DE69725102T2

DE69725102T2 - Kompakter Hochkontrast-Mehrfarben-Polarisator und Farbstrahlenteiler

Info

Publication number: DE69725102T2
Application number: DE69725102T
Authority: DE
Inventors: Stephen J. Vista Reinsch
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: DE69725102D1; EP0844793B1; US5986814A; JPH10161066A; EP0844793A1; JP3387399B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Lichtventil-Projektionssysteme und insbesondere einen Vollfarben-Polarisator und einen Farb-Strahlteiler mit einem hohen Kontrast zur Verwendung in einem Reflektionslichtventil-Projektionssystem.
Vollfarben-Doppelbrechnungsmodus-Reflexionslichtventil-Projektionssysteme verwenden gewöhnlicherweise drei Reflexionslichtventile, und zwar eines für jede der drei primären Farben. Ein Polarisator und Farb-Strahlteiler umfasst einen Polarisationsstrahlteiler, der Eingangslicht in erste und zweite Polarisationszustände aufsplittet (aufteilt), und einen Farb-Strahlteiler, der Eingangslicht in die drei Farben für eine nachfolgende Modulation durch die Lichtventile aufsplittet. Der Polarisator reflektiert oder transmittiert Licht der ersten Polarisation auf einen ersten Farb-Strahlteiler. Licht des zweiten Polarisationszustands wird von dem Polarisator transmittiert oder reflektiert und beseitigt.
Der Farb-Strahlteiler reflektiert Licht der ersten Farbe auf ein erstes Lichtventil und überträgt Licht der zweiten und dritten Farben. Ein zweiter Farb-Strahlteiler reflektiert Licht der zweiten Farbe auf ein zweites Lichtventil und transmittiert Licht der dritten Farbe auf ein drittes Lichtventil.
In einer besonderen Ausführungsform schreiben drei Katodenstrahlröhren (CRTs), die benachbart zu den drei photoaktivierten Doppelbrechungsmodus-Flüssigkristall-Lichtventilen angeordnet sind, auf eine hintere Oberfläche von jedem Lichtventil, um das Licht, das auf die vordere Oberfläche davon einfällt, mit Hilfe einer doppelbrechenden Flüssigkristallschicht zu modulieren. Jedes Lichtventil reflektiert einfallendes Licht ohne eine Änderung in der Polarisation oder moduliert (oder dreht) die Polarisation des einfallenden Lichts, wenn die CRT auf die hintere Seite des Lichtventils schreibt. Andere Typen von Reflexionsmodus-Doppelbrechungs-Lichtventilen, die in dem technischen Gebiet alt bekannt sind, könnten ebenfalls verwendet werden.
Moduliertes und nichtmoduliertes Licht, das von den Lichtventilen reflektiert wird, wird durch die Farb-Strahlteiler reflektiert oder transmittiert und kehrt an den Polarisator zurück. Moduliertes Licht wird von dem Polarisator transmittiert oder reflektiert und an die Projektionslinse und den Schirm ausgegeben. Nichtmoduliertes Licht wird von dem Polarisator reflektiert oder transmittiert und beseitigt.
Vollfarben-Einzellinsen-Projektionssysteme, die herkömmliche Polarisator- und Farb-Strahlteiler verwenden, weisen mehrere Nachteile auf. Polarisator- und Farb-Strahlteiler, die in der Größe kompakt sind, weisen einen geringen Kontrast und dementsprechend eine schlechte Bildqualität auf. Polarisator- und Farb-Strahlteiler mit einem hohen Kontrast sind sowohl sperrig als auch kostenaufwendig. Ein Problem, welches in einer ungünstigen Weise sowohl die Größe als auch den Kontrast beeinträchtigt, ist die Anforderung, dass die Farb- und Polarisations-Strahlteiler unter Winkeln in Bezug zueinander positioniert werden müssen. Als Folge der angewinkelten Orientierung der Farb- und Polarisations-Strahlteiler müssen auch die Lichtventile bei Winkeln zueinander angeordnet werden. Die Anforderung, dass der Winkel so klein wie möglich ist, während das Prisma kompakt gehalten wird, ist bei der Konstruktion ein wichtiger Faktor.
Der Kontrast des Polarisator- und Farb-Strahlteilers wird auch von dem Winkel beeinflusst, unter dem die Strahlteiler in Bezug auf das einfallende Licht positioniert sind. Wenn der Winkel zwischen den Farb-Strahlteilern und dem einfallenden Licht zunimmt, nimmt auch die Änderung in der Phase des polarisierten Lichts, welches durch den Farb-Strahlteiler reflektiert oder transmittiert wird, zu und der Kontrast des Projektionssystems nimmt ab.
Bezug nehmend auf 1 ist ein Lichtventil-Projektionssystem 10 in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik dargestellt. Das Lichtventil-Projektionssystem 10 umfasst einen Polarisator- und Farb-Strahlteiler 14, Lichtventile 18, 20 und 22 und CRTs 24, 26 und 28. Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 14 umfasst ein Gehäuse 30, einen Polarisator 34, einen ersten Farb-Strahlteiler 36 und einen zweiten Farb-Strahlteiler 38. Ein Brechungsindexfluid kann in dem Gehäuse verwendet werden, wenn dies gewünscht ist.
Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 14 umfasst ferner ein Eingangsfenster 42, durch das Eingangslicht auf den Polarisator 34 gerichtet wird, und ein Ausgangsfenster 44, durch das Ausgangslicht auf eine Projektionslinse (nicht gezeigt) gerichtet wird. Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 14 umfasst ferner Fenster 48, 50 und 52, die angrenzend zu jedem der Lichtventile 18, 20 und 28 angeordnet sind. Ein Vorpolarisator (nicht gezeigt) ist eine separate Komponente mit einer Größe, die geringfügig größer als das Gebiet ist, das für den Polarisator 34 in 1 benötigt wird.
Ein signifikanter Nachteil mit dem herkömmlichen Lichtventil-Projektionssystem 10 ist der relativ hohe Winkel "A", den der erste Farb-Strahlteiler 36 relativ zu einer Ebene orthogonal zu einer zweiten optischen Achse 56 bildet. In 1 ist der Winkel "A" ungefähr 21°. Genauso wird der zweite Farb-Strahlteiler 38 bei einem relativ hohen Winkel "B" in Bezug auf eine Ebene orthogonal zu der zweiten optischen Achse 56 positioniert. In 1 beträgt der Winkel "B" ungefähr 29°.
Um den Winkel "A" zu verkleinern muss die CRT 28 enger parallel zu der zweiten optischen Achse 56 positioniert werden. Dies wiederum erfordert, dass der Polarisator 34 und das Eingangsfenster 42 weiter nach links in 1 positioniert werden, was die Größe des Polarisator- und Farb-Strahlteilers 14 stark erhöht. Wegen der zwei relativ hohen Winkel "A" und "B" ist auch die Änderung in der Phase des polarisierten Lichts, das durch die ersten und zweiten Farb-Strahlteiler reflektiert oder transmittiert wird, relativ hoch. Infolgedessen ist der Kontrast des Projektionssystems entsprechend gering.
Beispiele von herkömmlichen Konstruktionen sind in der WO-A-9423540 und WO-A-9425894 offenbart.
Deshalb ist ein Vollfarben-Polarisator- und Farb-Strahlteiler zur Verwendung in einem Lichtventilprojektor wünschenswert, der Farb-Strahlteiler unter relativ kleinen Winkeln positioniert, um einen hohen Kontrast zu erreichen. Ferner ist auch ein Polarisator- und Farb-Strahlteiler für ein Lichtventil-Projektionssystem wünschenswert, der in der Größe klein und einfach in der Herstellung ist.
Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Ein Polarisator- und Farb-Strahlteiler in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stellt einen realtiv kompakten Polarisator- und Farb-Strahlteiler mit Farb-Strahlteilern bereit, die bei geringen Einfallswinkeln arbeiten, um eine Phasenänderung zu minimieren und einen Kontrast zu erhöhen. Diesbezüglich verwendet der Polarisator- und Farb-Strahlteiler in Übereinstimmung mit der Erfindung eine Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche, die als ein Vorpolarisator bei relativ hohen Einfallswinkeln wirkt und die Licht von einer Farbe bei relativ niedrigen Einfallswinkeln transmittiert.
Insbesondere umfasst ein Polarisator- und Farb-Strahlteiler mit hohem Kontrast in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einem Vollfarben-Projektor eine Lichtquelle zum Bereitstellen von Eingangslicht auf einer ersten optischen Achse, und erste, zweite und dritte Lichtventile zum Modulieren von Licht der ersten, zweiten und dritten Farben. Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler umfasst eine Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche (Übergangsfläche), die auf der ersten optischen Achse angeordnet ist, zum Reflektieren eines Polarisationszustands des Eingangslichts, das einen hohen Einfallswinkel aufweist. Ein Polarisator, der auf einer zweiten optischen Achse angeordnet ist, empfängt das polarisierte Eingangslicht, das von der Farben- und Winkel-empfindlichen Grenzfläche reflektiert wird, und reflektiert Licht eines ersten Polarisationszustands entlang der zweiten optischen Achse. Ein erster Farb-Separator, der auf der zweiten optischen Achse bei einem ersten Winkel im Bezug auf eine Ebene orthogonal zu der zweiten optischen Achse angeordnet ist, reflektiert Licht der ersten Farbe auf die Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche. Bei geringen Einfallswinkeln transmittiert die Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche fast das gesamte Eingangslicht einer bestimmten Farbe. Die Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche transmittiert das Licht der ersten Polarisation und der ersten Farbe, das von der ersten Farb-Trenneinrichtung empfangen wird, auf das erste Lichtventil hin. Die Anordnung des ersten Lichtventils hinter der Farben- und Winkel-empfindlichen Grenzfläche verringert den Winkel des ersten Farb-Separators im Bezug auf die zweite optische Achse, um die Phasenänderung zu verringern und einen Kontrast zu erhöhen, während eine kompakte Größe beibehalten wird.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile ergeben sich leicht.
Die verschiedenen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet nach Studium der folgenden Spezifikation und durch Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Lichtventil-Projektor mit einem Polarisator- und Farb-Strahlteiler in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik;
2 eine Draufsicht auf einen Lichtventil-Projektor, der einen Polarisator- und Farb-Strahlteiler in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beinhaltet; und
3 den Pfad eines Eingangslichts für einen ersten Farbkanal in dem Polarisator- und Farb-Strahlteiler der 2.
Bezugnehmend auf 2 umfasst ein Lichtventil-Projektionssystem 100 einen Polarisator- und Farb-Strahlteiler 104 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 104 umfasst eine Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche 110, einen Polarisator 114 und erste und zweite Farb-Strahlteiler 116 und 118, die durch das Gehäuse 106 angebracht und/oder anders positioniert werden. Das Lichtventil-Projektionssystem 100 umfasst Reflektionslichtventile 120, 124 und 128, die jeweils in einer bevorzugten Ausführungsform von Katodenstrahlröhren (CRTs) 130, 134 bzw. 138 in einer herkömmlichen Weise moduliert werden. Das Gehäuse 106 umfasst eine Eingangsöffnung oder ein Fenster 142, eine Ausgangsöffnung oder ein Fenster 144, und Öffnungen oder Fenster 146, 148 und 150, die jedem der Lichtventile 120, 124 und 128 zugeordnet sind. Das Gehäuse 106 des Polarisator- und Farb-Strahlteilers 110 kann mit einem Brechungsindexfluid gefüllt sein, wenn dies gewünscht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gehäuse mit einem höchst transparenten Fluid gefüllt, wobei der Index der Optik angepasst ist.
Die Farb-Strahlteiler 116 und 118 sind vorzugsweise dichroitische Spiegel. Die Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche 110 wird vorzugsweise durch Ablagern einer dichroitischen Beschichtung gebildet, um eine Polarisator- und Farb-Strahlteiler-Grenzfläche für weißes Licht bei hohen Einfallswinkeln zu bilden. Die dichroitische Beschichtung transmittiert Licht einer ersten Farbe mit beiden Polarisationszuständen bei niedrigen Einfallswinkeln. Die dichroitischen Beschichtungen werden auf einem Substrat, welches vorzugsweise den gleichen Brechungsindex wie ein umgebendes Fluid aufweist, abgelagert oder ansonsten gebildet. Alternativ könnte die Farb- und Winkel-empfindliche Grenzfläche 110 auf einem Festkörpermedium der geeigneten Prismaform abgelagert werden. Die Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche 110 führt mehrere Funktionen aus: Die Oberfläche 110 wirkt als ein Vorpolarisator für ein weißes Eingangslicht bei hohen Einfallswinkeln; bei geringen Einfallswinkeln transmittiert die Oberfläche 110 Licht einer ersten Farbe.
In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt die Oberfläche 110 als ein Polarisator bei Einfallswinkeln von größer als 40° und transmittiert Licht bei Einfallswinkeln von kleiner als 10°. In einer höchst bevorzugten Ausführungsform wirkt die Oberfläche 110 als ein Polarisator für einen Lichtkonus bei 54,6° und transmittiert Licht mit beiden Polarisationszuständen bei Winkeln von kleiner als 5°.
Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 104 umfasst eine erste optische Hauptachse 160 und zweite optische Hauptachse 168. Der erste Farb-Strahlteiler 116 ist unter einem Winkel "C" relativ zu einer Ebene orthogonal zu der zweiten optischen Hauptachse 168 positioniert. Der zweite Farb-Strahlteiler 118 ist unter einem Winkel "D" relativ zu einer Ebene orthogonal zu der zweiten optischen Achse 168 positioniert. Wie ersichtlich ist minimiert der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 104 Winkel "C" und "D", um den Kontrast zu erhöhen, während kompakte Dimensionen und eine einfache Konstruktion beibehalten wird.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ist der Betrieb des Polarisations-strahlteilers wie folgt: Eingangslicht wird entlang der ersten optischen Hauptachse 160, durch das Eingangsfenster 142 und auf die Oberfläche 110 bei einem Winkel "E" relativ zu einer Ebene orthogonal zu einer inneren Seite der Farben- und Winkel-empfindlichen Grenzfläche 110 gerichtet.
Die Farben- und Winkel-empfindliche Grenzfläche 110 wirkt als ein Vorpolarisator. Die Oberfläche 110 reflektiert Licht mit einer ersten Polarisation und transmittiert Licht mit einer zweiten Polarisation. Licht, das von der Farben- und Winkel-empfindlichen Schnittstelle 110 reflektiert wird und die erste Polarisation aufweist (Pfeil 180 in 3), wird dann von dem Polarisator 114 (Pfeil 184 in 3) reflektiert. Licht 196 mit einer zweiten Polarisation wird von der Grenzfläche 110 transmittiert und von der Farben- und Winkel-empfindlichen Grenzfläche 110 beseitigt. Licht, das von der Farben- und Winkel-empfindlichen Grenzfläche 1l0 und dem Polarisator 114 reflektiert wird und den ersten Polarisationszustand aufweist (Pfeil 184 in 3), wird entlang der zweiten optischen Hauptachse 168 in Richtung auf den ersten Farben-Strahlteiler 116 gerichtet. Der erste Farben-Strahlteiler 116 reflektiert Licht mit einer ersten Farbe in Richtung auf das Lichtventil 128 hin (Pfeil 188 in 3) und transmittiert Licht mit zweiten und dritten Farben in Richtung auf den zweiten Farb-Strahlteiler 118 hin (Pfeil 192 in 3).
Licht, das den ersten Polarisationszustand und die erste Farbe aufweist (Pfeil 188 in 3) tritt durch das Fenster 150 (2) für eine Modulation durch das Lichtventil 128. Teile des Lichtventils 128, wo eine Doppelbrechung in dem Flüssigkristall vorhanden ist, drehen die Polarisation des Einfallslichts von dem ersten Polarisationszustand auf den zweiten Polarisationszustand. Teile des Lichtventils 128, wo keine Doppelbrechung in dem Flüssigkristall vorhanden ist, reflektieren einfach Licht des ersten Polarisationszustands ohne eine Änderung in der Polarisation.
Das Licht, das von dem Lichtventil 128 reflektiert wird (Pfeil 194 in 3) kehrt an den ersten Farb-Strahlteiler 116 zurück, der das Licht entlang der zweiten optischen Hauptachse 168 auf den Polarisator 114 reflektiert. Der Polarisator 114 reflektiert Licht des ersten Polarisationszustands (nicht moduliertes Licht) und transmittiert Licht mit dem zweiten Polarisationszustand (moduliertes Licht) durch das Ausgangsfenster 144 und auf eine Projektionslinse (nicht gezeigt) hin.
Licht mit den zweiten und dritten Farben (Pfeil 192 in 3), das durch den ersten Farb-Strahlteiler 116 transmittiert wurde, fällt auf den zweiten Farb-Strahlteiler 118 ein. Der zweite Farb-Strahlteiler 118 reflektiert Licht mit der zweiten Farbe in Richtung auf das zweite Lichtventil 120 (Pfeil 200 in 3) hin und transmittiert Licht mit einer dritten Farbe in Richtung auf das Lichtventil 124 (Pfeil 202 in 3) hin. Lichtventile 120 und 124 modulieren Licht, wie voranstehend in Bezug auf das Lichtventil 128 beschrieben wurde.
Moduliertes und nicht moduliertes Licht der zweiten Farbe, das von dem Lichtventil 120 reflektiert wird (Pfeil 204 in 3), wird von dem zweiten Farb-Strahlteiler 118 reflektiert und durch den ersten Farb-Strahlteiler 116 (entlang der zweiten optischen Hauptachse 168) an den Polarisator 114 transmittiert. Moduliertes und nicht moduliertes Licht der dritten Farbe, das von dem Lichtventil 124 reflektiert wird, wird durch den zweiten Farb-Strahlteiler 118 und den ersten Farb-Strahlteiler 116 an den Polarisator 114 transmittiert (übertragen). Wie voranstehend in Bezug auf das Licht der ersten Farbe beschrieben, tritt das modulierte Licht der zweiten und dritten Farben durch den Polarisator 114, wohingegen nicht moduliertes Licht der zweiten und dritten Farben von den Polarisatoren 114 und der Farben- und Winkel-empfindlichen Grenzfläche reflektiert und beseitigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Winkel "C" zwischen 20° und 13,5°. In einer höchst bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel "C" ungefähr gleich zu 13,5°. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Winkel "D" zwischen 30° und 20°. In einer höchst bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel "D" ungefähr gleich zu 20°. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Winkel "E" zwischen 40° und 60°. In einer höchst bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel "E" gleich zu 54,6°. Jedoch können die Winkel "C" und "D" niedrigere Winkel für eine spezifische Geometrie gewesen sein.
Polarisator- und Farb-Strahlteiler sind das hautpsächliche optische System für einen Lichtventil-Doppelbrechungs-Videoprojektor. Durch Erhöhen des Kontrasts verbessert der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 104 in Übereinstimmung mit der Erfindung stark die Bildqualität. Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler 104 ist ein Vollfarben-Polarisator- und Farb-Strahlteiler mit einem hohen Kontrast, der relativ kompakt ist und eine einfache Konstruktion aufweist. Herkömmliche Vollfarben-Polarisator- und Farb-Strahlteiler mit einem vergleichbaren Kontrast sind kompliziert und um mehrere Faktoren größer.
Der Polarisator- und Farb-Strahlteiler in Übereinstimmung mit der Erfindung erzielt einen hohen Kontrast durch Aufrechterhalten von relativ kleinen Winkeln zwischen den optischen Achsen und den Farb-Strahlteilern. Dadurch wird die Änderung in der Phase des polarisierten Lichts minimiert und der Kontrast des Systems wird maximiert. Wie ersichtlich ist können Lichtventil-Projektionssysteme, die den Polarisator- und Farb-Strahlteiler in Übereinstimmung mit der Erfindung verwenden, realistische Bilder als Folge des hohen Kontrasts bereitstellen.
Verschiedene andere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet näher nach vorteilhafter Ausnutzung eines Studiums des voranstehenden Texts und der Zeichnungen, im Zusammenhang mit den folgenden Ansprüchen.

Claims

Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler zur Verwendung in einem Vollfarben-Bildprojektor mit einer Lichtquelle zum Bereitstellen von Eingangslicht auf einer ersten optischen Achse (160) und ersten, zweiten und dritten doppelbrechenden Lichtventilen (128, 120, 124) zum Reflektieren und Modulieren von Licht von jeweiligen unterschiedlichen ersten, zweiten und dritten Farben, umfassend: eine Grenzflächeneinrichtung (110), die auf der ersten optischen Achse (160) angeordnet ist, zum Reflektieren eines ersten Polarisationszustands des Eingangslichts entlang eines zweiten optischen Pfads (180); eine Polarisierungs-Einrichtung (114), die auf einer zweiten optischen Achse (168) angeordnet ist, zum Empfangen des Eingangslichts, das von der Grenzflächeneinrichtung reflektiert wird und zum Reflektieren von Licht der ersten Polarisation (184) entlang der zweiten optischen Achse; eine erste Farbtrenneinrichtung (116), die auf der zweiten optischen Achse bei einem ersten Winkel (C) in Bezug auf eine Ebene orthogonal zu der zweiten optischen Achse angeordnet ist, zum Empfangen von Licht, das von der Polarisierungseinrichtung reflektiert wird, und zum Reflektieren von Licht der ersten Farbe entlang eines vierten optischen Pfads (188) auf die Grenzflächeneinrichtung hin, derart, dass der vierte optische Pfad den zweiten optischen Pfad schneidet; wobei die Grenzflächeneinrichtung angeordnet ist, um das Licht der ersten Polarisation und der ersten Farbe, das von der ersten Farbtrenneinrichtung empfangen wird, auf das erste Lichtventil hin zu übertragen.
Optisches System, umfassend den Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 1 und die ersten, zweiten und dritten doppelbrechenden Lichtventile, wobei wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten doppelbrechenden Lichtventile ein photoaktiviertes Lichtventil, adressiert durch CRT-Bilder, ist.
Optisches System nach Anspruch 2, wobei wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten doppelbrechenden Lichtventile durch passive oder aktive Matrixtechniken adressiert wird.
Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 1 , wobei die Grenzflächeneinrichtung (180) das Licht des ersten Polarisationszustands mit einem Einfallswinkel (E) größer als ein zweiter Winkel reflektiert und ein Licht der ersten und zweiten Polarisationszustände mit einem Einfallswinkel von kleiner als einem dritten Winkel überträgt.
Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 1, wobei die Grenzflächeneinrichtung (110) eine Vielfachschicht-Dielektrikumbeschichtung, die auf einem Substrat gebildet ist, einschließt.
Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 1, wobei der erste Winkel (C) kleiner als 20° ist.
Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Einrichtung (106) zum Positionieren der Grenzflächeneinrichtung (110), relativ zu der Polarisierungseinrichtung (114) und der Farb-Trenneinrichtung (116).
Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 1, wobei die erste Farbtrenneinrichtung (116) Licht mit den zweiten und dritten Farben entlang der zweiten optischen Achse (168) überträgt.
Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine zweite Farbtrenneinrichtung (118), die auf der zweiten optischen Achse (168) bei einem vierten Winkel (D) in Bezug auf eine Ebene orthogonal zu der zweiten optischen Achse angeordnet ist, zum Reflektieren von Licht (200), das durch die erste Farbtrenneinrichtung (116) übertragen wird und die zweite Farbe aufweist, auf das zweite Lichtventil (120) hin, und zum Übertragen von Licht der dritten Farbe auf das dritte Lichtventil (124) hin.
Hochkontrast-Polarisator und Farb-Strahlteiler nach Anspruch 9, wobei der vierte Winkel (D) kleiner als 30° ist.
Verfahren zum Bereitstellen eines Hochkontrast-Vollfarbbilds durch einen Vollfarben-Lichtventilprojektor mit einer Lichtquelle zum Bereitstellen eines Eingangslichts auf einer ersten optischen Achse (160) und ersten, zweiten und dritten Lichtventilen (128, 120, 124) zum Modulieren von Licht von jeweiligen unterschiedlichen ersten, zweiten und dritten Farben, umfassend die folgenden Schritte: Anordnen einer farb- und winkelempfindlichen Grenzfläche (110) auf der ersten optischen Achse (160); Reflektieren von Licht einer ersten Polarisationsrichtung des Eingangslichts unter Verwendung der farb- und winkelempfindlichen Grenzfläche entlang eines zweiten optischen Pfads (180); Anordnen eines Polarisators (114) auf einer zweiten optischen Achse (168); Empfangen des eingegebenen polarisierten Lichts, reflektiert (180) durch die farb- und winkelempfindliche Grenzfläche, unter Verwendung des Polarisators; Reflektieren (184) von Licht der ersten Polarisationsrichtung entlang der zweiten optischen Achse (168) unter Verwendung des Polarisators; Anordnen eines ersten Farbseparators (116) auf der zweiten optischen Achse bei einem ersten Winkel (C) in Bezug auf eine Ebene horizontal zu der zweiten optischen Achse; Reflektieren (188) von Licht der ersten Farbe empfangen von dem Polarisator entlang eines vierten optischen Pfads (188) auf die farb- und winkelempfindliche Grenzfläche (180) unter Verwendung des ersten Farbseparators derart, dass der vierte optische Pfad den zweiten optischen Pfad (180) schneidet; und Übertragen des Lichts der ersten Polarisation und der ersten Farbe empfangen von dem ersten Farbseparator durch die farb- und winkelempfindliche Grenzfläche (110) und auf das erste Lichtventil (128) hin.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die farb- und winkelempfindliche Grenzfläche (110) die folgenden Schritte ausführt: Reflektieren von Licht der ersten Polarisation auf die Polarisierungseinrichtung hin; und Übertragen von Licht einer zweiten Polarisation.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die farb- und winkelempfindliche Grenzfläche (110) die folgenden Schritte ausführt: Reflektieren von Licht mit einem Einfallswinkel größer ein zweiter Winkel; und Übertragen von Licht mit einem Einfallswinkel kleiner als ein dritter Winkel.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend die folgenden Schritte: Bilden der farb- und winkelempfindlichen Grenzfläche (110) durch Ablagern einer Beschichtung auf einem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Beschichtung eine Mehrschicht-Dielektrikumbeschichtung einschließt.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend den folgenden Schritt: Einstellen des ersten Winkels (C), so dass er kleiner als 20° ist.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend den folgenden Schritt: Positionieren der farb- und winkelempfindlichen Grenzfläche (110) relativ zu dem Polarisator (114) und dem ersten Farbseparator (116) unter Verwendung eines Gehäuses (106).
Verfahren nach Anspruch 11 unter Verwendung des ersten Farbseparators (116) zum Übertragen von Licht (192), das von der Polarisierungseinrichtung reflektiert wird und die zweiten und dritten Farben aufweist, entlang der zweiten optischen Achse.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend die folgenden Schritte: Anordnen eines zweiten Farbseparators (118) auf der zweiten optischen Achse (168) bei einem vierten Winkel (D) in Bezug auf eine Ebene orthogonal zu der zweiten optischen Achse zum Empfangen von Licht (192), übertragen durch den ersten Farbseparator; und Verwenden des zweiten Farbseparators zum Reflektieren von Licht, das die zweite Farbe aufweist, auf das zweite Lichtventil hin; und zum Übertragen von Licht der dritten Farbe auf das dritte Lichtventil hin.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend die folgenden Schritte: Einstellen des vierten Winkels (D), so dass er kleiner als 30° ist.
Verfahren zum Minimieren von Farbseparationswinkeln in einem Polarisator und Farb-Strahlteiler zur Verwendung in einem Vollfarben-Bildprojektor mit einer Lichtquelle und ersten, zweiten und dritten doppelbrechenden Lichtventilen (128, 124, 120) zum Modulieren von Licht von jeweiligen unterschiedlichen ersten, zweiten und dritten Farben, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Eingangslichts auf einem ersten optischen Pfad (160); Reflektieren eines Teils des Eingangslichts, das einen ersten Polarisationszustand aufweist, entlang eines zweiten optischen Pfads (180); Reflektieren (114) des Teils des Lichts, das die erste Polarisation aufweist, auf einen dritten optischen Pfad (184); und Trennen (116) von Licht, das die erste Farbe aufweist, von dem Teil des Lichts auf dem dritten optischen Pfad, das den ersten Polarisationszustand aufweist und Reflektieren des Lichts, das die erste Farbe und den ersten Polarisationszustand aufweist, auf einen vierten optischen Pfad (188), der den zweiten optischen Pfad (180) schneidet.
Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend den folgenden Schritt: Bereitstellen einer farb- und winkelempfindlichen Grenzfläche (110), die das Licht, das einen ersten Polarisationszustand aufweist und einen hohen Einfallswinkel aufweist, reflektiert und Licht, das den ersten Polarisationszustand oder einen zweiten Polarisationszustand aufweist und niedrige Einfallswinkel aufweist, überträgt.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend den folgenden Schritt: Positionieren der farb- und winkelempfindlichen Grenzfläche in den ersten und vierten optischen Pfaden; Reflektieren des Eingangslichts entlang des zweiten optischen Pfads unter Verwendung der farb- und winkelempfindlichen Grenzfläche; und Empfangen von Licht, das die erste Farbe und den ersten Polarisationszustand aufweist.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner umfassend den folgenden Schritt: Modulieren des Lichts auf dem vierten optischen Pfad, das die erste Farbe und den ersten Polarisationszustand aufweist, unter Verwendung des ersten doppelbrechenden Lichtventils.