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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.
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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.
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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.
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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.
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Andererseits könnte die effektive Blendenzahl
von Beleuchtungsoptiksystemen verkleinert werden, um Beleuchtung
effizient durchzuführen, und
dadurch das von der Projektorvorrichtung projizierte Bild aufgehellt
werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Totalreflexionswinkel (gezeigt
durch A in 6) in dem
Totalreflexionsprisma wird durch die Totalreflexionsbedingung bestimmt
und kann nicht willkürlich
verändert
werden.
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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.
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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.
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Vorzugsweise ist das Lichtstromtrennmittel ein
Prismenelement.
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Das Polarisationsrichtungsdrehmittel
kann durch eine λ/4-Platte
gebildet sein.
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Vorzugsweise ist das Projektionsoptiksystem ein
optisches System, welches auf einer Verkleinerungsseite telezentrisch
(objektseitig telezentrisch) ist .
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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.
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Projektorvorrichtung bereit, welche das Projektoroptiksystem
umfasst.
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1 ist
eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems
gemäß Beispiel
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Ansicht, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 1 der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 ist
eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems
gemäß Beispiel
2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Ansicht, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 2 der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5 ist
eine Ansicht, welche einen Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 3 der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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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
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7 ist
eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines herkömmlichen
Projektoroptiksystems zum Trennen eines Beleuchtungslichtstroms
und eines Projektionslichtstroms voneinander an einer Pupillenposition
eines Projektionsoptiksystems zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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3 ist
eine Schnittansicht, welche die Konfiguration eines Projektoroptiksystems
gemäß Beispiel
2 zeigt, während 4 eine Ansicht ist, welche
einen Hauptteil des Projektoroptiksystems zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Fig. 5 ist eine Ansicht, welche einen
Hauptteil des Projektoroptiksystems gemäß Beispiel 3 der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ist das Projektionsoptiksystem als
ein Optiksystem konfiguriert, welches auf der Verkleinerungsseite
telezentrisch ist, so kann verhindert werden, dass Farb- und Lichtmenge
ungleicht wird.
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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.