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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Projektor, und insbesondere
ein optisches Projektionssystem.
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Erörterung
des verwandten Standes der Technik
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Das
Dokument WO 01/33865 A1 offenbart ein Illuminationssystem für einen
Videoprojektor. Das herkömmliche
System weist eine Lampe zum Ausstrahlen von Lichtstrahlen und einen
integrierenden Stab auf, der aus einem optischen Glasparallelepiped
besteht. Die Funktion des integrierenden Stabes ist, einen gleichförmigen Lichtstrahl
von der Lampe zu erhalten. Deshalb werden Mittel zum Mischen von Lichtstrahlen
offenbart, um so Lichtstrahlen auszusenden, deren Helligkeit eine
gleichmäßige verteilte Helligkeit
ist. Das herkömmliche
System weist ferner einen Farbteiler auf, um Farben von Lichtstrahlen,
die von der Lampe empfangen und ausgesendet werden, aufzuteilen,
und ein TIR-Prisma zum Ändern
einer Richtung und eines Winkels der Lichtstrahlen in eine vorbestimmte
Richtung und Winkel. Es ist auch ein DMD-Panel offenbart.
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Das
Dokument US 2002/0176146 A1 offenbart eine Projektionsdisplayvorrichtung,
die ein Illuminationssystem aufweist, welches eine Lichtquelle und
optische Führungsmittel
zur Bereitstellung eines Beleuchtungsstrahls hat. Ferner ist ein
Farbfilter vorgesehen, welcher ein Farbfilterrad zum Scannen des Displaypanels
mit verschieden gefärbten
Teilen des beleuchteten Strahls aufweist. Um die gefärbten Teile des
beleuchteten Strahls mit Bildinformationen zu modulieren und um
ein Bild auf einen Schirm zu projizieren, ist bei dem herkömmlichen
System auch ein Bilddisplaysystem mit einem Bilddisplaypanel vorgesehen.
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Das
Dokument
US 6 280 034
B1 offenbart ein Abbildungssystem mit einer Lampe, einem
Farbteiler, und einem den Strahlengang ändernden Prisma zum Ändern eines
Strahlenganges von Lichtstrahlen. Das herkömmliche Abbildungssystem ist
jedoch nicht geeignet und angepasst, um ein DMD-Panel zu verwenden.
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Das
Dokument WO 01/55774 A2 offenbart ein optisches Abbildungssystem,
das einen kartesischen polarisierenden Weitwinkel-Strahlteiler und Farbtrenn-
und -rekombinationsprismen verwendet.
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In
den letzten Jahren wurden Projektoren popularisiert und es wurden
verschiedene Formen von Projektoren hergestellt. Projektoren werden
eingeteilt in ein Produkt mit Lichtintensität, die auf einen kleinen Schirm
anwendbar ist, und in ein anderes Produkt, bei welchem die Lichtintensität auf einen
großen
Konferenzraum oder ein Kino anwendbar ist. Projektoren, die in eine
Projektorgröße und Projektoren
mit großer
Größe gemäß einem
Zweck oder einer Verwendung eingeteilt werden, haben auch verschiedene
Eigenschaften.
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Eine
Displayvorrichtung, die für
einen Projektor verwendet wird, wird eingeteilt in ein LCD (Flüssigkristallvorrichtung)-Panel
und ein DMD (Digitalmikrospiegelvorrichtung)-Panel. Insbesondere
in den letzten Jahren wurde eine Vielzahl von Projektoren hergestellt,
die das weithin verwendete DMD-Panel verwenden. Der Projektor, der
das DMD-Panel verwendet, wird normalerweise DLP (Digitale Lichtverarbeitung)
genannt.
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Eine
DMD, die für
den DLP-Projektor verwendet wird, weist eine Vielzahl von kleinen
Mikrospiegeln in einer Viereckform als Pixel auf und ist horizontal/vertikal
angeordnet. Das Neigen jedes Mikrospiegels wird durch ein elektrisches
Signal von außen
um eine Achse einer Diagonallinie durchgeführt.
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Wenn
deshalb ein Licht von der DMD empfangen wird, wird ein Winkel des
reflektierten Lichts durch Neigen der Mikrospiegel geändert. In
diesem Fall wird der Winkel des Lichts, der durch Neigen der Mikrospiegel
gebildet wird, nicht kontinuierlich geändert, und die Mikrospiegel
werden nur in zwei Richtungen geneigt, so dass eine Richtung des
Lichts unter Verwendung der Mikrospiegel gesteuert wird.
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In
diesem Fall werden die Mikrospiegel in der DMD in einer diagonalen
Richtung der Mikrospiegel geneigt, und das Licht, das von außen zum
Einfallen gebracht wird, muss in einer Richtung unter einem Winkel
von 45° zur
Diagonallinie einfallen. Das optische Projektionssystem, das unten
gemäß einem verwandten
Stand der Technik beschrieben wird, weist ein TIR-Prisma oder einen
Spiegel auf, der hergestellt ist, um durch das elektrische Signal
von außen
so geneigt zu werden, dass das auf das TIR-Prisma oder den Spiegel
zum Einfallen gebrachte Licht unter einem Winkel von 45° zur Diagonallinie verläuft. Deshalb
gibt es ein Problem dabei, den Projektor mit einer kleinen Größe herzustellen.
Dies wird detaillierter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
in Vogelperspektive ein optisches Projektionssystem gemäß einem
verwandten Stand der Technik. 2 zeigt
eine Seitenansicht eines optischen Projektionssystems gemäß einem
verwandten Stand der Technik.
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Wie
in 1 und 2 dargestellt, weist das optische
Projektionssystem eine Lampe 101 auf, um Licht zu erzeugen,
einen Farbteiler 102 zum Übertragen einer besonderen
Lichtwelle, einen Illuminationsmischer 103 zum Empfang
von übertragenem
Licht und gleichmäßigen Verteilen
der Helligkeit, eine erste Illuminationslinse 104 und eine
zweite Illuminationslinse 105 zum Steuern der Helligkeit,
einen ersten Spiegel 106 und einen zweiten Spiegel 107 zum Ändern der
Richtung des Lichts, ein TIR-Prisma 108 zum Ändern des
Winkels des Lichts in einen bestimmten Winkel, ein DMD-Panel 109 zum
Steuern des Lichts und der Dunkelheit eines Bildes durch Neigen
des verwendeten Mikrospiegels (nicht dargestellt) und eine Projektionslinse 110 zum
Empfang von durch das DMD-Panel 109 reflektiertem Licht und
Projizieren des Lichts in einer vorbestimmten Größe.
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Das
optische Projektionssystem, das wie zuvor erwähnt gemäß dem verwandten Stand der
Technik aufgebaut ist, wird beschrieben. Zuerst sendet die Lampe 101 Licht
durch eine Glühbirne
aus, die Licht erzeugt, und einen reflektierenden Spiegel, der das Licht
reflektiert. Dann wird das von der Lampe 101 ausgestrahlte
Licht in eine Vielzahl von Farben aufgeteilt, entsprechend der Zeit,
durch Rotation des Farbteilers 102 und auf den Illuminationsmischer 103 einfallend.
In diesem Fall weist der Farbteiler 102 eine Vielzahl von
Filtern auf, um nur besondere Farben (rot, grün, blau) mit der besonderen
Welle zu übertragen
oder zu reflektieren, und ist durch einen Motor drehbar vorgesehen.
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Der
Illuminationsmischer 103 hält die Helligkeit an einer
Emissionsebene aufrecht, obwohl die Helligkeit des Lichts, das an
einer Einfallsebene zum Einfallen gebracht wird, nicht gleich ist.
Folglich übt die
Emissionsebene die Rolle einer ebenen Lichtquelle aus.
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Das
Licht, das wie zuvor erwähnt
gleichmäßig ausgestrahlt
wird, fällt
auf das DMD-Panel 109 durch die erste Linse 104 und
die zweite Linse 105. Das Licht, das auf das DMD-Panel 109 fällt, muss
jedoch einen vorbestimmten Winkel aufweisen. Das Licht sollte wünschenswerterweise
auf dem DMD-Panel 109 in einer Richtung von 45° zur Diagonallinie
zum Einfallen gebracht werden.
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Um
mit einer Achse einer Projektionslinse 110 parallel zu
sein, muss der Winkel des Lichts, das senkrecht auf das DMD-Panel 109 fällt, ein
vorbestimmter Winkel sein. Deshalb sind bei einer Struktur eines
optischen Illuminationssystems, wie in 1 und 2 dargestellt,
der erste Spiegel 106 und der zweite Spiegel 107 zwischen
der Illuminationslinse 104 und der zweiten Illuminationslinse 105 vorgesehen.
Die Richtung des Lichts wird nach oben und unten geändert, um
das Licht in einer diagonalen Richtung des Mikrospiegels auszustrahlen,
die dem Pixel des DMD-Panels 108 entspricht. Als Ergebnis
wird das TIR-Prisma 108 auch in einer Richtung vorgesehen,
die um 45° zur
Diagonallinie des Pixels zum Übertragen
oder Reflektieren des Licht geneigt ist, gemäß einer Eigenschaft des Einfallswinkels
des Lichts.
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Deshalb
wird Licht, das in einer vorbestimmten Richtung unter einem vorbestimmten
Winkel auf das DMD-Panel einfällt,
zu einem Winkel geneigt, was es dem Licht ermöglicht, auf die Projektionslinse 110 einzufallen,
oder in einer entgegen gesetzten Richtung durch das elektrische
Signal von außen,
um so eine Aufteilung von Licht und Dunkelheit auf dem Bildschirm
zu erzeugen.
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In
dem Fall gibt es, wie in 2 dargestellt, ein Problem,
das optische Projektionssystem in einer kleinen Größe herzustellen,
da ein Kanal des Lichts zu einem ziemlich hohen Teil bewegt werden
muss, und die Höhe
des optischen Projektionssystems nicht verringert werden kann, um
das Licht an einem oberen Teil des um 45° geneigten TIR-Prismas auf die
zweite Illuminationslinse 105 einfallen zu lassen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Folglich
ist die vorliegende Erfindung auf ein optisches Projektionssystem
gerichtet, das im wesentlichen eines oder mehrere Probleme aufgrund von
Beschränkungen
und Nachteilen des verwandten Standes der Technik vermeidet.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein optisches Projektionssystem
zur Reduzierung der Höhe
des gesamten optischen Systems zu schaffen.
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Zusätzliche
Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der
folgenden Beschreibung dargelegt, und werden zum Teil einem Fachmann
bei der Prüfung
des folgenden offensichtlich oder können aus der Praxis der Erfindung
gelernt werden. Die Ziele und anderen Vorteile der Erfindung können realisiert
und erreicht werden durch die Struktur, die insbesondere in der
schriftlichen Beschreibung und deren Ansprüchen sowie in den beigefügten Zeichnungen
dargelegt ist.
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Um
diese Ziele und anderen Vorteile zu erreichen, liefert die Erfindung
Merkmale, wie in Anspruch 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen
Ausführungsformen.
Ein optisches Projektionssystem weist eine Lampe auf zum Aussenden
von Licht, einen Farbteiler zum Aufteilen von Farben von Licht, das
von der Lampe ausgestrahlt wurde, einen Illuminationsmischer zum
Ausstrahlen des Lichts mit gleicher Lichtintensität, ein Kanal änderndes
Prisma zum Ändern
eines Kanals des von dem Illuminationsmischer ausgestrahlten Lichts
nach oben und unten, und ein TIR-Prisma zum Ändern einer Richtung und eines
Winkels des Lichts in eine(n) vorbestimmte Richtung und Winkel.
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In
diesem Fall ist das Kanal ändernde
Prisma drehbar vorgesehen, um eine Schrittdifferenz des Einfallslichts
zu steuern. Ein reflektierender Spiegel ist ferner enthalten, um
den Kanal des Lichts so zu ändern,
dass das von der Lampe ausgestrahlte Licht in den Farbteiler eintritt.
Das Kanal ändernde
Prisma weist einen Abstand zwischen einer Achse des Einfallslichts
und einer Achse des Emissionslichts auf. Das Kanal ändernde
Prisma ist drehbar vorgesehen, um die Schrittdifferenz des Emissionslichts
zu steuern.
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Das
TIR-Prisma ist unter einem vorbestimmten Winkel vertikal und horizontal
geneigt, um den vorbestimmten Einfallswinkel des von dem DMD-Panel
benötigten
Lichts aufrecht zu erhalten.
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Es
sollte klar sein, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden
Erfindung beispielhaft und erläuternd
sind und eine weitere Erklärung
der Erfindung wie beansprucht liefern sollen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beiliegenden Zeichnungen, welche aufgenommen sind, um ein weiteres
Verständnis
der Erfindung zu liefern, und enthalten sind und einen Teil dieser
Erfindung darstellen, zeigen (eine) Ausführungsform(en) der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, das Prinzip der Erfindung zu
erklären.
In den Zeichnungen zeigt
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1 in
Vogelperspektive ein optisches Projektionssystem gemäß einem
verwandten Stand der Technik;
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2 eine
Seitenansicht eines optischen Projektionssystems gemäß einem
verwandten Stand der Technik;
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3 in
Vogelperspektive ein optisches Projektionssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
Seitenansicht eines optischen Projektionssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ein Diagramm, das ein Betriebsprinzip eines
Kanal ändernden
Prismas in einem optischen Projektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Es
wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung Bezug genommen, von welchen Beispiele in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen
gleiche Bezugszahlen verwendet, um die gleichen oder ähnliche
Teile zu bezeichnen.
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3 zeigt
eine Vogelperspektive eines optischen Projektionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt
eine Seitenansicht eines optischen Projektionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 3 und 4 dargestellt, weist das optische
Projektionssystem eine Lampe 301 mit einer Glühbirne zur
Lichterzeugung und einen reflektierenden Spiegel (nicht dargestellt)
zum Reflektieren von Licht, einen Farbteiler 302 zum Aufteilen
von Lichtfarben entsprechend der Zeit durch Rotieren des von der
Lampe 301 ausgestrahlten Lichts, einen Illuminationsmischer 303 zum
Mischen von Licht, das vom Farbteiler 302 empfangen und
ausgestrahlt wurde, dessen Helligkeit ungleichmäßig verteilt ist, durch Reflektieren
des Lichts darin, um so Licht auszustrahlen, dessen Helligkeit eine
gleichmäßig verteilte Helligkeit
ist, ein Kanal änderndes
Prisma 304 zum Ändern
des Kanals des Lichts, welches gleichmäßig von dem Illuminationsmischer 303 ausgestrahlt
wird, und ein TIR Prisma 306 zum Ändern und Ausstrahlen des Lichts
auf, das von dem Kanal ändernden
Prisma 304 in einer vorbestimmten Richtung unter einem vorbestimmten
Winkel ausgestrahlt wird.
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In
diesem Fall wird der Kanal des Lichts von der Lampe 301 geändert und
in den Farbteiler 302 eingeleitet oder direkt in den Farbteiler
eingeleitet durch Entfernung des reflektierenden Spiegels 307.
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Das
Licht vom Illuminationsmischer 303 wird durch die erste
Illuminationslinse 308, das Kanal ändernde Prisma 304 und
die zweite Illuminationslinse 309 geleitet und tritt in
das DMD-Panel 305 ein.
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In
diesem Fall weist die erste und die zweite Linse 308 und 309 mindestens
eine Linse auf und die Lichtachsen zwischen der ersten und der zweiten Linse
sind nicht deckungsgleich.
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Das
Kanal ändernde
Prisma 304 ist jedoch zwischen der ersten Illuminationslinse 308 und
der zweiten Illuminationslinse 309 vorgesehen, um einen vorbestimmten
Abstand (Höhendifferenz
des Lichtkanals) zwischen den Achsen aufrechtzuerhalten.
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Das
wie zuvor erwähnt
konfigurierte optische Projektionssystem in einer Dünnschichtform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Zuerst
wird das in den Farbteiler 302 durch die Lampe 301 eingetretene
Licht ordnungsgemäß durch
die Rotation des Farbteilers 302 aufgeteilt und in den
Illuminationsmischer 303 eingeleitet. Der Illuminationsmischer 303 hält die Helligkeit
an der Emissionsebene aufrecht, obwohl die Helligkeit des Lichts,
das an der Einfallsebene zum Einfallen gebracht wird, nicht gleichmäßig ist.
Folglich führt
die Emissionsebene die Rolle der ebenen Lichtquelle aus.
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Das
Licht, das vom Illuminationsmischer 303 ausgestrahlt wird,
tritt in das DMD-Panel 305 durch die erste Illuminationslinse 308 und
die zweite Linse 309 ein. Die erste Illuminationslinse 308 weist
mindestens eine Linse und die zweite Illuminationslinse 309 weist
mindestens eine Linse auf.
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In
diesem Fall stimmen die Achsen des Lichts zwischen der ersten Illuminationslinse 308 und der
zweiten Illuminationslinse 309 nicht überein. Jedoch ist das Kanal ändernde
Prisma 304 zwischen der erste Illuminationslinse 308 und
der zweiten Illuminationslinse 309 vorgesehen, um einen
vorbestimmten Abstand (Höhendifferenz
des Lichtkanals) zwischen den Achsen aufrechtzuerhalten.
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Wie
in 5 dargestellt ändert das Kanal ändernde
Prisma 304 den Kanal des Lichts, das auf die Einfallsebene
S1 durch eine reflektierende Ebene S2 einfällt und wieder durch eine andere
reflektierende Ebene S3 reflektiert wird, um so die Emissionsebene S4
zu passieren.
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Das
Kanal ändernde
Prisma 304 ist in einer geschlossenen vierseitigen Form,
und die Achse des Einfallslichts ist in einem vorbestimmten Abstand
von der Achse des Emissionslichts. Folglich wird der vorbestimmte
Abstand in einer vertikalen Richtung durch die Rotation des Kanal ändernden
Prismas gebildet, um so eine wichtige Rolle beim Ändern des Lichtkanals
zu spielen.
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Das
von der ersten Illuminationslinse 308 emittierte Licht
hat einen besonderen Schrittabstand für vertikale und horizontale
Richtungen durch das Kanal ändernde
Prisma 304, und tritt in das TIR-Prisma 306 ein,
welches eine Eigenschaft aufweist, das Licht gemäß dem Winkel, unter welchem
es eingetreten ist, selektiv zu übertragen
oder zu reflektieren, nachdem es durch die zweite Illuminationslinse 309 passiert.
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Das
TIR-Prisma 306 hat einen besonderen Winkel für vertikale
und horizontale Richtungen und eine Eigenschaft zum Aufrechterhalten
der Einfallsrichtung und des Winkels des Lichts, welche für das DMD-Panel 305 benötigt werden.
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Wie
zuvor erwähnt,
wird das auf das DMD-Panel 305 einfallende Licht vom TIR-Prisma 306 durch
Neigen der Mikrospiegel gemäß dem externen
elektrischen Signal reflektiert, um so Licht und Dunkelheit auf
dem Bildschirm (nicht dargestellt) darzustellen durch Eintreten
in die Projektionslinse 310 oder nicht.
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Mit
Bezug auf die Seitenansicht des optischen Projektionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
in 4, welche sich vom Stand der Technik in 2 unterscheidet,
braucht das TIR-Prisma 306 weder gedreht zu werden, um
die vorbestimmte Einfallsrichtung am DMD-Panel aufrechtzuhalten, noch
muss es an der gleichen Stelle wie der zweite Mikrospiegel 107 installiert
sein, welcher in 2 dargestellt ist. Deshalb ist
die Höhe
H des optischen Projektionssystems, welches in 4 dargestellt
ist, niedriger als die Höhe
h des optischen Projektionssystems, welches in 2 dargestellt
ist.
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Als
eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Farbteiler 302 nicht
zwischen der Lampe 301 und dem Illuminationsmischer 303 vorgesehen,
sondern zwischen dem Illuminationsmischer 303 und der ersten
Illuminationslinse 308.
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Das
optische Projektionssystem wie zuvor erwähnt hat die folgenden Wirkungen.
Erstens kann ein Projektor mit schlanken Ausmaßen hergestellt werden, da
die Höhe
des optischen Projektionssystems, das das DMD-Panel verwendet, verringert
werden kann und die Wirkung hat, dass es tragbar ist. Zweitens gibt
es einen Effekt, die Höhe
eines Geräts zu
verringern, indem es nicht nur auf den Projektor angewendet wird,
sondern auch auf das Projektionsfernsehgerät.
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Es
wird einem Fachmann klar, dass verschiedene Modifikationen und Variationen
vorgenommen werden können.
Daher ist es beabsichtigt, das die vorliegende Erfindung die Modifikationen
und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, sie fallen
in den Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche
und ihrer Äquivalente.