NL9200303A

NL9200303A - CONTRAST IMPROVEMENT AND SECONDARY IMAGE ELIMINATION FOR REFLECTIVE LIGHTING SYSTEMS.

Info

Publication number: NL9200303A
Application number: NL9200303A
Authority: NL
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1992-09-16
Also published as: JP2703446B2; JPH0593887A; FR2673006A1; FR2673006B1

Description

Korte aanduiding: Contrastverbetering en sgranda i r-hppi dpi irm* nati <a voor reflecterende lichtsluissystemen.Short designation: Contrast enhancement and sgranda i r-hppi dpi irm * nati <a for reflective light barrier systems.

De uitvinding heeft betrekking op reflecterende lichtsluissystemen en meer in het bijzonder op contrastverbetering en secundair-beeldeliminatie voor een vloeibaar-kristal lichtsluis proj ectiesys-teem.The invention relates to reflective light barrier systems and more particularly to contrast enhancement and secondary image elimination for a liquid crystal light barrier projection system.

De vloeibaar-kristal lichtsluis (VKIS) is een structuur van meerdere dunne-filmlagen, bevattende een vloeibaar-kristallaag, een diëlectrische spiegel, een lidhtblokkeringslaag en een tussen twee doorzichtige electroden aangebrachte fotogevoelige laag. In een VKIS proj eetiesysteem, wordt een gepolariseerde proj ectiebundel gericht door de vloeibaar-kristallaag naar de diëlectrische spiegel. Een in-gangsbeeld van licht met lage intensiteit, zoals het door een cathode-straalbuis gegenereerde beeld, wordt toegevoerd aan de fotogevoelige laag, waardoor het electrische veld over de electroden van de fotogevoelige laag op de vloeibaar-kristallaag geschakeld wordt voor het activeren van het vloeibare kristal. Van een lichtbron van hoog vermogen afkomstig lineair gepolariseerd proj ectielicht wordt door de vloeibaar-kristallaag doorgelaten en gereflecteerd door de diëlectrische spiegel teneinde polarisatie-gemoduleerd te worden in overeenstemming met de op de fotogevoelige laag invallende lichtinformatie. Wanneer een complexe distributie van licht, bijv. een ïngangsbeeld met hoge resolutie, gefocusseerd wordt op het fotogeleidende oppervlak, zet de inrichting het beeld om in een replicabeeld, dat gereflecteerd kan worden voor projectie met een vergroting voor het produceren van een beeld met hoge helderheid op een kijkscherm. Projectiesystemen van dit type worden beschreven in verscheidene U.S.-octrooien, waaronder U.S. octrooien 4.650.286 van Koda et al, "Liquid Crystal Light Valve Color Projector", 4.343.535 van Bléha, "Liquid Crystal Light Valve", 4.127.322 van Jacdbsen et al, "High Brightness Full Color Image Light-valve Project ion System", en 4.191.456 van Hong et al, "Optical Block for High Brightness Full Color Video Projection System".The liquid crystal light barrier (VKIS) is a structure of multiple thin film layers, comprising a liquid crystal layer, a dielectric mirror, a light blocking layer and a photosensitive layer disposed between two transparent electrodes. In a VKIS projection system, a polarized projection beam is directed through the liquid crystal layer to the dielectric mirror. An input image of low intensity light, such as the image generated by a cathode ray tube, is applied to the photosensitive layer, thereby switching the electric field across the electrodes of the photosensitive layer to the liquid crystal layer to activate the liquid crystal. Linear polarized projection light from a high power light source is transmitted through the liquid crystal layer and reflected by the dielectric mirror to be polarization modulated in accordance with the light information incident on the photosensitive layer. When a complex distribution of light, e.g., a high-resolution input image, is focused on the photoconductive surface, the device converts the image into a replica image, which can be reflected for magnification projection to produce a high brightness image on a viewing screen. Projection systems of this type are described in several U.S. patents, including U.S. Pat. patents 4,650,286 to Koda et al., "Liquid Crystal Light Valve Color Projector", 4,343,535 to Bléha, "Liquid Crystal Light Valve", 4,127,322 to Jacdbsen et al, "High Brightness Full Color Image Light-valve Project ion System ", and 4,191,456 to Hong et al," Optical Block for High Brightness Full Color Video Projection System ".

De zeer hoge helderheid van de in dergelijke systemen toegepaste lichtbron met groot vermogen introduceert problemen, die het contrast van het geprojecteerde beeld achteruit kan doen gaan en een weergave van secundaire beelden van de lichtbron veroorzaakt. Hoewel de lenselementen van de projectielens voorzien zijn van anti-reflectie bekledingen en dus maar een zeer klein percentage van het daarop invallende licht reflecteren, is zelfs dit kleine percentage van van de bron met hoge helderheid afkomstige gereflecteerde licht voldoende om gereflecteerd te worden door de UIT-toestand van de lichtsluis terug op het projectiescherm. Dit veroorzaakt secundaire beelden, die ongewenste beelden van de booglamp lichtbron en zijn reflector op het projectiescherm zijn en deze secundaire beelden zijn sterk waarneembaar in zwarte gebieden op het scherm, wanneer slechts een gedeelte van het scherm wit is. Het ongewenst secundaire beeld is dat gedeelte van het licht, dat retro-gereflecteerd wordt door de lucht-glasovergang van een lenselement, dat daarna een gefocusseerd beeld van de booglamp vormt qp het lichtsluisqppervlak. Dit beeld wordt door de vloeibaar-kristal lichtsluis gereflecteerd, gaat door de lens heen en wordt geprojecteerd op het scherm. Het probleem is gerelateerd aan de lensele-mentoppervlakken van alle lenzen, die booglampbeelden op de sluisspie-gel vormen, die daarna door de projectielens op het scherm geprojecteerd worden.The very high brightness of the high power light source used in such systems introduces problems which can degrade the contrast of the projected image and cause secondary images to be displayed from the light source. Although the lens elements of the projection lens have anti-reflective coatings and thus reflect only a very small percentage of the incident light, even this small percentage of reflected light from the source of high brightness is sufficient to be reflected by the OFF condition of the light barrier back on the projection screen. This causes secondary images, which are unwanted images of the arc lamp light source and its reflector on the projection screen, and these secondary images are highly discernible in black areas on the screen when only a portion of the screen is white. The undesired secondary image is that portion of the light that is retro-reflected by the air-glass transition of a lens element, which then forms a focused image of the arc lamp at the light barrier surface. This image is reflected by the liquid crystal light barrier, passes through the lens and is projected on the screen. The problem is related to the lens element surfaces of all lenses, which form arc lamp images on the final mirror, which are then projected onto the screen by the projection lens.

De intensiteit van het secundaire beeld werd voorheen gereduceerd door middel van sterk efficiënte, anti-reflectie bekledingen (¾) de lenselementen. Echter zelfs een fractie van 1% van de zeer heldere booglampbron kan nog steeds sterk waarneembaar zijn, wanneer het geprojecteerd wordt op donkere gebieden van het scherm en zal resulteren in een algemeen verlies aan contrast en mogelijke verwarring door de afbeelding van de lamp en zijn reflector op het scherm.The intensity of the secondary image was previously reduced by means of highly efficient, anti-reflection coatings (¾) of the lens elements. However, even a fraction of 1% of the very bright arc lamp source can still be highly detectable when projected onto dark areas of the screen and will result in an overall loss of contrast and possible confusion from the image of the lamp and its reflector on screen.

Overeenkomstig is het een doel van de uitvinding een reflecterend vloeibaar-kristal lichtsluis proj ectiesysteem te verschaffen, dat de bovengenoemde problemen voorkomt of minimaliseert.Accordingly, it is an object of the invention to provide a reflective liquid crystal light barrier projection system that prevents or minimizes the above-mentioned problems.

Bij het uitvoeren van de principes van de uitvinding volgens een voorkeursuitvoering daarvan, wordt voorkomen dat door alle oppervlakken van alle elementen van de projectielens gereflecteerd licht teruggezonden wordt naar de vloeibaar-kristal lichtsluis. Dit wordt bereikt door het veranderen van de polarisatietoestand van dergelijk licht teneinde te voorkomen dat dit licht teruggezonden wordt via de polariserende bundelsplitser van het systeem. Meer in het bijzonder is een 1/4 -plaat aangebracht tussen de polariserende bundelsplitser en de projectielens, waardoor de polarisatie van het vanaf de polariserende bundelsplitser naar de lens gezonden licht door de 1/4 -plaat over 45° gedraaid wordt en de polarisatie van het vanaf de lens terug naar de polariserende bundelsplitser gereflecteerde licht gedraaid wordt over een extra 45“, waardoor dergelijk licht een polarisatietoestand heeft, dat door de polariserende bundelsplitser van de lichtsluis af gekeerd gereflecteerd wordt.In carrying out the principles of the invention according to a preferred embodiment thereof, reflected light from all surfaces of all elements of the projection lens is prevented from being returned to the liquid crystal light barrier. This is accomplished by changing the polarization state of such light to prevent this light from being returned through the system's polarizing beam splitter. More specifically, a 1/4 plate is disposed between the polarizing beam splitter and the projection lens, whereby the polarization of the light sent from the polarizing beam splitter to the lens is rotated through the 1/4 plate by 45 ° and the polarization of the light reflected from the lens back to the polarizing beam splitter is rotated by an additional 45 ", whereby such light has a polarization state which is reflected away from the light barrier by the polarizing beam splitter.

Fig. 1 is een weergave van componenten van een vloeibaar-kristal lichtsluis projectiesysteem volgens de stand van de techniek; fig. 2 is een diagram van het in fig. 1 weergegeven systeem, dat verscheidene polarisatietoestanden van het door de verschillende sys-teemelementen gereflecteerde licht toont; en fig. 3 toont een vloeibaar-kristal projectiesysteem met een tussen de polariserende bundelsplitser en de projectielens geplaatste polarisatieplaat voor het verbeteren van het contrast en het elimineren van secundaire beelden van de projectielens van het systeem.Fig. 1 is a view of components of a prior art liquid crystal light barrier projection system; FIG. 2 is a diagram of the system shown in FIG. 1, showing various polarization states of the light reflected from the various system elements; and FIG. 3 shows a liquid crystal projection system with a polarization plate interposed between the polarizing beam splitter and the projection lens to improve contrast and eliminate secondary images of the projection lens of the system.

Fig. 1 toont een vloeibaar-kristal lichtsluis projectiesysteem van het in U.S. octrooien nr. 4.343.535 en 4.650.286 weergegeven algemene type. Dit projectiesysteem bevat een hoog-vermogenslichtbron, zoals een zeer heldere booglamp 10, die ongepolariseerd licht emitteert, welk licht door een collimerende lens 12 gezonden wordt, welke lens de lichtbundel 14 naar een polariserende bundelspl itser 18, weergegeven als een ingebedde versie van een MacNeille prisma, richt. Het MacNeille prisma is een polariserende bundelspl itser, die een selectieve polarisatie teweegbrengt, zoals in het algemeen beschreven in het U.S. octrooi 2.403.731. Het in schematisch in fig. 1 weergegeven ingebedde prisma 18 bevat een transparante prismaplaat 16 met met een aantal dunne diëlectrische lagen beklede evenwijdige vlakke zijden, zoals beschreven in het U.S. octrooi nr. 2.403.731, en is ondergedompeld in een prismatische vloeistof 20 in een in het algemeen met 22 aangeduide vloeistofdichte behuizing, en heeft een transparant front-venster 24 en een transparant uittreevenster 26.Fig. 1 shows a liquid crystal light barrier projection system of the U.S. Patents Nos. 4,343,535 and 4,650,286 disclose general type. This projection system includes a high power light source, such as a very bright arc lamp 10, which emits unpolarized light, which light is sent through a collimating lens 12, which lens transfers the light beam 14 to a polarizing beam splitter 18, as an embedded version of a MacNeille prism, aim. The MacNeille prism is a polarizing beam splitter, which produces a selective polarization, as generally described in U.S. Pat. U.S. Patent 2,403,731. The embedded prism 18 schematically shown in Figure 1 includes a transparent prism plate 16 with parallel planar sides coated with a plurality of thin dielectric layers, as described in U.S. Pat. No. 2,403,731, and is immersed in a prismatic liquid 20 in a liquid-tight housing generally designated 22, and has a transparent front window 24 and a transparent exit window 26.

De polariserende bundelspl itser 18 bevat een ingangsvenster 28 waardoorheen het van booglamp 10 afkomstig, willekeurig gepolariseerd licht ontvangt. In het algemeen laat de bundelspl itser licht van één polarisatietoestand door, zoals bijv. de "P" polarisatietoestand en reflecteert licht van een andere polarisatietoestand, zoals bijv. de "S" polarisatietoestand.The polarizing beam splitter 18 includes an entrance window 28 through which it receives randomly polarized light from arc lamp 10. Generally, the beam splitter transmits light from one polarization state, such as, for example, the "P" polarization state, and reflects light from another polarization state, such as, for example, the "S" polarization state.

Gereflecteerd licht van S-polarisatietoestand plant zich voort langs een gereflecteerde bundel 32 naar een vloeibaar-kristal lichtsluis 34, die gemoduleerd wordt door een beeldcpwekbron, zoals bijv. een cathodestraalbuis 36. Daar waar het scherm van de cathodestraal-buis 36 geen luminescerende emissie heeft en daardoor donker is, blijft het corresponderende gebied van de lichtsluis 34 in een UIT-toestand of donker, en licht wordt door het donkere gedeelte van de lichtsluis 34 teruggekaatst naar de polariserende bundelsplitser, waarbij de polarisatietoestand van dit gereflecteerde licht ongewijzigd is. Aangezien de polarisatie van het licht ongewijzigd is ten opzichte van zijn oorspronkelijk S-toestand, wordt het licht door de prismaplaat van de bundelsplitser weer teruggekaatst naar de lichtbron 10. Geen enkel deel van dit licht van polarisatietoestand S wordt door de bundelsplitser vanaf de lichtsluis 34 naar de projectielens doorgelaten, en de door de projectielens 38 gevormde corresponderende gebieden blijven donker. Voor de gebieden van het scherm van de cathode-straalbuis 36, die helder zijn, zijn corresponderende gebieden van de vloeibaar-kristal lichtsluis in de AAN-toestand of eveneens helder. Een deel van of al het door dergelijke heldere gebieden van de lichtsluis 34 gereflecteerde licht wordt geroteerd van de S-polarisatietoe-stand naar de P-polarisatietoestand, hetgeen een met de intensiteit van het van het scherm van de cathodestraalbuis afkomstige licht evenredige intensiteit verschaft. Het teruggekaatste licht van de P-pola-risatietoestand wordt vanaf de vloeibare-kristal lichtsluis doorgelaten door de polariserende bundelsplitser 18, gaat door het uittreeven-ster 26 van de bundelsplitser naar de projectielens 38 voor het vormen van een helder beeld op een projectiescherm (niet weergegeven).Reflected light of S polarization state propagates along a reflected beam 32 to a liquid crystal light barrier 34, which is modulated by an image generating source, such as, for example, a cathode ray tube 36. Where the screen of the cathode ray tube 36 has no luminescent emission and therefore dark, the corresponding area of the light barrier 34 remains in an OFF state or dark, and light is reflected from the dark portion of the light barrier 34 to the polarizing beam splitter, the polarization state of this reflected light being unchanged. Since the polarization of the light is unchanged from its original S state, the light is reflected by the beam splitter's prism plate back to the light source 10. No part of this light of polarization state S is reflected by the beam splitter from the light barrier 34 transmitted to the projection lens, and the corresponding regions formed by the projection lens 38 remain dark. For the areas of the screen of the cathode ray tube 36, which are clear, corresponding areas of the liquid crystal light barrier in the ON state are also bright. Some or all of the light reflected from such bright regions of the light barrier 34 is rotated from the S polarization state to the P polarization state, providing a light proportional to the intensity of the light from the cathode ray tube screen. The reflected light of the P-polarization state is transmitted from the liquid crystal light barrier through the polarizing beam splitter 18, passes through the beam splitter's star 26 to the projection lens 38 to form a clear image on a projection screen (not displayed).

Fig. 2 is een vereenvoudigde weergave van het systeem van fig. 1, waarin schematisch transmissie en reflectie van lichtstralen van de verscheidene gepolariseerde toestanden weergegeven zijn, geschikt voor het illustreren van bepaalde aspecten van de wijze waarop een secundair beeld of afname in contrast op kan treden in dit reflecterend vloeibaar-kristal lichtsluis projeetiesysteem.Fig. 2 is a simplified representation of the system of FIG. 1, showing schematically transmission and reflection of light rays from the various polarized states, suitable for illustrating certain aspects of how a secondary image or contrast decrease may occur in this reflective liquid crystal light barrier projection system.

In de vereenvoudigde weergave van fig. 2 is geen poging gedaan om reflectiehoeken van afzonderlijke lichtstralen weer te geven, maar met S of P, voorzien van geschikte onderschriften aangeduide pijlen worden toegepast om de transmissie en reflectie van lichtcomponenten van respectieve polarisatietoestanden S en P te illustreren.In the simplified representation of Fig. 2, no attempt has been made to represent reflection angles of individual light beams, but arrows marked S or P with appropriate captions are used to illustrate the transmission and reflection of light components of respective polarization states S and P .

Zoals schematisch weergegeven in fig. 2 zendt de hoge intensiteit booglamp 10 ongepolariseerd licht of licht van willekeurige polarisatie, aangeduid door de stralen Sq en P0, uit naar de polariserende bundelsplitser 16. De laatste laat licht van polarisatietoestand P0 door en reflecteert licht van S-polarisatietoestand, zoals resp. aangeduid door middel van de pijlen P0 en S0. Wanneer het S-toestand licht S0 een donker gebied (overeenkomend met een donker gebied van de cathodestraalbuis) treft, zoals bijv. gebied 42 van de vloeibaar- kristal lichtsluis 34, wordt het gereflecteerd zonder wijziging van de polarisatie, zoals aangeduid door middel van de S^-oompanent, welke component gezonden wordt naar de bundelsplitser, van waaraf het teruggekaatst wordt naar de booglamp. Wanneer het licht van S-polarisatie-toestand een helder gebied 44 van de vloeibaar-kristal lichtsluis 34 (overeenkomend met een helder gebied van de cathode straalbuis 36) treft, zoals aangeduid door middel van S0, wordt het gereflecteerd als licht met een polarisatietoestand Ρχ naar de bundelsplitser. De laatste laat de lichtconponent P-l van P-polarisatietoestand door naar lens 38. Dit is het licht, dat door het lenssysteem op het scherm geprojecteerd dient te worden. Dat wil zeggen al het door de heldere gebieden van de vloeibaar-kristal lichtsluis gereflecteerde licht met P-polari-satietoestand dient door de lens doorgelaten te worden naar het scherm. Zoals hierboven vermeld wordt echter een kleine hoeveelheid van op de oppervlakken van de lenselementen invallend licht teruggekaatst naar de bundelsplitser, zoals aangeduid door middel van component P2. Dit licht van P-polarisatietoestand wordt door de bundelsplitser in tegengestelde richting doorgelaten en kan verschillende gebieden van de vloeibaar-kristal lichtsluis treffen, afhankelijk van de kromming van de lens en de hoek van de verscheidene door de lens opgevangen lichtstralen.As shown schematically in Fig. 2, the high intensity arc lamp 10 emits unpolarized light or light of arbitrary polarization, indicated by rays Sq and P0, to the polarizing beam splitter 16. The latter transmits light of polarization state P0 and reflects light from S- polarization state, such as resp. indicated by arrows P0 and S0. When the S-state light S0 hits a dark region (corresponding to a dark region of the cathode ray tube), such as e.g. region 42 of the liquid crystal light barrier 34, it is reflected without altering the polarization, as indicated by the S-O-panent, which component is sent to the beam splitter, from which it bounces back to the arc lamp. When the light of S polarization state hits a bright region 44 of the liquid crystal light barrier 34 (corresponding to a bright region of the cathode ray tube 36), as indicated by S0, it is reflected as light with a polarization state Ρχ to the beam splitter. The latter transmits the light component P-1 of P polarization state to lens 38. This is the light to be projected on the screen by the lens system. That is, all the light with P polarization state reflected by the bright areas of the liquid crystal light barrier must be transmitted through the lens to the screen. However, as mentioned above, a small amount of light incident on the surfaces of the lens elements is reflected back to the beam splitter, as indicated by component P2. This light of P polarization state is transmitted through the beam splitter in the opposite direction and can hit different areas of the liquid crystal light barrier depending on the curvature of the lens and the angle of the various rays of light received by the lens.

Door de projectielens gereflecteerd licht van P-polarisatietoe-stand, aangeduid door middel van pijlen P2, kan de donkere gebieden, zoals bijv. een donker gebied 46 van de vloeibaar-kristal lichtsluis treffen, door welk gebied dit licht teruggekaatst wordt zonder wijziging van de polarisatietoestand als een 1 ichtcorrponent aangeduid met P3 in fig. 2. De componenten van het teruggekaatste licht P3, afkomstig van de "donkere" gebieden van de vloeibaar-kristal lichtsluis, worden door de bundelsplitser terug naar het lenssysteem doorgelaten en worden door het lenssysteem doorgelaten (met uitzondering van het zeer kleine percentage dat nogmaals door de oppervlakken van de lenselementen gereflecteerd wordt) naar het scherm, waar zij een secundair beeld van de booglamp vormen en de belichtingsintensiteit van ideaal donkere gebieden op het projectiescherm vergroten, waardoor het contrast achteruitgaat.Light of P polarization state reflected by the projection lens, indicated by arrows P2, can hit the dark areas, such as, for example, a dark area 46 of the liquid crystal light barrier, through which area this light is reflected without changing the polarization state as a 1 light component indicated by P3 in Fig. 2. The components of the reflected light P3, originating from the "dark" regions of the liquid crystal light barrier, are transmitted through the beam splitter back to the lens system and passed through the lens system (with the exception of the very small percentage reflected again from the surfaces of the lens elements) to the screen, where they form a secondary image of the arc lamp and increase the exposure intensity of ideally dark areas on the projection screen, reducing the contrast.

De volgende toelichting kan behulpzaam zijn bij het begrijpen van het door lenselementreflectie gepresenteerde probleem. Het normale schermbeeld is opgebouwd uit licht, dat zijn oorsprong heeft in de booglamp, het lichtsluisoppervlak belicht en selectief gereflecteerd wordt door de projectielens heen op het scherm. De ongewenste secundaire beelden, waarop de uitvinding betrekking heeft, zijn ongewenste beelden van de booglamp en zijn reflector op het projectiescherm en zijn sterk waarneembaar in zwarte gebieden van het scherm, wanneer slechts een gedeelte van het scherm wit is.The following explanation can assist in understanding the problem presented by lens element reflection. The normal screen image is composed of light, which has its origin in the arc lamp, illuminates the light barrier surface and is selectively reflected through the projection lens on the screen. The unwanted secondary images to which the invention pertains are unwanted images of the arc lamp and its reflector on the projection screen and are highly noticeable in black areas of the screen when only a portion of the screen is white.

In tegenstelling tot het klassieke secundaire beeld, dat het ongewenste beeld van een sterachtig puntobject is, is dit secundaire beeld een beeld van een uitgebreide bron (¾) het scherm. Het ongewenste secundaire beeld is het gedeelte van het licht, dat teruggekaatst wordt door de lucht-glasovergang van een oppervlak van een lenselement en dat daarna een gefocusseerd beeld van de booglamp qp het oppervlak van de lichtsluis vormt. Dit beeld wordt daarna door de sluis gereflecteerd en wordt door de lens heen op het scherm geprojecteerd. Zelfs wanneer brede-band anti-reflectie bekledingen behulpzaam zijn bij het controleren van secundaire beelden, is de helderheid van de booglamp zodanig groot, dat zelfs een fractie van een procent reflectie goed waarneembaar is op het scherm.Unlike the classic secondary image, which is the unwanted image of a star-like point object, this secondary image is an image from an expanded source (¾) screen. The undesired secondary image is the portion of the light reflected from the air-glass transition of a surface of a lens element, which then forms a focused image of the arc lamp qp on the surface of the light barrier. This image is then reflected through the lock and projected through the lens onto the screen. Even when broad-band anti-reflective coatings assist in checking secondary images, the arc lamp brightness is so great that even a fraction of a percent reflection is easily seen on the screen.

Volgens de uitvinding wordt het hierboven beschreven probleem opgelost, zoals weergegeven in fig. 3, door het plaatsen van een 1/4 X -plaat 50 tussen de bundelsplitser en de lens. De plaat 50 is een brede-band 1/4 X-plaat, die licht zal doorlaten met een 45° polarisa-tieverschuiving na elke transmissie. De plaat is werkzaam cp een brede band van zichtbare frequenties. Licht van P-polarisatietoestand, aangeduid door componenten P1# zijn retro-reflecties, met gewijzigde po-larisat ietoestand, van op lichtgébieden 44 van de vloeibaar-kristal lichtsluis 34 invallende S-polarisatietoestand licht S0. Deze componenten gaan, zoals in de inrichting van fig. 2, door de bundelsplitser en daarna door de 1/4 X-plaat 50 (fig. 3) heen. De 1/4 X-plaat roteert het licht met P-polarisatietoestand over 45° voor het verschaffen van in de tekening van fig. 3 met P;l + 45° aangeduide lichtcomponenten. Een klein gedeelte van het licht van de polarisatie-toestand + 45° wordt gereflecteerd tegen de achteroppervlakken van elementen van lens 38 cp de reeds eerder beschreven wijze met dezelfde polarisatie. Dit is in de tekening van fig. 3 aangeduid met component P2 + 45°. De door de lens gereflecteerde component P2 + 45° gaat voor een tweede keer door de 1/4 X -plaat 50 en wordt over een extra 45° geroteerd, hetgeen effectief de polarisatietoestand naar S wijzigt, zoals in de tekening aangeduid door de component S2. Componenten van polarisatietoestand S2 worden niet doorgelaten door de bundelsplitser maar worden in tegenstelling daartoe van de vloeibaar-kristal licht-sluis afgekeerd uit het systeem gereflecteerd. Door het wijzigen van de polarisatietoestand van het licht afkomstig van de vloeibaar-kristal lichtsluis nadat het licht door de bundelsplitser doorgelaten is, worden zelfs deze geringe reflecties tegen de oppervlakken van de lenselementen belet cm de vloeibaar-kristal lichtsluis te kunnen bereiken. De polarisatietoestand van door de lens gereflecteerd licht wordt zodanig gewijzigd, dat het niet door de bundelsplitser doorgelaten kan worden. Bij gevolg wordt deze bron van secundaire beeldvorming en daarmee de achteruitgang van het contrast geëlimineerd.According to the invention, the problem described above is solved, as shown in Fig. 3, by placing a 1/4 X plate 50 between the beam splitter and the lens. The plate 50 is a broad band 1/4 X plate, which will transmit light with a 45 ° polarization shift after each transmission. The record operates over a wide band of visible frequencies. Light of P polarization state, denoted by components P1 # are retro reflections, with modified polarization state, of S S polarization state incident on light regions 44 of the liquid crystal light barrier 34. These components, as in the arrangement of FIG. 2, pass through the beam splitter and then through the 1/4 X plate 50 (FIG. 3). The 1/4 X plate rotates the light with P polarization state through 45 ° to provide light components designated P + 1 + 45 ° in the drawing of Fig. 3. A small portion of the light from the polarization state + 45 ° is reflected against the back surfaces of elements of lens 38 cp in the manner previously described with the same polarization. This is indicated in the drawing of Fig. 3 by component P2 + 45 °. The lens reflected P2 + 45 ° passes through the 1/4 X plate 50 a second time and is rotated an additional 45 °, effectively changing the polarization state to S, as indicated by component S2 in the drawing . Components of polarization state S2 are not transmitted through the beam splitter, but instead are reflected from the system away from the liquid crystal light barrier. By changing the polarization state of the light from the liquid crystal light barrier after the light has passed through the beam splitter, even these slight reflections against the surfaces of the lens elements are prevented from reaching the liquid crystal light barrier. The polarization state of light reflected from the lens is changed so that it cannot be transmitted through the beam splitter. As a result, this source of secondary imaging and thus the deterioration of the contrast is eliminated.

In talrijke met verschillende lenzen uitgevoerde testen werden lichtmeteruitlezingen genomen op verschillende locaties voor het meten van de intensiteit van op het projectiescherm invallend licht. De uit-lezingen werden genomen met en zonder gébruik van de 1/4 X -plaat en vergeleken met een uitlezing van een wit gedeelte van het scherm, waarop geen secundair beeld of achteruitgang van het contrast aanwezig was. De testen werden uitgevoerd met een gesimuleerde half-aan/half-uit lichtsluis.In numerous tests conducted with different lenses, light meter readings were taken at different locations to measure the intensity of light incident on the projection screen. The readings were taken with and without use of the 1/4 X plate and compared to a readout of a white portion of the screen with no secondary image or contrast degradation. The tests were performed with a simulated half-on / half-off light barrier.

De contrastverhouding, die de intensiteit van het op een helder gebied van het scherm invallend licht ten opzichte van de intensiteit van op een donker gebied van het scherm invallend licht is, werd verhoogd van een waarde van 36:1, zonder de 1/4X-plaat, tot een waarde van 105:1 met de 1/4 X-plaat in positie met één lens. Deze verhouding werd bovendien verhoogd van een waarde van 43:1, zonder de 1/4X-plaat, tot een waarde van 110:1 met de 1/4 Λ-plaat in positie en met een andere plaats van het scherm. Voor een tweede lens werd de contrastverhouding verhoogd van 38:1 tot 54:1. Het lichtverlies voor de voorkeurspolarisatie was kleiner dan 11% bij gébruik van een 1/4 X-plaat, die geen anti-reflectie bekleding heeft. Het verdient de voorkeur om een 1/4 X -plaat met een anti-reflectie bekleding toe te passen, die het als gevolg van de aanwezigheid van de 1/4 X-plaat optredende verlies aanzienlijk doet afnemen.The contrast ratio, which is the intensity of light incident on a bright area of the screen relative to the intensity of light incident on a dark area of the screen, was increased from a value of 36: 1, without the 1 / 4X- plate, up to a value of 105: 1 with the 1/4 X plate in single lens position. In addition, this ratio was increased from a value of 43: 1, without the 1 / 4X plate, to a value of 110: 1 with the 1/4 plaat plate in position and with another position of the screen. For a second lens, the contrast ratio was increased from 38: 1 to 54: 1. The light loss for the preferred polarization was less than 11% using a 1/4 X plate which has no anti-reflective coating. It is preferable to use a 1/4 X plate with an anti-reflective coating, which significantly reduces the loss due to the presence of the 1/4 X plate.

Claims

1. A reflective projection system comprising a liquid crystal light barrier, in which light from a light source is reflected by a polarizing beam splitter to a liquid crystal light barrier, which is controlled by an image generator for modulating light, transmitted to and reflected by the liquid crystal light barrier, and in which light with a first polarization state is reflected by the light barrier and transmitted through the polarizing beam splitter to a projection lens for projection on a screen, and in which a portion of the light transmitted through the lens surface back to the light barrier is reflected and then reflected back to the lens, characterized by means for preventing light reflected from the lens surface from being transmitted to the liquid crystal light barrier, the means being placed between the lens and the polarizing beam splitter polarization control means to summarize.

Projection system according to claim 1, characterized in that the polarization control means comprises means for changing the polarization of the light reflected from the lens into a polarization state which reflects light through the beam splitter.

Projection system according to claim 1, characterized in that the polarization control means comprises means for rotating the polarization of light transmitted through the polarizing beam splitter to the lens and for rotating the polarization of light through the lens to the polarizing beam splitter reflected light.

Projection system according to claim 1, characterized in that the polarization control means comprise a 1/4 X plate positioned between the polarizing beam splitter and the lens, so that light transmitted through the polarizing beam splitter to the lens passes through the 1/4 X-plate rotated polarization and light reflected from the lens to the polarizing beam splitter has an additional 45 ° rotated polarization, giving the light reflected by the lens to the polarizing beam splitter a polarization state that reflects the light by the polarizing beam splitter.

Projection system characterized by: a light source, a reflective liquid crystal light barrier, image generator means for modulating light sent to the liquid crystal light barrier, a projection lens, polarizing beam splitting means disposed between the light barrier and the projection lens and between the light barrier and the light source for reflecting light with a first polarization state from the light source to the liquid crystal light barrier and for transmitting light reflected from the light barrier and having a second polarization state to the projection lens, the projection lens having at least one surface having a a portion of the light received from the light barrier bounces back to the light barrier, and means placed between the polarizing beam splitting means and the projection lens to block transmission of light from the projection lens to the liquid crystal light barrier.

Projection system according to claim 5, characterized in that the blocking means comprise the polarizing beam splitting means and a polarization rotating device placed between the beam splitting means and the lens.

Projection system according to claim 5, characterized in that the blocking means comprise means for causing the light incident on the projection lens and reflected therefrom to the polarizing beam splitting means to obtain a polarization state which reflects such light through the beam splitting means.

Projection system according to claim 5, characterized in that the blocking means comprise a 1/4 λ plate placed between the polarizing beam splitting means and the projection lens.