DE112005000801B4

DE112005000801B4 - Vorrichtung zur reziproken Polarisation mit zueinander komplementären Polarisationsschichten (Kreuzpolarisator)

Info

Publication number: DE112005000801B4
Application number: DE112005000801T
Authority: DE
Inventors: Max Mayer; Bernhard Bausenwein
Original assignee: blnsight3D GmbH
Current assignee: Blnsight3d De GmbH
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: WO2005076635A1; US20070159693A1; DE102004006148A1; US7929208B2; DE112005000801A5

Abstract

Kreuzpolarisator, wobei
1.1 mindestens zwei Polarisationsschichten eine dreiarmige Struktur bilden und jeder der drei Arme ein Polarisationsstrahlenteiler Pi (i = 1, 2, 3) ist,
1.1.1 jeder Polarisationsstrahlenteiler Pi einen Normalenvektor Ni normal und einen Schichtvektor Vi komplanar zur der ihn bildenden Polarisationsschicht besitzt, wobei der Schichtvektor Vi zusammen mit der optischen Einfallsachse und der optischen Reflexionsachse einer auf den Polarisationsstrahlenteiler Pi einfallenden elektromagnetischen Strahlung anzeigt, welche Polarisationsrichtungen dieser Strahlung vom ihm reflektiert werden und welche ihn transmittieren, wobei
1.1.1.1 der Schichtvektor Vi zusammen mit der optischen Reflexionsachse eine Ebene aufspannt, die die Polarisationsebene des reflektierten Strahls ist,
1.1.1.2 der Schichtvektor Vi zusammen mit der optischen Einfallsachse eine Ebene aufspannt, die zu der Polarisationsebene des transmittierenden Strahls senkrecht ist,
1.2 der erste und zweite Polarisationsstrahlenteiler (P1, P2) entlang einer ersten optischen Achse (A1) angeordnet sind,
1.3 der erste und dritte Polarisationsstrahlenteiler (P1, P3) entlang einer...

Description

Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Systeme im sichtbaren und benachbarten elektromagnetischen Spektrum, die einen Polarisator beinhalten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf komplexe, d. h. aus mehreren Polarisationsschichten zusammengesetzte Polarisatoren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Kopplung zueinander komplementärer Polarisationsschichten. Insbesondere wird in dieser Anmeldung ein Prinzip der Kreuzpolarisation aufgedeckt und erläutert, bei dem zueinander komplementäre Polarisatorschichten reziprok gekoppelt verwendet werden.
Diskussion des Stands der Technik:
Ein kurzer Überblick über einfache Polarisatoren (im Gegensatz zu zusammengesetzten, mehrfachen) wird in unserer vorhergegangenen Patentanmeldung DE 10 2004 006 148 A1 gegeben, deren Inhalt Bestandteil dieser Anmeldung ist. Da in dieser Anmeldung die Bedeutung unserer Erfindung für die Strahlführung in 2-Kanal-Bildanzeigesystemen erläutert wird, stellen wir hier kurz den Stand der Technik der dafür eingesetzten Polarisationssysteme vor.
Für transmissive LCD (Liquid Crystal Display) wurde von Lee 1990 ( DE4040081C2 , Goldstar) eine Anordnung vorgestellt, die je einen Polarisationsstrahlenteiler (Polarizing Beam Splitter, PBS) zur Zerlegung des eingestrahlten Lichts und einen PBS zur Superposition der beiden modulierten Teillichtbündel verwendet.
Für reflexive, polarisationsdrehende Systeme wurde bereits 1988 von Baur et al. ( US5028121A ) eine auf einem einzelnen PBS beruhende Architektur aufgedeckt. Dieser einzelne PBS wird sowohl für die Polarisationsteilung (als Splitter) wie auch für die Polarisationsrekombination und die Bildüberlagerung (Superposition) eingesetzt. Eine gleichartige Anordnung wurde von Gibbon et al. 2001 ( US20030020809A1 ) weiter ausgebaut und auch von Svardal et al. 2001 ( WO03058342A1 ) für LCoS (Liquid Crystal an Silicon) Displays ( ) verwendet. Eine im Prinzip ähnliche Anordnung, bei der aber der Split/die Rekombination mit einem PBS für jeden Farbkanal durchgeführt wird, wurde von Hattori und Oikawa bereits 1996 ( US5798819A ) beschrieben.
Für DMD (Digital Mirror Devices) wurde von Fielding ( US20010040670A1 ) ebenfalls eine Licht-Architektur mit nur einem PBS für Strahlenteilung und Superposition vorgestellt. Lösungen für die Lichtführung in 2-Kanal-Bildanzeigesystemen mit DMD, die berücksichtigen, dass gegenwärtig nur eine Bauform der stereoisomeren DMD zur Verfügung steht, wurden 2003 von Bausenwein und Mayer aufgedeckt ( DE10361915A1 ). Diese enthalten einen PBS für die Strahlenteilung und einen PBS für die Superposition.
Alle Lichtanordnungen, die mit einem einzelnen PBS zur Superposition arbeiten ( ), tragen die im PBS enthaltenen Nachteile der asymmetrischen Strahlteilung in Bezug auf unterschiedliche Polarisationsgüte, unterschiedliche Helligkeit der beiden polarisierten Teilstrahlen sowie unterschiedliche Zahl der Faltungen (nur der S-Strahl wird in einer Faltung abgelenkt). Einfache Polarisationsstrahlenteiler zeichnen sich dabei durch verschieden hohe Polarisationsgüte der beiden Teilstrahlen aus. Während der transmittierende P-Strahl (durchgezogene Linie) nur mit einem Promille verunreinigt ist (S-Polarisation wird am PBS praktisch nicht transmittiert), enthält der reflektierte S-Strahl (gepunktete Linie) ca. fünf Prozent P-Polarisationsverunreinigungen (P-Polarisation reflektiert am PBS zu 5%). Mangelnde Polarisationsgüte wird vor allem bei der Verwendung von LCoS problematisch (IC-Displays, die helle Bildpunkte mit einer gedrehten Polarisation reflektieren, dunkle Bildpunkte dagegen mit unveränderter Polarisation reflektieren) ( ). Bei der Einstrahlung in RLM1 sind im reflektierten S-Strahl ca. 5% P-Polarisationsverunreinigungen enthalten (nicht gezeigt). Diese werden an dunklen Bildpunkten ohne Änderung ihrer Polarisationsrichtung reflektiert und gelangen so in den ON-Strahl, weil sie die gleiche Polarisierung tragen wie das modulierte Licht heller Bildpunkte von RLM1. Bei Einstrahlung in den RLM2 sind im transmittierten P-Strahl wesentlich geringere Verunreinigungen enthalten. Das an dunklen Bildpunkten ohne Änderung der Polarisationsrichtung von RLM2 reflektierte P-Licht wird aber ebenfalls zu 5% von P1 in den ON-Strahl reflektiert. So sind beide Kanäle von der unvollständigen Polarisationsfunktion des PBS gleich belastet (Kanal 1 bei der Einstrahlung und Kanal 2 bei der Ausstrahlung) was zu einem geringen Bildkontrast führt (ca. 20:1 für beide Kanäle).
Deshalb wurden für 2-Kanal-Bildanzeigen mit LCoS Displays mehrere Anordnungen aus zusammengesetzten, komplexen Polarisatoren (siehe ) vorgestellt ( US5921650A Doany and Rosenbluth IBM, US6280034B1 Brennesholtz Philips, WO03007074A1 Roth, Shmuel Genua Color Technologies, EP1337117A1 und WO2003065737A3 Thomson SA). Der Aufbau dieser sich topologisch sehr ähnlichen Lösungen ist in gezeigt. Es handelt sich in allen Fällen um eine Anordnung von 4 PBS, deren Ausrichtung so erfolgt, dass die Dünnfilmschichten ein zusammengesetztes X ergeben. Auch die Strahlführung ist in allen Fällen identisch: Ein Eingangs-PBS polarisiert den Eingangstrahl (IN) in einen abgelenkten S- und einen durchgehenden P-Strahl. Der S-polarisierte, an P1 gefaltete Teilstrahl wird auch von dem ebenfalls im Eingangsquadranten des X liegenden P3 in Richtung der Einstrahlung auf einen ersten LCoS (RLM1) reflektiert. Der P-polarisierte, P1 transmittierende Teilstahl transmittiert auch den dahinter liegenden P2, und trifft auf den zweiten LCoS (RLM2) im der Einstrahlung gegenüberliegenden Quadranten des X. Bei dunklen, Lichtpunkten (OFF) werden die Lichtstrahlen auf dem gleichen Weg zurück in Richtung der Einstrahlung reflektiert. Helle Lichtpunkte (ON) werden dagegen durch eine Polarisationsdrehung moduliert. Der S-Strahl, der vor der Modulation zweimal abgelenkt wurde, wird nun als P-Strahl gerade die Anordnung durch zwei Transmissionen an P3 und P4 verlassen. Der vorher zweifach transmittierte P-Strahl wird so zum zweimal reflektierten S-Strahl (an P2 und P4), der das X im dem Eingangsquadranten gegenüberliegenden Ausgangsquadranten verlässt. Dieser komplexe Polarisator ist eine erhebliche Verbesserung gegenüber 1 PBS-Lösungen bei LCoS Anzeigen. Der Vorteil im Vergleich mit einfachen PBS liegt in der Kombination von mehreren Polarisationsprozessen, wobei die enthaltenen „Polarisationsverunreinigungen” multiplikativ entfernt werden. Allerdings sind auch in der X-Anordnung aus 4 PBS zusätzliche absorbierende Cleanup-Polarisatoren sinnvoll, damit upstream und downstream zu den RLM die im S-Kanal enthaltenen P-Anteile entfernt werden können. Dies ist ein Nachteil der Kopplung von gleichartigen Polarisationsprozessen.
Ein komplexer Polarisator, der beide Teilstrahlen gleichartig behandelt, wird von Fulkerson et al. ( US6490087B1 ) beschrieben. Hier wird mit der Hilfe von zwei zusätzlichen polarisationsdrehenden Elementen (Lambda-halbe-Plättchen) und drei Polarisationsstrahlenteilern (PBS) eine interessante Wirkung erzielt: die Polarisationsebene des P1 transmittierenden Teilstrahls wird auf dem Weg zu P2 durch ein Verzögerungsplättchen um 90 Grad gedreht. Dies hat zur Folge, dass aus dem P-polarisierten Strahl ein S-polarisierter Strahl wird, der dann also an P2 (gleichartig wirkender PBS) reflektiert wird. Der Teilstrahl erfährt also eine Transmission und nach Drehung seiner Polarisationsebene eine Reflexion. Entsprechendes gilt für den Teilstrahl, der an P1 eine Reflexion erfährt: er wird auf dem Weg zu P3 durch ein Lambda-halbe-Plättchen in seiner Polarisationsebene gedreht, wird also von einem S-polarisierten Strahl zu einem P-polarisierten Strahl, welcher dann P3 transmittiert. Durch die Kopplung wird ein hoher, vor allem aber gleicher Polarisationskontrast in beiden Teilstrahlen erreicht.
Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde einen komplexen Polarisator aufzudecken, der den in der Patentschrift US6490087B1 von Fulkerson et al. bekannten komplexen Polarisator dahingehend verbessert, dass keine polarisationsdrehenden Elemente (Lamda-halbe-Plättchen) verwendet werden müssen um beide Teilstahlen gleichartig zu behandeln.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung des Kreuzpolarisators gelöst. Mindestens zwei Polarisatorschichten werden dabei so angeordnet, dass sie eine dreiarmige Struktur bilden, und jeder der drei Arme ein Polarisationsstrahlenteiler (P1, P2, P3) ist. Sowohl bei der Strahlteilung als auch bei der Strahlenvereinigung erfahren beide Teilstrahlen im Kreuzpolarisator sowohl einen transmissiven als auch einen reflexiven Vorgang. Diese reziproke Kopplung wird alleine durch die geeignete Anordnung der drei Polarisationsstrahlenteiler (P1, P2, P3) mit deren Schichtvektoren (V1, V2, V3) entlang zweier optischer Achsen (A1, A2) erreicht. Beide Teilstrahlen weisen danach die gleiche Polarisationsgüte (polarization contrast), und die gleiche Lichtstärke auf, und beide sind je einmal gefaltet. Der Kreuzpolarisator ermöglichen effiziente Anordnungen von optischen Systemen, die mit komplementär polarisiertem Licht arbeiten z. B. 2-Kanal-Bildanzeigesysteme mit räumlichen Lichtmodulatoren.
Vorteilhafte Weiterbildungen und/oder Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen 2 bis 17 zu entnehmen. Die Verwendungsmöglichkeiten des Kreuzpolarisators sind in den Verwendungsansprüchen 18 und 19 formuliert.
Überblick über die Erfindung:
1. Funktionsweise der verwendeten Polarisatoren und Definition der kennzeichnenden Größen
Polarisationsschichten vom Typ Polarisationsstrahlenteiler teilen einen unpolarisierten Lichtstrahl in zwei linear polarisierte Lichtstrahlen ( ). Ein in der Polarisationsschicht P1 liegender Schichtvektor V1 definiert zusammen mit den optischen Einfalls- und Reflexionsachsen A1 und A2 der Polarisationsschicht, welche Polarisationsrichtungen der auf die Polarisationsschicht einfallenden elektromagnetischen Strahlung reflektiert werden (polarisierende Reflexion) beziehungsweise die Polarisationsschicht transmittieren (polarisierende Transmission). Der Schichtvektor bildet zusammen mit der Einfallsachse A1 eine Ebene E1, zu der die Polarisationsebene E2 (plane of polarization) des transmittierenden Strahls senkrecht steht und zusammen mit der Reflexionsachse A2 die Polarisationsebene E3 des reflektierten Strahls.
Diese Beschreibung durch einen Schichtvektor hat sowohl für Dünnschichtpolarisationsstrahlenteiler ( z. B. MacNeille-Typ) als auch für kartesische Polarisationsstrahlenteiler ( , z. B. Proflux Wire Grid von Moxtek) Gültigkeit.
Bei Dünnschichtpolarisatoren, die nach dem Brewster-Prinzip arbeiten, bestimmt die Einstrahlebene (engl. „plane of incidence”, POI), welche Polarisationsebene (engl. „plane of polarization”, POP) das transmittierte Licht und welche das reflektierte Licht hauptsächlich besitzt: das transmittierte Licht („P-Polarisation”) hat eine POP (E2 in ) parallel zur POI, die POP (E3 in ) des reflektierten Lichts („S-Polarisation”) steht senkrecht zur POI. Man kann daher für Dünnschichtpolarisatoren einen Schichtvektor V (hier V1 in ) angeben, der immer senkrecht auf der POI steht (Kopplung von POP und POI).
Kartesische Polarisatoren ermöglichen eine Entkopplung von POI und POP ( ). Der Schichtvektor V eines kartesischen Polarisators ist durch Eigenschaften der Polarisationsschicht selbst bestimmt (z. B. bei Wire Grid Polarisatoren durch die Drahtlinienausrichtung in der Polarisationsschicht; hier V1 von P1 in ). Der Schichtvektor, und damit die POPs können unabhängig von der POI gewählt werden.
Einfache Polarisationsstrahlenteiler sowohl vom Typ Dünnschichtpolarisator als auch einfache kartesische Polarisationsstrahlenteiler zeichnen sich dabei durch verschieden hohe Polarisationsgüte der beiden Teilstrahlen aus. Während der transmittierende Strahl mit weniger als einem Promille verunreinigt ist, enthält der reflektierte Strahl ca. fünf Prozent Polarisationsverunreinigungen.
2. Der Kreuzpolarisator: reziproke Polarisation an zueinander komplementären Polarisationsschichten
Ein zentraler Aspekt unserer Erfindung ist die mehrfache Kopplung eines polarisierenden Transmissionsvorgangs an einem PBS mit einem polarisierenden Reflexionsvorgang an einem zu diesem Polarisator komplementären PBS.
Dazu werden strukturell drei Polarisationsschichten P1, P2 und P3 mit den Schichtvektoren V1, V2 und V3 entlang zweier optischer Achsen A1 und A2 so angeordnet ( ), dass P1 und P2 sowie P1 und P3 zueinander komplementäre Polarisationsschichten sind. Dies wird dadurch erreicht, dass einerseits die Ebene E1, die gebildet ist aus A1 und V1, senkrecht steht zur Ebene E2, die gebildet ist aus A1 und V2 und außerdem die Ebene E3, die gebildet ist aus A2 und V1, senkrecht steht zur Ebene E4, die gebildet ist aus A2 und V3.
Dies hat funktionell zur Folge, dass ein polarisierender Transmissionsvorgang an P1 entlang A1 gekoppelt werden kann an einen polarisierenden Reflexionsvorgang an P2 ( ) und ein polarisierender Transmissionsvorgang an P2 entlang A1 gekoppelt werden kann an einen polarisierenden Reflexionsvorgang an P1 ( ). Außerdem kann ein polarisierender Transmissionsvorgang an P1 entlang A2 an einen polarisierenden Reflexionsvorgang an P3 gekoppelt werden und ein polarisierender Transmissionsvorgang an P3 entlang A2 an einen polarisierenden Reflexionsvorgang an P1 (entsprechend , nicht gezeigt).
Wählt man, wie in unserer Erfindung, die Ausrichtung der beiden optischen Achsen A1 und A2 derart, dass es die korrespondierenden Transmissions- und Reflexionsachsen eines an P1 möglichen Polarisationsvorgangs sind, indem die beiden Winkel gleich groß gewählt werden, die der Normalenvektor N1 von P1 mit den beiden Achsvektoren von A1 und A2 bildet, ermöglicht diese Anordnung der drei Polarisatoren unser Prinzip der reziproken Polarisation ( ). Unsere Erfindung der reziproken Polarisation an zueinander komplementären Polarisationsschichten koppelt vier Polarisationsprozesse: zwei zueinander komplementäre Polarisationsprozesse im ersten Strahlengang (ein Transmission an P1 ist gekoppelt an eine Reflexion an P2) mit zwei zueinander komplementären Polarisationsprozessen im zweiten Strahlengang (eine Reflexion an P1 ist gekoppelt an eine Transmission an P3). Wir nennen diese Kopplung der beiden Kopplungen reziproke Polarisation, weil Transmission und Reflexion in den beiden Strahlengängen in umgekehrter Reihenfolge und an zueinander komplementären Polarisationsschichten stattfinden.
Es sei bereits hier darauf hingewiesen, dass der beschriebene dreiarmige Kreuzpolarisator ( ) durch eine vierte Polarisationsschicht zu einer kreuzförmigen Anordnung ausgebaut werden kann (gestrichelte Linien in ).
3. Der dreiarmige Kreuzpolarisator (erste und zweite Verkörperung der Erfindung)
zeigt eine erste Verkörperung des dreiarmigen Kreuzpolarisators mit drei WGP, in dem die Ausrichtung der Schichtvektoren nicht speziell auf die Einstrahlebene POI (plane of incidence) abgestimmt ist. Ein auf P1 einfallender unpolarisierter Lichtstrahl wird in zwei linear polarisierte Teilstrahlen zerlegt, die beide einen zusätzlichen komplementären Polarisationsvorgang durchlaufen. Der P1 transmittierende Strahl erfährt an P2 eine polarisierende Reflexion, und der an P1 reflektierte Strahl erfährt an P3 eine polarisierende Transmission. Wie bereits erwähnt, ermöglichen kartesische Polarisationsschichten eine Entkopplung der Polarisationsebenen von der Einstrahlebene POI. Dies hat zur Folge, dass die beiden Teilstrahlen, die an P1 durch Transmission und Reflexion entstehen, zunächst nicht orthogonal zueinander schwingen (falls V1 nicht parallel oder senkrecht zur POI ist). Als Bezugsystem für die Definition der Schwingungsrichtung gilt das xyz-Bezugssystem aus Ausbreitungsrichtung z, und den beiden senkrecht und parallel zu POI und senkrecht zu z stehenden Vektoren x und y. Erst nachdem jeder Teilstrahl eine Faltung durchlaufen hat, also auch der P1 transmittierende Teilstrahl an P2 reflektiert wurde, sind die beiden Teilstrahlen in ihrem xyz-Bezugssystem orthogonal zueinander polarisiert. Dies wird im Kreuzpolarisator immer erreicht.
zeigt in einer zweiten Verkörperung einen wichtigen Spezialfall, in dem die Schichtvektoren so gewählt werden, dass V1 von P1 senkrecht zur POI steht und V2 von P2 und V3 von P3 folglich parallel zur POI sind. Dies ermöglicht einen Kreuzpolarisator aus zwei Polarisationsschichten. Die Funktionsweise des Wire Grid Polarisators P1 entspricht bei der hier gezeigten Einstrahlung (45 Grad zur Normale der Polarisationsschicht und in der POI) der eines klassischen Dünnschichtpolarisators (z. B. MacNeille), bei dem der reflektierte Strahl einen Schwingungsvektor senkrecht zur POI und der transmittierende Strahl eine Schwingungsvektor parallel zur POI aufweist. Nach dem Stand der Technik werden diese beiden orthogonal zueinander schwingenden Polarisationsrichtungen S-Polarisation (S für senkrecht zur POI) und P-Polarisation (P für parallel zur POI) benannt.
4. Polarisationskontrast des Kreuzpolarisators
In zeigen wir, wie der hohe Polarisationskontrast des Kreuzpolarisators entsteht. Hier werden die zueinander komplementären Polarisationsprozesse quantitativ beschrieben. Die Verwendung eines Kreuzpolarisators führt dazu, dass beide Teilstrahlen eine gleich hohe Polarisationsreinheit besitzen. Ist der Kreuzpolarisator aus ProFlux-WGP (Moxtek) aufgebaut, gelten folgende Werte: Ein linear polarisierter Lichtstrahl ( ), der P1 maximal transmittiert (Transmissionskoeffizient TK = 0,885) wird an P2 maximal reflektiert (Reflexionskoeffizient RK = 0,880). Ein dazu orthogonal linear polarisierter Lichtstrahl ( ) transmittiert P1 minimal (TK = 0,003) und wird an P2 minimal reflektiert (TR = 0,050). Die Daten für Reflexion und Transmission sind entnommen aus: ”Kahn: Doing it with stripes, Private Report an Projection Display, V7, No. 10, 2001, www.profluxpolarizer.com”. Die dazu komplementäre Situation zeigen , d an den Polarisatoren P1 und P3. Ein auf einen der beiden Polarisatoren einfallender unpolarisierter Lichtstrahl hat im transmittierenden Strahl einen hohen Polarisationskontrast von 0,885/0,003 = 295:1, der reflektierte Teilstrahl einen geringen Polarisationskontrast von 0,880/0,50 = 17,6:1. Nach der zweiten Polarisation am komplementären Polarisator sind beide Teilstrahlen durch die Kopplung einer polarisierenden Transmission mit einer polarisierenden Reflexion von gleich hohem Polarisationskontrast 295 × 17,6 > 5000:1.
5. Der vierarmige Kreuzpolarisator (dritte und vierte Verkörperung der Erfindung)
Zum Aufbau des vierarmigen Kreuzpolarisators werden die in gezeigten dreiarmigen Kreuzpolarisatoren durch eine vierte Polarisationsschicht P4 so ergänzt ( ), dass P4 mit P2 entlang einer dritten optischen Achse A3 und P4 mit P3 entlang einer vierten optischen Achse einen zusätzlichen dreiarmigen Kreuzpolarisator bildet (siehe auch ). Die durch diese kreuzförmige Anordnung entstehenden vier Quadranten werden im Folgenden mit Süd-, Nord-, Ost- und West-Quadrant bezeichnet. zeigt in einer dritten Verkörperung unserer Erfindung einen vierarmigen Kreuzpolarisator mit von der POI entkoppelten Schichtvektoren.
zeigt in einer vierten Verkörperung einen vierarmigen Kreuzpolarisator mit Schichtvektoren parallel und senkrecht zur POI. Mit dieser Anordnung ist es möglich, mehrere Kreuzpolarisationsfunktionen zu koppeln. Im Gegensatz zur dritten Verkörperung ( ), bei der die Kreuzpolarisationsfunktionen an P1, P2, P3 (Strahlengang mit durchgezogenen Linien) und P3, P4, P1 (Strahlengang gestrichelt) Licht mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung in die beiden Hälften des Ost-Quadranten und Licht mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung in die beiden Hälften des West-Quadranten schicken, ermöglicht die vierte Verkörperung, dass beide Einstrahlungs-Kreuzpolarisatoren P-Licht in den West-Quadranten und S-Licht in den Ost-Quadranten schicken ( ). Analog zu dem in gezeigten dreiarmigen Kreuzpolarisator haben bei diesem vierarmigen Kreuzpolarisator die Schichten P2 und P3 den gleichen Schichtvektor und zusätzlich auch P1 und P4 den gleichen Schichtvektor. Die Schichten können sich so im Zentrum der Anordnung berühren bzw. durch durchlaufende Schichten realisiert sein. So wird in dieser vierten Verkörperung des vierarmigen Kreuzpolarisators mit Schichtvektoren parallel und senkrecht zur POI eine gleichzeitige Einstrahlung auf P1 und P3 ermöglicht. Wir bezeichnen diese Verkörperung als geschlossene Bauform des vierarmigen Kreuzpolarisators, im Gegensatz zu der in gezeigten Verkörperung, die wir als offene Bauform des vierarmigen Kreuzpolarisators bezeichnen.
Ein wichtiges Detail dieser geschlossenen Bauform ( ) ist die zentrale Kreuzungslinie. Deren Größe wird neben Ungenauigkeiten in der Fertigung auch durch die Dicke der kartesischen Polarisationsschicht bestimmt, die bei Wire Grid Polarisatoren von Moxtek weniger als 0,2 μm beträgt. In der geschlossenen Bauform von (siehe auch ) wird sichtbar, dass das zeitliche Kommutativgesetz für Transmission und Reflexion für die Kreuzpolarisation Gültigkeit hat: das auf P1 (eine Hälfte des Süd-Quadranten) eingestrahlte Licht einer Polarisationsrichtung erfährt zuerst eine Transmission und dann eine Reflexion, das auf P3 (die andere Hälfte des Süd-Quadranten) eingestrahlte Licht dergleichen Polarisationsrichtung erfährt dagegen zuerst eine Reflexion und dann eine Transmission. Trotz unterschiedlicher Reihenfolge der Polarisationsprozesse ist das in beide Hälften eines Ausstrahlquadranten (West, Ost) gelenkte Licht einer Polarisationsrichtung von gleicher Intensität und gleich hohem Polarisationskontrast. Das liegt an der multiplikativen Verrechnung von Reflexions- und Transmissionskoeffizienten. Die Verdopplung der Einstrahlbreite erlaubt eine Reduzierung der Kreuzpolarisatorfläche um den Faktor vier auf nur noch 25% verglichen mit der dritten Verkörperung (vergleiche auch mit ).
6. Kreuzpolarisatorfunktionen in 2-Kanal-Bildanzeigesystemen mit polarisationsdrehenden reflektierenden
räumlichen Bildmodulatoren (fünfte und sechste Verkörperung der Erfindung) Die Erweiterung des dreiarmigen Kreuzpolarisators um eine vierte Polarisationsschicht hat weitreichende Konsequenzen für dessen Anwendungsbereich. zeigt in einer fünften und sechsten Verkörperung unserer Erfindung den Einsatz des vierarmigen Kreuzpolarisators in der offenen ( ) und geschlossenen ( ) Bauform für zweikanalige Bildanzeigesysteme. Der Strahlengang zeigt 2-Kanal-Bildanzeigesysteme mit zwei reflektierenden räumlichen Bildmodulatoren (z. B. polarisationsdrehende Bildmodulatoren vom Typ LCoS) mit einem Kreuzpolarisator, bei dem die Schichtvektoren parallel und senkrecht zur POI liegen.
In der offenen Bauform ( ) wird in eine Hälfte des Süd-Quadranten (auf P1) unpolarisiertes Licht eingestrahlt (IN). P-polarisiertes Licht, das P1 transmittiert, wird über eine Reflexion an P2 dem räumlichen Lichtmodulator RLM1 zugeführt, der eine Hälfte des West-Quadranten belegt. S-polarisiertes Licht, das an P1 reflektiert wird, transmittiert P3 und wird dem räumlichen Lichtmodulator RLM2 zugeführt, der eine Hälfte des Ost-Quadranten belegt (Kreuzpolarisator P1, P2, P3). An dunklen Bildpunkten (OFF) reflektieren die Bildmodulatoren das Licht entlang der Einspiegelung zurück, ohne die Polarisation zu ändern. An hellen Bildpunkten (ON) wird dagegen die Polarisation von den Bildmodulatoren in die jeweils komplementäre Polarisation gedreht (S-IN wird zu P-ON und P-IN wird zu S-ON). Zur Superposition der ON-Strahlen in eine Hälfte des Ausstrahlquadranten (Nord) wird ein zweiter Kreuzpolarisator (P4, P2, P3) verwendet. Diese offene Bauform lässt sich auch mit Schichtvektoren, die nicht senkrecht oder parallel zur POI stehen, also für beliebige komplementäre Polarisationsrichtungen, realisieren.
In der geschlossenen Bauform ( ) ist die gleichzeitige Einstrahlung auf P1 und P3 sinnvoll. Im ganzen Süd-Quadranten wird unpolarisiertes Licht über zwei Kreuzpolarisatoren (P1, P2, P3 und P3, P1, P4) als P-polarisiertes Licht in den ganzen West-Quadranten und als S-polarisiertes Licht in den ganzen Ost-Quadranten eingespiegelt. Nur die in der Polarisationsrichtung gedrehten ON-Strahlen der Bildmodulatoren werden durch zwei weitere Kreuzpolarisatoren (P4, P2, P3 und P2, P1, P4) in den ganzen vierten Nord-Quadranten superponiert, während die in der Polarisationsrichtung unveränderten OFF-Strahlen in den Eingangsquadranten (Süd) ausgespiegelt werden. Diese Anordnung lässt sich so für Bildmodulatoren sehr effektiv verkleinern: die geschlossene Bauform belegt nur noch ein Viertel der Fläche der offenen Bauform. Dies erlaubt enorm kompakte Lichtführungsarchitekturen (diese Minimalgröße des Kreuzpolarisators belegt damit eine quadratische Fläche mit einer Kantenlänge, die der RLM-Breite entspricht).
Insbesondere in dieser sechsten Verkörperung mit polarisationsdrehenden reflexiven RLM wird die symmetrisch wirkende Funktion des Kreuzpolarisators sowohl bei der Polarisationsstrahlenteilung als auch bei der Superposition deutlich. Beide durch Polarisation entstehenden Teilstrahlen verlassen hier symmetrisch in diametral entgegengesetzten Richtungen entlang der Ost-West-Achse den Kreuzpolarisator, da im Gegensatz zu einfachen Polarisationsstrahlenteilern jeder Teilstrahl einmal gefaltet wird. Entsprechendes gilt für die Superposition, bei der On- und Off-Strahlen für beide Kanäle symmetrisch in diametral entgegengesetzten Richtungen entlang der Nord-Süd-Achse den Kreuzpolarisator verlassen.
7. Kreuzpolarisatoranordungen und verwendete Polarisatortypen
Die bisherigen Verkörperungen sind alle mit Wire Grid Polarisatoren realisiert, die senkrecht zu einer gemeinsamen Grundfläche stehen. Die Strahlführung erfolgt ausschließlich durch die an der Kreuzpolarisation beteiligten Polarisationsstrahlenteiler. Im Folgenden wird deutlich, dass diese Einschränkungen für das Kreuzpolarisatorprinzip nicht zwingend erforderlich sind. Auch andere optische Anordnungen und Polarisatortypen sind möglich ( ).
So können zusätzliche Reflexionsflächen M (z. B. Spiegel) im Strahlengang S1 zwischen den Polarisationsschichten des Kreuzpolarisators zugelassen werden (hier ist nur einer der beiden Strahlengänge abgebildet, entsprechendes gilt auch für den zweiten Strahlengang). In diesem Fall stehen nicht mehr die in einer gemeinsamen Achse zusammen mit den Schichtvektoren gebildeten Ebenen E1 und E2 senkrecht zueinander. Vielmehr steht die Spiegelebene E1*, die aus E1 entlang S1 an den aufeinander folgenden Reflexionsflächen von S1 durch aufeinander folgende Spiegelungen entsteht, senkrecht zu E2. Die Ausrichtung der POI der Spiegel M ist so gewählt, dass die zu spiegelnden Ebenen senkrecht oder parallel dazu liegen. Diese von uns bevorzugte Ausrichtung der Spiegel-POI ist aber nicht zwingend. In einer anderen Spiegellage kann jedoch das linear polarisierte Licht als elliptisch polarisiertes Licht reflektiert werden. In diesem Fall wären zusätzlich Polarisationskorrekturen durch Lambda-Plättchen (z. B. full wave plates) nötig. Durch zusätzliche Reflexionsflächen kann die gemeinsame Grundebene aufgelöst werden (vgl. ).
Bereits in unserer Anmeldung DE 10 2004 006 148 haben wir darauf hingewiesen, dass WGP mit bestimmten Schichtvektoren V durch Polarisationsstrahlenteiler vom MacNeille-Typ ersetzt sein können (z. B. P1 in ), worauf wir in der folgenden Verkörperung näher eingehen.
8. Der vierarmige Kreuzpolarisator aus vier Dünnschichtpolarisatoren für polarisationsdrehende reflexive räumliche Lichtmodulatoren (siebte Verkörperung der Erfindung)
Der Kreuzpolarisator dieser Verkörperung ( ) besteht aus 4 PBS nach dem MacNeille-Typ in zwei Ebenen und zwei Spiegeln oder Total-Reflexionsprismen (M). Ein- und Ausgangs-PBS P1 und P4 des Kreuzpolarisators haben gleichgerichtete Schichtvektoren; diese beiden PBS liegen direkt übereinander in den beiden Ebenen. Die Schichtvektoren der beiden Polarisatoren P2 und P3 stehen senkrecht dazu, so dass das Kreuzpolarisationsprinzip erfüllt ist. Diese Anordnung hat aufgrund höherer Kanaltrennung und geringerer Absorption (0,0001 Polarisationsverunreinigungen im transmittierenden Strahl und 0,05 im reflektierten Strahl; 0,95 Transmission und 0,998 Reflexion; entnommen dem Datenblatt für PBS, von Newport Oriel Instruments, Irvine, USA) eine noch deutlich höhere theoretische Kanaltrennung von (0,95 × 0,998)/(0,0001 × 0,05) > 180.000:1 als die in ermittelten Werte für WGP (> 5000:1). Auch die Lichtausbeute ist erhöht von ca. 60% = (0,885 × 0,880)² auf ca. 90% = (0,95 × 0,998)². Entsprechend kann diese offene Bauform des vierarmigen Kreuzpolarisators mit polarisationsdrehenden reflexiven räumlichen Lichtmodulatoren betrieben werden. Diese Bauform ist auch mit WGP möglich (nicht gezeigt).
9. Der Kreuzpolarisator in 2-Kanal-Bildanzeigesystemen mit Bildmodulatoren vom Typ Mikro-Elektro-Mechanische Systeme MEMS (achte Verkörperung der Erfindung)
Die Besonderheit der Lichtführungsarchitektur für diese 2-Kanal-Bildanzeigesysteme ( ) liegt in der Verwendung reflektierender Bildmodulatoren, die eine Modulation der Einstrahlung nicht über eine Polarisationsdrehung, sondern über die Richtung der Reflexion des einfallenden Lichtstrahls steuern. MEMS nach dem Stand der Technik bestehen aus einem Array von elektronisch ablenkbaren Mikrospiegeln, die ON-Strahlen in der Normalen des Bildmodulators abstrahlen (Digital Mirror Devices DMD von Texas Instruments). Die Einstrahlung erfolgt derzeit bei den DMD mit 24 Grad zur Normalen des Bildmodulators.
DMD-Bildmodulatoren weisen eine stereoisomere Bauform auf (nach dem Stand der Technik wird derzeit nur eine Form hergestellt). Da bei Verwendung eines einfachen Polarisators zur Superposition nur ein Teilstrahl gefaltet wird, sind entweder zwei zueinander stereoisomere Bildmodulatoren notwendig oder ein Kanal muss vor der Superposition durch eine zusätzliche Spiegelung in die virtuell stereoisomere Form überführt werden (Bausenwein und Mayer DE10361915 ). Dagegen erlaubt der Kreuzpolarisator (in ist die geschlossene Bauform eingesetzt) die Verwendung nur eines DMD-Typs (z. B. die derzeit käufliche Form) ohne zusätzliche Spiegelung, da beide Teilstrahlen eine Faltung erfahren. Die Einstrahlung auf den Kreuzpolarisator (bzw. die DMD) erfolgt unter einem Winkel von 24° zur Grundebene der Anordnung. Dies entspricht dem doppelten Auslenkwinkel der Mikrospiegel des derzeitigen DMD. Diese reflektieren das auf helle Bildpunkte einstrahlende Licht in der Normalen der DMD-Oberfläche. Die ON-Strahlen werden in einer Ebene parallel zur Grundebene des Kreuzpolarisators superponiert. Das von dunklen Bildpunkten reflektierte Licht wird mit einem Ausstrahlwinkel von 48°, der dem Doppelten des Einstrahlwinkels entspricht, in Richtung einer (nicht gezeigten) Strahlenentsorgung (OFF) geführt. Einstrahlung und Ausstrahlung erfolgen in dieser Verkörperung im Süd-Quadranten. In der offenen Bauform entsprechend ist auch ein dreiarmiger Kreuzpolarisator ausreichend. Werden Lambda-Viertel Plättchen (λ/4) im Strahlengang zwischen Kreuzpolarisator und Bildmodulatoren eingesetzt, wird das On-Licht in den Nord-Quadranten ausgestrahlt.
10. 2-armige Form des Kreuzpolarisators (neunte Verkörperung der Erfindung)
Der dreiarmige Kreuzpolarisator ( ) kann unter bestimmten Umständen sinnvoll auf einen zweiarmigen Kreuzpolarisator zurückgeführt werden ( ). Dies wird dadurch erreicht, dass der von P1 durch eine polarisierende Transmission in den Strahlengang S1 geführte Teilstrahl (hier P-polarisiert) durch mindestens eine zusätzliche Reflexionsfläche (M) im Strahlengang S1 so auf einen zweiten komplementären Polarisator P2 geführt wird, dass P2 diesen Teilstrahl reflektiert. Zusätzlich wird der von P1 durch eine polarisierende Reflexion in den Strahlengang S2 geführte Teilstrahl (hier S-polarisiert) durch mindestens eine zusätzliche Reflexionsfläche (M) im Strahlengang S2 so auf P2 geführt, dass dieser Teilstrahl nun P2 transmittiert.
Der zweiarmige Kreuzpolarisator kann für beliebige komplementäre Polarisationsrichtungen eingesetzt werden. Allerdings existiert ein gravierender Unterschied zu allen drei- und vierarmigen Kreuzpolarisatoren: ein durch zueinander komplementäre Polarisationsprozesse polarisierter Teilstrahl kann außerhalb der beteiligten PBS nicht abgegriffen werden, da die Teilstrahlen in S1 und S2 nur zwischen den besagten beiden Polarisationsprozessen getrennt voneinander existieren. Sinnvoll kann diese Verkörperung z. B. in 2-Kanal-Bildanzeigesystemen mit räumlichen Bildmodulatoren vom Typ MEMS genutzt werden, die sich dann in S1 und S2 zwischen P1 und P2 befinden (nicht gezeigt). Da MEMS die Teilstrahlen nicht über Polarisationsdrehung modulieren, werden Polarisationsverunreinigungen, die bei der Strahlenteilung entstehen, beim komplementären Polarisationsprozess der Superposition entsprechend dem Kreuzpolarisationsprinzip ausgespiegelt. Dies führt auch in dieser zweiarmigen Verkörperung mit MEMS zu einer hohen Kanaltrennung von > 5000:1 im superponierten Strahl. Das Übersprechen (engl.: crosstalk) ist damit < 0,0002. Die im gemeinsamen ON-Strahl superponierten modulierten Teilstrahlen der beiden Kanäle können mittels eines externen Analysators, z. B. einer Passiv-Polarisationsbrille, wieder in zwei Teilstrahlen zerlegt werden.
11. Kreuzpolarisatoren mit Glasprismen
Der offene zwei-, drei- und vierarmige Kreuzpolarisator ist aus einzelnen, diskreten Polarisatoren leicht aufbaubar. Schwieriger ist die Herstellung der geschlossenen Bauform, da hier die Qualität und Dimensionierung der zentralen Kreuzungslinie wichtig wird. Bereits in DE 10 2004 006 148 haben wir Prismen vorgestellt, aus denen die geschlossene Bauform des Kreuzpolarisators mit kartesischen Polarisatoren realisiert werden kann. Außerdem haben wir gezeigt, dass kartesische Polarisatoren mit senkrecht zu einer gemeinsamen Grundebene stehenden Schichtvektoren durch MacNeille-Typ Polarisatoren ersetzt werden können. zeigt einen solchen MacNeille-Typ PBS, dessen Polarisationsschicht zwischen zwei geraden Teilprismen T1 und T2 liegt. Das resultierende Prisma ist in mit einem Wire Grid Polarisator zu einem dreiarmigen Kreuzpolarisator ergänzt, wobei der Schichtvektor des WGP so liegt, dass dieser komplementär zum PBS wirkt. Alternativ zum Dünnschichtpolarisator P1 von kann natürlich auch ein WGP zwischen T1 und T2 eingearbeitet sein ( , c). Für manche Anwendungen des dreiarmigen Kreuzpolarisators ist eine Erweiterung durch ein Prisma ohne Polarisationsfunktion sinnvoll ( –c). Der geschlossene vierarmige Kreuzpolarisator kann auf mehrfache Weise aufgebaut werden: z. B. durch je zwei Prismen aus bis (als Beispiel ist gezeigt) oder durch vier Prismen von oder/und ( ). Auch kann ein Prisma nach oder b durch einen dreieckigen Dünnschichtpolarisator ohne aufgetragenen WGP zum Aufbau einer geschlossenen Bauform des Kreuzpolarisators verwendet werden ( ). Der Fachmann kann viele weitere Möglichkeiten ableiten. Einige dieser Aufbauten führen zu einer zweilagigen WGP-Schicht mit parallelen Schichtvektoren (z. B. , i). Alternativ kann natürlich ein zweiseitiger WGP an einer Schicht angebracht sein (beschrieben z. B. in EP1158319 von Kameno und Yoshiki, Jasco Corp.; US20030072079 oder US20040120041 beide von Silverstein et al., Kodak). Für die Art der Anbringung der Wire Grid Schichten auf den Substraten, z. B. Glas, stehen verschiedene Techniken zur Auswahl, wobei wir neben den bereits zitierten von Moxtek auch die Methoden von z. B. Kodak (z. B. EP1239308 , EP1411377 ) erwähnen. Neben WGP können auch andere kartesischen Polarisatoren, z. B. von 3 M ( US6391528 von Moshrefzadeh und Thomas) verwendet werden.
12. Kreuzpolarisatoren mit abgeschlossenem Gehäuse
In zeigen wir einen vierarmigen Kreuzpolarisator, der von einem Gehäuse umschlossen ist. Dadurch wird ermöglicht, Flüssigkeiten oder Gase in den Gehäusekörper zu füllen, wodurch eventuell erwünschte veränderte Brechungseigenschaften ermöglicht werden, oder bei Befüllung mit inerten Gasen (wie z. B. Stickstoff) unerwünschte Korrosionseffekte an den Gittern verhindert werden (z. B. Kane und Kus US20030117708 , Philips). zeigt die offene, die geschlossene Bauform jeweils in einem Gehäuse. An den vorhandenen Fenstern können die räumlichen Lichtmodulatoren direkt angebracht werden. Im Nord-Quadranten kann auch eine Projektionsoptik integriert sein, wodurch die sehr kompakte Bauweise erreicht werden kann.
Kurzbezeichnung der Abbildungen:
zeigt schematisch den Stand der Technik.
zeigt schematisch die Funktionsweise von Polarisationsstrahlenteilern.
zeigt schematisch die Strukturmerkmale des Kreuzpolarisators.
zeigt schematisch Funktionsmerkmale des Kreuzpolarisators.
zeigt schematisch eine erste und zweite Verkörperung des Kreuzpolarisators (dreiarmig).
zeigt schematisch den Polarisationskontrast im Kreuzpolarisator.
zeigt schematisch eine dritte und vierte Verkörperung des Kreuzpolarisators (vierarmig).
zeigt schematisch eine fünfte und sechste Verkörperung des Kreuzpolarisators (mit RLM).
zeigt schematisch optionale Faltungen des Strahlengangs im Kreuzpolarisator.
zeigt schematisch eine siebte Verkörperung des Kreuzpolarisators (aus 4 MacNeille-PBS).
zeigt schematisch eine achte Verkörperung des Kreuzpolarisators (mit MEMS).
zeigt schematisch eine neunte Verkörperung des Kreuzpolarisators (zweiarmige Form).
zeigt schematisch Kreuzpolarisatoren mit Glasprismen.
zeigt schematisch Kreuzpolarisatoren mit abgeschlossenem Gehäuse.
Detailbeschreibung der Abbildungen:
zeigt den Stand der Technik mit einem einfachen und einem zusammengesetzten Polarisator in 2-Kanal- Bildanzeigesystemen mit polarisationsdrehenden reflexiven räumlichen Lichtmodulatoren RLM. zeigt eine Anordnung mit nur einem PBS. Eingestrahltes unpolarisiertes Licht (IN) wird vom Strahlenteiler P1 in zwei linear polarisierte Teilstrahlen zerlegt. S-polarisiertes Licht (gepunktete Linie) wird durch polarisierende Reflexion an P1 auf den Bildmodulator RLM1 gerichtet. P-polarisiertes Licht (durchgezogene Linie) wird durch polarisierende Transmission an P1 auf den Bildmodulator RLM2 geführt. Lichtstrahlen, die auf dunkel darzustellende Bildpunkte der RLM fallen, werden unverändert in die Einstrahlungsachse zurückgespiegelt (OFF). Lichtstrahlen, die auf hell darzustellende Bildpunkte der RLM fallen, erfahren an den RLM eine Drehung der Polarisationsebene (plane of polarization) um 90° (S-polarisiertes Licht wird zu P-polarisiertem Licht und umgekehrt), wodurch diese reflektierten Strahlen in eine gemeinsame ON-Achse superponiert werden. zeigt einen zusammengesetzten Polarisator aus vier gleichen Polarisatoren P1 bis P4 vom MacNeille-Typ. In wird der unpolarisierte Eingangsstrahl (IN) an P1 in zwei polarisierte Teilstrahlen zerlegt. Der an P1 reflektierte Teilstrahl (S-polarisiert, gepunktete Linie) wird auch an P3 reflektiert und trifft auf RLM1. Der P1 transmittierende Teilstrahl (P-polarisiert, durchgezogene Linie) transmittiert auch P2 und trifft auf RLM2. Lichtstrahlen, die auf dunkel darzustellende Bildpunkte der RLM fallen, werden unverändert in die Einstrahlungsachse zurückgespiegelt (OFF). Lichtstrahlen, die auf hell darzustellende Bildpunkte der RLM fallen und an den RLM eine Drehung der Polarisationsebene erfahren, werden so superponiert, dass der bei der Einstrahlung zweimal transmittierende Teilstrahl nach der Bildmodulation zwei Reflexionen an P2 und P4 und der bei der Einstrahlung zweimal reflektierte Teilstrahl jetzt zwei Transmissionen an P3 und P4 erfährt. Dadurch werden beide ON-Strahlen über P4 in eine gemeinsame ON-Achse ausgespiegelt. Zusätzliche Clean-up (CP) Polarisatoren sind zwischen P1 und P3 sowie zwischen P2 und P4 installiert. Sie sollen Polarisationsverunreinigungen in den reflektierten Teilstrahlen eliminieren, sind aber nicht an der Strahlenlenkung beteiligt.
zeigt die Funktionsweise von Polarisationsstrahlenteilern und die Definition von Schichtvektoren V und Normalenvektoren N. Dünnschichtpolarisatoren (z. B. MacNeille-PBS, P1 in ) polarisieren einen unpolarisierten Strahl in zwei linear polarisierte Teilstrahlen. Die Polarisationsebenen E2 und E3 (engl.: plane of polarization, POP) sind dabei so an die POI (engl.: plane of incidence) gekoppelt, dass der durch eine polarisierende Transmission entlang der optischen Achse A1 entstehende linear polarisierte Teilstrahl eine POP parallel zur POI von P1 („P-Polarisation”) hat und der durch polarisierende Reflexion entlang der optischen Achse A2 entstehende linear polarisierte Teilstrahl eine POP senkrecht zur POI von P1 („S-Polarisation”). A1 und A2 stehen zueinander senkrecht und schließen mit dem Normalenvektor N1 der Dünnschicht von P1 jeweils den gleichen Winkel von 45° ein (Brewster- Prinzip). Der Schichtvektor V1, senkrecht zur POI, bildet zusammen mit A2 die Polarisationsebene des reflektierten Teilstrahls (E3) und zusammen mit A1 eine Ebene E1 senkrechtzur Polarisationsebene des transmittierten Teilstrahls (E2). Bei kartesischen Polarisationsstrahlenteilern (z. B. Wire Grid Polarisatoren WGP, P1 in ) kann der Schichtvektor V1 von P1 unabhängig von der POI von P1 gewählt werden. V1 entspricht in der Ausrichtung der Gitterstruktur des WGP und bildet zusammen mit A2 die Polarisationsebene des reflektierten Teilstrahls (E3) und zusammen mit A1 eine Ebene E1 senkrecht zur Polarisationsebene des transmittierten Teilstrahls (E2). Die Polarisationsebenen der Teilstrahlen schließen einen Winkel mit der POI von P1 ein, der beispielhaft verschieden ist von 0° und 90°.
zeigt die Strukturmerkmale des Kreuzpolarisators: drei Polarisationsstrahlenteiler P1, P2, P3 mit den Schichtvektoren V1, V2, V3 und den Normalenvektoren N1, N2, N3 normal zur Schicht werden entlang zweier optischer Achsen so angeordnet, dass besagte Schichtvektoren mit den beiden optischen Achsen A1, A2 je zwei Ebenen (E1–E2, E3–E4) bilden, die senkrecht zueinander stehen. Die Ausrichtung der optischen Achse A1 ist verschieden von N1 und N2 und ebenso ist die Ausrichtung von A2 verschieden von N1 und N3. Die optischen Achsen A1 und A2 haben mit N1 denselben Schnittwinkel. Dieser dreiarmige Kreuzpolarisator kann durch eine vierte Polarisationsschicht P4 mit einem Schichtvektor V4 und einem Normalenvektor N4 entlang zweier weiterer optischer Achsen A3 und A4 zu einem vierarmigen Kreuzpolarisator erweitert werden, der vier dreiarmige Kreuzpolarisatoren enthält: (P1, P2, P3), (P4, P2, P3), (P2, P1, P4) und (P3, P4, P1).
zeigt die Funktionsmerkmale des Kreuzpolarisators: die reziproke Kopplung einer polarisierenden Transmission mit einer polarisierenden Reflexion an zueinander komplementären Polarisationsstrahlenteilern. Sind zwei Polarisatoren P1 und P2 entlang einer optischen Achse A1 so angeordnet, dass die in beschriebenen strukturellen Voraussetzungen vorliegen, also E1 senkrecht zu E2 steht, dann erfährt ein linear polarisierter Strahl, der P1 maximal transmittiert, an P2 eine Reflexion ( ), und ein linear polarisierter Strahl, der an P1 maximal reflektiert wird, erfährt an P2 eine Transmission ( ).
zeigt den dreiarmigen Kreuzpolarisator in einer ersten Verkörperung unserer Erfindung. Drei Polarisationsschichten P1, P2, P3 sind senkrecht zu einer gemeinsamen Grundfläche angeordnet, die parallel zur Einstrahlebene POI ist. Die Schichtvektoren der Polarisatoren entsprechen den Wire Grid Achsen und sind so gewählt, dass die in und beschriebenen strukturellen und funktionellen Voraussetzungen gegeben sind. Gezeigt ist die Teilung eines unpolarisierten Eingangsstrahls in zwei verschieden linear polarisierte Teilstrahlen. Der P1 transmittierende Strahl erfährt an P2 eine Reflexion (der auf P2 sichtbare Pfeil ist die Projektion des Schwingungsvektors dieses Teilstrahls auf P2), und der an P1 reflektierte Strahl transmittiert P3 (der auf P3 sichtbare Pfeil ist die Projektion des Schwingungsvektors dieses Teilstrahls auf P3). Jeder Teilstrahl erfährt eine polarisierende Transmission und eine polarisierende Reflexion. Danach sind die Teilstrahlen in einem xyz-Bezugssystem aus Strahlrichtung z und den x und y Vektoren parallel und senkrecht zur POI komplementär linear polarisiert – ihre Schwingungsvektoren sind in dem Bezugssystem senkrecht. zeigt in einer zweiten Verkörperung einen Fall, in dem der Schichtvektor von P1 senkrecht zur POI liegt und die Schichtvektoren von P2 und P3 parallel zur POI liegen. P2 und P3 sind in dieser Anordnung durch eine einzige Polarisationsschicht ersetzt.
zeigt, wie der in beiden Kanälen des Kreuzpolarisators gleich hohe Polarisationskontrast von 5000:1 bei Verwendung von WGP entsteht (Daten entnommen aus: Kahn: Doing it with stripes, Private Report an Projection Display, V7, No. 10, 2001, www.profluxpolarizer.com). P1 mit einem Schichtvektor senkrecht zur POI und damit zur Zeichenebene ist gepunktet dargestellt. Die zu P1 komplementären Polarisatoren P2, P3 mit Schichtvektoren in der Zeichenebene sind durch eine durchgezogene Linie dargestellt. P-polarisiertes Licht (durchgezogene dünne Linie), das in der Zeichenebene schwingt, transmittiert P1 maximal (mit dem Faktor von 0,885) und wird an P2 maximal reflektiert (mit dem Faktor 0,880; ). Das orthogonal dazu schwingende S-polarisierte Licht (gepunktete dünne Linie) dagegen transmittiert P1 nur mit dem Faktor 0,003 und wird an P2 nur mit dem Faktor 0,050 reflektiert ( ). Daraus kann ein Polarisationskontrast ermittelt werden: bei Einstrahlung von unpolarisiertem Licht (Überlagerung von und ) auf P1 ist der Polarisationskontrast nach dem Durchlaufen der Transmission und Reflexion 5000:1 ( ). und zeigen den komplementären Sachverhalt für den zweiten Teilstrahl. Hier transmittiert S-polarisiertes Licht P3 maximal und wird an P1 maximal reflektiert ( ). Das orthogonal dazu schwingende P-polarisierte Licht dagegen transmittiert P3 nur mit dem Faktor 0,003 und wird an P1 nur mit dem Faktor 0,050 reflektiert ( ). Dies resultiert im gleichen Polarisationskontrast von 5000:1 für den zweiten Teilstrahl.
zeigt vierarmige Kreuzpolarisatoren in einer dritten und vierten Verkörperung unserer Erfindung in einer planaren Anordnung. Durch Hinzunahme einer vierten Polarisationsschicht (P4) ist der dreiarmige Kreuzpolarisator aus zu einem vierarmigen Kreuz ausgebaut. Die Polarisationsschichten stehen in der beispielhaft gezeigten Anordnung rechtwinklig zueinander und senkrecht zu einer gemeinsamen Grundebene, die parallel zur Einstrahlebene POI ist. Der vierarmige Kreuzpolarisator ermöglicht mehrere Kreuzpolarisationsfunktionen. Ein erster Strahlengang (durchgezogene Linie) koppelt P1 mit den dazu komplementären P2 und P3. Ein zweiter Strahlengang (gestrichelte Linie) koppelt P3 mit den dazu komplementären P1 und P4. Die Schichtvektoren der in gezeigten offenen Bauform sind nicht speziell an die POI gekoppelt. Dadurch wird jeweils in die beiden Hälften des West- und Ost-Quadranten verschieden polarisiertes Licht geführt, wenn auf P1 und P3 eingestrahlt wird. In ist die geschlossene Bauform des vierarmigen Kreuzpolarisators gezeigt. In dieser berühren sich die vier Polarisationsschichten an einer gemeinsamen Schnittachse normal zur Grundebene. Diese Bauform ist vor allem sinnvoll mit Schichtvektoren parallel und senkrecht zur Grundebene der Anordnung. Die Einstrahlung aus der gleichen Richtung auf P1 und P3 führt hier zu P-polarisiertem Licht im ganzen West-Quadranten (linke Bildseite) und zu S-polarisiertem Licht im ganzen Ost-Quadranten (rechte Bildseite).
zeigt den vierarmigen Kreuzpolarisator in einer fünften und sechsten Verkörperung unserer Erfindung mit 2-Kanal-Bildanzeigen. Hier ist die offene Bauform ( ) bzw. die geschlossene Bauform ( ) direkt mit polarisationsdrehenden reflexiven RLM kombiniert. In der offenen Bauform wird über einen Kreuzpolarisator (P1, P2, P3) auf die beiden RLM eingestrahlt (IN, P-polarisiertes Licht auf RLM1 und S-polarisiertes Licht auf RLM2). Das auf dunkle Bildpunkte fallende Licht wird von beiden RLM ohne Polarisationsdrehung in den Einstrahlweg reflektiert (OFF). Das auf helle Bildpunkte fallende Licht wird von beiden RLM in der Polarisation gedreht (ON) und von einem zweiten Kreuzpolarisator (P4, P2, P3) superponiert im Nord-Quadranten ausgespiegelt. Die geschlossene Bauform von erlaubt ein gleichzeitiges Einstrahlen auf P1 und P3 im gesamten Süd-Quadranten der Anordnung. Gemäß führt dies für beide Einstrahl-Kreuzpolarisatoren (P1, P2, P3) und (P3, P1, P4) zu P-polarisiertem Licht im Ost- und S-polarisiertem Licht im West-Quadranten. Für die Superposition werden zwei weitere Kreuzpolarisatoren (P2, P1, P4; sowie P4, P3, P2) verwendet. Insgesamt werden zur Einspiegelung auf die RLM und zur Ausspiegelung der ON- und OFF-Strahlen vier sich überlappende Kreuzpolarisatoren eingesetzt. Die geschlossene Bauform belegt weniger als 25% der Fläche der offenen Bauform.
zeigt schematisch optionale Faltungen des Strahlengangs im Kreuzpolarisator. Das Prinzip reziproker Kopplung zueinander komplementärer Polarisationsschichten ist hier dargestellt an einem Strahlengang S1 mit zwei zusätzlichen Spiegeln M. Der Schichtvektor V1 des Polarisators P1 (gezeigt ist ein MacNeille-PBS) und die an P1 anliegende optische Achse von S1 bilden die Ebene E1. Der Schichtvektor V2 des Polarisators P2 (gezeigt ist ein kartesischer Polarisator) und die an P2 anliegende optische Achse von S1 bilden die Ebene E2. Die Spiegelebene E1*, die aus E1 entlang S1 an den aufeinander folgenden Reflexionsflächen M von S1 durch aufeinander folgende Spiegelungen entsteht, steht senkrecht zu E2. Im Gegensatz zu den bisherigen Abbildungen stehen die Polarisationsschichten von P1 und P2 nicht senkrecht auf einer gemeinsamen Grundfläche. N1 ist der Normalenvektor der Polarisationsschicht P1 und N2 der Normalenvektor der Polarisationsschicht P2.
zeigt in einer siebten Verkörperung unserer Erfindung einen gefalteten Kreuzpolarisator aus vier MacNeille-Typ Polarisatoren P1, P2, P3, P4 und zwei Spiegelflächen (M) in Form von TIR-Prismen (Total Internal Reflectance) in Verbindung mit polarisationsdrehenden reflexiven RLM1 und RLM2. Die Einstrahlung (IN) unpolarisierten Lichts sowie die Ausstrahlung der OFF-Strahlen erfolgt über einen Kreuzpolarisator (P1, P3, P2), der in beiden Strahlengängen durch eine Reflexionsfläche M erweitert ist. Die Superposition der ON-Strahlen erfolgt über einen Kreuzpolarisator (P4, P3, P2) ohne zusätzliche Reflexionsflächen. Diese Verkörperung entspricht der offenen Bauform des vierarmigen Kreuzpolarisators.
zeigt in einer achten Verkörperung unserer Erfindung einen vierarmigen Kreuzpolarisator der geschlossenen Bauform in Verbindung mit reflexiven RLM vom Typ DMD. Diese modulieren das eingestrahlte Licht (IN) nicht über eine Drehung der Polarisation, sondern über die verschiedene Abstrahlrichtung. DMD1 und DMD2 weisen identische Topologie auf (sind der gleiche stereoisomere Typ). Sie reflektieren das auf helle Bildpunkte eingestrahlte Licht normal zur DMD-Oberfläche. Da sich die Polarisation nicht dreht, werden die ON-Strahlen beider DMD wieder in den Einstrahlungsquadranten superponiert. Die Einstrahlungs-POI bildet mit der Ausstrahlungs-POI einen Schnittwinkel, der mit den Spiegelauslenkungen der DMD abgestimmt ist. Das von dunklen Bildpunkten reflektierte Licht wird mit einem Ausstrahlwinkel, der von der Spiegelauslenkung der DMD und dem Einstrahlwinkel bestimmt wird, in Richtung einer (nicht gezeigten) Strahlenentsorgung (OFF) geführt.
zeigt eine zweiarmige Form des Kreuzpolarisators (neunte Verkörperung unserer Erfindung). Der in gezeigte dreiarmige Kreuzpolarisator kann durch Einführen von zusätzlichen Spiegeln (M) zu einem zweiarmigen Kreuzpolarisator verändert werden ( ). Der von P1 durch eine polarisierende Transmission in den Strahlengang S1 geführte Teilstrahl (hier P-polarisiert) und der von P1 durch eine polarisierende Reflexion in den Strahlengang S2 geführte Teilstrahl (hier S-polarisiert) werden beide so auf einen zweiten komplementären Polarisator P2 geführt, dass S-polarisiertes Licht P2 transmittiert und P-polarisiertes Licht an diesem reflektiert wird. Da die Teilstrahlen in S1 und S2 nur zwischen den besagten beiden Polarisatoren getrennt voneinander existieren, kann diese Verkörperung sinnvoll z. B. in 2-Kanal-Bildanzeigesystemen mit räumlichen Bildmodulatoren z. B. vom Typ MEMS genutzt werden, die sich in S1 und S2 zwischen P1 und P2 befinden.
zeigt Kreuzpolarisatoren mit Glasprismen. zeigt einen Kreuzpolarisator, der aus einem geraden dreieckigen Prisma besteht, welches zusammengesetzt ist aus zwei geraden Teilprismen T1 und T2. Zwischen T1 und T2 befindet sich eine Polarisationsschicht P1 vom Typ Dünnschichtpolarisator. Eine Mantelfläche des zusammensetzten Prisma trägt eine kartesische Polarisationsschicht P2/P3, deren Schichtvektor V2 parallel zur Grundfläche steht. Ein drittes Glasprisma kann, wie in –c gezeigt, die Anordnungen ergänzen. In ist P1 durch eine kartesische Polarisationsschicht realisiert. entspricht mit ausgetauschten Schichtvektoren. –f zeigen Prismenanordnungen mit kartesischen Schichten, aus denen sich ein Kreuzpolarisator (drei- oder vierarmig) zusammensetzen lasst. Bereits aus zwei der in –f gezeigten Prismen kann ein vierarmiger Kreuzpolarisator aufgebaut werden. Vier der in –f gezeigten Prismen ergeben einen vierarmigen Kreuzpolarisator mit verdoppelten Polarisationsschichten (z. B. ). In sind die Polarisationsschichten auf die großen Mantelflächen der Teilprismen T1a und T1b aufgebracht. In dem in gezeigten vierarmigen Kreuzpolarisator wird der in gezeigte dreiarmige Kreuzpolarisator durch einen weiteren dreieckigen Polarisator vom MacNeille-Typ ergänzt. zeigt exemplarisch einen vierarmigen Kreuzpolarisator, bei dem die Polarisationsschichten nicht orthogonal zueinander stehen.
zeigt Kreuzpolarisatoren mit Gehäuse. zeigt die offene, die geschlossene Bauform des vierarmigen Kreuzpolarisators jeweils in einem Gehäuse. An den vorhandenen Öffnungen können die RLM direkt angebracht werden ( ). Auch können optische Elemente (z. B. die Projektionsoptik L) integriert sein.
Während die Erfindung im vorliegenden Text anhand detaillierter Verkörperungen dargestellt und beschrieben wird, dienen diese Verkörperungen zur Illustration der Erfindung und sollen nicht als Limitierung der Erfindung verstanden werden. Veränderungen in Form und Detail können durch den Fachmann abgeleitet werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die durch folgende Ansprüche definiert ist:

Claims

Kreuzpolarisator, wobei 1.1 mindestens zwei Polarisationsschichten eine dreiarmige Struktur bilden und jeder der drei Arme ein Polarisationsstrahlenteiler Pi (i = 1, 2, 3) ist, 1.1.1 jeder Polarisationsstrahlenteiler Pi einen Normalenvektor Ni normal und einen Schichtvektor Vi komplanar zur der ihn bildenden Polarisationsschicht besitzt, wobei der Schichtvektor Vi zusammen mit der optischen Einfallsachse und der optischen Reflexionsachse einer auf den Polarisationsstrahlenteiler Pi einfallenden elektromagnetischen Strahlung anzeigt, welche Polarisationsrichtungen dieser Strahlung vom ihm reflektiert werden und welche ihn transmittieren, wobei 1.1.1.1 der Schichtvektor Vi zusammen mit der optischen Reflexionsachse eine Ebene aufspannt, die die Polarisationsebene des reflektierten Strahls ist, 1.1.1.2 der Schichtvektor Vi zusammen mit der optischen Einfallsachse eine Ebene aufspannt, die zu der Polarisationsebene des transmittierenden Strahls senkrecht ist, 1.2 der erste und zweite Polarisationsstrahlenteiler (P1, P2) entlang einer ersten optischen Achse (A1) angeordnet sind, 1.3 der erste und dritte Polarisationsstrahlenteiler (P1, P3) entlang einer zweiten optischen Achse (A2) angeordnet sind, 1.4 sich die erste und zweite optische Achse (A1, A2) in der Polarisationsschicht des ersten Polarisationsstrahlenteilers (P1) schneiden und deren Schnittwinkel mit dem ersten Normalenvektor (N1) gleich groß sind, dadurch gekennzeichnet, dass 1.5 eine erste Ebene (E1), die gebildet ist aus der ersten optischen Achse (A1) und dem ersten Schichtvektor (V1), senkrecht steht zu einer zweiten Ebene (E2), die gebildet ist aus der ersten optischen Achse (A1) und dem zweiten Schichtvektor (V2), 1.6 eine dritte Ebene (E3), die gebildet ist aus der zweiten optischen Achse (A2) und dem ersten Schichtvektor (V1), senkrecht steht zu einer vierten Ebene (E4), die gebildet ist aus der zweiten optischen Achse (A2) und dem dritten Schichtvektor (V3).
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der dreiarmigen Struktur drei Polarisationsschichten eingesetzt sind.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der dreiarmigen Struktur zwei Polarisationsschichten eingesetzt sind.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei Polarisationsschichten zu einer vierarmigen Struktur zusammengesetzt sind und jeder der vier Arme ein Polarisationsstrahlenteiler Pi (i = 1, 2, 3, 4) ist und je zwei benachbarte Polarisationsstrahlenteiler mit einer von vier optischen Achsen (A1, A2, A3, A4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass je drei Polarisationsstrahlenteiler mit den dazwischenliegenden beiden optischen Achsen einen Kreuzpolarisator nach Anspruch 1 bilden.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der vierarmigen Struktur zwei Polarisationsschichten eingesetzt sind.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der vierarmigen Struktur drei Polarisationsschichten eingesetzt sind.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der vierarmigen Struktur vier Polarisationsschichten eingesetzt sind.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Polarisationsschicht ein doppelter oder zweiseitiger kartesischer Polarisator mit parallelen Schichtvektoren ist.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle verwendeten Polarisationsschichten kartesische Polarisatoren sind.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle verwendeten Polarisationsschichten Dünnschichtpolarisatoren sind, die nach dem Brewster Prinzip arbeiten.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Polarisationsschichten des Kreuzpolarisators ein Gehäuse umgibt, das mit Öffnungen für die Strahlführung ausgestattet ist.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein gerades Prisma mit der Grundfläche eines Dreiecks enthält, welches zusammengesetzt ist aus zwei geraden Teilprismen mit der Grundfläche eines gleichschenkligen Dreiecks, wobei besagte Teilprismen so zusammengesetzt sind, dass die erste Polarisationsschicht (P1) ein Dünnschichtpolarisator ist und zwischen den Teilprismen liegt, und die Mantelfläche des zusammengesetzten Prisma, die sich aus zwei Mantelflächen der Teilprismen zusammensetzt, die zweite und die dritte Polarisationsschicht (P2, P3) als durchgängige physische Schicht trägt, deren Schichtvektor parallel zur Grundfläche steht.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein gerades Prisma mit der Grundfläche eines Dreiecks enthält, welches zusammengesetzt ist aus zwei geraden Teilprismen T1 und T2 mit der Grundfläche eines gleichschenkligen Dreiecks, wobei zwischen den Teilprismen die erste, kartesische Polarisationsschicht (P1) mit dem ersten Schichtvektor (V1) liegt, und die Mantelfläche des zusammengesetzten Prisma, die sich aus zwei Mantelflächen der Teilprismen zusammensetzt, die zweite und die dritte Polarisationsschicht (P2, P3) als durchgängige physische Schicht trägt, deren Schichtvektor senkrecht zu dem ersten Schichtvektor (V1) ist.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass 14.1 er mindestens ein gerades Prisma mit der Grundfläche eines Dreiecks enthält, welches zusammengesetzt ist aus einem ersten und zweiten geraden Teilprisma (T1, T2) mit der Grundfläche eines gleichschenkligen Dreiecks, 14.2 die Mantelfläche des zweiten Teilprisma (T2), die zwischen den besagten Teilprismen liegt, die erste Polarisationsschicht (P1) trägt, 14.3 die Mantelfläche des ersten Teilprisma (T1), die mit einer Mantelfläche des zweiten Teilprisma (T2) eine gemeinsame Mantelfläche des zusammengesetzten Prisma bildet, die zweite, kartesische Polarisationsschicht (P2) trägt.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein gerades Prisma mit der Grundfläche eines gleichschenkligen Dreiecks enthält, bei welchem die beiden gleichgroßen Mantelflächen die erste (P1) und die zweite (P2) Polarisationsschicht tragen.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein gerades Prisma mit der Grundfläche eines Dreiecks enthält, welches zusammengesetzt ist aus zwei geraden Teilprismen T1a und T1b mit der Grundfläche eines gleichschenkligen Dreiecks, wobei die beiden Mantelflächen des zusammengesetzten Prisma, die aus je einer Mantelfläche eines der Teilprismen bestehen, die erste (P1) und die zweite (P2) Polarisationsschicht tragen.
Kreuzpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein gerades Prisma mit der Grundfläche eines Dreiecks enthält, welches zusammengesetzt ist aus zwei geraden Teilprismen mit der Grundfläche eines gleichschenkligen Dreiecks, wobei besagte Teilprismen so zusammengesetzt sind, dass die erste Polarisationsschicht (P1) vom Typ Dünnschichtpolarisator zwischen den Teilprismen liegt.
Verwendung eines Kreuzpolarisators nach Anspruch 1 oder 4 als Polarisationsstrahlenteiler, wobei entweder ein Eingangs-Lichtstrahl in zwei Ausgangs-Lichtstrahlen überführt wird oder zwei Eingangs-Lichtstrahlen in einen Ausgangs-Lichtstrahl überführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder besagte Ausgangs-Lichtstrahl mindestens das Licht eines der besagten Eingangs-Lichtstrahlen enthält, das sowohl einen polarisierenden Reflexionsvorgang als auch einen polarisierenden Transmissionsvorgang durchlaufen hat.
Verwendung eines Kreuzpolarisators nach Anspruch 1 oder 4 als Polarisationsstrahlenteiler in Mehrkanalbildanzeigen, wobei entweder ein Eingangs-Lichtstrahl in zwei Ausgangs-Lichtstrahlen überführt wird, welche dann auf räumliche Lichtmodulatoren (RLM) geführt werden, oder zwei Eingangs-Lichtstrahlen, die von räumlichen Lichtmodulatoren (RLM) stammen, in einen Ausgangslichtstrahl überführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder besagte Ausgangs-Lichtstrahl mindestens das Licht eines der besagten Eingangs-Lichtstrahlen enthält, das sowohl einen polarisierenden Reflexionsvorgang als auch einen polarisierenden Transmissionsvorgang durchlaufen hat.