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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine holographische Vorrichtung zum Bilden von wenigstens
ersten und zweiten farbigen, unter einem Winkel getrennten Lichtstrahlen,
und speziell auf eine Vorrichtung zum Bilden derartiger Strahlen
mit gleicher ebener Polarisation und welche jeweils erste und zweite
vorher festgelegte spektrale Zusammensetzung besitzen. Noch spezieller
bezieht sich die Erfindung auf einen Videobildprojektor, welche
eine derartige Vorrichtung beinhaltet.
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Eine Vorrichtung ist aus dem Patent
US-A-5 161 042 bekannt, welche auf der Verwendung von dichroitischen
Spiegeln zum winkelmäßigen Trennen
von drei Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe basiert, welche einen
Matrixbildschirm von Flüssigkristallzellen über ein
Gitter von Mikrolinsen beleuchten, zur Projektion eines Videobildes,
welches auf diesem Schirm dargestellt wird. Die drei Strahlen werden
winkelmäßig in der
gleichen Ebene getrennt und sind deshalb geeignet, wenn die drei
Flüssigkristallzellen,
welche ein Pixel des Bildes definieren, das auf dem Bildschirm registriert
wird, in Reihe sind. Sie sind z. B. nicht geeignet, wenn sie an
der Spitze eines Dreiecks angeordnet sind, welches einer so genannten "Δ"-Konfiguration entspricht. Außerdem sind
die drei Strahlen, die man erhält,
nicht linear polarisiert, und es ist deshalb nicht möglich, dies
ohne zwei gekreuzte Polarisatoren durchzuführen, mit welchen gewöhnlich ein
Flüssigkristall-Matrixbildschirm
ausgestattet ist und welche den Nachteil besitzen, eine wesentliche
Menge der Leuchtenergie zu absorbieren.
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Ebenso ist aus dem internationalen
Patent WO-A-92/09915 eine holographische Vorrichtung zur Beleuchtung
eines derartigen Schirmes mit zwei geeignet farbigen und polarisierten
Lichtstrahlen bekannt, welche durch drei getrennte Sätze von
Prismen und Hologrammen gebildet werden, welche die Vorrichtung
voluminös
bzw. sperrig machen.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf
ab, eine holographische Vorrichtung zum Bilden von farbigen und
polarisierten Lichtstrahlen herzustellen, welche winkelmäßig getrennt
sind, um ein Videobild zu projizieren, welches auf einem Matrixschirm
von Flüssigkristallen
dargestellt wird, dessen Platzbedarf so klein als möglich ist.
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Die vorliegende Erfindung zielt auch
daraufhin ab, eine derartige Vorrichtung herzustellen, welche es ermöglicht,
drei derartige Strahlen entsprechend dreier nicht koplanarer Richtungen
winkelmäßig zu trennen, zur
Beleuchtung eines Flüssigkristallschirmes,
bei welchem die drei Zellen, welche ein Pixel des Bildes definieren,
nicht in einer Linie angeordnet sind.
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Die vorliegende Erfindung zielt ferner
darauf, eine solche Vorrichtung herzustellen, welche eine hohe Lichtausbeute
und gute Kompaktheit besitzt.
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Die Ziele der Erfindung werden durch
eine holographische Vorrichtung zum Bilden von wenigstens ersten
und zweiten winkelmäßig getrennten
Lichtstrahlen erreicht, mit gleicher ebener Polarisation, und welche jeweils
erste und zweite vorher festgelegte spektrale Zusammensetzung aufweisen,
wie dies in den angehängten
Ansprüchen
1–8 definiert
ist. Diese Vorrichtung ist deshalb bemerkenswert, da sie erste und
zweite nahezu koplanare und überlagerte
Hologramme besitzt, welche durch den gleichen nicht polarisierten
Lichtstrahl mit wenigstens dieser ersten und zweiten spektralen
Zusammensetzung beleuchtet werden, wobei die Hologramme in einer
Weise aufgenommen sind, dass in deren Mitte die Achse des gebeugten
Strahles senkrecht zur Richtung des einfallenden Strahles ist, wobei
die gebeugten Strahlen die ersten und zweiten winkelmäßig getrennten
Lichtstrahlen mit gleicher Polarisation bilden und wobei sie jeweils
erste und zweite vorher festgelegte spektrale Zusammensetzungen
aufweisen.
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Wie nachfolgend im Detail ersichtlich
ist, werden die so gebildeten Lichtstrahlen durch die gleiche optische
Anordnung hergestellt, mit einem reduziertem Platzbedarf.
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Entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung sind die Hologramme zwischen zwei benachbart befestigten
Prismen, welche aus optischem Material hergestellt sind, zusammengedrückt. Sie
sind in einem Material mit einem Brechungsindex registriert bzw.
aufgezeichnet, welcher ungefähr
dem des Materials, aus dem die Prismen bestehen, entspricht. Sie
werden über
einen Lichtstrahl mit 45°-Einfallswinkel
beleuchtet, wobei die Achsen der durch diese Hologramme gebeugten
Strahlen auf der Achse des einfallenden Strahles, welcher auf die
Hologramme trifft und welcher in einer Ebene senkrecht zu dieser
Achse steht, konvergieren.
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Entsprechend einer ersten Variante
beinhaltet die Vorrichtung ein drittes Hologramm, welches nahezu koplanar
mit den anderen beiden ist, welches so aufgezeichnet ist, dass es
einen gebeugten Lichtstrahl bildet, mit einer ebenen Polarisation
und mit einer dritten vorher festgelegten spektralen Zusammensetzung,
dessen Achse koplanar ist und welcher mit den anderen der beiden
gebeugten Strahlen konvergiert. Wie nachfolgend gesehen wird, ist
eine derartige Vorrichtung zur Beleuchtung von Matrixschirmen aus
Flüssigkristallzellen
geeignet, bei welchen die Zellen der Triplets, von denen jedes ein
Pixel des dargestellten Bildes definiert, in Reihe sind.
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Entsprechend einer anderen Variante
der Vorrichtung entsprechend der Erfindung ist ein drittes Hologramm
beinhaltet, welches nicht koplanar mit den anderen beiden ist, in
einem Material mit einem unterschiedlichen Brechungsindex von dem
Index der anderen beiden aufgezeichnet, und so angeordnet, um einen
dritten gebeugten Strahl zu bilden, dessen Achse nicht koplanar
zu den Achsen der durch die ersten und zweiten Hologramme gebeugten
Strahlen ist, wobei der dritte Strahl linear polarisiert ist, ähnlich den
anderen beiden, und welcher eine dritte vorher festgelegte spektrale
Zusammensetzung besitzt. In dieser Variante beinhaltet die Vorrichtung
ein drittes keilförmiges
Prisma, welches zwischen die anderen beiden Prismen eingefügt ist,
wobei das erste und zweite Hologramm zwischen einer Fläche dieses
dritten Prismas und einer Fläche
eines der anderen Prismen eingepresst bzw. eingequetscht ist, während das
dritte Hologramm zwischen den anderen beiden Flächen des dritten Prismas und
einer Fläche
des anderen der anderen Prismen eingequetscht ist, wobei die Ebenen
der Hologramme auf den Rand hin konvergieren, der für die drei
Prismen gemeinsam ist. Wie nachfolgend gesehen wird, ist diese Variante
für die
Beleuchtung eines Matrixschirms von Flüssigkristallzellen geeignet,
bei welchem die Zellen der Triplets der Zellen, von denen jede ein
Pixel des Bildes, welches darzustellen ist, definiert, nicht in
Reihe sind und z. B. in einer Δ-Anordnung
angeordnet sind.
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Andere Charakteristika und Vorteile
der Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung werden durch
das Lesen der folgenden Beschreibung und aufgrund der Durchsicht
der beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
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1 und 2 geben zeichnerisch jeweils
die erste und zweite Variante der Vorrichtung entsprechend der oben
erwähnten
Erfindung wieder, und
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3 ist
eine Zeichnung des Videobildprojektors, welcher die Vorrichtung
der 2 beinhaltet.
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Es wird nun auf 1 der beigefügten Zeichnung verwiesen, in
welcher die dargestellte Vorrichtung zwei identische rechtwinklige
Prismen 1, 2 beinhaltet, gleichschenklig im Querschnitt
senkrecht zu einer Hypotenusenfläche,
hergestellt aus einem transparenten optischen Material, wie z. B.
Glas. Diese beiden Prismen werden entsprechend ihrer Hypotenusenflächen durch
Quetschen von jeweils einem ersten und zweiten Hologramm 3 und 4 zwischen
ihnen verbunden, welche in wenigstens einem lichtempfindlichen Medium
aufgezeichnet sind.
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Entsprechend der Erfindung kann eines
der beiden Hologramme, z. B. Hologramm 3, in dem Medium durch
Wechselwirken von zwei Lichtstrahlen mit einer vorher festgelegten
spektralen Zusammensetzung in einer derartigen Weise aufgezeichnet
sein, dass diese beiden Strahlen in dem Material des Aufzeichnungsträgers wechselwirken,
entsprechend Wellenvektoren, die unter 90° jeweils zueinander orientiert
sind, in der Ebene der 1 zum
Beispiel. Es ist beim Auslesen eines derartig aufgezeichneten Hologrammes
bekannt, dass der Wellenvektor des gebeugten Strahles auch bei 90° bezüglich dem
einfallenden Strahl orientiert ist, wenn das Hologramm mit einem
Strahl mit dieser spektralen Zusammensetzung beleuchtet wird.
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Es ist auch bekannt, dass der Beugungswirkungsgrad
für die
Strahlkomponente, welche in der Einfallsebene polarisiert ist (Komponente
p), dann null ist, während
der Wirkungsgrad der Komponente, die senkrecht zur Einfallsebene
polarisiert ist (Komponente s), 100 ist. Mehr zu diesen Details
dieser Charakteristik kann aus dem Artikel von Kogelnik mit dem
Titel "Waves in
thick holograms" veröffentlicht
in „The
Bell Systems Technical Journal",
1969, Seiten 2909 bis 2917 ersehen werden.
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Der oben beschriebene Vorgang des
Aufzeichnens, obwohl er theoretisch nutzbar ist, um Hologramme zu
erhalten, welche in der Vorrichtung entsprechend der vorliegenden
Erfindung zu installieren sind, ist nicht derjenige, welcher in
der Praxis bevorzugt wird. Aus Gründen, welche mit der spektralen
Empfindlichkeit von derzeitig erhältlichen holographischen Aufzeichnungsmaterialien
zusammenhängen,
ist es vorzuziehen, eine monochromatische Strahlquelle zu benutzen,
welche für
die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials geeignet ist. In
diesem Fall ist der Winkel der Strahlen, welche beim Aufzeichnen
miteinander interferieren, um die räumlich modulierte Verteilung
des Brechungsindexes zu erzeugen, welcher das Hologramm bildet,
nicht notwendigerweise 90° und
kann herkömmlich
berechnet werden, so dass man beim Lesen einen Winkel von 90 ° im Hologramm
zwischen dem einfallenden Strahl und dem gebeugten Strahl findet.
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Wenn das Hologramm 3, welches
durch einen der oben beschriebenen Aufzeichnungsprozesse erhalten
wird, mit einem Lichtstrahl mit der Achse A, welche unter 45° von der
Normalen des Hologramms orientiert ist, beleuchtet wird, welcher
die oben erwähnte,
vorher festgelegte spektrale Zusammensetzung aufweist, ist die Achse
B des gebeugten Lichtstrahles in der Ebene der 1 orientiert, senkrecht zur Achse A des
einfallenden Strahles, wenn natürlich
das Material, in welchem das Hologramm aufgezeichnet wurde, einen
identischen Brechungsindex aufweist oder einen Brechungsindex hat,
welcher wenigstens sehr nahe in der Praxis zum Brechungsindex des
Glasprismas 2 ist. Als ein Beispiel für ein derartiges Material kann
man das lichtempfindliche Polymer erwähnen, welches von Dupont de
Nemours unter der Referenz HRF-100 vermarktet wird, welches einen
Brechungsindex von 1,51 besitzt.
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Außerdem ist entsprechend den
Instruktionen des vorher erwähnten
Artikels von Kogelnik der Strahl B ganz linear polari siert, da der
Beugungswirkungsgrad der Komponente s des Lichtstrahles A nahe bei
100 sein kann, während
die Komponente p dieses Strahles im gebeugten Strahl B nicht vorhanden
ist und im Strahl nullter Ordnung mit der Achse A' kolinear zur Achse
A gefunden wird.
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Diese Charakteristik ist deshalb
sehr vorteilhaft, dass sie bei der Anwendung für die Projektion von Videobildern,
welche auf einem Matrixschirm aus Flüssigkristallzellen dargestellt
werden, es ermöglicht,
diesen Schirm frei bzw. ohne Polarisationsfilm zu machen, mit welchem
ein derartiger Schirm normalerweise ausgestattet ist und welcher
einen großen
Teil des Lichtes, welches durch ihn läuft, absorbiert. Die Helligkeit
der projizierten Bilder wird mit einem derartigen, hier in 3 dargestellten Projektor
erheblich verbessert, welcher im Detail nachfolgend beschrieben
wird.
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Damit macht es die Erfindung möglich, einen
Lichtstrahl B zu bilden, welcher gänzlich linear polarisiert ist
und welcher eine vorher festgelegte spektrale Zusammensetzung hat
und welcher einen Wellenvektor in der Ebene der 1 besitzt, welcher geeignet ist, direkt
zur Beleuchtung eines Matrixschirmes von Flüssigkristallzellen benutzt
zu werden, welcher an einem Gitter von Mikrolinsen zum Fokussieren
dieses Lichtstrahles auf die Zellen des Schirmes befestigt ist,
wobei diese Zellen die Durchlässigkeit
der Lichtstrahlen mit dieser spektralen Zusammensetzung in Richtung
einer Projektionsoberfläche
steuern.
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In der Praxis jedoch erfordert die
Projektion von Videobildern in Farbe die Anwendung von wenigstens zwei
solcher Lichtstrahlen, und vorzugsweise von drei Strahlen aus z.
B. rotem, grünem
und blauem Licht, welche durch das Gitter von Mikrolinsen auf die
entsprechenden Flüssigkristallzellen
von Triplets dieser Zellen fokussiert werden, welche jeweils mit
einem Pixel des Bildes, welches zu projizieren ist, verbunden sind.
Diese Zellen steuern die Transmission der Strahlen aus rotem, grünem und
blauem Licht in Richtung der Projektionsoberfläche, um ein Bild dort erscheinen
zu lassen, ein Bild, welches im Allgemeinen vergrößert ist,
wie es weiter in Verbindung mit 3 zu
sehen ist.
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Zu diesem Zweck sind zwischen den
zwei Prismen 1 und 2, neben dem Hologramm 3,
Hologramm 4 und ein drittes Hologramm (nicht in 1 dargestellt) angeordnet,
wobei diese drei Hologramme z. B. in dem gleichen Aufzeichnungsmaterial
aufgezeichnet sind, mittels einem der Prozesse, die oben beschrieben
wurden.
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Beim Lesen dieser drei Hologramme
müssen
die Wellenvektoren der gebeugten Strahlen unterschiedlich in einer
Ebene senkrecht zur Ebene der 1 orientiert
sein und durch die Achse B des Strahles laufen, welcher durch das
Hologramm 3 gebeugt wird. Zu diesem Zweck können die
Strahlen, welche mit dem Aufzeichnen des Hologramms 4 interferieren,
z. B. derart sein, dass der Wellenvektor eines der Strahlen entsprechend
zur Richtung A orientiert ist und der Wellenvektor des anderen bezüglich der
Ebene der Figur geneigt ist und in einer Ebene senkrecht zu dieser
Figur ist und durch die Achse des Strahls B läuft. Damit wird ein Winkel
von 90° zwischen
den Strahlen beibehalten, welche im Material des Hologramms wechselwirken.
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Wenn die Vorrichtung der 1 entsprechend zur Achse
A mit einem einzelnen, nicht polarisierten Licht beleuchtet wird,
welches die beiden spektralen Zusammensetzungen aufweist, die für das Aufzeichnen der
Hologramme 3 und 4 benutzt wurden, beugen sie
jeweils den Strahl B, wie dies oben beschrieben wurde, und den Strahl
C mit der gleichen ebenen Polarisation, aber mit einer unterschiedlichen
spektralen Zusammensetzung gegenüber
der des Strahls B, entsprechend zu zwei Richtungen, welche zueinander
geneigt sind. Dadurch wird die Achse des Strahls C bezüglich der
Ebene der Figur geneigt, während
sie die gleiche in Projektion in die Ebene mit der Achse des Strahls
B bleibt.
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Man kann sehen, dass durch das Anordnen
eines dritten Hologramms zwischen den Prismen 1 und 2 und
durch das Aufzeichnen desselben durch Nutzen zweier Lichtstrahlen
mit einer dritten spektralen Zusammensetzung in einer derartigen
Weise, dass der Wellenvektor eines der Strahlen entsprechend zu
A orientiert ist und der Wellenvektor des anderen bezüglich der
Achse der Strahlen B und C in der Ebene senkrecht zur 1 geneigt ist und durch
die Achsen B und C läuft,
und durch Beugung eines einzelnen Lichtstrahls mit den drei spektralen
Zusammensetzungen, welche zum Aufnehmen der Hologramme benutzt wurden,
drei gebeugte Strahlen mit der gleichen ebenen Polarisation, aber
mit drei unterschiedlichen Farben gebildet werden, deren Achsen
koplanar sind und winkelmäßig voneinander
getrennt sind. Einer von diesen ist in der Ebene der 1, und die anderen beiden
sind z. B. symmetrisch bezüglich
dieser Ebene angeordnet. In der Anmeldung, welche mit der vorliegenden
Erfindung speziell für
die Projektion von Videobildern, welche auf einem Matrixschirm von
Flüssigkristallzellen
dargestellt werden, gedacht ist, übernimmt ein Gitter von Mikrolinsen
die drei Strahlen und fokussiert die entsprechenden Lichtstrahlen
auf Zellen des Schirms, welche mit den jeweiligen roten, grünen und
blauen Komponenten des Bildes verbunden sind, das zu projizieren
ist.
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Die oben beschriebene Vorrichtung
hat den Vorteil eines minimalen Platzbedarfs, nämlich dem eines einzelnen Kubus
aus Glas, welcher aus der Anordnung der Prismen 1 und 2 besteht.
Jedoch ermöglicht
sie nicht, einen Schirm zu beleuchten, welcher aus Triplets von
Zellen für
jeweils rote, grüne
und blaue Farbe besteht, wenn die Zellen des Triplets nicht in einer
Reihe angeordnet sind, z. B. in einer Δ-Konfiguration. Die bei gefügte Zeichnung
der 2 zeigt eine zweite
Variante der Vorrichtung entsprechend der Erfindung, welche gestattet,
dass dieses Ergebnis erhalten wird.
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In dieser Figur wird gezeigt, dass
die Vorrichtung, ähnlich
der Vorrichtung der 1,
ein rechtwinkliges Prisma 1 beinhaltet, welches auf seiner
Hypotenusenfläche
die Hologramme 3 und 4 stützt, welche z. B. im gleichen
Medium aufgezeichnet sind, welche die gleiche Rolle spielen wie
diejenigen der Vorrichtung der 1.
Ein Medium, welches ein drittes Hologramm 5 enthält, wird
zwischen dem rechtwinkligen Prisma 2' und dem keilförmigen Prisma 6 angeordnet,
dessen eine Oberfläche
benachbart zu den Hologrammen 3 und 4 ist und
dessen andere Fläche
benachbart zum Hologramm 5 ist . Die Ebenen der Hologramme 3 und 4 auf
der einen Seite und 5 auf der anderen Seite konvergieren
am Rand 7, welcher für
die drei Prismen 1, 2' und 6 gemeinsam ist.
Der Winkel an der Spitze ak des keilförmigen Prismas 6,
gemessen an diesem Rand 7, hat einen Wert, dessen Berechnung
nachfolgend erklärt
wird. Das keilförmige
Prisma 6 und Prisma 2' haben zusammen ein Volumen, welches
identisch zu dem des Prismas 2 der Vorrichtung der 1 ist. Damit haben die Vorrichtungen
der 1 und 2 beide die kompakte Form
eines Kubus.
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Entsprechend einer Charakteristik
der Vorrichtung der 2 besitzt
das Medium, welches das Hologramm 5 enthält, einen
unterschiedlichen Brechungsindex von dem der Hologramme 3 und 4.
Zu diesem Zweck ist es möglich,
für die
Hologramme 3 und 4 das vorher erwähnte lichtempfindliche
Polymer von Dupont zu verwenden, und für das Aufnehmen des Hologramms 5 eine
Schicht aus bichromatischer Gelatine mit dem Brechungsindex n5 = 1,38. Der Wert dieser Anordnung wird
nachfolgend erklärt.
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Das Hologramm 5 wird durch
Aufbringen der Wechselwirkung der zwei Strahlen mit einer vorher
festgelegten spektralen Zusam mensetzung aufgezeichnet, welche unterschiedlich
von der ist, welche für
die Hologramme 3 und 4 benutzt wird. Außerdem müssen die
Strahlen, welche zum Aufnehmen des Hologramms 5 genutzt
werden, unter 90° bezüglich zueinander
wechselwirken, um die vollständige
Polarisation des gebeugten Strahles sicherzustellen. Wenn einer
von ihnen für
das Hologramm 5 während
seines Aufzeichnens mit einem Referenzstrahl mit Orientierung A
ein Material mit einem Brechungsindex gleich dem des Materials nutzt,
welches für
das Aufzeichnen der Hologramme 3 und 4 benutzt
wird, identisch zu dem des Prismas 2', würde diese Wechselwirkungsbedingung
zur Bildung eines gebeugten Strahles mit der Orientierung D' senkrecht zur Richtung
A und deshalb parallel zur Ebene führen, welche die Achsen der
Strahlen D und C beinhaltet. Nun ist es für die Beleuchtung der Triplets
der Zellen, welche an den Spitzen des Dreiecks in einer Δ-Konfiguration
angeordnet sind, für
die Achse D des Strahles, welcher durch das Hologramm 5 gebeugt
wird, notwendig, bezüglich
der Ebene geneigt zu sein, welche die Achsen der Strahlen B und
C enthält,
so dass die gleiche Mikrolinse drei Lichtstrahlen, welche von diesen
drei Strahlen genommen werden und welche über deren Öffnung gekreuzt werden, auf
die drei Zellen in Δ-Konfiguration des
gleichen Triplets von Zellen fokussieren kann.
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Dann, um mit der Vorrichtung der
2 die Bedingung der orthogonalen
Natur der Ausbreitungsrichtungen im Medium des Hologramms
5 der
einfallenden und gebeugten Strahlen wiederzugewinnen, die notwendig
ist, um einen hohen Pegel an Polarisation des gebeugten Strahles
und den Neigungswinkel a = 2a
k, im Prisma
2', dieses Strahles
in Bezug auf die Ebene, welche die Achsen der Strahlen B und C enthält, zu erhalten,
wird gezeigt, dass der Winkel an der Spitze ak des keilförmigen Prismas
mit den Brechungsindizes der Materialien der Hologramme über die
Gleichung zusammenhängen
muss:
wobei n
5,
n die Brechungsindizes des Materials des Hologramms
5 und
des Materials der Hologramme
3 und
4 jeweils sind.
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Man sieht, dass die Vorrichtung der 2, in welcher die Achsen
der Strahlen B, C und D die Ränder einer
dreiseitigen Pyramide bilden, es ermöglicht, über ein Gitter von Mikrolinsen
zum Fokussieren, welches an sich bekannt ist, all die Flüssigkristallzellen
des Matrixbildschirmes zu beleuchten, in welchem die drei Zellen,
welche ein Pixel des Bildes definieren, in Δ-Konfiguration angeordnet sind.
Dieses Ergebnis wird mit einer kompakten Vorrichtung erreicht, welches
es ermöglicht,
den polarisierenden Film zu eliminieren bzw. wegzulassen, welcher
normalerweise mit einem derartigen Schirm verbunden ist, und deshalb
die Verluste an Leuchtenergie aufgrund der Absorption des Lichtes
in diesem Film zu eliminieren, in Übereinstimmung mit den Zielen der
vorliegenden Erfindung.
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Die Leuchtstärke des Bildes, welches durch
einen Videoprojektor projiziert wird, welcher mit der Vorrichtung
entsprechend der Erfindung ausgestattet ist, wird vorteilhaft durch
das Weglassen des polarisierenden Filmes erhöht. Ein derartiger Projektor
wird in Zusammenhang mit der Durch- bzw. Ansicht der 3 beschrieben, welche in
Form einer perspektivische Darstellung das optische System eines
Projektors für
Videobilder zeigt, welche auf einem Schirm 10 von Flüssigkristallen
dargestellt werden. Das System beinhaltet z. B. die polychromatische
Lichtquelle 11, eine Quelle für natürliches weißes Licht, welches herkömmlich in
zwei Komponenten p und s mit ebener Polarisation aufgeteilt werden
kann, welche senkrecht zueinander sind. Das optische System beinhaltet
auch die Vorrichtung 12, wie sie in 2 dargestellt wird, ausgestattet mit
den Hologrammen 13, 14, 15, welche jeweils
nach Art der Hologramme 3,
4 und 5 der
Vorrichtung der 2 aufgezeichnet
und angeordnet sind. Das Licht der Quelle 11, welches durch
die Hologramme 13, 14 und 15 gebeugt wird,
beleuchtet den Schirm 10 über ein Gitter von Mikrolinsen 16.
Jede der Linsen dieses Gitters fokussiert dann drei Lichtstrahlen 17R , 17V , 17B , z. B. jeweils rot, grün und blau
auf jeweils drei Flüssigkristallzellen
R, V und B des Schirmes, wobei zusammen ein Pixel des Bildes, welches
auf dem Schirm 10 dargestellt wird, definiert wird, wie
dies für
ein Oberflächenelement 10a des
Schirmes 10 dargestellt wird.
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Da diese drei Lichtstrahlen gänzlich linear
polarisiert sind, wenn sie aus der Vorrichtung 12 herauskommen,
ist Schirm 10 frei von dem polarisierenden Film, mit welchem
dieser herkömmlich
ausgestattet ist, was deshalb die Lichtintensität verstärkt, welche die Zellen R, V,
B, wie oben gesehen, beleuchtet. Diese Zellen, welche mit dem Analyseelement 10' verbunden sind,
agieren herkömmlich
als Lichtventile bzw. -begrenzer, welche in einem Alles-oder-Nichts-Modus über eine
elektronische Vorrichtung gesteuert werden, wie sie an sich bekannt
ist, wobei ein Objektiv 18 das Licht aufnimmt, welches
durch den Schirm 10 durchgelassen wird, um es auf eine
Projektionsoberfläche
(nicht dargestellt) zu projizieren, auf welcher ein vergrößertes Bild des
auf dem Schirm 10 dargestellten erscheint.
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In 3 beleuchtet
die Vorrichtung 12 nur die Hälfte des Schirmes 10,
die andere Hälfte
wird durch die identische Vorrichtung 12' beleuchtet, welche an der Vorrichtung 12 befestigt
ist, und um eine horizontale Achse um eine Vierteldrehung bezüglich der
letzteren gedreht. Die Vorrichtung 12' empfängt den einfallenden Strahl
nullter Ordnung, welcher durch die Hologramme 13, 14 und 15 der
Vorrichtung 12 läuft,
parallel zur Achse des Lichtstrahls, welcher von der Quelle 11 kommt.
Dieser Strahl nullter Ordnung besteht hauptsächlich aus der Kom ponente p
des Lichtes, welches durch diese Quelle emittiert wird, da der größere Anteil
der Komponente s in die Strahlen geht, welche durch die Hologramme 13, 14 und 15 gebeugt
werden, wie oben gesehen. Damit die Vorrichtung 12' hauptsächlich die
Komponente s empfängt,
die einzige, welche in dieser Vorrichtung gebeugt wird, wird eine
Halbwellenplatte 19 angeordnet, welche aus der Vorrichtung 12 kommt.
Ein Strahl, welcher hauptsächlich
die Komponente p enthält,
wird beim Durchlaufen durch diese Platte in einen Strahl übergeführt, welcher
hauptsächlich
die Komponente s beinhaltet, und wird in Richtung zweier Umkehrspiegel 20, 20' geführt, welche
diesen Strahl in Richtung der Vorrichtung 12' verschieben bzw. umlenken.
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Man sieht, dass aufgrund des Gebrauches
der beiden Vorrichtungen 12, 12' der Lichtstrom von der Quelle 11 komplett
genutzt wird, wobei er die Energie beinhaltet, welche in dem Strahl
nullter Ordnung der Hologramme 13, 14, 15 enthalten
ist. Dies ist nicht möglich
für eine
Vorrichtung zur Beleuchtung eines Matrixschirms von Flüssigkristallzellen,
welche mit einem herkömmlichen
Polarisierer ausgestattet ist, welcher eine der Komponenten mit
ebener Polarisation des einfallenden Strahles gänzlich absorbiert und welcher
Verluste in der anderen nutzbaren Komponente verursacht.
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Es ist klar, dass, wenn die Triplets
von Zellen R, V, B des Schirmes 10 in Reihe waren, die
Vorrichtungen des Typs der 1 eher
als die des Typs der 3 im
optischen System der 3 installiert
werden.
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Es wird nun offensichtlich, dass
die Erfindung es in der Tat ermöglicht,
die aufgeführten
Ziele zu erreichen, nämlich
einen Projektor für
Videobilder herzustellen, mit einem kompakten optischen System und
mit einem hohen Leuchtwirkungsgrad, welcher an die Matrixschirme
von Flüssigkristallzellen
mit Triplets, welche in Reihe oder in Δ-Konfiguration sind, angepasst
werden kann.
