устройство для отображения информации (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для отображения информации, содержащее последовательно оптически связанные источник светового излучения, оптическую систему цветовыделения и поляризации, поляризационный модулятор, работающий на отражение в циркулярно-поляризованном свете, а также проекционный объектив, оптически сопряженный с модулятором через систему цветовыделения и поляризации, образованную парой оптически связанных между собой ячеек, каждая из которых содержит плоский слой холестерического жидкого кристалла, причем полосы селективного отражения ячеек совпадают для противоположных направлений поляризации, а слой холестерического жидкого кристалла второй по ходу излучения ячейки ориентирован так, что нормаль к его плоскости образует острые углы с направлениями распространения падающего и отраженного излучений, отличающееся тем, что слой холестерического жидкого кристалла первой по ходу излучения ячейки ориентирован так, что нормаль к его плоскости образует острые углы с направлениями распространения падающего и отраженного излучений.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая ячейки установлены на стеклянных подложках, каждая из которых выполнена в виде многогранника, первая и вторая подложки состыкованы в месте установки второй ячейки через оптический клей или иммерсионную жидкость, причем на первой ячейке через оптический клей или иммерсионную жидкость установлен компенсирующий клин с острым углом, равным углу падения светового излучения на первую ячейку, выполненный из материала стеклянных подложек.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая ячейки установлены в полом многогранном корпусе, имеющем в стенках, обращенных к модулятору света, объективу и источнику светового излучения, отверстия для прохода излучения, в которых закреплены оптические окна, причем корпус заполнен жидкостью с показателем преломления, близким или равным показателю преломления материала оптических окон и среднему показателю преломления холестерического жидкого кристалла.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что содержит две дополнительные оптические системы цветовыделения и поляризации, размещенные так, что первые ячейки расположены последовательно по ходу излучения от источника светового излучения, и два дополнительных модулятора света, оптически сопряженных с проекционным объективом через вторые ячейки дополнительных систем цветовыделения и поляризации и расположенных от него на одинаковых оптических расстояниях, причем оптические системы выполнены селективными в различных областях спектра.

5. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что содержит две дополнительные оптические системы цветовыделения и поляризации, два дополнительных проекционных объектов и два дополнительных модулятора света, при этом оптические системы выполнены селективными в различных областях спектра, установлены последовательно по ходу излучения от источника, объективы размещены так, что направления распространения излучений на выходе устройства совпадают, а оптические расстояния от источника светового излучения до модуляторов одинаковы.

6. Устройство по пп.1 - 5, отличающееся тем, что источник светового излучения выполнен в виде металлогалогенной лампы с максимумом интенсивности излучения в спектральном диапазоне цветовыделения и поляризации оптической системы.

7. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что введены два дополнительных источника светового излучения, две дополнительные системы цветовыделения и поляризации, два дополнительных модуляторо и два дополнительных проекционных объектива, причем каждый из дополнительных источников последовательно оптически связан с соответствующими дополнительными оптической системой, модулятором и проекционным объективом, слой холестерического жидкого кристалла первой ячейки каждой системы ориентирован так, что нормаль к нему образует острые углы с направлениями распространения падающего отраженного световых излучений, объективы размещены так, что направления распространения излучений на выходе устройства совпадают, а системы цветовыделения и поляризации выполнены селективными в различных областях спектра.

8. Устройство по пп. 4 - 7, отличающееся тем, что оптические системы цветовыделения и поляризации, работающие в смежных спектральных областях, выполнены селективными для противоположных циркулярных компонент.

9. Устройство по пп.4 - 8, отличающееся тем, что между оптическими системами цветовыделения и поляризации, селективными в смежных спектральных областях, установлены согласующие линзовые элементы.

10. Устройство для отображения информации, содержащее последовательно оптически связанные источник светового излучения, оптическую систему цветовыделения и поляризации, поляризационный модулятор, работающий на отражение, а также проекционный объектив, оптически сопряженный с модулятором через систему цветовыделения и поляризации, образованную парой оптически связанных между собой ячеек, каждая из которых содержит плоский слой холестерического жидкого кристалла, причем полосы селективного отражения ячеек совпадают для противоположных направлений поляризации, а слой холестерического жидкого кристалла второй по ходу излучения ячейки ориентирован так, что нормаль к его плоскости образуют острые углы с направлениями распространения падающего и отраженного излучений, отличающееся тем, что слой холестерического жидкого кристалла первой по ходу излучения ячейки ориентирован так, что нормаль к его плоскости образует острые углы с направлениями падающего и отраженного излучений, между второй ячейкой и модулятором установлена пластинка /4, а модулятор выполнен работающим в плоскополяризованном свете.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что первая и вторая ячейки установлены на стеклянных подложках, каждая из которых выполнена в виде многогранника, первая и вторая подложки состыкованы в месте установки второй ячейки через оптический клей или иммерсионную жидкость, причем на первой ячейке через оптический клей или иммерсионную жидкость установлен компенсирующий клин с острым углом, равным углу падения светового излучения на первую ячейку, выполненный из материала стеклянных подложек.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что первая и вторая ячейки установлены в полом многогранном корпусе, имеющем в стенках, обращенных к модулятору света, объективу и источнику светового излучения, отверстия для прохода излучения, в которых закреплены оптические окна, причем корпус заполнен жидкостью с показателем преломления близким или равным показателю преломления материала оптических окон и среднему показателю преломления холестерического жидкого кристалла.

13. Устройство по пп.10 - 12, отличающееся тем, что содержит две дополнительные оптические системы цветовыделения и поляризации, размещенные так, что первые ячейки расположены последовательно по ходу излучения от источника светового излучения, и два дополнительных модулятора света, оптически сопряженных с проекционным объективом через вторые ячейки дополнительных систем цветовыделения и поляризации и расположенных от него на одинаковых оптических расстояниях, две дополнительные пластинки /4, размещенных между каждой из дополнительных оптических систем и соответствующим дополнительным модулятором света, причем оптические системы выполнены селективными в различных областях спектра.

14. Устройство по пп.10 - 13, отличающееся тем, что источник светового излучения выполнен в виде металлогалогенной лампы с максимумом интенсивности излучения в спектральном диапазоне цветовыделения и поляризации оптической системы.

15. Устройство по пп.10 - 12, отличающееся тем, что введены два дополнительных источника светового излучения, две дополнительные системы цветовыделения и поляризации, две дополнительных пластинки /4, два дополнительных модулятора и два дополнительных проекционных объектива, причем каждый из дополнительных источников последовательно оптически связан с соответствующими дополнительными оптической системой, пластинкой /4, модулятором и проекционным объективом, слой холестерического жидкого кристалла первой ячейки каждой системы ориентирован так, что нормаль к нему образует острые углы с направлениями распространения падающего и отраженного световых излучений, объективы размещены так, что направления распространения излучений на выходе устройства совпадают, а системы цветовыделения и поляризации выполнены селективными в различных областях спектра.

16. Устройство по пп.10 - 15, отличающееся тем, что оптические системы цветовыделения и поляризации, работающие в смежных спектральных областях, выполнены селективными для противоположных циркулярных компонент.

17. Устройство по пп.10 - 16, отличающееся тем, что между оптическими системами цветовыделения и поляризации, селективными в смежных спектральных областях, установлены согласующие линзовые элементы.

18. Устройство для отображения информации, содержащее последовательно оптически связанные источник светового излучения, оптическую систему цветовыделения и поляризации, поляризационный модулятор, работающий на отражение, а также проекционный объектив, оптически сопряженный с модулятором через систему цветовыделения и поляризации, включающую ячейку с плоским слоем холестерического жидкого кристалла, ориентированным так, что нормаль к его плоскости образует острые углы с направлениями распространения падающего и отражающего излучений, отличающееся тем, что в оптическую систему цветовыделения и поляризации введены пластинка /4 и поляризованный анализатор, размещенные по ходу излучения между ячейкой и модулятором, а модулятор выполнен работающим в плоскополяризованном свете.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что ячейка и пластинка /4 через оптический клей или иммерсионную жидкость установлены на стеклянной подложке.

20. Устройство по пп.18 и 19, отличающееся тем, что ячейка и пластинка /4 установлены в полом корпусе, имеющем в стенках, обращенных к модулятору света, объективу и источнику светового излучения, отверстия для прохода излучения, в которых закреплены оптические окна, причем корпус заполнен жидкостью с показателем преломления, близким или равным показателю преломления материала поляризационного анализатора и оптических окон и среднему показателю преломления холестерического жидкого кристалла.

21. Устройство по пп. 18 - 20, отличающееся тем, что содержит две дополнительные оптические системы цветовыделения и поляризации, два модулятора света и два проекционных объектива, при этом оптические системы выполнены селективными в различных областях спектра, установлены последовательно по ходу излучения от источника, объективы размещены так, что направления распространения излучений на выходе устройства совпадают и оптические расстояния от источника до модуляторов одинаковы.

22. Устройство по пп.18 - 21, отличающееся тем, что источник светового излучения выполнен в виде металлогалогенной лампы с максимумом интенсивности излучения в спектральном диапазоне цветовыделения и поляризации оптической системы.

23. Устройство по пп. 18 - 20 и 22, отличающееся тем, что введены два дополнительных источника светового излучения, две дополнительные системы цветовыделения и поляризации, два дополнительных модулятора и два проекционных объектива, причем каждый из дополнительных источников последовательно оптически связан с соответствующими дополнительными оптической системой, модулятором и проекционным объективом, объективы размещены так, что направления распространения излучений на выходе устройства совпадают, а системы цветовыделения и поляризации выполнены селективными в различных областях спектра.

24. Устройство по пп.20 - 23, отличающееся тем, что оптические системы цветовыделения и поляризации, работающие в смежных спектральных областях, выполнены селективными для противоположных циркулярных компонент.

25. Устройство по пп.20 - 24, отличающееся тем, что между оптическими системами цветовыделения и поляризации, селективными в смежных спектральных областях, установлены согласующие линзовые элементы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптике, конкретнее к устройствам для обработки и отображения информации с помощью пространственно временных модуляторов света.

Известно устройство для отображения информации, содержащее источник света с коллимирующей оптикой, модулятор света, оптическую систему цветовыделения и поляризации и проекционный объектив [1]

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования светового потока из-за применения в нем в качестве цветовыделяющего элемента традиционного пропускающего светофильтра, потери в котором достигают 20-40% при проходе света через него дважды.

Наиболее близким к изобретению является устройство для отображения информации, содержащее источник света с коллимирующей оптикой, поляризационный модулятор света, работающий на отражение и оптически сопряженный с проекционным объективом посредством оптической системы цветовыделения и поляризации, образованной парой оптически связанных между собой ячеек с холестерическим жидким кристаллом [2]

Недостатком устройства является низкий контраст вследствие неэффективной работы системы цветовыделения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для отображения информации, содержащем источник света с коллимирующей оптикой, поляризационный модулятор света, работающий на отражение, оптически сопряженный с проекционным объективом посредством оптической системы цветовыделения и поляризации, образованной парой оптически связанных между собой ячеек с холестерическим жидким кристаллом, причем ячейки оптически сопряжены между собой, а также с источником света, модулятором света и проекционным объективом, первая ячейка установлена так, что ее нормаль составляет острый угол к направлению распространения светового потока, вторая ячейка выполнена работающей в области цветовыделения первой ячейки для противоположного направления поляризации, размещена между модулятором света и первой ячейкой и установлена так, что ее нормаль составляет острый угол к направлению распространения света, отраженного от первой ячейки, а модулятор света и проекционный объектив оптически связаны на отражение через вторую ячейку.

Первая и вторая ячейки могут быть установлены на стеклянных подложках, каждая из которых выполнена в виде многогранника, первая и вторая подложки состыкованы в месте установки второй ячейки через оптический клей или иммерсионную жидкость, причем на первой ячейке через оптический клей или иммерсионную жидкость установлен компенсирующий клин с острым углом, равным углу падения светового пучка на первую ячейку, выполненный из материала стеклянных подложек.

Другим отличием устройства может быть то, что первая и вторая ячейки установлены в полом многогранном корпусе, имеющем в стенках, обращенных к модулятору света, объективу и источнику света, отверстия для прохода излучения, в которых закреплены оптические окна, причем корпус заполнен жидкостью, имеющей показатель преломления, близкий или равный среднему показателю преломления холестерического жидкого кристалла и показателю преломления материала оптических окон.

Еще одним отличием является то, что устройство дополнительно содержит две оптические системы цветовыделения и поляризации и два модулятора света, при этом первые ячейки расположены последовательно на направлении распространения света от источника света, вторые установлены последовательно на направлении распространения отраженного от них света к проекционному объективу, модуляторы света расположены на одинаковом световом расстоянии от проекционного объектива, причем оптические системы выполнены работающими в различных областях спектра.

Возможен такой вариант выполнения изобретения, когда в устройстве для отображения информации, содержащем источник света с коллимирующей оптикой, поляризационный модулятор света, работающий на отражение, оптически сопряженный с проекционным объективом посредством оптической системы цветовыделения и поляризации, образованной парой оптически связанных между собой ячеек с холестерическим жидким кристаллом, причем ячейки оптически сопряжены между собой, а также с источником света, модулятором света и проекционным объективом, первая ячейка установлена так, что ее нормаль составляет острый угол к направлению распространения светового потока от источника света, вторая ячейка выполнена работающей в области цветовыделения первой ячейки для противоположного направления поляризации, размещена между модулятором света и первой ячейкой и установлена так, что ее нормаль составляет острый угол к направлению распространения света, отраженного от первой ячейки, а модулятор света и проекционный объектив оптически связаны на отражение через вторую ячейку, в оптическую систему цветовыделения и поляризации между второй ячейкой и проекционным объективом введена пластинка /4.

Первая, вторая ячейки и пластинка /4 могут быть установлены на стеклянных подложках, каждая из которых выполнена в виде многогранника, первая и вторая подложки состыкованы в месте установки второй ячейки через оптический клей или иммерсионную жидкость, причем на первой ячейке через оптический клей или иммерсионную жидкость установлен компенсирующий клин с острым углом, равным углу падения светового пучка на первую ячейку, выполненный из материала стеклянных подложек, а пластинка /4 через оптический клей или иммерсионную жидкость установлена на поверхности второй подложки, обращенной к модулятору света.

Другим отличием устройства может быть то, что первая, вторая ячейки и пластинка /4 установлены в полом многогранном корпусе, имеющем в стенках, обращенных к модулятору света, объективу и источнику света, отверстия для прохода излучения, в которых закреплены оптические окна, причем корпус заполнен жидкостью, имеющей показатель преломления, близкий или равный среднему показателю преломления холестерического жидкого кристалла и показателю преломления материала оптических окон.

Еще одним отличием является то, что устройство дополнительно содержит две оптические системы цветовыделения и поляризации и два модулятора света, при этом первые ячейки расположены последовательно на направлении распространения света от источника света, вторые установлены последовательно на направлении распространения отраженного от них света к проекционному объективу, модуляторы света расположены на одинаковом световом расстоянии от проекционного объектива, причем оптические системы выполнены работающими в различных областях спектра.

Возможен такой вариант выполнения изобретения, когда в устройстве для отображения информации, содержащем источник света с коллимирующей оптикой, поляризационный модулятор света, работающий на отражение, оптически сопряженный с проекционным объективом посредством оптической системы цветовыделения и поляризации, образованной ячейкой с холестерическим жидким кристаллом, причем ячейка оптически сопряжена с источником света и модулятором света и установлена так, что ее нормаль составляет острый угол к направлению распространения светового потока, в оптическую систему цветовыделения и поляризации введены пластинка /4 и поляризационный светоделитель, например интерференционный, оптически связанные на отражение с ячейкой и размещенные последовательно между ячейкой и модулятором света таким образом, что поляризационный светоделитель размещен между модулятором света и проекционным объективом.

Дополнительным отличием в этом случае может быть то, что ячейка и пластинка /4 через оптический клей или иммерсионную жидкость установлены на стеклянной подложке, выполненной в виде многогранника.

Другим отличием является то, что ячейка и пластинка /4 установлены в полом корпусе, имеющем в стенках, обращенных к модулятору света, объективу и источнику света, отверстия для прохода излучения, в которых закреплены оптические окна, причем корпус заполнен оптической жидкостью, имеющей показатель преломления, близкий или равный среднему показателю преломления холестерического жидкого кристалла и показателю преломления материала поляризационного светоделителя и оптических окон.

Отличие при выполнении цветного устройства в трех вариантах состоит в том, что оно дополнительно содержит две оптические системы цветовыделения и поляризации, два проекционных объектива и два модулятора света, при этом оптические системы цветовыделения и поляризации выполнены работающими в различных областях спектра, установлены последовательно на направлении распространения света от источника света так, что объективы расположены параллельно друг другу, а оптическое расстояние от источника света одинаково.

Отличие при выполнении трех вариантов устройства может быть в том, что оно дополнительно содержит две оптические системы цветовыделения и поляризации, два проекционных объектива, два модулятора света и два источника света, при этом оптические системы выполнены работающими в различных областях спектра, установлены параллельно направлению распространения света от второй ячейки к объективу и оптически сопряжены с соответствующими модуляторами света и проекционными объективами.

Отличием трех вариантов устройства является и то, что источник света выполнен в виде металлогалогенной лампы с максимумом интенсивности излучения в спектральном диапазоне цветовыделения и поляризации оптической системы цветовыделения и поляризации.

В некоторых исполнениях обоих вариантов устройства оптические системы цветовыделения и поляризации выполнены работающими в различных областях спектра, причем оптические системы, работающие в смежных спектральных областях, выполнены работающими с противоположными циркулярными компонентами.

Отличие в обоих вариантах может состоять также в том, что между смежными оптическими системами установлен по меньшей мере один согласующий линзовый элемент.

На фиг. 1 приведено устройство для отображения информации с оптической системой цветовыделения и поляризации, выполненной в виде двух ячеек холестерического жидкого кристалла или выполненной в виде двух ячеек холестерического жидкого кристалла и пластинки /4; на фиг.2 размещение ячеек и пластинки /4 на стеклянных подложках в виде многогранников; на фиг.3 размещение ячеек и пластинки /4 в полом корпусе, заполненном согласующей жидкостью; на фиг. 4 изображена схема устройства с тремя оптическими системами цветовыделения и поляризации, расположенными в едином корпусе, заполненном согласующей жидкостью, с одним источником света, одним объективом и тремя модуляторами света; на фиг.5 схема третьего варианта устройства с оптической системой цветовыделения и поляризации, выполненной в виде одной ячейки холестерического жидкого кристалла, пластинки /4 и поляризационного светоделителя; на фиг. 6 показано размещение ячейки и четвертьволновой пластинки на стеклянной подложке во втором варианте устройства; на фиг.7 размещение ячейки, четвертьволновой пластинки и поляризационного светоделителя в полом корпусе, заполненном согласующей жидкостью, во втором варианте устройства; на фиг.8 изображен первый вариант устройства с одним источником сета, тремя оптическими системами цветовыделения и поляризации, тремя модуляторами света и тремя объективами; на фиг.9 второй вариант устройства с тремя системами цветовыделения и поляризации, выполненными в виде ячеек холестерического жидкого кристалла, четвертьволновой пластинки и поляризационного анализатора; на фиг.10 приведена схема устройства с тремя оптическими системами цветовыделения и поляризации, тремя модуляторами света, тремя источниками света и тремя объективами; на фиг. 11 приведены спектральные характеристики отражения ячеек холестерического жидкого кристалла, используемых в устройстве с тремя системами цветовыделения и поляризации.

Устройство для отображения информации содержит источник 1 света с коллимирующей оптикой, систему цветовыделения и поляризации, состоящую из первой 2 и второй 3 ячеек холестерического жидкого кристалла, модулятор 4 света, проекционный объектив 5 (фиг.1). Ячейки 2 и 3 могут устанавливаться на стеклянные подложки 6 в виде, например, многогранников (фиг.2) или в полый корпус 7, заполненный согласующей жидкостью и снабженный оптическими окнами 8 (фиг. 3). При установке ячеек 2, 3 на стеклянных подложках 6 в случае дальнейшего использования прошедшего через ячейку 2 светового потока вводится компенсирующий клин 9. При использовании двух дополнительных оптических систем цветовыделения и поляризации, образованных соответственно ячейками 10, 11 и 12, 13, двух дополнительных модуляторов 14 и 15, двух дополнительных проекционных объективов 16, 17 при условии, что области цветовыделения оптических систем различны и лежат, например, соответственно в красной, зеленой и синей областях спектра, возможно получение цветных устройств отображения информации (фиг.4). Острый угол -угол между нормалью первой ячейки и направлением распространения светового потока от источника 1 света. Острый угол -угол между нормалью второй ячейки и направлением распространения светового потока, отраженного от первой ячейки.

Возможно такое выполнение устройства для отображения информации, при котором оно содержит источник 1 света с коллимирующей оптикой, систему цветовыделения и поляризации, состоящую из первой 2 и второй 3 ячеек холестерического жидкого кристалла, модулятор 4 света, проекционный объектив 5 и пластинку /4 18 (фиг.1). Ячейки 2, 3 и пластинка /4 18 могут устанавливаться на стеклянные подложки 6 в виде, например, многогранников (фиг.2) или в полый корпус 7, заполненный согласующей жидкостью и снабженный оптическими окнами 8 (фиг. 3). При установке ячеек 2, 3 и пластинки /4 18 на стеклянных подложках 6 в случае дальнейшего использования прошедшего через ячейку 2 светового потока вводится компенсирующий клин 9. При использовании двух дополнительных оптических систем цветовыделения и поляризации, образованных соответственно ячейками 10, 11 и 12, 13, двух дополнительных модуляторов 14, 15, двух дополнительных проекционных объективов 16, 17 и двух дополнительных четвертьволновых пластинок 19, 20 при условии, что области цветовыделения оптических систем различны и лежат, например, соответственно в красной, зеленой и синей областях спектра, возможно получение цветных устройств отображения информации (фиг.4).

Возможен третий вариант выполнения изобретения, при котором оптическая система цветовыделения и поляризации содержит ячейку 2 холестерического жидкого кристалла, четвертьволновую пластину 18 и поляризационный светоделитель 21 (фиг.5). Ячейка 2 и четвертьволновая пластинка 18 могут устанавливаться на стеклянную подложку 6 или в полый корпус 7 с окнами 8, заполненный согласующей жидкостью (фиг.6). Как и в первом варианте, может использоваться компенсирующий клин 9 (фиг.7). При использовании двух дополнительных систем цветовыделения и поляризации, образованных ячейками 10, 11, четвертьволновыми пластинами 19, 20 и поляризационными анализаторами 22, 23, двух дополнительных модуляторов 14, 15 света, двух установленных параллельно друг другу дополнительных проекционных объективов 16, 17 при условии, что области цветовыделения оптических систем различны и лежат, например, соответственно в красной, зеленой и синей областях спектра, возможно получение цветного устройства отображения информации (фиг.9).

Из-за неидеальности коллимации светового потока от источника 1 света для повышения эффективности работы в цветные устройства по всем трем вариантам могут быть введены линзовые элементы 24, размещенные между смежными оптическими системами, и согласующие модуляторы 14 и 15 с источником 1 света (фиг.8).

Цветные устройства на основе трех вариантов могут быть получены введением двух дополнительных оптических систем цветовыделения и поляризации, двух дополнительных модуляторов 14, 15 света, двух дополнительных проекционных объективов 16, 17 и двух дополнительных источников 25, 26 света.

Повышение эффективности работы устройств отображения информации может быть достигнуто за счет использования в качестве источника 1 света металлогалогенных ламп, имеющих максимум интенсивности излучения в области цветовыделения оптических систем.

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия устройства основан на использовании эффекта селективного отражения циркулярно поляризованного света холестерическими жидкими кристаллами. На фиг.1 представлен первый вариант устройства для отображения информации, в котором предварительная поляризация в пределах выбранной спектральной области неполяризованного светового потока от источника 1 света осуществляется с помощью первой ячейки 2 холестерического жидкого кристалла, которая отражает циркулярно поляризованный свет к второй ячейке 3, которая рассчитана на работу в выбранной спектральной области, но для противоположного направления поляризации. В результате отраженный циркулярно поляризованный свет от первой ячейки 2 беспрепятственно проходит через вторую ячейку 3 к модулятору 4 света. В модуляторе 4 происходит модуляция поляризации светового потока после переотражения его через модулирующую среду в соответствии с записываемой на модулятор 4 информацией. В качестве модулятора 4 света может быть использован любой поляризационный модулятор света, работающий на отражение.

Промодулированный световой поток, отраженный модулятором 4, проходит через вторую ячейку 3, причем свет, отраженный модулятором 4 в местах, соответствующих записанной информации, и имеющий поляризацию, обратную исходной, отражается второй ячейкой 3 к проекционному объективу 5. Полуширина полосы селективного отражения холестерического жидкого кристалла определяется выражением

= _max n/, где _max длина волны середины области селективного отражения;

1,5 средний показатель преломления холестерического жидкого кристалла;

n n_II-n_I анизотропия показателя преломления

(n_II и n_I показатели преломления вдоль и поперек длинных осей молекул кристалла соответственно).

За счет варьирования величины n полуширина полосы селективного отражения может быть сделана от 20 до 80 нм.

Для обеспечения приемлемых величин контраста, определяемых отношением отраженных основной и неосновной компонент, необходимо, чтобы углы падения света на слой холестерического жидкого кристалла и были как можно меньше и, например, не превышали 30^о.

В схеме устройства, представленного на фиг.2, обеспечивается повышение конт-раста за счет исключения влияния на конечный контраст света неосновной компоненты, отраженного (Френелевское отражение) от границы раздела воздух материал подложки ячеек 2 и 3 (имеется в виду подложка, в которую заключен слой жидкого кристалла). Это достигается за счет установки ячеек 2 и 3 на стеклянных подложках 6 достаточной ширины, при которой отражение по поперечному сечению всего светового потока осуществляется в пределах стеклянной подложки 6. При этом для уменьшения потерь света обе подложки 6 соединяются друг с другом через иммерсионную жидкость или оптический клей.

В устройстве, показанном на фиг.3, попадание неосновной компоненты от границы раздела воздух материал подложки ячеек 2, 3 в отраженный поток исключается за счет размещения обеих ячеек 2, 3 в полом корпусе 7, заполненном жидкостью, имеющей коэффициент преломления, близкий или равный коэффициенту преломления подложек ячеек 2, 3. Корпус снабжен герметичными оптическими окнами 8 для ввода и вывода излучения. Для уменьшения световых потерь оптические окна 8 выполняются из материала, коэффициент преломления которого близок к коэффициенту преломления материала подложек ячеек 2 и 3, а на наружные поверхности окон может быть нанесено просветляющее покрытие.

Второй вариант исполнения устройства отличается от первого тем, что он рассчитан на работу модуляторов света с линейно поляризованным светом. Это достигается введением между второй ячейкой 3 и модулятором 4 света четвертьволновой пластинки 18 (фиг.1,2,3), рабочая длина волны которой _max. После ее прохождения циркулярно поляризованный свет становится линейно поляризованным и наоборот линейно поляризованным.

В третьем варианте исполнения устройства (фиг.5) поляризационный светоделитель 21 работает с линейно поляризованным сетом, благодаря чему френелевские отражения падающего на модулятор 4 света считывающего светового потока от поверхностей, расположенных между модулирующей средой модулятора 4 света и поляризационным светоделителем 21, не попадают в объектив 5, а отражаются через четвертьволновую пластинку 18 и ячейку 2 к источнику 1 света, тогда как в первом варианте (фиг.1) френелевские отражения падающего на модулятор 4 циркулярно поляризованного света от поверхностей, например, четвертьволновой пластины 18 или модулятора 4 света имеют направление поляризации, противоположное падающему свету и совпадающее с направлением поляризации промодулированного светового потока, отраженного от модулятора 4 света. Таким образом, френелевские отражения вместе с полезным световым потоком попадают в проекционный объектив 5 и приводят к снижению контраста выходного изображения. Аналогично первым двум вариантам третий вариант устройства может быть выполнен с использованием стеклянных подложек, выполненных в виде многогранников (фиг.6) и с использованием согласующей оптической жидкости (фиг. 7).

Цветные устройства (фиг.4,8-10), выполненные на основе трех вариантов, работают аналогично одноканальным устройствам, представленным соответственно на фиг. 1-3 и 5-7 с последовательным выделением трех основных цветов, например красного, зеленого и синего. Причем на основе первых двух вариантов могут быть выполнены цветные устройства как с использованием одного проекционного объектива 5 (фиг.4) так и с использованием трех проекционных объективов.

Описанные выше схемы могут работать с любыми источниками света, однако их эффективность может быть существенно повышена за счет использования в качестве источника 1 света газоразрядных металлогалогенных ламп, максимум интенсивности излучения которых лежит в области цветовыделения и поляризации оптической системы.

Цветные устройства для отображения информации, выполненные с использованием одного источника 1 света с последовательным цветовыделением (фиг.4, 8, 9), имеют меньшую эффективность работы по сравнению с цветными устройствами с несколькими источниками 1 света (фиг.10) из-за наложения характеристик отражения ячеек, работающих в соседних спектральных диапазонах. Увеличение эффективности их работы обеспечивается за счет исключения наложения соседних спектральных характеристик оптических систем цветовыделения и поляризации. Это достигается тем, что цветовыделительные и поляризующие систему со смежными спектральными характеристиками выполнены работающими с разными циркулярными компонентами. Например (фиг.11), часть светового потока от источника 1 света, прошедшего синюю систему цветовыделения и поляризации, захватывает часть светового потока того же направления поляризации зеленой системы в диапазоне 490-520 нм, тогда как зеленый свет противоположной поляризации полностью не используется. Таким образом, если ячейка холестерического жидкого кристалла зеленой системы, например ячейка 2 (фиг.4, 8, 9), выполняется с правосторонней Р⁺поляризацией, то ячейки 11 и 13 красной и синей систем должны быть выполнены работающими с левосторонней Р^- поляризацией. При этом для случая устройства, представленного на фиг.6, ячейки 3 и 12, 14 соответственно должны работать с противоположными направлениями поляризации.