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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigesystem für eine Projektion einer Vielzahl von in einem Strahl beinhalteter Bilder und insbesondere auf ein Mehrfachprojektions-System.
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Aus der Druckschrift
US 2010/0182571 A1 ist ein Anzeigesystem für eine Projektion von einem einzigen Bild oder von mehreren Bildern auf einen Bildschirm bekannt, wobei ein Flüssigkristallprojektor eine Lichtquelle, ein optisches Beleuchtungssystem und ein optisches Projektionssystem aufweist. Das optische Projektionssystem besitzt ein erstes optisches System, flache Reflektoren sowie ein zweites optisches Mehrfachbild-System. Das optische Projektionssystem vergrößert und projiziert die Bildinformation zunächst auf Primärbildoberflächen und schließlich auf Sekundärbildoberflächen. Hierbei durchlaufen die getrennten Strahlen das erste optische System sowie das zweite optische Mehrfachbild-System in gleicher Richtung.
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Die Druckschrift
JP 2010-139590 A offenbart ein Anzeigesystem zum Umschalten zwischen einer zweidimensionalen und einer dreidimensionalen Bildprojektion, wobei die getrennten Lichtstrahlen in gleicher Richtung durch eine optische Abbildungsvorrichtung hindurchtreten.
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Aus der Druckschrift
DE 102 56 505 A1 ist ein Anzeigesystem mit zwei Projektionsapparaten mit spezieller Helligkeitsregelung bekannt, wobei die Projektionsapparate von der gleichen Datenquelle angesteuert und über eine jeweilige Multiplikationsstufe eine Helligkeit angepasst werden kann.
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Die Druckschrift
US 2008/0024728 A1 offenbart ein Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsquelle, wobei zur Optimierung der Wirkungsweise der Strahlen ein Gitter-Polfilter und ein Hohllichtleiter zum Einsatz kommen.
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Ferner zeigt die Druckschrift
US 2008/0094578 A1 ein optisches System für einen Projektor mit einem polarisierenden Strahl-Splitter zum Aufteilen eines Beleuchtungsstrahls in zwei zueinander senkrecht polarisierte Strahlen, welche über Lichtleiter zwei Bildwandlern zugeführt werden.
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Schließlich ist aus der Druckschrift
JP 2000-112031 A eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bekannt, wobei zur Verkleinerung und zur fehlerfreien Erzeugung eines projizierten Bilds eine Vielzahl von Punkt-Lichtquellen flächig angeordnet sind und ein verspiegelter Hohllichtleiter die Strahlen der Punkt-Lichtquellen gleichmäßig vermischt und am gegenüberliegenden Ende ausgibt.
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Im Stand der Technik gibt es demzufolge verschiedene Bauweisen, die in Bezug auf ein Mehrfachprojektions-Anzeigesystem gemacht worden sind, welches in der Lage ist eine Reihe von mehreren Bildern zu kombinieren, welche voneinander abhängen können und welche jeweils von einem einzelnen Projektor oder einer Vielzahl von Projektoren auf einen Bildschirm in ein Bild oder ein nahtloses integrales Bild projiziert werden, um die Vielzahl von Bildern bei der Anzeige als eines zu erstellen. Alternativ kann das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem auch eine Vielzahl von Bildern anzeigen, welche voneinander unabhängig sind und jeweils von einem einzelnen oder einer Vielzahl von Projektoren auf einen Bildschirm, einen Satz von Bildschirmen oder jede Zielregion projiziert werden.
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In einem herkömmlichen Mehrfachprojektions-Anzeigesystem ist üblicherweise eine optische Engine, ausgerüstet mit einem au-ßeraxialen Lichtventil, erforderlich zum Bereitstellen eines Strahls, der eine Vielzahl von zu projizierenden Bildern mit sich trägt. Die 1(a) und 1(b) zeigen eine Prinzipdarstellung eines herkömmlichen Mehrfachprojektions-Anzeigesystems in einer Draufsicht auf eine x-y Ebene und in einer Seitenansicht auf eine y-z-Ebene, welche eine Anzeige von mehreren Bilder, die auf einer Anzeigeoberfläche eines herkömmlichen außeraxialen Lichtventils in einer optischen Engine angezeigt werden, ermöglicht.
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Das herkömmliche Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 100 in 1(a) beinhaltet eine (nicht gezeigte) optische Engine mit einem außeraxialen Lichtventil 105 zum Erzeugen eines Strahls, der eine Vielzahl von Bildern mit sich trägt, ein Paar von dichroitischen Spiegeln in X-Bauart, das einen ersten Spiegel 101 und einen zweiten Spiegel 102 beinhaltet, ein Paar von Projektionsspiegeln, das einen dritten Spiegel 103 und einen vierten Spiegel 104 beinhaltet, und einen Bildschirm 107. Das außeraxiale Lichtventil 105 wird verwendet zum Ausbilden eines Strahls 106, der zwei Bilder trägt, ein Bild A, das auf dem oberhälftigen Teil in dem Strahl 106 vor der Linse 110 erscheint, und ein Bild B, das auf dem unterhälftigen Teil in dem Strahl 106 vor der Linse 110 erscheint, welche jeweils von dem oberhälftigen Gebiet RA bzw. dem unterhälftigen Gebiet RB auf der Anzeigeoberfläche auf dem au-ßeraxialen Lichtventil 105 stammen, wie in 1 (b) gezeigt. Der erste Spiegel 101 und der zweite Spiegel 102 werden jeweils verwendet, um das Bild A von dem Bild B zu teilen durch unabhängiges Reflektieren des oberhälftigen Teils bzw. des unterhälftigen Teils des Strahls 106 zu dem dritten Spiegel 103 bzw. dem vierten Spiegel 104, wobei die Vielzahl von Bildern A und B in dem Strahl 106 geteilt werden, so dass das Bild A bzw. das Bild B zu dem dritten Spiegel 103 bzw. dem vierten Spiegel 104 reflektiert werden und letztendlich auf dem Bildschirm 107 gezeigt werden, wobei der erste Spiegel 101 und der dritte Spiegel 103 auf dem gleichen oberen Niveau oberhalb des unteren Niveaus angeordnet sind, wo der zweite Spiegel 102 und der vierte Spiegel 104 auf dem gleichen unteren Niveau angeordnet sind.
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Das außeraxiale Lichtventil 105, wie im Detail in 1(b) gezeigt, hat eine mechanische Mittelachse 108 und ein oberes Anzeigegebiet RA und ein unteres Anzeigegebiet RB zum jeweiligen Anzeigen der Bilder A bzw. B, die in Kooperation mit einem Hintergrundlicht (back light) zu dem Strahl 106 aufzubauen sind, der die mehreren Bilder A und B mit sich trägt. Der Strahl 106 breitet sich durch die Linse 111 aus, um schließlich auf dem Bildschirm 107 angezeigt zu werden. Jedes von dem oberen Anzeigegebiet RA und einem unteren Anzeigegebiet RB hat eine Lichtachse 109 und eine Lichtachse 110 versetzt von der mechanischen Mittelachse 108.
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Das außeraxiale Lichtventil 105 ist üblicherweise eine Bild-Mikroanzeigeeinheit oder eine Lichtbearbeitungseinheit, die mehrere neueste Mikroanzeige-Chips bzw. digitale Lichtbearbeitungstechnologien verwendet, z.B. einen digitalen Mikrospiegel-Vorrichtungs (DMD)-Chip, einen Flüssigkristall-auf-Silizium (LCoS)-Chip und einen transmissiven Flüssigkristallanzeige (LCD)-Chip.
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Die Bilder A und B werden letztendlich zu einem integralen Bild kombiniert und auf dem Bildschirm 107 angezeigt wie sie voneinander abhängig sind durch das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem. Um das duale Bild A und B präzise zu kombinieren, sollen die Bilder A und B zueinander sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung auf dem Bildschirm 107 ausgerichtet sein. Aufgrund des außeraxialen optischen Ventils, das in das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem einbezogen ist, hat der Strahl 106, der aus dem außeraxialen Lichtventil 105 emittiert wird, jedoch im Wesentlichen einen optischen Winkel relativ größer als der eines gewöhnlichen nichtaußeraxialen oder koaxialen optischen Systems, was bewirkt, dass für das sich Ergeben der horizontalen und vertikalen Ausrichtungen für die Bilder A und B jeder der Spiegel 101, 102, 103 und 104 zweidimensionale Neigungen haben soll und erfordert, so weit wie möglich von dem außeraxialen Lichtventil 105 entfernt angeordnet zu sein, was zu einem Anstieg der Gesamtbreite oder -höhe, und umgekehrt, für das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anzeigesystem für eine Projektion einer Vielzahl von in einem Strahl beinhalteter Bilder auf einen Bildschirm zu schaffen, welches bei hoher Abbildungsqualität besonders kompakte Abmessungen aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
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Die vorgeschlagene Bauweise für ein Mehrfachprojektions-Anzeigesystem hat eine relativ dünne Dicke oder geringere Breite für das Gesamtsystem verglichen mit dem gleichen System im Stand der Technik.
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Die vorliegende Erfindung kann am besten verstanden werden durch die nachfolgenden Beschreibungen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
- 1(a) eine Prinzipdarstellung ist, die ein herkömmliches Mehrfachprojektions-Anzeigesystem in einer Draufsicht auf eine x-y Ebene veranschaulicht.
- 1(b) eine Prinzipdarstellung ist, die mehrere Bilder veranschaulicht, die auf einer Anzeigeoberfläche eines herkömmlichen außeraxialen Lichtventils in einer Seitenansicht auf eine y-z Ebene gezeigt werden.
- 2 eine Prinzipdarstellung ist, die ein Mehrfachprojektions-Anzeigesystem in einer Draufsicht auf eine x-y Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 3(a) und 3(b) Prinzipdarstellungen sind, die ein außeraxiales Lichtventil vom horizontal-angeordneten Typ bzw. ein außeraxiales Lichtventil vom vertikal-angeordneten Typ in einer Frontansicht auf eine y-z Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
- 4 eine Prinzipdarstellung ist, die eine Struktur für einen Bildteiler in einer Seitenansicht auf eine y-z Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 5(a), 5(b) und 5(c) Prinzipdarstellungen sind, die eine beispielhafte Konfiguration zwischen dem Bildteiler und der optischen Abbildungsvorrichtung in einer Draufsicht auf eine x-y Ebene gemäß einem nicht beanspruchten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
- 6(a) und 6(b) Prinzipdarstellungen sind, die einen Betrieb mit nicht koaxialer (in-koaxial) Konfiguration für das optische Koppeln des Bildteilers und der optischen Abbildungsvorrichtung in einer Seitenansicht auf eine y-z Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
- 7 eine Prinzipdarstellung ist, die das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem veranschaulicht, ausgerüstet mit einem Lichtintegrationsstab in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung wird nun anhand einer detaillierten Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben.
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2 ist eine Prinzipdarstellung, die ein Mehrfachprojektions-Anzeigesystem in einer Draufsicht auf eine x-y Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200 in 2 ist ein Anzeigesystem zum Anzeigen digitaler Medieninformationen mit einer Projektion einer Vielzahl von in einem Strahl beinhalteter Bilder auf einen Bildschirm 207 und beinhaltet ein Lichtventil 201, einen Bildteiler 202, optische Abbildungsvorrichtungen 203 und 204 (auch als eine Sekundär-Abbildungsvorrichtung oder Projektionsvorrichtung bezeichnet), einen Satz von trennenden Reflexionselementen 205 und einen Satz von projizierenden Reflexionselementen 206, wobei der Satz von trennenden Reflexionselementen 205 duale dichroitische Spiegel 205a und 205b beinhaltet, die oben-unten-gekreuzt (up-down cross) zueinander sind und der Satz von projizierenden Reflexionselementen 206 duale Spiegel 206a und 206b beinhaltet, die vorzugsweise symmetrisch konfiguriert sind.
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In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200 einen Mehrfachprojektions-Kern. Der Mehrfachprojektions-Kern beinhaltet das Lichtventil 201, den Bildteiler 202, die optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204, den Satz von trennenden Reflexionselementen 205 und den Satz von projizierenden Reflexionselementen 206. Sicherlich bilden der Mehrfachprojektions-Kern plus der Bildschirm 207 entsprechend das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200. Das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200 ist vorzugsweise ein Rückprojektion-basiertes Anzeigesystem und in einem Ausführungsbeispiel ist das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200 ein Frontprojektion-basiertes Anzeigesystem.
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Der Bildteiler 202 ist optisch mit und zwischen dem Lichtventil 201 und den optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204 gekoppelt und empfängt einen Strahl, der eine Vielzahl von Bildern trägt und von dem Lichtventil 201 erzeugt wird. Die Vielzahl von Bildern kann unabhängig voneinander oder abhängig voneinander sein. Der Bildteiler 202 fungiert zum Aufteilen der Vielzahl der Bilder in dem Strahl in einen solchen Zustand, dass sich die Vielzahl der Bilder in dem Strahl nicht gegenseitig überlappt, und zum Weiterleiten des bildgeteilten Strahls zu dem Satz von trennenden Reflexionselementen 205. Der obere Spiegel 205a und der untere Spiegel 205b in dem Satz von trennenden Reflexionselementen 205 sind gestaltet, um den bildgeteilten Strahl in eine Vielzahl von getrennten Strahlen zu trennen vorbehaltlich der Aufrechterhaltung der individuellen Vollständigkeit für jedes der Vielzahl von Bildern. Zur gleichen Zeit leitet jeder Spiegel 205a und 205b ferner einen der getrennten Strahlen ein integrales Bild von der Vielzahl von Bildern tragend in eine der optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204. Jede der optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204 stellt Funktionen bereit hinsichtlich Offset-Kompensation, Zoomen, chromatischer Aberration und Fehlerbeseitigung, Projektions- und Fokussierungseinstellungen zu den getrennten Strahlen und leitet dann die eingestellten Strahlen zu dem Satz von projizierenden Reflexionselementen 206 weiter, von denen die eingestellten Strahlen auf den Bildschirm 207 projiziert werden. Schließlich wird jedes der integralen Bilder, die in den eingestellten Strahlen getragen werden, jeweils auf verschiedenen Gebieten des Bildschirms 207 angezeigt.
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Das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200 beinhaltet weiterhin eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist vorzugsweise eine Ultrahochdruck (UHP)-Lampe, eine lichtemittierende Diode, ein Laser und fungiert um ein Licht bereitzustellen. Das Lichtventil 201 fungiert als eine Bildanzeigeeinheit oder eine Lichtbearbeitungseinheit zum Bearbeiten der Vielzahl von mit dem Licht zu assoziierenden Bildern in Kooperation mit der Lichtquelle, um den die Vielzahl von Bildern beinhaltenden Strahl auszubilden, und ist vorzugsweise ein digitaler Mikrospiegel-Anzeige (DMD)-Chip, ein Flüssigkristall-auf-Silizium (LCoS)-Chip und ein transmissiver Flüssigkristallanzeige (LCD)-Chip. Solange das Lichtventil 201 ein DMD-Chip ist, gibt es ein Farbrad, das selektiv zwischen der Lichtquelle und dem Lichtventil angeordnet ist. Entsprechend kann das von der Lichtquelle emittierende Licht in den Strahl transformiert werden mit sich tragend die Vielzahl von Bildern nach dem Durchlaufen des Lichtventils, und das Lichtventil 201 ist in der Lage einen Strahl bereitzustellen, der eine Vielzahl von Bildern mit sich trägt.
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In einem Ausführungsbeispiel ist das Lichtventil 201 vorzugsweise ein außeraxiales Lichtventil zum Bereitstellen der Vielzahl von Bildern. 3(a) und 3(b) sind Prinzipdarstellungen, die ein außeraxiales Lichtventil vom horizontal-angeordneten Typ bzw. ein außeraxiales Lichtventil vom vertikal-angeordneten Typ in einer Frontansicht auf eine y-z Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Es gibt zwei Arten des außeraxialen Lichtventils, ein außeraxiales Lichtventil vom horizontal-angeordneten Typ 301 und ein außeraxiales Lichtventil vom vertikal-angeordneten Typ 302 jeweils gezeigt in 3(a) bzw. 3(b), verwendet als beispielhafte Ausführungsbeispiele, um das mit in die vorliegende Erfindung einzubeziehende außeraxiale Lichtventil zu veranschaulichen. In den 3(a) und 3(b) haben die außeraxialen Lichtventile 301 und 302 eine mechanische Mittelachse 303 und können mehrere Bilder 304 und 305 bereitstellen, wobei jedes der mehreren Bilder 304 und 305 voneinander getrennt ist mit einer Entfernung der Lücke G. Die mehreren Bilder 304 und 305 haben eine Lichtachse 306 bzw. eine Lichtachse 307, wobei jede der Lichtachsen 306 und 307 von der mechanischen Mittelachse 301 mit einer Entfernung einer Offset-Verschiebung D versetzt ist. Die mehreren Bilder 304 und 305 können durch den gleichen einen Mikroanzeige-Chip oder mehrere verschiedene Mikroanzeige-Chips bereitgestellt werden, was bedeutet, dass das außeraxiale Lichtventil 302 (auch bekannt als das Lichtventil 201) mit einem einzigen Chip, oder zwei oder mehr Chips hergestellt sein kann.
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4 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Struktur für einen Bildteiler in einer Seitenansicht auf eine y-z Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Bildteiler 202 in 4 hat eine erste optische Achse 403 und beinhaltet eine erste Linsengruppe 401, angeordnet an einer ersten Seite (z.B. einer Lichtventilseite LVS) nahe bei dem Lichtventil 201, und eine zweite Linsengruppe 402, angeordnet an einer zweiten Seite (z.B. einer Seite einer optischen Abbildungsvorrichtung OIS) nahe bei den optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204. Die erste Linsengruppe 401 ist eine ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer positiven Linse, einer negativen Linse und einer Kombination davon, und fungiert zum Ausführen einer ersten Konvergenz des Strahls 404 und zum Teilen der Vielzahl der Bilder I1 und I2 in dem Strahl 404 in einen solchen Zustand, dass die Vielzahl der Bilder I1 und I2 sich nicht gegenseitig im Strahl überlappen. Die zweite Linsengruppe 402 ist ebenfalls eine ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer positiven Linse, einer negativen Linse und einer Kombination davon und fungiert zum Empfangen des bildgeteilten Strahls, der durch die erste Linsengruppe 401 hindurch tritt, und zum Ausführen einer Sekundärkonvergenz an dem bildgeteilten Strahl. Die erste Linsengruppe 401 und die zweite Linsengruppe 402 sind koaxial konfiguriert auf der ersten optischen Achse 403. Wenn der einfallende Strahl 404 den Bildteiler 202 als ein austretender Strahl verlässt, sind schließlich die Vielzahl von Bildern, die in dem austretenden Strahl 405 beinhaltet sind, geteilt und überlappen sich nicht gegenseitig.
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Kurz gesagt beinhaltet der Bildteiler 202, aber ist nicht beschränkt auf, eine oder mehrere Linsengruppen, welche eine positive Linse, eine negative Linse oder eine Reihe von positiven und negativen Linsen beinhaltet, zum Bereitstellen eines positiven Vergrößerungsverhältnisses und zum Teilen der Vielzahl von Bildern in dem Strahl. Das positive Vergrößerungsverhältnis ist ebenfalls bekannt als eine positive Vergrößerung, welche vorzugsweise in einem Bereich von Null bis Unendlich liegt, oder vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 bis 3,0. In einem Ausführungsbeispiel kann der Bildteiler 202 nur eine Linse beinhalten, die eine positive oder negative Linse sein kann, so lange wie sie in der Lage ist eine positive Vergrößerung des Strahls zu verursachen, vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 bis 3,0 und die Vielzahl von Bilder in dem Strahl zu teilen. Folglich besitzt der austretende Strahl oder der bildgeteilte Strahl 405, der in die optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204 eintreten soll, entsprechend einen relativ kleinen optischen Winkel, weil der Bildteiler 202 die positive Vergrößerung hat, in Anlehnung an eine Etendue optische Invarianten-Theorie.
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Anschließend wird der bildgeteilte Strahl 405 dann zu dem Satz von trennenden Reflexionselementen 205 weitergeleitet. Ein Paar von oberem Spiegel 205a und unterem Spiegel 205b in dem Satz 205 ist horizontal oben-unten-gekreuzt zueinander konfiguriert, wobei der obere Spiegel 205a den unteren Spiegel 205b kreuzt und sie sich physikalisch durchschneiden oder nicht physikalisch durchschneiden. Das Paar von Spiegeln 205a und 205b ist angeordnet um den bildgeteilten Strahl 405 zu empfangen und ihn in eine Vielzahl von getrennten Strahlen zu trennen vorbehaltlich einer Bedingung, dass jeder der getrennten Strahlen nur ein vollständiges Bild der Vielzahl von Bildern trägt.
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Jede der optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204 hat eine zweite optische Achse und ist ausgebildet, um eine angemessene Achsversatzkompensation, ein Zoomen, chromatische Aberration und Fehlerbeseitigung, Projektions- und Fokuseinstellungen für jeden der getrennten Strahlen bereitzustellen, die von jedem des Paares von Spiegeln 205a und 205b weitergeleitet werden. Die eingestellten Strahlen breiten sich bis zu dem Paar von Spiegeln 206a und 206b aus, um dadurch auf den Bildschirm 207 projiziert zu werden.
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Schließlich wird jedes von dem integralen Bild der mehreren außeraxialen Bilder 304 und 305, die vertikal angeordnet sind in einem außeraxialen Lichtventil vom vertikal-angeordneten Typ 302, wie in 3(b) gezeigt, welche unabhängig oder abhängig voneinander sein können, von dem Lichtventil 201 stammend und getragen in der Vielzahl von bildgeteilten, getrennten und eingestellten Strahlen, letztendlich auf den Bildschirm 207 projiziert und miteinander auf dem Bildschirm 207 in einem horizontalen Zusammenfügen-Projektionsmodus gut kombiniert, in welchem der Satz von trennenden Reflexionselementen 205 horizontal oben-unten-gekreuzt zueinander sind, und die optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204 und der Satz von projizierenden Reflexionselementen 206 alle in der Horizontalen angeordnet sind.
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In einem Ausführungsbeispiel wird jedes von dem integralen Bild der mehreren außeraxialen Bilder 304 und 305, die horizontal angeordnet sind in einem außeraxialen Lichtventil vom horizontal-angeordneten Typ 301, wie in 3(a) gezeigt, von dem Lichtventil 201 stammend, letztendlich auf den Bildschirm 207 projiziert und auf dem Bildschirm 207 in einem vertikalen Zusammenfügen-Projektionsmodus gut kombiniert, in welchem der Satz von trennenden Reflexionselementen 205 vertikal links-rechts-gekreuzt (left-right-cross) zueinander sind, und die optischen Abbildungsvorrichtungen 203 und 204 und der Satz von projizierenden Reflexionselementen 206 alle in der Vertikalen angeordnet sind.
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Gemäß einem nicht beanspruchten Beispiel können der Bildteiler und die optische Abbildungsvorrichtung optisch miteinander gekoppelt sein in verschiedenartigen Konfigurationen, so lange wie die gekoppelte Beziehung zwischen dem Bildteiler und der optischen Abbildungsvorrichtung vorzugsweise der Bedingung unterliegt, dass die entsprechenden optischen Achsen für den Bildteiler und die optische Abbildungsvorrichtung nicht koaxial (in-koaxial) sind. 5(a), 5(b) und 5(c) sind Prinzipdarstellungen, die eine beispielhafte Konfiguration zwischen dem Bildteiler und der optischen Abbildungsvorrichtung in einer Draufsicht auf eine x-y Ebene gemäß einem nicht beanspruchten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 5(a) zeigt ein Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 500 und, wie in 5(b) gezeigt, gibt es einen Kreuzungspunktwinkel α, der zwischen dem oberen Spiegel 505a und dem unteren Spiegel 505b in dem Satz von trennenden Reflexionselementen 500 an dem Kreuzungspunktort existiert, wo der obere Spiegel 505a den unteren Spiegel 505b kreuzt und einen Reflexionswinkel β zwischen einem einfallenden Strahl und einem reflektierten Strahl für den Spiegel 506a. Die Größenordnungen für die Winkel α und β können frei eingestellt werden, so lange wie die entsprechenden optischen Achsen für den Bildteiler 502 und die Abbildungsvorrichtungen 503a und 503b vorzugsweise nicht koaxial sind, so dass der Bildteiler 502 und die Abbildungsvorrichtungen 503a und 503b optisch miteinander gekoppelt werden können in veschiedenartigen Konfigurationen, z.B. einer beispielhaften Konfiguration, wie in den 5(a) und 5(b) gezeigt. Sicherlich, in einigen wenigen Ausführungsbeispielen, können die optischen Achsen für den Bildteiler und die Abbildungsvorrichtung ebenso koaxial angeordnet sein.
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Darüber hinaus kann, obwohl in den vorangehenden Ausführungsbeispielen die Bedingung beschrieben ist, dass es dort nur zwei in einem einzigen Strahl ausgebildete Bilder gibt, in der Praxis ein einziger Bildteiler 502 ebenso mehr als zwei Bilder aufteilen, die in einem einzigen Strahl getragen werden. In 5(c) teilt ein einziger Bildteiler 502 drei Bilder k, q, j auf, die in einem einzigen Strahl getragen werden, der von einem außeraxialen Lichtventil 501 emittiert wird, und dieser einzige Bildteiler 502 ist optisch mit drei Abbildungsvorrichtungen 503a, 503b, 503c gekoppelt. Die Abbildungsvorrichtungen 503a, 503b, 503c projizieren die drei Bilder k, q, j auf einen Satz von umgebenen Bildschirmen 507 um einen Theatereffekt ähnlich einem vollständigen Blick zu erzeugen.
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Um die horizontale Offset-Abweichung zu kompensieren und einzustellen, die von dem Spalt zwischen den Bildern auf dem au-ßeraxialen Lichtventil resultiert, z.B. dem vertikalen Spalt G, der in dem außeraxialen Lichtventil vom vertikal-angeordneten Typ existiert, wie in 3(b) gezeigt, für jedes der projizierten Bilder, sind zum horizontalen Ausrichten der Vielzahl von projizierten Bildern miteinander auf dem Bildschirm, gleichzeitig ohne die Gesamthöhe des Mehrfachprojektionskerns zu erhöhen, die optischen Achsen für den Bildteiler und die Abbildungsvorrichtungen vorzugsweise in einem nicht-koaxialen Konfigurationsbetrieb angeordnet, in welchem die erste optische Achse des Bildteilers 502 und jeder der zweiten optischen Achsen der Abbildungsvorrichtungen 503a, 503b und 503c voneinander versetzt sind.
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6(a) und 6(b) sind Prinzipdarstellungen, die einen nicht-koaxialen Konfigurationsbetrieb für das optische Koppeln des Bildteilers und der optischen Abbildungsvorrichtungen in einer Seitenansicht auf eine y-z-Ebene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Sogar obwohl eine extrem geringe Verschiebung SD zwischen der ersten optischen Achse 601 und der zweiten optischen Achse 602 an der optisch gekoppelten Position CP des Bildteilers 603 und der optischen Abbildungsvorrichtung 604 festgelegt ist, kann es eine ausreichend große Verschiebung LD für das spezifische projizierte Bild verursachen, das auf dem Bildschirm 607 abgebildet wird, um entsprechend die Offset-Abweichung zu dem projizierten Bild zu korrigieren, die aus dem Spalt zwischen den Bildern auf dem außeraxialen Lichtventil 605 resultiert. Deshalb sind der Bildteiler 603 und die optische Abbildungsvorrichtung 604 nicht-koaxial angeordnet um eine geeignete Offset-Verschiebung SD zwischen den ersten und zweiten optischen Achsen 601 und 602 festzulegen, um den horizontalen Offset für das Bild zu kompensieren oder die horizontale Position für die projizierten Bilder, abgebildet auf dem Bildschirm 607, einzustellen, wobei die Gesamthöhe H, nämlich die Dicke, für den Mehrfachprojektionskern 606 entsprechend ebenso verringert werden kann. Das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 600 beinhaltet den Mehrfachprojektionskern 606 und den Bildschirm 607.
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Um die Vergrößerung für den Bildteiler weiter zu verbessern, ist es ein brauchbares Schema, den optischen Winkel für den einfallenden Strahl emittiert von dem Lichtventil eintretend in den Strahlteiler zu minimieren oder so klein wie möglich niederzuhalten. Folglich kann weiterhin ein Lichtintegrationsstab verwendet werden als eine Komponente in dem Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200 in der vorliegenden Erfindung. Eine digitale Lichtbearbeitungstechnologie-Bauweise ist beispielhaft in diesem Ausführungsbeispiel verwendet. 7 ist eine Prinzipdarstellung, die das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem darstellt, ausgerüstet mit einem Lichtintegrationsbalken in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In 7 beinhaltet das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem 200 eine Strahlquelle (ebenso als eine optische Engine bezeichnet) 711, einen Bildteiler 705, eine optische Abbildungsvorrichtung 707 und einen Bildschirm 709. Die Strahlquelle 711 beinhaltet hauptsächlich die Lichtquelle 703, den Lichtintegrationsstab 701 und das Lichtventil 201. Während das Lichtventil 201 eine digitale Lichtbearbeitungstechnologie ist, z.B. ein DMD-Chip, ist ein Farbrad 704 selektiv zwischen der Lichtquelle 703 und dem Lichtventil 702 angeordnet und zusätzlich in der Strahlquelle 711 mit einbezogen.
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Die Lichtquelle 703 besteht aus einer Lampe 703p und einer reflektierenden Haube 703r und der Lichtintegrationsstab 701 hat ein Lichteintrittsende 701n und ein Lichtaustrittsende 701t. Die Lichtquelle 703, der Lichtintegrationsstab 701 und das Lichtventil sind so konfiguriert, dass das von der Lichtquelle 703 emittierte Licht durch den Lichtintegrationsstab 701 hindurchtritt, indem es in ihn von dem Lichteintrittsende 701n hinein tritt und von dem Lichtaustrittsende 701t aus ihm hinaus tritt und sich zu dem Lichtventil 201 ausbreitet um den Strahl auszubilden. Der Lichtintegrationsstab 701 fungiert, um das Licht zu integrieren und zu vergleichmäßigen (uniform) und ist in der Lage, einen elliptischen optischen Winkel an dem Licht zu verursachen, was gleichzeitig entsprechend den gesamten optischen Winkel für den Strahl minimiert, der in den Bildteiler 705 hineintritt, so dass der in den Bildteiler 705 hineintretende Strahl einen relativ kleinen optischen Winkel hat.
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Das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem in der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dazu ausgebildet, dass es Bildteiler mit einer möglichst großen positiven Vergrößerung und ein Lichtventil hat, das in der Lage ist zum Bereitstellen eines elliptischen optischen Winkels für einen in den Bildteiler eintretenden einfallenden Strahl. In Übereinstimmung mit der Etendue-Theorie, die ein optisches Invarianten Gesetz beschreibt, ist es bekannt, dass in einem spezifischen Abbildungssystem eine Etendue-Menge für einen Lichtkegel invariant sein muss auf seiner Ausbreitungsroute von einem Punkt P zu einem Punkt P' und dem Etendue optische-Invarianten-Gesetz als folgender Formel (1) folgt:
wobei A eine Fläche oder ebenso eine Vergrößerung für Punkt P darstellt, A' eine Fläche oder ebenso eine Vergrößerung für Punkt P' darstellt, θ einen optischen Winkel am Punkt P darstellt und 0' einen optischen Winkel am Punkt P' darstellt.
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Mit Bezug auf die voranstehend erwähnte Etendue Invarianten-Theorie, wird, so wie die Vergrößerung A in dem Bildteiler maximiert werden kann, der optische Winkel θ entsprechend minimiert und umgekehrt. Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung einen Bildteiler bereit, der eine möglichst große positive Vergrößerung hat, und ein außeraxiales Lichtventil in Kooperation mit einem Lichtintegrationsstab, welcher einen einfallenden Strahl erzeugen kann, der in den Bildteiler in einem möglichst kleinen elliptischen optischen Winkel hineintritt.
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Aufgrund des voranstehend erwähnten Bildteilers und vorgestellten Lichtventils kann die Gesamtdicke oder -breite für das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem deutlich reduziert werden. Das Mehrfachprojektions-Anzeigesystem in der vorliegenden Erfindung besitzt eine dünne Dicke oder eine geringe Breite verglichen mit dem gleichen System im Stand der Technik und kommt der Tendenz und den Anforderungen der Dickenabnahme für elektronische Konsumgeräte auf dem derzeitigen Markt nach.
