DE10244886A1

DE10244886A1 - Projektionsbildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE10244886A1
Application number: DE10244886A
Authority: DE
Inventors: Takashi Watanabe; Satoru Kawaai
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: DE10244886B4; CN1181389C; US20030063264A1; CN1410830A; JP3992268B2; US6648476B2; JP2003107396A

Abstract

Eine Projektionsbildanzeigevorrichtung umfasst einen variablen Stoppmechanismus, der dafür ausgelegt ist, die Größe eines effektiven Lichtflussdurchmessers an einer vorbestimmten Position in dem optischen Pfad von einem optischen Beleuchtungssystem zu einem Projektionslinsensystem zu regulieren, sowie ein Bildmodusumschaltmittel zum Steuern/Regeln der Betätigung des variablen Stoppmechanismus. Bildmodi, die jeweils zum Betrachten in einer hellen und einer dunklen Umgebung geeignet sind, werden durch Umschalten zwischen größeren und kleineren effektiven Lichtflussdurchmessern ausgewählt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsbildanzeigevorrichtung, wie etwa einen Videoprojektor, welche ein Bildanzeigemittel umfasst, etwa eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung und eine digitale Mikrospiegeleinrichtung (hierin im Folgenden als "DMD" bezeichnet). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Projektionsbildanzeigevorrichtung, die mit einer Schaltfunktion für Bildmodi, wie etwa die Helligkeit und der Kontrast von projizierten Bildern, ausgestattet ist.
Abhängig von Unterschieden hinsichtlich dessen, wie von einer Lichtquelle kommendem Licht eine Bildinformation aufgeprägt wird, sind verschiedene Typen von Projektionsbildanzeigevorrichtungen bekannt.
Z. B. ist ein Transmissions-Flüssigkristallprojektor bekannt, der als Bildanzeigemittel ein durch ein Bildsignal getriebenes Transmissions- Flüssigkristalldisplay verwendet. Dieser Transmissions-Flüssigkristallprojektor ist derart konfiguriert, dass das Flüssigkristallanzeigefeld mit Licht von einer Lichtquelle derart beleuchtet wird, dass ein Teil des Lichts hindurch transmittiert wird. Dabei wird bewirkt, dass dem transmittierten Licht eine Bildinformation aufgeprägt wird. Das Licht wird durch eine Projektionslinse zusammengeführt, um so ein Bild auf einen Schirm zu projizieren (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 10-206816 und dgl.).
Andererseits ist ein Reflexions-Flüssigkristallprojektor bekannt. Dieser verwendet als Bildanzeigemittel ein Reflexions-Flüssigkristallanzeigefeld, wie etwa eine ferroelektrische Flüssigkristalleinrichtung (FLC-Einrichtung). Das Reflexions-Flüssigkristallanzeigefeld besitzt eine Konfiguration, bei der bewirkt wird, dass nach Reflexion eines Teils von Licht, das von einer Lichtquelle emittiert worden ist, das reflektierte Licht eine Bildinformation trägt (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 10-1048762 und dgl.).
Ebenso bekannt ist ein Projektor, der als Bildanzeigemittel ein DMD verwendet, das eine Anzahl von winkelveränderbaren Lichtreflexions- Spiegeleinrichtungen umfasst, von denen jede dafür ausgelegt ist, den Reflexionswinkel von Beleuchtungslicht nach Maßgabe des Bildsignals derart zu verändern, dass nur Signallicht in Richtung eines Projektionslinsensystems reflektiert wird. Unter Verwendung von CMOS = Technologie sind hochreflektierende, rechteckige Spiegel (Spiegeleinrichtungen) auf einem Silicium-Speicherchip ausgebildet, von denen jede dafür ausgelegt ist, ihre Neigung innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10 Grad nach Maßgabe von Bildsignalen zu verändern, wodurch der DMD hergestellt wird. Ein den DMD verwendender Videoprojektor ist derart konfiguriert, dass die Reflexionsrichtung von Licht von der Lichtquelle durch Verändern von Winkeln von Spiegeleinrichtungen derart gesteuert/geregelt wird, dass lediglich gewünschtes Reflexionslicht auf einem Schirm zusammengeführt wird, um so auf denselben ein Bild zu projizieren (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 9-96867 und dgl.).
Obwohl die Projektionsbildanzeigevorrichtungen, wie oben beschrieben, abhängig von Unterschieden hinsichtlich des bei denselben verwendeten Bildanzeigemittels in drei verschiedene Typen eingeteilt werden können, ist es ein gemeinsames Problem, Projektionsbilder zu erhalten, welche leichter zu betrachten sind.
Um beispielsweise Projektionsbilder in einer hellen Umgebung, wie beispielsweise einem Raum mit eingeschalteter Innenbeleuchtung, leicht betrachten zu können, wurde deren Helligkeit gesteigert. Zu diesem Zweck wurden Verbesserungen bei dem Bildanzeigemittel vorgeschlagen. Es wurden verschiedene Versuche betreffend Beleuchtungs- und optische Projektionssysteme durchgeführt, um die Lichtquelle effektiv zu nutzen. Mit neuesten Fortschritten bei den Bildanzeigemitteln, insbesondere dem Aufkommen von DMDs, ist es möglich geworden, die Effektivität der Verwendung des Lichts einer Lichtquelle dramatisch zu verbessern. Auf diese Weise wurde es möglich, die Leuchtdichte (Luminanz) der Projektionsbilder in großem Maße zu verbessern.
Die Erhöhung der Helligkeit erleichterte es, Projektionsbilder zu erreichen, welche zur Betrachtung in einem hellen Raum geeignet sind, denn trotz ihres nicht sehr großen Kontrastes sind die resultierenden Bilder leichter zu betrachten. Sie sind jedoch in einem dunklen Raum schwerer zu betrachten, wenn ihre Helligkeit beibehalten wird. Daher wurde eine Projektionsbildanzeigevorrichtung mit einer Bildmodusumschaltfunktion zur praktischen Verwendung eingeführt, welche einen Umschaltschalter besitzt. Dieser ist dafür ausgelegt, zwischen einem helle Projektionsbilder, welche zum Betrachten in einem hellen Raum geeignet sind, erzeugenden Bildmodus und einem Projektionsbilder mit unterdrückter Helligkeit, welche zum Betrachten in einem dunklen Raum geeignet sind, erzeugenden Bildmodus durch Betätigung dieses Umschaltschalters umzuschalten.
Bei der oben genannten Bildmodusumschaltfunktion wird jedoch die von einem Lichtquellenabschnitt selbst abgestrahlte Lichtmenge direkt reguliert, um so zwischen den Bildmodi umzuschalten. Dadurch können die folgenden Probleme entstehen. Obwohl nämlich in dem Fall, in dem die Bilder hell sind, Projektionsbilder, welche einfacher zu betrachten sind, trotz ihres nicht sehr hohen Kontrastes erhalten werden können, sind die Projektionsbilder in dem Fall, in dem die Bilder dunkel sind, schwieriger zu betrachten, solange nicht ihr Kontrast hoch ist. Daher ist es dann, wenn die Helligkeit der Projektionsbilder verringert werden soll, erforderlich deren Kontrast zu erhöhen. Bei dem System, bei dem die von dem Lichtquellenabschnitt abgestrahlte Lichtmenge direkt verringert wird, war es jedoch schwierig, den Kontrast zu erhöhen.
Angesichts der vorangehend genannten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsbildanzeigevorrichtung bereitzustellen, die mit einer Funktion ausgestattet ist, um Bildmodi umzuschalten nach Maßgabe dessen, ob die Umgebung hell oder dunkel ist, wobei diese Bildmodusumschaltfunktion in dem Fall, in dem der zur Betrachtung von Bildern in einer dunklen Umgebung geeignete Bildmodus gewählt ist, den Kontrast von Projektionsbildern erhöhen kann, während sie deren Helligkeit verringert.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Projektionsbildanzeigevorrichtung vor, welche umfasst: einen Lichtquellenabschnitt, ein optisches Beleuchtungssystem zur Ausgabe von Licht von dem Lichtquellenabschnitt als vorbestimmtes Beleuchtungslicht, ein Bildanzeigemittel zum Umwandeln des Beleuchtungslichts von dem optischen Beleuchtungssystem in Bildanzeigelicht, welches Bildinformation trägt, und Ausgeben des auf diese Weise erhaltenen Bildanzeigelichts, ein Projektionslinsensystem zum Emittieren des Bildanzeigelichts von dem Bildanzeigemittel und Projizieren eines Bildes auf eine Bildprojektionsfläche, und ein Bildmodusumschaltmittel zum Umschalten zwischen einem ersten Bildmodus, der zur Projektion in einer hellen Umgebung geeignet ist, und einem zweiten Bildmodus, der zur Projektion in einer dunklen Umgebung geeignet ist, nach Maßgabe einer Einstellung zum Umschalten des Bildmodus; wobei die Projektionsbildanzeigevorrichtung ferner einen variablen Stoppmechanismus umfasst, der an einer vorbestimmten Position eines optischen Wegs von dem Inneren des optischen Beleuchtungssystems zu dem Inneren des Projektionslinsensystems angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, die Größe eines effektiven Lichtflussdurchmessers an der vorbestimmten Stelle zu regulieren; wobei das Bildmodusumschaltmittel derart konfiguriert ist, dass es in der Lage ist, eine Betätigung des variablen Stoppmechanismus zu steuern/regeln; und wobei ein Umschalten des Bildmodus durch derartige Betätigung des variablen Stoppmechanismus durchgeführt wird, dass der effektive Lichtflussdurchmesser größer wird, wenn der erste Bildmodus ausgewählt ist, und kleiner wird, wenn der zweite Bildmodus ausgewählt ist.
Die vorbestimmte Position kann innerhalb des optischen Beleuchtungssystems eingestellt sein.
Die vorbestimmte Position kann innerhalb oder in der Nähe des Projektionslinsensystems eingestellt sein.
Der variable Stoppmechanismus kann durch einen ersten variablen Stoppmechanismus gebildet sein, der innerhalb des optischen Beleuchtungssystems sitzt, und einen zweiten variablen Stoppmechanismus, der innerhalb oder in der Nähe des Projektionslinsensystems sitzt.
Bevorzugt umfasst der variable Stoppmechanismus einen Kühlungsabschnitt zum Kühlen des variablen Stoppmechanismus.
Die Projektionsbildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Umgebungserfassungsmittel umfassen zum Erfassen der Helligkeit der Umgebung und Einstellen der Bildmodusumschaltung nach Maßgabe eines Ergebnisses der Erfassung.
Als Bildanzeigemittel kann eine digitale Mikrospiegeleinrichtung verwendet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration der Projektionsbildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 2A und 2B Front und Seitenansichten, die jeweils eine detaillierte Konfiguration des in Fig. 1 gezeigten ersten variablen Stoppmechanismus zeigen.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration der Projektionsbildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Projektionsbildanzeigevorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform beispielsweise als Videoprojektor eingesetzt. Sie umfasst einen Lichtquellenabschnitt 2, ein optisches Beleuchtungssystem 3, das in Richtung der optischen Achse stromabwärts von dem Lichtquellenabschnitt 2 angeordnet ist, ein Bildanzeigemittel 4, das in Richtung der optischen Achse stromabwärts von dem optischen Beleuchtungssystem 3 angeordnet ist, und ein Projektionslinsensystem 5, das in der Richtung der optischen Achse stromabwärts von dem Bildanzeigemittel 4 angeordnet ist.
Das optische Beleuchtungssystem 3 umfasst ein Farbenrad 31, um einen Lichtfluss (Weißlichtfluss) von dem Lichtquellenabschnitt 2 zeitlich nacheinander in drei Farben von R, G und B zu zerlegen, einen Stabintegrator 32 zur Homogenisierung der Dichte der auf diese Weise erhaltenen farbenzerlegten Lichtflüsse und eine Weiterleitungslinse 33 zum Weiterleiten der Lichtflüsse mit homogener Dichte. Das optische Beleuchtungssystem 3 umfasst ferner einen Reflexionsspiegel 34 zum Reflektieren der durch die Weiterleitungslinse 33 weitergeleiteten Lichtflüsse und eine Weiterleitungslinse 35 zum Weiterleiten der reflektierten Lichtflüsse und Emittieren der weitergeleiteten Lichtflüsse in Richtung des Bildanzeigemittels 4. Es ist daher so konfiguriert, dass es von einer Lichtquelle auftreffende Lichtflüsse in Beleuchtungslicht umwandelt und das resultierende Beleuchtungslicht in Richtung des Bildanzeigemittels 4 emittiert.
Als Bildanzeigemittel 4 wird z. B. ein DMD (Digitale Mikrospiegeleinrichtung) verwendet. Das DMD besitzt eine durch eine sehr große Anzahl von Spiegeleinrichtungen (ungefähr 2, 3 Millionen, wobei jede Spiegeleinrichtung ein rechteckförmiger Aluminiumspiegel ist) gebildete Spiegelfläche, die auf einem Substrat angeordnet sind. Die Reflexionsrichtung jeder die Spiegelfläche bildenden Spiegeleinrichtung ist unabhängig zwischen zwei Richtungen (zwischen denen ein Winkel von ungefähr 20 Grad gebildet ist) umschaltbar. Das Umschalten der Reflexionsrichtung wird durch eine EIN/AUS-Steuerung/Regelung von dem DMD zugeführten Bildsignalen (Videosignalen) durchgeführt, wobei jede Spiegeleinrichtung als ein Pixel verwendet wird. Durch diese Steuerung/Regelung wandelt das Bildanzeigemittel 4 das von dem optischen Beleuchtungssystem 3 auftreffende Beleuchtungslicht in Bildanzeigelicht um, welches Bildinformation trägt, und emittiert das resultierende Bildanzeigelicht in Richtung des Projektionslinsensystems 5.
Das Projektionslinsensystem 5 umfasst, obwohl dies nicht gezeigt ist, eine Mehrzahl von in Reihe auf der optischen Achse innerhalb eines Linsentubus 51 angeordneten Linsen, sowie einen Linsenbewegungsmechanismus, der dafür ausgelegt ist, die Mehrzahl von Linsen entlang der optischen Achse derart zu bewegen, dass die Brennweite verändert wird. Hierdurch wird die Bildvergrößerung und dgl. verändert, während das von dem Bildanzeigemittel 4 her auftreffende Licht auf die Bildprojektionsfläche (Schirm) projiziert wird.
Die Projektionsbildanzeigevorrichtung 1 umfasst weiterhin einen ersten variablen Stoppmechanismus 6, der an einer Position stromaufwärts der Weiterleitungslinse 35 innerhalb des optischen Beleuchtungssystems 3 angeordnet ist, einen zweiten variablen Stoppmechanismus 7, der an der rückwärtigen Endseite innerhalb des Linsentubus 51 des Projektionslinsensystems 5 angeordnet ist, sowie ein Bildmodusumschaltmittel 8 zum Umschalten von Bildmodi für Projektionsbilder durch Steuern/Regeln der zwei variablen Stoppmechanismen 6, 7.
Fig. 2A und 2B zeigen die Konfiguration des ersten variablen Stoppmechanismus 6 detaillierter. Fig. 2A und Fig. 2B sind jeweils eine Vorder- und eine Seitenansicht. Wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, umfasst der erste variable Stoppmechanismus 6 eine an der Körperseite der Vorrichtung befestigte Basis 61, eine integral mit der Basis 61 derart ausgebildete Wand 62, dass sie sich von einem Ende der Basis 61 erhebt, sowie einen an der Wand 62 und der Basis 61 angebrachten Haltezylinder 63.
Der mittlere Teil der Wand 62 ist mit einer kreisförmigen Öffnung 64 ausgebildet, durch die Beleuchtungslicht dringt. Eine im Wesentlichen bogenförmige Verschlussblende 65 ist in einer drehbaren Weise in der Nähe der Öffnung 64 in einem an einem Endteil ausgebildeten Stiftloch 65a axial gelagert, das einen von der Wand 62 abstehenden Stift 66 aufnimmt. In der Nähe des anderen Endabschnitts der Verschlussblende 65 ist ein Hebel, z. B. ein Kniehebel, 68 in einer drehbaren Weise durch einen von der Wand 62 abstehenden Stift 67 axial gelagert. Der andere Endabschnitt der Verschlussblende 65 ist mit einem Langloch 65b ausgebildet, wohingegen ein an einem Endabschnitt des Hebels 68 ausgebildeter Eingriffsstift 68a in das Langloch 65b derart eingreift, dass er darin gleiten kann.
Der Haltezylinder 63 umfasst einen an der Basis 61 und der Wand 62 befestigten Körper 63a und eine Stange 63b, welche derart konfiguriert ist, dass sie bezüglich des Körpers 63a nach Maßgabe von Steuer/Regelsignalen bewegbar ist, wohingegen der nach vorne gerichtete Endabschnitt der Stange 63b einen an dem anderen Endabschnitt des Kniehebels 68 ausgebildeten Haltestift 68b gleitbar trägt.
Der erste variable Stoppmechanismus 6 ist an einer Position angeordnet, an der er wirksam als eine Aperturblende des Lichtflussdurchmessers bei dem optischen Beleuchtungssystem 3 wirkt, z. B. an einer Eingangs- oder Ausgangspupillenposition oder in deren Nähe innerhalb des optischen Beleuchtungssystems 3. Die Öffnung 64 ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der im Wesentlichen dieselbe Größe aufweist wie diejenige des effektiven Lichtflussdurchmessers des Beleuchtungslichts an der Stelle, an der sie angeordnet ist, wobei der Mittelpunkt der Öffnung 64 auf der optischen Achse liegt. Die Unterseite der Basis 61 ist mit einer Kühlrippe 69 versehen, um so die Wärmemenge des variablen Stoppmechanismus 6 selbst abzuführen, welche infolge einer Erwärmung mit dem Beleuchtungslicht ansteigt.
Bei dem auf diese Weise konfigurierten ersten variablen Stoppmechanismus 6 wird der Haltezylinder 63 durch ein Steuer/Regelsignal von dem Bildmodenumschaltmittel 8 angetrieben. Der Kniehebel 68 und die Verschlussblende 65 werden mittels des Haltezylinders 63 in Synchronisation angetrieben, wodurch die Verschlussblende 65 sich zwischen einer Position, an der sie einen Teil des Randes der Öffnung 64 überdeckt, und einer Position, in der die Öffnung 64 voll geöffnet ist, bewegt. Wenn die Verschlussblende 65 einen Teil des Randes der Öffnung 64 überdeckt, wird der Umfang des effektiven Lichtflusses des Beleuchtungslichts teilweise verdunkelt, wodurch der effektive Lichtflussdurchmesser verringert wird. Obwohl die Menge von Beleuchtungslicht sinkt, wenn der effektive Lichtflussdurchmesser verringert wird, ist der das Projektionslinsensystem 5 erreichende Lichtfluss schmaler, so dass das an der inneren Fläche des Linsentubus 51 des Projektionslinsensystems 5 entstehende Streulicht und dgl. verringert sind, wodurch störendes Licht sich verringert. Wenn dass störende Licht verringert ist, erhalten die Projektionsbilder einen höheren Kontrast. Wenn der effektive Lichtflussdurchmesser innerhalb des Beleuchtungssystems 3 durch den ersten variablen Stoppmechanismus 6 verringert wird, verringert sich die auf den zweiten variablen Stoppmechanismus 7 innerhalb des Projektionslinsensystems 5 auftreffende Lichtmenge, wodurch verhindert werden kann, dass die Temperatur innerhalb des Projektionslinsensystems 5 ansteigt.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, weist der zweite variable Stoppmechanismus 7 eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration auf wie diejenige des ersten variablen Stoppmechanismus 6. Er ist an einer Position angeordnet, an der er wirksam als eine Aperturblende für den Lichtflussdurchmesser in dem Projektionslinsensystem 5 wirkt, z. B. an der Position der Eingangs- oder Ausgangspupille oder in der Nähe derselben innerhalb des Projektionslinsensystems 5. Der zweite variable Stoppmechanismus 7 kann auch außerhalb des Projektionslinsensystems 5 in dessen Nähe angeordnet sein, anstelle innerhalb desselben.
Wie bei dem ersten variablen Stoppmechanismus 6 wird der zweite variable Stoppmechanismus 7 durch ein Steuer/Regelsignal von dem Bildmodenumschaltmittel 8 angetrieben, um so den effektiven Lichtflussdurchmesser von Bildanzeigelicht zu verändern. Die Menge von Bildanzeigelicht wird verringert, wenn der effektive Lichtflussdurchmesser verringert wird. Das Bildanzeigelicht enthält innerhalb des effektiven Lichtflussdurchmessers störendes Licht, wie etwa in dem Bildanzeigemittel 4 erzeugtes Beugungslicht und dgl. Dieses störende Licht wird geringer, wenn der effektive Lichtflussdurchmesser verkleinert wird. Der Kontrast von Projektionsbildern erhöht sich, wenn das störende Licht verringert wird. Wenn der effektive Lichtflussdurchmesser verkleinert wird, wird ebenso der Lichtfluss innerhalb des Projektionslinsensystems 5 verengt, so dass das an der Innenfläche des Linsentubus des Projektionslinsensystems 5 entstehendes Streulicht und dgl. verringert wird, wodurch sich störendes Licht verringert.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das Bildmodusumschaltmittel 8 zur Steuerung/Regelung der oben genannten Betätigungen des ersten und des zweiten variablen Stoppmechanismus 6, 7 eine Zylinderantriebsschaltung 81, welche mit einem außerhalb eines Vorrichtungsgehäuses 11 angeordneten Bildmodusumschaltschalter 9 verbunden ist.
Der Bildmodusumschaltschalter 9 ist derart konfiguriert, dass ein Benutzer manuell zwischen einem ersten Bildmodus (Modus mit hoher Luminanz), der zur Betrachtung in einem hellen Raum geeignet ist, und einem zweiten Bildmodus (Kinomodus), der z. B. zur Betrachtung in einem dunklen Raum geeignet ist, in einer wie gewünschten selektiven Art und Weise umschaltet. Wenn der Bildmodusumschaltschalter 9 auf AUS geschaltet ist, um so den ersten Bildmodus zu wählen, werden der erste und der zweite variable Stoppmechanismus 6, 7 durch ein Steuer/Regelsignal von der Zylinderantriebsschaltung 81 derart angetrieben, dass der effektive Lichtflussdurchmesser von Beleuchtungslicht durch den ersten variablen Stoppmechanismus 6 vergrößert wird und der effektive Lichtflussdurchmesser von Bildanzeigelicht durch den zweiten variablen Stoppmechanismus 7 in ähnlicher Weise vergrößert wird. Wenn der Bildmodusumschaltschalter 9 auf EIN geschaltet wird, um so den zweiten Bildmodus zu wählen, werden im Gegensatz dazu der erste und der zweite variable Stoppmechanismus 6, 7 durch ein Steuer/Regelsignal von der Zylinderantriebsschaltung 81 derart angetrieben, dass der jeweilige effektive Lichtflussdurchmesser sowohl von Beleuchtungslicht als auch von Bildanzeigelicht verkleinert wird.
Anstelle des manuellen Umschaltens von Bildmodi kann ein Fotosensor zur Erfassung der Helligkeit der Umgebung vorgesehen sein, so dass der Bildmodusumschaltschalter 9 automatisch nach Maßgabe des Ergebnisses der durch den Fotosensor durchgeführten Erfassung verändert wird. In diesem Fall wird z. B. ein vorbestimmter Schwellenwert eingestellt, der bezüglich der Helligkeit eines Raums als Referenz zum Umschalten wirkt. Der Bildmodusumschaltschalter 19 ist derart konfiguriert, dass er automatisch umschaltbar ist, so dass der erste Bildmodus gewählt wird, wenn die Helligkeit eines Raums den Schwellenwert überschreitet, wohingegen der zweite Bildmodus ausgewählt wird, wenn die Helligkeit nicht größer als der Schwellenwert ist.
Betriebsweisen der auf diese Weise konfigurierten Projektionsbildanzeigevorrichtung 1 werden nun erläutert.
Zunächst werden dann, wenn der Benutzer den Umschaltmodusumschaltschalter 9 auf AUS schaltet, um so den ersten, zum Betrachten in einem hellen Raum geeigneten Bildmodus auszuwählen, der erste und der zweite variable Stoppmechanismus 6, 7 durch Steuer/Regelsignale von der Zylinderantriebsschaltung 81 derart angetrieben, dass der erste variable Stoppmechanismus 6 einen Zustand zum Erhöhen des effektiven Lichtflussdurchmessers von Beleuchtungslicht einnimmt und der zweite variable Stoppmechanismus 7 in ähnlicher Weise einen Zustand zum Erhöhen des effektiven Lichtflussdurchmessers von Bildanzeigelicht einnimmt.
Das von dem Lichtquellenabschnitt 2 auf das optische Beleuchtungssystem 3 auftreffende Weißlicht wird durch das Farbenrad 31 zeitlich aufeinanderfolgend in Farben zerlegt und danach wird die Dichte der auf diese Weise zerlegten farbigen Lichtkomponenten durch den Stabintegrator 32 homogenisiert. Das auf diese Weise homogenisierte Licht bewegt sich zur Weiterleitungslinse 33 und zum Reflexionsspiegel 34 und durchdringt dann den ersten variablen Stoppmechanismus 6. Der erste variable Stoppmechanismus 6 ist in einem Zustand, in dem seine Öffnung 64 nicht überdeckt ist. Dadurch durchdringt das Beleuchtungslicht den ersten variablen Stoppmechanismus 6 in einem Zustand mit einem größeren effektiven Lichtflussdurchmesser, d. h. einem Zustand mit einer größeren Lichtmenge und wird von dem optischen Beleuchtungssystem 3 zu dem Bildanzeigemittel 4 über die Weiterleitungslinse 35 emittiert.
Das von dem optischen Beleuchtungssystem 3 derart emittierte Beleuchtungslicht, dass es auf das Bildanzeigemittel 4 auftrifft, wird in demselben in Bildanzeigelicht konvertiert, das eine Bildinformation trägt. Das resultierende Bildanzeigelicht wird in Richtung des Projektionslinsensystems 5 emittiert. Das von dem Bildanzeigemittel 4 derart emittierte Bildanzeigelicht, dass es auf das Projektionslinsensystem 5 auftrifft, durchdringt den zweiten variablen Stoppmechanismus 7. Der zweite variable Stoppmechanismus 7 ist in einem Zustand, in dem seine Öffnung nicht überdeckt ist. Dadurch durchdringt das Abbildungslicht den zweiten variablen Stoppmechanismus 7 in einem Zustand, in dem der effektive Lichtflussdurchmesser größer ist, d. h. die Lichtmenge größer ist und bewegt sich durch die Linsengruppe innerhalb des Linsentubus 51 derart, dass es von dem Projektionslinsensystem 5 auf eine Bildprojektionsfläche (Schirm) als ein Hochluminanzprojektionsbild (z. B. mit einer Lichtmenge von 1000 Lumen und einem Kontrast von 500 : 1) projiziert wird, das zum Betrachten in einem hellen Raum geeignet ist.
Andererseits werden dann, wenn der Benutzer den Umschaltmodusumschaltschalter 9 auf EIN schaltet, um so den zeiten, zum Betrachten in einem dunklen Raum geeigneten Bildmodus auszuwählen, der erste und der zweite variable Stoppmechanismus 6, 7 durch Steuer/Regelsignale von der Zylinderantriebsschaltung 81 derart angetrieben, dass der erste variable Stoppmechanismus 6 einen Zustand zum Verkleinern des effektiven Lichtflussdurchmessers von Beleuchtungslicht einnimmt, während der zweite variable Stoppmechanismus 7 einen Zustand zum Verkleinern des effektiven Lichtflussdurchmessers von Bildanzeigelicht einnimmt.
Das von dem Lichtquellenabschnitt 2 auf das optische Beleuchtungssystem 3 auftreffende Weißlicht wird durch das Farbenrad 31 zeitlich aufeinanderfolgend in Farben zerlegt und danach wird die Dichte der auf diese Weise zerlegten farbigen Lichtkomponenten durch den Stabintegrator 32 homogenisiert. Das auf diese Weise homogenisierte Licht bewegt sich zur Weiterleitungslinse 33 und zum Reflexionsspiegel 34 und durchdringt dann den ersten variablen Stoppmechanismus 6. Der erste variable Stoppmechanismus 6 ist in einem Zustand, in dem ein Teil seiner Öffnung 64 überdeckt ist. Dadurch durchdringt das Beleuchtungslicht den ersten variablen Stoppmechanismus 6 in einem Zustand mit einem kleineren effektiven Lichtflussdurchmesser, d. h. einem Zustand, in dem der das Projektionslinsensystem 5 erreichende Lichtfluss schmaler ist, so dass an der Innenfläche des Linsentubus 51 des Projektionslinsensystems 3 auftretendes Streulicht und dgl. verringert werden kann, obwohl die Lichtmenge verringert ist, und wird von dem optischen Beleuchtungssystem 3 zu dem Bildanzeigemittel 4 über die Weiterleitungslinse 35 emittiert.
Das von dem optischen Beleuchtungssystem 3 derart emittierte Beleuchtungslicht, dass es auf das Bildanzeigemittel 4 auftrifft, wird in demselben in Bildanzeigelicht konvertiert, das eine Bildinformation trägt. Das resultierende Bildanzeigelicht wird in Richtung des Projektionslinsensystems 5 emittiert. Das von dem Bildanzeigemittel 4 derart emittierte Bildanzeigelicht, dass es auf das Projektionslinsensystem 5 auftrifft, durchdringt den zweiten variablen Stoppmechanismus 7. Der zweite variable Stoppmechanismus 7 ist in einem Zustand, in dem ein Teil seiner Öffnung überdeckt ist. Dadurch durchdringt das Abbildungslicht den zweiten variablen Stoppmechanismus 7 in einem Zustand, in dem der effektive Lichtflussdurchmesser kleiner ist, d. h. in einem Zustand, in dem störendes Licht, wie im Bildanzeigemittel 4 erzeugtes Beugungslicht und dgl., verringert ist, obwohl die Lichtmenge verringert ist, und bewegt sich durch die Linsengruppe innerhalb des Linsentubus 51 derart, dass es von dem Projektionslinsensystem 5 auf eine Bildprojektionsfläche (Schirm) als ein Niedrigluminanzprojektionsbild mit hohem Kontrast (z. B. mit einer Lichtmenge von 600 Lumen und einem Kontrast von 1000 : 1) projiziert wird, das zum Betrachten in einem dunklen Raum geeignet ist.
Obwohl die Projektionsbildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorangehend erläutert wurde, ist die Projektionsbildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Art und Weise modifiziert sein.
Obwohl z. B. die Vorrichtung gemäß der oben genannten Ausführungsform die Helligkeit/Dunkelheit einer Umgebung in zwei Stufen von hellen und dunklen Fällen einteilt und dementsprechend zwei Bildmodusumschaltstufen festlegt, kann eine größere Anzahl von Stufen zur Einteilung der Helligkeit/Dunkelheit der Umgebung festgelegt sein, umso eine größere Anzahl von Bildmodi entsprechend der Helligkeit/Dunkelheit der Umgebung einzustellen.
Weiterhin kann der variable Stoppmechanismus entweder in dem optischen Beleuchtungssystem oder in dem Projektionslinsensystem vorgesehen sein.
Obwohl der variable Stoppmechanismus bei der Vorrichtung in der oben genannten Ausführungsform eine einzige Verschlussblende umfasst, können zwei oder mehrere Verschlussblenden abhängig von deren Relation zu optischen Systemen vorgesehen sein.
Als bei der Projektionsbildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendetes Bildanzeigemittel kann nicht nur das oben genannte DMD, sondern ebenso ein Reflexions-Flüssigkristallanzeigefeld, wie eine FLC-Einrichtung, sowie ein Transmissions-Flüssigkristallanzeigefeld verwendet werden.
Wie vorangehend detailliert erläutert wurde, umfasst die Projektionsbildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen variablen Stoppmechanismus, der dafür ausgelegt ist, die Größe eines effektiven Lichtflussdurchmessers an einer vorbestimmten Position in dem optischen Pfad von dem Inneren des optischen Beleuchtungssystems zu dem Inneren des Projektionslinsensystems zu regulieren, sowie ein Bildmodusumschaltmittel zum Steuern/Regeln des Betriebs des variablen Stoppmechanismus. Bildmodi werden durch Umschalten zwischen größeren und kleineren effektiven Lichtflussdurchmessern verändert.
Wenn daher zu einem zum Betrachten in einer dunklen Umgebung geeigneten Bildmodus geschaltet wird, kann der variable Stoppmechanismus den effektiven Lichtflussdurchmesser verkleinern, um so die dahindurchdringende Lichtflussmenge zu verringern. Dadurch reduziert sich das Streulicht innerhalb des optischen Projektionssystems und dgl., während die Helligkeit von Projektionsbildern verringert wird, oder das im Rand des effektiven Lichtflussdurchmessers enthaltene störende Licht wird eliminiert, wodurch der Kontrast von Projektionsbildern sich erhöht.
Eine Projektionsbildanzeigevorrichtung umfasst einen variablen Stoppmechanismus, der dafür ausgelegt ist, die Größe eines effektiven Lichtflussdurchmessers an einer vorbestimmten Position in dem optischen Pfad von einem optischen Beleuchtungssystem zu einem Projektionslinsensystems zu regulieren, sowie ein Bildmodusumschaltmittel zum Steuern/Regeln der Betätigung des variablen Stoppmechanismus. Bildmodi, die jeweils zum Betrachten in einer hellen und einer dunklen Umgebung geeignet sind, werden durch Umschalten zwischen größeren und kleineren effektiven Lichtflussdurchmessern ausgewählt.

Claims

1. Projektionsbildanzeigevorrichtung, umfassend
einen Lichtquellenabschnitt (2),
ein optisches Beleuchtungssystem (3) zur Ausgabe von Licht von dem Lichtquellenabschnitt (2) als vorbestimmtes Beleuchtungslicht,
ein Bildanzeigemittel (4) zum Umwandeln des Beleuchtungslichts von dem optischen Beleuchtungssystem (3) in Bildanzeigelicht, welches Bildinformation trägt, und Ausgeben des auf diese Weise erhaltenen Bildanzeigelichts,
ein Projektionslinsensystem (5) zum Emittieren des Bildanzeigelichts von dem Bildanzeigemittel (4) und Projizieren eines Bildes auf eine Bildprojektionsfläche, und
ein Bildmodusumschaltmittel (8) zum Umschalten zwischen einem ersten Bildmodus, der zur Projektion in einer hellen Umgebung geeignet ist, und einem zweiten Bildmodus, der zur Projektion in einer dunklen Umgebung geeignet ist, nach Maßgabe einer Einstellung zum Umschalten des Bildmodus;
wobei die Projektionsbildanzeigevorrichtung ferner einen variablen Stoppmechanismus (6, 7) umfasst, der an einer vorbestimmten Position eines optischen Wegs von dem Inneren des optischen Beleuchtungssystems (3) zu dem inneren des Projektionslinsensystems (5) angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, die Größe eines effektiven Lichtflussdurchmessers an der vorbestimmten Stelle zu regulieren;
wobei das Bildmodusumschaltmittel (8) derart konfiguriert ist, dass es in der Lage ist, eine Betätigung des variablen Stoppmechanismus (6, 7) zu steuern/regeln; und
wobei ein Umschalten des Bildmodus durch derartige Betätigung des variablen Stoppmechanismus (6, 7) durchgeführt wird, dass der effektive Lichtflussdurchmesser größer wird, wenn der erste Bildmodus ausgewählt ist, und kleiner wird, wenn der zweite Bildmodus ausgewählt ist.

2. Projektionsbildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Position innerhalb des optischen Beleuchtungssystems (3) sitzt.

3. Projektionsbildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Position innerhalb oder in der Nähe des Projektionslinsensystems (5) sitzt.

4. Projektionsbildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Stoppmechanismus (6, 7) durch einen ersten variablen Stoppmechanismus (6), der innerhalb des optischen Beleuchtungssystems (3) sitzt, und einen zweiten variablen Stoppmechanismus (7), der innerhalb oder in der Nähe des Projektionslinsensystems (5) sitzt, gebildet wird.

5. Projektionsbildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Stoppmechanismus (6, 7) einen Kühlabschnitt zum Kühlen des variablen Stoppmechanismus (6, 7) umfasst.

6. Projektionsbildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Umgebungserfassungsmittel zum Erfassen der Helligkeit der Umgebung und Einstellen des Bildmodusumschaltens nach Maßgabe eines Ergebnisses der Erfassung.

7. Projektionsbildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildanzeigemittel eine digitale Mikrospiegeleinrichtung ist.