DE1283172B - Licht-Polarisator fuer Beleuchtungszwecke - Google Patents

Licht-Polarisator fuer Beleuchtungszwecke

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DE1283172B
DE1283172B DEJ26065A DEJ0026065A DE1283172B DE 1283172 B DE1283172 B DE 1283172B DE J26065 A DEJ26065 A DE J26065A DE J0026065 A DEJ0026065 A DE J0026065A DE 1283172 B DE1283172 B DE 1283172B
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DE
Germany
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light
birefringent element
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light polarizer
matrix
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Withdrawn
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DEJ26065A
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Albert Stanley Makas
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Polaroid Corp
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Polaroid Corp
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Description

  • Licht-Polarisator für Beleuchtungszwecke Die Erfindung betrifft einen Licht-Polarisator für Beleuchtungszwecke sowie eine Leuchte unter Verwendung eines derartigen Licht-Polarisators.
  • Bekanntlich hat es sich als wünschenswert ergeben, für Bereiche bzw. Arbeitsflächen, wo Menschen mit Beschäftigungen, wie beispielsweise Lesen, Schreiben oder mit Verrichtung besonderer visueller Aufgaben, etwa Zusammenbau und Montage kleiner, diffiziler Teile in Fertigungsbetrieben usw., tätig sind, eine möglichst blendungsfreie Beleuchtung unter gleichzeitiger Verbesserung der Kontrastwahrnehmung und Farbsättigung und Erhöhung der Sehschärfe zu schaffen.
  • Licht-Polarisatoren bzw. -Leuchten für derartige Zwecke der Flächenbeleuchtung sind an sich bekannt. So ist aus der USA.-Patentschrift 3 069 974 ein achsvarianter Typ eines Diffus-Polarisators bekannt, welcher eine Vielzahl von flocken- bzw. plättchenförmigen Teilchen aus einem isotropen Material in einem isotropen Trägermedium aufweist, wobei die plättchenförmigen Flocken parallel zur Oberfläche des Trägerfilms angeordnet sind. In der Ebene des Films bzw. der Trägerschicht besteht bei dieser bekannten Anordnung keine lineare Doppelbrechung.
  • Es sind darüber hinaus auch bereits Diffus-Linearpolarisatoren bekannt, welche Doppelbrechungselemente in einem isotropen Trägermaterial aufweisen. Bei diesen bekannten Linearpolarisatoren ist vorgesehen, daß der Brechungsindex des isotropen Trägerschichtmaterials genau mit einem der beiden Brechungsindizes des doppelbrechenden Elements übereinstimmt, wobei dieser Übereinstimmung kritische Bedeutung zukommt, derart, daß eine Verschiedenheit zwischen dem Brechungsindex der Matrix bzw. dem Träger- oder :Mutterkörper und dem einen der beiden Brechungsindizes des Doppelbrechungselements vermieden werden muß. Diese bekannten Diffus-Linearpolarisatoren zeigen daher bei Betrachtung in senkrechter Richtung eine Linear-Doppelbrechung.
  • Die Erfindung betrifft somit einen Licht-Polarisator für Beleuchtungszwecke, welcher wenigstens ein doppelbrechendes Element in vorgegebener Orientierung in einer isotropen Schicht aufweist. Durch die Erfindung soll ein derartiger Doppelbrechungs-Licht-Polarisator geschaffen werden, der in Verbindung mit einer in Abstand angeordneten Lichtquelle innerhalb eines vorgegebenen konischen Winkelbereichs, ausgehend von einem Punkt der Lichtquelle, polarisiertes Licht mit einer überwiegenden Schwingungsrichtung, die in einer Einfallsebene liegt, erzeugt, während außerhalb dieses Bereichs diffuses Licht erhalten wird; der Licht-Polarisator gemäß der Erfindung soll dabei die Erzeugung von polarisiertem Licht einheitlicher Polarisationsrichtung innerhalb eines weiten Bereichs von Konusöffnungswinkeln und wenigstens innerhalb eines von mehreren konzentrischen Bereichen einer beleuchteten Fläche gewährleisten.
  • Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Doppelbrechungselement optisch in einer zentralsymmetrischen Orientierung in der isotropen Schicht angeordnet ist und aus einem einachsigen Material mit ordentlichen und außerordentlichen Brechungsindizes besteht und daß die isotrope Schicht einen zwischen diesen Brechungsindizes des doppelbrechenden Elements liegenden Brechungsindex besitzt.
  • Die Matrix bzw. der Matrixkörper kann aus einem beliebigen lichtdurchlässigen isotropen Material bestehen, dessen Brechungsindex (n",) zwischen dem Brechungsindex der außerordentlichen Achse (n,) und dem Brechungsindex der ordentlichen Achse (n,) des Doppelbrechungselements liegt. Die Wahl des jeweils für die Matrix zu verwendenden Materials richtet sich nach einem gewünschten Winkel bzw. Winkelbereich eines sogenannten Durchlaßkegels, dessen Scheitel in einem beliebigen Punkt einer Lichtquelle liegen kann und dessen Basis in einer zu beleuchtenden Fläche liegt. Dieser Winkel seinerseits hängt davon ab, wie nahe n. dem Wert n, kommt. Als Matrix kommen eine in einem Behälter enthaltene Flüssigkeit, Glas oder ein Polymer, das in gegossener Form isotrop ist, in Frage. Vinylpolymere wie beispielsweise Polyvinyl-Butyrat sind vorzuziehen, jedoch können auch andere isotrope Stoffe, welche den optischen Anforderungen gemäß der vorliegenden Erfindung genügen, Anwendung finden. Es sei betont, daß hinsichtlich der Dicke der Matrix praktisch keine Beschränkung besteht; sie kann so dick oder so dünn wie gewünscht sein, vorausgesetzt, daß sie eine Schicht bzw. eine Mehrheit von eingebetteten Doppelbrechungselementen, von denen wenigstens einige sich überlappen oder übereinanderliegen, aufzunehmen vermag. Die jeweilige Dicke hängt weitgehend von dem gewünschten Betrag der Streuung in bestimmten Ebenen, von dem Polarisierungsgrad sowie von der gewünschten mechanischen Festigkeit des Polarisators ab. Die Matrix hat in erster Linie eine optische und nicht eine mechanische Funktion. Die Bedeutung der Ausdrücke »Durchlaßkegel« (»Cone of transparency«) und »Lichtstreuung« (Aight scattering«) wird weiter unter genauer erläutert.
  • Das für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendete Doppelbrechungselement ist vorzugsweise oder überwiegend einachsig und wird in der Matrix so angeordnet, daß seine außerordentliche Achse rechtwinklig zur Ebene der Matrix gerichtet ist. Wie bei einachsigen Elementen allgemein üblich, besitzt das Element zwei Brechungsindizes, die, falls das doppelbrechende Element im strengen Sinne einachsig ist, einen identischen Wert besitzen oder, falls es vorwiegend einachsig ist, nahezu gleichen Wert haben, sowie einen dritten Brechungsindex, der als außerordentlicher Brechungsindex bezeichnet wird und einen hiervon stark verschiedenen Wert besitzt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden im Interesse der Einfachheit und der Klarheit der Ausdrucksweise die doppelbrechenden Elemente bzw. Stoffe der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung als einachsig angesehen, d. h., daß sie nur zwei Hauptbrechungsindizes besitzen, nämlich einen ordentlichen und einen außerordentlichen Brechungsindex. Der außerordentliche Brechungsindex (n,) kann entweder größer oder niedriger als der ordentliche Brechungsindex sein, d. h., das Element kann entweder ein positiv oder ein negativ einachsiges Element sein. Für eine bestimmte, untergeordnete Funktion kann der Brechungsindex der Matrix (n,") mit dem außerordentlichen Brechungsindex des doppelbrechenden Elements übereinstimmen. Im allgemeinen soll jedoch angenommen werden, daß der Brechungsindex der Matrix zwischen den beiden Brechungsindizes des doppelbrechenden Elements, und zwar näher an dem außerordentlichen Index (ne) als an dem ordentlichen Brechungsindex, liegt. Vorzugsweise und aus Gründen einfacherer Herstellung kann das doppelbrechende Element eine plättchenförmige oder blatt- bzw. folienförmige Gestalt besitzen.
  • Als geeignete Doppelbrechungselemente kommen einachsige Kristalle oder Moleküle, wie beispielsweise »Perl-Essenz«-Stoffe, wie etwa Guanin oder guanidinartige Verbindungen, in Frage, oder einachsig angeordnete Doppelbrechungspolymere, wie beispielsweise Mylar (Handelsbezeichnung für einen von der Firma E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, vertriebenen Polyesterfilm). Es sei betont, daß im Fall von Polymeren und einigen Kristallen die Doppelbrechungselemente aus einer kontinuierlichen Phase bzw. einer Folie statt aus einzelnen getrennten Segmenten bestehen können. Beispielsweise kann der Polarisator gemäß der Erfindung eine Schichtung aus einem polymeren Doppelbrechungselement und einer isotropen Matrix aufweisen.
  • Wie bereits erwähnt, ist das Doppelbrechungselement in der Matrix in solcher Ausrichtung angeordnet, daß die außerordentliche Achse des Elements senkrecht zur Ebene der Matrix steht. Diese Ausrichtung läßt sich beispielsweise als Folge der Konfiguration des Elements und der auf das Element während des Gieß- bzw. Spritzgußvorgangs ausgeübten »ordnenden« Kräfte und Spannungen erzielen.
  • Falls das doppelbrechende Element in Form mehrerer plättchenförmiger Teile Anwendung findet, können diese so in zueinander paralleler, sich gegenseitig überlappender Lage in der Ebene der Matrix angeordnet werden. Es sei betont, daß kein zusätzlicher Verfahrensschritt zur Ausrichtung erforderlich ist. Dies stellt einen weiteren Faktor dar, der die Herstellung eines verhältnismäßig dünnen Polarisators erlaubt, da eine zusätzliche Dicke, wie sie normalerweise bei der Herstellung herkömmlicher Folien-Polarisatoren zur Erzielung der Filmstabilität nach dem Ziehen (»stretching«) erforderlich ist, hier nicht notwendig ist. Der Polarisator gemäß der Erfindung kann durch Gießen, im Wege des Spritzgußverfahrens usw. hergestellt werden; es sei jedoch betont, daß das in dieser Weise hergestellte Erzeugnis den gewünschten nichtdoppelbrechenden Charakter bei Betrachtung in Richtung senkrecht zur Matrix ebene, d. h. längs einer optischen Achse der doppelbrechenden Komponente besitzen muß.
  • Allgemein ist der Licht-Polarisator gemäß der Erfindung zur Verwendung mit einer Lichtquelle vorgesehen, die im wesentlichen eine Einzellichtquelle oder eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Punkten sein kann und vorzugsweise mit einer benachbarten lichtreflektierenden Oberfläche, wie beispielsweise einer Decke oder Wandung oder einem besonderen Reflektor, versehen ist. Der Licht-Polarisator gemäß der Erfindung ist allgemein zwischen der Lichtquelle und dem zu beleuchtenden Bereich angeordnet. Die Hauptfunktion des Polarisators gemäß der Erfindung besteht darin, daß er polarisiertes Licht erzeugt, dessen elektrischer Vektor (E-Vektor) in mehreren, radial verteilten Einfallsebenen liegt. Dies führt zur Erzielung von im wesentlichen blendungsfreien Beleuchtungsbereichen oder -zonen. Soweit der E-Vektor in unerwünschter Weise senkrecht zu einer Einfallsebene liegen mag, ist der ordentliche Brechungsindex des doppelbrechenden Elements (na) eine Konstante, die niemals den gleichen Wert wie der Brechungsindex der Matrix (n,") besitzt. Jeder in dieser Weise liegende E-Vektor wird daher durch Reflexion und Diffusion geschwächt.
  • Licht, das auf den Licht-Polarisator gerichtet ist und in einer Einfallsebene schwingt, wird durch den Polarisator gemäß der Erfindung in reflektiertes Licht, durchgelassenes polarisiertes Licht sowie Streulicht (»diffused light«) umgewandelt, je nach den weiter unten auseinandergesetzten Bedingungen. Einfallendes Licht, das in Richtung der Normalen gerichtet ist, wird durch diffuse Streuung (»diffusion«) geschwächt. Diese umfaßt innere und Vorwärtsstreuung durch die doppelbrechenden und die Matrixteile, ebenso wie Rückwärtsstreuung; die Ausdrücke »Streuung« (»scattering«) und »Diffusion« bzw. »diffuse Streuung« (»diffusing«) werden abwechselnd gleichbedeutend als Ergebnis von Reflexionen verwendet. Licht, das auf den Licht-Polarisator gerichtet ist und in einem Winkel von 90° zu einer Einfallsebene schwingt, wird als diffuses Licht gestreut. Die Intensität des diffusen Lichtes ist eine Funktion des Unterschieds zwischen den ordentlichen Brechungsindizes des doppelbrechenden Elements (n") und dem Brechungsindex der Matrix (n",). Da der Einfallswinkel sich zwischen der großen Achse und der kleinen Achse der Ellipse (n" bzw. ne im Fall eines negativ einachsigen Elements) verändert, gibt es einen Winkel zwischen ne und n", der mit dem Brechungswinkel der Matrix übereinstimmt, d. h. wo der Brechungsindex des einfallenden Lichtstrahls gleich n", wird. Für diesen Winkel durchsetzt der Lichtstrahl den Polarisator ohne Diffusion. Stimmen der Brechungsindex der Matrix und der Brechungsindex des einfallenden Strahls bei einem bestimmten Winkel in dem doppelbrechenden Element überein, so erhält man eine Richtung maximaler Durchlässigkeit für das polarisierte Licht, und da keine oder nur eine geringe Absorption stattfindet, ist die Intensität des polarisierten Lichtes ebenfalls groß.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten von Ausführungsbeispielen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung; in dieser zeigt F i g. 1 in schematischer Schnittansicht die Art und Weise, in welcher für verschiedene Strahlengänge Licht von verschiedenen Punkten einer Lichtquelle, deren E-Vektor in einer Einfallsebene liegt, in dem Licht-Polarisator gemäß der Erfindung gebrochen und durchgelassen wird, F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht eines Licht-Polarisators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht eines Licht-Polarisators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, F i g. 4 eine schematisierte perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der selektiven Beleuchtung eines Bereichs von einem gegebenen Punkt einer Deckenlichtquelle in Verbindung mit dem Licht-Polarisator gemäß der Erfindung.
  • In F i g. 1 ist das Brechungsindex-Ellipsoid 12 eines einachsigen doppelbrechenden Elements mit der außerordentlichen Achse 11 und der ordentlichen Achse 13 dargestellt, und zwar eingebettet in eine isotrope Matrix bzw. Mutterkörper 10; das Ganze bildet den Licht-Polarisator 24. In dem speziell dargestellten Licht-Polarisator ist der außerordentliche Brechungsindex (ne) als erheblich kleiner als der ordentliche Brechungsindex (n") zu denken sowie etwas kleiner als der Brechungsindex der Matrix (n,"). Mit A, B, C und D sind Lichtstrahlen von verschiedenen Punkten einer Lichtquelle 26 bezeichnet, wobei der durch die zugehörigen Doppelpfeile angedeutete E-Vektor dieses Lichtes in einer gegebenen Einfallsebene liegt, während der 0-Vektor durch die zugeordneten Punkte angedeutet ist. Für jeden Strahl ergibt sich beim Durchlaufen des doppelbrechenden Elements ein individueller Brechungsindex. Der Brechungsindex der Matrix ist kleiner als die Brechungsindizes der Strahlen A und B, er ist gleich dem Brechungsindex des Strahls C, und schließlich größer als der Brechungsindex des Strahls D, in dem doppelbrechenden Element. Die Brechungsindizes der Strahlen A, B, C und D sind mit na, nb, n, bzw. nd bezeichnet, und zwar sind sie in rechtem Winkel zur Richtung des Strahlengangs der betreffenden Lichtstrahlen auf ihrem Weg durch das Index-Ellipsoid 12 hindurch angedeutet. Der Strahl A, der im wesentlichen rechtwinklig auf die Fläche der Matrix auftrifft, wird infolge der Verschiedenheit des Brechungsindex der Matrix und der ordentlichen Brechungsindizes des doppelbrechenden Elements diffus gestreut, d. h. weil n," kleiner als n" ist, das seinerseits gleich n" ist. Die innere Reflexion und Streuung innerhalb des Polarisators sind, da sie nicht wesentlich sind, aus Gründen der übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Vorwärtsstreuung ist durch die Linie 14 angedeutet. Der Strahl B mit Brechungsindex nb wird ebenfalls gestreut, wie durch die Linie 15 angedeutet ist, da n," immer noch kleiner als nb ist. Der Strahl C wird, wie durch die Linie 16 angedeutet, ohne nennenswerten Intensitätsverlust durchgelassen und allgemein vertikal polarisiert, da für den Winkel, unter welchem der Strahl C durch den Polarisator hindurchtritt, n, gleich n," ist. Der Strahl D wird wiederum, wie durch die Linie 17 veranschaulicht, gestreut, da n," größer als nd ist und somit die Brechungsindizes des Elements und der Matrix sich wiederum voneinander unterscheiden. Lichtstrahlen, deren E-Vektor senkrecht zu einer Einfallsebene steht, sind nicht dargestellt, da, wie oben erwähnt, für Schwingungen senkrecht zur Einfallsebene bei jedem beliebigen Einfallswinkel Reflexion und Schwächung auftreten. In den diffus gestreuten Strahlteilen 14, 15 und 17 sind der E- und der 0-Vektor nur in stark geschwächtem Ausmaße vorhanden und nicht dargestellt.
  • F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher plättchenförmige einachsige Doppelbrechungselemente 22 in einem Matrixkörper 10 eingebettet sind, der auf einem durchsichtigen Träger 18 angeordnet ist. F i g. 3 veranschaulicht eine andere Ausführungsform, bei welcher ein Doppelbrechungselement in Form kontinuierlicher Filme oder Schichten eines einachsigen Polymers 19 zwischen Schichten 20 einer isotropen Matrix angeordnet sind. In beiden Beispielsfällen können die Formen als funktionell weitgehend ähnlich bzw. äquivalent und als Schichtungen von einheitlicher Struktur betrachtet werden. Unter der Bezeichnung »radial linear polarisiertes Licht« (»radially linearly polarized light«) soll Licht verstanden werden, das in allen Einfallsebenen um einen gegebenen Punkt linear polarisiert ist und somit in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Polarisators polarisiert ist. Der Schwingungsazimut (die Schwingungsebene) des linear polarisierten Lichtes ist somit stets so angeordnet, daß sie auf unterhalb des Polarisators liegende Arbeitsflächen in einer Vielzahl von radial angeordneten Einfallsebenen durchgelassen wird, d. h. als im wesentlichen vertikal angeordnete Schwingungen, unabhängig von der Strahlrichtung.
  • Der Polarisator gemäß der vorliegenden Erfindung kann so dick oder so dünn wie jeweils gewünscht sein, da die Polarisationseffekte bis auf den Grad ihrer Ausprägung nicht von der Dicke abhängen. Der Durchlaßkegel, d. h. derjenige Winkelbereich, innerhalb welchem Licht in einem linear polarisierten Zustand durchgelassen wird, ist durch die relative Größe der Brechungsindizes des Doppelbrechungselements und der Matrix bestimmt. Diese Indizes können in gewünschter Weise vorgewählt oder verändert werden. Die Öffnungswinkel des Durchlaßkegels bezüglich der Vertikalen nehmen mit zunehmender Annäherung des Brechungsindex der Matrix an dem außerordentlichen Brechungsindex des Doppelbrechungselements zu.
  • F i g. 4 veranschaulicht in schematisierter Form die selektive Beleuchtung eines Bereichs bzw. einer Fläche 25 durch einen Punkt 26 a einer Deckenlichtquelle 26 mit einem Reflektor 28, in Verbindung mit dem Licht-Polarisator 24 gemäß der Erfindung. Die Mittelzone 30, die im ganzen gesehen unterhalb der Punktlichtquelle 26 a liegt und durch die Mittelstrahlen A (von denen nur einer dargestellt ist) beleuchtet wird, erhält diffuses Licht. Die ringförmige Zone 32 wird durch die Strahlen F erleuchtet und stellt den Bereich polarisierten Lichtes hoher Intensität dar, dessen Schwingungsrichtung durch die zugehörigen Doppelpfeile angedeutet ist. Das polarisierte Licht innerhalb der Zone 32 ist im wesentlichen blendungsfrei. Die von den Strahlen G beleuchtete Zone 34 stellt einen zweiten Bereich von überwiegend diffusem Licht dar. Obzwar nur ein einziger Strahl als Beleuchtung der Mittelzone 30 und nur je zwei Strahlen für die Beleuchtung der Zonen 32 bzw. 34 dargestellt sind, ist selbstverständlich in Wirklichkeit eine Vielzahl von Strahlen A, F und G vorhanden, die in radial um eine Mittelachse verteilten Einfallsebenen liegen, derart, daß konische Strahlbündel die Beleuchtung der Zonen liefern. Von der Zone 34 in radialer Richtung nach außen fortschreitend ist das Licht in konzentrischen Ringen jeweils abwechselnd diffus und polarisiert. Weit draußen in radialer Richtung ließe sich eine schwach polarisierte Zone erzielen, wenn die konischen Strahlwinkel streifend einfallen, d. h. nahezu parallel zur Ebene des Licht-Polarisators verlaufen würden. Diese Verhältnisse würden eintreten, wenn der Brechungsindex der Matrix genau mit dem außerordentlichen Brechungsindex des Doppelbrechungselements übereinstimmte; dieser spezielle Fall sei hier nur als eine Möglichkeit von verhältnismäßig geringfügigem praktischem Wert erwähnt. Die Linearität der Polarisation und die Intensität der Beleuchtung innerhalb jeder Zone nach Art der Zone 32 erreichen jeweils ihren Scheitelwert, etwa in der Mitte in radialer Richtung gesehen, jeder Zone.
  • Der jeweilige Öffnungswinkel der gewünschten Durchlaßkegel wird durch sorgfältige Wahl von nm mit Bezug auf die Brechungsindizes des Doppelbrechungselements bestimmt. Dieser Winkel wird somit in Abhängigkeit von der Funktion bezüglich einer gegebenen Arbeitsfläche bestimmt. So ist es beispielsweise bei einer Anwendung zur Beleuchtung einer Zeichenfläche, wo also die Arbeitsebene gegenüber der Horizontalen geneigt verläuft, wesentlich, daß der Konuswinkel kleiner gemacht wird, um eine Blendung auszuschalten. Für eine horizontale Arbeitsfläche kann ein anderer Wert des öffnungswinkels verwendet werden. Blendungsfreiheit wird allgemein erreicht, wenn Lichtstrahlen auf eine Oberfläche unter einem Winkel von etwa 57° gegenüber der Vertikalen auftreffen. Nur als Beispiel sei etwa erwähnt, daß bei einem Licht-Polarisator gemäß der Erfindung unter Verwendung eines positiv einachsigen Doppelbrechungselements der Brechungsindex des isotropen Elements etwa drei Fünftel des außerordentlichen Brechungsindex des Doppelbrechungselements betragen kann. Bei Verwendung einer isotropen Matrix mit einem Brechungsindex von vier Fünftel des außerordentlichen Brechungsindex würde die Zone mit nutzbringend polarisiertem Licht in F i g. 4 in radialer Richtung nach auswärts verschoben und durch eine Zone mit diffusem Licht ersetzt.
  • Selbstverständlich erhält man bei Verwendung mehrerer Lichtquellen oder einer koninuierlichen Lichtquelle eine ungeheuere Vielzahl von Lichtpunkten. Mittels mehrerer in geeigneten Abständen angeordneten Polarisatoren gemäß der Erfindung oder einem einzigen Polarisator in Form einer kontinuierlichen Folie könnten zusammen mit einer derartigen Lichtquellenanordnung sich überlappende Bereiche polarisierter Beleuchtung erzielt werden, derart, daß die Bereiche bzw. Zonen mit diffusem Licht gemäß F i g. 4 ebenfalls zu Bereichen mit im wesentlichen polarisierter Beleuchtung würden.
  • Was die Lichtquelle als solche angeht, so kann hierfür bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen jede Lichtquellenart, einschließlich Glüh- und Fluoreszenzlichtquellen, Anwendung finden, je nach den allgemeinen Beleuchtungsbedingungen. Desgleichen können die der Lichtquelle zugeordneten Reflexionsvorrichtungen primär nach herkömmlichen Beleuchtungsgesichtspunkten gewählt werden; Reflektoren mit spiegelnd- oder diffusreflektierenden Oberflächen, metallische oder nichtmetallische Reflektoren sind in gleicher Weise geeignet.
  • Bezüglich der Verteilung der Doppelbrechungsplättchen bzw. -teilchen in einem isotropen Träger-oder Matrixkörper sei erwähnt, daß es wesentlich ist, mehrere derartige Elemente in gegenseitiger Überlappung vorzusehen, um die erstrebte Linearität der Polarisation und Durchlässigkeit für die Lichtstrahlen sowie gleichzeitig die Schwächung einer unerwünschten Schwingungsrichtung zu erreichen, d. h. einer Schwingungsrichtung, die senkrecht zu einer Einfallsebene gerichtet ist, d. h. der E-Vektor des unpolarisierten Lichtes, wie durch die Punkte in F i g. 1 angedeutet. Die Doppelbrechungselemente sollten durch die gesamte Matrix hindurch in dieser Weise vorliegen, um die gewünschte einheitliche Ausrichtung der außerordentlichen Achse senkrecht zur Ebene der Trägerschicht und damit eine allgemein homogene Struktur zu erhalten.

Claims (17)

  1. Patentansprüche: 1. Licht-Polarisator für Beleuchtungszwecke, welcher wenigstens ein doppelbrechendes Element in vorgegebener Orientierung in einer isotropen Schicht aufweist, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß das Doppelbrechungselement (12 in F i g. 1, 22 in F i g. 2, 19 in F i g. 3) optisch in einer zentralsymmetrischen Orientierung in der isotropen Schicht (10 in F i g. 1 und 2, 20 in F i g. 3) angeordnet ist und aus einem einachsigen Material mit ordentlichen (n", 13 in F i g.1) und außerordentlichen (nE, 11 in F i g. 1) Brechungsindizes besteht und daß die isotrope Schicht einen zwischen diesen Brechungsindizes (na, ne) des doppelbrechenden Elements liegenden Brechungsindex (n,") besitzt.
  2. 2. Licht-Polarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Brechungsindex der Matrix näher an dem außerordentlichen als an dem ordentlichen Brechungsindex des doppelbrechenden Elements liegt.
  3. 3. Licht-Polarisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ordentliche Brechungsindex des doppelbrechenden Elements kleiner als der Brechungsindex der Matrix ist.
  4. 4. Licht-Polarisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ordentliche Brechungsindex des doppelbrechenden Elements größer als der Brechungsindex der Matrix ist.
  5. 5. Licht-Polarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelbrechende Element aus einem positiv einachsigen Material besteht.
  6. 6. Licht-Polarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelbrechungselement aus einem negativ einachsigen Material besteht.
  7. 7. Licht-Polarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelbrechende Element eine Mehrheit von einachsigen Kristallen aufweist. B.
  8. Licht-Polarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelbrechungselement eine Mehrheit einachsiger Moleküle aufweist.
  9. 9. Licht-Polarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Matrix aus einem Vinylpolymer besteht. 1.0.
  10. Licht-Polarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens ein plättchenförmiges einachsiges Doppelbrechungselement in einem isotropen Medium aufweist, daß die außerordentliche Achse des Doppelbrechungselements senkrecht zur Ebene des isotropen Mediums gerichtet ist und daß der Brechungsindex des Mediums einen vom ordentlichen Brechungsindex des Doppelbrechungselements stark und vom außerordentlichen Brechungsindex des Doppelbrechungselements nur geringfügig verschiedenen Wert besitzt.
  11. 11. Licht-Polarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als eine folienartige Schichtung aus einem kontinuierlichen einachsigen doppelbrechenden Element und einer Schicht eines isotropen Materials ausgebildet ist, wobei die außerordentliche Achse des Doppelbrechungselements senkrecht zur Schichtebene gerichtet ist.
  12. 12. Licht-Polarisator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelbrechungselement ein Film aus einem Polymer ist.
  13. 13. Verwendung mindestens eines Licht-Polarisators nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Leuchte mit mindestens einer Lichtquelle und einer nach unten reflektierenden Fläche.
  14. 14. Leuchte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die außerordentlichen Schwingungskomponenten des Lichtes in mehreren radial angeordneten Einfallsebenen bezüglich der beleuchteten Oberfläche liegen.
  15. 15. Leuchte nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das durchgelassene Licht mehrere Winkelrichtungen hat.
  16. 16. Leuchte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beleuchtende Oberfläche eine Mittelzone von diffusem Licht und mehrere konzentrische Ringe mit abwechselnd linearpolarisiertem und diffusem Licht hat.
  17. 17. Leuchte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das linearpolarisierte Licht eine im wesentlichen vertikale Polarisationsrichtung besitzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1130 199; deutsche Patentanmeldung Z 1210/42h (bekanntgemacht am 4. 12. 1952).
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1130199B (de) * 1956-12-03 1962-05-24 Alvin M Marks Lichtdurchlaessige Platte und Verfahren zu deren Herstellung

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