DE69623847T2 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung und insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Projektions- oder Wiedergabevorrichtung, insbesondere mit einem elektrooptischen Bildschirm wie einem Flüssigkristallschirm.
• Eine Beleuchtungsvorrichtung enthält im wesentlichen ein Beleuchtungssystem zur Beleuchtung wenigstens eines Bildes (Diapositiv) durch Transparenz, wie ein Flüssigkristallschirm. Ein Bild wird erzeugt und über eine Projektionsoptik auf einen Schirm projiziert.
• Besonders relevante Vorrichtungen sind beschrieben in der EP 0 512 893 und EP 0 239 007.
• Ein wirkungsvolles Beleuchtungssystem enthält im allgemeinen eine Halogenlampe (oder Xenon oder mit Glühfaden, ...) und einen Parabolreflektor zur Reflexion des Lichtes (Fig. 1). Der Stand der Technik dieses Systemtyps zeigt Nachteile. Die Form des Lichtbündels ist anders als die des Schirms, jedoch benötigt man eine gute gleichmäßige Beleuchtung. Es entsteht somit ein beachtlicher Lichtverlust. Die Verluste betragen wenigstens 46% für die Beleuchtung eines Schirms mit einem Rechteckformat 16/9 (die Flüssigkristallschirme müssen mit einem Polarisator und einem Analysator für die Polarisationen versehen sein, da die Quelle nicht polarisiert ist. Es entsteht daher ein zusätzlicher Verlust, der 60 bis 70% erreichen kann).
• In dem Dokument EP 0 395 156 sind zahlreiche Lösungen zur Lösung dieses Problems beschrieben. Diese Lösungen beruhen auf den Eigenschaften eines optischen Integrators. Fig. 2 ist eine Darstellung des Prinzips der optischen Integration: Eine Lichtquelle S wird durch einen ersten Satz von Linsen RL1 auf einem Satz von Linsen RL2 projiziert. Jede einzelne Linse des ersten Satzes wird danach auf die Oberfläche des Schirms LC projiziert, um durch diesen zweiten Satz von Linsen beleuchtet zu werden. Die Form und die Größe jeder einzelnen Linse von RL1 sind so gewählt, daß ihr Bild auf dem Schirm die Form und die Größe des Schirms hat. Auf grund der Geometrie der einzelnen Linsen könnte die Überlagerung der Bilder der Linsen von RL1 dieselbe Form wie der zu beleuchtende Schirm aufweisen. Man sammelt auf diese Weise das Maximum des durch den Reflektor gelieferten Lichtes, was ermöglicht den Lichtfluß und somit die Effektivität zu vergrößern.
• Das Dokument EP 0 395 156 beschreibt Projektionssysteme mit Beleuchtungssystemen. Sie enthalten eine Lichtquelle mit irgendeiner Orientierung, einen konkaven Refelktor und Linsen aller Typen und Formen (übliche Linsen, Fresnel-Linsen, ...). Die Linsen sind immer in regelmäßiger Weise in Reihen und Spalten angeordnet (Fig. 3a) oder derart versetzt, daß sie die Öffnung des Reflektors optimal Überdecken Außerdem ist der Satz der Linsen immer so angeordnet, daß die gemeinsamen Grenzen bei vier Linsen mit der optischen Achse des Lichtbündels (Fig. 4) zusammenfallen. Man stellt fest:
• - ein Integrator vergrößert die Winkelausbreitung der Beleuchtung des Bildes (des Flüssigkristallschirms). Es ist jedoch bekannt, daß der Kontrast eines Flüssigkristallschirms abnimmt, wenn der Beleuchtungswinkel zunimmt.
• Wenn wir ein Beleuchtungssystem betrachten, in dem eine Bogenlampe in einem kugelförmigen, parabelförmigen oder eliptischen Reflektor angeordnet ist, wie Fig. 1 zeigt, sieht man, daß die Lampe innerhalb des Reflektors angeordnet sein muß und daher eine Öffnung in dem gewölbten Teil des Reflektors bildet. Das bedeutet, daß die durch den Reflektor projizierte Beleuchtung einen zentralen Bereich ohne Beleuchtung aufweist, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, die die Beleuchtung vom Ausgang eines Parabolspiegels zeigt. Gemäß Fig. 7a liegt die Unterbrechung der Beleuchtung praktisch in der Mitte eines Integrators.
• Wie Fig. 9 zeigt, ergibt das eine Schwächung der Beleuchtung bei der Mitte des Bildes.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden.
• Außerdem haben Flüssigkristallprojektoren derzeit einen geringen Licht- Wirkungsgrad. Dieser geringe Wirkungsgrad erklärt sich durch die folgenden Dämpfungen, denen der Lichtfluß unterliegt:
• a) wenn die Lichtquelle nicht polarisiert ist: ein Verlust von mehr als 50% an Lichtfluß,
• b) das Format der LCD-Modulatoren (oder Röhren) beträgt 16 : 9: Verluste von 46%,
• c) die Effizienz der Beschneidung des weißen Spektrums der Lampe: 50 bei 50%,
• d) andere Faktoren können auch ins Spiel kommen, der Hauptgrund ist jedoch die geometrische Ausbreitung der Lichtquelle. Je mehr der Lichtfluß gesammelt wird, umso besser ist die Effizienz der Beleuchtung.
• Es gibt mehrere Lösungen zur Überwindung dieser Probleme. Diese Lösungen enthalten eine Vergrößerung der Ausbreitung der Quelle und in bestimmten Fällen eine Vergrößerung der Anzahl der Komponenten und somit der Komplexität des Beleuchtungssystems.
• Eine erste Lösung besteht darin, die Komponenten der orthogonalen Polarisationen s und p zu trennen, zum Beispiel durch eine räumliche Polaritäts-Trennvorrichtung PBS (Polarizing Beam Splitters) und die Polarisationsebene zu drehen, zum Beispiel mittels einer Halbwellenplatte (Diese Lösung ist beschrieben in "Efficient optical configuration for polarized white light illumination of 16/9 LCDs in projection display", von C. Nicolas, B. Loiseaux, J. P. Huignard, A. Dupont, SID Japan Oct. 92). Dieses Verfahren ist durch die geringe Winkelakzeptanz der PBS begrenzt.
• Eine zweite Lösung macht Gebrauch von neuen Flüssigkristallkomponenten vom cholestrischen Typ und ist beschrieben in "Novel polarized liquid-crystal color projection and new TN-LCD operating modes" von M. Schatt, J. Fünfschelling, SID 90 DIGEST, Las Vegas, Nevada, Seiten 324-326. Diese Lösung besteht darin, die cholestrische Komponente für die Funktionen der Trennung, Modulation, usw. zu benutzen.
• Andere Verfahren benutzen eine Lösung, wo die unerwünschte Polarisation normalerweise reflektiert wird und dann zurückgewonnen wird, anstatt absorbiert zu werden (siehe europäische Patentanmeldung Nr. 0 422 611).
• Außerdem sind bei der LCD-Projektion benutze Lampen im allgemeinen Halogen- oder Xenon-Bogenlampen. Das Beleuchtungssystem besteht in den meisten Fällen aus einem bekannten Schema einer Lampe beim Brennpunkt eines Parabolreflektors oder aber auch beim Brennpunkt eines mit einem Kondensator versehenen eliptischen Reflektors. Die Homogenität der Beleuchtung der Flüssigkristallröhren wird durch eine Defokussierung der Lampe in dem Reflektor eingestellt. Zwei Hauptnachteile ergeben sich aus der Anwendung dieses Systems. Der erste ist, daß die Beleuchtung rund und nicht rechteckförmig ist (oben erläutert), und die zweite ist eine Unzulänglichkeit zwischen dem durch dieses System gelieferten Beleuchtungskonus mit dem Akzeptanzwinkel der Röhre oder allgemein dem Konoskop des Kontrastes einer Flüssigkristallröhre TN.
• Fig. 16a bis 16d zeigen zwei Lampentypen, die in einer LCD-Projektion benutzt werden, Fig. 16a und 16b eine Halogen-Bogenlampe und Fig. 16c und 16d eine Bogenlampe vom Typ Xe. Wie man feststellt, sperren die beiden Lampen, wenn sie in einem Parabol- (oder eliptischen) Reflektor angeordnet sind, aufgrund ihrer Größe die der optischen Achse am nächsten liegenden Strahlen. Diese Absperrung ergibt sich aus der Form der Lampe und ihre Anordnung in dem Reflektor. Wenn man näher zur Verteilung der Lichtintensität innerhalb des Beleuchtungskonus geht (der Raumwinkel wird durch den beleuchteten Bereich bestimmt), bemerkt man, daß diese Verteilung (auf der optischen Achse) glockenförmig ist: Lichtverlust in der Mitte, maximale Beleuchtung bei einem Winkel ±β max von ungefähr 2 bis 4 Grad (siehe Fig. 17a und 17b).
• Die Flüssigkristallzelle wird in den meisten Fällen bei einem Einfallswinkel beleuchtet, der von null abweicht: ungefähr 6 Grad, um bei dem Winkel des maximalen Kontrastes der Flüssigkristallzelle zu sein (siehe Fig. 18a und 18b). Wenn daher nach einer Neigung der Flüssigkristallzelle β max dem Winkel des maximalen Kontrastes entspricht, liegt -β max vollständig außerhalb des Konus der Akzeptanz der LCD.
• Außerdem ist das Projekttonsobjektiv (Fig. 19a bis 19c) für ein optisches System mit drei Röhren oder einer Röhre im wesentlichen abhängig von dem Raumwinkel, der durch die Flüssigkristallröhre gebildet wird. Wenn diese Öffnung groß ist, wird das Projektionsobjektiv kostenintensiver. Was die Intensitätsverteilung innerhalb eines bekannten Beleuchtungskonus betrifft, stellt man fest, daß ein zentraler Bereich von ±1 Grad nicht benutzt wird, da er keine Energie trägt (siehe Fig. 19a). Wenn die Verteilung dieser Energie sich von einer doppelten Glockenform (Fig. 19b) ändert, mit β = ±6 Grad, auf eine Verteilung in Form einer mittleren Glocke (Fig. 19c), dann kann man die zusätzlichen ±1 Grad an den Kanten dieser Glocke ignorieren und so eine kleinere Öffnung für das Projektionsobjektiv wählen.
• Tatsächlich:
• f/# = 1/[2.sin(6)] sei 4,78, wenn sich die Verteilung ändert und man kann zum Beispiel auf ±5 Grad übergehen, f/# wird dann 5,73. Dieser Vorgang erfolgt somit ohne große Helligkeitsverluste und stellt außerdem einen nennenswerten Gewinn für das Konzept und den Preis des Projektionsobjektivs dar.
• Die Erfindung betrifft daher eine Beleuchtungsvorrichtung einer ersten Oberfläche eines Flüssigkristallschirms, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
• Die Erfindung ist daher auf die Beleuchtung eines Flüssigkristallschirms anwendbar.
• Die verschiedenen Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Figuren. In den Figuren zeigen:
• Fig. 1 bis 5 Beleuchtungssysteme, die im Stand der Technik bekannt sind und bereits vorangehend beschrieben wurden,
• Fig. 6a bis 11b ein System gemäß der Erfindung, das es ermöglicht, daß sich die Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung des Schirms ändert,
• Fig. 12 ein Diagramm des Kontrastes der Beleuchtung eines Flüssigkri stallschirms in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel des Beleuchtungsstrahls,
• Fig. 13a bis 13e Lösungen, die eine Verbesserung des Kontrastes der Beleuchtung eines Schirms ermöglichen,
• Fig. 14a bis 15b Varianten der Ausführung, die eine Verbesserung des Kontrastes der Beleuchtung eines Flüssigkristallschirms ermöglichen,
• Fig. 16a bis 19c Vorrichtungen, die im Stand der Technik bekannt sind und vorangehend beschrieben wurden.
• Gemäß der Erfindung erfolgt somit eine Dämpfung der Inhomogenitäten der Beleuchtungsquelle. Zum Beispiel benötigt, wie vorangehend erwähnt, die Befestigung der Lampe in dem Reflektor der Quelle, daß in dem Reflektor ein Loch vorgesehen sein muß. Dieses enthält somit einen nicht-reflektierenden Bereich.
• In Fig. 7b sind die Linsen des Netzes RL1 derart angeordnet, daß der Teil des Strahls, der durch die dem Loch des Reflektors entsprechende Quelle übertragen wird, bei einem gemeinsamen Punkt der vier Linsen liegt. Auf diese Weise liegt der Integrator derart, daß die Unterbrechung der Beleuchtung mehrere Linsen beeinflußt, und insbesondere die vier mittleren Linsen (I1 bis I4). Die Beleuchtungskarten der verschiedenen Linsen I1 bis I4 sind jeweils durch die Fig. 8a bis 8d dargestellt. Die Überlagerung dieser Beleuchtungen ist in Fig. 8e dargestellt. Somit erscheint eine Spitze der Beleuchtung in der Mitte und eine Abschwächung der Beleuchtung aufgrund des Lochs des Reflektors ist über den Umfang verteilt.
• Gemäß einer Variante ist für den Teil des Strahls, in dem eine Abschwächung der Beleuchtung vorliegt, keine Linse vorgesehen.
• Insbesondere enthält, wie schon in Fig. 11a dargestellt, das Netz der Linsen RL1 keine Linsen für die schwachen Teile des Beleuchtungsstrahls. Wenn zum Beispiel der Reflektor der Quelle S eine Öffnung in dem mittleren Bereich enthält, enthält das Netz RI1 keine Linse für den Teil des Strahls, der durch diesen mittleren Bereich reflektiert würde. Daher sind vorzugsweise in dem diesem mittleren Bereich entsprechenden Netz RL2 keine Linsen vorgesehen.
• Man erhält dann ein Beleuchtungsdiagramm, das gleichmäßiger ist als das, das in Fig. 11b dargestellt ist.
• Der Kontrast eines durch einen Flüssigkristallschirm gelieferten Bildes ist abhängig von dem Einfallswinkel des Beleuchtungsstrahls auf den Schirm, da Flüssigkristallschirme einen anisotropischen Übertragungsmodus aufweisen. Fig. 12 zeigt für einen derartigen Schirm Kurven des Iso-Kontrastes in Abhängigkeit von dem Azimutwinkel Ψ und dem Neigungswinkel φ. Es ist aus diesem Diagramm klar, daß es ausreicht, den Schirm um etwa 4 oder 5 Grad zu drehen, um den Kontrast auf sein Maximum zu regeln. Es ist jedoch ebenfalls klar, daß das Licht, das von dem Integrator unter den Winkeln ψ zwischen 180 und 360 Grad ausgesendet wird, zu einer Verringerung des Kontrastes beiträgt.
• Gemäß der Erfindung werden die Linsen des Integrators so angeordnet, daß sie nur den Bereich bedecken, der einem ψ zwischen 0 und 180 Grad entspricht.
• Um das zu bewirken, werden die Linsen der Netze RL1, RL2, wie in den Fig. 13a bis 13c dargestellt ist, derart angeordnet, daß sie vorzugsweise die obere Hälfte des Strahls bedecken, der durch den Reflektor der Quelle reflektiert wird. Die Anordnung der Fig. 13a ermöglicht, 91% des Lichtes von dem Reflektor zu erfassen, jedoch mit einem geringen Kontrast. Fig. 13b und 13c sind Kompromisse zwischen der Sammlung des Lichtes und dem Kontrast. Die Fig. 13d und 13e ermöglichen einen besseren Kontrast, jedoch mit einem leichten Energieverlust. Das ist der Fall, weil der untere Teil des Strahles in den Vorrichtungen nicht benutzt wird, diese Anordnungen können dennoch interessant sein.
• Anhand der Fig. 14a erfolgt nunmehr eine Beschreibung einer Anwendung der Organisation der Linsennetze, wie sie in Fig. 13e dargestellt sind, in der praktisch alle Linsen auf den oberen Teil des Strahlenbündels konzentriert sind. In diesem Fall besteht, wie bereits erwähnt, die Gefahr eines Energieverlustes. Um diesen Nachteil zu vermeiden ist für die Lampe ein System von optischen Reflektoren vorgesehen, das die Lenkung der gesamten Lichtenergie auf die Linsennetze ermöglicht.
• Eine Lampe S1 liegt an dem Brennpunkt eines konkaven, eliptischen oder parabolförmigen Reflektors P2. Ein anderer Reflektor P1, vorzugsweise halbkugelförmig, liegt über der Lampe und reflektiert das Licht auf den Reflektor P2. Wie in Fig. 14 gezeigt, ist, verglichen mit den Reflektor von Fig. 1, der Reflektor P2 daher ein Halb-Reflektor, oder es wird wenigstens die Hälfte eines Reflektors effektiv benutzt. Auf diese Weise wird der Flüssigkristallschirm durch ein einfallendes Lichtbündel beleuchtet, von dem der Teil 180 < &psi; < 360 eliminiert ist.
• Die Fig. 15a und 15b zeigen eine Variante desselben optischen Systems. Aus den über dieses System laufenden Strahlen sieht man, daß die Strahlen nur über von dem oberen Teil des Reflektors ausgehen. Andererseits ist die untere Hälfte des Strahles nicht verloren. Er wird durch ein Segment des Reflektors P1 wiedergewonnen (Fig. 15b) und tritt über den oberen Teil des Reflektors aus.
• Die Fig. 14a und 15b zeigen daher 2 Systeme, die folgendes ermöglichen:
• - eine große Effektivität der Sammlung (Integrator),
• - eine große Gleichmäßigkeit der Beleuchtung des Schirms (Integrator),
• - ein großer Kontrast (zusammengesetzte Reflektoren P1 + P2).
• Das vorgeschlagene System ist schematisch in den Fig. 14a bis 14c in verschiedenen Ansichten dargestellt: eine SD-Ansicht sowie Seitenansichten und Draufsichten. Dieses System enthält zwei Reflektoren P1 und P2. Einer (P2) ist das Äquivalent der Hälfte eines Parabolreflektors, der andere (P1) ist ein kugelförmiger Reflektor. Die Hälfte des Parabolreflektors P2 arbeitet in derselben Weise wie ein bekanntes System. Die Lampe liegt beim Brennpunkt dieses Reflektors. Dasselbe gilt für den kugelförmigen Reflektor P1. Der Brennpunkt liegt beim Mittelpunkt der Lampe S1.
• Die Strahlungskeule der Lampe (in Form eines Schmetterlings) liegt rotationssymmetrisch zu der optischen Achse. Wenn ein Strahl durch die Lampe auf den Reflektor P1 gerichtet wird, kehrt dieser nach einer normalen Reflexion auf dem kugelförmigen Spiegel zu der Quelle zurück. Der neue Strahl benimmt sich dann, als wenn er direkt von der Quelle ausgegangen und durch den Parabolreflektor P2 reflektiert worden wäre.
• In den Fig. 14d bis 14 g erkennen wir das Format des Beleuchtungsbereichs. Wenn die Flüssigkristallzelle das Format 16 : 9 hat, beträgt der Öffnungswert des Rechtecks 16 : 9 in einem Halbkreis ungefähr 64%, was einen Gewinn von ungefähr 18% gegenüber der bekannten Situation darstellt.
• Andererseits führt dieses Mal die normalerweise an einen Zylinder angenäherte Quelle (für eine klare Lampe oder eine leicht diffundierende Lampe zu Beginn ihrer Lebensdauer) dazu, daß der Beleuchtungskonus eine Verteilung aufweist, die näher zu diesem Zylinder liegt als in der bekannten Situation und für das Kontrastconoskop einer Flüssigkristallzelle TN besser geeignet ist. Dieses System ermöglicht daher eine weiter optimierte Beleuchtung und vermeidet den Totwinkel bei der bekannten Beleuchtung.
• Der kugelförmige Reflektor P1 ist in Wirklichkeit eine Halbkugel, deren Mittelpunkt der Brennpunkt de Parabolreflektors P2 (Fig. 14b) ist. Die Art dieses Reflektors ist von demselben Typ, wie er für den Parabolreflektor benutzt wird, d. h. ein kalter Spiegel. Dieser kugelförmige Reflektor bildet den Bogen der Lampe an demselben Punkt ab (Objekt und Bild überlagert).
• In dem Fall einer kurzen Bogenlampe vom Typ Xenon ist die Farbeinhüllende klar und der heiße Punkt der Emission ist im wesentlichen kugelförmig (z. B. ein Radius von ungefähr 2 mm für eine Leistung von 150 Watt) und kann auf demselben heißen Punkt abgebildet werden (trotz eines geringen Verlustes des durch die Elektroden absorbierten Flusses). In dem entgegengesetzten Fall (wenn das gesamte Bild und Objekt überlagert werden) bildet das Bild der Quelle mit der neuen Quelle einen homogeneren Bogen als vorher, auf Kosten einer ausgedehnteren neuen Quelle.
• In dem Fall einer metallischen Halogen-Lichtbogenquelle ist vorzuziehen, daß die Lampe klar ist, d. h. nicht diffundierend, um zu ermöglichen, daß das durch den kugelförmigen Reflektor reflektierte Licht über den Bogen läuft und über den Paraboldreflektor austritt.
• Wir wissen, dass, im Gegensatz zu einer Gleichspannungs-Betriebsspannungsquelle (Typ Xe), wo der heiße Punkt der Lampe näher zu der Kathode liegt, in dem Fall einer metallischen Halogenquelle mit Wechselspannung der Bogen durch einen Zylinder moduliert ist und den gesamten Raum zwischen den beiden identischen Elektroden einnimmt. Das Bild dieser Quelle durch den kugelförmigen Reflektor muß immer genau dem Objekt überlagert sein, um jegliche Absorption des reflektierrten Lichtes durch die Elektroden zu verhindern.
• Es ist tatsächlich vorzuziehen, daß der Parabolreflektor nicht genau äquivalent zu einem in der Hälfte getrennten tatsächlichen Parabolreflektor, sondern etwas mehr als die Hälfte ist. Der Grund ist die Winkelverschiebung: der Schattenwinkel ermöglicht eine Vermeidung des Verlustes eines Teils des durch die Lampe ausgestrahlten Lichtes (siehe Fig. 14 g).
• Fig. 14a zeigt das vorgeschlagene System. Ein zusammengesetztes cholestrisches Filter FC (mit 3 überlagerten Filtern rot, grün und blau) empfängt das Licht bei einem normalen Einfallswinkel. Es spielt die Rolle eines Polarisationstrenners (und daher eine Polarisators). Der nicht-polarisierte Strahl von der Quelle wird in zwei aufgeteilt. Ein rechts (oder links)-zirkularpolarisierter Teil wird über das Filter FC übertragen, der andere links (oder rechts)-zirkularpolarisierte Teil wird reflektiert und kehrt zu der Quelle S1 zurück. Dieser Teil wird zunächst durch den Parabolreflektor P2 reflektiert, läuft durch die Lampe, wird auf dem kugelförmigen Reflektor P1 normal reflektiert, läuft wieder durch die Lampe und wird auf dem Parabolreflektor P2 reflektiert. Diese Reihenanordnung von drei Reflexionen bewirkt eine Änderung in dem Zustand der Polarisation. Die Polarisation bei der Rückkehr wird dann eine rechtszirkulare, wenn das zu der Quelle zurückkommende Licht linkszirkular ist (und umgekehrt). Auf diese Weise wird ein großer Teil des durch die Lampe emittierten Lichtes in eine für die Flüssigkristallzelle nützliche Polarisation umgesetzt.
• Um die durch die Reflektoren eingefügte Phasenverschiebung vernünftig zu berücksichtigen, muß diese Verschiebung zunächst so berechnet werden, daß sie dann durch eine Verzögerungsplatte kompensiert werden kann, die senkrecht zu der optischen Achse und die gesamte Oberfläche am Ausgang des Reflektors bedeckt und zwischen dem Reflektor und dem cholestrischen Filter liegt. Der Verzögerungswert muß so gewählt werden, daß er das Maximum des durch die Quelle emittierten Lichtes in die richtige Polarisation umsetzt. Die durch den Parabolreflektor eingeführte Phasenverschiebung ist für rein metallische Oberflächen für große Einfallswinkel enthalten und hat außerdem eine intrinsische Eigenschaft für mehrfach bedeckte Oberflächen (kalter Spiegeltyp).
• Schließlich wird eine Viertelwelten-Platte nach dem cholestrischen Filter die Zirkularpolarisation in eine lineare Polarisation umsetzen, die an die elektrooptischen Eigenschaften der Flüssigkristallröhre angepaßt ist.
• Es sei bemerkt, daß die Anwendung von cholestrischen Filtern als Komponenten für eine Polarisationstrennung auf die folgenden Vorteile zurückzuführen ist:
• - eine Winkelakzeptanz, die mit der geometrischen Größe der metallischen Halogenlampen kompatibel ist,
• - die cholestrischen Filter können in der Nähe der Quelle liegen und beträchtlichen Temperaturen widerstehen,
• - die Durchlassbänder (ungefähr 50 bis 80 nm) und das Maß der Polarisation sind akzeptabel.
• Das System gemäß der Erfindung ermöglicht somit eine optimierte Beleuchtung: einerseits ist die Intensitätsverteilung im Inneren des Raumwinkels der Beleuchtung günstiger, andererseits bildet der Bereich der Beleuchtung eine bessere Abdeckung für alle Zellen im Format 16 : 9. Die Anwendung einer Polarisationskomponente des cholestrischen Filtertyps ermöglicht, daß eine vorpolarisierte Quelle gebildet wird.
• Nach dem cholestrischen Filter kann eine Viertelwellen-Platte (achromatisch) &lambda;/4 vorgesehen sein, die die Zirkularpolarisation in eine lineare Polarisation umzusetzt, die dann durch den Flüssigkristallschirm moduliert sein kann.

Claims (12)

1. Beleuchtungsvorrichtung einer ersten Fläche eines Flüssigkristallschirms mit:

- einer Lichtquelle (S), die ein Strahlenbündel in einer Richtung emittiert und eine Symmetrie der Drehung um eine optische Achse der Vorrichtung zuläßt,

- einem ersten Satz von Linsen (RL1), die entlang einer zweiten Fläche senkrecht zu der Richtung des Strahls verteilt sind, wobei jede Linse das Licht des Strahlenbündels an einem Punkt oder einer Zeile einer dritten Fläche fokussiert,

- einem zweiten Satz von Linsen (RL2), der entlang der dritten Fläche liegt und jeder eine oder mehrere Linsen des ersten Satzes (RL1) auf der ersten zu beleuchtenden Fläche abbildet,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Sätze (RL1, RL2) nur durch das Strahlenbündel beleuchtete Linsen enthalten, die im wesentlichen an einer Seite einer Ebene liegen, die die optische Achse der Vorrichtung enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle ein Reflexionssystem enthält, das die gesamte Energie dieser Quelle von der Seite der Ebene weiterleitet.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle eine Lampe (S1) und einen ersten Spiegel (P1) enthält, der das Licht der ersten Lampe (S1) zu einem zweiten konkaven Spiegel (P2) reflektiert, der das Licht entlang einem Strahlenbündel reflektiert, dessen Querschnitt auf einer Seite gegenüber der genannten Ebene liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spiegel (P1) und der zweite Spiegel (P2) jeder halbkugelförmig, halbparabelförmig oder halbhyperbolisch ausgebildet und auf einer Basisebene angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß:

- der zweite Spiegel (P2) etwa halbkugelförmig, halbparabelförmig oder halbhyperbolisch ist,

- die Brennpunkte der beiden Spiegel (P1, P2) im wesentlichen zusammenfallen,

- der erste Spiegel (P1) und der zweite Spiegel (P2) zu beiden Seiten einer Ebene liegen, die die Basisebene des ersten Spiegels (P1) enthält,

- die Lichtquelle im wesentlichen bei den Brennpunkten der beiden Spiegel liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spiegel (P2) etwas mehr als die Hälfte eines kugelförmigen, parabelförmigen oder hyperbolischen Spiegels enthält und die Quasi-Gesamtheit dieses Spiegels auf derselben Seite der Ebene liegt, die die Basisebene des ersten Spiegels (P1) enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Reflexionspolarisationsfilter (FC) enthält, das auf dem Weg des durch das Reflexionssystem reflektierten Lichtes liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarisationsfilter (FC) ein cholestrisches Filter ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Viertelwellen-Platte enthält, die zwischen dem Polarisationsfilter und der ersten Fläche liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Lichtes, der durch das Polarisationsfilter zu der Quelle reflektiert wird, einer ungeraden Zahl von Reflexionen auf dem System der Reflektoren (P1, P2) unterliegt, derart, daß das Licht, das in einer ersten Richtung polarisiert wurde, in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zu dem Polarisationsfilter (FC) zurückgelangt.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Satz von Linsen (RL1) einen Satz von zusätzliche rechteckförmigen Linsen enthält.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Fokussieroptik (C1) enthält, die es ermöglicht, auf der ersten Fläche die Strahlenbündel zu überlagern, die durch die verschiedenen Linsen des zweiten Satzes von Linsen (RL2) übertragen werden.