DE10127617A1 - Projektionsanordnung - Google Patents

Abstract

Bei einer Projektionsanordnung mit einer Lichquelle (1) leuchtenden Feldes (2), einem reflektiven Lichtmodulator (4; 27), der mit vom leuchtenden Feld (2) kommenden Licht beaufschlagbar ist und dieses zum Erzeugen eines Bildes moduliert, und weiter mit einer dem Lichtmodulator nachgeordneten Projektionsoptik (5; 21, 32) zum Projizieren des Bildes umfaßt die Projektionsoptik (5; 21, 32) eine Abbildungsoptik (5; 21) mit einem Spiegel (9, 25) und einer zwischem dem Lichtmodulator (4; 27) und dem Spiegel (9; 25) angeordneten Linse (6; 7; 8; 22; 23; 24), wobei das vom Lichtmodulator (4; 27) kommende und am Spiegel (9; 25) reflektierte Licht die Linse (6; 7; 8; 22; 23; 24) zweimal durchläuft, wobei das vom leuchtenden Feld (2) kommende Licht, mit dem der Lichtmodulator (4; 27) beaufschlagt wird, nur einmal durch die Linse (6; 7; 8; 22; 23; 24) der Abbildungsoptik (5; 21) läuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsanordnung mit einer Lichtquelle zum Erzeugen eines leuchtenden Feldes, einem Lichtmodulator, der mit vom leuchtenden Feld kommenden Licht beaufschlagbar ist und dieses zum Erzeugen eines Bildes moduliert, und weiter mit einer dem Lichtmodulator nachgeordneten Projektionsoptik zum Projizieren des Bildes.

Eine solche Projektionsanordnung ist beispielsweise aus DE 198 32 317 B1 bekannt, wobei bei dieser Projektionsanordnung das vom leuchtenden Feld kommende Licht zum Beleuchten des Lichtmodulators mittels eines Prismas umgelenkt wird. Das Prisma muß dazu sehr nahe an den optischen Elementen der Projektionsoptik liegen, wodurch der Aufbau, insbesondere die Halterung der einzelnen Optikelemente, schwierig zu verwirklichen ist. Des weiteren benötigt die Projektionsoptik eine Vielzahl von Linsen, so daß die Herstellung aufwendig ist und das Gewicht der Anordnung hoch ist.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ihr Aufbau vereinfacht ist.

Die Aufgabe wird bei einer Projektionsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Projektionsoptik eine Abbildungsoptik mit einem Spiegel und zumindest einer zwischen dem Lichtmodulator und dem Spiegel angeordneten Linse umfaßt, wobei das vom Lichtmodulator kommende und am Spiegel reflektierte Licht die zumindest eine Linse zweimal durchläuft und wobei das vom leuchtenden Feld kommende Licht, mit dem der Lichtmodulator beaufschlagt wird, nur einmal durch die zumindest eine Linse der Abbildungsoptik läuft. Die Abbildungsoptik kann eine oder auch mehrere Linsen umfassen.

Da das vom Lichtmodulator kommende Licht, das auf den Spiegel trifft, zweimal durch die zumindest eine Linse der Abbildungsoptik läuft, ist bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung die Anzahl der Linsen reduziert. Dies führt zu dem Vorteil, daß das Gewicht der Projektionsoptik verringert ist und auch die Fertigung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung schneller und kostengünstiger durchgeführt werden kann.

Des weiteren führt die Faltung des Strahlengangs in der Abbildungsoptik aufgrund des Spiegels auch zu einer Verringerung der Ausdehnung der Abbildungsoptik entlang ihrer optischen Achse, so daß auch dadurch die erfindungsgemäße Projektionsanordnung kompakter realisiert werden kann.

Weil die zumindest eine Linse, die von dem vom leuchtenden Feld kommenden Licht durchlaufen wird, das leuchtende Feld auf den Lichtmodulator abbildet oder zumindest zu dieser Abbildung beiträgt, wird der Aufwand an optischen Elementen für die Beleuchtung des Lichtmodulators geringer und somit wird eine weitere Reduzierung der Anzahl der Optikelemente bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung möglich, die zu einer Gewichtseinsparung und geringeren Kosten führt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung ist die Abbildungsoptik als 1 : 1-Abbildungsoptik ausgebildet. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, daß mittels der Abbildungsoptik ein kleines Bild erzeugt werden kann, das die gleiche Größe wie der bildgebende Bereich des Lichtmodulators aufweist. Auch sind bei einer 1 : 1-Abbildungsoptik die Abbildungseigenschaften des gekrümmten Spiegels besonders gut.

Insbesondere kann die Abbildungsoptik der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung bezüglich des Spiegels symmetrisch ausgebildet sein. Dies führt zu dem sehr bedeutenden Vorteil, daß der durch die Abbildungsoptik erzeugte Farbquerfehler praktisch null und somit nicht vorhanden ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung ist der Spiegel der Abbildungsoptik gekrümmt ausgebildet. Durch die Ausbildung der Abbildungsoptik mit dem gekrümmten Spiegel, der den Strahlengang in der Abbildungsoptik faltet, kann das vom leuchtenden Feld kommende Licht ohne Umlenkung mittels eines Prismas durch die zumindest eine Linse der Abbildungsoptik auf den Lichtmodulator gelangen, so daß einerseits eine weitere Verringerung der Anzahl der optischen Bauelemente ermöglicht wird und andererseits die Abmessung der erfindungsgemäßen Anordnung vermindert werden kann.

Da bei der Abbildungsoptik der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung der Spiegel gekrümmt ist, bedingt er nicht nur eine Faltung des Strahlengangs in der Abbildungsoptik, sondern trägt auch noch zur Abbildung des bildgebenden Bereichs des Lichtmodulators bei, wodurch eine weitere Verringerung der Anzahl der zwischen dem Spiegel und dem Lichtmodulator angeordneten Linsen möglich ist. So weist z. B. eine Abbildungsoptik mit nur drei Linsen und einem gekrümmten Spiegel hervorragende Abbildungseigenschaften auf, die bei einer Abbildungsoptik ohne einen gekrümmten Spiegel nur mit einer deutlich höheren Anzahl von Linsen erreicht werden können.

Bevorzugt weist der Spiegel der Abbildungsoptik bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung eine sphärische Krümmung auf. In diesem Fall ist die Fertigung des Spiegels leicht möglich, wodurch eine kostengünstige Abbildungsoptik und somit auch eine kostengünstige Projektionsanordnung bereitgestellt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung besteht darin, daß eine Beleuchtungsoptik zwischen dem leuchtenden Feld und der Abbildungsoptik angeordnet und so ausgelegt ist, daß das leuchtende Feld über die Beleuchtungsoptik und die zumindest eine Linse der Abbildungsoptik auf den Lichtmodulator abgebildet wird. Dadurch wird vorteilhaft die zumindest eine Linse der Abbildungsoptik auch noch als Linse der Beleuchtungsoptik eingesetzt, so daß die Anzahl der Optikelemente der Beleuchtungsoptik verringert werden kann. Dies führt zu einer kleineren und leichteren Beleuchtungsoptik und weist auch noch den Vorteil auf, daß sie dadurch kostengünstiger ist.

Insbesondere kann das von der Beleuchtungsoptik kommende Licht unmittelbar (ohne Umlenkung) in die Abbildungsoptik eingekoppelt werden, so daß vorteilhaft keine Umlenkelemente benötigt werden und die Projektionsanordnung kompakt ausgebildet werden kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung weist die Abbildungsoptik eine optische Achse auf, liegt der Lichtmodulator unterhalb einer gedachten Bezugsebene, in der die optische Achse verläuft, und wird das durch die Abbildungsoptik abgebildete Bild oberhalb der Bezugsebene erzeugt. Bevorzugt ist dabei der bildgebende Bereich des Lichtmodulators symmetrisch bezüglich der Bezugsebene zu dem mittels der Abbildungsoptik abgebildeten Bild angeordnet, so daß auch der Strahlengang des von dem Lichtmodulator reflektierten modulierten Lichts symmetrisch zu dieser Bezugsebene durch die Abbildungsoptik verläuft, wodurch hervorragende Abbildungseigenschaften gewährleistet werden können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß das leuchtende Feld und somit auch die Beleuchtungsoptik entweder oberhalb oder unterhalb der Bezugsebene liegen kann. Somit kann das leuchtende Feld und die Beleuchtungsoptik in Abhängigkeit von weiteren Rahmenbedingungen, wie z. B. vorgegebene Gehäuseabmessungen der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung, angeordnet werden, so daß die erfindungsgemäße Projektionsanordnung sehr flexibel in ihrer örtlichen Anordnung gestaltet werden kann.

Des weiteren kann der Lichtmodulator der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung eine Kippspiegelmatrix sein. Eine solche Kippspiegelmatrix kann bspw. eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Kippspiegel aufweisen, die zumindest in eine erste und eine zweite Stellung voneinander unabhängig kippbar sind, wobei bei der erfindungsgemäßen Anordnung das von den Kippspiegeln, die in der ersten Stellung sind, reflektierte Licht (helle Bildpunkte) auf den gekrümmten Spiegel trifft und das von den Kippspiegeln, die in der zweiten Stellung sind, reflektierte Licht (dunkle Bildpunkte) nicht auf den gekrümmten Spiegel trifft, sondern an diesem vorbeiläuft oder auch vorher abgeschattet wird. Dadurch können die einzelnen Bildpunkte hell oder dunkel geschaltet werden, so daß das an der Kippspiegelmatrix reflektierte Licht moduliert ist und somit in diesem Sinn auf der Kippspiegelmatrix das gewünschte Bild (das Licht für die hell und dunkel geschalteten Bildpunkte wird von der Kippspiegelmatrix in unterschiedliche Richtungen reflektiert bzw. abgestrahlt) erzeugt werden kann. Da die Kippspiegelmatrix bei den hell geschalteten Bildpunkten das gesamte auf die entsprechende Kippspiegel treffende Licht reflektiert, kann ein sehr helles Bild mit wenig Verlusten aufgrund des Lichtmodulators erzeugt werden.

Es ist auch möglich, den Lichtmodulator zeitlich nacheinander mit unterschiedlichen Farben, wie z. B. rot, grün und blau, zu beaufschlagen, so daß mit dem Lichtmodulator Farbteilbilder erzeugt werden können, die so schnell nacheinander projiziert werden, daß ein mehrfarbiges Bild wahrnehmbar ist. Zur Erzeugung der unterschiedlichen Farben kann ein bekanntes Farbrad verwendet werden, das mit Licht der Lichtquelle beaufschlagt wird und je nach Drehstellung aufgrund verschiedener Farbfilter des Farbrads nur Licht der gewünschten Farbe durchläßt.

Ferner kann die erfindungsgemäße Projektionsanordnung dadurch weitergebildet werden, daß die Lichtquelle mehrfarbiges Licht abgibt, daß eine Farbeinheit zwischen der Abbildungsoptik und dem Lichtmodulator angeordnet ist und daß ein zweiter Lichtmodulator der Farbeinheit nachgeschaltet ist, wobei die Farbeinheit über die Abbildungsoptik mit Licht des leuchtenden Feldes beaufschlagbar ist und davon Licht einer ersten Farbe auskoppelt und auf den ersten Lichtmodulator lenkt und Licht einer zweiten Farbe auskoppelt und auf den zweiten Lichtmodulator lenkt, wobei die Lichtmodulatoren das auf sie fallende Licht modulieren, um jeweils ein Farbteilbild zu erzeugen, und wobei das modulierte Licht mittels der Farbeinheit zu einem gemeinsamen Strahlenbündel überlagert und der Abbildungsoptik zugeführt wird. Diese bildet die überlagerten Farbteilbilder zusammen ab, so daß vorteilhaft ein Farbbild erzeugt werden kann.

Insbesondere kann bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung noch ein dritter der Farbeinheit nachgeschalteter Lichtmodulator vorgesehen sein, wobei die Farbeinheit Licht einer dritten Farbe aus dem Licht, mit dem sie beaufschlagt wird, auskoppelt und auf den dritten Lichtmodulator lenkt, der das auf ihn fallende Licht moduliert, um ein drittes Farbteilbild zu erzeugen, und wobei das durch den dritten Lichtmodulator modulierte Licht mittels der Farbeinheit mit dem von den anderen Lichtmodulatoren modulierten Licht zu einem gemeinsamen Strahlenbündel überlagert wird. Durch das Vorsehen von drei Lichtmodulatoren können drei Farbteilbilder unterschiedlicher Farben erzeugt werden, so daß das abgebildete mehrfarbige Bild beliebige Farben enthalten kann. Ferner ist auch eine hohe Farbbrillanz leicht zu realisieren. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn mit dem ersten Lichtmodulator ein rotes Farbteilbild, mit dem zweiten ein grünes Farbteilbild und mit dem dritten Lichtmodulator ein blaues Farbteilbild erzeugbar ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung besteht darin, daß die Projektionsoptik noch eine der Abbildungsoptik nachgeordnete Projektionseinheit umfaßt, die zusammen mit der Abbildungsoptik das mittels des Lichtmodulators erzeugte Bild auf eine Projektionsfläche projiziert. In diesem Fall erzeugt die Abbildungsoptik ein reelles Zwischenbild, das dann mittels der Projektionseinheit auf die Projektionsfläche projiziert wird. Da die Projektionseinheit unmittelbar dem erzeugten reellen Zwischenbild nachgeschaltet werden kann, ist die erforderliche Schnittweite der Projektionseinheit sehr gering, wodurch ihr Aufbau einfach sein kann.

Des weiteren kann die Projektionseinheit auch völlig unabhängig von der Abbildungsoptik ausgelegt und entworfen werden, da sie das reelle Zwischenbild und nicht das auf dem bzw. den Lichtmodulatoren erzeugte Bild bzw. die bildgebenden Bereiche der Lichtmodulatoren auf die Projektionsfläche abbilden muß.

Somit kann bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung eine Anpassung an unterschiedliche Anwendungen, wie z. B. eine Weitwinkelprojektion oder eine Projektion, bei der die optische Achse der Projektionseinheit einen Winkel ungleich 90° mit der Projektionsfläche einschließt, sehr einfach dadurch verwirklicht werden, daß jeweils eine für die jeweilige Anwendung angepaßte Projektionseinheit angeordnet wird.

Wenn die Abbildungsoptik eine 1 : 1-Abbildungsoptik oder auch eine verkleinernde Abbildungsoptik ist, ist das erzeugte reelle Zwischenbild sehr klein, wodurch auch der Linsendurchmesser der Linsen der Projektionseinheit klein gehalten werden kann. Dies führt vorteilhaft zu einer sehr kompakten, kleinen und leichten Projektionseinheit.

Die erfindungsgemäße Projektionsanordnung kann auch dadurch weitergebildet werden, daß die Projektionsoptik nur die Abbildungsoptik umfaßt. In diesem Fall wird eine äußerst kompakte Projektionsanordnung bereitgestellt, mit der bevorzugt eine 1 : 1-Abbildung eines auf einem Lichtmodulator eingestellten Bildes bzw. des bildgebenden Bereichs des Lichtmodulators realisiert werden kann.

Als Lichtmodulator kann auch ein reflektives LCD-Modul eingesetzt werden, wobei in diesem Fall der Lichtmodulator mit linear polarisiertem Licht einer ersten Polarisationsrichtung zu beaufschlagen ist. Das LCD-Modul umfaßt eine Mehrzahl von Bildpixeln, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind und die Polarisationsrichtung des durch sie reflektierten Lichtes unverändert lassen oder um 90° drehen. Daher wird noch ein Analysator vorgesehen, durch den das vom LCD-Modul reflektierte Licht hindurchgehen muß und der nur linear polarisiertes Licht einer vorbestimmten Polarisationsrichtung zum Zwischenbild weiterleitet, so daß das polarisationsmodulierte Bild, das auf dem LCD-Modul eingestellt wird, durch den Analysator in hell und dunkel geschaltete Bildpunkte aufgeteilt wird.

Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung noch eine Ansteuereinheit vorgesehen, die den bzw. die Lichtmodulatoren auf der Basis vorgegebener Bilddaten ansteuert, um das auf den bzw. die Lichtmodulatoren einfallende Licht entsprechend zu modulieren und dadurch die entsprechenden Bilder zu erzeugen.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schnittbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsan­ ordnung;

Fig. 2 ein Schnittbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsan­ ordnung, und

Fig. 3 ein Schnittbild einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsan­ ordnung.

Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt die erfindungsgemäße Produktionsanordnung gemäß der ersten Ausführungsform eine Lichtquelle 1, die bevorzugt weißes Licht abgibt, mit dem ein leuchtendes Feld 2 erzeugt werden kann, eine dem leuchtenden Feld 2 nachgeschaltete Beleuchtungsoptik 3 zum Beaufschlagen des Lichtmodulators 4 mit dem vom leuchtenden Feld 2 ausgehenden Licht und eine Abbildungsoptik 5, die zwischen der Beleuchtungsoptik 3 und dem Lichtmodulator 4 angeordnet ist.

Die Abbildungsoptik 5 umfaßt drei Linsen 6, 7 und 8 und einen gekrümmten Spiegel 9 und dient dazu, ein auf dem Lichtmodulator 4 unter Steuerung einer Ansteuereinheit 10 auf der Basis vorgegebener Bilddaten erzeugtes Bild in eine Bildebene 11 abzubilden.

Der Lichtmodulator 4 enthält ein Deckglas 12 und eine dahinter angeordnete Kippspiegelmatrix 13, die eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordnete Kippspiegel umfaßt, die zumindest von einer ersten Kippstellung in eine zweiten Kippstellung voneinander unabhängig gekippt werden können. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Projektionsanordnung so ausgebildet, daß das von den Kippspiegeln, die in der ersten Stellung sind, reflektierte Licht auf den gekrümmten Spiegel 9 trifft, während das von den Kippspiegeln, die in der zweiten Stellung sind, reflektierte Licht am gekrümmten Spiegel 9 vorbei geleitet wird. Somit können mit den Kippspiegeln in der ersten Kippstellung hell geschaltete Bildpunkte und mit den Kippspiegeln in der zweiten Kippstellung dunkel geschaltete Bildpunkte erzeugt werden. Das von der Kippspiegelmatrix reflektierte Licht ist also hinsichtlich des Reflexionswinkels der von den Kippspiegeln ausgehenden Lichtbündeln moduliert und in diesem Sinn wird auf der Kippspiegelmatrix ein Bild erzeugt, das mittels der Abbildungsoptik 5 in die Bildebene 11, die eine Zwischenbildebene oder auch eine Projektionsfläche sein kann, abgebildet wird.

In Fig. 1 sind beispielhaft Strahlenverläufe des vom leuchtenden Feld 2 ausgehenden Lichtes eingezeichnet, wobei davon ausgegangen wird, daß dieses Licht von den entsprechenden Kippspiegel der Kippspiegelmatrix 13 so reflektiert wird, daß es auf den gekrümmten Spiegel 9 trifft (Licht der hell geschalteten Bildpunkte).

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, läuft das vom leuchtenden Feld 2 kommenden Licht durch die Beleuchtungsoptik 3, die eine erste und eine zweite Linse 14, 15 aufweist, und dann durch die Linsen 8, 7 und 6 der Beleuchtungsoptik 3 und trifft auf die Kippspiegelmatrix 13, nachdem es durch das Deckglas 12 durchgegangen ist. An der Kippspiegelmatrix 13 wird das einfallende Licht reflektiert und läuft wiederum durch die Linsen 6, 7 und 8 und trifft dann auf den gekrümmten Spiegel 9, der das Licht reflektiert, so daß es nochmals durch die Linsen 8, 7 und 6 läuft und in der Bildebene 11 ein reelles Bild des auf der Kippspiegelmatrix eingestellten Bildes erzeugt wird. Der Strahlverlauf in der Abbildungsoptik 5 ist somit Z-förmig. Vor der Bildebene 11 ist ein Deckglas 16 angeordnet, damit die Abbildung durch die Abbildungsoptik 5, die hier eine 1 : 1-Abbildungsoptik ist, symmetrisch ist.

Die genaue Ausbildung der Abbildungsoptik 5 kann der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden, wobei D der Abstand zwischen den entsprechenden Wirkflächen (entlang der optischen Achse OA1), n der Brechungsindex und ν Abbe'sche Zahl ist:

Tabelle 1

Die Kippspiegelmatrix 13 und die Bildebene 11 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zur optischen Achse OA1 ist. Das gleiche gilt für die Fläche 101 des Deckglases 12 und die der Bildebene 11 zugewandte Fläche des Deckglases 16 und für die Fläche 102 und die der Bildebene 11 abgewandte Fläche des Deckglases 16. Als Abstand D in obiger Tabelle 1 für die Flächen 13, 101 und 102 ist daher immer der Abstand der Schnittpunkte der entsprechenden Ebenen mit der optischen Achse OA1 gemeint.

Die Ausbildung der Beleuchtungsoptik 3 kann der nachstehenden Tabelle 2 entnommen werden, wobei der Linsenscheitel der Wirkfläche 110 der Linse 14 vom Scheitel des Spiegels 9 auf einer durch den Scheitel des Spiegels 9 hindurchgehenden Senkrechten zur optischen Achse OA1 der Abbildungsoptik 5 liegt und der Abstand des Linsenscheitels der Wirkfläche 110 von der optischen Achse OA1 der Abbildungsoptik 5 32,42 mm beträgt. Ferner ist die optische Achse OA2 der Beleuchtungsoptik 3 um 2,8° gegenüber der optischen Achse OA1 der Abbildungsoptik 5 geneigt ist (hier bezeichnet D den Abstand entlang der optischen Achse OA2).

Tabelle 2

In Fig. 2 ist eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Projektionsanordnung dargestellt, wobei im Unterschied zu der Ausführungsform von Fig. 1 die Beleuchtungsoptik 17 in Fig. 2 gesehen nun oberhalb der optischen Achse OA1 der Abbildungsoptik 5 angeordnet ist, während der Lichtmodulator 4 in Fig. 2 gesehen unterhalb der optischen Achse OA1 liegt, so daß das vom leuchtenden Feld 2 kommende Licht diagonal durch die Linsen 8, 7 und 6 der Abbildungsoptik 5 hindurchgeht und dabei die optische Achse OA1 der Abbildungsoptik 5 kreuzt.

Aufgrund der Lage der Beleuchtungsoptik 17 relativ zur Abbildungsoptik 5 und zum Lichtmodulator 4 ist der benötigte Linsendurchmesser der Linsen 6 bis 8 der Abbildungsoptik 5 geringer, wie man z. B. aus einem Vergleich von Fig. 1 und 2 entnehmen kann, so daß eine weitere Gewichtseinsparung möglich wird.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet und zu ihrer Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung von Fig. 1 verwiesen.

Bis auf den Linsendurchmesser bei der Abbildungsoptik 5 in Fig. 2 sind die Optikelemente zu der in Fig. 1 gezeigten Abbildungsoptik 5 identisch, so daß bezüglich des Aufbaus der in Fig. 5 gezeigten Abbildungsoptik auf Tabelle 1 verwiesen wird. Der Aufbau der Beleuchtungsoptik 17 kann der nachfolgenden Tabelle 3 entnommen werden, wobei der Linsenscheitel der Wirkfläche 114 auf einer durch den Scheitel des Spiegels 9 hindurchgehenden Senkrechten zur optischen Achse OA1 der Abbildungsoptik 5 liegt und der Abstand des Linsenscheitels der Wirkfläche 114 von der optischen Achse OA1 33,35 mm beträgt. Ferner ist die optische Achse OA3 der Beleuchtungsoptik 17 um 14° zur optischen Achse OA1 der Abbildungsoptik 5 geneigt ist (hier ist der Abstand D entlang der optischen Achse OA3 angegeben).

Tabelle 3

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung gezeigt, die wiederum eine Lichtquelle 1, die bevorzugt weißes Licht abgibt, mit dem ein leuchtendes Feld 2 erzeugt wird, eine Beleuchtungsoptik 20 und eine dieser nachgeschaltete Abbildungsoptik 21, die Linsen 22, 23, 24 und einen gekrümmten Spiegel 25 aufweist, umfaßt. Der 1 : 1-Abbildungsoptik 21 ist eine Farbeinheit 26 nachgeordnet, die das auf sie einfallende weiße Licht in seine roten, grünen und blauen Anteil aufteilt, wobei der grüne Farbanteil in Fig. 1 gesehen nach links durch die Farbeinheit 26 hindurchgeht und auf einen dort angeordneten Lichtmodulator 27 trifft, und der rote und blaue Anteil jeweils senkrecht zur Zeichenebene (einmal in die Zeichenebene hinein und einmal aus der Zeichenebene heraus) abgelenkt wird und auf entsprechend vorgesehene Lichtmodulatoren (nicht gezeigt) trifft. Bei den Lichtmodulatoren 27 handelt es sich jeweils um eine Kippspiegelmatrix 28 mit einem darauf aufgebrachten Deckglas 29.

Die Lichtmodulatoren 27 modulieren das auf sie treffende Licht, so daß auf den drei Lichtmodulatoren jeweils ein Farbteilbild eingestellt wird, wobei das modulierte Licht zurück zur Farbeinheit 26 reflektiert und von dieser zu einem gemeinsamen Strahlenbündel überlagert wird, das auf die Abbildungsoptik 21 trifft und dabei durch die Linsen 22 bis 24 hindurchläuft, am gekrümmten Spiegel 25 reflektiert wird und wiederum durch die Linsen 24 bis 22 hindurchläuft und dann auf einen der Linse 22 nachgeordneten Glasblock 30 und eine Glasplatte 31 trifft und durch diese hindurchläuft, so daß in der der Glasplatte nachgeordneten Bildebene 11 ein reelles Farbbild der überlagerten Farbteilbilder von den Lichtmodulatoren 27 erzeugt wird. Der Bildebene 11 ist eine Projektionseinheit 32 nachgeschaltet, die das in der Bildebene 11 erzeugte reelle Farbbild auf eine Projektionsfläche 33 projiziert.

Auch bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die Lichtmodulatoren 27 (von denen in der Figur nur einer eingezeichnet ist) so angeordnet, daß das durch die Kippspiegel, die in der ersten Stellung stehen, reflektierte Licht auf den Spiegel 25 trifft und somit für die hell geschalteten Bildpunkte verwendet wird, während das von den Kippspiegeln, die in der zweiten Stellung stehen, reflektierte Licht am Spiegel 25 vorbei geleitet wird, so daß dadurch die dunkel geschalteten Bildpunkte einstellbar sind.

Statt dem Glasblock 30 und der Glasplatte 31, die vorgesehen sind, damit die optische Weglänge vom Lichtmodulator 27 zum Spiegel 25 gleich der optischen Weglänge vom Spiegel 25 zur Zwischenbildebene 11 ist, kann auch ein Umlenkprisma vorgesehen sein, dem wiederum die Projektionseinheit 32 nachgeordnet ist, so daß die Projektion in eine andere (beliebig wählbare) Richtung erfolgt.

Der genaue Aufbau der Abbildungsoptik 21 und der Beleuchtungsoptik 20, die die Linsen 34 und 35 umfaßt, kann den nachfolgenden Tabellen 4 und 5 entnommen werden.

Die Beleuchtungsoptik 20 ist so angeordnet, daß der Abstand des Scheitels der Wirkfläche 130 der Linse 34 senkrecht zur optischen Achse OA3 der Abbildungsoptik 21 27,113 mm beträgt und um 6,0 mm in Richtung zum Lichtmodulator 27 relativ zum Scheitel des Spiegels 25 entlang der optischen Achse OA3 der Abbildungsoptik 21 versetzt ist, wobei die optische Achse OA4 der Beleuchtungsoptik 20 um 11,87° gegenüber der optischen Achse OA3 der Abbildungsoptik 21 geneigt ist.

In den Tabellen 4 und 5 sind die Abstände D entlang den entsprechenden optischen Achsen angegeben, wobei bei den Flächen 133 - 2 der Abstand der Fläche 133 zu dem Schnittpunkt P einer gedachten Verlängerung der in Fig. 3 linienförmig dargestellten Fläche 2 mit der optischen Achse OA4 angegeben ist. Die Fläche 2 ist dabei gegenüber einem Lot auf die optische Achse OA4 um 18° geneigt, wobei der Abstand der Randpunkte R1 und R2 der Fläche 2 (Fig. 3) senkrecht zur optischen Achse OA4 7,32 mm und 17,62 mm beträgt.

Tabelle 4

Tabelle 5

Die in Fig. 3 gezeigte Farbeinheit 26 mit den 3 Lichtmodulatoren kann natürlich auch bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen eingesetzt werden, um farbige Bilder in der Bildebene 11 zu erzeugen. Des weiteren ist es bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen auch noch möglich, der Bildebene 11 jeweils eine Projektionsoptik nachzuordnen, so daß die Bildebene 11 eine Zwischenbildebene ist, in dem ein reelles Zwischenbild erzeugt wird, das dann mittels der Projektionsoptik auf eine Projektionsfläche (vergrößert oder verkleinert) abgebildet wird.

Claims (14)

1. Projektionsanordnung mit einer Lichtquelle (1) zum Erzeugen eines leuchtende Feldes (2), einem reflektiven Lichtmodulator (4; 27), der mit vom leuchtenden Feld (2) kommenden Licht beaufschlagbar ist und dieses zum Erzeugen eines Bildes moduliert, und weiter mit einer dem Lichtmodulator nachgeordneten Projektionsoptik (5; 21, 32) zum Projizieren des Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsoptik (5; 21, 32) eine Abbildungsoptik (5; 21) mit einem Spiegel (9, 25) und einer zwischen dem Lichtmodulator (4; 27) und dem Spiegel (9; 25) angeordneten Linse (6; 7; 8; 22; 13; 24) umfaßt, wobei das vom Lichtmodulator (4; 27) kommende und am Spiegel (9; 25) reflektierte Licht die Linse (6; 7; 8; 22; 23; 24) zweimal durchläuft und wobei das vom leuchtenden Feld (2) kommende Licht, mit dem der Lichtmodulator (4; 27) beaufschlagt wird, nur einmal durch die Linse (6; 7; 8; 21; 22; 23) der Abbildungsoptik (5; 21) läuft.

2. Projektionsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik (5; 21) eine 1 : 1-Abbildungsoptik ist.

3. Projektionsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik (5; 21) symmetrisch zum Spiegel (9; 25) ausgebildet ist.

4. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (9, 25) der Abbildungsoptik (5; 21) gekrümmt ausgebildet ist.

5. Projektionsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (9; 25) eine sphärische Krümmung aufweist.

6. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beleuchtungsoptik (3; 17; 20) zwischen dem leuchtenden Feld (2) und der Linse (6; 7; 8; 22; 23; 24) der Abbildungsoptik (5; 21) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß das leuchtende Feld (2) über die Beleuchtungsoptik (3; 17; 20) und die Linse (6; 7; 8; 22; 23, 24) der Abbildungsoptik (5; 21) auf den Lichtmodulator (4; 27) abgebildet wird.

7. Projektionsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik (5; 21) eine optische Achse (OA1; OA3) aufweist, daß der Lichtmodulator (4; 27) unterhalb einer Bezugsebene, in der die optische Achse (OA1) verläuft, liegt und daß das durch die Abbildungsoptik (5; 21) abgebildete Bild oberhalb der Bezugsebene liegt.

8. Projektionsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das leuchtende Feld (2) oberhalb der Bezugsebene liegt.

9. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmodulator (4; 27) eine Kippspiegelmatrix umfaßt.

10. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) mehrfarbiges Licht abgibt, eine Farbeinheit (26) zwischen der Abbildungsoptik (5; 21) und dem Lichtmodulator (4) angeordnet ist, eine zweiter Lichtmodulator (27) der Farbeinheit (26) nachgeschaltet ist, wobei die Farbeinheit (26) über die Abbildungsoptik (27) mit Licht des leuchtenden Feldes (2) beaufschlagbar ist, davon Licht einer ersten Farbe auskoppelt und auf den ersten Lichtmodulator (4) lenkt sowie Licht einer zweiten Farbe auskoppelt und auf den zweiten Lichtmodulator (27) lenkt, wobei die Lichtmodulatoren (4; 27) das auf sie fallende Licht modulieren, um jeweils ein Farbteilbild zu erzeugen, und das modulierte Licht durch die Farbeinheit (26) zu einem gemeinsamen Strahlenbündel überlagert wird, das in die Abbildungsoptik (21) einfällt.

11. Projektionsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsanordnung noch einen dritten der Farbeinheit (26) nachgeschalteten Lichtmodulator aufweist, wobei die Farbeinheit (26) Licht einer dritten Farbe aus dem Licht, mit dem sie beaufschlagt wird, auskoppelt und auf den dritten Lichtmodulator lenkt, der das auf ihn fallende Licht moduliert, um ein drittes Farbteilbild zu erzeugen.

12. Projektionsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Lichtmodulator (4) ein rotes Farbteilbild, mit dem zweiten Lichtmodulator (26) ein grünes Farbteilbild und mit dem dritten Lichtmodulator ein blaues Farbteilbild erzeugbar ist.

13. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsoptik nur die Abbildungsoptik (5) umfaßt.

14. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsoptik (21, 32) noch eine der Abbildungsoptik (21) nachgeordnete Projektionseinheit (32) umfaßt.