DE10361559A1 - Projection arrangement for use in digital projector of e.g. LCD, has deflective unit with spherically formed reflective surface that is arranged approximately at forty five degrees with respect to principal axes of three lenses - Google Patents

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Abstract

The arrangement has a polarizer (4) arranged between lenses (1, 2) in a polarized light path (7). A deflective unit (6) has a spherically formed reflective surface that is arranged approximately at 45 degrees with respect to principle axes (5, 8) of lenses (1, 2, 3). The polarizer is tilted at an angle less than 45 degrees and with respect to the principal axis (5) of the lenses.

Description

Die Erfindung betriff eine Projektionsanordnung, bevorzugt zur Anwendung in digitalen Projektoren auf LCD- oder LCoS – Basis, mit einem im Projektionsstrahlengang zwischen den Teiloptiken des Projektionsobjektivs angeordneten Polarisator, wobei der Polarisator als plattenförmiger, zur optischen Achse des Projektionsstrahlenganges gekippter, Polarisationsstrahlteiler ausgebildet ist.The Invention relates to a projection arrangement, preferably for use in digital projectors based on LCD or LCoS, with one in the projection beam path arranged between the partial optics of the projection lens polarizer, the polarizer being a plate-shaped, optical axis the projection beam path tilted, polarization beam splitter is trained.

Bekannt sind Projektionsobjektive mit integrierten Polarisatoren, bei denen sich der Polarisationsstrahlteiler in einem Glaswürfel (PBS) im telezentrischen Strahlengang befindet. Derartige Lösungen erweisen sich als ungünstig, da die Glaswege im telezentrischen Strahlengang einmal zu großen Bündeldurchmessern führen und zum anderen infolge der Spannungsdoppelbrechung den Polarisationszustand negativ beeinflussen.Known are projection lenses with integrated polarizers, in which the polarization beam splitter in a glass cube (PBS) located in the telecentric beam path. Such solutions prove unfavorable because the glass paths in the telecentric beam path once too large bundle diameters to lead and on the other hand due to the birefringence the polarization state influence negatively.

Ferner sind Drahtgitterpolarisatoren bekannt, die auch im nichttelezentrischen Strahlengang angeordnet werden können. Bei der Verwendung derartiger Polarisatoren werden verkippte Glasplatten als Träger der Polarisatoren eingesetzt. Dies ist im Projektionsstrahlengang sowohl in Reflexion als auch in Transmission möglich.Further Drahtgitterpolarisatoren are known, which are also in the non-telecentric Beam path can be arranged. When using such polarizers are tilted glass plates as a carrier used the polarizers. This is in the projection beam path possible both in reflection and in transmission.

Während bei Reflexion die Schwierigkeit darin besteht, die Fläche des Polarisators exakt eben auszubilden treten bei Verwendung in Transmission unerwünschte Bildfehler, insbesondere Astigmatismus auf.While at Reflection the difficulty is the area of the Polarisators form precisely even when used in transmission unwanted artifacts, especially astigmatism.

In DE 10020458 A1 wird ein Reflexionsprojektor beschrieben, bei welchem ein Platten-PBS verwendet wird, der bezüglich der optischen Achse auf einem Ausbreitungsweg des Lichtes geneigt angeordnet ist. Zur Beseitigung der durch den Platten-PBS erzeugten Bildfehler dient ein transmissives Korrekturelement, welches platten- oder keilförmig ausgebildet ist und unter einem vorbestimmten Winkel in der gleichen Richtung wie der Platten-PBS zur optischen Achse verkippt ist.In DE 10020458 A1 For example, a reflection projector using a plate PBS inclined with respect to the optical axis on a propagation path of the light will be described. To eliminate the image defect caused by the plate PBS, a transmissive correcting element which is plate-shaped or wedge-shaped and tilted at a predetermined angle in the same direction as the plate PBS to the optical axis serves.

Nachteilig hierbei ist die zusätzliche Anordnung und Justierung des bildfehlerkorrigierenden Elementes, was mit einem relativ hohen Fertigungsaufwand verbunden ist.adversely Here is the additional Arrangement and adjustment of the image-correcting element, which is associated with a relatively high production cost.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsanordung mit integriertem Polarisator dahingehend weiterzuentwickeln, dass ohne zusätzliche Elemente die durch den Polarisator erzeugten Bildfehler beseitigt werden.outgoing One of the objects of the invention is a projection arrangement with integrated polarizer to the effect that without additional Elements eliminates the image errors generated by the polarizer become.

Diese Aufgabe wird durch eine Projektionsanordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Zwecke der Korrektur der durch den Polarisator erzeugten Abbildungsfehler zwischen dem Polarisator und der einer in Richtung der Projektionsfläche orientierten Teiloptik ein reflektives Umlenkelement angeordnet ist, wobei die Hauptachse der vor dem Umlenkelement angeordneten Teiloptik und die Hauptachse der dem Umlenkelement nachfolgend angeordneten Teiloptik auf der optisch wirksamen Fläche des Ümlenkelementes versetzt zueinander liegen.These The object is achieved by a projection arrangement of the type described above Type according to the invention thereby solved, for the purpose of correction, the one generated by the polarizer Aberration between the polarizer and the one in the direction the projection surface oriented partial optics arranged a reflective deflecting element is, wherein the main axis arranged in front of the deflecting element Partial optics and the main axis of the deflection arranged below Partial optics offset on the optically effective surface of the Ümlenkelementes each other lie.

Zweckmäßigerweise besitzt das reflektive Umlenkelement eine sphärisch ausgebildete Wirkfläche, die etwa 45 Grad zu den Hauptachsen der Teiloptiken angeordnet ist.Conveniently, has the reflective deflecting a spherically shaped effective surface, the arranged at about 45 degrees to the major axes of the partial optics.

Bedingt durch gezielt gewählte Krümmung des Umlenkelementes und den Versatz der Hauptachsen der Teiloptiken auf dem Umlenkelement werden Bildfehler, wie beispielsweise Astigmatismus, hervorgerufen durch die Anordnung des Polarisators im Projektionsobjektiv, kompensiert. Die Anordnung zusätzlicher Korrekturelemente im Projektionsstrahlengang ist nicht erforderlich.conditioned through specifically chosen Curvature of the Deflection element and the offset of the main axes of the partial optics on the deflector image errors, such as astigmatism, caused by the arrangement of the polarizer in the projection lens, compensated. The arrangement of additional Correction elements in the projection beam path is not required.

Denkbar ist auch, das Umlenkelement keilförmig auszubilden, wobei die Hauptachsen der Teiloptiken auf der inneren, in Richtung der Teiloptiken reflektierend ausgebildeten Wirkfläche, versetzt zueinander liegen.Conceivable is also to form the deflection wedge-shaped, wherein the Main axes of the sub-optics on the inner, reflecting in the direction of the sub-optics trained effective area, offset from one another.

Eine derartige Lössung hat den Vorteil, dass sich die optischen Wege zwischen den Teiloptiken verkürzen lassen, was wiederum zur Baugrößenreduzierung des Projektionsobjektivs führt.A Such a solution has the advantage that the optical paths between the partial optics can be shortened, which in turn reduces the size of the frame of the projection lens.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche Elemente. Im einzelnen zeigen:in the Following, the invention will be explained in more detail with reference to embodiments. Same Reference numerals in the individual figures indicate the same Elements. In detail show:

1: den vereinfachten Strahlenverlauf im Projektionsobjektiv mit einem sphärisch ausgebildeten reflektiven Umlenkelement, 1 : the simplified beam path in the projection objective with a spherically formed reflective deflecting element,

2: die Darstellung eines ersten keilförmigen Umlenkelementes und 2 : the representation of a first wedge-shaped deflecting element and

3: die Darstellung eines zweiten keilförmigen Umlenkelementes. 3 : the representation of a second wedge-shaped deflecting element.

1 zeigt den vereinfachten Strahlengang in einem Projektionsobjektiv, bestehend aus den Teiloptiken 1, 2 und 3. Zwischen den Teiloptiken 1 und 2 befindet sich ein plattenförmiger Polarisationsstrahlteiler 4, der unter einem Winkel α = 45 Grad zur Hauptachse 5 der Teiloptiken 1 und 2 verkippt angeordnet ist. 1 shows the simplified beam path in a projection lens, consisting of the partial optics 1 . 2 and 3 , Between the partial optics 1 and 2 there is a plate-shaped polarization beam splitter 4 which is at an angle α = 45 degrees to the main axis 5 the partial optics 1 and 2 is arranged tilted.

Über ein reflektives, geringfügig sphärisch ausgebildetes Umlenkelement 6 (Krümmungsradius ca. 19 m) und die Teiloptik 3 gelangt der polarisierte Strahlengang 7 um 90 Grad zur Hauptachse 6 der Teiloptiken 1 und 2 abgelenkt auf die nicht dargestellte Projektionsfläche.About a reflective, slightly spherical trained deflection 6 (Radius of curvature approx. 19 m) and the partial optics 3 the polarized beam path arrives 7 90 degrees to the main axis 6 the partial optics 1 and 2 deflected on the projection surface, not shown.

Die Teiloptik 3 ist dabei so angeordnet, dass deren Hauptachse 8 und die Hauptachse 5 der Teiloptiken 1 und 2 unter einem Versatz V = 0,15 mm mm auf der reflektiven Wirkfläche des Umlenkelementes 6 auftreffen.The partial optics 3 is arranged so that its main axis 8th and the main axis 5 the partial optics 1 and 2 at an offset V = 0.15 mm mm on the reflective effective surface of the deflecting element 6 incident.

Der Versatz V bewirkt in Verbindung mit der geringfügig sphärisch ausgebildeten Wirkfläche des Umlenkelementes 6, dass die durch den Polarisator 4 erzeugten Bildfehler (Astigmatismus) korrigiert werden. Die Bildfehlerkorrektur lässt sich somit auf relativ einfache Art und Weise ohne zusätzliche Korrekturelemente realisieren.The offset V causes in connection with the slightly spherical effective surface of the deflecting element 6 that through the polarizer 4 generated image defects (astigmatism) are corrected. The image error correction can thus be realized in a relatively simple manner without additional correction elements.

2 zeigt ein keilförmiges Umlenkelement 9 mit den in vereinfachter Form dargestellten Hauptachsen 5 und 8 des polarisierten Strahlenganges 7. In Analogie zu 1 treffen die Hauptachsen 5 und 8 unter dem Versatz V auf der optisch wirksamen Fläche des Umlenkelementes 9 auf. 2 shows a wedge-shaped deflecting element 9 with the main axes shown in simplified form 5 and 8th of the polarized beam path 7 , In analogy to 1 meet the main axes 5 and 8th under the offset V on the optically effective surface of the deflecting element 9 on.

Eine andere Ausführungsform der Gestaltung des keilförmigen Umlenkelementes 9 wird in 3 dargestellt, wobei das aus einem Glaskörper bestehende Umlenkelement 9 einen definierten Winkel β ≠ 90 Grad besitzt und die reflektive Wirkfläche des Umlenkelementes 9 etwa 45 Grad zu den Hauptachsen (5, 8) der Teiloptiken (1, 2, 3) liegt.Another embodiment of the design of the wedge-shaped deflecting element 9 is in 3 represented, wherein the deflection element consisting of a glass body 9 has a defined angle β ≠ 90 degrees and the reflective effective area of the deflecting element 9 about 45 degrees to the main axes ( 5 . 8th ) of the partial optics ( 1 . 2 . 3 ) lies.

1, 2, 31, 2, 3
Teiloptikpartial optics
44
Polarisatorpolarizer
5, 85, 8th
Hauptachsemain axis
6, 96 9
Umlenkelementdeflecting
77
polarisierter Strahlengangpolarized beam path
VV
Versatzoffset
αα
Kippwinkel Polarisatortilt angle polarizer
ββ
Winkel Umlenkelementangle deflecting

Claims (4)

Projektionsanordnung, bevorzugt zur Anwendung in digitalen Projektoren auf LCD- oder LCoS – Basis, mit einem im Projektionsstrahlengang zwischen den Teiloptiken (1, 2) des Projektionsobjektives angeordneten Polarisator (4), wobei der Polarisator (4) als plattenförmiger, zur Hauptachse (5) des Projektionsstrahlenganges (7) gekippter, Polarisationsstrahlteiler ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Korrektur der durch den Polarisator (4) erzeugten Abbildungsfehler zwischen dem Polarisator (4) und einer in Richtung der Projektionsfläche orientierten Teiloptik (3) ein reflektives Umlenkelement (6, 9) angeordnet ist, wobei die Hauptachse (5) der vor dem Umlenkelement (6, 9) angeordneten Teiloptik (1, 2) und die Hauptachse (8) der dem Umlenkelement (6, 9) nachfolgend angeordneten Teiloptik (3) auf der optisch wirksamen Fläche des Umlenkelementes (6, 9) versetzt zueinander liegen.Projection arrangement, preferably for use in digital projectors on LCD or LCoS basis, with a projection beam path between the partial optics ( 1 . 2 ) of the projection objective arranged polarizer ( 4 ), the polarizer ( 4 ) as a plate-shaped, to the main axis ( 5 ) of the projection beam path ( 7 ) tilted, polarization beam splitter is formed, characterized in that for the purpose of correction by the polarizer ( 4 ) generated aberrations between the polarizer ( 4 ) and a partial optical system oriented in the direction of the projection surface ( 3 ) a reflective deflecting element ( 6 . 9 ), the main axis ( 5 ) in front of the deflecting element ( 6 . 9 ) arranged partial optics ( 1 . 2 ) and the main axis ( 8th ) of the deflecting element ( 6 . 9 ) arranged sub-optics ( 3 ) on the optically effective surface of the deflecting element ( 6 . 9 ) are offset from one another. Projektionsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, dass das reflektive Umlenkelement (6) eine sphärisch ausgebildete Wirkfläche besitzt.Projection arrangement according to claim 1, characterized in that the reflective deflecting element ( 6 ) has a spherically formed active surface. Projektionsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektive Wirkfläche des Umlenkelementes (6, 9) etwa 45 Grad zu den Hauptachsen (5, 8) der Teiloptiken (1, 2, 3) angeordnet ist.Projection arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the reflective effective surface of the deflecting element ( 6 . 9 ) about 45 degrees to the main axes ( 5 . 8th ) of the partial optics ( 1 . 2 . 3 ) is arranged. Projektionsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (9) keilförmig ausgebildet ist, wobei die Hauptachsen (5, 8) der Teiloptiken (1, 2, 3) auf der inneren, in Richtung der Teiloptiken (2, 3) reflektierend ausgebildeten Wirkfläche, versetzt zueinander liegen.Projection arrangement according to claims 1 and 3, characterized in that the deflection element ( 9 ) is wedge-shaped, the main axes ( 5 . 8th ) of the partial optics ( 1 . 2 . 3 ) on the inner, in the direction of the partial optics ( 2 . 3 ) reflective effective area, offset from each other.
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