DE10327662A1

DE10327662A1 - Anordnung zur Bilderzeugung bei der digitalen Projektion

Info

Publication number: DE10327662A1
Application number: DE2003127662
Authority: DE
Inventors: Günter Rudolph
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-05

Abstract

Um eine Anordnung zur Bilderzeugung bei der digitalen Projektion zu schaffen, wobei das digitale Projektionssystem eine Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtflusses, einen Polarisationsteiler, um die Polarisation des Lichtes abhängig von einem zu projizierenden Bild zu drehen, und ein Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Bildes auf einen Bildschirm umfasst und wobei Mittel zur Lichtmodulation und Lichtbündelung vorgesehen sind, mit der auch für größere Projektoren ein projiziertes Gesamtbild mit einer hohen Auflösung entsteht und darüber hinaus das erzeugte Bild mit einem besseren Seitenverhältnis erhalten wird, wird vorgeschlagen, dass ein zu projizierendes Bild in mehrere aneinandergrenzende Teilbilder (15, 16) zerlegt wird, wobei jedes einzelne Teilbild (15, 16) von je einem Modulator (10, 11) erzeugt wird und wobei die Teilbilder (15, 16) bei der Projektion mittels optischer Mittel sinnrichtig so zusammengefügt sind, dass die projizierten Teilbilder (15, 16) lückenlos aneinander anschließen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bilderzeugung bei der digitalen Projektion, wobei das digitale Projektionssystem eine Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtflusses, einen Polarisationsteiler, um die Polarisation des Lichtes abhängig von einem zu projizierenden Bild zu drehen und ein Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Bildes auf einen Bildschirm umfasst und wobei Mittel zur Lichtmodulation und Lichtbündelung vorgesehen sind.

Für den Einsatz in digitalen Projektoren sind verschiedene Modulatoren, Displays zur Bilderzeugung bekannt, beispielsweise neben den DLPs (Digital Light Processing), die mit verkippbaren Spiegeln arbeiten, vor allem in Transmission oder Reflexion betriebene LCD-Displays. Die Auflösung dieser Modulatoren liegt in einem Bereich, der meist für kleinere Projektoren ausreichend ist, für größere Projektoren, beispielsweise für digitale Kinoprojektoren oder HDTV-Rückprojektionsfernseher ist jedoch eine höhere Auflösung erforderlich. Ebenso wie die Auflösung ist auch das Seitenverhältnis der zur Zeit verfügbaren Modulatoren für die genannten Großprojektoren ungünstig. Aus der DE 691 09 730 T2 ist eine Vorrichtung zur Projektion von Bildern bekannt, bei der die Modulatoren aus einem matrixförmig aufgebauten Flüssigkristallschirm bestehen, mit dem Ziel den Wirkungs grad zwischen dem für das Bild genutzten Licht und dem verfügbaren Licht in einem Bildprojektor zu verbessern.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Bilderzeugung bei der digitalen Projektion mit einfachen Mitteln so zu gestalten, dass auch für größere Projektoren ein projiziertes Gesamtbild mit einer hohen Auflösung entsteht und darüber hinaus das erzeugte Bild mit einem besseren Seitenverhältnis erhalten wird.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass ein zu projizierendes Bild in mehrere aneinandergrenzende Teilbilder zerlegt wird, wobei jedes einzelne Teilbild von je einem Modulator erzeugt wird und wobei die Teilbilder bei der Projektion mittels optischer Mittel sinnrichtig so zusammengefügt sind, dass die projizierten Teilbilder lückenlos aneinander anschließen.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Anordnung neben einem mit einem Umlenkprisma verbundenen ersten Polarisationsstrahlteiler zur Erzeugung von zwei homogen leuchtenden Feldern einen zweiten zwischen einer Beleuchtungsoptik und zwei Modulatoren angeordneten Polarisationsstrahlteiler zur Beleuchtung der Modulatoren umfasst, der gleichzeitig nach der Modulation der Lichtbündel im Abbildungszweig wieder eine Parallelisierung der abzubildenden Lichtbündel der beiden Modulatoren vornimmt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der mit einem Umlenk prisma verbundene erste Polarisationsteiler am Ausgang eines einer Lichtquelle nachgeordneten Linsenarrays vor der Beleuchtungsoptik vorgesehen ist, wobei eine bevorzugte Variante darin gesehen wird, dass statt des Linsenarrays ein Integratorstab vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass die zwei an dem zweiten Polarisationsstrahlteiler angeordneten Modulatoren senkrecht zueinander und räumlich getrennt voneinander vorgesehen sind. Diese räumliche Trennung der beiden Modulatoren am zweiten Polarisationsstrahlteiler gestattet es, die gemeinsam projizierten Teilbilder in einer Bildebene wieder nahtlos aneinander zu fügen, da sich die aktiven Flächen der Modulatoren nicht direkt zu einem geschlossenen Bild zusammenfügen lassen , da sie mehr oder weniger stark umrandet sind.

Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass die zwei homogen leuchtenden Felder, deren Polarisationsebenen senkrecht aufeinander stehen, bei einer 1:1 abbildenden Beleuchtungsoptik die gleiche Größe wie die an dem zweiten Polarisationsstrahlteiler vorgesehenen beiden Modulatoren aufweisen.

Des weiteren ist bevorzugt vorgesehen und wesentlich, dass mittels des zweiten Polarisationsstrahlteilers je nach Lage der jeweiligen Polarisationsebene eines der beiden Leuchtfelder in Transmission den einen Modulator und das andere Leuchtfeld in Reflexion den anderen Modulator beleuchtet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung wird darin gesehen, dass durch die Trennung der beiden Lichtbündel in senkrecht zueinander laufenden Richtungen die räumliche Trennung der Modulatoren für die beiden Teilbilder erhalten wird.

Eine ebenso bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass nach einer Modulation der Lichtbündel mittels der beiden Modulatoren durch den zweiten Polarisationsstrahlteiler im Abbildungszweig wieder eine Parallelisierung der beiden abbildenden Lichtbündel erfolgt.

Wesentlich ist an der neuen Anordnung zur Bilderzeugung bei der digitalen Projektion, dass man ein Gesamtbild mit der doppelten Auflösung der eingesetzten Modulatoren und einem günstigeren Seitenverhältnis erzielt.

Die Erfindung wird folgend anhand eines schematisch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

1 ein Optikschema der Anordnung zur Bilderzeugung.

Eine Beleuchtungseinrichtung, eine Lichtquelle 1 beleuchtet ein Linsenarray oder einen Integratorstab 2, an dessen Ausgang eine Kombination aus einem Umlenkprisma 3 und einem ersten Polarisationsstrahlteiler 4 angeordnet ist. Am Ausgang dieser Kombination aus Umlenkprisma 3 und erstem Polarisationsstrahlteiler 4 entstehen zwei homogen leuchtende Felder 5 und 6 (beispielsweise s- oder p-polarisiertes Licht), deren Polarisationsebenen senkrecht aufeinander stehen. Die beiden homogen leuchtenden Felder 5,6 werden durch eine, dem Umlenkprisma 3 und dem ersten Polarisationsstrahlteiler 4 nachgeordnete Beleuchtungsoptik 7,8 im richtigen Maßstab auf je einen Modulator 10,11 abgebildet. Die beiden homogen leuchtenden Felder 4,5 besitzen bei einer 1:1 abbildenden Beleuchtungsoptik 7,8 die gleiche Größe wie die beiden Modulatoren 10,11.
Durch einen zwischen der Beleuchtungsoptik 8 und den Modulatoren 10,11 angeordneten zweiten Polarisationsstrahlenteiler 9, an dem senkrecht zueinander und räumlich getrennt voneinander die beiden Modulatoren vorgesehen sind, wird je nach Lage der jeweiligen Polarisationsebene eines der beiden abzubildenden Lichtbündel 12,13 entweder in Transmission den einen und das andere Lichtbündel in Reflexion den anderen Modulator 10,11 beleuchten. Die anschließende Trennung der Lichtbündel 12,13 in senkrecht zueinander laufenden Richtungen ermöglicht die gewünschte räumliche Trennung der Modulatoren 10,11 für die beiden Teilbilder. Nach der Modulation der beiden Lichtbündel 12,13, d.h. nach der Drehung der Polarisationsebene der bilderzeugenden Anteile des jeweiligen Lichtbündels 12,13 erfolgt im Abbildungszweig durch den gleichen zweiten Polarisationsteiler 9 wieder eine Parallelisierung der abbildenden Lichtbündel 12,13 der beiden Modulatoren 10,11. Die räumliche Trennung der Modulatoren 10,11 am zweiten Polarisationsteiler 9 ermöglicht es, die gemeinsam durch eine Projektionsobjektiv 14 abgebildeten Teilbilder 15,16 der Mo dulatoren 10,11 in einer Bildebene 17 nahtlos aneinander zu plazieren.

1: Lichtquelle
2: Linsenarray, Integratorstab
3: Umlenkprisma
4: erster Polarisationsstrahlteiler
5: homogen leuchtendes Feld
6: homogen leuchtendes Feld
7: Beleuchtungsoptik
8: Beleuchtungsoptik
9: zweiter Polarisationsstrahlteiler
10: Modulator
11: Modulator
12: Lichtbündel
13: Lichtbündel
14: Projektionsobjektiv
15: Teilbild
16: Teilbild
17: Bildebene

Claims

Anordnung zur Bilderzeugung bei der digitalen Projektion, wobei das digitale Projektionssystem eine Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtflusses, einen Polarisationsteiler, um die Polarisation des Lichtes abhängig von einem zu projizierenden Bild zu drehen und ein Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Bildes auf einen Bildschirm umfasst und wobei Mittel zur Lichtmodulation und Lichtbündelung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu projizierendes Bild in mehrere aneinandergrenzende Teilbilder (15,16) zerlegt wird, wobei jedes einzelne Teilbild (15,16) von je einem Modulator (10,11) erzeugt wird und wobei die Teilbilder (15,16) bei der Projektion mittels optischer Mittel sinnrichtig so zusammengefügt sind, dass die projizierten Teilbilder (15,16) lückenlos aneinander anschließen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung neben einem mit einem Umlenkprisma (3) verbundenen ersten Polarisationsstrahlteiler (4) zur Erzeugung von zwei homogen leuchtenden Felder (5,6) einen zweiten zwischen einer Beleuchtungsoptik (7,8) und zwei Modulatoren (10,11) angeordneten Polarisationsstrahlteiler (9) zur Beleuchtung der Modulatoren (10,11) umfasst, der gleichzeitig nach der Modulation der Lichtbün del (12,13) im Abbildungszweig wieder eine Parallelisierung der abzubildenden Lichtbündel (12,13) der beiden Modulatoren (10,11) vornimmt.
Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Umlenkprisma (3) verbundene Polarisationsstrahlteiler (4) am Ausgang eines einer Lichtquelle (1) nachgeordneten Linsenarrays (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Umlenkprisma (3) verbundene Polarisationsstrahlteiler (4) am Ausgang eines einer Lichtquelle (1) nachgeordneten Integratorstabes (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei an dem zweiten Polarisationsstrahlteiler (9) angeordneten Modulatoren (10,11) senkrecht zueinander und räumlich getrennt voneinander vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ausgang des ersten Polarisationsstrahlteilers (9) entstehenden zwei homogen leuchtenden Felder (5,6) senkrecht aufeinander stehende Polarisationsebenen aufweisen, die bei einer 1:1 abbildenden Beleuchtungsoptik (7,8) die gleiche Größe wie die beiden Modulatoren (10,11) aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass mittels des zweiten Polarisationsstrahlenteiler (9) je nach Lage der jeweiligen Polarisationsebene eines der beiden Leuchtfelder (5,6) in Transmission den einen Modulator (10) und das andere Leuchtfeld in Reflexion den anderen Modulator (11) beleuchtet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Trennung der beiden Leuchtfelder (5,6) in senkrecht zueinander laufende Lichtbündel (12,13) die räumliche Trennung der Modulatoren (10,11) für die beiden Teilbilder (15,16) erhalten wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Modulation der Lichtbündel (12,13) durch den zweiten Polarisationsteiler (9) wieder eine Parallelisierung der abbildenden Lichtbündel (12,13) der beiden Modulatoren (10,11) vorgesehen ist.