DE10341364A1 - Projektoroptiksystem und eine ein solches verwendende Projektorvorrichtung - Google Patents

Projektoroptiksystem und eine ein solches verwendende Projektorvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE10341364A1
DE10341364A1 DE10341364A DE10341364A DE10341364A1 DE 10341364 A1 DE10341364 A1 DE 10341364A1 DE 10341364 A DE10341364 A DE 10341364A DE 10341364 A DE10341364 A DE 10341364A DE 10341364 A1 DE10341364 A1 DE 10341364A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical system
light
digital micromirror
micromirror device
polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10341364A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10341364A8 (de
Inventor
Chikara Saitama Yamatomo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Optical Co Ltd filed Critical Fuji Photo Optical Co Ltd
Publication of DE10341364A1 publication Critical patent/DE10341364A1/de
Publication of DE10341364A8 publication Critical patent/DE10341364A8/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/74Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7416Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
    • H04N5/7458Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of deformable mirrors, e.g. digital micromirror device [DMD]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

In einem Projektoroptiksystem, welches eine Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) zum Modulieren von Beleuchtungslicht umfasst, wird eine Einrichtung mit einer Polarisationstrennfläche (51) bereitgestellt, um einen auf die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) einfallenden Lichtstrom und einen von der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) reflektierten Lichtstrom voneinander zu trennen. Eine Einrichtung zum Drehen einer Polarisationsrichtung ist zwischen der Polarisationstrennfläche (51) und der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) angeordnet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Projektoroptiksystem zum Projizieren von durch ein Lichtventil moduliertem Beleuchtungslicht unter Vergrößerung auf einen Schirm und im Genaueren auf ein Projektoroptiksystem, welches eine Digitalmikrospiegeleinrichtung umfasst, die mit einer Anzahl von Spiegelelementen mit veränderbaren Lichtreflexionsrichtungen versehen ist, welche im Stande sind, die Reflexionsrichtung von eingestrahltem Licht in Antwort auf Videosignale zu verändern, so dass nur Signallicht in Richtung eines Projektionsoptiksystems reflektiert werden kann, sowie auf eine Projektorvorrichtung, welche das Projektoroptiksystem verwendet.
  • In letzter Zeit expandierte der Markt der Projektoren aufgrund deren weitgestreuter Verwendung bei Präsentationen und die Anforderung, Bilder von DVD-Abspielgeräten und dergleichen auf größeren Bildschirmen zu betrachten. Da der Bedarf für hochauflösende Bilder zugenommen hat, wurden insbesondere Projektoroptiksysteme, welche Mikrospiegeleinrichtungen (im Folgenden als „DMD" bezeichnet) verwenden, entwickelt. Dies ist eine Technik, welche die Anzahl der Pixel drastisch erhöht, ohne die Größe des optischen Systems zu erhöhen.
  • Bei der Durchführung von Präsentationen unter Verwendung von Personalcomputern werden Projektionsvorrichtungen oft in hellen Räumen verwendet. Es bestand daher der Bedarf nach der Entwicklung einer Projektorvorrichtung, welche selbst in solch einer Umgebung ausreichend helle Bilder liefern kann.
  • Zur Aufhellung eines durch eine Projektionsvorrichtung projizierten Bildes kann die Ausgangsleistung einer dafür verwendeten Lichtquelle erhöht werden. Jedoch steigert eine Erhöhung der Ausgangsleistung der Lichtquelle nicht nur die Herstellungskosten, sondern benötigt ferner Maßnahmen gegen die von der Lichtquelle abgegebene Wärme und verkürzt die Lebensdauer der Lichtquelle.
  • Andererseits könnte die effektive Blendenzahl von Beleuchtungsoptiksystemen verkleinert werden, um Beleuchtung effizient durchzuführen, und dadurch das von der Projektorvorrichtung projizierte Bild aufgehellt werden.
  • Als solches Projektoroptiksystem werden Beispiele herkömmlicher, DMD verwendender Projektoroptiksysteme unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. 6 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Hauptteils eines Projektoroptiksystems zum Trennen eines Beleuchtungslichtstroms und eines Projektionslichtstroms voneinander unter Verwendung eines Totalreflexionsprismas zeigt. 7 ist eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems zum Trennen eines Beleuchtungslichtstroms und eines Projektionslichtstroms voneinander an einer Pupillenposition eines Projektionsoptiksystems zeigt.
  • Beim herkömmlichen Projektoroptiksystem zum Trennen eines Beleuchtungslichtstroms und eines Projektionslichtstroms voneinander unter Verwendung eines Totalreflexionsprismas wie in 6 gezeigt wird von einer Lichtquelle (nicht gezeigt) emittiertes Beleuchtungslicht durch eine Totalreflexionsfläche 91 eines Prismas 90 totalreflektiert, so dass es auf eine DMD 70 einfällt. Das durch die DMD 70 modulierte Beleuchtungslicht tritt dann in ein Projektionsoptiksystem (nicht gezeigt) ein, um auf einen Schirm (nicht gezeigt) projiziert zu werden. Eine Deckglasscheibe 71 ist an der Oberfläche der DMD 70 angebracht.
  • Das herkömmliche Projektoroptiksystem zum Trennen eines Beleuchtungslichtstroms und eines Projektionslichtstroms voneinander an einer Pupillenposition eines Projektionsoptiksystems umfasst wie in 7 gezeigt eine Lichtquelleneinheit 10; ein Integratoroptiksystem 20, welches von einem Stabintegrator 201 zum Homogenisieren eines Lichtstroms von der Lichtquelleneinheit 10 und einem Paar Linsen 202, 203 gebildet ist; einen Spiegel 403; ein Paar Kondensorlinsen 401, 402; eine DMD 70 und ein Projektionsoptiksystem 80 einschließlich einer Mehrzahl von Linsen. Eine Deckglasscheibe 71 ist an der Oberfläche der DMD 70 angebracht.
  • In diesem Projektoroptiksystem ist die Kondensorlinse 401 nahe der Pupillenposition des Projektionsoptiksystems 80 angeordnet. Der Beleuchtungslichtstrom durchläuft die Kondensorlinse 401, welche nahe der Pupillenposition angeordnet ist, während der Projektionslichtstrom von der DMD 70 in das Innere eines Rahmens (nicht gezeigt) des Projektionsoptiksystems 80 eintritt, wodurch diese Lichtströme voneinander getrennt werden. Um nämlich im Wesentlichen paralleles Licht zu werden, wird das von der Lichtquelleneinheit 10 emittierte Beleuchtungslicht durch das Integratoroptiksystem 20 in einen gleichmäßigen Lichtstrom umgewandelt, welcher durch den Spiegel 403 reflektiert und dann durch die Kondensorlinsen 401, 402 gesammelt wird, um auf die DMD 70 einzufallen. Das durch die DMD 70 zum Tragen von Bildinformationen modulierte Beleuchtungslicht tritt durch die Feldlinsen 402 wiederum in das Projektionsoptiksystem 80 ein, um auf einen Schirm (nicht gezeigt) projiziert zu werden.
  • Bei dem eine DMD verwendenden Projektoroptiksystem, so wie auch bei dem Optiksystem zum Trennen des Beleuchtungslichtstroms und des Projektionslichtstroms voneinander unter Verwendung des Totalreflexionsprimas und dem Projektoroptiksystem zum Trennen des Beleuchtungslichtstroms und des Projektionslichtstroms voneinander an der Pupillenposition des Projektionsoptiksystems, weisen die effektive Blendenzahl und der Drehwinkel eines winzigen Spiegelelements (bzw.
  • Mikrospiegelelements), welches die DMD bildet, eine enge Beziehung zueinander auf, wodurch die effektive Blendenzahl des Beleuchtungsoptiksystems nicht verringert werden kann, ohne dass der Drehwinkel von die DMD bildenden winzigen Spiegelelementen verändert wird. Außerdem ist der Drehwinkel von die DMD bildenden winzigen Spiegelelementen gemäß vorbestimmten Standards bestimmt und kann daher nicht einfach verändert werden.
  • Der Totalreflexionswinkel (gezeigt durch A in 6) in dem Totalreflexionsprisma wird durch die Totalreflexionsbedingung bestimmt und kann nicht willkürlich verändert werden.
  • Im Hinblick auf solche Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein eine DMD verwendendes Projektoroptiksystem sowie einen dieses Optiksystem verwendenden Projektor bereit zu stellen, wobei die effektive Blendenzahl des Beleuchtungsoptiksystems verringert werden kann, ohne den Drehwinkel von die DMD bildenden winzigen Spiegelelementen zu verändern, wodurch ein helles optisches System erhalten wird und es ermöglicht wird, Richtungen von Beleuchtungs- und Projektionslichtströmen willkürlich zu setzen.
  • Zum Lösen der oben genannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Projektoroptiksystem bereit, welches umfasst:
    Eine Digitalmikrospiegeleinrichtung zum Modulieren von Beleuchtungslicht, wobei die Digitalmikrospiegeleinrichtung winzige Spiegelelemente mit variablen Lichtreflexionsrichtungen enthält, wobei die winzigen Spiegelelemente in regelmäßiger Weise innerhalb einer Ebene derart angeordnet sind, dass sie den jeweiligen Pixeln eines Bildes entsprechen, wobei jedes winzigen Spiegelelement gemäß einem ihm zugeführten Videosignal zwischen zwei Zuständen mit jeweiligen Drehwinkeln, die verschieden voneinander sind, schaltet, um das Beleuchtungslicht wahlweise in eine erste oder eine zweite Richtung zu reflektieren;
    Ein Beleuchtungsoptiksystem zum Beleuchten der Digitalmikrospiegeleinrichtung mit einem Lichtstrom einheitlicher Polarisationsrichtung;
    Ein Projektionsoptiksystem zum Projizieren des durch die Digitalmikrospiegeleinrichtung modulierten Lichtstroms auf eine vorbestimmte Projektionsfläche; und
    ein Lichtstromtrennmittel, um Licht von dem Beleuchtungsoptiksystem auf die Digitalmikrospiegeleinrichtung einfallen zu lassen und das Beleuchtungslicht, welches durch die Digitalmikrospiegeleinrichtung moduliert und in die erste Richtung emittiert wurde, zu dem Projektionsoptiksystem zu führen;
    wobei das Lichtstromtrennmittel eine Polarisationstrennfläche aufweist, um einen auf die Digitalmikrospiegeleinrichtung einfallenden Lichtstrom und einen von der Digitalmikrospiegeleinrichtung emittierten Lichtstrom voneinander zu trennen; und
    wobei ein Polarisationsrichtungsdrehmittel zum Drehen einer Polarisationsrichtung zwischen der Polarisationstrennfläche und der Digitalmikrospiegeleinrichtung angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist das Lichtstromtrennmittel ein Prismenelement.
  • Das Polarisationsrichtungsdrehmittel kann durch eine λ/4-Platte gebildet sein.
  • Vorzugsweise ist das Projektionsoptiksystem ein optisches System, welches auf einer Verkleinerungsseite telezentrisch (objektseitig telezentrisch) ist .
  • Die Polarisationstrennfläche kann auf sie einfallendes s-polarisiertes Licht von dem Beleuchtungsoptiksystem in Richtung der Digitalmikrospiegeleinrichtung reflektieren und von dem Polarisationsrichtungsdrehmittel ausgegebenes p-polarisiertes Licht durch diese hindurch in Richtung des Projektionsoptiksystems übertragen, nachdem es durch die Digitalmikrospiegeleinrichtung in die erste Richtung reflektiert worden ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Projektorvorrichtung bereit, welche das Projektoroptiksystem umfasst.
  • 1 ist eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Ansicht, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ist eine Ansicht, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Hauptteils eines herkömmlichen Projektoroptiksystems zum Trennen eines Beleuchtungslichtstroms und eines Projektionslichtstroms voneinander unter Verwendung eines Totalreflexionsprismas zeigt; und
  • 7 ist eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines herkömmlichen Projektoroptiksystems zum Trennen eines Beleuchtungslichtstroms und eines Projektionslichtstroms voneinander an einer Pupillenposition eines Projektionsoptiksystems zeigt.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen des Projektoroptiksystems gemäß der vorliegenden Erfindung und der Projektorvorrichtung, die das Projektoroptiksystem verwendet, unter Bezugnahme auf spezielle, in den Zeichnungen gezeigte Beispiele erklärt.
  • 1 ist eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, während 2 eine Ansicht ist, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst das Projektoroptiksystem gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelleneinheit 10, ein Integratoroptiksystem 20 zum Homogenisieren der Lichtmengenverteilung innerhalb eines Lichtstromquerschnitts, einen Polarisationsumwandler 30 zum Umwandeln des Lichtstroms von der Lichtquelleneinheit 10 in vorbestimmt linear polarisiertes Licht, ein Paar Kondensorlinsen 41, 42 zum Zusammenführen des polarisierten Lichts, ein Polarisationstrennprisma 50 mit einer Polarisationstrennfläche 51, eine λ/4-Platte 60, eine DMD (Digitalmikrospiegeleinrichtung) 70 und ein Projektionsoptiksystem 80 einschließlich einer Mehrzahl von Linsen.
  • Die Lichtquelleneinheit 10 umfasst einen parabolischen Reflektor 11 und eine Lichtquellenlampe 12, welche an dessen Fokuspunkt angeordnet ist. Beleuchtungslicht (weißes Licht) von der Lichtquellenlampe 12 wird durch den parabolischen Reflektor 11 als ein im Wesentlichen paralleles Licht reflektiert, welches dann auf das Integratoroptiksystem 20 einfällt.
  • Das Integratoroptiksystem 20 umfasst eine erste Linsenanordnung 21 und eine zweite Linsenanordnung 22. Eine Mehrzahl von konvexen Linsen sind in einer rechteckigen Form an jedem von Substraten der Linsenanordnungen 21, 22 angeordnet. Die entsprechenden Flächen der konvexen Linsen der ersten Linsenanordnung 21 und der zweiten Linsenanordnung 22 sind einander entgegengesetzt angeordnet und an jeweiligen Positionen vorgesehen, an denen der Lichtstrom von der Lichtquellenlampe 12 den Polarisationsumwandler 30 (einen Kammfilter, welcher später im Detail beschrieben wird) in einer gleichmäßigen Art und Weise effizient beleuchtet. Das auf die erste Linsenanordnung 21 einfallende Licht bildet Lichtquellenbilder von einer Anzahl, die der der konvexen Linsen identisch ist, und zwar innerhalb einer zur optischen Achse X senkrechten Ebene unter der Wirkung der einzelnen konvexen Linsen, wobei die zweite Linsenanordnung 22 nahe den Lichtquellenbildern angeordnet ist. Das durch die zweite Linsenanordnung 22 gesammelte Licht fällt auf den Polarisationsumwandler 30 ein, welcher der zweiten Linsenanordnung 22 benachbart ist.
  • Der Polarisationsumwandler 30 umfasst einen Kammfilter und enthält, wenngleich nicht im Detail abgebildet, eine Polarisationstrennfläche und eine λ/2-Platte zum Umwandeln von p-polarisiertem Licht in s-polarisiertes Licht, wodurch das Beleuchtungslicht von der Lichtquelleneinheit 10 in spolarisiertes Licht überführt wird. Das durch den Kammfilter in s-polarisiertes Licht überführte Beleuchtungslicht wird auf das Polarisationstrennprisma 50 durch ein Paar Kondensorlinsen 41, 42 einfallen gelassen.
  • Wie in 2 gezeigt, weist das Polarisationstrennprisma 50 die Polarisationstrennfläche 51 auf, wobei einfallendes s-polarisiertes Licht durch die Polarisationstrennfläche 51 reflektiert wird, um durch die λ/4-Platte 60 auf die DMD 70 einzufallen. Dieses s-polarisierte Licht wird durch die DMD 70 moduliert und reflektiert und verläuft dann erneut durch die λ/4-Platte 60, sodass sie in p-polarisiertes Licht umgewandelt wird, welche dann auf das Polarisationstrennprisma 50 einfällt. Danach durchläuft unter der Wirkung der λ/4-Platte 60 moduliertes Licht durch die Polarisationstrennfläche 51. Aus diesem Grund tritt das p-polarisierte Licht, welches gewünschte Videoinformationen trägt, danach in das Projektionsoptiksystem 80 ein, um auf einen Schirm (nicht gezeigt) projiziert zu werden.
  • In 2 deuten unterbrochene Linien das s-polarisierte Licht an, welches auf das Polarisationstrennprisma 50 einfällt und dann durch das Polarisationstrennprisma 50 reflektiert wird, um die DMD 70 zu erreichen, wobei durchgehende Linien das p-polarisierte Licht andeuten, welches durch die DMD 70 moduliert und dann durch die Polarisationstrennfläche 51 geführt wird, um das Projektionsoptiksystem 80 (siehe 4) zu erreichen.
  • Die DMD 70 ist eine im Wesentlichen flache Einrichtung und umfasst eine Spiegelfläche, in welcher eine sehr große Anzahl von Spiegelelementen ähnlicher Bauweise innerhalb einer Ebene (DMD-Fläche) regelmäßig angeordnet sind, wobei die Reflektionsrichtung eines jeden der die Spiegelfläche bildenden Spiegelelemente zwischen zwei Richtungen unabhängig schaltbar ist. Die Spiegelelemente entsprechen jeweiligen Pixeln eines Bildes und nehmen einen von zwei unterschiedlichen Drehwinkelzuständen gemäß einer EIN/AUS-Steuerung von den Spiegelelementen zugeführten Bildsignalen an, wodurch sie das Beleuchtungslicht wahlweise in eine erste oder zweite Richtung reflektieren. Eine Deckglasscheibe 71 ist an der Oberfläche der DMD 70 angebracht.
  • In dieser Ausführungsform ist das durch die Spiegelelemente in ihrem EIN-Zustand reflektierte Licht vorzugsweiset moduliertes Licht, während das durch Spiegelelemente in ihrem AUS-Zustand reflektierte Licht zum Beispiel von Außenseiten des Polarisationstrennprismas 50 nach außen emittiert und durch eine Lichtabsorptionsplatte oder dergleichen, welche nicht gezeigt ist, in Wärme umgewandelt wird, die abgegeben wird.
  • Das Projektionsoptiksystem 80 ist ein Optiksystem, welches auf der Verkleinerungsseite telezentrisch ist, wodurch es in der Lage ist, zu verhindern, dass Farb- und Lichtmenge ungleich werden.
  • Bei dem Projektoroptiksystem von Beispiel 1 wird somit bewirkt, dass das von der Lichtquelleneinheit 10 entlang der optischen Achse X emittierte Beleuchtungslicht durch das Integratoroptiksystem 20 eine gleichmäßige Lichtmengenverteilung innerhalb eines Lichtstromquerschnitts aufweist und durch den Polarisationsumwandler 30 in s-polarisiertes Licht umgewandelt wird, welches durch die Kondensorlinsen 41, 42 zusammengeführt wird. Zusammengeführtes Licht wird somit durch die Polarisationstrennfläche 51 des Polarisationstrennprismas 50 reflektiert und fällt dann auf die DMD 70 ein, wobei die Polarisationsrichtung durch die λ/4-Platte 60 um 90° gedreht wird. In der DMD 70 reflektiert jedes Spiegelelement das Beleuchtungslicht wahlweise in die erste oder die zweite Richtung, um zu bewirken, dass das Licht Videoinformationen trägt. Das resultierende modulierte Licht wird wieder durch die λ/4-Platte 60 geführt, um die Polarisationsrichtung um 90° zu drehen, wodurch es in p-polarisiertes Licht umgewandelt wird, welches dann auf dann auf das Polarisationstrennprisma 50 einfällt. Bei dem Polarisationstrennprisma 50 lässt die Polarisationstrennfläche 51 das ppolarisierte Licht wie oben erwähnt durch diese hindurchlaufen, wodurch das modulierte Licht, das die erwünschten Videoinformationen trägt, in das Projektionsoptiksystem 80 eintritt, um auf einen Schirm (nicht gezeigt) projiziert zu werden.
  • Bei dem Projektionsoptiksystem von Beispiel 1 wird das durch die DMD 70 modulierte Beleuchtungslicht in Bezug auf die Polarisation durch die Polarisationstrennfläche 51 des Polarisationstrennprismas 50 getrennt. Verglichen mit dem Fall der Verwendung eines Totalreflektionsprismas wird der Bereich zu Setzen des Winkels zwischen dem Beleuchtungs- und Projektionslichtstrom daher breiter und vergrößert seinen Freiheitsgrad, wodurch die Blendenzahl des Beleuchtungsoptiksystem verringert werden kann, ohne den Drehwinkel von die DMD 70 bildenden winzigen Spiegelelementen zu verändern. Andererseits kann das Polarisationstrennprisma 50 hergestellt werden, indem zwei Prismen an der Polarisationstrennfläche aneinander befestigt werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit bei der Einstellung des optischen Wegs verglichen mit dem Stand der Technik, bei welchem eine Totalreflektionsfläche durch einen Luftspalt gebildet wird, verbessert wird.
  • 3 ist eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 2 zeigt, während 4 eine Ansicht ist, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems zeigt.
  • Das Projektoroptiksystem gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung weist im Wesentlichen die selbe Konfiguration auf wie das von Beispiel 1, mit Ausnahme des Setzens des Winkels zwischen dem Beleuchtungslicht und dem Projektionslicht in dem Polarisationstrennprisma 50 und der Konfiguration des Integratoroptiksystems 20 und des Polarisationsumwandlers 30. Im Folgenden werden Konfigurationen, welche sich von denen von Beispiel 1 unterscheiden, erläutert, während Elemente, die denen von Beispiel 1 ähnlich sind, mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre detaillierte Beschreibung nicht wiederholt wird.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst das Projektoroptiksystem gemäß Beispiel 2 eine Lichtquelleneinheit 10, ein Integratoroptiksystem 20A zum Homogenisieren der Lichtmengenverteilung innerhalb eine Lichtstromquerschnitts, einen Polarisationsumwandler 30 zum Umwandeln eines Lichtstroms von der Lichtquelleneinheit 10 in vorbestimmt linear polarisiertes Licht, einen Spiegel 43 zum Reflektieren des polarisierten Lichts von dem Polarisationsumwandler 30, ein Paar Kondensorlinsen 41,42 zum Zusammenführen des polarisierten Lichts, ein Polarisationstrennprisma 50 mit einer Polarisationstrennfläche 51, eine λ/4-Platte 60, eine DMD 70 und ein Projektionsoptiksystem 80 einschließlich einer Mehrzahl von Linsen.
  • Die Lichtquelleneinheit 10 und das Projektionsoptiksystem 80 weisen ähnliche Konfigurationen auf, wie die von Beispiel 1. Bei dem Projektoroptiksystem gemäß Beispiel 2 wird nämlich Beleuchtungslicht (weißes Licht) von der Lichtquellenlampe 12 durch den parabolischen Reflektor 11 so reflektiert, dass es im Wesentlichen paralleles Licht ergibt, welches dann auf das Integratoroptiksystem 20A einfällt.
  • Das Integratoroptiksystem 20A umfasst erste und zweite Linsen 23, 24 zum Zusammenführen des Beleuchtungslichts von der Lichtquelleneinheit 10, einen Stabintegrator 27 zum Homogenisieren des Lichtstroms von der Lichtquelleneinheit 10 sowie dritte und vierte Linsen 25, 26 zum Auseinanderführen des durch den Stabintegrator 27 geführten Lichtstroms und somit zum Umwandeln des durchgeführten Lichtstroms in im Wesentlichen paralleles Licht. Der Stabintegrator 27 mischt Strahlenbüschel, welche auf seine Eingangsendflächen unter verschiedenen Winkeln einfallen, während er diese totalreflektiert, um sie in Richtung der optischen Achse X zu führen, wodurch die Lichtmengenverteilung an den Ausgangsendflächen homogenisiert wird. Der durch das Integratoroptiksystem 20A homogenisierte Lichtstrom fällt auf den Polarisationsumwandler 30 ein. Der Polarisationsumwandler 30 wird von einem Polarisationsumwandelelement gebildet, in welchem eine optische Einrichtung mit einer Polarisationstrennfläche mit einer Polarisationsrichtungsdreheinrichtung (nicht abgebildet) kombiniert ist, und ist dazu ausgebildet, das Beleuchtungslicht von der Lichtquelleneinheit 10 in s-polarisiertes Licht umzuwandeln. Das durch den Polarisationsumwandler 30 in s-polarisiertes Licht umgewandelte Beleuchtungslicht wird durch den Spiegel 43 in eine im Wesentlichen senkrechte Richtung reflektiert und wird durch ein Paar Kondensorlinsen 41, 42 zum Polarisationstrennprisma 50 geführt.
  • Das Polarisationstrennprisma 50 weist im Wesentlichen die selbe Konfiguration auf wie das von Beispiel 1, mit Ausnahme, dass die Polarisationstrennfläche 51 so gesetzt ist, dass das Beleuchtungslicht und das Projektionslicht im Wesentlichen senkrecht zueinander laufen. Wie in 4 gezeigt, weist nämlich das Polarisationstrennprisma 50 von Beispiel 2 die Polarisationstrennfläche 51 auf, wobei einfallendes s-polarisiertes Licht durch die Polarisationstrennfläche reflektiert wird, sodass es durch die λ/4-Platte 60 auf die DMD 70 einfällt. Diese Licht wird durch die DMD 70 so moduliert, dass eine vorbestimmte Lichtkomponente, welche zum Projektionslicht wird, im Wesentlichen senkrecht zu dem Beleuchtungslicht reflektiert wird. So moduliertes Licht wird erneut durch die λ/4-Platte 60 geführt, sodass es in p-polarisiertes Licht umgewandelt wird, und fällt dann auf das Polarisationstrennprisma 50. Das unter der Wirkung der λ/4-Platte 60 in p-polarisiertes Licht umgewandelte Licht wird danach durch die Polarisationstrennfläche 51 geführt, wodurch bewirkt wird, dass das ppolarisierte Licht, welches gewünschte Video-Informationen trägt, auf das Projektionsoptiksystem einfällt, um auf einen Schirm (nicht abgebildet) projiziert zu werden.
  • Bei dem Projektoroptiksystem von Beispiel 2 wird somit von der Lichtquelleneinheit 10 entlang der optischen Achse X emittiertes Beleuchtungslicht in Bezug auf die Lichtmengenverteilung innerhalb eines Lichtstromquerschnitts durch das Integratoroptiksystem 20A homogenisiert und durch den Polarisationsumwandler 30 in s-polarisiertes Licht umgewandelt. Dieses s-polarisierte Licht wird danach durch den Spiegel 43 reflektiert und wird dann durch die Kondensorlinsen 41, 42 zusammengeführt. Danach wird auf diese Weise zusammengeführtes Licht durch die Polarisationstrennfläche 51 des Polarisationstrennprismas 50 reflektiert und fällt auf die DMD 70, wobei die Polarisationsrichtung durch die λ/4-Platte 60 um 90° gedreht ist. In der DMD reflektiert jedes Spiegelelement wahlweise das Beleuchtungslicht in die erste oder zweite Richtung, wodurch bewirkt wird, dass das Licht Videoinformationen trägt. Das resultierende modulierte Licht wird wieder durch die λ/4-Platte geführt, um die Polarisationsrichtung um 90° zu drehen, wodurch es in p-polarisiertes Licht umgewandelt wird, welches dann auf das Polarisationstrennprisma 50 einfällt. Da das p-polarisierte Licht, wie oben erwähnt, durch die Polarisationstrennfläche 51 geführt wird, tritt in dem Polarisationstrennprisma 50 das modulierte Licht, welches die vorbestimmten Videoinformationen trägt, in das Projektionsoptiksystem 80 ein, sodass es auf einen Schirm (nicht abgebildet) projiziert wird.
  • So wie auch beim Beispiel 1 kann daher bei dem Projektoroptiksystem von Beispiel 2 die Blendenzahl des Beleuchtungsoptiksystems verringert werden, ohne den Drehwinkel von winzigen Spiegelelementen der DMD 70 zu verändern, und die Vorrichtung kann kompakt hergestellt werden, da das Beleuchtungslicht und das Projektionslicht im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.
  • Fig. 5 ist eine Ansicht, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Das Projektoroptiksystem gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung weist im Wesentlichen dieselbe Konfiguration auf wie das von Beispiel 1 mit Ausnahme der Polarisationsarten der Lichtströme, die auf die DMD 70 einfallen und von dieser emittiert werden.
  • Wie in 5 gezeigt, sind nämlich die Lichtströme, die auf die DMD 70 einfallen oder von dieser emittiert werden in dem Polarisationstrennprisma 50A des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 3 denen in Beispiel 1 entgegengesetzt. Außerdem wird bei dem Projektoroptiksystem gemäß Beispiel 3 der Beleuchtungslichtstrom von der Lichtquelleneinheit durch den Polarisationsumwandler in p-polarisiertes Licht umgewandelt.
  • Bei dem Projektoroptiksystem gemäß Beispiel 3 fällt der in p-polarisiertes Licht umgewandelte Lichtstrom auf das Polarisationstrennprisma 50A. Der Beleuchtungslichtstrom wird durch die Polarisationstrennfläche 51A reflektiert und fällt dann auf die DMD 70, wobei die Polarisationsrichtung durch die λ/4-Platte 60 um 90° gedreht ist. In der DMD 70 reflektiert jedes Spiegelelement das Beleuchtungslicht wahlweise in eine erste oder zweite Richtung, wodurch bewirkt wird, dass das Licht Videoinformationen trägt. Das resultierende modulierte Licht wird erneut durch die λ/4-Platte 60 geführt, sodass die Polarisationsrichtung um 90° gedreht wird wodurch es in spolarisiertes Licht umgewandelt wird, welches dann auf das Polarisationstrennprisma 50A einfällt. Im Polarisationstrennprisma 50A lässt die Polarisationstrennfläche 51A das polarisierte Licht durch diese hindurch, reflektiert jedoch das s-polarisierte Licht, wodurch das modulierte Licht, welches die gewünschten Videoinformationen trägt, auf das Projektionsoptiksystem 80 einfällt, um auf einen Schirm (nicht abgebildet) projiziert zu werden.
  • In 5 deuten unterbrochene Linien das p-polarisierte Licht an, welches auf das Polarisationstrennprisma 50A einfällt und durch die Polarisationstrennfläche 51A geführt wird, um die DMD 70 zu erreichen, während durchgezogene Linien das s-polarisierte Licht andeuten, welches durch die DMD 70 moduliert und von der Polarisationstrennfläche 51A reflektiert wird, um das Projektionsoptiksystem 80 zu erreichen.
  • Die Projektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung des Projektoroptiksystems gemäß den oben erwähnten Beispielen 1 bis 3 aufgebaut werden und ist geeignet für Präsentationen unter Verwendung von Personalcomputern und zum Projizieren von Bildern von DVD-Abspielgeräten und dergleichen, insbesondere auf große Schirme.
  • Das Projektoroptiksystem gemäß der vorliegenden Erfindung und die Projektorvorrichtung, welches dieses verwendet, kann gegenüber den oben erwähnten Ausführungsformen in verschiedenen Weisen abgewandelt werden. Beispielsweise sind, obwohl die oben erwähnten Ausführungsformen als Lichtstrom trennendes Mittel Prismenelemente verwenden, diese nicht beschränkend. Beispielsweise können auch ebene Elemente als Lichtstrom trennendes Mittel verwendet werden.
  • Wie oben erläutert, kann das Projektoroptiksystem der vorliegenden Erfindung und die Projektorvorrichtung, welche dieses verwendet, die effektive Blendenzahl des Beleuchtungsoptiksystems verringern, ohne den Drehwinkel von die Digitalmikrospiegeleinrichtung bildenden Spiegelelementen zu verändern, um ein helles Optiksystem zu erzielen. Außerdem können Richtungen von Beleuchtungs- und Projektionslichtströmen willkürlich gesetzt werden, was daszu beiträgt, die Vorrichtung kompakt herzustellen.
  • Ist das Projektionsoptiksystem als ein Optiksystem konfiguriert, welches auf der Verkleinerungsseite telezentrisch ist, so kann verhindert werden, dass Farb- und Lichtmenge ungleicht wird.
  • In einem Projektoroptiksystem, welches eine Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) zum Modulieren von Beleuchtungslicht umfasst, wird eine Einrichtung mit einer Polarisationstrennfläche (51) bereitgestellt, um einen auf die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) einfallenden Lichtstrom und einen von der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) reflektierten Lichtstrom voneinander zu trennen. Eine Einrichtung zum Drehen einer Polarisationsrichtung ist zwischen der Polarisationstrennfläche (51) und der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) angeordnet.

Claims (6)

  1. Projektoroptiksystem,umfassend: eine Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) zum Modulieren von Beleuchtungslicht, wobei die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) winzige Spiegelelemente mit variablen Lichtreflexionsrichtungen enthält, wobei die winzigen Spiegelelemente in regelmäßiger Weise innerhalb einer Ebene derart angeordnet sind, dass sie jeweiligen Pixeln eines Bildes entsprechen, wobei jedes winzigen Spiegelelement gemäß einem ihm zugeführten Videosignal zwischen zwei Zuständen mit jeweiligen Drehwinkeln, die verschieden voneinander sind, schaltet, um das Beleuchtungslicht wahlweise in eine erste oder eine zweite Richtung zu reflektieren; ein Beleuchtungsoptiksystem zum Beleuchten der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) mit einem Lichtstrom einheitlicher Polarisationsrichtung; ein Projektionsoptiksystem (80) zum Projizieren des durch die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) modulierten Lichtstroms auf eine vorbestimmte Projektionsfläche; und ein Lichtstromtrennmittel, um Licht von dem Beleuchtungsoptiksystem auf die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) einfallen zu lassen und das Beleuchtungslicht, welches durch die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) moduliert und in die erste Richtung emittiert wurde, zu dem Projektionsoptiksystem (80) zu führen; wobei die Lichtstromtrennmittel eine Polarisationstrennfläche (51, 51A) aufweisen, um einen auf die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) einfallenden Lichtstrom und einen von der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) emittierten Lichtstrom voneinander zu trennen; und wobei ein Polarisationsrichtungsdrehmittel (60) zum Drehen einer Polarisationsrichtung zwischen der Polarisationstrennfläche (51, 51A) und der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) angeordnet ist.
  2. Projektoroptiksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtstromtrennmittel ein Prismenelement (50, 50A) ist.
  3. Projektoroptiksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsrichtungsdrehmittel eine λ/4-Platte (60) umfasst.
  4. Projektoroptiksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsoptiksystem (80) ein Optiksystem ist, welches auf einer Verkleinerungsseite telezentrisch ist.
  5. Projektoroptiksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationstrennfläche (51, 51A) auf sie einfallendes s-polarisiertes Licht von dem Beleuchtungsoptiksystem in Richtung zu der Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) hin reflektiert und durch diese p-polarisiertes Licht, welches von dem Polarisationsrichtungsdrehmittel (60) abgegeben worden ist, nachdem es durch die Digitalmikrospiegeleinrichtung (70) in die erste Richtung reflektiert worden ist, in Richtung zu dem Projektionsoptiksystem (80) hin führt.
  6. Projektorvorrichtung umfassend das Projektoroptiksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
DE10341364A 2002-09-09 2003-09-08 Projektoroptiksystem und eine ein solches verwendende Projektorvorrichtung Ceased DE10341364A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02-262999 2002-09-09
JP2002262999A JP2004101826A (ja) 2002-09-09 2002-09-09 プロジェクタ用光学系およびこれを用いたプロジェクタ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10341364A1 true DE10341364A1 (de) 2004-03-25
DE10341364A8 DE10341364A8 (de) 2004-08-12

Family

ID=31944475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10341364A Ceased DE10341364A1 (de) 2002-09-09 2003-09-08 Projektoroptiksystem und eine ein solches verwendende Projektorvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7008060B2 (de)
JP (1) JP2004101826A (de)
DE (1) DE10341364A1 (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7407291B2 (en) * 2004-06-04 2008-08-05 Texas Instruments Incorporated Micromirror projection of polarized light
JP2006041124A (ja) * 2004-07-26 2006-02-09 Tohoku Univ パターン描画装置
JP2006106073A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Seiko Epson Corp プロジェクタ
KR100686882B1 (ko) 2005-04-04 2007-02-26 엘지전자 주식회사 프로젝션 디스플레이의 광학계
US20070116405A1 (en) * 2005-05-11 2007-05-24 Kane David M Optical-radiation projection
JP4819428B2 (ja) * 2005-07-19 2011-11-24 Necディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置および全反射プリズム
US7795815B2 (en) * 2005-11-01 2010-09-14 Seiko Epson Corporation Light source device and projector including light source device
CN103501432A (zh) * 2006-04-19 2014-01-08 塞特雷德股份公司 3d显示器的带宽改善
US20080123168A1 (en) * 2006-08-23 2008-05-29 Yoshihiro Maeda Mirror device modulating perpendicular incident light
TWI333592B (en) * 2007-04-19 2010-11-21 Coretronic Corp Projection apparatus
JP2010175677A (ja) * 2009-01-28 2010-08-12 Hoya Corp スキャナモジュールを備えたカメラ
JP5287695B2 (ja) * 2009-12-22 2013-09-11 株式会社リコー 光偏向装置、光偏向アレー、画像投影表示装置
TWI457687B (zh) * 2010-03-26 2014-10-21 Ability Entpr Co Ltd 影像投影及擷取系統與方法
JPWO2012172907A1 (ja) 2011-06-14 2015-02-23 株式会社トプコン 細隙灯顕微鏡
DE102012013028A1 (de) * 2012-07-02 2014-01-02 Infitec Gmbh Stereoprojektionsvorrichtung und Verfahren zur Projektion von stereoskopischen Bildern
KR101701219B1 (ko) * 2013-03-11 2017-02-01 인텔 코포레이션 Mems 스캐닝 미러 시야 제공 방법 및 장치
GB2560826B (en) * 2013-03-11 2019-02-27 Intel Corp MEMS scanning mirror field of view provision apparatus
JP6233419B2 (ja) * 2013-11-05 2017-11-22 コニカミノルタ株式会社 3板式光学システム及びプロジェクター
GB2522082B (en) * 2014-03-14 2016-02-24 Oclaro Technology Ltd Optical component
FR3074260B1 (fr) * 2017-11-30 2020-11-20 Valeo Vision Module lumineux pour vehicule automobile, et dispositif d'eclairage et/ou de signalisation muni d'un tel module

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5061049A (en) * 1984-08-31 1991-10-29 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator and method
US5535047A (en) * 1995-04-18 1996-07-09 Texas Instruments Incorporated Active yoke hidden hinge digital micromirror device
KR100219638B1 (ko) * 1997-05-27 1999-09-01 윤종용 반사형 프로젝트 장치
DE19924096C2 (de) * 1999-05-26 2003-11-27 Eads Deutschland Gmbh System zur stereoskopischen Bilddarstellung
CA2277656C (en) * 1999-07-19 2010-04-27 Imax Corporation Image projection system
JP2002090696A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Sony Corp 光学装置及び投射型表示装置
US6672722B2 (en) * 2001-06-19 2004-01-06 Intel Corporation Projection engine
US6863401B2 (en) * 2001-06-30 2005-03-08 Texas Instruments Incorporated Illumination system
AU2002365568A1 (en) * 2001-11-28 2003-06-10 3M Innovative Properties Company Tir prism for dmd projector
US6779893B2 (en) * 2003-01-24 2004-08-24 Intel Corporation Non-collinear light engine for color imaging systems

Also Published As

Publication number Publication date
DE10341364A8 (de) 2004-08-12
US7008060B2 (en) 2006-03-07
JP2004101826A (ja) 2004-04-02
US20040046941A1 (en) 2004-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69433600T2 (de) Projektionsanzeigevorrichtung
DE10341364A1 (de) Projektoroptiksystem und eine ein solches verwendende Projektorvorrichtung
DE60101310T2 (de) Reflektierendes lcd projektionssystem mit kartesischem weitwinkel-polarisationsstrahlteiler und farbteilenden und -vereinigenden prismen
DE60226028T2 (de) Projektionssystem mit geringem astigmatismus
DE60314306T2 (de) Kompaktes Beleuchtungssystem und damit versehene Projektionsanzeigevorrichtung
DE60201155T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von polarisiertem Licht
DE69725957T2 (de) Optisches Element und seine Verwendung
DE60015627T2 (de) Gerät zur Polarisationswandlung, Beleuchtungssystem und projektor
DE602004010573T2 (de) Lichtleiteinheit, Beleuchtungsvorrichtung und Projektionsanzeigevorrichtung
DE19815649A1 (de) Reflexionsprojektor
DE60126468T2 (de) Optischer Motor für SLM-Anzeigesysteme mit Auflichtschirm oder Durchlichtschirm
DE19607510C2 (de) LCD-Projektor und Verfahren zum Teilen eines Lichtflusses
DE10327551B4 (de) Bildanzeigevorrichtung des Projektionstyps
DE60215940T2 (de) Optisches beleuchtungssystem und projektor
DE10249000A1 (de) Beleuchtungssystem und Projektionssystem, das dasselbe verwendet
DE10008337B4 (de) Flüssigkristallstruktur mit verbessertem Dunkelzustand sowie dieselbe verwendender Projektor
DE10251696B4 (de) Optische Kupplungseinrichtung verwendende optische Einrichtung
DE69724698T2 (de) Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom Projektionstyp
DE69738533T2 (de) Projektor mit beleuchtungssystem
DE60131125T2 (de) Optische Vorrichtung und Projektionsanzeigevorrichtung
DE69738440T2 (de) Projektionsvorrichtung und optisches Beleuchtungssystem dafür
WO2001027683A2 (de) Anordnung, bei der von einer lichtquelle aus licht auf eine fläche gerichtet wird
DE10139496B4 (de) Projektionsvorrichtung zur Darstellung elektronischer Abbildungen
DE60133091T2 (de) Farbtrennendes bzw. -synthesierendes element und dessen verwendung in flüssigkristallprojektoren
DE60036339T2 (de) Farbprojektor

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8181 Inventor (new situation)

Inventor name: YAMAMOTO, CHIKARA, SAITAMA, SAITAMA, JP

8196 Reprint of faulty title page (publication) german patentblatt: part 1a6
8716 Sentence in annex german patentblatt annex 1a6
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: FUJINON CORP., SAITAMA, JP

8131 Rejection