DE60221754T2

DE60221754T2 - Polarisationsstrahlenteiler und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60221754T2
Application number: DE60221754T
Authority: DE
Inventors: Mitsuharu Ohta-ku Sawamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2022-06-29
Also published as: US6859315B2; US20050012997A1; EP1276000A2; EP1276000B1; EP1276000A3; US20030107808A1; JP2003014932A; DE60221754D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Polarisationsstrahlenteiler und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit Verbesserungen des Wirkungsgrads eines Polarisationsstrahlenteilers zur Verwendung in zum Beispiel einem Flüssigkristall-Projektionsgerät, das ein optisches Polarisationstrennungssystem hat.
Was Polarisationsstrahlenteiler betrifft, sind herkömmlich solche mit einer Form bekannt, bei der sich an einer 45-Grad-Prismenkittfläche (Polarisationstrennungsfläche) ein dielektrischer Mehrschichtenfilm befindet. In würfelförmigen Elementen wird die Brechzahl eines Grundmaterials (Substratmaterials) gewöhnlich auf Grundlage der Brewsterschen Bedingung eines für den Polarisationstrennungsfilm verwendeten Filmmaterials festgelegt und dann das Grundmaterial gewählt. Außerdem befindet sich in herkömmlichen Polarisationsstrahlenteilern mit gruppenförmiger (engl.: array-like) flächiger Bauart in vielen Fällen ein Polarisationsfilm auf einem flächigem Grundmaterial aus weißem Spiegelglas oder BSL7 und ist im Wechsel mit einem Grundmaterial verkittet, das einen ähnlich angeordneten Reflexionsfilm hat. Dann wird er in einem Winkel von 45 Grad geschnitten, wonach die Schnittfläche poliert wird. In diesem Fall wird die Brechzahl des als Polarisationstrennungsfilm verwendeten Filmmaterials festgelegt und dann das Filmmaterial gewählt.
Polarisationsstrahlenteiler, bei denen ihr Substratmaterial und Filmmaterial auf die oben beschriebene Weise festgelegt werden, sind so optimiert, dass sie bezogen auf einen vorgegebenen Einfallwinkel einen hohen Polarisationstrennungswirkungsgrad ergeben. In einigen Fällen, wenn das Licht mit einem anderen Winkel als dem vorgegebenen Einfallwinkel auf den Polarisationsstrahlenteiler trifft, ist der Polarisationstrennungswirkungsgrad jedoch nicht immer hoch. In gewöhnlichen Flüssigkristall-Projektionsgeräten beträgt der Lichteinfallwinkel von einer Lichtquelle auf einem Polarisationsstrahlenteiler nicht immer 45 Grad, weswegen der Polarisationswirkungsgrad in einigen Fällen gering sein kann. Das liegt daran, dass die Brewstersche Bedingung und die Bedingung für eine optimale Filmdicke bezüglich des Einfallslichts von 45 Grad ± αBSL7 nicht erfüllt sind. In dem Versuch, dieses Problem zu lösen, schlägt die JP 11-023842 A zum Beispiel die Verwendung von mehreren Wechselschichtgruppen vor, die die Brewstersche Bedingung erfüllen.
Falls nebenbei gesagt unter dem Gesichtspunkt der Eigenschaften des Polarisationsfilms und der Einfachheit seiner Herstellung ein Grundmaterial mit einer hohen Brechzahl und ein Filmmaterial mit einer hohen Brechzahldifferenz verwendet werden, ist die S-Polarisationsäquivalentbrechzahldifferenz groß, sodass sich mit einer geringeren Anzahl an Schichten ein hoher Reflexionsgrad erreichen lässt. Das ist im Hinblick auf die Eigenschaften des Polarisationsfilms vorteilhaft. Da die für den Film benötigte Anzahl an Schichten geringer ist, fällt die Herstellung des Films leichter. Wenn jedoch ein Grundmaterial wie BSL7 mit einer niedrigen Brechzahl (Ng = 1,52) verwendet werden muss, wie in der zuvor genannten JP-11-023842 A offenbart ist, sind die verwendbaren Filmmaterialien auf zum Beispiel eine Kombination von MgO (oder Y₂O₃) und MgF₂ beschränkt. Außerdem nimmt die Anzahl an Schichten zu und bestehen Probleme bezüglich Herstellungsfehlern und -kosten. Aufgrund der hohen Anzahl an Schichten verschlechtert sich außerdem insbesondere die Winkelabhängigkeit der P-Komponente. Andererseits kommt es auch dann, wenn ein Grundmaterial mit einer hohen Brechzahl (Ng = 1,7 bis 1,8) verwendet werden kann, obwohl der Wahlbereich der verwendbaren Filmmaterialien mit Kombinationen wie TiO₂ und SiO₂ oder Ta₂O₅ (oder ZrTiO₄) und Al₂O₃ groß ist, zu ähnlichen Nachteilen wie zum Beispiel einem Anstieg der Anzahl an Schichten.
Andererseits werden zum Beispiel in der JP 6-347642 A , JP 6-289222 A , JP 7-281024 A , JP 6-258525 A und JP 6-281886 A Polarisationsstrahlenteiler mit einem Einfallwinkel von 45 Grad oder mehr offenbart. Da diese jedoch keiner gruppenförmigen flächigen Bauart entsprechen, wurden keine besonderen Überlegungen angestellt, um ihre Herstellung ohne eine Änderung der herkömmlichen Bearbeitungsvorgänge zu ermöglichen.
Die US 5,896,232 offenbart eine optische Vorrichtung mit einer Gruppierung (engl.: array) Polarisationsplatten, bei der das einfallende Licht in einem schrägen Winkel auf die Eintrittsfläche der Vorrichtung trifft und das polarisierte Licht die Gruppierung im Wesentlichen senkrecht zur Austrittsfläche der Vorrichtung verlässt.
Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest eines der oben beschriebenen Probleme anzugehen und für einen Polarisationsstrahlenteiler mit geringer Winkelabhängigkeit und gutem Polarisationstrennungswirkungsgrad zu sorgen, ohne herkömmliche Bearbeitungsvorgänge zu ändern. Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Polarisationsstrahlenteilers zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Polarisationsstrahlenteilersystem vorgesehen, mit:
einem Polarisationsstrahlenteiler; und
Mitteln zum Richten eines Lichtstrahls auf den Strahlenteiler,
wobei der Polarisationsstrahlenteiler Folgendes umfasst:
eine Gruppierung durchsichtiger flächiger Prismen; und
einen aus einem dielektrischen Mehrschichtenfilm bestehenden Polarisationstrennungsfilm an einer Kittfläche zwischen einem nebeneinander liegenden Paar der flächigen Prismen,
wobei das Polarisationsstrahlenteilersystem dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Mittel zum Richten des Lichtstrahls so angeordnet sind, dass sie den Lichtstrahl auf eine eine Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers bildende Oberfläche der Gruppierung flächiger Prismen unter einem Winkel richten, der nicht senkrecht zur Lichteintrittsfläche ist,
die Gruppierung flächiger Prismen bezogen auf den Lichtstrahl so angeordnet ist und der dielektrische Mehrschichtenfilm derart gestaltet ist, dass der Einfallwinkel θg des Lichtstrahls auf dem Polarisationstrennungsfilm bezüglich der Flächennormale des Polarisationstrennungsfilms die Beziehung 90 > θg > 45 Grad erfüllt, und
der vom Strahlenteiler abgegebene polarisierte Lichtstrahl parallel zu dem Lichtstrahl ist, der auf die Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers fällt.
Der Winkel θg kann in einem Bereich von 45 Grad < θg < 60 Grad liegen.
Der Winkel θg kann in einem Bereich von 49 Grad < θg < 56 Grad liegen.
Der Polarisationstrennungsfilm kann Wechselschichten aus ZrO₂ als ein Material hoher Brechzahl und MgF₂ als ein Material geringer Brechzahl umfassen, wobei ein Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 haben kann.
Der Polarisationstrennungsfilm kann Wechselschichten aus TiO₂ als Material hoher Brechzahl und SiO₂ als ein Material geringer Brechzahl umfassen, wobei ein Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 haben kann.
Der Polarisationstrennungsfilm kann eine Anzahl von nicht mehr als vierzehn Wechselschichten aus Materialien hoher und geringer Brechzahl umfassen.
Der Polarisationstrennungsfilm kann eine Anzahl von nicht mehr als elf Wechselschichten aus Materialien hoher und geringer Brechzahl umfassen.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Polarisationswandlerelement zum Umwandeln unpolarisierten Lichts in linear polarisiertes Licht vorgesehen, mit:
einem Polarisationsstrahlenteilersystem gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung; und
einem Wellenplättchen zum in Deckung bringen der Polarisationsrichtung eines der beiden polarisierten Lichter, die von einem Polarisationstrennungsfilm des Polarisationsstrahlenteilers getrennt wurden, mit der Polarisationsrichtung des anderen polarisierten Lichts.
Das Wellenplättchen kann ein Halbwellenplättchen sein.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Bildanzeigeeinheit vorgesehen mit:
einem optischen Beleuchtungssystem zum Beleuchten eines Bildanzeigeelements mit Licht von einer Lichtquelle; und
einem optischen Projektionssystem zum Projizieren von Licht von dem Bildanzeigeelement auf eine Projektionsfläche, auf die das Licht zu projizieren ist,
wobei das optische Beleuchtungssystem ein Polarisationswandlerelement gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung enthält.
Bei einer bevorzugten Form dieser Ausgestaltung der Erfindung kann eine Normale zu einer Lichteintrittsfläche eines im Polarisationswandlerelement vorgesehenen Polarisationsstrahlenteilers bezüglich einer optischen Achse des optischen Beleuchtungssystems geneigt sein.
Des Weiteren können eine Normale zu einer Lichteintrittsfläche eines im Polarisationswandlerelement vorgesehenen Polarisationsstrahlenteilers und eine optische Achse des optischen Beleuchtungssystems einen Winkel von mehr als null Grad und weniger als 20 Grad definieren.
Die Normale zu einer Lichteintrittsfläche eines im Polarisationswandlerelement vorgesehenen Polarisationsstrahlenteilers und eine optische Achse des optischen Beleuchtungssystems können einem Winkel von mehr als 3 Grad und weniger als 15 Grad definieren.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationsstrahlen teilersystems vorgesehen, mit:
Bereitstellen einer Gruppierung durchsichtiger flächiger Prismen; und
Vorsehen eines aus einem dielektrischen Mehrschichtenfilm bestehenden Polarisationstrennungsfilms an einer Kittfläche zwischen einem Paar nebeneinander liegender flächiger Prismen,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren außerdem den Schritt umfasst:
Gestalten des dielektrischen Mehrschichtenfilms und der flächigen Prismen derart, dass
ein Lichtstrahl, der auf eine die Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers bildende Oberfläche der Gruppierung flächiger Prismen unter einem Winkel, der nicht senkrecht zur Lichteintrittsfläche ist, gerichtet wird, bezogen auf die Flächennormale des Polarisationstrennungsfilms unter einem Einfallwinkel θg des Lichtstrahls auf den Polarisationstrennungsfilm trifft, der die Beziehung 90 > θg > 45 Grad erfüllt, und
der vom Strahlenteiler abgegebene polarisierte Lichtstrahl parallel zu dem Lichtstrahl ist, der auf die Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers fällt.
Bei der Erfindung kann der Winkel θg in einem Bereich von 45 Grad < θg < 60 Grad liegen.
Der Polarisationstrennungsfilm kann Wechselschichten aus ZrO₂ als ein Material hoher Brechzahl und MgF₂ als ein Material geringer Brechzahl umfassen, wobei ein Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 haben kann.
Der Polarisationstrennungsfilm kann Wechselschichten aus TiO₂ als ein Material hoher Brechzahl und SiO₂ als ein Material geringer Brechzahl umfassen, wobei ein Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 haben kann.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nur als Beispiel angeführt werden, im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die Folgendes zeigen:
Die 1A und 1B sind Schaubilder zur Erläuterung einer Übertragungsbrechzahl eines Polarisationsstrahlenteilers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 2A und 2B sind schematische Schnittansichten zur Erläuterung eines Polarisationsstrahlenteilers gruppenförmiger flächiger Bauart gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei 2A einen herkömmlichen Polarisationsstrahlenteiler gruppenförmiger flächiger Bauart zeigt und 2B einen Polarisationsstrahlenteiler gruppenförmiger flächiger Bauart zeigt, bei dem der Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung Anwendung findet.
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Polarisationsstrahlenteilers gemäß ersten bis vierten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
4 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Eigenschaften eines Polarisationsfilms beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Eigenschaften eines Polarisationsfilms beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Eigen schaften eines Polarisationsfilms bei einem Vergleichsbeispiel 1.
7 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Eigenschaften eines Polarisationsfilms beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Eigenschaften eines Polarisationsfilms beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
9 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Eigenschaften eines Polarisationsfilms bei einem Vergleichsbeispiel 2.
10 ist eine schematische Ansicht eines Polarisationswandlerelements, das einen Polarisationsstrahlenteiler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet.
11 ist eine schematische Ansicht einer Bildanzeigeeinheit, die das in 10 gezeigte Polarisationswandlerelement verwendet.
Der Erfindung entsprechend kann mit dem oben beschriebenen Aufbau für einen Polarisationsstrahlenteiler mit geringer Winkelabhängigkeit und gutem Polarisationstrennungswirkungsgrad sowie für ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Polarisationsstrahlenteilers gesorgt werden. Dieser Erfolg basiert auf den folgenden Erkenntnissen, zu denen die Erfinder durch sorgfältige Untersuchungen gelangten.
Um die oben beschriebenen Probleme anzugehen, wurde zunächst ein Polarisationsstrahlenteiler, der an einer Kittfläche eines durchsichtigen Grundmaterials einen dielektrischen Mehrlagenfilm hatte, so eingestellt, dass ein Einfallwinkel θg einer optischen Achse innerhalb des Grundmaterials bezüglich der Kittfläche (Polarisationstrennfläche) den Zusammenhang θg > 45 Grad erfüllte.
Falls BSL7 als Grundmaterial verwendet wird, unterliegt die wählbare Filmbrechzahl Beschränkungen. Um den Bereich wählbarer Filmbrechzahlen zu erweitern, kann ein Grundmaterial mit hoher Brechzahl verwendet werden. Allerdings wurde der Bereich der wählbaren Filmbrechzahl durch Ändern des Einfallwinkels auf der Kittfläche vergrößert.
Die 1A und 1B zeigen dieses Ausführungsbeispiel.
1A ist ein Schaubild, in dem auf der Abszissenachse die Filmmaterialbrechzahl liegt, während auf der Ordinatenachse die S-Polarisationsäquivalentbrechzahl (nCOSθ) liegt. So gibt zum Beispiel die Kurve „45 Äquivalent BLS7" in 1A die Äquivalentbrechzahl (S-Polarisationsäquivalentbrechzahl: nCOSθ) des Films bezüglich S-polarisierten Lichts an, das unter einem Einfallwinkel von 45 Grad auf die Kittfläche trifft. Außerdem zeigt 1B ein Schaubild, in dem auf der Abszissenachse die Filmmaterialbrechzahl liegt, während auf der Ordinatenachse die P-Polarisationsäquivalentbrechzahl (COSθ/n) liegt.
Falls das Grundmaterial hierbei von BLS7 zu TIH₃ geändert wird, wird die durchgezogene Linie für „45 Äquivalent BSL7", wie in 1A zu erkennen ist, durch die durchgezogene Linie „45 Äquivalent TIH₃" ersetzt. Falls dagegen der Einfallwinkel von 45 Grad auf 55 Grad geändert wird, wird die durchgezogene Linie für „45 Äquivalent BSL7" durch die Strichellinie für „55 Äquivalent BSL7" ersetzt. Da sich die durchgezogene Linie für „45 Äquivalent TIH₃" und die Strichellinie für „55 Äquivalent BSL7" hierbei ungefähr überlappen, ist ersichtlich, dass die Änderung des Grundmaterials zu einem Material hoher Brechzahl und die Vergrößerung des Einfallwinkels auf der Kittoberfläche im Großen und Ganzen den gleichen Einfluss ausüben.
Darüber hinaus ist anhand der durchgezogenen Linie für „45 Äquivalent BSL7" in 1B zu erkennen, dass, falls BSL7 für das Grundmaterial verwendet wird, die Materialien geringer Brechzahl in der Praxis auf lediglich MgF₂ beschränkt sind, wenn die gleiche Äquivalentbrechzahl erreicht werden soll (um die Brewstersche Bedingung zu erfüllen). Falls allerdings der Einfallwinkel geändert wird, ist anhand der Strichellinie „55 Äquivalent BSL7" zu erkennen, dass dann ähnlich wie bei der durchgezogenen Linie „45 Äquivalent TIH₃" Materialien aus zum Beispiel TiO₂, Nb₂O₃, Ta₂O₅, HfO₂, ZrO₂, Al₂O₃ und SiO₂ verwendet werden können. Dies stellt einen großen Vorteil im Hinblick auf die Polarisationstrennungseigenschaften und die Fertigung dar.
Es wurde festgestellt, dass mit dem oben beschriebenen Aufbau, bei dem paarweise eine Polarisationstrennungskittfläche mit einem Winkel θg > 45 Grad und eine Kittfläche mit einem Winkel θg > 45 Grad, die einen S-Polarisationsreflexionsfilm hat, verwendet werden und falls eine Vielzahl solcher Paare zu einem Aufbau gruppenförmiger flächiger Bauart verkittet werden, wie üblich unter Verwendung eines Spiegelglases aus BSL7 und in Übereinstimmung mit den Arbeitsablauf Verkitten, Schneiden und Polieren ein Strahlenteiler hergestellt werden kann. Ein Polarisationsstrahlenteiler gruppenförmiger flächiger Bauart, der ohne Zwischenraum einen hohen Polarisationstrennungswirkungsgrad hat, ist nämlich hinsichtlich der Herstellung sehr vorteilhaft.
2A ist eine schematische Schnittansicht eines Polarisationsstrahlenteilers herkömmlicher gruppenförmiger flächiger Bauart, während 2B eine schematische Ansicht eines Polarisationsstrahlenteilers gruppenförmiger flächiger Bauart ist, bei dem der oben beschriebene Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung Anwendung findet.
In den 2A und 2B bezeichnet W eine Teilungsstrahlenbreite und H eine Plattendicke in dem gruppenförmigen flächigen Aufbau. Mit L ist ein Raum bezeichnet, der in Tiefenrichtung eingenommen wird, und mit θa ein Einfallwinkel der optischen Achse bezogen auf eine Glasoberfläche (er beträgt im Fall von 2A null Grad). Mit θg ist ein Einfallwinkel der optischen Achse bezüglich einer Kittfläche bezeichnet, wobei er im Fall von 2A 45 Grad beträgt.
Das einfallende Licht wird durch einen Polarisationstrennungsfilm in eine durchgelassene P-Komponente (Tp) und eine reflektierte S-Komponente (Rs) aufgeteilt. Zusätzlich wird die Komponente Rs mittels eines Reflexionsfilms in die gleiche Richtung wie die Komponente Tp abgegeben. Hierbei lässt sich der Abmessungszusammenhang durch die unten angegebene Gleichung (A) ausdrücken. H = W × cos(2 × θg – 90)/cosθg L = m × W × tanθa + H/cosθa (A)wobei m die Anzahl an Stufen oder Niveaus ist.
Als nächstes werden die Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierbei sollte beachtet werden, dass die Erfindung keineswegs durch diese Ausführungsbeispiele beschränkt wird.
Ausführungsbeispiel 1
Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden, wie in 3 gezeigt ist, zwei BSL7-Prismen mit einem Polarisationstrennungsfilm dazwischen miteinander verkittet, wodurch sich ein Polarisationsstrahlenteiler ergab. Allerdings betrug der Einfallwinkel θg zur Kittfläche (Polarisationstrennungsfläche) 55 Grad und es wurde dafür gesorgt, dass von der Filmseite (Gegenseite des Substrats) Licht eintrat. Die unten stehende Tabelle 1 gibt den Filmaufbau des Polarisationstrennungsfilms für diesen Fall an. Im ersten Ausführungsbeispiel wurde als Film mit hoher Brechzahl TiO₂ und als Film mit geringer Brechzahl SiO₂ verwendet, wobei diese miteinander unter Verwendung eines unter UV-Licht aushärtenden Klebstoffs verkittet wurden.
4 zeigt die Winkelabhängigkeitsspektraleigenschaften des Polarisationstrennungsfilms für diesen Fall. Hierbei zeigt die Kurve 58.5Tp die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit und der Wellenlänge des P-polarisierten Lichts, das unter einem Einfallwinkel von 58,5 Grad auf die Kittfläche (Polarisationstrennungsfilm) trifft. Außerdem zeigt die Kurve 58.5Rs die Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen und der Wellenlänge von S-polarisiertem Licht, das unter einem Einfallwinkel von 58,5 Grad auf die Kittfläche trifft. Dieser Einfallwinkel von 58,5 Grad weicht von dem Winkel 55 Grad um 3,5 Grad in der positiven Richtung ab. Diese Abweichung entspricht einer Winkelabweichung von +6 Grad in der Atmosphäre. Entsprechend zeigt die Kurve 51.3Tp die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit und der Wellenlänge P-polarisierten Lichts, das unter einem Einfallwinkel von 51,3 Grad auf die Kittfläche (Polarisationstrennungsfilm) trifft. Außerdem zeigt die Kurve 51.3Rs die Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen und der Wellenlänge S-polarisierten Lichts, das unter einem Einfallwinkel von 51,3 Grad auf die Kittfläche (Polarisationstrennungsfläche) trifft. Dieser Einfallwinkel von 51,3 Grad weicht hierbei von dem wie oben beschrieben eingestellten Winkel von 55 Grad um 3,7 Grad in der negativen Richtung ab. Diese Abweichung entspricht einer Winkelabweichung von –6 Grad in der Atmosphäre. Es ist zu erkennen, dass verglichen mit dem später zu beschreibenden Vergleichsbeispiel 2 auch bei der Verwendung des gleichen BSL7-Grundmaterials und einer geringeren Schichtanzahl gute Eigenschaften mit höherem Reflexionsvermögen und höherer Durchlässigkeit, die beide weniger veränderlich sind, erzielt werden können. TABELLE 1

SCHICHTNR. MATERIAL

KLEBSTOFF d

1 TiO₂ 99

2 SiO₂ 193

3 TiO₂ 77

4 SiO₂ 150

5 TiO₂ 56

6 SiO₂ 117

7 TiO₂ 48

8 SiO₂ 72

GRUNDMATERIAL BSL7
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde mit dem oben beschriebenen Filmaufbau ein Polarisationsstrahlenteiler gruppenförmiger flächiger Bauart hergestellt, wie er in 2B gezeigt ist. Was die Form und Abmessung angeht, zeigt die Tabelle 2 unten die Vergleichsergebnisse für dieses Beispiel (Beispiel 1) bezogen auf ein herkömmliches Beispiel eines Polarisationsstrahlenteilers gruppenförmiger flächiger Bauart mit einem Einfallwinkel von 45 Grad auf einer Kittfläche sowie eines Vergleichsbeispiel 1 eines Polarisationsstrahlenteilers flächiger Bauart, der den gleichen Filmaufbau hat, der aber nicht zu einem Gruppenaufbau angeordnet ist. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen W in den 2A und 2B die Lichtteilungsbreite für einen auf den Polarisationsstrahlenteiler fallenden Lichtstrom. Außerdem bezeichnet θa den Einfallwinkel eines Hauptstrahls des auf den Polarisationsstrahlenteiler fallenden Lichts und das Bezugszeichen θg den Einfallwinkel eines Hauptstrahls des auf die Polarisationstrennungsfläche des Polarisationsstrahlenteilers fallenden Lichts. H bezeichnet die Plattendicke des gruppenförmigen Polarisationsstrahlenteilers und m die Anzahl an Stufen (Niveaus) der den Polarisationsstrahlenteiler bildenden Gruppierungen. Mit L ist die Länge (Dicke) des Polarisationsstrahlenteilers in Richtung der optischen Achse (Tiefenrichtung) bezeichnet.
Was den Raum L des Polarisationsstrahlenteilers in der Tiefenrichtung angeht, ist sowohl der des Ausführungsbeispiels 1 als auch der des herkömmlichen Beispiels verglichen mit dem Vergleichsbeispiel nachteilig. Allerdings sollte beachtet werden, dass in Flüssigkristall-Projektoren die Helligkeit sehr wichtig ist und dass deswegen die Verwendung eines Polarisationsstrahlenteilers gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 sehr effektiv ist. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass das Ausführungsbeispiel 1 mit der gruppenförmigen flächigen Bauart verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 1 hinsichtlich des Raums L verbessert worden ist.
Ausführungsbeispiel 2
Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden wie beim Ausführungsbeispiel 1 mit einem Polarisationstrennungsfilm dazwischen BSL7-Prismen verkittet. Gemäß Ausführungsbeispiel 2 wurde verglichen mit dem später beschriebenen Vergleichsbeispiel 2 ein Polarisationsstrahlenteiler hergestellt, bei dem mit etwa der halben Anzahl Schichten bessere Eigenschaften erzielbar waren.
Im Ausführungsbeispiel 2 beträgt der Einfallwinkel θg zur Kittfläche (Polarisationstrennungsfläche) 50 Grad und wird das Licht von der Filmseite des Strahlenteilers (Gegenseite des Substrats) aus projiziert. Was die Filmeigenschaften des gemäß Ausführungsbeispiel 2 hergestellten Polarisationstrennungsfilms betrifft, wurden diese, während die Spektraleigenschaften einer in einem Flüssigkristall-Projektor zu verwendenden Lichtquelle berücksichtigt wurden, so festgelegt, dass die Winkelabhängigkeit (die Änderung des Anteils durchgelassener P-Komponenten bei einer Winkeländerung sowie die Änderung des Anteils reflektierter S-Komponenten) im Bereich 430–650 nm gering war und dass außerdem im Bereich 510–630 nm ein höheres Reflexionsvermögen und ein höheres Reflexionsvermögen gewährleistet waren.

Die unten stehende Tabelle 3 gibt den Filmaufbau des Polarisationstrennungsfilms an, in dem ZrO₂ als ein Film hoher Brechzahl und MgF₂ als ein Film geringer Brechzahl verwendet wurden. Diese wurden miteinander unter Verwendung eines bei UV-Licht aushärtenden Klebstoffs verkittet. 5 zeigt die Winkelabhängigkeitsspektraleigenschaften des Polarisationstrennungsfilms dieses Beispiels. Die Ordinatenachse gibt Tp oder Rs an, während die Abszissenachse die Wellenlänge angibt. Die Kurven 53.8Tp und 53.8Rs geben jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, die unter einem Winkel von 53,8 Grad auf die Kittfläche treffen. Hierbei ist der Grund für die Abweichung von 3,8 Grad in der positiven Richtung von dem voreingestellten Einfallwinkel 50 Grad der, dass sie einer Winkeländerung von +6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Des Weiteren geben die Kurven 46.1Tp und 46.1Rs jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 46,1 Grad auf die Kittfläche trifft. Hierbei ist der Grund für die Abweichung von 3,9 Grad in der negativen Richtung von dem voreingestellten Einfallwinkel 50 Grad der, dass sie einer Winkeländerung von –6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Es ist zu erkennen, dass verglichen mit dem herkömmlichen Beispiel im Vergleichsbeispiel 1 auch bei Verwendung des gleichen BLS7-Grundmaterials mit ungefähr der halben Anzahl Schichten vergleichbare oder bessere Eigenschaften erzielbar sind. TABELLE 3

SCHICHTENNR.	MATERIAL
KLEBSTOFF.		d
1	ZrO₂	217
2	MgF₂	130
3	ZrO₂	42
4	MgF₂	178
5	ZrO₂	53
6	MgF₂	148
7	ZrO₂	116
8	MgF₂	83
9	ZrO₂	146
10	MgF₂	124
11	ZrO₂	285
GRUNDMATERIAL	BSL7

[Vergleichsbeispiel 2]
Wie beim Beispiel 1 wurden mit einem Polarisationstrennungsfilm dazwischen BSL7-Prismen miteinander verkittet und wurde ein Polarisationsstrahlenteiler hergestellt. Der Einfallwinkel betrug 45 Grad und der Aufbau wurde so eingestellt, dass Licht von der Filmseite aus projiziert wurde. Die unten stehende Tabelle 4 gibt den Filmaufbau des Polarisationstrennungsfilms an, in dem Y₂O₃ als ein Film hoher Brechzahl und MgF₂ als ein Film geringer Brechzahl verwendet wurden. Diese wurden unter Verwendung eines bei UV-Licht aushärtenden Klebstoffs miteinander verkittet. 6 zeigt die Winkelabhängigkeitsspektraleigenschaften des Polarisationstrennungsfilms.

Die Kurven 49Tp und 49Rs geben jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 49 Grad auf die Kittfläche trifft. Der Grund für die Abweichung von 4 Grad in der positiven Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 45 Grad ist hierbei der, dass er einer Winkeländerung von +6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Des Weiteren geben die Kurven 41Tp und 41Rs jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 41 Grad auf die Kittoberfläche fällt. Der Grund für die Abweichung von 4 Grad in der negativen Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 41 Grad ist hierbei der, dass er einer Winkeländerung von –6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Es ist zu erkennen, dass verglichen mit den Ausführungsbeispielen 1 und 2 selbst bei Verwendung des gleichen BLS7-Grundmaterials die Anzahl an Schichten deutlich erhöht werden muss, um ähnliche Eigenschaften zu erzielen. Dies ist sehr nachteilig, wenn Fertigungsfehler in Betracht gezogen werden. TABELLE 4

SCHICHTNR.	MATERIAL
KLEBSTOFF		d
1	Y₂O₃	87
2	MgF₂	94
3	Y₂O₃	57
4	MgF₂	137
5	Y₂O₃	87
6	MgF₂	140
7	Y₂O₃	74
8	MgF₂	128
9	Y₂O₃	76
10	MgF₂	143
11	Y₂O₃	98
12	MgF₂	155
13	Y₂O₃	117
14	MgF₂	157
15	Y₂O₃	109
16	MgF₂	157
17	Y₂O₃	118
18	MgF₂	186
19	Y₂O₃	117
GRUNDMATERIAL	BSL7

Ausführungsbeispiel 3
Wie beim Ausführungsbeispiel 1 wurden mit einem Polarisationstrennungsfilm dazwischen TIH₃-Prismen miteinander verkittet und wurde ein Polarisationsstrahlenteiler hergestellt, mit dem verglichen mit dem später zu beschreibenden Vergleichsbeispiel 3 bei einer geringeren Anzahl Schichten bessere Eigenschaften erzielt werden konnten. Hierbei ist zu beachten, dass der Einfallwinkel zur Kittfläche (Polarisationstrennungsfläche) 50 Grad beträgt und das mit Licht umzugehen ist, das von der Filmseite der Kittfläche (Gegenseite des Substrats) aus zu projizieren ist.
Die unten stehende Tabelle 5 gibt den Filmaufbau des Polarisationstrennungsfilms des Ausführungsbeispiels 3 an, in dem TiO₂ als Film hoher Brechzahl und Al₂O₃ als Film geringer Brechzahl verwendet wurden. Diese wurden miteinander unter Verwendung eines bei UV-Licht aushärtenden Klebstoffs verkittet.

7 zeigt die Winkelabhängigkeitsspektraleigenschaften des Polarisationstrennungsfilms dieses Ausführungsbeispiels. Die Kurven 53.3Tp und 53.3Rs geben jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 53,3 Grad auf die Kittfläche trifft. Der Grund für die Abweichung von 3,3 Grad in der positiven Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 50 Grad ist hierbei der, dass er einer Winkeländerung von +6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Des Weiteren geben die Kurven 46.6Tp und 46.6Rs jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 46,6 Grad auf die Kittfläche trifft. Der Grund für die Abweichung von 3,4 Grad in der negativen Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 50 Grad ist hierbei der, dass er einer Winkeländerung von –6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Es ist zu erkennen, dass verglichen mit dem herkömmlichen Beispiel des Vergleichsbeispiels 3 auch bei Verwendung des gleichen TIH₃-Grundmaterials mit einer geringeren Anzahl Schichten bessere Eigenschaften für Reflexionsvermögen und Durchlässigkeit, die beide weniger veränderlich sind, erzielt werden können. TABELLE 5

SCHICHTNR.	MATERIAL
KLEBSTOFF		d
1	Al₂O₃	92
2	TiO₂	80
3	Al₂O₃	159
4	TiO₂	99
5	Al₂O₃	102
6	TiO₂	88
7	Al₂O₃	104
8	TiO₂	67
9	Al₂O₃	119
10	TiO₂	50
11	Al₂O₃	85
12	TiO₂	185
GRUNDMATERIAL	TIH₃

Ausführungsbeispiel 4
Wie beim Ausführungsbeispiel 1 wurden mit einem Polarisationstrennungsfilm dazwischen TIH₃-Prismen miteinander verkittet und wurde ein Polarisationsstrahlenteiler hergestellt, mit dem verglichen mit dem später zu beschreibenden Vergleichsbeispiel 3 bei einer geringeren Anzahl Schichten bessere Eigenschaften erzielt werden konnten. Der Einfallwinkel zur Kittfläche (Polarisationstrennungsfläche) beträgt 55 Grad, wobei mit Licht umzugehen ist, das von der Filmseite der Kittfläche (Gegenseite des Substrats) aus zu projizieren ist.
Die unten stehende Tabelle 6 gibt den Filmaufbau des Polarisationstrennungsfilms des Ausführungsbeispiels 4 an, in dem TiO₂ als Film hoher Brechzahl und Y₂O₃ als Film geringer Brechzahl verwendet wurden. Diese wurden miteinander unter Verwendung eines bei UV-Licht aushärtenden Klebstoffs mit einer Brechzahl von 1,62 verkittet.

8 zeigt die Winkelabhängigkeitsspektraleigenschaften des Polarisationstrennungsfilms dieses Beispiels. Die Kurven 57.9Tp und 57.9Rs geben jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 57,9 Grad auf die Kittfläche trifft. Der Grund für die Abweichung von 2,9 Grad in der positiven Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 55 Grad ist der, dass er einer Winkeländerung von +6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Des Weiteren geben die Kurven 52.0Tp und 52.0Rs jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 52,0 Grad auf die Kittfläche trifft. Der Grund für die Abweichung von 3,0 Grad in der negativen Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 55 Grad ist hierbei der, dass er einer Winkeländerung von –6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Es ist zu erkennen, dass verglichen mit dem herkömmlichen Beispiel des Vergleichsbeispiels 3 auch bei Verwendung des gleichen TIH₃-Grundmaterials bessere Eigenschaften im Hinblick auf ein höheres Reflexionsvermögen und eine höhere Durchlässigkeit, die beide weniger veränderlich sind, erzielt werden können. TABELLE 6

SCHICHTNR.	MATERIAL
KLEBSTOFF		d
1	Y₂O₃	167
2	TiO₂	56
3	Y₂O₃	110
4	TiO₂	60
5	Y₂O₃	117
6	TiO₂	65
7	Y₂O₃	121
8	TiO₂	68
9	Y₂O₃	130
10	TiO₂	97
11	Y₂O₃	143
12	TiO₂	99
13	Y₂O₃	193
14	TiO₂	102
GRUNDMATERIAL	TIH₃

[Vergleichsbeispiel 3]
Wie beim Beispiel 1 wurden mit einem Polarisationstrennungsfilm dazwischen TIH₃-Prismen miteinander verkittet und wurde ein Polarisationsstrahlenteiler hergestellt. Der Einfallwinkel zur Polarisationstrennungsfläche beträgt 45 Grad und das Licht wird von der Filmseite aus projiziert.
Die unten stehende Tabelle 7 gibt den Filmaufbau des Polarisationstrennungsfilms an, in dem TiO₂ als Film hoher Brechzahl und SiO₂ als Film geringer Brechzahl verwendet wurden. Diese wurden miteinander unter Verwendung eines bei UV-Licht aushärtenden Klebstoffs verkittet.

9 zeigt die Winkelabhängigkeitsspektraleigenschaften des Polarisationstrennungsfilms dieses Beispiels. Die Kurven 48.4Tp und 48.4Rs geben jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 48,4 Grad auf die Kittfläche trifft. Der Grund für die Abweichung von 3,4 Grad in der positiven Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 45 Grad ist hierbei der, dass er einer Winkeländerung von +6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Des Weiteren geben die Kurven 41.6Tp und 41.6Rs jeweils bezogen auf die Wellenlänge die Beziehungen der Durchlässigkeit und des Reflexionsvermögens von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht an, das unter einem Winkel von 41,6 Grad auf die Kittfläche trifft. Der Grund für die Abweichung von 3,4 Grad in der negativen Richtung vom voreingestellten Einfallwinkel 45 Grad ist hierbei der, dass sie einer Winkeländerung von –6 Grad in der Atmosphäre entspricht. Es ist zu erkennen, dass verglichen mit dem Beispiel 3 auch bei der Verwendung des gleichen TIH₃-Grundmaterials die Verwendung einer größeren Anzahl an Schichten notwendig ist, wobei dies im Hinblick auf Fertigungsfehler sehr nachteilig ist. Des Weiteren gibt es verglichen mit dem Ausführungsbeispiel 3 bezogen auf die Durchlässigkeit große Eigenschaftsänderungen. TABELLE 7

SCHICHTNR.	MATERIAL
KLEBSTOFF		d
1	TiO₂	123
2	SiO₂	93
3	TiO₂	126
4	SiO₂	98
5	TiO₂	119
6	SiO₂	36
7	TiO₂	106
8	SiO₂	100
9	TiO₂	51
10	SiO₂	134
11	TiO₂	51
12	SiO₂	108
13	TiO₂	41
14	SiO₂	39
15	TiO₂	127
GRUNDMATERIAL	TIH₃

Es wurden zwar erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele eines Polarisationsstrahlenteilers beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen beträgt der Lichteinfallwinkel auf den Polarisationstrennungsfilm zum Beispiel 50 Grad oder 55 Grad. Vorausgesetzt, dass der Einfallwinkel in einem Bereich von mehr als 45 Grad und weniger als 60 Grad liegt, sind jedoch im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Ergebnisse wie bei den oben beschriebenen Beispielen der Erfindung erzielbar. Die vorteilhaften Wirkungen sind stärker, wenn der Winkel vorzugsweise nicht weniger als 45 Grad und nicht mehr als 56 Grad beträgt.
Wie in 10 gezeigt ist, kann darüber hinaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Polarisationsstrahlenteiler 100 mit einem Halbwellenplättchen 101 kombiniert werden, um für ein Polarisationswandlerelement 102 zum Umwandeln unpolarisierten Lichts in linear polarisiertes Licht zu sorgen, das eine ungefähr gerade Polarisationsrichtung hat. Wie in 11 gezeigt ist, kann darüber hinaus ein wie oben beschrieben hergestelltes Polarisationswandlerelement dazu verwendet werden, Licht von einer Lichtquelle 105 in linear polarisiertes Licht umzuwandeln, sodass für eine Bildanzeigeeinheit 110 gesorgt werden kann, die ein optisches Beleuchtungssystem 107 zum Beleuchten eines Bildanzeigeelements 106 (wie etwa zum Beispiel ein Flüssigkristallfeld oder ein DMD) mit dem linear polarisierten Licht und ein optisches Projektionssystem 109 zum Projizieren von Licht von dem Bildanzeigeelement auf eine vorgegebene Ebene (Bildschirm) 108 enthält.
In einer solchen Bildanzeigeeinheit kann die optische Achse des optischen Beleuchtungssystems vorzugsweise so eingestellt werden, dass sie einem Winkel von nicht weniger als 45 Grad bezüglich der Polarisationstrennungsfläche des oben beschriebenen Polarisationswandlerelements definiert. Zu diesem Zweck kann die Lichteintrittsfläche des Polarisationswandlerelements bezogen auf die optische Achse von der Lichtquelle vorzugsweise auch unter einem Winkel von mehr als 0 Grad und weniger als 20 Grad und besser noch unter einem Winkel von mehr als 3 Grad und weniger als 15 Grad angeordnet werden.
Abgesehen davon kann die Erfindung nicht nur bei einem Polarisationswandlerelement oder einer Bildanzeigeeinheit Anwendung finden, sondern auch bei einem Videogerätsystem, in dem ein bildweise erzeugtes Signal von einem Computer oder einem Videogerät übertragen und von der Empfangseinheit einer Bildanzeigeeinheit empfangen wird, um ein Bild anzuzeigen, das dem bildweise erzeugten Signal entspricht.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen und Beispielen der Erfindung können ein Polarisationsstrahlenteiler mit hervorragendem Polarisationstrennungswirkungsgrad und geringer Winkelabhängigkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung eines dies gewährleistenden Polarisationsstrahlenteilers erzielt werden. Außerdem kann ein Videogerätsystem aufgebaut werden.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf die hier offenbarten Aufbauformen beschrieben, doch ist sie nicht auf die angegebenen Einzelheiten beschränkt und soll diese Anmeldung auch solche Abwandlungen und Änderungen abdecken, die unter die Zwecke der Verbesserungen oder den Umfang der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

Polarisationsstrahlenteilersystem mit: einem Polarisationsstrahlenteiler (102); und Mitteln zum Richten eines Lichtstrahls auf den Strahlenteiler (102), wobei der Polarisationsstrahlenteiler (102) Folgendes umfasst: eine Gruppierung durchsichtiger flächiger Prismen; und einen aus einem dielektrischen Mehrschichtenfilm bestehenden Polarisationstrennungsfilm an einer Kitt fläche zwischen einem nebeneinander liegenden Paar der flächigen Prismen, wobei das Polarisationsstrahlenteilersystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel zum Richten des Lichtstrahls so eingerichtet sind, dass sie den Lichtstrahl auf eine eine Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers bildende Oberfläche der Gruppierung flächiger Prismen unter einem Winkel richten, der nicht senkrecht zur Lichteintrittsfläche ist, die Gruppierung flächiger Prismen bezogen auf den Lichtstrahl so angeordnet ist, dass der Einfallwinkel θg des Lichtstrahls auf dem Polarisationstrennungsfilm bezüglich der Flächennormale des Polarisationstrennungsfilms die Beziehung 90 > θg > 45 Grad erfüllt, der Polarisationstrennungsfilm so gestaltet ist, dass der Polarisationstrennungswirkungsgrad bezüglich dieses Einfallwinkels θg optimiert wird, und der vom Strahlenteiler abgegebene polarisierte Lichtstrahl parallel zu dem Lichtstrahl ist, der auf die Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers fällt.
Polarisationsstrahlenteilersystem nach Anspruch 1, in dem der Polarisationsstrahlenteiler zwischen nebeneinander liegenden Paaren flächiger Formen eine Vielzahl jeweiliger Polarisationstrennungsfilme enthält, wobei parallel zu jedem Polarisationstrennungsfilm ein Reflexionsfilm vorgesehen ist, so dass jeder Reflexionsfilm das von dem zugehörigen Polarisationstrennungsfilm reflektierte polarisierte Licht entlang der gleichen Richtung wie das von dem Polarisationstrennungsfilm durchgelassene entgegengesetzt polarisierte Licht reflektiert.
Polarisationsstrahlenteilersystem nach Anspruch 1, wobei der Winkel θg im Bereich 45 Grad < θg < 60 Grad liegt.
Polarisationsstrahlenteilersystem nach Anspruch 1, wobei der Winkel θg im Bereich 49 Grad < θg < 56 Grad liegt.
Polarisationsstrahlenteilersystem nach Anspruch 1, wobei der Polarisationstrennungsfilm Wechselschichten aus ZrO₂ als ein Material hoher Brechzahl und MgF₂ als ein Material geringer Brechzahl umfasst und wobei das Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 hat.
Polarisationsstrahlenteilersystem nach Anspruch 1, wobei der Polarisationstrennungsfilm Wechselschichten aus TiO₂ als ein Material hoher Brechzahl und SiO₂ als ein Material geringer Brechzahl umfasst und wobei das Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 hat.
Polarisationsstrahlenteilersystem nach Anspruch 1, wobei der Polarisationstrennungsfilm eine Anzahl von nicht mehr als vierzehn Wechselschichten aus Materialien hoher und geringer Brechzahl umfasst.
Polarisationsstrahlenteilersystem nach Anspruch 1, wobei der Polarisationstrennungsfilm eine Anzahl von nicht mehr als elf Wechselschichten aus Materialien hoher und geringer Brechzahl umfasst.
Polarisationswandlerelement zum Umwandeln unpolarisierten Lichts in linear polarisiertes Licht, mit: einem Polarisationsstrahlenteilersystem, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist; und einem Wellenplättchen zum in Deckung bringen der Polarisationsrichtung eines der beiden polarisierten Lichter, die von einem Polarisationstrennungsfilm des Polarisationsstrahlenteilers getrennt wurden, mit der Polarisationsrichtung des anderen polarisierten Lichts.
Polarisationswandlerelement nach Anspruch 9, wobei das Wellenplättchen ein Halbwellenplättchen ist.
Bildanzeigeeinheit, mit: einem optischen Beleuchtungssystem (105) zum Beleuchten eines Bildanzeigeelements mit Licht von einer Lichtquelle; und einem optischen Projektionssystem (106, 107, 109) zum Projizieren von Licht von dem Bildanzeigeelement auf eine Projektionsfläche (108), auf die das Licht zu projizieren ist, wobei das optische Beleuchtungssystem ein Polarisationswandlerelement enthält, wie es in Anspruch 9 beansprucht ist.
Bildanzeigeeinheit nach Anspruch 11, wobei die Normale zur Lichteintrittsfläche eines im Polarisationswandlerelement vorgesehenen Polarisationsstrahlenteilers bezüglich der optischen Achse des optischen Beleuchtungssystems geneigt ist.
Bildanzeigeeinheit nach Anspruch 11, wobei die Normale zur Lichteintrittsfläche eines im Polarisationswandlerelement vorgesehenen Polarisationsstrahlenteilers und die optische Achse des optischen Beleuchtungssystems einen Winkel von mehr als null Grad und weniger als 20 Grad definieren.
Bildanzeigeeinheit nach Anspruch 11, wobei die Normale zur Lichteintrittsfläche eines im Polarisationswandlerelement vorgesehenen Polarisationsstrahlenteilers und eine optische Achse des optischen Beleuchtungssystems einen Winkel von mehr als 3 Grad und weniger als 15 Grad definieren.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationsstrahlenteilersystems, mit: Bereitstellen einer Gruppierung durchsichtiger flächiger Prismen; und Vorsehen eines aus einem dielektrischen Mehrschichtenfilm bestehenden Polarisationstrennungsfilms an einer Kittfläche zwischen einem Paar nebeneinander liegender flächiger Prismen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren außerdem den Schritt umfasst: Gestalten des dielektrischen Mehrschichtenfilms und der flächigen Prismen derart, dass ein Lichtstrahl, der auf eine die Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers bildende Oberfläche der Gruppierung flächiger Prismen unter einem Winkel, der nicht senkrecht zur Lichteintrittsfläche ist, gerichtet wird, bezogen auf die Flächennormale des Polarisationstrennungsfilms unter einem Einfallwinkel θg des Lichtstrahls auf den Polarisationstrennungsfilm trifft, der die Beziehung 90 > θg > 45 Grad erfüllt, und der vom Strahlenteiler abgegebene polarisierte Lichtstrahl parallel zu dem Lichtstrahl ist, der auf die Lichteintrittsfläche des Strahlenteilers fällt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei zwischen nebeneinander liegenden Paaren flächiger Formen eine Vielzahl jeweiliger Polarisationstrennungsfilme vorgesehen ist, wobei parallel zu jedem Polarisationstrennungsfilm ein Reflexionsfilm vorgesehen ist, so dass jeder Reflexionsfilm das von dem zugehörigen Polarisationstrennungsfilm reflektierte polarisierte Licht entlang der gleichen Richtung wie das vom Polarisationstrennungsfilm durchgelassene entgegengesetzt polarisierte Licht reflektiert.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Winkel θg im Bereich 45 Grad < θg < 60 Grad liegt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Polarisationstrennungsfilm Wechselschichten aus ZrO₂ als ein Material hoher Brechkraft und MgF₂ als ein Material geringer Brechkraft umfasst und wobei ein Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 hat.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Polarisationstrennungsfilm Wechselschichten aus TiO₂ als ein Material hoher Brechkraft und SiO₂ als ein Material geringer Brechkraft umfasst und wobei ein Grundmaterial eine Brechzahl von etwa 1,52 hat.