DE2343771A1

DE2343771A1 - Polarisationsvorrichtung

Info

Publication number: DE2343771A1
Application number: DE19732343771
Authority: DE
Inventors: Johann Schwarzmueller
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-28
Publication date: 1974-03-14
Also published as: US3876285A; CH558023A; GB1412822A; IT994684B; FR2198164A1; DE2343771C2; FR2198164B1

Description

PATENTANWÄLTE

MÜNCHEN 22 ■ WIDENMAYERSTRASSE 49 1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68

25 4O8 BERLIN: DIPL.-ING. R MÜLLER-BÖRNER

BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE München.· dipl.-ing.hans-h.wey Berlin, den 28. August I973 PolarisationsVorrichtung

Blendschutzsysteme unter Vervendung von polarisiertem Licht sind seit Jahrzehnten verschiedentlich vorgeschlagen worden, da sie wichtige Vorteile bei Nachtfahrten von Kraftfahrzeugen auf unbeleuchteten Straßen bieten. Die Einführung solcher sog. Polarisations-Blendsehutzsysteme war Jedoch aus verschiedenen Gründen bisher nicht möglich.

Die vorgeschlagenen Systeme weisen nämlich im allgemeinen dichroitische Polarisationsfolien auf, welche hohe Lichtverluste durch Absorption ergeben. Um diese Verluste zu kompensieren, müßte aber die Leistung pro Scheinwerferlampe auf ca. 250 Vatt erhöht werden, wobei aber die sich daraus ergebende Wärmebelastung zu einer Zerstörung der dichroitischen Polarisationsschicht aus organischem Material führt.

Solche Polarisations-Scheinwerfer mit 250 Watt-Lampen erfordern ferner die Verwendung einer speziellen, kostspieligen elektrischen Ausrüstung, die mit den z.Z. bestehenden Kraftfahrzeug-Ausrüstungen nicht kompatibel ist, so daß die vorgeschlagenen Polarisations-Blendschutzsysteme bestenfalls

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BERLIN: TELEFON (O3 11) 76 29O7 MÜNCHEN: TELEFON (0811)22 55

KABEL: PROPlNDUS · TELEX O1 84O57 KABEL: PROPlNDUS · TELEX OO 24244

nur in dafür speziell ausgerüstete, neue Kraftfahrzeuge eingebaut werden könnten«,

Da aber die Lebensdauer von Kraftfahrzeugen im allgemeinen ungefähr 10 Jahre beträgt, müßte mit einer zumindest gleich langen Einführungszeit für die vorgeschlagenen Polarisations-Blendachutzsysteme gerechnet werden« Während dieser langjährigen Übergangszeit wären also zwei verschiedene Arten von Kraftfahrzeug-Beleuchtungen gleichzeitig im Verkehr vorhanden, wobei dies zu den folgenden zusätzlichen Schwierigkeiten führen würdet

- die Fahrer mit der neuen Ausrüstung würden trotz des hohen Kostenaufwandes nach wie vor durch herkömmliche (nicht polarisierte)Scheinwerfer geblendet werden;

- die Fahrer von in herkömmlicher Weise ausgerüsteten Kraftfahrzeugen können hingegen sich leicht mit einer Polarisationsbrille vor Blendung durch die Polarisations-Scheinwerfer schützen;

- das Vorhandensein zweier Arten von Beleuchtungs-Systemen im Verkehr kann leicht zu einem Fehlverhalten der Fahrzeugführer führen, welches die Blendgefahr erhöht und die Verkehrssicherheit beeinträchtigt,

Da ein Polarisations-Blendschutzsystem, das eine Leistung von 25O Watt erfordert, um gleiche Sichtverhältnisse wie bei Fernlicht mit herkömmlich ausgerüsteten (nicht polarisierten) Scheinwerfern zu erhalten, nuruater den oben angegebenen Schwierigkeiten in den Verkehr eingeführt werden kau

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wurde τοη verschiedenen Seiten vorgeschlagen, nur den Abblendlicht-Scheinwerfer mit einem Polarisationssystem mit dichroitischen Folien und einer Leistung von ca. 100 Watt pro Scheinwerfer-Lampe auszurüsten, um die Blendung der entgegenkommenden Fahrzeugführer zu vermeiden.

Auch dieser Vorschlag ergibt Jedoch folgende Nachteilet

- der Analysator des Blendschutzsystems muß beim Fahren ständig vor dem Auge des Fahrzeugführers beim Umschalten vom Fernlicht auf Abblendlicht, und umgekehrt, eingesetzt bzw. entfernt werden; dies ergibt geringe Kontrastveranderungen zwischen unpolarisiertem und polarisiertem Licht, die das Sehen störend beeinflussen;

- eine Blendgefahr durch Fehlverhalten der Fahrzeugführer ist nach wie vor gegeben}

- die dichroitischen Polarisationsfolien ergeben eine schlechte Lichtausbeute.

Gemäß einem weiteren Vorschlag werden zwecks Verringerung der Wärmebelastung, welche eine Zerstörung der Polarisationsfolien ergibt, Doppelscheinwerfer mit einer 100 Watt-Lampe und einem Parabolspiegel verwendet. Ferner ist ein Lichtteiler vorgesehen, der gleichzeitig sowohl das transmittlerte als auch das reflektierte Licht linear polarisiert. Vor den Streuscheiben sind schließlich eine dichroitisohe Folie zur nochmaligen linearen Filterung und dahinter eine Phasenschieberfolie zur zirkulären Polarisation angeordnet.

Nach, diesem Vorschlag wird sowohl der vom Lichtteiler reflektierte als auch, der transmittierte Lichtanteil zur Beleuchtung herangezogen, um die Lichtausbeute zu verbessern. Es ergeben sich aber die folgenden Nachteile:

- der Polarisationsgrad in Reflexion des Lichtteilers ist erfahrungsgemäß relativ stark winkelabhängig; da die Parallelität der vom Parabolspiegel auf den Lichtteiler gerichteten Lichtstrahlen nicht genau gewährleistet werden kann, ergibt sich ein unausreichender Polarisationsgrad, so daß eine Nachpolarisation des reflektierten Strahlenbündels erforderlich ist· Zu diesem Zweck werden dichroitische Polarisationsfolien verwendet, die aber einen hohen Lichtverlust von mindestens 30 <$> bedingen und nach wie vor eine begrenzte Lebensdauer infolge Zerstörung durch Wärmeeinwirkung aufweieenj

- die Scheinwerferanordnung nach diesem Vorschlag erfordert ferner einen relativ großen Raumaufwand, wobei deren Abmessungen zum Einbau in bestehende Kraftfahrzeuge ungeeignet sind.

Nun ist es aus den obigen Überlegungen ersichtlich, daß ein Polarisations-Blendschutzsystem für Kraftfahrzeuge nur dann sich verwirklichen läßt, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt werden könnenx (a) das System muß auf bestehende Fahrzeuge anwendbar sein; und

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(b) die Einführungszelt des Systems muß sich über einen relativ kurzen Zeitraum erstrecken und die praktische Inbetriebnahme kurzfristig erfolgen können.

Es ist ferner ersichtlich, daß die Gewährleistung einer hohen Lichtausbeute sowie einer langen Lebensdauer bei einer Polarisationsvorrichtung sowohl im Fahrzeugbau wie auch auf anderen Anwendungsgebieten von besonderem Vorteil wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Polarisationsvorrichtung zu schaffen, die unter weitgehender Beseitigung der erwähnten Nachteile bekannter Vorschläge eine hohe Lichtausbeute und eine lange Lebensdauer aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Polarisationsvorrichtung, die gekennzeichnet ist durch}

- mindestens einen mehrschichtigen Brewsterwinkel-Polarisator 3, der so angeordnet ist, daß mit einem Einfallswinkel von etwa kü auf den Polarisator 3 auftreffendes, zu polarisierendes Licht in zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Strahlenbündel X, Y zerlegt wird;

- mindestens einen Phasenschieber h, der so angeordnet ist, daß das vom Polarisator 3 reflektierte Strahlenbündel X senkrecht auf den Phasenschieber k auftrifft und um eine halbe Wellenlänge derart phasenverschoben wird, daß eine Drehung seiner Polarisationsebene um 90 erfolgt; und

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- eine Spiegelanordnung 5a, 5b mit mindestens einem Planspiegel, die das reflektierte, derart phasenverschobene Strahlenbündel X parallel zum vom Polarisator 3 transmittierten Strahlenbündel Y richtet, wobei der Polarisator 3 derart mit dem Phasenschieber k und der Spiegelanordnung 5a, 5b in Wirkverbindung steht, daß das reflektierte, phasenverschobene Strahlenbündel X₁ wiederum durch den Polarisator 3 transmittiert wird, bevor es zu dem vom Polarisator 3 transmittierten, linear polarisierten Strahlenbündel Y parallel gerichtet wird, ao daß die beiden parallelgerichteten Strahlenbündel X und Y den gleichen Polarisationszustand aufweisen«

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Aueführungsbeispielen und der,beiliegenden Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel eines Polarisations-Scheinwerfers}

Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein Detail eines Brewsterwinkel-Polarisators des Ausführungsbeispiels nach Fig. Ij

Fig. 3 zeigt den Verlauf des Polarisationsgrades in Transmission in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge bei dem Polarisator nach Fig. 2;

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Fig. 4 zeigt den Verlauf des Polarisationsgrades in Transmission in Abhängigkeit von dem Lichteinfallswinkel bei dem Polarisator nach Fig. 2}

Fig. 5 zeigt im Querschnitt eine erste Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1;

Fig. 6 zeigt im Querschnitt eine zweite Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1}

Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Polarisatlonsvorrichtung.

Der Polarieations-Scheinwerfer gemäß Fig. 1 ist in herkömmlicher Welse mit einem Parabolspiegel 1 und einer abgeschirmten Lampe 2 ausgerüstet. Das vom Spiegel 1 reflektierte Parallelstrahlenbündel wird unter einem Winkel von k5 auf einen mehrschichtigen, aus zwei Teilen bzw. Schenkeln 3a und 3b bestehenden Brewsterwinkel-Polarisator vom Typ Banning gelenkt und durch diesen in «in transmittiertes Lichtstrahlenbündel Y und in ein senkrecht dazu stehendes, reflektiertes Lichtstrahlenbündel zerlegt. Das transmittierte Bündel Y ist dabei parallel zur Einfallsebene polarisiert, wie durch die Pfeile an Y angedeutet, während das reflektierte Bündel JC senkrecht zur Einfallsebene polarisiert ist, wie durch die Kreise an X angedeutet.

Wie aus Flg. 1 ferner ersichtlich, sind die Polarisator-Schenkel 3a und 3b symmetrisch zur Mittelebene des Parabolspiegels 1 unter einem Winkel von h5 angeordnet, wobei sie sich in dieser Mittelebene an der dem Parabolspiegel 1

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abgekehrten Seit· dee Polarieators treffen bzw. miteinander verbunden eind.

Eine Halbwellenlängen-Phasenschieberfolie k ist ferner sjBOM tr ie oh zwischen den zwei Schenkeln 3a und J\> bzw. in der Mittelebene des Parabolspiegels angeordnet. Durch diese sog. X/2 - Folie k_t wird der"elektrische Vektor" des durch die Polarisator—Schenkel 3a und 3b reflektierten Lichtstrahlenbündels X um 90° gedreht, io daß das austretende Strahlenbündel X- in der Einfalleebene polarisiert ist und durch den anderen Polarisator-Schenkel 3h bzw. Ja. transmittiert wird. Das so tranemittierte Strahlenbündel Xp wird anschlieesend durch zwei, senkrecht zu den Polarisator-Schenkeln 3a und 3b angeordnete Planspiegel 5a und 5b um 90 umgelenkt bzw Strahlenbündel T gerichtet.

und 5b um 90 umgelenkt bzw. parallel zum tranemittierten

Auf diese Weise werden zwei in der Einfallsebene gleichartig linear polarisierte Strahlenbündel T und X. erhalten, welche schließlich eine Viertelwellenlängen-Folie bzw. X /h -Folie 6 durchsetzen und dadurch in ein zirkulär polarisiertes Lichtstrahlenbündel Z umgewandelt werden.

Die beschriebene Polarisationsanordnung ergibt also ein zirkulär polarisiertes Lichtetrahlenbündel Z, das ausgehend τβη den in einem eindeutigen linearen Polarisationszustand sich befindenden Lichtstrahlen T und X- gebildet wird. Dies ergibt eich dadurch, daß durch einen Schenkel 3a bzw. 3b reflektierte, durch die X/2 - Folie if um 90° gedrehte und UBi eine halbe Wellenlänge phasenverschobene Licht-

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strahlenbündel X₁ wiederum durch den anderen Schenkel 3b bzw. 3a des Polarisators transmittiert bzw. nachpolarisiert wird. Dadurch erübrigt sich die bisher erforderliche Nachpolarisation mit einer dichroltischen Polarisationsfolie, so daß die dadurch bedingten Nachteile vermieden werden. Es ergibt sich somit einerseits eine verbesserte Lichtausbeute des Polarisationsscheinwerfers und andererseits eine wesentlich erhöhte Lebensdauer desselben.

Die Planspiegel 5a und 5b sind vergütete Oberflächenspiegel (z.B. mit einer Aluminiumschicht) mit einem hohen Reflexionsvermögen von z.B. ca. 90 $6. Ferner bestehen die \/Z - Folie k und die "λ/k - Folie 6 aus handelsüblichen Phasenfolien.

Fig. 2 zeigt beispielsweise im Querschnitt und in teilweiser Darstellung eine mögliche Ausführungsform des Polarisators 3a, 3b gemäß Fig. 1. Dieser Brewsterwinke1-Polarisator nach Banning besteht aus einem optischen Mehrschichtinterferenzsystem mit abwechselnden Schichten

TT T^

Tr und ·=■, die einen hohen Brechungsindex n_rT bzw. einen

ti ti ti

niedrigen Brechungsindex n_T aufweisen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist im vorliegenden Fall

ix τ Ti T Ti T TI ein siebenschichtiges System '^"■■ö'-^-'ö"^""^"^ vorgesehen, das einerseits auf eine mit einer Glasprismen-Reihe außenseitig versehene Glasplatte G₁ aufgedampft und andererseits mittels einer Kittschicht K mit einer zweiten, ähnlich angeordneten Glasplatte G„ verkittet

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TT J

ist. An jeder Oberfläche der Schichten -r und —, mit Ausnahme der Übergangsflächen zum Glas 6 bzw. zum Kitt K, wird unter dem Brewsterwinkel reflektiert.

TT

Die Schichten — besitzen im vorliegenden Falls eine optische Schichtdicke von T^ /4, wobei Tu die mittlere Wellenlänge des sichtbaren Spektralbereiohs ist, und sind aus einem anorganischen Material mit hohem Brechungsindex n», z.B. aus TiO. hergestellt. Die Schichten — haben auch dieselbe Schichtdicke von ^\-/4 und sind aus einem anorganischen Material mit niedrigem Brechungsindex, z.B. aus MgFg, gegebenenfalls aber auch aus SiO„ oder Kryolith hergestellt. Die Kittschicht K besteht dabei aus einem handelsüblichen "Zement¹¹ mit gleichem Brechungsindex wie das Glas G₁ bzw. G„, wobei dieses entspannt ist, um störende Depolarisationseffekte durch Spannungsdoppelbrechung zu vermeiden.

Die Reflexionsverluste des beschriebenen Polarisators können ferner durch Aufdampfen einer-- an sich bekannten aber nicht gezeigten AntireHex-Schicht auf die Platten G , G vermindert werden.

Der Polarisationsgrad eines solchen mehrschichtigen Polarisators kann mit einer Rekursionsformel berechnet werden, welche die Fresnelsehen Gleichungen und die PhaβenbeZiehungen des Mehrschicht - Interferenzsystems berücksichtigt. Dabei müssen die folgenden maßgebenden Parameter berücksichtigt werdenι die Wellenlänge /V, der

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Einfallswinkel ^> , die Schichtdicken und die Brechungeindexe η» bzw. n_L»

Solche Mehrschicht-Polarisatoren zeigen ein chromatisches Verhalten, da die optischen Schichtdicken nur auf eine Wellenlänge aufeinander abgestimmt werden können und die aufgedampften Materialien (vor allem das TiO₂) sowie die Glasprismen G₁ und G dispersive Eigenschaften aufweisen·

· 3 «eigt den Verlauf der berechneten Werte des PolarisationsgrAdes P_T in Transmission, in Abhängigkeit der Wellenlänge A- des einfallenden Lichtes, für die beschriebene fünfschichtige Polarisatoranordnung nach Fig. 2. Aus der Kurve in Fig. 3 ist es ersichtlich, daß ein solcher Polarisator ein flaches chromatisches Verhalten des Polarisationsgrades in Transmission aufweist, wobei P,_ einen ausreichend hohen Wert von etwa 99 % über den für das Auge empfindlichen Spektralbereich aufweist·

Fig. k seigt ferner den berechneten Verlauf des Polarisationsgra.des P- in Transmission, in Abhängigkeit vom Einfallβwinkel^_Q» für eine mittlere Wellenlänge?^ = 5500 X, für dieselbe Polarisatoranordnung nach Fig. 2. Aus der Kurve von Fig. k zeigt sich eine relativ geringe Winkelabhängigkeit des Polarisationsgrades P_ in Transmission, dies ±m Gegensatz zu jenem in Reflexion.

Dank der besonderen Strahlenführung im beschriebenen Polarisations-Scheinwerfer nach Fig. 1 wird jedoch, wie bereite erwähnt, das jeweils durch den ersten Polarisatorschenkel

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3a bzw. 3b reflektierte Lichtstrahlenbündel X durch den zweiten Polarisator-Schenkel 3b bzw. 3a transmittiert und dadurch nochmals nachpolarisiert, so daß die nachteilige Wirkung von Änderungen des Einfallswinkels bzw. der Wellenlänge auf den Polarisationsgrad in Reflexion größtenteils kompensiert werden kann. Dadurch wird es möglich, die bei den bisher vorgeschlagenen Polarisationssystemen erforderliche Nachpolarisation mit Hilfe von dichroitischen Polarisationsfolien zu umgehen und die damit verbundenen Lichtverluste zu vermeiden.

Der beschriebene Polarisationsscheinwerfer nach Fig. ergibt somit eine erhöhte Lichtausbeute, so daß der Energiebedarf der Lichtquelle bzw. Lampe 2 möglichst gering gehalten werden kann. So kann beispielsweise eine Halogen-Glühlampe mit einer Leistung von 100 Watt verwendet werden, was mit dem herkömmlichen elektrischen Bordnetz der meisten bestehenden Kraftfahrzeuge kompatibel ist.

Die Fig. 5 zeigt eine Variante der Polarisatoranordnung nach Fig. 1, wobei die ~K./2 - Folie k zwischen zwei Glasprismen 7a-, 7b angeordnet ist und die mehrschichtigen Polarisatorteile 3^a> 3b auf diese Glasprismen aufgedampft sind, wobei ferner zwei seitliche Glasprismen 8a und 8b mit zur Einfallsrichtung unter 45 geneigten Außenflächen 5a bzw. 5b vorgesehen sind, welche durch Totalreflexion das Strahlenbündel X um 90 umlenken und somit Reflexic Verluste an den Spiegelflächen 5& und 5t) vermeiden.

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Schließlich ist eine *X/k - Folie 6 mit der Austrittsfläche der Prismen 8a und 8b verkittet, um eine zirkuläre Polarisation zu bewirken bzw, das Strahlenbündel Z zu ergeben.

Ein solcher Polarisations—Block gemäß Fig. 5 läßt sich leicht serienmäßig herstellen und einbauen, beispielsweise in einen Scheinwerfer, bei welchem der Polarisator 3a, 3t>, wie in Fig. 1 einem Parabolspiegel gegenüber montiert ist.

Die Fig. 6 zeigt eine zweite Variante der Polarisationsanordnung nach Fig. 1, wobei drei Teilanordnungen mit gleicher Wirkung wie in Fig. 5 in einem Glasprismen-Block nebeneinander angeordnet sind.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind bei der mittleren Teilanordnung ein Polarisator 3a, Jb eine Λ./2 - Folie k und Glasprismen 7a» 7*> in ähnlicher Weise wie in Fig. 5 angeordnet, wobei aber die Abmessungen dieser Teile in Fig. 6 nunmehr ein Drittel der Abmessungen der gleichartig bezeichneten Teile in Fig. 5 aufweisen. Anstatt der Prismen 8a_t 8b gemäß Fig. 5 ist ferner ein Glasblock mit W-förmigem Profil an den Polarisator 3a, 3d angeschlossen und ragt über diesen sowohl seitlich als auch in Richtung der Strahlen Y und X hinaus. Dieser Block 9 besitzt um ^5 zur Einfallsrichtung geneigte Seitenflächen, wovon die untere Hälfte die Spiegelflächen 5a bzw. 5b der mittleren Teilanordnung bilden, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben. Die Strahlenführung ist dabei genau dieselbe

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wie in Fig. 5.

Zwei Glasprismen 10* bzw. 1O" in Form eines Parallelepipendons sind ferner mit den Spiegelflächen 5& bzw. 5b der mittleren Teilanordnung verkittet.

Die zwei seitlichen Tei!anordnungen besitzen in ähnlicher Weise einen Polarisator 3a¹, 3b¹ bzw. 3a^w, 3b^w auf zwei Glasprismen 7a¹ , 7b·, bzw. 7a", 7b" und eine dazwischenliegende "λ /2 - Folie k* bzw. kⁿ . Diese Teilanordnungen sind ferner je mit einem seitlichen Glasprisma 8a' bzw. 8b" versehen, das mit den Prismen 7a¹ bzw. 7b" verkittet ist und eine seitliche Spiegelfläche 5a" bzw. 5b ⁿ aufweist.

Der Block 9 und die Prismen 1O«, 10", 7a¹, 7b«, 7a", 7b" 8a· und 8b* sind dabei miteinander verkittet und ergeben die in Fig. 6 angedeutete Strahlenführung.

Eine Λ/k — Folie (nicht gezeigt) kann ferner austrittseitig angebracht werden, um zirkulär polarisiertes Licht zu erzeugen, sofern dies erwünscht ist.

Diese zweite Variante gemäß Fig. 6 ergibt im Vergleich zur ersten Variante gemäß Fig. 5 den zusätzlichen Vorteil einer Volumenverminderung, wobei sowohl die Tiefe als auch die Gesamtbreite verringert werden.

Es versteht sich, daß nicht nur drei, sondern eine beliebige Anzahl von ähnlichen Polarisations-Teilanordnungen nebeneinander gereiht werden können. Durch eine zweckmäßige

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Wahl dieser Anzahl und der relativen Stellung der Teilanordnungen zueinander können dann gewünschte Gesamtabmessungen erhalten werden, die jenen bestehender Fahrzeugscheinwerfer angepaßt sind.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 weist siwei Glasprismen 7 und 8 sowie einen mehrschichtigen Brewsterwinkel-Polarisator 3 nach Banning auf, wobei die Anordnung und Funktion dieser Teile ähnlich sind wie bei den Teilen 7a_f 8a und 3^a nach Fig. 5» Die seitliche, parallel zur Einfallsrichtung stehende Fläche des Prisma 7 ist jedoch mit einer Viertelwellenlängen-Folie 11 sowie einer daraufliegenden Reflexionsschicht !2 versehen.

Durch diese Anordnung wird die in Fig. 7 gezeigte Strahlenführung erhalten, wobei die gleichen Bezugszeichen für gleichartige Strahlen in Fig. 7 und in Fig. 5 gelten. Das einfallende, zu polarisierende Lichtstrahlenbündel trifft dabei unter einem Winkel von h^> auf den Brewsterpolarisator 3 und wird durch diesen in ein transmittiertes Strahlenbündel Y und ein reflektiertes Strahlenbündel X zerlegt, wobei X die ^/4 - Folie 11 senkrecht durchläuft, von der Schicht 12 reflektiert, die Tl /k Folie nochmals durchläuft und als X durch den Polarisator 3 nochmals transmittiert wird, wobei das so transmittierte Strahlenbündel X„ durch Totalreflexion an der Oberfläche 5 zu dem Strahlenbündel Y parallel gerichtet wird.

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¥ie aus den in Fig. 7 angedeuteten Polarisationsrichtungen ersichtlich, wird Y in der Einfallsebene und X senkrecht dazu polarisiert, wobei das zweimalige Durchlaufen der "h/k - Folie 11 insgesamt beim Übergang von X zu X₁ eine Drehung der Polarisationsebene um 90 und eine Phasenverschiebung von "X/2 ergibt. Somit werden auch Lichtstrahlen Y und X„ erhalten, die sich in einem eindeutigen Polarisationszustand befinden.

Es können auch mehrere der beschriebenen Vorrichtungen gemäß Fig. 7 miteinander verbunden werden, um der jeweils erwünschten Anwendung entsprechende Gesamtabmessungen der Polarisationsvorrichtung zu erzielen.

Ferner kann auch eine *\ /k - Folie der Vorrichtung nach Fig. 7 nachgeschaltet werden, um zirkulär polarisiertes Licht zu erhalten.

Es ist aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen und Variariten ersichtlich, daß die eingangs erwähnten Nachteile bekannter Vorschläge weitgehend beseitigt werden können, wobei die erfindungsgemäß erhaltenen Vorteile für die Erzeugung von sowohl linear als auch zirkulär polarisiertem Licht gelten.

Es versteht sich, daß auch verschiedene andere Ausführungsformen der Erfindung unter Gewährleistung derselben Vorteile möglich sind, um den jeweiligen Forderungen bzw. Anwendungen Rechnung zu tragen.

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Die erfindungsgemäße Polarisatinnsvorrichtung kann zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden, dort wo linear oder zirkulär polarisiertes Licht unter Gewährleistung hoher Lichtausbeute und Lebensdauer erforderlich sind.

Patentansprüche:

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Claims

Patentans ρ r ü c h β

/ 1 J Polarisationsvorrichtung gekennzeichnet durch:

- mindestens einen mehrschichtigen Brewsterwinke1-Polarisator (3)> der so angeordnet ist, daß mit einem Einfallswinkel von etwa k5° auf den Polarisator (3) auftreffendes, zu polarisierendes Licht in zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Strahlenbündel (X,Y) zerlegt wird;

- mindestens einen Phasenschieber (4), der so angeordnet ist, daß das vom Polarisator (3) reflektierte Strahlenbündel (x) senkrecht auf den Phasenschieber (k) auftrifft und um eine halbe Wellenlänge derart phasenverschoben wird, daß eine Drehung seiner Polarisationsebene um 90 erfolgt; und _:

- eine Spiegelanordnung (5a,5b) mit mindestens einem Planepiegel, die das reflektierte, derart phasenverschobene Strahlenbündel (X ) parallel zum vom Polarisator (3) transmittierten Strahlenbündel (y) richtet; wobei der Polarisator (.3) derart mit dem Phasenschieber (k) und der Spiegelanordnung (5a,5b) in Wirkverbindung steht, daß das reflektierte, phasenverschobene Strahlenbündel (X₁) wiederum durch den Polarisator (3) transmittiert wird, bevor es zu dem vom Polarisator (3) transmittierten, linear polarisierten Strahlenbündel (y) parallel gerichtet

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wird, so daß die beiden parallelgerichteten Strahlenbündel (x zustand aufweisen.

Strahlenbündel (x und Y) den gleichen Polarisations-
2. Polarisationsvorrichtung nach. Anspruch 1 zur Erzeugung von zirkulär polarisiertem Licht, gekennzeichnet durch einen zweiten Phasenschieber (6) , der so angeordnet ist, daß er die zwei parallel gerichteten Strahlenbündel um eine Viertelwellenlänge derart phasenverschiebt, daß sie zirkulär polarisiert werden.
3. Polarisationsvorrichtung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (3) zwei senkrecht zueinander stehende Polarisatorteile (3a,3b) aufweist, zwischen denen der Phasenschieber (4) angeordnet ist, wobei das von jedem dieser Polarisatorteile reflektierte Strahlenbündel (χ), nach Durchtritt des Phasenschiebers durch das andere Polarisatorteil transmittiert. wird.

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