für die Projektion nur ein einziges Objektiv erforderlich ist. Von den Abmessungen - 10 cm×20 cm×27 cm - und dem Gewicht - 4 kg - her ist dieses bekannte Video-Projektionsgerät übrigens durchaus mit herkömmlichen Dia-Projektoren vergleichbar.

Im wesentlichen auf demselben Prinzip beruhen die allerdings erheblich voluminöseren und schwereren Pro­ jektionseinrichtungen der Firma SODERN, F-94451 Limeil- Brevannes Cedex. Diese wiegen 160 kg und sind 55 cm breit, 95 cm lang und 70 cm hoch. Sie sind mit einer Weißlichtquelle und Bildwandlerröhren ausgerüstet, so daß auch hier Lichterzeugung und Modulation als getrenn­ te Funktionen ablaufen. Das weiße Licht einer Xenon-Lampe mit einem konkaven Spiegel als Kondensor ge­ langt zu einem polarisierenden Strahlteiler. Dichroiti­ sche Filter zerlegen das polarisierte Lichtbündel in die R-, G-, B-Komponenten, die zu den Bildwandlerröhren ge­ langen, dort in der Polarisationsrichtung moduliert, dann reflektiert und schließlich zu einem Lichtbündel wieder vereinigt werden. Die wichtigsten technischen Da­ ten sowie prinzipielle Angaben zum Aufbau und zur Funk­ tionsweise dieser bekannten Projektionseinrichtungen können z. B. Prospektmaterial der Firma SODERN, "Sodern Visualization System":

• - SVS: C.02.1210 A - 12/1985;
• - SVS 14: C.02.1261 - 01.1986 und
• - SVS 24: C.02.1303 - 12.1985

entnommen werden.

Von H. Schröder ist bereits Mitte der vierziger bis Mitte der fünfziger Jahre ein Problemkreis bearbeitet worden, der beim oben erwähnten bekannten Stand der Technik wohl bislang nicht die gebührende Beachtung ge­ funden hat. Es handelt sich um die Möglichkeiten zur verlustlosen Aufteilung und Wiedervereinigung eines Lichtbündels, vgl. insbesondere Optik 13, Heft 4, 1956, Seiten 158 bis 168. im Hinblick auf die Lichtausbeute kann danach mit Interferenzpolarisatoren gearbeitet wer­ den, die praktisch vollkommene Absorptionsfreiheit, die Ausnutzbarkeit beider getrennter Lichtbündel und die Po­ larisierbarkeit auf einheitliche Schwingungsebene mit­ tels Phasenverzögerern ermöglichen. Bei einem derartigen Polarisator findet eine Aufteilung des einfallenden un­ polarisierten Lichtbündels in eine transmissive und eine reflektive Komponente statt. Die reflektive Komponente erhält gegenüber der transmissiven Komponente durch einen Phasenverzögerer einen solchen Gangunterschied, daß die Schwingungsebene des reflektierten Bündels nach zweimaligem Durchgang und Totalreflexion um 90° gedreht ist. Die beiden Komponenten verlassen einheitlich pola­ risiert einen solchen Interferenzpolarisator nebeneinan­ der durch eine gegenüber der Eintrittsfläche doppelt so große Austrittsfläche (vgl. insbesondere a.a.O. S. 161 unten bis 162 Mitte, und Abb. 4).

Die der Erfindung zugrundliegende Aufgabe besteht darin, die Vorzüge solcher an sich bekannter Interferenzpolari­ satoren für Video-Projektionsgeräte und ähnliche Anwen­ dungen nutzbar zu machen. Dabei soll nicht nur praktisch kein Lichtenergieverlust auftreten, sondern auch der Aufbau eines für derartige Anwendungen maßgeblichen op­ tischen Elements - des Polarisators - einfach sein und einen Einsatz in Geräten erlauben, die mit Polarisati­ onsmodulation arbeiten, ansonsten jedoch unterschiedlich ausgebildete und angeordnete Elemente - wie Farbteiler, Modulatoren - aufweisen.

Als erfindungsgemäße Lösung hierfür wird die im Patentan­ spruch 1 aufgezeigte technische Lehre vorgeschlagen.

Dabei bestehen die beiden Prismen aus herkömmlichen op­ tischen Gläsern. Die dielektrische Interferenzschicht, z. B. aus ZnS und NaAlF₃ (Zinksulfid und Kryolith) wird auf die Grundfläche eines der beiden Prismen aufgebracht. Beide Prismen werden sodann mit ihren gleich großen Grundflächen als Berührungsflächen miteinander verkit­ tet. Die Viertelwellenlängen-Platte auf der Deckfläche des Dove-Prismas ist von außen her zugänglich, kann also in einfacher Weise orientiert und auch für jeweils be­ stimmte Wellenlängen, z. B. der Primärfarben R, G, B optimiert werden. Derartige Ausführungsformen der Erfin­ dung können z. B. anstelle von Polarisationsfolien vor der Lichteintrittsfläche einer Flüssigkristallzelle vor­ gesehen werden, so daß dort das zu modulierende Licht­ bündel mit mehr als doppelt so hoher Intensität wie bei einer Polarisierung mittels einer Folie zur Verfügung steht.

Für Projektionsgeräte, deren Lichtquelle ein Lichtbündel mit Kreisquerschnitt liefert, wird für bevorzugte Aus­ führungsformen der Erfindung ein Länge-zu-Breite-Ver­ hältnis von etwa 1 : 1, also ein Quadrat, für die zur Lichtquelle weisende Lichteintrittsfläche am Dove- Prisma des Interferenz-Polarisators gewählt. Daraus er­ gibt sich, daß die Außenflächen des 90°-Prismas und da­ mit die Lichtaustrittsfläche des Polarisators etwa dop­ pelt so lang und ebenso breit sind wie die Lichtein­ trittsfläche. Im Hinblick darauf, daß flächige Modulato­ ren entsprechend den Formaten von Dia-, TV- und HDTV- Bildern ebenfalls nicht quadratisch sind, erweist sich dieser Umstand bezüglich der Gleichmäßigkeit des aus­ tretenden polarisierten Lichtbündels und der Licht­ stromverteilung im Modulator als besonders vorteilhaft. Mit Abmessungen des 90°-Prismas von z. B. 5 cm×5 cm×2,5 cm und des dazu entsprechenden Dove-Prismas mit 25 cm² Grundfläche und 1,77 cm Höhe hat ein solcher Polarisator ein Volumen von etwa 107 cm³. Die Polarisationswirkung wird übrigens nicht spürbar beeinträchtigt, wenn eine länglich ausgebildete Licht­ quelle verwendet und der Interferenz-Polarisator mit entsprechend abgeänderten Abmessungen ausgebildet wird. Auf die Ausnutzung dieses günstigen Umstandes wird wei­ ter unten noch eingegangen.

Eine Verspiegelung der Viertelwellenlängen-Platte an ihrer Rückseite vermeidet einen Lichtenergieverlust durch unvollständige "Totalreflexion" der reflektiven Komponente und sollte deshalb vorgesehen sein und nach der Orientierung/Optimierung der Viertelwellenlängen- Platte angebracht werden. Die Spiegelschicht und die Viertelwellenlängen-Platte müssen zusammen die gewünsch­ te Polarisationsdrehung ergeben, sollten also in gegen­ seitiger Abhängigkeit optimiert werden.

Von herausragender Bedeutung sind Ausführungsformen der Erfindung, bei denen ein Interferenz-Polarisator zwi­ schen der Lichtquelle und einem Farbteiler angeordnet ist. Für die Lichtbündel vor deren Modulierung ist damit also nur ein gemeinsamer Polarisator in Transmis­ sionsrichtung erforderlich und hierfür mit einer achro­ matischen Viertelwellenlängen-Platte auszurüsten. Werden zudem noch reflektive Modulatoren verwendet, dient der­ selbe Interferenz-Polarisator in der Reflexionsrichtung außerdem zum additiven Überlagern der modulierten Strah­ lenbündel und als Analysator.

Eine Verringerung der Anzahl erforderlicher Polarisato­ ren bringt nicht nur Kostenvorteile mit sich; wegen der örtlichen Gegebenheiten, besonders in kompakten Projek­ tionsgeräten, sind dann auch die konstruktiven Lösungen als solche relativ unproblematisch.

Von allgemeiner Bedeutung bezüglich des Aufbaus und der Eigenschaften von Interferenz-Polarisatoren bei Ausfüh­ rungsformen der Erfindung sind die hohe Polarisations- Selektivität in Transmissionsrichtung, die äußerst ge­ ringe Absorption und die verhältnismäßig großen aktiven Flächen. Der Lichteinfall auf die Viertelwellenlängen- Platte sollte unter 45° erfolgen. Dieser Winkel ist größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion und führt ohne weiteres nach der ersten 90°-Ablenkung der reflek­ tiven Komponente an der Interferenzschicht zur zweiten 90°-Ablenkung und damit zur Parallelität mit der trans­ missiven Komponente.

Im Hinblick auf möglichst geringe Absorption empfiehlt es sich, für Ausführungsformen der Erfindung als Farb­ teiler dichroitische, dielektrische Interferenzfilter zu verwenden, wie sie z. B. bei Prismensystemen in Farb­ fernsehkameras und auch aus der eingangs schon erwähn­ ten Veröffentlichung SID 86 DIGEST bekannt sind. Diese sind für die Primärfarben rot und blau reflektierend, lenken also von einfallendem weißen Licht den R-Anteil und den B-Anteil jeweils um 90° mit entgegengesetztem Richtungssinn ab und lassen den G-Anteil unbeeinflußt durch.

Eine 90°-Kreuzungsanordnung von derartigen Farbteiler- Platten mit rechtwinkeligen Kantenflächen führt aller­ dings im Bereich der Kreuzungslinie zu einer Abschat­ tung und ungleichmäßigen Ausleuchtung von Elementen, z.B. Modulatoren, die hinter dem Farbteiler angeordnet sind. Diesem Nachteil kann zweckmäßig durch eine besonde­ re Ausführungsform der Erfindung begegnet werden, bei der die Hälfte der Filterplatten mit 45°-Fasen versehen sind, um deren beschichtete Seiten zur Ausbildung der gekreuzten Anordnung mit lückenloser Filterwirkung an­ einandersetzen zu können. Damit wird ein Schattenwurf der Kreuzungslinie nahezu vollständig eliminiert. Außer­ dem sind die durch Glas verlaufenden Lichtwege für alle Teilstrahlen etwa gleich lang.

In weiterer Ausgestaltung einer solchen Maßnahme kann eine - bereits weiter oben schon erwähnte - länglich ausgebildete Lichtquelle mit höherer Bündeldivergenz in Richtung senkrecht zur Kreuzungslinie des Farbteilers verwendet werden. Bei der Ausleuchtung der hinter dem Farbteiler angeordneten Elemente sind dann keine stören­ den Schatten mehr bemerkbar.

Bezüglich ihres gegenseitigen Zusammenwirkens der Ele­ mente, die in einem Projektionsgerät Licht zerlegen, polarisieren, modulieren und überlagern, nehmen schließ­ lich die Modulatoren eine weitere schwerpunktmäßige Rol­ le bei Ausführungsformen der Erfindung ein. Polarisati­ onsmodulatoren befinden sich im Vergleich zu den schon klassischen, rein passiven optischen Elementen noch im Anfangsstadium ihrer Entwicklung. Es sind jedoch z. B. Flüssigkristallzellen und Modulatoren mit elektroopti­ schen Schichten erhältlich, die sich bereits für den Einsatz in voll farbtüchtigen Projektionsgeräten für Be­ wegtbilder eignen. Prinzipiell ist auch bei derartigen Modulatoren einem möglichst absorptionsarmen Lichtsteue­ rungs-Mechanismus der Vorzug zu geben. Unter Berück­ sichtigung der physikalischen Mechanismen und optischen Effekte, die mittels elektrischer Steuersignale beein­ flußbar sind, kommen dann im wesentlichen Systeme in Betracht, die mit Doppelbrechung arbeiten. Reflektive Polarisationsmodulatoren haben den Vorzug, daß mittels einer Spiegelschicht das optisch aktive System von der zugehörigen Steuerelektronik optisch getrennt werden kann. Zudem benötigt ein reflektives System wegen des zweimaligen Durchtritts des Lichts auf dem Hin- und auf dem Rückweg nur die Hälfte der Steuerspannung im Ver­ gleich zu einem transmissiven System. Bei Ausführungs­ formen der Erfindung, bei denen polarisationsdrehende Lichtmodulatoren zum Einsatz kommen, die eine natürli­ che Doppelbrechung aufweisen, sind diese im Hinblick auf die Justierung der übrigen Elemente des Projekti­ onsgeräts jeweils auf halbe Wellenlänge der betreffen­ den Primärfarbe einzustellen. Dies kann durch entspre­ chende Wahl der Dicke der optisch aktiven Schicht oder bei Flüssigkristallzellen durch deren Verdrillung her­ beigeführt werden.

Die Ansprüche 12 bis 16 beziehen sich auf Projektionsge­ räte, bei denen die Anordnungen jeweils bezüglich indi­ vidueller Eigenschaften einzelner Elemente optimiert sind. Diese Anordnungen sowie deren Elemente und Ge­ sichtspunkte, die für das Zusammenwirken in einer Ge­ samtanordnung von Bedeutung sind, werden nachfolgend im Zusammenhang mit der Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Als schematische Darstellungen zeigen:

Fig. 1 einen Interferenz-Polarisator in Draufsicht;

Fig. 2 einen Interferenz-Polarisator gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung;

Fig. 3 eine Anordnung von Interferenz-Polarisator und Farbteiler mit Prismensystem und reflektiven Lichtmodulatoren, in Draufsicht;

Fig. 4 eine Anordnung von Interferenz-Polarisator und parallelen Farbteilerplatten mit reflektiven Lichtmodulatoren, in Draufsicht;

Fig. 5 eine Anordnung von Interferenz-Polarisator und rechtwinkelig angeordneten Farbteilerplatten mit reflektiven Lichtmodulatoren, in Draufsicht;

Fig. 6 gekreuzt angeordnete Filterplatten eines Farb­ teilers mit vergrößerter Darstellung des Kreu­ zungsbereichs zur Verdeutlichung der Wirkung von 45°-Fasen an den Rändern der einen Hälfte der Filterplatten;

Fig. 7 eine Anordnung von Weißlichtquelle mit Reflek­ tor und Kondensor, einem ersten Interferenz- Polarisator, einer Farbteiler-Einrichtung mit gekreuzt angeordneten Filterplatten und reflek­ tiven Lichtmodulatoren, einem Objektiv zwischen dem ersten und einem zweiten Interferenz-Polari­ sator, als Projektionsgerät vor einer Projekti­ onsfläche, in Draufsicht;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer Anord­ nung von Weißlichtquelle mit Reflektor und Kon­ densor, einem ersten und einem zweiten Interfe­ renz-Polarisator, einem Farbteiler mit gekreuzt angeordneten Filterplatten und mit reflektiven Lichtmodulatoren sowie einem Objektiv mit Frei­ raum zum Einstellen; und

Fig. 9 und 10 Anordnungen in Draufsicht von Weiß­ lichtquelle mit Reflektor und Kondensor, erstem Interferenz-Polarisator, Farbteiler-Einrichtun­ gen mit gekreuzt angeordneten Filterplatten, Spiegeln und transmissiven Lichtmodulatoren, zweitem Interferenz-Polarisator und Objektiv, vor einer Projektionsfläche.

Der in Fig. 1 dargestellte Interferenz-Polarisator 7 ist ein optisches Element zur praktisch verlustlosen Auftei­ lung und Wiedervereinigung eines Lichtbündels. Dieser Polarisator besteht aus einem 90°-Prisma 8 mit der Grundfläche 10 und einem Dove-Prisma 9 mit der Grundflä­ che 11. Beide Grundflächen 10 und 11 sind gleich und bilden die gemeinsame Verbindungsfläche beider Prismen 8 und 9, wobei sich eine dielektrische Interferenz­ schicht 12 zwischen den Grundflächen 10 und 11 befindet. Das Dove-Prisma 9 ist ein Teil eines 90°- Prismas, wobei sich in halber Höhe über der Grundfläche 11 die Deckfläche 14 befindet. Auf dieser Deckfläche 14 ist, also von außen her zugänglich, eine Viertelwellen­ längen-Platte 13 angebracht, die auf ihrer Außenseite mit einer Verspiegelung 16 versehen sein sollte, um vollständige Totalreflexion zu gewährleisten. Unpolari­ siertes Licht tritt durch die Lichteintrittsfläche 15 in den Interferenz-Polarisator 7 ein.

Aus der perspektivischen Darstellung des Interferenz-Po­ larisators 7 in Fig. 2 ist dessen Funktionsweise zu er­ kennen. Senkrecht zur Zeichenebene einfallendes unpola­ risiertes Licht trifft auf die dielektrische Interfe­ renzschicht 12. Diese ist transmissiv z. B. bezüglich der Horizontalkomponente und dementsprechend reflektiv be­ züglich der Vertikalkomponente. Diese Vertikalkomponente gelangt mit einem Einfallswinkel von 45° auf die Vier­ telwellenlängen-Platte 13, wo ihre Polarisationsrichtung um 90° gedreht wird. Mit dem Ausfallswinkel von eben­ falls 45° zur Ebene der Viertelwellenlängen-Platte 13 und als nunmehr ebenfalls in der Horizontalebene schwin­ gendes Licht gelangt diese Komponente parallel zum schon ursprünglich als Horizontalkomponente transmittierten Licht durch die dielektrische Interferenzschicht 12, so daß praktisch verlustlos das eingespeiste unpolarisierte Licht als einheitlich polarisiertes Licht zur Verfügung steht.

In der Gegenrichtung arbeitet dieser Interferenz-Polari­ sator 7 folgendermaßen: In der als Beispiel genannten Ho­ rizontalebene schwingendes, in den Polarisator 7 zurück­ fallendes Licht durchdringt die Interferenzschicht 12 und gelangt in eine Horizontal- und eine Vertikalkompo­ nente aufgeteilt, zurück zur Lichtquelle. Als Vertikal­ komponenten in den Polarisator 7 zurückfallende Licht­ bündel werden hingegen an der Interferenzschicht 12 re­ flektiert und verlassen den Polarisator 7 an der anderen Außenfläche des 90°-Primas 8 (in Fig. 2 ist dies die un­ sichtbare Rückseite des Interferenz-Polarisators 7).

Von einem Interferenz-Polarisator 7 zur Verfügung ge­ stelltes, einheitlich polarisiertes Licht kann nunmehr in die Primärfarben rot, blau und grün zerlegt werden. Für Ausführungsformen der Erfindung besteht der besonde­ re Vorteil, den der Interferenz-Polarisator 7 bietet, vor allem darin, daß zwischen Lichtquelle und Farbteiler praktisch kein Lichtenergieverlust auftritt.

Gemäß Fig. 3 kann als Farbteiler ein Prismensystem 18, 19, 20 eingesetzt werden, wie es an sich bekannt und bei Farbfernsehkameras üblich ist. In Ausbreitungsrich­ tung des Lichts vom Interferenz-Polarisator 7 her gese­ hen wird an der Rückseite des Prismas 18 die Primär­ farbe blau reflektiert und gelangt zum reflektiven Lichtmodulator 29 B. Die Primärfarbe rot wird vom Prisma 19 dem Lichtmodulator 29 R zugeführt, die ver­ bleibende dritte Primärfarbe grün gelangt durch das Prisma 20 zum Lichtmodulator 29 G.

Ein Luftspalt zwischen den Prismen 18 und 19 bei dem von Farbfernsehkameras her bekannten Prismensystem sorgt für eine Totalreflexion, wirkt also als Spiegel. Dieses Prismensystem 18, 19, 20 ist ohne weiteres auch als Farbteiler für Ausführungsformen der Erfindung mit reflektiven Lichtmodulatoren 29 B, 29 R, 29 G verwendbar. Zur Wiedervereinigung der modulierten Lichtbündel muß das Licht die eben beschriebenen Wege in umgekehrter Richtung durchlaufen. Nach Überlagerung der Lichtbündel entspricht der Betrieb dem der weiter unten beschriebe­ nen Ausführungsformen.

Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausfüh­ rungsformen der Erfindung kommen reflektive Lichtmodula­ toren 29 B, 29 R, 29 G zum Einsatz. Vom einheitlich polarisierten, den Interferenz-Polarisator 7 verlassen­ den Licht wird mittels einer Farbteilerplatte 21 die Primärfarbe blau ausgefiltert und dem reflektiven Licht­ modulator 29 B zugeführt. Unabhängig davon, ob die Farb­ teilerplatte 22 gemäß Fig. 4 parallel im Abstand der ca. 0,7fachen Länge bzw. Breite der Farbteilerplatten 21, 22 von der Farbteilerplatte 21 oder gemäß Fig. 5 im rechten Winkel zu dieser angeordnet ist, wird von der Farbteilerplatte 22 die Primärfarbe rot ausgefiltert und dem Lichtmodulator 29 R zugeführt. Die verbleibende Pri­ märfarbe grün gelangt zum reflektiven Lichtmodulator 29 G. Hierbei ist dafür zu sorgen, daß für die in Fig. 4 und 5 angegebenen Abstände a, . . ., e gilt:
a+b=a+c+d=a+c+e.

Von den Lichtmodulatoren 29 B, 29 R und 29 G zurückge­ worfene Lichtbündel überlagern sich exakt und gelangen wieder zum Interferenz-Polarisator 7. Sind die zurückge­ worfenen Lichtbündel unmoduliert, werden sie von der In­ terferenzschicht 12 durchgelassen und gelangen zurück zur Lichtquelle. Am Objektiv 31 herrscht dann Dunkelfeld. Der Interferenz-Polarisator 7 dient in diesem Betriebs­ zustand also auch als Analysator und ermöglicht eine einfach vorzunehmende Justierung der Lichtteilerplatten 21, 22 und der Lichtmodulatoren 29.

Die senkrecht zur Transmissionsrichtung der Interferenz­ schicht 12 schwingenden Komponenten modulierter Licht­ bündel gelangen zum Objektiv 31 und durch dieses zur Projektionsfläche.

Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit gekreuzten Farbtei­ lerplatten 21, 22. Diese Anordnung führt zu einem kom­ pakteren Aufbau im Vergleich zu den Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 5. Im vergrößert gezeigten Kreuzungsbe­ reich ist zu erkennen, daß 45°-Fasen an den Kanten eines Teils der Farbteilerplatten 21, 22 ein praktisch lückenloses Zusammenfügen ermöglichen, so daß keine brei­ teren Kreuzungslinien entstehen, deren Schatten auf die Lichtmodulatoren gelangen könnte. Gleichzeitig wird durch die angegebene Anordnung erreicht, daß alle Licht­ strahlen etwa dieselbe Weglänge in Glas zurücklegen.

Fig. 7 zeigt vor einer Projektionsfläche 2 ein Projek­ tionsgerät 1, das die in Fig. 1 und 2 sowie 6 darge­ stellten und oben erläuterten Elemente enthält. Vor der Lichteintrittsfläche 15 des Interferenz-Polarisators 7 ist eine länglich ausgebildete Weißlichtquelle 4 mit Re­ flektor 5 und Kondensor 6 angeordnet. Der Farbteiler 17 entspricht dem Aufbau gemäß Fig. 6 und enthält für jede der drei Primärfarben einen reflektiven Lichtmodulator 29. Entsprechend Fig. 4 bzw. 5 befindet sich das Objek­ tiv 31 am Reflexions-Ausgang des Interferenz-Polarisa­ tors 7. Weiterhin ist ein zweiter Interferenz-Polarisa­ tor 32 vorhanden, der sich hinter dem Objektiv 31 befin­ det und zur Erhöhung des Kontrastes dient.

Am Objektiv 31, das die drei Lichtmodulatoren 29 deckungsgleich auf der Projektionsfläche 2 abbildet, soll im unmodulierten Zustand der zurückgeworfenen Lichtbündel Dunkelfeld herrschen. Reale Verhältnisse an Farbteilern und Modulatoren verursachen jedoch geringe Polarisationsdrehungen. Auch ist der Interferenz-Polari­ sator in Reflexionsrichtung nicht so gut wie in Transmis­ sionsrichtung. Demzufolge tritt ca. 2% bis 3% mitre­ flektiertes Licht der nicht gewünschten Polarisation am Objektiv 31 auf. Hierdurch liegt zunächst der maximal erzielbare Kontrast bei 30 : 1. Der zweite Interferenz- Polarisator 32 ist nun so angeordnet, daß von ihm der nicht gewünschte Lichtanteil als Falschlicht erkannt und als reflektive Komponente von der gewünschten trans­ missiven getrennt und in einer Richtung senkrecht zur Transmissionsrichtung abgestrahlt wird. Bei Modulation wird im ausgesteuerten Zustand das gewünschte, auf die Projektionsfläche 2 zu werfende Licht auf dem Weg zu­ rück vom Farbteiler 17 an der dielektrischen Interfe­ renzschicht 12 des ersten Interferenz-Polarisators 7 re­ flektiert und gelangt durch das Objektiv 31 in den zweiten, für dieses Licht in Transmissionsrichtung angeordneten Interferenz-Polarisator 32. Der Kontrast erhöht sich durch diese Maßnahme auf bis zu 600 : 1 für weißes Licht.

Eine weitere Optimierung von Ausführungsformen der Er­ findung befaßt sich mit der Schaffung eines genügenden Freiraumes, um das Objektiv 31 in weiten Grenzen zur Fo­ kussierung verschieben zu können. Fig. 8 zeigt diesel­ ben Komponenten wie Fig. 7, jedoch in einer insoweit mo­ difizierten Anordnung, als der zweite Interferenz-Pola­ risator 32 sich zwischen dem ersten Interferenz-Polari­ sator 7, dem Farbteiler 17 mit reflektiven Lichtmodula­ toren 29 und dem Objektiv 31 befindet. Im Polarisator 7 vollständig und einheitlich polarisiertes Licht wird vom zweiten Interferenz-Polarisator 32 in seiner Refle­ xionsrichtung zum Farbteiler 17 gelenkt. Zur Projektion der modulierten Lichtbündel wird der zweite Interferenz- Polarisator 32 demzufolge in der Transmissionsrichtung, mit der besseren Polarisationsselektivität, betrieben.

Ein zweiter Interferenz-Polarisator 32, wie er bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 7 und 8 sowie auch gemäß Fig. 9 und 10 zum Einsatz kommt, besteht aus zwei glei­ chen 90°-Prismen 33, 34 mit einer dielektrischen Inter­ ferenzschicht 35 zwischen den die Berührungsfläche bil­ denden Grundflächen.

Die in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsformen von Projektoren 1 vor einer Projektionsfläche 2 sind mit transmissiven Lichtmodulatoren 30 ausgerüstet. Als Farb­ teiler sind Paare 24 und 25 von gekreuzten Farbteiler­ platten und Spiegelpaare 26 und 27 vorgesehen. Der Unterschied zwischen den Anordnungen gemäß Fig. 9 und 10 besteht darin, daß bei Einsatz von Lichtmodulatoren 30, die im nichtangesteuerten Zustand eine natürliche Doppelbrechung aufweisen, der zweite Interferenz-Polari­ sator 32, bezogen auf die Lage des ersten Interferenz- Polarisators 7, in derselben bzw. 180°-Lage hinsicht­ lich der Transmissionsrichtungen angeordnet sein muß, um für die Projektion die polarisationsselektivere Rich­ tung benutzen zu können (Fig. 9) .

Dementsprechend ist bei transmissiven Lichtmodulatoren 30, die im nichtangesteuerten Zustand keine Polarisati­ onsdrehung bewirken, der zweite Interferenz-Polarisator 32 gegenüber der Anordnung nach Fig. 9 in der gemäß Fig. 10 um 90° nach links bzw. rechts um seine Längsach­ se gedreht anzuordnen.

Claims (16)

1. Projektionsgerät mit einer Quelle für weißes Licht und Elementen, die weißes Licht in Primärfarben zerle­ gen, Lichtbündel polarisieren, modulieren und/oder addi­ tiv überlagern, gekennzeichnet durch einen Interferenz-Polarisator (7), der aus einem 90°- Prisma (8) und einem Dove-Prisma (9) gleicher Grund­ flächen (10, 11) aufgebaut und mit einer dielektrischen Interferenzschicht (12) zwischen diesen Grundflächen (10, 11) sowie mit einer Viertelwellenlängen-Platte (13) auf der Deckfläche (14) des Dove-Prismas (9) versehen ist.

2. Projektionsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Länge-zu-Breite-Verhältnis von etwa 1 : 1 für die zur Lichtquelle (4) weisende Lichteintrittsfläche (15) am Dove-Prisma (9) des Interferenz-Polarisators (7).

3. Projektionsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Verspiegelung (16) der Viertelwellenlängen-Platte (13) an ihrer Rückseite.

4. Projektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Anordnung des Interferenz-Polarisators (7) zwischen Lichtquelle (4) und einem Farbteiler (17).

5. Projektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Prismensystem (18, 19, 20), wie es an sich bei Farb­ fernsehkameras bekannt ist, mit dielektrischen Interfe­ renzfiltern (35, 36) als Farbteiler (17) für reflektive Lichtmodulatoren (28 B, 28 R, 28 G).

6. Projektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Farbteilerplatten (21, 22) eines Farbteilers (17), die unter 45° zur Ausbreitungsrichtung des vom Interferenz- Polarisator (7) kommenden weißen Lichts angeordnet sind, für reflektive Lichtmodulatoren (29).

7. Projektionsgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Parallelanordnung der Filterplatten (21, 22) des Farbteilers (17) im gegenseitigen Abstand von minde­ stens der 0,7-fachen Länge bzw. Breite der Filterplat­ ten (21, 22).

8. Projektionsgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine rechtwinkelige Anordnung der Filterplatten (21, 22).

9. Projektionsgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch 45°-Fasen, mit denen jeweils die Hälfte der Filterplat­ ten (21, 22) eines Farbteilers (17) versehen und deren beschichtete Seiten zur Ausbildung einer gekreuzten Anordnung mit lückenloser Filterwirkung aneinanderge­ setzt sind.

10. Projektionsgerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung einer länglich ausgebildeten Lichtquelle (4) mit höherer Bündeldivergenz in Richtung senkrecht zur Kreuzungslinie des Farbteilers (17).

11. Projektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch jeweils auf halbe Wellenlänge der betreffenden Primär­ farbe eingestellte, eine natürliche Doppelbrechung auf­ weisende polarisationsdrehende Lichtmodulatoren (29, 30).

12. Projektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Anordnung mit:

• - einem ersten Interferenz-Polarisator (7) an zentraler Stelle,
• - der Weißlichtquelle (4) mit Reflektor (5) und Konden­ sor (6) auf der Normalen der Lichteintrittfläche (15) des Dove-Prismas (9),
• - dem Farbteiler (17) mit reflektiven Lichtmodulato­ ren (29) auf der Normalen der Fläche des 90°-Prismas (8) des ersten Interferenz-Polarisators (7), die pa­ rallel zur Lichteintrittfläche (15) des Dove-Prismas (9) verläuft,
• - einem Projektor-Objektiv (31) auf der Normalen der an­ deren Fläche des 90°-Prismas (8) des ersten Interfe­ renz-Polarisators (7),
• - einem zweiten, aus zwei spiegelsymmetrisch aneinander­ liegenden 90°-Prismen (33, 34) mit dielektrischer In­ terferenzschicht (35) zwischen den parallelen Grund­ flächen bestehenden Interferenz-Polarisator (32) auf der anderen Seite des Projektor-Objektivs (31) in Reflexions-Einstellung bezüglich der Polarisations­ richtung des ersten Interferenz-Polarisators (7).

13. Projektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 9 und 10, gekennzeichnet durch eine Anordnung mit:

• - einem ersten Interferenz-Polarisator (7) und einer länglich ausgebildeten Weißlichtquelle (4) mit Reflek­ tor (5) und Kondensor (6) auf der Normalen der Licht­ eintrittsfläche (15) des Dove-Prismas (9), in 45°- Einstellung der Achse der Lichtquelle (4) zur Ebene der Interferenzschicht (12) des ersten Interferenz- Polarisators (7),
• - einem zweiten, aus spiegelsymmetrisch aneinanderlie­ genden 90°-Prismen (33, 34) mit dielektrischer Interfe­ renzschicht (35) zwischen den parallelen Grundflächen bestehenden Interferenz-Polarisator (32) auf der Nor­ malen der Fläche des 90°-Prismas (8) des ersten Inter­ ferenz-Polarisators (7), die parallel zur Lichtein­ trittsfläche (15) des Dove-Prismas (9) verläuft, in Reflexions-Einstellung bezüglich der Polarisations­ richtung des ersten Interferenz-Polarisators (7),
• - dem Farbteiler (17) mit reflektiven Lichtmodulatoren (29) auf der Normalen der anderen Fläche desselben 90°-Prismas (33) des zweiten Interferenz-Polarisators (32), in das der erste Interferenz-Polarisator (7) ein­ strahlt, in 45°-Einstellung der Kreuzungslinie des Farbteilers (17) zur Ebene der dielektrischen Interfe­ renzschicht (35) des zweiten Interferenz-Polarisators (32),
• - einem Projektor-Objektiv (31) auf der Normalen der Flä­ che des anderen 90°-Prismas (34) des zweiten Interfe­ renz-Polarisators (32), gegenüber vom Farbteiler (17).

14. Projektionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine Anordnung mit:

• - einem ersten Interferenz-Polarisator (7) und
• - der Weißlichtquelle (4) mit Reflektor (5) und Konden­ sor (6) auf der Normalen der Lichteintrittsfläche (15) des Dove-Prismas (9),
• - einer Farbteiler-Einrichtung, die aus zwei Paaren (24, 25) gekreuzt angeordneter Filterplatten (21, 22) mit parallelen Kreuzungslinien und zwei Spiegelpaaren (26, 27) gebildet ist, mit transmissiven Lichtmodula­ toren (30) am zweiten Paar (25) gekreuzter Filterplat­ ten (21, 22), auf der Normalen der Fläche des 90°-Pris­ mas (8) des ersten Interferenz-Polarisators (7), die parallel zur Lichteintrittsfläche (15) des Dove- Prismas (9) verläuft, mit Paralleleinstellung der Kreuzungslinien der Farbteiler (24, 25) zur Ebene der dielektrischen Interferenzschicht (12) des ersten In­ terferenz-Polarisators (7),
• - einem zweiten, aus spiegelsymmetrisch aneinanderlie­ genden 90°-Prismen (33, 34) mit dielektrischer Interfe­ renzschicht (35) zwischen den parallelen Grundflächen, bestehenden Interferenz-Polarisator (32) auf dersel­ ben Normalen wie die Farbteiler-Einrichtung,
• - einem Projektor-Objektiv (31) auf derselben Normalen wie der zweite Interferenz-Polarisator (32) bzw. die Farbteiler-Einrichtung.

15. Projektionsgerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Verwendung von transmissiven Lichtmodulatoren (30), die eine natürliche Doppelbrechung von halber Wellenlän­ ge für die jeweilige Primärfarbe aufweisen, und eine Paralleleinstellung des zweiten Interferenz-Polarisa­ tors (32) bezüglich der Durchlaßrichtungen der beiden Interferenz-Polarisatoren (7, 32).

16. Projektionsgerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Verwendung von transmissiven Lichtmodulatoren (30) ohne natürliche Doppelbrechung, und eine Reflexions- Einstellung des zweiten Interferenz-Polarisators (32) bezüglich der Polarisationsrichtung des ersten Interfe­ renz-Polarisators (7).