SE503733C2 - Färgfilter baserat på vätskekristaller avsett för elektronisk fotografering och för bildskärmar - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 45 50 505 733 i i polariserat ljus i en annan färg. Ett styrbart filter får då färgegenskaper som då väsent- ligen bestäms av färgegenskaperna hos dessa polarisatorer. I denna uppfinning genere- ras firgema av färgdispersionen hos retardationsplattor i kombination med färgdisper- sionen hos vätskekristallceller. c) De använder fler än två polarisatorer, vilket kan ge högre total ljusabsorbtion och större tjocklek hos produkten. d) De använder polarisatorer och retardationsplattor som är orienterade så att samtliga vinklar mellan de olika polarisationsriktningarna och de optiska axlama alltid är multipler av 45 grader. e) De använder nematiska vridceller ("twisted nematic cells") eller nematiska pi-celler. f) De har inte optimerat fargegenskapema, och ingen optimeringsprocedur finns inklu- derad i beskrivningen. g) De använder inte samma sekvens av komponenter som i denna patentansökan. h) De transmitterar inte färgerna cyan, magenta och gult.

Beskrivning av uppfinningen Denna patentansökan beskriver konstruktionen av ett optimerat vätskekristallfilter för bildinfångning och för displayändamål. Filtret kan växlas elektriskt mellan tre eller fyra olika färger. Filtret använder färgdispersionen hos retardationsplattor tillsammans med färgdispersionen hos vätskekristallceller.

Vätskekristallfiltret består av en stapel av Följande element, illustrerade i Fig. 1: 1: Ett färgneutralt plant polarisationsfilter. 2. En optisk retardationsplatta, skuren parallellt eller snett mot optiska axeln, eller en grupp sådana plattor. Retardationsplattan skall ha en fárgdispersion som liknar retar- dationsplattor av typen "no1lte ordningen". 3. En vätskekristallcell eller cellkombination, som optiskt beter sig som en elektriskt styrbar retardationsplatta. Exempel på sådana celler är ferroelektriska smektisk-C celler och elektroklina smektisk-A celler i bokhyllegeometri, men också olika typer av nematiska celler. Cellen måste vara omslagbar mellan två optiskt distinkta lägen. 4. Ytterligare en retardationsplatta, som punkt 2 ovan, men med annan tjocklek, och med en annan vinkelorientering av den optiska axeln. 5. Ytterligare en vätskekristallcell, som punkt 3 ovan, men med annan tjocklek, och med en annan vinkelorientering av den optiska axeln. 6. Ytterligare en retardationsplatta, som punkt 2 och 4 ovan, men med annan tjocklek, och med en annan vinkelorientering av den optiska axeln. 7. Ännu ett färgneutralt plant polarisationsfilter i någon vinkelorientering. 8. Ett passivt fargfilter för att anpassa den elektroniska detektoms känslighet för olika våglängder till känsligheten hos det mänskliga ögat. Detta filter skall alltså blockera ultraviolett och infrarött ljus, om detektom är känslig för sådant, och om resten av fllterpaketet är genomsläppligt för dessa våglängder hos ljuset. Filtret skall också ta bort eventuellt starkt våglängdsberoende hos detektorn för ljus inom det synliga om- rådet.

De två vätskekristallcellema har två, elektriskt kontrollerade, optiska tillstånd var.

Dessa tillstånd kallar vi här för "på" och "av". Med individuell kontroll för varje cell kan vi totalt få fyra optiska tillstånd för hela stapeln, vilket är ett tillstånd mer än vad vi nödvändigtvis behöver för tillämpningar. Vart och ett av tre utnyttjade tillstånd kan tilldelas en speciell färg. Om vi önskar, kan vi välja en växlingssekvens 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 Û 5 7 5 5 av-av -> på-av -> på-på, utan någon övergång från ett på-tillstånd till ett av-tillstånd under bildsekvensen. Detta har inte så stor betydelse för smektiska celler, men kan vara viktigt om nematiska celler används.

En del elektronisk bildsensorer behöver ljusslutare för sin funktion, medan andra använder elektrisk styming av exponeringstiden. Ett fárgñlter enligt denna uppfinning kan kombineras med en vätskekristallslutare, och då kan slutaren och färgfiltret ha en polarisator gemensamt. Sådan slutare har beskrivits, tex. i USA-patent 3,88l,808 och i PCT ansökan PCT/SE90/OOlO9.

Alla elementen ovan har plan form, och de kan placeras i kontakt med varandra eller limmas ihop med sina plana ytor parallellt. Med detta arrangemang har vi fortfarande frihet att välja vinkelpositionen hos alla plattoma med avseende på rotation runt en axel vinkelrät mot plattoma. Om vi mäter vinklar relativt orienteringen hos det första polarisationsñltret, så har vi frihet att välja vinkeln hos var och en av de följande sex komponenterna på ett sådant sätt, att egenskaperna hos tilterkombinationen blir opti- mal. Dessutom är det också möjligt att variera den optiska tjockleken hos var och en av komponenterna 2-6 för att få en ännu bättre optimering. Vi har då alltså 11 para- metrar att optimera för att få de bästa färgväxlingsegenskapema hos hela kombina- tionen. Det kommer att visas nedan att det är möjligt att ñnna adekvata optimerings- funktioner, på ett sådant sätt så att man kan låta en dator utföra optimeringen. Med fysikaliska data från existerande material är det också möjligt att åstadkomma en filter- kombination med adekvat kvalitet.

(Optimeringsprocedur för bildinfångning.) För att få bra färgseparation vid elektronisk fotografering, så skall vi optimera på två sätt. För det första vill vi att de tre optiska tillstånden hos ñlterkombinationen skall vara så ljusgenomsläppliga, men samtidigt så distinkta, som möjligt. För det andra så önskar vi att irrelevant spektralinformation inte skall påverka mätningama. Dessa krav kan formuleras om matematiskt så att vi får två optimeringskriterier. Vi har sedan fri- het att välja hur kritetiema skall vägas samman.

Det första optimeringskriteriet ser till att vi får en adekvat färgkombination i de tre filtertillstånden, med så bra transmission för varje färg som möjligt. I färgñltersainman- hang användes ofta kombinationema röd-grön-blå (RGB) och cyan-magenta-gul (CMY). Vid detektion får vi bättre transmission för CMY än för RGB, eftersom cyan betyder att både grönt och blått ljus släpps igenom, magenta är en kombination mellan blått och rött, och gult är en kombination av rött och grönt. Det är då troligt att en datoroptimering kommer att ge något som liknar CMY-kombinationen, och detta har också erhållits vid våra beräkningar. Den uppmätta signalen eller infångade bilden kan sedan transformeras till RGB-representation om detta önskas.

Det andra optimeringskriteriet ser till att detektom ignorerar irrelevant spektral infor- mation och att filterkurvorna inte innehåller skarpa toppar eller dalar som förstärker vissa våglängder och ignorerar andra på ett ofysiologiskt sätt. Om det andra kriteriet inte är uppfyllt , så måste vi rebalansera fargema efteråt på ett subjektivt sätt, och på ett sätt som beror på motivets natur. En sådan ombalansering av färgerna kan ses som en variant av handmålning av svartvita bilder, bara något mindre extrem. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 503 755 1 , För att beskriva optimeringsfunktionema i detalj är det adekvat att använda några matematiska begrepp. Ljuset som anländer till ett speciellt bildelement innehåller en stor mängd spektral infonnation, och intensiteten som funktion av våglängden hos ljuset kan beskrivas som en vektor i ett mångdimensionellt linjärt rum. Det mänskliga ögat kan bara ta hand om en liten del av denna information, och kan endast bestämma läget hos färgen i ett tredimensionellt färgrum. Detta färgrum är ett underrum till det mångdimensionella intensitetsrummet. Formen på detta underrum finns definierad i till- gängliga och allmänt accepterade fysikaliska tabeller. Effekten av frlterkombinationen skall alltså vara att projicera ner den mångdirnensionella intensitetsvektom på det tre- dimensionella fargrummet på ett adekvat sätt. Till varje optiskt tillstånd för filter- kombinationen kan vi associera en "filtervektor" idet mångdimensionella intensitets- rummet. Komponenterna hos denna vektor berättar hur de olika våglängdema hos ljuset vägs samman vid detektom. Vi kan dela upp varje filtervektor i en del som ligger i färgrummet och i en del som är ortogonal mot det. De tre filtervektoremas delar inom färgrummet spänner upp en volym, som skall vara så stor som möjligt. Denna volym är vår första optimeringsvariabel, och maximerin g av denna variabel ger oss det första optimeringskriteriet Denna optimeringsvariabel är alltså ett sätt att mäta känsligheten hos detektorsystemet. De delar av filtervektorema, som är vinkelräta mot färgrummet, skall vara så små som möjligt. Summan av kvadraten av längdema av dessa delar kommer att användas som optimeringsvariabel. Minimerin g av denna variabel ger oss det andra optimeringskriteriet. Man kan säga denna optimeringsvariabel mäter de ir- reversibla fargfelen hos detektorsystemet, eftersom vi inte kan ta bort dessa detektorfel genom att balansera om färgema, om vi inte tillför ytterligare information om firgema i bilden. Ett skäl att använda summan av kvadraten av längdema i stället för att använda bara summan av längdema är att ge optimeringsprogrammet slätare och snäl- lare funktioner att arbeta med.

För att vara lite mer formella matematiskt, så kan vi ge en matematisk modell av ögats funktion när det mäter färg och ljusintensitet. Färgupplevelsen beskrivs fullständigt av tre tal X, Y och Z, givna av x = jfot) mt) dt Y = Iya) 10.) di z =jz0t)10t)d1t . där IOt) är intensiteten hos det inkommande ljuset, och YOt). YOt) och EOt) är de spektrala tristimulus-funktionema, definierade och tabellerade i CIE 1931 Standard Colorimetric System (se Publication CIE No. 15 (E-l.3. I) 1971). Vanligen ersätter man integralema med summor, med tabellvärden för var femte nanometer över det synliga området av ljusspektmm. En elektronisk detektor kommer att väga samman ljuset på ett likartat sätt, med en specifik viktsfunktion eOt), som vi kan kalla känslig- hetskurvan för detektom. Vid mätningen beräknas följande integral: D=je(x)10.)dt 10 15 20 25 30 35 40 45 5 503 753 Om vi vill imitera ögats färgmätning, så skulle vi kunna designa känsligheten hos detektorn på ett sådant sätt att den utför tre olika mätningar med de tre spektrala tristimulus-funktionerna ïOt), íOt) och ïOt) som sina känslighetskurvor. Detta är onödigt restriktivt. Vi kan i stället använda tre oberoende linjärkombinationer av de tre tristimulus-funktionema, och sedan göra en linjärtransformation för att få fram de tre talen X, Yoch Z. För att få adekvata matematiska hjälpmedel för att optimera känslig- hetskurvoma, så kan vi införa en skalärprodukt i det mångdimensionella intensitets- rummet a-b=ja0t)b0.)dt Ögats och det elektroniska detektoms mätningar kan alltså då ses som beräkningar av skalärprodukter. De spektrala tristimulus-funktionema 20.), íOt) och ZOt) spärmer upp fárgrummet, som är ett underrum till intensitetsrummet. Genom att använda skalärprodukten och Gram-Schmidts ortogonaliseringsprocedur, kan vi finna en orto- normal bas íOt), 370.) , 20.) för färgrummet. Antag, att vår elektroniska detektor har tre filtervektorer eIOt), ezOt) och e,(7t) som sina känslighetskurvor. Dessa filter- vektorer bör vara linjärt oberoende, och vi bör få bäst mätningar gjorda om de spänner upp så stor volym i färgrummet som möjligt. Volymen i färgrummet ges av absolut- beloppet av determinanten av en skalärproduktmatris eVí efí' efâï V=Abs ez-íf ez-jï ez-å . ef-í ef? e3°â Vi väljer denna volym som vår första optimeringsvariabel. Känslighetskurvor för verk- liga konstruktioner är vanligen positiva funktioner, med en amplitud under 1 för alla våglängder, och detta begränsar det maximala värdet för V. Med optimala filter- vektorer som är mycket nära att vara linjärkombinationer av tristimulusfunktionema, så är det möjligt att få ett värde för V på ungefär 42.1. I vår design här finns det en polari- sator som begränsar ariiplituden till 1/2, och då reduceras det optimala värdet till en åttondel av 42.1, vilket ger ett optimalt värde på 5.26.

Om vi hade tre oberoende känslighetskurvor, som var exakta och kända linjärkombi- nationer av tristimulus-funktionema, så skulle tre mätningar ge tre exakta linjär- kombinationer av X, Y och Z. Då skulle vi få ett ekvationssystem, som enkelt skulle kunna lösas och ge X, Yoch Z. En verklig detektor kan inte lätt konstrueras att få känslighetskurvor som är exakta linjärkombinationer. Vi kan finna hur mycket de av- viker från att vara linjärkombinationer av tristimulusfunktionerna genom att först defi- niera en projektionsoperator P, som projicerar en känslighetskurva på färgrummet: P(e) = (e-JÖJÉ + (e-§)§+ (e-Öå Felet i känslighetskurvan är då e -P(e) 503 733 I lv 5 Detta är en vektori intensitetsrummet, vilken är vinkelrät mot fargrummet. Vektom innehåller spektral information som ignoreras av ögat, och den ger upphov till ett fel i mätningen av X, Y och Z. Vi kan bilda den andra optimiseringsvariabeln genom att bilda summan av kvadratema av längderna av felvektorema för de tre känslighets- kurvoma som används vid fargmätningen: 10 E = (e, - P(e,)) - (e, - P(e,)) + (52 "' P(e1))'(e2 _P(e2))+ (93 _ P(e3))'(e3 _ P(e3)) För att göra optimering av ett realistiskt filter, så är det viktigt att använda realistiska värden för våglängdsdispersionen hos anisotropin i brytningsindex. För detta ändamål 15 har mätningar utförts både på retardationsplattor och på en smektisk-C cell. Som representativ retardationsplatta har valts Polaroids retardationsplatta av helvågstyp (i ark-fonn). Vi kan anta att det är möjligt att framställa sådana retardationsplattori andra optiska tjocklekar, och att fårgdispersionen är proportionell mot tjockleken.

Fasdifferensen i grader mellan extraordinärt och ordinärt polariserat ljus för Polaroid- 20 retardationsplattan uppmättes till 529-106 + 199600 l._ v 17 Ä; Ä där våglängden Ä är mätt i nm. FLC Optics AB i Göteborg har ställt en smektisk-C-cell 25 till förfogande. Färgdispersionen hos denna cell uppmättes med pålagt orienterande elektriskt fält, och mätdata verkar vara ganska typiska för beteendet hos smektisk-C- material: - 1805-10” 13440 39.3 + T + Ä 30 Vid beräkningen har polarisatorerna antagits ideala. Det passiva filtret antas ha ljustransmission enligt Fig. 2. Detektom antas ha en plan responskurva, och alltså ge samma utsignal vid samma ljusintensitet oberoende av ljusets våglängd. 35 För att optimera de optiska egenskapema hos filterstapeln, subttaheras den första optimeringsvariabeln från den andra, och vi får då ett tal som skall vara så negativt som möjligt. Optimering kräver beräkning av ett stort antal transmissionsspektra för olika värden på de variabla pararnetrama, och kräver några timmars beräkningstid på en PC med 486-processor, med beräkningsrutiner skrivna i språket Mathematica®. Optirne- 40 ting genom minimering av kvantiteten E - V med avseende på de elva parametrama ger transmissionskurvor enligt Fig. 3.

De optimerade parametrarna får följande värden: Polarisator 1: Vinkel 0°; 45 Platta 2: Vinkel 15.4°, tjocklek 0.59 (mätt relativt tjockleken hos Polaroids retarda- tionsplatta av helvågstyp); Cell 3: Vinkel fór optiska axeln i av-läge 79.8°. vinkel i på-läge 34.8°; tjocklek 1.00 (mätt relativt cellen från FLC Optics); Platta 4: Vinkel 32.7°, tjocklek 1.06; 10 15 20 25 30 35 40 45 50 7 503 733 Cell 5: Vinkel 41.9° i av-läge, vinkel i på-läge -3. l°; tjocklek 0.67; Platta 6: Vinkel 59.9°, tjocklek 0.46; Polarisator 7: Vinkel l64.7°.

Denna uppsättning av parametrar ger V= 4.49 (optimalt 5.26) och E = 0.433 (optimalt noll). Kromaticitetskoordinaterna {x, y) enligt CIE 1931 för de optimerade filtren, belysta med standardljuskällan D65, är {0.186, 0.256) (cyan), {0.332, 0.229} (magenta) och (0380, 0.530) (gult). I detta sammanhang är det värt att betona att kromaticitetskoordinatema inte säger någonting alls om kvaliteten hos färgfilter, avsedda för färgseparation. Kromaticitetskoordinatema säger oss hur filtren hanterar den synliga informationen i ljusspektra, medan kvaliteten beror på hur filtren hanterar sådan spektral information, som vi inte kan uppfatta med synen. Det oanvända, fjärde läget hos filterstapelri (av-på) är nästan svart, med maximal transmission 0.03 i det röda området.

Användandetav verkliga polarisatorer och filter i stället för de ideala kommer att minska värdet av V, men kan samtidigt minska värdet av E. I optimeringen har speci- fika materialparametrar använts, men det finns ingen anledning att tro att dessa värden är kritiska för de optiska egenskapema hos arrangemanget Utbyte av material kräver givetvis omoptimering. Vissa förbättringar kan förväntas om egenskapema hos det passiva filtret också optimeras. Här har enbart använts vinkelrät infall hos ljuset, men tjockleken hos komponentema är sådan att man kan uppskatta att den tillåtna diver- gensen hos ljuset är 115 grader från vinkelrät infall. Egenskaperna för snett infall kan förmodligen förbättras genom att ersätta retardationsplatta 2, 4 och 6 med kombina- tioner av retardationsplattor, eventuellt genom kombination av material med positiv och negativ dubbelbrytriing, på samma sätt som görs i samband med vätskekristallceller av supertwisttyp (se europeisk patentansökan EP 0 478 383 A2).

Som en jämförelse kan vi beräkna optimeringsvariablema för Kodaks Wrattenfilter av standardtyp med filternummer 58, 25 och 47B, ofta använda för fårgseparation.

Transmissionsdata har tagits från databladen. För att göra en rättvis jämförelse. och för att skära bort transmissionen i inf rarött hos dessa filter, sänder vi även ljuset genom det passiva filter, som har beskrivits ovan. Däremot ingår inga polarisatorer i strålgången. Vi får då ett V-värde av 188468 och ett E-värde av 0.935l8. Alltså ger Kodaks Wrattenfilter mindre ljuset igenom, och ger samtidigt större färgfel.

Genom en mer invecklad beräkning, kan vi också jämföra fargfelet med motsvarande fel vid normal fotografering. För detta ändamål behöver vi ett sätt att mäta det irre- versibla färgfelet, på ett sätt som inte beror på känsligheten hos mätningen. Vi kan se att om vi stoppar in ett neutralfilter i strålgången, och ändrar transmissionen hos filterkombinationen med en faktor 2, så ändrar vi V med en faktor 8 och E med en faktor 4. Detta indicerar att vi kan bilda ett relevant mått för f ärgfelet genom att bilda ett mätetal Q på följande sätt: *JE/vv - Q värdet skall vara så lågt som möjligt, och mäter enbart det irreversibla färgfelet vid exponeringen. För att få ett rättvist mått, bör vi också veta hur vi skall balansera amplituden mellan de tre känslighetskurvorna för varje detektionssystem. För att göra 10 15 20 25 30 35 40 45 50 505 735 0 8 de relativa felen lika viktiga, kan vi norrnera känslighetskurvorna, genom att kräva att den kvadratiska normen av projektionen av känslighetskurvoma på färgrummet skall vara lika för de tre känslíghetskurvoma Då får vi följande Q-värden: Vätskekristallfärgfiltret enligt denna uppfinning ger Q = 0.39.

Kodaks Wrattenfilterkombination ger Q = 0.78.

Kodaks Ektachrome 64 Professional film 6117 (dagsljus) ger, med värden digitalise- rade från ljuskänslighetskurvoma i databladen, Q = 1.94.

(Optimering för färgdisplayer av tidssekvenstyp.) För färgdisplayer av tidssekvenstyp (field sequential colour displays) behöver vi växla mellan de tre primärfärgema rött, grönt och blått. Ett sätt att göra detta är att vrida den andra polarisatom 90° från den optimerade CMY-vinkeln. Då blir emellertid inte vätskekristallñltret optimerat, och för parametrama ovan blir den röda färgen mer gul än röd. Egenskapema kan och bör förbättras genom att definiera nya optimerings- kriterier som passar den tänkta användningen. För en specifik användning, kan man inkludera egenskapema hos ljuskällan, och låta detta påverka parametrama. För att undersöka möjlighetema med denna uppfinning, har vi för detta fall valt ett optime- ringskriterium som är mer godtyckligt än kriteriema för färgseparation. Färgutstyr- ningsområdet (på engelska "colour gamut") för en display är den totala mängden far- ger som kan genereras, på displayen. Antag, att transmissionen för de tre färgema är e, (k), e, (k) och e,(7t). För att få ett mätetal som karakteriserar storleken av färg- utstyrningsområdet kan vi beräkna ytan av alla tillgängliga färger i ett tärgdiagram enligt CIE 1960 UCS. Denna yta beräknas som ytan A(e,, eQ, e,) av en triangel i dia- grammet, där *hömpunkterna ges av de tne färgema hos vätskekiistallfiltret, belyst med standardljuskällan D65. Den riktiga ytan är inte exakt en triangel, men detta kan inte spela alltför stor roll i beräkningen. Samtidigt vill vi ha så hög transmission som möj- ligt för varje färg. Som optimeringsvariabel har vi valt -A(e,, ez, e,)Max(e1- e, - e,) Max(e2 - el - e,) Max(e3 - e, - ez) där Max-funktionen tar det maximala värdet hos argumentet, beräknat för alla våg- längder inom den synliga området. Vid optimeringen kan man hitta åtskilliga lokala minima, med något olika egenskaper. Följande uppsättning parametrar ger ett intres- sant minimum: Polarisator 1: Vinkel 0°; Platta 2: Vinkel 37. l°, tjocklek 0.43 (mätt relativt tjockleken hos Polaroids retarda- tionsplatta av helvågstyp); Cell 3: Vinkel för optiska axeln i av-läge 107.6°, vinkel i på-läge 62.6°; tjocklek 1.44 (mätt relativt cellen från FLC Optics); Platta 4: Vinkel 36.3°, tjocklek 1.42; Cell 5: Vinkel 14.5° i av-läge, vinkel i på-läge -30.5°; tjocklek 0.77; Platta 6: Vinkel 147.6°, tjocklek 1.15; Polarisator 7: Vinkel l75.5°.

Det passiva filtret 8 behövs ej, och användes inte heller.

Denna uppsättning parametrar ger ett optimeringsvariabelvärde på -0.00l025, och transmissionskurvor enligt Fig. 4. Kromaticitetskoordinatema {x, y} enligt CIE 1931 10 15 20 25 7 505 735 för det optimerade filtren, belysta med standardljuskällan D65, är (0538, 0.428] (rött), {0.302, 0.561) (grönt), och {0.l88, 0.084) (blått). Det fjärde ñltertillståndet är vitt med koordinatema (0309. 0.317 }. När det handlar om färgdisplayer av tids- sekvenstyp, så innehåller kromaticitetskoordinatema mycket relevant information, eftersom de bestämmer fargutstymingsområdet. Det är möjligt att anpassa ljuskällan så att färgutstyrningen blir större. Genom att filtrera bort ljus mellan våglängdema 473 och 507 nanometer (blå-grönt) och mellan 557 och 592 nanometer (gult), så ändras kromaticitetskoordinatema till (0564, O.389} (rött), {0.267, 0.6l5} (grönt), {0.l97, 0.064) (blått), och {0.301, 0.280] (vitt).

Med tålamod eller med en snabb dator kan man ersätta de enkla retardationsplattoma med kombinationer av retardationsplattori optimeringsproceduren, och då fås fler parametrar att variera. Med fler parametrar kan vi få bättre färgegenskaper på bekost- nad av ökad komplexitet, absorbtion och ljusspridning. Genom att bara byta ut retar- dationsplattan i den fjärde positionen (mittpositionen) i filterstapeln mot tvâ retarda- tionsplattor, så är det möjligt att minska värdet på optimeringsvariabelvärde till åtminstone -0.001 17, vilket indicerar ännu bättre farg- och transmissionsegenskaper.

Denna konstruktion är intressant genom att den maximala transmissionen endast är begränsad av den femtioprocentiga absorbtionen hos ingångspolarisatom och av de fysiska awikelsema från idealt beteende hos de inblandade materialen. Med rimliga antaganden om dessa förluster synes det vara möjligt att komma fram till en produkt som har åtminstone dubbelt så stor transmission som de kommersiellt tillgängliga styrbar färgñlter, som innehåller färgselektiva polarisatorer. 10 15 20 503 755 I w Figurtexter Fig. 1 är en schematisk ritning som illustrerar konstruktionen av ett vätskekristall- fargfilter enligt uppfinningen. Numreringen av elementen överensstämmer med num- reringen i avsnittet "Beskrivning av uppfinningen". Element 1 och 7 är alltså polarisa- torer, element 2, 4 och 6 är retardationsplattor, element 3 och 5 är vätskekristallceller och element 8 är ett passivt fárgñlter. För att få ett fungerande filter måste vinkel- inställningen hos komponentema optimeras genom vridning av elementen runt nonna- len till plattoma. Tjockleken hos komponentema skall också optimeras.

Fig. 2 visar transmissionen hos det passiva fllter, som har använts i optimeringen.

Transmissionen visas som funktion av våglängden.

Fig. 3 visar en beräknad uppsättning optimerade transmissionskurvor för de tre optiska tillstånden hos CMY-Fargñltret. Denna uppsättning transmissionskurvor är optimerad förfärgseparation vid elektronisk bildinfångning.

Fig. 4 visar en beräknad uppsättning optimerade transmissionskurvor för RGB-färg- ñltret. Denna uppsättning transmissionskurvor är optimerad för bildskärmar.

Claims (9)

5 10 15 20 25 30 35 505 '755 ll PATENTKRAV:

1. l. Ett färgfilter med vätskekristaller innefattande en stapel med följande element: ett första färgneutralt polarisationsfilter (1), en första optisk retardationsplatta (2), skuren parallellt eller snett mot den optiska axeln, eller en grupp av sådana plattor, en första vätskekristallcell (3) eller cellkombination som är elektriskt omkopplingsbar mellan tvâ optiska positioner, en andra optisk retardationsplatta (4), skuren paral- lellt eller snett mot den optiska axeln, eller en grupp av sådana plattor, en andra vätskekristallcell (5) eller cellkombination som är elektriskt omkopplingsbar mellan två optiska positioner, en tredje optisk retardationsplatta (6), skuren parallellt eller snett mot den optiska axeln, eller en grupp av sådana plattor, samt ett andra färgneutralt polarisationsfilter (7), k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att en referensaxel definieras av orienteringen hos det första polarisations- filtret (1) och att vinkelorienteringen, hos de övriga elementen (2, 3, 4, 5, 6, 7) i förhållande till nämnda referensaxel kan väljas fritt för optimering av filtrets egenskaper.

2. Ett färgfilter med vätskekristaller' i enlighet med patentkrav lq k ä n n e t e c k n a t d ä 1: a v' , att vätskekristallcellerna är ferroelektriska C-smektiska 10 15 20 25 30 35 503 735 12 celler eller elektrokliniska A-smektiska celler i bokhylle- geometri.

3. Ett färgfilter med vätskekristaller enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t d ä 1: a v , att den första optiska retardationsplattan (2) eller -plattorna utgörs av uniaxiellt utsträckta polymerfilmer eller orienterade polymeriska vätskekristaller.

4. Ett färgfilter med vätskekristaller enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t d ä 1: a v , att nämnda stapel innefattar ett passivt färgfilter (8).

5. Ett färgfilter med vätskekristaller enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar både retardationsplattor med positiv optisk anisoptri och retardationsplattor med negativ optiska anisoptri, för att uppnå bättre vinkelegen- skaper.

6. Ett färgfilter med vätskekristaller enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att tjocklekarna och vinklarna hos plattorna (1-8) väljs på så vis att det är möjligt att koppla om mellan färgerna cyan, magenta och gult eller mellan färgerna rött, grönt och blått.

7. Ett färgfilter med vätskekristaller enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t d ä 1: a v , att det utnyttjas tillsammans med en elektronisk bildanordning för att ta färgbilder.

8. Ett färgfilter med vätskekristaller enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t d ä 1: a v , att det utnyttjas tillsammans med en ljusslutare av typen vätskekristall. 505 735 13

9. Ett färgfilter med vätskekristaller enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det utnyttjas för att generera färgerna i en display.