-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildprojektionssystem mit einem
Projektor zum Liefern eines mit dem zu projizierenden Bild modulierten
Projektionsbündels, mit einem Bildprojektionsschirm und einem zwischen dem Bildprojektor und
dem Bildprojektionsschirm vorgesehenen Faltsystem mit einem Bündelteiler zum
wenigstens teilweisen Reflektieren des von dem Projektor herrührenden
Projektionsbündels, und mit einem Reflektor um den an dem Bündelteiler reflektierten Teil des
Projektionsbündels aufzufangen und abermals zu dem Bündelteiler zu reflektieren.
-
Unter Bildprojektor wird in diesem Zusammenhang eine
Schaltungsanordnung verstanden, die mit einem Bildwiedergabesystem und optischen Mitteln
versehen ist zum Projizieren des von diesem System erzeugten Bildes am
Bildprojektionsschirm. Das erzeugte Bild kann ein Videobild, ein graphisches Bild, Daten oder
eine Kombination derselben sein.
-
Ein Bildprojektionssystem der eingangs erwähnten Art ist aus der
Europäischen Patentanmeldung 0 333 333 bekannt. Das dort beschriebene
Bildprojektionssystem umfasst einen Bündelteiler, der nahezu die Hälfte des
eintreffenden Projektionsbündels durchlässt und nahezu die Hälfte dieses Bündels zu
einem Reflektor reflektiert, der sich an derselben Seite des Bündelteilers befindet, wie
der Projektor. Nach Reflexion an dem Reflektor wird wieder die Hälfte desselben von
dem Bündelteiler durchgelassen und die Hälfte wird wieder reflektiert. Ein Nachteil
dieses Bildprojektionssystems ist eine relativ geringe Effizienz, da nur etwa 25% der
von dem Projektor ausgesendeten Strahlung auf den Bildprojektionsschirm trifft.
-
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gedrängtes
Bildprojektionssystem zu schaffen, wobei ein viel höherer Prozentsatz des von dem
Projektor gelieferten Projektionsbündels bei der Bildwiedergabe am Schirm benutzt
wird, wodurch ein effizienteres Bildprojektionssystem erhanten wird.
-
Das Bildprojektionssystem nach der vorliegenden Erfindung weist dazu
das Kennzeichen auf, dass der Bündelteiler ein cholesterisches Filter von dem in dem
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Art ist.
-
Der Bildprojektor kann beispielsweise aus nur einer
Elektronenstrahlröhre und einer Projektionslinse bestehen, und zwar im Falle
monochromer Bildprojektion, oder aus drei Elektronenstrahlröhren im Falle eines
Farbbildprojektionssystems. Ein derartiger Bildprojektor liefert ein nicht polarisiertes
Projektionsbündel und wird beispielsweise in der US Patentschrift US-A 4.127.322
beschrieben.
-
Vorzugsweise ist aber der Bildprojektor jedoch ein sog. LCD-Projektor.
Im Falle eines Farbbildprojektionssystems kann der Projektor drei Flüssigkristall-
Bildwiedergabeplatten aufweisen, eine für jede der Primärfarben Rot, Grün und Blau,
oder eine einzige Bildwiedergabeplatte in Kombination mit einem Muster von
Farbfiltern. Da ein derartiger Projektor ein polarisiertes Projektionsbündel liefert, wird
dieses Projektionsbündel in der vorliegenden Erfindung optimal benutzt.
-
Cholesterische Filter sind optische Filter, die eine optische Schicht aus
einem flüssigkristallinen Material mit einer cholesterischen Ordnung aufweisen. Dies
bedeutet, dass die Molekülen des Materials zu einer spiral- oder helixartigen Struktur
mit einer Steigung p geordnet sind. Nach dem Anbringen eines derartigen Materials
als dünne, optische Schicht zwischen zwei parallelen Substraten wird die helixartige
Struktur derart gerichtet, dass die Achse der Helix sich quer zu der Schicht erstreckt.
Die Ausrichtung der Helix lässt sich dadurch verbessern, dass auf den einander
zugewandten Flächen der Substrate eine sog. Orientierungsschicht angebracht wird.
-
Ein derartiges Filter ist polarisationsempfindlich und wird einen
zirkular polarisierten Strahlungsanteil mit einer Drehrichtung (links- oder rechtsdrehend),
die der Richtung der molekularen Helix entspricht und mit einer Wellenlänge, die der
Steigung p der Helix entspricht, reflektieren. Ein zirkular polarisierter Anteil mit einer
entgegengesetzten Drehrichtung und/oder mit einer nicht an die Steigung angepassten
Wellenlänge wird von dem Filter durchgelassen werden. Strahlung mit einem nicht auf
das Filter abgestimmten Polarisationszustand wird also nicht absorbiert, so dass die
Strahlung nun einen auf das Filter abgestimmten Polarisationszustand haben wird und
folglich durchgelassen wird.
-
Cholesterische Filter sind an sich bekannt, beispielsweise aus dem
Artikel "Polarizing Color Filter made from Cholesteric LC Silicones" von R. Maurer
u. a. in "Sa International Symposium 1990, Digest of technical Papers", Seiten 110-
113. Die dort beschrieben cholesterischen Filter haben eine optisch aktive Schicht
bestehend aus einem flüssigkristallinen Material mit Basis von Silikonen.
-
Falls die Strahlungsquelle ein LCD-Projektor ist, soll in dem
Bildprojektionssystem nach der vorliegenden Erfindung der Polarisationszustand der von dem
LCD-Projektor gelieferten Strahlung dem Polarisationszustand entsprechen, für den
das cholesterische Filter reflektierend wirkt.
-
Es gibt Bildwiedergabeplatten, die linear polarisierte Strahlung
modulieren, sowie Bildwiedergabeplatten, die zirkular polarisierte Strahlung
modulieren. Unter Bildwiedergabeplatte soll die Kombination der flüssigkristallinen Schicht mit
einem Polarisator und einem Analysator verstanden werden. LCD-Projektoren mit
"linearen" Wiedergabeplatten liefern linear polarisierte Strahlung. Damit diese
Strahlung durch das cholesterische Filter zu dem Reflektor reflektiert werden könnte, soll
die linear polarisierte Strahlung zunächst mit Hilfe von beispielsweise einer · /4-
Platte, die beispielsweise auf dem Projektor montiert werden kann, in für das Filter
geeignete zirkular polarisierte Strahlung umgewandelt werden. Wenn ein
LCD-Projektor verwendet wird, der mit "zirkularen" Bildwiedergabeplatten arbeitet und
folglich zirkular polarisierte Strahlung liefert, braucht keine Umwandlung statt zu finden
und folglich kann auf die · /4-Platte verzichtet werden. Bei Verwendung eines LCD-
Projektors kann im Grunde, abgesehen von Strahlungsverlusten innerhalb des
Systems, 100% der Projektionsbündelstrahlung den Bildprojektionsschirm erreichen.
-
Wenn der Projektor eine oder mehrere Elektronenstrahlröhren hat,
werden von der vom Projektor gelieferten Strahlung etwa 50% auf den
Bildprojektionsschirm gelangen.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform des Bildprojektionssystems nach der
vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das cholesterische Filter in
wenigstens einem wesentlichen Teil des völlig sichtbaren Wellenlängenbereichs
wirksam ist.
-
Elektronenstrahlröhre sei bemerkt, dass es bekannt ist, beispielsweise
aus der englischsprachigen Zusammenfassung von JP-A 3-243932, ein nicht
polarisiertes Strahlungsbündel mit Hilfe eines polarisationsempfindlichen Bündelteilers zu
polarisieren und das von dem Bündelteiler reflektierte Teilbündel mit Hilfe einer · /4-
Platte in Kombination mit einem Reflektor in die Polarisationsrichtung umzuwandeln,
die von dem Bündelteiler durchgelassen wird. Dies bedeutet, dass für die
Polarisationsumwandlung ein Bündelteiler, eine · /4-Platte und ein Reflektor erforderlich
sind. Weiterhin ist das Format, in dem solche Bündelteiler herstellbar sind, jedoch
beschränkt. Außerdem ist es dann notwendig, bereits bei der Polarisationsumwandlung
eine · /4-Platte zu verwenden, die stark wellenlängenabhänig ist.
-
Dadurch, dass das cholesterische Filer in nahezu dem völligen
sichtbaren Wellenlängenbereich wirksam ist, dies im Gegensatz zu den in den bisher
bekannten Bildprojektionssystemen verwendeten polarisationsempfindlichen
Bündelteilern, und für alle Wellenlängen darin dieselbe Wirkung hat, ist eine farbgetreue
Bildprojektion möglich. An dem Reflektor wird die zirkulare Polarisationsrichtung in
der Drehrichtung, die von dem Filter durchgelassen wird, invertiert. Auf diese Art und
Weise wird nebst für monochrome Bildprojektion, auch für Farbbildprojektion ein
effizientes Bildprojektionssystem erhalten. Außerdem ist ein derartiger Bildteiler in
relativ groem Format verwirklichbar.
-
Eine weitere Ausführungsform des Bildprojektionssystems nach der
vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das cholesterische Filter aus
einer Anzahl Schichten aus flüssigkristallinem Material aufgebaut ist, wobei jede der
Schichten für einen anderen Wellenlängenbereich wirksam ist, wobei diese
Wellenlängenbereiche zusammen nahezu den sichtbaren Wellenlängenbereich decken.
-
Eine alternative Ausführungsform des Bildprojektionssystems nach der
vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das cholesterische Filter eine
einzige Schicht aus flüssigkristallinem Polymermaterial aufweist, wobei innerhalb
dieser Schicht die Steigung der molekularen Helix über die Schichtdicke zwischen
zwei Werten verläuft, die der unteren Grenze bzw. der oberen Grenze des
Wellenlängenbandes, erforderlich um wenigstens das völlig sichtbare
Wellenlängengebiet abzudecken.
-
Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aus einem
flüssigkristallinen Polymermaterial mit cholesterischer Ordnung die Steigung der
molekularen Helix ständig geändert werden kann. Wie in der nicht vorveröffnetlichten
Europäischen Patentanmeldung Nr. 9323057.0 (PHN 14.629) der Anmelderin, wobei
der Inhalt dieser Patentanmeldung als hierin aufgenommen betrachtet wird, ist es
möglich, innerhalb einer einzigen Schicht die Steigung in ausreichendem Maße
verlaufen zu lassen, so dass es nicht mehr notwendig ist, eine Anzahl Schichten, je
durch ein flüssigkristallines Material mit einem anderen Reflexionsband gebildet, zu
stapeln. Durch ständige Änderung der Steigung innerhalb einer einzigen Schicht reicht
eine Schichtdicke aus, die kleiner ist als die gesamte Schichtdicke, die bei Stapelung
der jeweiligen Schichten notwendig ist um dasselbe Reflexionsband abzudecken,
wodurch ein Filter mit einer besseren optischen Qualität erhalten werden kann. Die
Qualität derartiger Filter nimmt nämlich mit einer zunehmenden Anzahl Schichten
relativ schnell ab, und zwar wegen Fehler, die für cholesterische Werkstoffe typisch
sind und durch Verlust an molekularer Ordnung.
-
Auch wenn cholesterische Werkstoffe verwendet werden, die nicht
geeignet sind um in nur einer einzigen Schicht eine für Farbbildprojektion
erforderliche Variation der Steigung der Helix zu verwirklichen, kann dennoch eine
einwandfreie Farbbildprojektion verwirklicht werden. Eine Ausführungsform des
Bildprojektionssystems nach der Erfindung, wobei dies der Fall ist, weist das
kennzeichen auf, dass wenigstens eine Anzahl Schichten des cholesterischen Filters
ein flüssigkristallines Polymermaterial aufweisen, wobei innerhalb dieser Schichten
die Steigung der molekularen Helix über die Schichtdicke zwischen zwei Werten
verläuft, die der unteren Grenze bzw. der oberen Grenze des Reflexionsbandes der
betreffenden Schicht entsprechen.
-
Eine in Bezug auf den Kontrast vorteilhafte Ausführungsform des
Bildprojektionssystems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf,
dass sich zwischen dem Bildprojektionsschirm und dem Bündelteiler ein Polarisator
befindet.
-
Dieser Polarisator absorbiert nahezu die Hälfte des von dem
Projektionsschirm durchgelassenen Umgebungslichtes, das durch Elemente des
Systems in den Zuschauerraum reflektiert wird. Auf diese Art und Weise wird also das
Umgebungslicht unterdrückt und kann eine wesentliche Kontrastverbesserung
verwirklicht werden. Es gibt Projektionsschirme, bei denen dieser Polarisator auf dem
Schirm selber angeordnet ist.
-
Eine weitere Ausführungsform des Bildprojektionssystems nach der
vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass sich zwischen dem
Polarisator und dem Bündelteiler eine · /4-Platte befindet, wobei der Polarisator
absorbierend wirkt für die Polarisationsrichtung der an dem cholesterischen Filter zu
reflektierenden zirkularen Polarisationsrichtung nach Umwandlung durch die · /4-
Platte.
-
Sollte die Selektivität des cholesterischen Filters zwischen links- und
rechtsdrehender zirkular polarisierter Strahlung nicht einwandfrei sein, so wird die von
dem cholesterischen Filter unberechtichterweise durchgelassene zirkular polarisierte
Strahlung durch die· /4-Platte in linear polarisierte Strahlung umgewandelt, deren
Polarisationsrichtung der Polarisationsrichtung entspricht, die von dem Polarisator
absorbiert wird. Durch die Vorpolarisation durch das cholesterische Filter ist diese
Absorption klein genug, so dass keine schädliche Erhitzung des Polarisators auftreten
wird. Die · /4-Platte vermeidet, dass durch unmittelbar durch das Filter fallendes
Projektionsbündellicht mit einer unerwünschten Polarisation am Projektionsschirm ein
unscharfes Bild erzeugt wird.
-
Für Farbbildprojektion ist die · /4-Platte breitbandig. Eine breitbandige
· /4-Platte ist ein durchsichtiges Element, das beispielsweise aus mehreren Schichten
zusammengesetzt ist, und das für alle Wellenlängen (·) in dem sichtbaren
Wellenlängenbereich eine derartige Phasendrehung in einem Bündel bewirkt, dass
zirkulad polarisiertes Strahlung in linear polariserte Strahlung oder umgekehrt,
umgesetzt wird. Eine derartige · /4-Platte ist beschrieben, beispielsweise in der
Veröffentlichung: "Retardation Film for STN-LCD's 'NRF' "der Firma Nitto Denko in
Sa '92 "Exhibit Guide, Society for Information display", Mai 17-22, 1992, Boston,
Massachusetts, USA.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
Fig. 1eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines Bildprojektionssystems nach der Erfindung, und
-
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
eines Bildprojektionssystems nach der Erfindung mit verbessertem Kontrast.
-
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Bildprojektionssystem 1 umfasst
einen Bildprojektor 3 mit einem Bildwiedergabesystem zum Liefern eines auf den
Bildprojektionsschirm 5 zu projizierenden Bildes über eine Pojektionsoptik. Weiterhin
umfasst das Bildprojektionssystem 1 einen Bündelteiler 7 und einen Reflektor 9. Der
Bündelteiler 7 und der Reflektor 9 falten zusammen die für die Bildprojektion
erforderliche Strecke derart auf, dass die Einbautiefe des Systems relativ gering ist.
Ein auf den Schirm projiziertes Bild kann von einem an der von dem Bündelteiler und
dem Reflektor abgewandten Seite des Schirms 5 befindlichen Zuschauer 16
wahrgenommen werden.
-
Die Bilder können monochrome Bilder sowie Farbbilder sein. Das
Bildwiedergabesystem kann beispielsweise nur eine einzige Elektronenstrahlröhre
aufweisen zum Erzeugen eines monochromen Bildes oder drei Elektronenstrahlröhren
zum Erzeugen eines Farbbildes. Ein derartiger Projektor liefert unpolarisierte
Strahlung.
-
In der aus der genannten Europäischen Patentanmeldung bekannten
Anordnung wird die Hälfte der Projektionsbündelstrahlung durch den Bündelteiler zu
dem reflektor hin reflektiert. Von dieser Strahlung wird nach Reflektion am Reflektor
wieder nur die Hälfte zu dem Projektionsschirm durchgelassen, so dass nur 25% der
von dem Projektor gelieferten Strahlung auf den Projektionsschirm gelangt.
Eine wesentliche Verbesserung des Lichtertrags wird erhalten bei
Verwendung eines polarisationsempfindlichen Reflektors in Kombination mit einem
Projektor, der ein auf geeignete Art und Weise polarisiertes Projektionsbündel liefert.
Dann kann nämlich auf relativ einfache Art und Weise ein viel größerer Prozentsatz
der von dem Projektor gelieferten Strahlung zur Bilderzeugung benutzt werden.
-
Polarisierte Strahlung wird geliefert beispielsweise durch einen Projektor mit
Flüssigkristall-Bildwiedergabeplatten, weiterhin als LCD-Projektor bezeichnet. Zur
Widergabe monochromer Bilder braucht das Bildwiedergabesystem nur eine einzige
Bildwiedergabeplatte zu enthalten. Zur Wiedergabe von Farbbildern enthält das
Bildwiedergabesystem beispielsweise drei Flüssigkristallplatten und einen Satz
farbtrennender und farbrekombinierender Elemente, mit anderen Worten: einen
Farbkanal für jede der drei Primärfarben, oder eine einzige Bildwiedergabeplatte in
Kombination mit einem Muster von Farbfiltern. Unter Bildwiedergabeplatte wird die
flüssigkristalline Schicht in Kombination mit einem Polarisator und einem Analysator
verstanden. Ein Bildprojektionssystem für ein Farbbild ist beispielsweise in der US
Patentschrift US-A 4.127.322 beschrieben. Die Bildelemente, die einen Teil einer
Schicht aus flüssigkristallinem Material bilden, ändern die Polarisationsrichtung eines
auf das Element treffendes polarisierten Strahlungsbündels entsprechend der
Bildinformation. Es gibt Bildwiedergabeplatten, die linear polarisierte Strahlung
modulieren, weiter als lineare Platten bezeichnet, sowie Bildwiedergabeplatten, die
zirkular polarisierte Strahlung modulieren, weiter als zirkulare Platten bezeichnet. Im
Falle einer linenaren Bildwiedergabeplatte soll das Bündel bevor es auf das
cholesterische Filter trifft, in ein zirkular polarisiertes Bündel umgewandelt werden.
Dies kann beispielsweise dadurch, dass der Projektor mit einer ·/4-Platte 13 versehen
wird. Diese ·/4-Platte 13 ist gestrichelt dargestellt, weil falls der Projektor zirkulare
Bildwiedergabeplatten aufweist, diese ·/4-Platte fortfallen kann.
-
In dem Bildprojektionssystem nach der vorliegenden Erfindung wird
der Bündelteiler 7 durch ein cholesterisches Filter gebildet. Wenn ein nicht
polarisiertes Strahlungsbündel auf ein derartiges Filter trifft, wird das Filter den Teil
des Bündels mit einer an die Steugung der molekularen Helix angepassten
Wellenlänge und mit einer an die Richtung der molekularen Helix angepassten
Drehrichtung reflektieren, während der andere Teil des Bündels durchgelassen wird.
Wenn nun ein polarisiertes Strahlungsbündel verwendet wird, wie dieses von einem
LCD-Projektor herrührt, dessen Polarisationsrichtung der Polarisationsrichtung
entspricht, die von dem cholerterischen Filter reflektiert wird, kann mit Hilfe des
Reflektors 9 ein gedrängtes und effizientes Bildprojektionssystem erhalten werden. Es
wird vorausgesetzt, dass das von dem Projektor 3 herrührende Bündel 11 linksdrehend
zirkular polarisiert ist und dass die Richtung der molekularen Helix des
cholesterischen Filters 7 zugleich linksdrehend ist. Das von dem Projektor 3
herrührende Projektionsbündel 11 wird dann nahezu völlig an dem cholesterischen
Filter 7 zu dem reflektor 9 reflektiert. Durch Reflexion des Reflektors 9 wird die
zirkulare Polarisationsrichtung, linksdrehend in diesem Fall, zu rechtsdrehend
invertiert. Dieses rechtsdrehende zirkular polarisierte Bündel 15 wird von dem
cholesterische Filter 7 durchgelassen und der Projektionsschirm 5 erreichen. Auf diese
Art unf Weise kann im Grunde 100% des von dem Projektor gelieferten
Projektionsbündels bei der Bildprojektion benutzt werden.
-
Ein cholesterisches Filter kann in dem für den beschriebenen
Anwendungsbereich erforderlichen Format und zu einem angemessenen
Gestehungspreis angefertigt werden.
-
Im Falle einer Farbbildprojektion soll das cholesterische Filter eine
Reflexionswellenlängenbandbreite haben, die der Wellenlängenbandbreite des
sichtbaren Lichtgebietes wenigstens entspricht.
-
Die bereits bekannten cholesterischen Filter sind als
polarisationsempfindlicher Reflektor innerhalb eines beschränkten
Wellenlängenbandes, beispielsweise 50 nm wirksam. Strahlung mit einer Wellenlänge
außerhalb des Wellenlängenbandes wird durchgelassen und geht bei der heutigen
Anwendung verloren oder stört die Bilderzeugung. Die Wellenlängenbandbreite des
völlig sichtbaren Lichtgebietes beträgt etwa 380 nm.
-
Die Breite des Reflexionswellenlängenbandes · · des Filters wird
gegeben durch ·· = n, wobei · n = ne - n&sub0; die Doppelbrechung ist, wobei ne und
n&sub0; die außerordentliche bzw. ordentliche Brechzahl des cholesterischen Materials ist
und = (ne + n&sub0;)/2 die mittlere Brechzahl ist. In diesem Zusammenhang ist · &sub0; die
zentrale Wellenlänge des selektiven Reflexionswellenlängenbandes bei senkrechtem
Auftreffen der Strahlung und wird gegeben durch · &sub0; =
-
Wobei p die Steigung der molekularen Helix des Filters ist.
-
Da die Verschiebung des Refexionswellenlängenbandes als Funktion
des Eintreffwinkels beispielsweise 2 nm je Grad beträgt, soll bei der Herstellung des
Filters ein breiteres Reflexionswellenlängenband berücksichtigt werden als notwendig
ist um das völlig sichtbare Wellenlängengebiet von 380 nm breit abzudecken.
-
Ein cholesterisches Filter, das wirksam ist in dem völlig sichtbaren
Wellenlängengebiet, kann verschiedenartig verwirklicht werden.
-
Eine erste Möglichkeit besteht darin, eine Anzahl schmalbandiger
cholesterischer Schichten zu stapeln, die je ein anderes Reflexionswellenlängenband
haben. Das zusammengesezte Filter hat dann eine gesamte Reflexionsbandbreite, die
der Summe der Reflexionsbandbreiten der einzelnen Schichten entspricht.
-
Eine zweite Möglichkeit besteht darin, das cholesterische Filter aus
einer einzigen Schicht flüssigkristallinen Polymermaterials herzustellen, wobei die
Steigung p der molekularen Helix über die Schichtdicke zwischen einer unteren
Grenze und einer oberen Grenze verläuft, so dass die resultierende
Reflexionswellenlängenbandbreite der Bandbreite entspricht, die erforderlich ist,
damit das Filter in dem völlig sichtbaren Wellenlängenbereich wirksam ist. Ein
Einschichtfilter hat den Vorteil einer besseren optischen Qualität gegenüber einem
gestapelten Filter. Beim Stapeln von Schichten nimmt die optische Qualität nämlich
bei zunehmender Anzahl Schichten wegen des Vorhandenseins von Fehlern in den
cholesterischen Werkstoffen und wegen des Verlustes an planarer molekularer
Ordnung ab. Außerdem nimmt die Sehwinkelabhängigkeit mit zunehmender Dicke
zu. Das heißt, dass für Strahlung, die in einem Winkel größer als ein bestimmter
Eintreffwinkel eintrifft, die Effektivität des Filters für größere Schichtdicken
wesentlich abnimmt. Damit eine cholesterische Schicht mit einer
Reflexionswellenlängenbandbreite von 50 nm einen polarisierenden Effekt hat, soll
die Schicht minimal 5 um dick sein. Ein Mehrschichtfilter, das wirksam ist über das
völlige sichtbare Lichtgebiet und für ein großes Gebiet von Eintreffwinkeln, soll
beispielsweise fünfzehn derartiger Schichten aufweisen und ist dann 75 um dick.
-
Für ein aus nur einer Schicht bestehendes cholesterisches Filter mit
veränderlicher Steigung reicht eine Schichtdicke von 20 um um als Polarisator
arbeiten zu können, was die Effektivität des Filters fördert. Eine Art der Herstellung
eines aus nur einer Schicht bestehenden cholesterischen Filters mit einer über die
Schichtdicke variierenden Steigung wird beschrieben in der bereits genannten, nicht
vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung Nr. 93203057.0.
-
Eine Ausführungsform des cholesterischen Filters, dessen optische
Qualität besser ist und die Beobachtungswinkelabhängigkeit weniger stark ist als die
eines cholesterischen Filters, das aufgebaut ist aus einer relativ großen Anzahl
schmalbandiger Schichten mit konstanter Helixsteigung, besteht darin, dass das
cholesterische Filter aus einer geringeren Anzahl Schichten hergestellt wird, wobei in
wenigstens einer Anzahl dieser Schichten die Steigung p der molekularen Helix über
die Schichtdicke variiert. Die Refkexionswellenlängenbandbreite der betreffenden
Schichten kann auf beispielsweise 150 nm vergrößert werden. In dem Fall kann die
Anzahl erforderlicher Schichten für das sichtbare Wellenlängenbereich wesentlich,
beispielsweise aus 1/3 reduziert werden.
-
Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform des
Bildprojektionssystems nach der vorliegenden Erfindung. Zwischen dem
cholesterischen Filter 7 und den Schirm 5 ist ein Polarisator 17 vorgesehen. Dieser
Polarisator 17 absorbiert nahezu 50% des nicht polarisierten und in den
Projektionsschirm eintretenden Umgebungslichtes, so dass dieses Licht nicht mehr in
den Zuschauerraum reflektiert werden kann. Dadurch kann eine wesentliche
Verbesserung erreicht werden.
-
Weiterhin kann zwischen dem cholesterischen Filter 7 und dem
Polarisator 17 noch eine · /4-Platte 19 vorgesehen werden. Bei Farbbildprojektion ist
diese · /4-Platte breitbandig. Diese · /4-Platte 19 verwandelt die von dem
cholesterischen Filter 7 durchgelassene zirkular polarisierte Strahlung in linear
polarisierte Strahlung. Der Polarisator 17 ist dabei derart eingerichtet, dass die
zirkulare Polarisationsrirchtung, die von dem cholesterischen Filter 7 reflektiert
werden soll, nach Umwandlung durch die · /4-Platte 19 absorbiert wird. Auf diese Art
und Weise wird eine etwaige nicht einwandfreie Selektivität zwischen links- und
rechtsdrehend zirkular polarisierter Strahlung durch das cholesterische Filter
ausgeglichen. Der Bruchteil des Projektionsbündels, der beim Auftreffen auf das
cholesterische Filter hätte reflektiert sein sollen, aber dennoch bei einem nicht idealen
Filter oder bei einem nicht idealen Polarisationszustand des Projektionsbündels
durchgelassen wird, wird in linear polarisiertes Licht mit einer bestimmten
Polarisationsrichtung umgewandelt. Die Polarisationsrichtung des Polarisators 17 wird
dann derart gewählt, dass diese linear polarisierte Strahlung absorbiert wird. Dadurch
wird vermieden, dass unerwünschtes Licht, das vom Filter durchgelassen, anstatt
reflektiert wird, eine Störung des Bildes am Projektionsschirm ergibt. Da die · /4-Platte
fekultativ ist, ist diese wieder gestrichelt dargestellt.
-
Statt der · /4-Platte 19 und des Polarisators 17 kann zwischen dem
cholesterischen Filter 7 und dem Schirm 5 ggf. Ein (nicht dargestellter) jalousieartiger
Lamellenschirm vorgesehen werden, damit nur Strahlung, die innerhalb eines
bestimmten Winkels eintrifft, zu dem Schirm hin durchzulassen, wie dies
beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 488 590 beschrieben ist.