DE10026080A1

DE10026080A1 - Polarization filter structure comprises parts deactivated to admit all light directions and filter parts still active to admit preset polarization light line only

Info

Publication number: DE10026080A1
Application number: DE2000126080
Authority: DE
Inventors: Falk Doerfel; Armin Grasnick
Original assignee: 4D Vision GmbH
Current assignee: 4D Vision GmbH
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-12-06

Abstract

The polarization filter has one layer structured (2) to admit light in the polarization direction only and parts (4) of this structure are so deactivated as to freely admit light in any polarization direction as opposed to filter parts (5) which remain active and so admit light in the preset linear polarization direction only. First and second filter layers are provided and arranged in tandem along the light beam and the polarization directions intersect one another. The deactivated and active filter parts (4,5) are of identical geometry and similarly rastered, or when arranged in tandem active and deactivated parts cover one another in either arrangement. One filter layer acts as substrate and its light-permeable structure can be deactivated or wiped out by heat, preferably laser beam or again by a catalyst, e.g. water.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Polarisationsfilter sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filters.The invention relates to a polarization filter and to a method for Manufacture of such a filter.

In vielen Anwendungsfällen, in denen Informationen mittels Licht übertragen werden, besteht ein Interesse an einer mehrkanaligen Übertragungsmöglichkeit auf dem glei chen Übertragungsweg. Die Trennung der Informationskanäle kann beispielsweise durch unterschiedliche Polarisationsrichtungen des Lichtes bewirkt werden. Ein Beispiel hierfür ist die stereoskopische Darstellung von Bildern, bei der zwei parallaxenver schobene Perspektivansichten einer Szenerie derart räumlich ineinander verschachtelt dargestellt werden, daß Bildinformationen bzw. -elemente der ersten Perspektivansicht ausschließlich durch Filter einer ersten linearen Polarisationsrichtung und Bildinforma tionen bzw. -elemente der zweiten Perspektivansicht ausschließlich durch Filter der zweiten linearen Polarisationsrichtung hindurchtreten. Ein Betrachter kann nun durch eine Polarisationsbrille, die für jedes Auge nur Licht einer bestimmten linearen Polari sationsrichtung hindurchläßt, mit dem einen Auge die erste Perspektivansicht und mit dem anderen Auge die zweite Perspektivansicht wahrnehmen, so daß für diesen ein räumlicher Eindruck entsteht.In many applications where information is transmitted using light, there is an interest in a multi-channel transmission option on the same Chen transmission path. The separation of the information channels can, for example can be caused by different polarization directions of the light. An example for this is the stereoscopic display of images, in which two parallax verver pushed perspective views of a scenery so spatially nested are shown that image information or elements of the first perspective view exclusively by filtering a first linear polarization direction and image information tion or elements of the second perspective view only by filtering the pass through the second linear polarization direction. A viewer can now go through a pair of polarized glasses that only light of a certain linear polarity for each eye lets direction through, with one eye the first perspective view and with the other eye perceive the second perspective view, so that one for this spatial impression is created.

Für eine derartige Kanaltrennung geeignete Polarisationsfilter sind mit herkömmlichen Verfahren allerdings nur sehr aufwendig herstellbar. So wird beispielsweise in der DE 196 42 116 A1 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine polarisierende Struktur mittels Elektronenstrahlen auf ein Substrat geschrieben wird. Damit lassen sich zwar prinzipi ell beliebige Strukturmuster erzeugen, jedoch ist die Produktionsgeschwindigkeit sehr gering. Zudem muß die Elektronenstrahlbearbeitung des Substrates unter einem Vaku um ausgeführt werden, woraus ein hoher apparativer Aufwand resultiert. Polarization filters suitable for such a channel separation are conventional However, the process can only be produced in a very complex manner. For example, in DE 196 42 116 A1 described a method in which a polarizing structure by means of Electron beams is written on a substrate. This can be done in principle ell produce any structural pattern, but the production speed is very high low. In addition, the electron beam processing of the substrate under a vacuum to be carried out, which results in a high expenditure on equipment.

Andere Verfahren zur Herstellung von flächenhaften Polarisationsfiltern sind zwar ein facher ausführbar. Jedoch ist bei diesen eine Feinstrukturierung derart, daß ausgewähl te Teilabschnitte lediglich für Licht in einer bestimmten linearen Polarisationsrichtung durchlässig sind, nicht möglich.Other methods for the production of planar polarization filters are admittedly one more executable. However, a fine structuring is selected in such a way that te subsections only for light in a certain linear polarization direction are permeable, not possible.

Ein Beispiel für derartige Filter sind Polarcor-Polarisatoren aus dichroitischem Glas, bei denen in ein Glassubstrat längliche, parallel orientierte Silberpartikel eingelagert sind.An example of such filters are Polarcor polarizers made of dichroic glass, in which have elongated, parallel-oriented silver particles embedded in a glass substrate.

Weiterhin sind polarisierende Kunststoffolien bekannt. Diese werden aus transparen tem Polyvinylalkohol hergestellt. Zur Erzielung der Wirkung eines Polarisationsfilters werden diese Folien gereckt, so daß sich deren längliche Kohlenwasserstoffmoleküle in Zugrichtung ausrichten. Anschließend wird mit Jod dotiert, wobei sich das Jod an die linearen Moleküle anlagert. Die Filterwirkung beruht im wesentlichen auf der Ausrich tung der gefärbten Moleküle. Es ist unmittelbar ersichtlich, daß sich mit diesem Ver fahren lediglich Polarisationsfilter mit einer durchgehend einheitlichen Struktur her stellen lassen.Polarizing plastic films are also known. These are made from transparen manufactured polyvinyl alcohol. To achieve the effect of a polarization filter these films are stretched so that their elongated hydrocarbon molecules are in Align the direction of pull. Then it is doped with iodine, the iodine adhering to the linear molecules attaches. The filter effect is based essentially on the alignment processing of the colored molecules. It is immediately apparent that this Ver only produce polarization filters with a uniform structure throughout let put.

Bei einer derartigen Folie wäre es möglich, durch Ausstanzen von Teilabschnitten Be reiche zu schaffen, durch die Licht jeder Polarisationsrichtung ungehindert hindurch treten kann. Allerdings wäre eine solche Folie dann, wenn diese raster- bzw. schach brettartig aus durchlässigen Teilabschnitten und Teilabschnitten mit Filterwirkung be stehen soll, mechanisch wenig stabil. Überdies wäre hierbei die Ausbildung kleinflächi ger Teilabschnitte schwierig. Zudem würden beim Ausstanzen Kanten geschaffen, wel che die optische Qualität eines solchen Polarisationsfilters beeinträchtigten. Die Aus stanztechnik ist daher für die Ausbildung eines Polarisationsfilters mit einer feinstruk turierten Ortsabhängigkeit der Filterwirkung ungeeignet.With such a film, it would be possible to punch out sections Be to create rich, unhindered by the light of any polarization direction can kick. However, such a film would be if it was grid or chess be board-like from permeable sections and sections with filter effect should not be mechanically stable. In addition, the training would be small long sections difficult. In addition, edges would be created when punching out che impaired the optical quality of such a polarization filter. The out Stamping technology is therefore necessary for the formation of a polarization filter with a fine structure The location-dependent filter effect is unsuitable.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen flächenhaften Polarisationsfilter zu schaffen, der eine Feinstrukturierung der Polarisationswirkung über die Filterfläche erlaubt.Against this background, the invention is based on the object of a surface To create polarization filters, the fine structuring of the polarization effect allowed over the filter surface.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Polarisationsfilter, umfassend mindestens eine Filterschicht mit einer lediglich für Licht einer vorgegebenen linearen Polarisationsrich tung durchlässigen Struktur, bei der Teilabschnitte dieser Struktur derart deaktiviert sind, daß durch die deaktivierten Teilabschnitte Licht jeder Polarisationsrichtung und durch die übrigen noch aktiven Teilabschnitte nur Licht der vorgegebenen linearen Polarisationsrichtung ungehindert hindurchtreten kann.This object is achieved by a polarization filter, comprising at least one Filter layer with a linear polarization direction only given for light tion permeable structure, in which sections of this structure deactivated are that through the deactivated sections light of each polarization direction and due to the remaining active sections only light of the given linear Polarization direction can pass through unhindered.

Damit wird aus einem flächenhaften linearen Polarisationsfilter ein strukturierter Pola risationsfilter geschaffen, der neben Filterflächen mit linear polarisierender Wirkung auch im wesentlichen transparente Teilflächen aufweist. Im Unterschied zu herkömmli chen Herstellungsverfahren, bei denen die Polarisationsstruktur aufwendig auf ein Substrat geschrieben wird, besteht der erfindungsgemäße Polarisationsfilter aus einem Substrat, das zunächst durchgängig mit einer lediglich für Licht in einer linearen Pola risationsrichtung durchlässigen Struktur ausgebildet ist. Hierfür eignen sich beispiels weise die vorstehend genannten Folien aus transparentem Polyvinylalkohol. Die für Licht jeder Polarisationsrichtung durchlässigen Teilabschnitte werden durch nachfol gende Beseitigung oder Zerstörung der filternden Strukturen der betreffenden Teilab schnitte geschaffen, ohne daß hierbei das Substrat selbst beschädigt oder getrübt wird oder Störkanten erzeugt werden.This turns a flat linear polarization filter into a structured pola risationsfilter created, in addition to filter surfaces with a linear polarizing effect also has essentially transparent partial surfaces. In contrast to conventional Chen manufacturing process in which the polarization structure is complex Is written substrate, the polarization filter according to the invention consists of a Substrate that initially consisted only of a light for a linear pola structure permeable to risk. Examples are suitable for this as the above films made of transparent polyvinyl alcohol. The for Sub-sections permeable to light in each polarization direction are removal or destruction of the filtering structures of the parts concerned cuts created without damaging or tarnishing the substrate itself or interference edges are generated.

Da die Ausbildung der für Licht jeder Polarisationsrichtung durchlässigen Teilabschnit te unabhängig von der Ausbildung der filternden Strukturen ist, können die deaktivier ten bzw. gelöschten Teilabschnitte mit weitgehend beliebiger Umrißform und Größe schnell und flexibel hergestellt werden.Since the formation of the partial section permeable to light of each polarization direction te is independent of the design of the filtering structures, they can be deactivated th or deleted sections with largely any shape and size can be manufactured quickly and flexibly.

Bevorzugt umfaßt der Polarisationsfilter eine erste und eine zweite Filterschicht, wobei beide Filterschichten in Richtung der Lichtstrahlung hintereinanderliegend angeordnet sind, die vorgegebenen linearen Polarisationsrichtungen einander schneiden und bei beiden Filterschichten Teilabschnitte derart deaktiviert sind, daß durch die deaktivier ten Teilabschnitte Licht jeder Polarisationsrichtung ungehindert hindurchtreten kann. Durch die übereinanderliegende Anordnung von zwei oder mehr Filterschichten lassen sich Polarisationsfilter schaffen, mit denen einzelne Teilabschnitte von der Polarisati onsrichtung abhängige, unterschiedliche Durchlässigkeiten aufweisen. Auch ist es möglich, den Polarisationsfilter an bestimmten Stellen lichtundurchlässig auszubilden.The polarization filter preferably comprises a first and a second filter layer, wherein both filter layers arranged one behind the other in the direction of the light radiation are, the predetermined linear polarization directions intersect and at two filter layers are deactivated in such a way that by the deactivated light sections of any polarization direction can pass through unhindered. By placing two or more filter layers on top of each other create polarization filters with which individual sections of the polarization have different permeabilities depending on the direction. It is too possible to make the polarization filter opaque at certain points.

Es können auch mehr als zwei Filterschichten hintereinander angeordnet sein. Eine der Filterschichten kann dabei eine einheitliche, ununterbrochene, lediglich in einer linea ren Polarisationsrichtung lichtdurchlässige Struktur herkömmlicher Art aufweisen. Be vorzugt sind jedoch an der bzw. den weiteren Filterschichten, wie bei der ersten Filterschicht, Teilabschnitte der lediglich in einer linearen Polarisationsrichtung lichtdurch lässigen Struktur derart deaktiviert bzw. gelöscht, daß Licht jeder Polarisationsrichtung ungehindert hindurchtreten kann.More than two filter layers can also be arranged one behind the other. One of the Filter layers can be a uniform, uninterrupted, only in a linea Ren polarization direction have a transparent structure of conventional type. Be However, preference is given to the other filter layer or layers, as in the first filter layer, Portions of the light in only in a linear direction of polarization Casual structure deactivated or deleted so that light of any polarization direction can pass through freely.

Zur Klarstellung sei angemerkt, daß die Begriffe deaktiviert und gelöscht hier sinnver wandt verwendet werden und darlegen sollen, daß die Filterwirkung in den betreffen den Abschnitten unwirksam gemacht worden ist. Durch eine gezielte Überlappung von gelöschten und ungelöschten Schichten können vielfältige Muster von Feinstrukturen ausgebildet werden, wobei die Polarisationsrichtungen nicht notwendigerweise im rechten Winkel zueinander verlaufen müssen. So können beispielsweise vier Filter schichten übereinandergelegt werden, deren Polarisationsrichtungen bei 0°, 45°, 90° und 135° liegen. Je nach Anwendungsfall können jedoch auch andere Winkelanordnun gen sowie eine größere oder kleinere Anzahl von Filterschichten verwendet werden.For clarification, it should be noted that the terms deactivated and deleted meaningfully here used and should demonstrate that the filtering effect in the the sections have been rendered ineffective. By deliberately overlapping deleted and undeleted layers can have diverse patterns of fine structures are formed, the polarization directions not necessarily in must be at right angles to each other. For example, four filters layers are superimposed, their polarization directions at 0 °, 45 °, 90 ° and 135 °. Depending on the application, however, other angular arrangements can also be used conditions as well as a larger or smaller number of filter layers can be used.

Bevorzugt sind die Filterschichten eines mehrschichtigen Polarisationsfilters gleichartig gerastert. Dabei liegen die Filterschichten derart übereinander, daß gleichgeformte Teilabschnitte formgenau zueinander ausgerichtet sind. Hierdurch lassen sich auch kompliziertere Muster mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen mit hoher Ge nauigkeit und Güte einfach herstellen.The filter layers of a multilayer polarization filter are preferably of the same type screened. The filter layers lie one above the other in such a way that they are uniformly shaped Sections are precisely aligned with each other. This can also be done more complicated patterns with different polarization directions with high Ge Simply produce accuracy and quality.

Vorzugsweise sind in einem zweischichtigen Polarisationsfilter die einzelnen Filter schichten derart angeordnet, daß ein ungelöschter Teilabschnitt in einer Filterschicht und ein gelöschter Teilabschnitt in der anderen Filterschicht übereinanderliegen. Bei mehrschichtigen Polarisationsfiltern liegen ein ungelöschter Teilabschnitt in einer Fil terschicht und gelöschte Teilabschnitte der anderen Filterschichten übereinander. Hierdurch ergibt sich eine optimale Ausnutzung der Filterfläche ohne totalsperrende Abschnitte.The individual filters are preferably in a two-layer polarization filter Layers arranged such that an undeleted subsection in a filter layer and an erased section lie one above the other in the other filter layer. At multilayer polarization filters have an undeleted section in a fil layer and deleted sections of the other filter layers one above the other. This results in an optimal use of the filter area without total blocking Sections.

Prinzipiell ist es möglich, die gelöschten Teilabschnitte mit weitgehend beliebiger Um rißform auszubilden. In einer besonders einfachen Ausgestaltungsform sind diese je doch rechteckig, beispielsweise auch quadratisch, oder kreisförmig ausgebildet.In principle, it is possible to delete the deleted sections with largely any order to develop a crack shape. These are each in a particularly simple embodiment but rectangular, for example square, or circular.

Bevorzugt besteht mindestens eine, vorzugsweise jedoch jede Filterschicht aus einem Substrat, dessen lediglich in einer linearen Polarisationsrichtung lichtdurchlässige Struktur durch Einwirkung von thermischer Energie löschbar ist. Diese Energie kann beispielsweise durch Laserlicht gezielt eingebracht werden. Hierzu sind herkömmliche Apparaturen verwendbar, so daß das Löschen von Teilabschnitten besonders einfach und flexibel ausgeführt werden kann.At least one, but preferably each filter layer preferably consists of one Substrate whose only translucent in a linear polarization direction Structure can be erased by the action of thermal energy. This energy can can be introduced specifically by laser light, for example. These are conventional Apparatus can be used, so that the deletion of sections is particularly easy and can be carried out flexibly.

In einer alternativen Ausführungsvariante besteht die Filterschicht aus einem Substrat, dessen lediglich in einer linearen Polarisationsrichtung lichtdurchlässige Struktur durch eine Katalysatorsubstanz löschbar ist. Bei vielen Polarisationsfiltern auf Kunststoffbasis kann die Polarisationswirkung unter Einwirkung des Katalysators ausgewaschen wer den. Als Katalysatorsubstanz kommen vor allem wasserlösliche Substanzen in Frage. In besonders günstigen Fällen eignet sich auch Wasser als Katalysator.In an alternative embodiment, the filter layer consists of a substrate, whose structure is transparent only in a linear polarization direction a catalyst substance is erasable. With many plastic polarization filters the polarization effect can be washed out under the influence of the catalyst the. Water-soluble substances are particularly suitable as catalyst substances. In In particularly favorable cases, water is also suitable as a catalyst.

Polarisationsfilter der vorstehend beschriebenen Art sind in vielfältiger Weise verwend bar. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Polarisationsfilter beispielsweise als optische Linse ausgebildet, wozu die Filterschicht bzw. im Falle eines mehrschichtigen Polarisationsfilters die Filterschichten auf einen Trägerkörper auflaminiert sind. Von der Seite der Filterschicht bzw. Filterschichten her ist dann ein Linsenarray in den Trä gerkörper eingeprägt. Bevorzugt ist die Rasterung des Linsenarrays an dem Raster des Polarisationsfilters orientiert.Polarization filters of the type described above are used in a variety of ways bar. In a preferred embodiment, the polarization filter is, for example, as optical lens, for which purpose the filter layer or in the case of a multilayer Polarization filter, the filter layers are laminated onto a carrier body. Of the side of the filter layer or filter layers is then a lens array in the Trä body embossed. The grid of the lens array on the grid of the Polarization filter oriented.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationsfilters, bei dem an einem flächenhaften Substrat, das eine lediglich für Licht in einer linearen Polarisationsrichtung lichtdurchlässige Struktur aufweist, durch Eintrag von Strahlungsenergie und/oder einer Katalysatorsubstanz in Teilab schnitte definierter Umrißform die lediglich in einer Polarisationsrichtung lichtdurch lässige Struktur derart gelöscht wird, daß Licht jeder Polarisationsrichtung durch diese Teilabschnitte ungehindert hindurchtreten kann. Wie oben bereits erläutert, lassen sich hierdurch mit herkömmlichen Mitteln flächenhafte Polarisationsfilter mit einer ortsab hängigen Feinstruktur der Polarisationsrichtung einfach und flexibel herstellen. Das Löschen der Strukturen kann beispielsweise durch die Beaufschlagung eines entspre chend empfindlichen Polarisationsfilters mit Laserlicht erfolgen.The above-mentioned object is further achieved by a method for the production a polarization filter, in which on a flat substrate, the only one has translucent structure for light in a linear polarization direction, by entering radiation energy and / or a catalyst substance in part cuts defined outline shape which only transmits light in one direction of polarization casual structure is deleted so that light of any polarization direction through this Sections can pass through unhindered. As already explained above, hereby areal polarization filters with a local area using conventional means dependent fine structure of the polarization direction easily and flexibly. The Deleting the structures can be done, for example, by loading one chend sensitive polarization filter with laser light.

In einer besonderen Ausführungsform, die auf dem Effekt des Auswaschens der polari sierenden Strukturen beruht, wird das mit einer polarisierenden Struktur versehene Substrat in einem beliebigen Druckvorgang mit einem den zu löschenden Teilabschnit ten entsprechenden Muster bedruckt, wobei als Druckfarbe eine die lediglich in einer Polarisationsrichtung lichtdurchlässige Struktur löschende Katalysatorsubstanz, beispielsweise eine wässerige Lösung oder auch Wasser, verwendet wird. Zum Löschen der Teilabschnitte kann beispielsweise ein herkömmlicher Tintenstrahldrucker einge setzt werden, bei dem als Druckfarbe die löschende Katalysatorsubstanz verwendet wird. Allerdings können auch alle anderen Druckverfahren zum Einsatz gelangen, bei denen eine im wesentlichen flüssige Druckfarbe auf ein Substrat aufgebracht wird.In a special embodiment, based on the effect of washing out the polar based structures, it is provided with a polarizing structure Substrate in any printing process with a section to be deleted th corresponding pattern printed, with the only one in the printing ink Polarization direction translucent structure quenching catalyst substance, for example an aqueous solution or water is used. To delete the sections can be used, for example, a conventional inkjet printer are set in which the quenching catalyst substance is used as the printing ink becomes. However, all other printing processes can also be used at which an essentially liquid printing ink is applied to a substrate.

Zur Herstellung mehrschichtiger Polarisationsfilter werden zwei oder mehr zunächst individuell gefertigte Substrate als Filterschichten mit ihren Teilabschnitten zueinander ausgerichtet, wobei sich die Polarisationsrichtungen schneiden. Hernach werden die Substrate in der ausgerichteten Stellung miteinander fest verbunden. Dies erfolgt be vorzugt durch ein Anlaminieren aneinander, so daß sich ein einheitlicher Polarisations filter ergibt und ein Verrutschen der Filterschichten vermieden wird.To manufacture multilayer polarization filters, two or more are first used individually manufactured substrates as filter layers with their sections to each other aligned, where the polarization directions intersect. After that they will Substrates firmly connected to one another in the aligned position. This is done preferably by laminating them together so that there is a uniform polarization filter results and slipping of the filter layers is avoided.

Zur Herstellung der oben bereits erwähnten optischen Linse ist es vorteilhaft, das bzw. die Substrate auf einen lichtdurchlässigen Trägerkörper aufzulaminieren, der unter Wärmeeinwirkung verformbar ist. Bei einem Erhitzen des Trägerkörpers mit dem bzw. den Substraten kann dann in die Seite des bzw. der Substrate eine optisch wirksame Oberflächenstruktur eingeprägt werden. Im Hinblick auf den bereits beschriebenen Verwendungsfall kann diese optisch wirksame Oberflächenstruktur durch eine Vielzahl von feldartig angeordneten Einzellinsen gebildet werden. Das Einprägen dieses Linsen arrays erfolgt bevorzugt unter Ausrichtung der Einzellinsen zu den Teilabschnitten des bzw. der Substrate. Durch das Einprägen der optisch wirksamen Oberflächenstruktur auf Seiten des bzw. der Substrate lassen sich bei einer Filterung in Abhängigkeit des Polarisationswinkels Abbildungsfehler und Streuungseffekte vermeiden.To produce the optical lens already mentioned above, it is advantageous to to laminate the substrates onto a translucent carrier body, which is under The action of heat is deformable. When the support body is heated with the or the substrates can then be optically effective in the side of the substrate or substrates Surface structure can be embossed. With regard to that already described This optically effective surface structure can be used in a variety of ways are formed by field-like arranged individual lenses. Imprinting this lens Arrays are preferably made with the individual lenses aligned with the sections of the array or the substrates. By embossing the optically effective surface structure on the side of the substrate or substrates, filtering depending on the Avoid aberrations and scatter effects.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is described below with reference to an embodiment shown in the drawing example explained in more detail. The drawing shows in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines einschichtigen Polarisationsfilters nach der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of a single-polarization filter according to the invention,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren einschichtigen Polarisations filters nach der Erfindung, Fig. 2 is a schematic representation of a further single-polarization filters according to the invention,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweischichtigen Polarisationsfilters nach der Erfindung, der durch Überlagerung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten, einschichtigen Polarisationsfilter hergestellt ist, Fig. 3 is a schematic representation of a two-layer polarization filter according to the invention, which is produced by superposition of the single layered polarizing filter shown in Figs. 1 and 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Linearpolarisationsfil ters, dessen Filterschicht durchgehend aus einem Substrat mit einer ledig lich für Licht in einer linearen Polarisationsrichtung durchlässigen Struktur besteht, und in Fig. 4 is a schematic representation of a conventional Linearpolarisationsfil ters, the filter layer consists of a substrate with a single Lich only light for light in a linear polarization structure, and in

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer polarisationsstrukturierten multifoka len Linse. Fig. 5 is a schematic representation of a polarization-structured multifocal lens.

In Fig. 4 ist ein Polarisationsfilter 1, beispielsweise eine Polaroid-Folie, dargestellt, die durchgehend mit einer lediglich für Licht in einer linearen Polarisationsrichtung durchlässigen Struktur 2 ausgebildet ist. Derartige Folien sind als lineare Polarisations filter bereits bekannt. Sie werden hergestellt, indem eine Folie aus transparentem Po lyvinylalkohol erwärmt und langgestreckt, d. h. gereckt wird, wodurch sich deren läng liche Kohlenwasserstoffmoleküle in Zugrichtung ausrichten. Die linear ausgerichteten Moleküle werden mit Jod dotiert, so daß sich eine linienartige, periodische Struktur ergibt, deren Gitterabstand wesentlich kleiner ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Die linienförmige Struktur, die in Fig. 4 durch parallele Linien angedeutet ist, erzeugt die polarisationsfilternde Wirkung.In FIG. 4 is a polarization filter 1, for example a Polaroid film shown which is formed continuously with a permeable only to light in a linear polarization direction of structure 2. Such films are already known as linear polarization filters. They are produced by heating a film of transparent polyvinyl alcohol and stretching it, ie stretching it, as a result of which its elongated hydrocarbon molecules align in the direction of pull. The linearly aligned molecules are doped with iodine, so that a line-like, periodic structure results, the lattice spacing of which is considerably smaller than the wavelength of visible light. The linear structure, which is indicated in FIG. 4 by parallel lines, produces the polarization-filtering effect.

Die in Fig. 4 dargestellte Folie dient als Basis zur Herstellung der in Fig. 1 bis Fig. 3 dar gestellten Polarisationsfilter, bei denen an der bzw. den jeweiligen Filterschichten an einzelnen Teilabschnitten die polarisationsfilternde Wirkung aufgehoben ist. Hierzu wird der Effekt ausgenutzt, daß durch Einbringung von Energie die Streckung der oben beschriebenen Moleküle aufgehoben wird, so daß in den betreffenden Abschnitten die polarisationsfilternde Wirkung verlorengeht und der betroffene Bereich für Licht unab hängig von einer Polarisationsrichtung durchlässig wird. Die Energiedosis ist dabei solchermaßen gewählt, daß eine Zerstörung des Foliensubstrats vermieden wird.The film shown in Fig. 4 serves as a base for the production of the polarization filters in Fig. 1 to Fig. 3 is provided, in which at the or the respective filter sheets of the individual subsections polarisationsfilternde effect is eliminated. For this purpose, the effect is exploited that the stretching of the molecules described above is canceled by the introduction of energy, so that the polarization filtering effect is lost in the relevant sections and the area concerned becomes permeable to light regardless of a direction of polarization. The energy dose is chosen such that destruction of the film substrate is avoided.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Energie durch einen Laser strahl eingebracht, mit dem sich die polarisationsfilternden Strukturen 2 an den ge wünschten Stellen mit hoher Genauigkeit und vorgegebener Umrißform löschen lassen. Dazu werden Stücke des Foliensubstrats einzeln auf einem Positioniertisch verankert und an den transparent zu machenden Steilen mit einem Laserpuls beaufschlagt. Gute Ergebnisse wurden beispielsweise mit Laserstrahlen eines Diodenlasers vom Typ JOLD- 15-CPFN-L der Firma Jenoptik AG Jena/Deutschland erzielt, mit dem ein an sich be kannter Polarisationsfilter nach Fig. 4 bearbeitet wurde. Bei einem Arbeitsabstand der Laserdiode von dem Polarisationsfilter 1 von 1,5 cm und einer Wellenlänge von 802,9 nm wurden die polarisationsfilternden Strukturen 2 bei einer Einwirkdauer von etwa 1 Sekunde gelöscht, ohne daß hierbei Beschädigungen an dem Foliensubstrat auftraten.In the embodiment described here, the energy is introduced by a laser beam, with which the polarization-filtering structures 2 can be deleted at the desired locations with high accuracy and a predetermined outline shape. For this purpose, pieces of the film substrate are individually anchored on a positioning table and a laser pulse is applied to the parts to be made transparent. Good results have been achieved, for example, with laser beams from a diode laser of the JOLD-15-CPFN-L type from Jenoptik AG Jena / Germany, with which a polarization filter known per se according to FIG. 4 was processed. With a working distance of the laser diode from the polarization filter 1 of 1.5 cm and a wavelength of 802.9 nm, the polarization-filtering structures 2 were extinguished with an exposure time of about 1 second without any damage to the film substrate.

Fig. 1 zeigt einen in der vorstehend beschriebenen Art und Weise hergestellten ein schichtigen Polarisationsfilter 3, der eine rasterförmige Feinstruktur aufweist. Diese ist lediglich schematisch und deutlich vergrößert dargestellt. Sie umfaßt eine Vielzahl von gelöschten Teilabschnitten 4, durch welche Licht jeder Polarisationsrichtung ungehin dert hindurchtreten kann. Zwischen den regelmäßig verteilt angeordneten gelöschten Teilabschnitten 4 befinden sich ungelöschte Teilabschnitte 5, die weiterhin die bereits ursprünglich in dem Substrat vorhandene, lediglich für Licht in einer linearen Polarisa tionsrichtung durchlässige Struktur aufweisen und nach dem Löschen übriggeblieben sind. Fig. 1 shows a prepared in the above-described way, a layered polarization filter 3, which has a grid-like fine structure. This is only shown schematically and significantly enlarged. It comprises a plurality of deleted sections 4 , through which light of any polarization direction can pass unhindered. Between the regularly distributed erased sections 4 there are undeleted sections 5 , which continue to have the structure that was originally present in the substrate, only permeable to light in a linear polarization direction, and are left after the erasure.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Polarisationsfilter 3 sind die gelöschten Teilabschnitte 4 wie auch die ungelöschten Teilabschnitte 5 jeweils rechteckig, bzw. hier quadratisch ausgebildet und schachbrettartig angeordnet. Allerdings sind auch andere, vorzugs weise gerasterte Muster aus gelöschten und ungelöschten Teilabschnitten herstellbar. Beispielsweise lassen sich die gelöschten Teilabschnitte 4 durch eine entsprechende Formung des Laserstrahlquerschnittes auch ohne weiteres mit einem kreisförmigen Umriß ausbilden.In the polarization filter 3 shown in FIG. 1, the erased sections 4 as well as the undeleted sections 5 are each rectangular, or in this case square, and are arranged like a chessboard. However, other, preferably screened, patterns can be produced from deleted and undeleted sections. For example, the deleted sections 4 can also be easily formed with a circular outline by appropriately shaping the laser beam cross section.

Ein weiterer Polarisationsfilter 6 ist in Fig. 2 dargestellt. Dieser unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Polarisationsfilter 3 zunächst durch die Polarisationsrich tung der polarisationsfilternden Strukturen 2, die hier quer zu denjenigen aus Fig. 1 verlaufen. Dazu muß lediglich das in Fig. 4 dargestellte Foliensubstrat um 90° gedreht werden. Dieses wird wiederum in der oben beschriebenen Art und Weise bearbeitet, wobei hier die Rasterung wie in Fig. 1 gewählt ist, so daß ein Muster mit einer Vielzahl von gelöschten Teilabschnitten 4' und ungelöschten Teilabschnitten 5' entsteht. Aller dings ist in Fig. 2 das Raster gegenüber Fig. 1 um eine Zeile bzw. eine Spalte versetzt, so daß sich bei der Polarisationsfolie in Fig. 2 die gelöschten Teilabschnitte 4' dort befinden, wo bei der Polarisationsfolie nach Fig. 1 die ungelöschten Teilabschnitte 5 liegen.Another polarization filter 6 is shown in FIG. 2. This differs from the polarization filter 3 shown in FIG. 1 initially by the polarization direction of the polarization filtering structures 2 , which here run transversely to those from FIG. 1. For this purpose, only the film substrate shown in Fig. 4 has to be rotated by 90 °. This is in turn processed in the manner described above, the rastering here being chosen as in FIG. 1, so that a pattern is formed with a large number of deleted sections 4 'and undeleted sections 5 '. However, in FIG. 2 the grid is offset by one line or one column compared to FIG. 1, so that the deleted sections 4 ′ are located in the polarizing film in FIG. 2 where the undeleted ones in the polarizing film according to FIG. 1 Sections 5 lie.

Weiterhin ist es möglich, einschichtige Polarisationsfilter entsprechen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Art herzustellen, bei denen die Polarisationsrichtung, d. h. die Ausrichtung der polarisationsfilternden Strukturen 2 um einen beliebigen Winkel in der Zeichenebene gedreht ist. Hierzu ist lediglich das in Fig. 4 dargestellte Foliensubstrat in geeigneter Ausrichtung in der oben erwähnten Lasereinrichtung zu positionieren.Furthermore, it is possible to produce single-layer polarization filters corresponding to the type shown in FIGS. 1 and 2, in which the direction of polarization, ie the orientation of the polarization-filtering structures 2 , is rotated by any angle in the plane of the drawing. For this purpose, only the film substrate shown in FIG. 4 is to be positioned in a suitable orientation in the laser device mentioned above.

Mehrschichtige Polarisationsfilter lassen sich durch Überlagerung der vorstehend be schriebenen Polarisationsfilter herstellen, in dem diese schichtweise übereinanderge legt werden. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines zweischichtigen Polarisationsfil ters, der durch Überlagerungen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Polarisationsfilter 3 und 6 erhalten wird. Die beiden Polarisationsfilter 3 und 6 bilden dann jeweils eine Filterschicht des zweischichtigen Polarisationsfilters 7 und sind derart zueinander aus gerichtet, daß gelöschte Teilabschnitte des ersten Polarisationsfilters 3 und ungelösch te Teilabschnitte 5' des zweiten Polarisationsfilters 6 paßgenau übereinanderliegen und weiterhin die ungelöschten Teilabschnitte 5 des ersten Polarisationsfilters 3 und die gelöschten Teilabschnitte 4' des zweiten Polarisationsfilters 6 paßgenau überein anderliegen. Um ein Verrutschen zu vermeiden, werden die beiden Filterschichten bzw. Polarisationsfilter 3 und 6 nach entsprechender Ausrichtung aneinander anlaminiert und damit fixiert.Multi-layer polarization filters can be produced by superimposing the polarization filters described above, in which they are laid one on top of the other. Fig. 3 shows an embodiment of a two-layer polarization filter, which is obtained by superimposing the polarization filters 3 and 6 shown in Figs. 1 and 2. The two polarization filters 3 and 6 then each form a filter layer of the two-layer polarization filter 7 and are directed towards each other in such a way that deleted sections of the first polarization filter 3 and undeleted sections 5 'of the second polarization filter 6 lie one above the other with an exact fit, and furthermore the undeleted sections 5 of the first polarization filter 3 and the deleted sections 4 'of the second polarization filter 6 lie one on top of the other. In order to avoid slipping, the two filter layers or polarization filters 3 and 6 are laminated to one another after appropriate alignment and thus fixed.

Für ausgewählte Anwendungen ist es von Vorteil, auf ein ein- oder mehrschichtiges Polarisationsfilter der beschriebenen Art noch zusätzlich strukturierte Wellenlängenfil terarrays aufzubringen, was mittels Laminierverfahren vorgenommen werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß die gelöschten bzw. deaktivierten Teilabschnitte 4 bzw. 4' als Filter für Licht vorgegebener Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche nutzbar sind.For selected applications, it is advantageous to additionally apply structured wavelength arrays to a single-layer or multilayer polarization filter of the type described, which can be done by means of the lamination process. In this way it is achieved that the deleted or deactivated subsections 4 and 4 'can be used as filters for light of predetermined wavelengths or wavelength ranges.

Als Ausgangsmaterial zur Herstellung der in den Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigten Polarisati onsfilter können auch Substrate mit polarisationsfilternder Wirkung verwendet werden, bei denen die lediglich in einer linearen Polarisationsrichtung lichtdurchlässige Struktur 2 mittels eines chemischen Katalysators aufhebbar ist. Bei vielen folienartigen Polarisa tionsfiltern ist dies durch die Einwirkung von wässerigen Lösungen oder auch von Was ser möglich. Durch einen gezielten Wassereintrag läßt sich die Filtereinwirkung an den gewünschten Stellen aufheben. Zum Aufbringen des Katalysators können alle Druck verfahren verwendet werden, die flüssige Druckfarben verarbeiten. Dazu wird lediglich die Druckfarbe durch den Katalysator ersetzt. Zur Herstellung einer Filterschicht wird beispielsweise eine druckergängige Folie mit polarisationsfilternden Strukturen 2 in einem an sich bekannten Tintenstrahldrucker an den zu löschenden Stellen mit einem Wassermuster bedruckt. Nach einer Trocknung können derart hergestellte, teilstruktu rierte Polarisationsfilter wieder zu mehrschichtigen Polarisationsfiltern übereinander gelegt werden, wie dies anhand von Fig. 3 oben beispielhaft für einen zweischichtigen Polarisationsfilter 7 erläutert wurde.As a starting material for the preparation of in Figs. 1 to FIG. Polarization-shown 3 onsfilter also substrates can be used with polarization-filtering effect, in which the light-transmissive only in a linear direction of polarization structure 2 can be canceled by means of a chemical catalyst. With many film-like polarization filters, this is possible due to the action of aqueous solutions or water. The effect of the filter can be removed at the desired points by means of a targeted introduction of water. All printing processes that process liquid printing inks can be used to apply the catalyst. For this purpose, only the printing ink is replaced by the catalyst. To produce a filter layer, for example, a printer-compatible film with polarization-filtering structures 2 is printed with a water pattern at the points to be deleted in an ink jet printer known per se. After drying, partially structured polarization filters produced in this way can again be placed one on top of the other to form multilayer polarization filters, as has been explained above with reference to FIG. 3 for a two-layer polarization filter 7 .

Die vorstehend beschriebenen strukturierten Polarisationsfilter 3, 6 und 7 können wei terhin zur Herstellung einer polarisationsstrukturierten multifokalen Linse 8 verwendet werden, die in Fig. 5 beispielhaft dargestellt ist. Die multifokale Linse 8 umfaßt zu nächst einen im wesentlichen eben, flächenhaften Trägerkörper 9 aus einem transpa renten Material, beispielsweise PMMA. Auf den Trägerkörper 9 wird ein strukturierter Polarisationsfilter 7 auflaminiert. Anschließend wird der so entstandene Rohling in et wa auf die Schmelztemperatur des Trägerkörpers 9 erhitzt, die unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der die polarisationsfilternde Wirkung in dem Polarisationsfilter 7 aufgehoben wird. In den erhitzten Rohling wird nun in die mit dem strukturierten Pola risationsfilter 7 versehene Seite unter Aufbringung einer definierten Prägekraft eine optisch wirksame Oberflächenstruktur eingeprägt, die nach Abkühlung des Rohlings erhalten bleibt.The structured polarization filters 3 , 6 and 7 described above can furthermore be used to produce a polarization-structured multifocal lens 8 , which is shown by way of example in FIG. 5. The multifocal lens 8 initially includes a substantially flat, planar support body 9 made of a transparent material, for example PMMA. A structured polarization filter 7 is laminated onto the carrier body 9 . The blank thus formed is then heated in et wa to the melting temperature of the carrier body 9 , which is below the temperature at which the polarization filtering effect in the polarization filter 7 is canceled. In the heated blank, an optically effective surface structure is embossed into the side provided with the structured polarization filter 7 with application of a defined embossing force, which is retained after the blank has cooled.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die optisch wirksame Oberflä chenstruktur durch ein Linsenarray, d. h. eine Vielzahl von feldartig angeordneten Ein zellinsen gebildet. Das Raster des Linsenarrays entspricht dabei dem Raster des Polari sationsfilters 7, so daß jeweils ein Teilabschnitt 5 bzw. 5' an dem Polarisationsfilter 7 jeweils einer Einzellinse zugeordnet ist. Damit ergibt sich eine multifokale Linse bzw. ein Linsenarray, das Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung transmittieren und abbilden kann. Linear polarisiertes Licht mit einer um 90° zur Durchlaßrichtung einer ausgewählten Einzellinse gedrehten Polarisationsrichtung wird abgeblockt, wohinge gen bei einem Verdrehwinkel von 45° etwa die Hälfte des Lichtes durchgelassen wird. Durch unterschiedliche Brennweiten kann damit eine räumliche Kanaltrennung reali siert werden. In the embodiment shown in FIG. 5, the optically effective surface structure is formed by a lens array, that is to say a plurality of field-like arranged one-cell lenses. The grid of the lens array corresponds to the pattern of the Polari sationsfilters 7, so that one part or section 5 'to the polarization filter 7 is assigned to 5 each having a single lens. This results in a multifocal lens or a lens array that can transmit and image light in a specific polarization direction. Linearly polarized light with a polarization direction rotated by 90 ° to the transmission direction of a selected individual lens is blocked, whereas approximately half of the light is transmitted at an angle of rotation of 45 °. With different focal lengths, spatial channel separation can be achieved.

Reference list

11

Polarisationsfilter
Polarizing filter

22

Struktur
structure

33rd

Polarisationsfilter
Polarizing filter

44

, ,

44

', ',

55

, ,

55

' Teilabschnitte
'' Sections

66

, ,

77

Polarisationsfilter
Polarizing filter

88th

Linse
lens

99

Trägerkörper
Carrier body

Claims

1. Polarization filter, comprising at least one filter layer with a structure ( 2 ) that is only permeable to light of a predetermined linear polarization direction, in which subsections ( 4 , 4 ') of this structure ( 2 ) are deactivated such that the deactivated subsections ( 4 , 4 ') Light of each polarization direction and only light of the predetermined linear polarization direction can pass through the remaining active sections ( 5 , 5 ') unhindered.

2. Polarization filter according to claim 1, characterized in that
a first and a second filter layer are provided,
the two filter layers being arranged one behind the other in the direction of the light radiation,
the predetermined linear polarization directions intersect and
in both filter layers, sections ( 4 , 4 ') are deactivated in such a way that light of each polarization direction can pass through the deactivated sections ( 4 , 4 ') unhindered.

3. Polarization filter according to claim 2, characterized in that the remaining still active sections ( 5 , 5 ') and the deactivated sections ( 4 , 4 ') have the same geometric outline in both filter layers and are arranged in the same grid in both filter layers.

4. Polarization filter according to claim 2 or 3, characterized in that the two filter layers are arranged one behind the other so that the still active Teilab sections ( 5 , 5 ') of the first filter layer cover the deactivated sections ( 4 , 4 ') of the second filter layer and vice versa .

5. Filter arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the partial sections ( 4 , 4 ', 5 , 5 ') are rectangular or circular.

6. Polarization device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a filter layer consists of a substrate whose only transparent structure in a linear polarization direction ( 2 ) can be deactivated by the action of thermal energy, preferably can be extinguished.

7. Polarization filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that a filter layer consists of a substrate, the light-transmissive structure ( 2 ) can be deactivated only in a linear polarization direction by the action of laser light, preferably can be extinguished.

8. Polarization filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that a filter layer consists of a substrate, the only transparent structure in a linear polarization direction ( 2 ) can be deactivated by a catalyst substance, preferably can be erased.

9. Polarization filter according to claim 8, characterized in that the catalytic converter door substance is water.

10. Polarization filter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the filter layer or the filter layers on a carrier body ( 9 ) are laminated, wherein a Lin senarray is impressed on the side of the filter layer or the filter layers.

11. A method for producing a polarization filter ( 3 , 6 , 7 ), in which on a two- dimensional substrate which has a structure ( 2 ) which is only transparent in a linear polarization direction, by the input of radiation energy and / or a catalyst substance in partial sections ( 4 , 4 ') with a given geometric outline, the structure ( 2 ) is deactivated in such a way that light of any polarization direction can pass through these partial sections ( 4 , 4 ') unhindered.

12. The method according to claim 11, characterized in that the sections to be deactivated ( 4 , 4 ') are acted upon by laser light.

13. The method according to claim 11, characterized in that the substrate is printed in an arbitrary printing process with the sub-sections to be deactivated ( 4 , 4 '), with the printing ink being a structure ( 2 ) which only extinguishes the translucent structure in a linear polarization direction ( 2 ) , especially water, is used.

14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that two or more individually manufactured substrates with their subsections ( 4 , 4 , 5 , 5 ') are aligned with one another, the polarization directions intersecting and thereafter the two substrates in the aligned position with each other firmly connected, preferably laminated together.

15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that to form an optical lens, the substrate or substrates laminated to a deformable under heat, transparent carrier body ( 9 ) who the carrier body ( 9 ) with or the substrates is heated and in the heated state in the side of the substrate or substrates an optically effective surface structure is embossed.

16. The method according to claim 15, characterized in that the optically effective surface structure is formed by a plurality of field-like arranged individual lenses and the embossing with alignment of the individual lenses to the partial sections ( 4 , 4 ', 5 , 5 ') of the Substrates is made.