DE69611560T2

DE69611560T2 - Wirksames optisches System für eine hochauflösende Projektionsanzeige mit Reflexionslichtventilen

Info

Publication number: DE69611560T2
Application number: DE69611560T
Authority: DE
Inventors: George Liang-Tai Chiu; Thomas Mario Cipolla; Fuad Elias Doany; Derek Brian Dove; Alan Edward Rosenbluth; Rama Nand Singh; Janusz Stanislaw Wilczynski
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: EP0734182A3; US5786934A; EP0734182A2; KR100221376B1; DE69611560D1; JPH08292411A; EP0734182B1; KR960036797A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Systeme zur Projektionsanzeige und insbesondere auf ein verbessertes optisches System mit Hochauflösung unter Verwendung von Reflexionslichtventilen.
Diskussion des bisherigen Stands der Technik Die Entwicklung von Flüssigkristall-Flachanzeigeelementen (liquid crystal flat panel displays) hat zu einem Interesse an der Verwendung solcher Elemente als Transmissionslichtventile zur Farbprojektionsanzeige von Daten oder Videoanwendungen geführt. Eine Anzahl solcher Systeme ist im Handel erhältlich. Zur Herstellung von Lichtventilen mit einer größeren Zahl von Pixeln, wie sie für hochauflösende Anwendungen erforderlich sind, wird das Flüssigkristall-Anzeigeelement jedoch groß. Es erweist sich als schwierig, Elemente mit sehr kleinen Pixeln herzustellen, da die Struktur des elektronischen Schaltkreises, der für den Betrieb des Elements nötig ist, den Lichtdurchgang durch die Pixel in einem nicht tolerierbaren Maß behindert. Stattdessen besteht ein Interesse an Lichtventilen, bestehend aus Pixel-Anordnungen, die für den Betrieb mittels Reflexion anstelle von Transmission ausgelegt sind. Im Reflexionsmodus ist es möglich, die Spiegelstrukturen direkt oberhalb des elektronischen Schaltkreises herzustellen. Dieser Modus erlaubt kleinere Pixelflächen ohne Behinderung des Lichtdurchganges durch den Schaltkreis und gestattet damit einen maximalen Lichtdurchsatz. Dies löst zwar das Problem mit der Pixelgröße, bringt aber Komplexität in das optische System, welches zur Projektion eines Bildes einer oder mehrerer Zellen auf einen Bildschirm erforderlich ist.
Eine größere Klasse von Flüssigkristall-Lichtventilen funktioniert im Modus der Doppelbrechung. Flüssigkristall- Lichtventile sind ein bekannter Typ räumlicher Lichtmodulatoren. Das Funktionsprinzip basiert auf der Drehung der Polarisation des eintretenden Lichtes für jeden Pixel. In einer Transmissionsflüssigkristallzelle wird ein Bild erzeugt, wenn die Zelle zwischen zwei Polarisatoren platziert wird. Beim Betrieb im Reflexionsmodus besteht die Anforderung darin, linear polarisiertes Licht zu den Lichtventilen zu lenken und ein Bild unter ausschließlicher Verwendung des reflektierten Lichtes mit gedrehter Polarisation zu erzeugen. Die reflektierenden Lichtventilspiegel reflektieren beide Polarisationen des Lichtes. Das Licht mit der ursprünglichen Polarisierung muß selektiv aus dem reflektierten Lichtstrahl entfernt werden und darf nicht den Bildschirm erreichen.
Im U.S.-Patent 4,687,301 von Ledebuhr wird ein Flüssigkristall- Lichtventilprojektionssystem beschrieben, welches einen Lichtstrahlpolarisator, eine farbtrennende Konstruktion bestehend aus zwei in einem flüssigkeitsgefüllten Bereich eingeschlossenen Farbseparatoren sowie Flüssigkristall- Reflexionslichtventile zur Reflexion des aufgeteilten farbigen Lichtes zurück in die Trennvorrichtung, wo es wiedervereinigt und zur Projektionslinse gelenkt wird, einschließt. Einer der Nachteile dieses Systems liegt im Verlust der Polarisationskontrolle durch das ganze System hindurch sowie im schwachen Kontrast. Somit besteht Bedarf an einem effizienten optischen System zur Erreichung einer hochauflösenden Vollfarbanzeige unter Verwendung verschiedener reflektierender, doppelbrechender Lichtventile.
Im U.S.-Patent 5,379,135 wird ein optisches System für eine Anzeigevorrichtung beschrieben, welches eine Lichtquelle zur Aussendung von Leselicht sowie einen räumlichen Lichtmodulator vom Reflexionstyp zur Modulation des einfallenden Leselichts entsprechend einem darauf erzeugten Bild hat. Das modulierte Licht wird durch eine Projektionslinse auf einen Bildschirm projiziert, um das Bild anzuzeigen zwischen dem Modulator und dem Bildschirm ist eine Vorderlinse (field lens) angeordnet, die so positioniert ist, dass sie sowohl vom Lese- wie auch vom modulierten Licht durchlaufen wird. Die Vorderlinse fokussiert das modulierte Licht nahe einer Eintrittspupille der Projektionslinse, so dass die Intensität des modulierten Lichts erhöht wird.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines wirksamen, kompakten optischen Systems zur hochauflösenden Anzeige für die Projektion von Daten oder Bildern, welches über Vollfarbanzeige verfügt und doppelbrechende räumliche Lichtmodulatoren vom Reflexionstyp verwendet, wie beispielsweise Flüssigkristall- Lichtventile, um die Probleme von Systemen des bisherigen Stands der Technik auszuschalten.
Die vorliegende Erfindung erfüllt die oben genannten Aufgaben durch die Bereitstellung von farbabsorbierenden Mitteln, angrenzend an jeden räumlichen Lichtmodulator, zur Absorption der Farben, die nicht den Farben entsprechen, die vom Modulator für Farbbandselektion, Farbgleichgewicht und Farbreinheit reflektiert werden, um die Effizienz zu verbessern. Der LCD- Projektor (liquid crystal display, Flüssigkristallanzeige) der vorliegenden Erfindung umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, wie beispielsweise eine Metall-Halogen- Lichtbogenlampe, einen oder mehrere UV- und IR-Filter, die im optischen Weg der Lichtquelle angeordnet sind, um infrarotes und ultraviolettes Licht, das von der Lichtquelle ausgesendet wird, heraus zu filtern, sowie ein Linsensystem zur Weiterleitung (relay lens system) zur Vergrößerung der Ausgangsfläche des Beleuchtungssystems und zur Abbildung dieser Fläche auf den Flüssigkristall-Lichtventilen.
Der LCD-Projektor enthält außerdem zwischen dem Linsensystem zur Weiterleitung und den Lichtventilen einen polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Würfel zur Auswahl einer der beiden Polarisationen des Lichts und zur Lenkung dieser Polarisation entlang des optischen Wegs sowie eine optische Konstruktion, die sich aus mehreren Prismen zur Aufteilung des Lichts in eine Vielzahl von Farbkomponenten zusammensetzt. In der bevorzugten Ausführung besteht die Prismenkonstruktion aus drei Prismen zur nacheinander erfolgenden Trennung der roten (R), blauen (B) und grünen (G) Komponenten des sichtbaren Lichts und zur Lenkung jeder Lichtkomponente auf ein reflektierendes LCD-Lichtventil. An jeder Ausgangsfläche der Prismenkonstruktion befindet sich ein farbabsorbierendes Mittel zur Absorption derjenigen Farbkomponente, die nicht durch diese Ausgangsfläche gelenkt wird. Die drei Lichtventile sind so angeordnet, dass ihre reflektierenden Oberflächen senkrecht zum optischen Weg verlaufen; sie dienen dazu, den Lichtstrahl durch Drehung der Polarisation des Lichts räumlich zu modulieren und jede der Lichtkomponenten R, G und B in den optischen Weg zurück zu reflektieren, so dass jede der drei Komponenten ihren ursprünglichen Weg durch die Farbprismenkonstruktion zurückverfolgt, was wiederum dazu dient, die drei Lichtkomponenten R, G und B zu einem Lichtstrahl wieder zu vereinigen. Die farbabsorbierenden Mittel sorgen für Farbgleichgewicht und Farbreinheit und verbessern damit, wenn die Komponenten wiedervereinigt werden, das Bild. Der Lichtstrahl tritt sodann wieder aus der Farbprismenkonstruktion aus, durchläuft den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Würfel, der das modulierte Licht vom unmodulierten Licht trennt und den modulierten Lichtstrahl in die Projektionslinse lenkt, welche die Bilder der drei Lichtventile kombiniert und das zusammengesetzte Bild auf einen hinteren Projektionsschirm projiziert, welcher beispielsweise eine Fresnel-Linse und einen Streulichtschirm umfasst.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines optischen Systems zur Projektionsanzeige für die vorliegende Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht der Lichtwege durch eine farbtrennende Konstruktion des in Fig. 1 dargestellten Systems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der optischen Anordnung für einen LCD- Projektor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Projektor 10 schließt eine Lichtquelle 12, einen Infrarotfilter 14, einen UV- Filter 16 und ein Beleuchtungssystem 18 einschließlich Mittel für die Gleichmäßigkeit der Intensität, wie beispielsweise einen Lichttunnel 56, ein. Der Projektor 10 beinhaltet außerdem einen polarisierenden Lichtstrahlspalter 22 und eine Prismenkonstruktion 24 zur nacheinander erfolgenden Aufteilung des Lichts in die gewünschte Vielzahl von Farben, wie beispielsweise in rote, grüne und blaue Lichtkomponenten, und zur Lenkung jeder der drei Farbkomponenten auf eines der drei doppelbrechenden, reflektierenden Lichtventile 26, 27 und 28. Die Prismenkonstruktion 24 ist aus drei Prismen 30, 31 und 32 zusammengesetzt, die schräg angeordnet sind, um zwei farbtrennende Oberflächen 34 und 36 zur Verfügung zu stellen, und die dichroitische Beschichtungen haben, welche für die gewünschte Farbtrennung sorgen. Die Prismenkonstruktion 24 dient dem zusätzlichen Zweck, das von den Lichtventilen reflektierte Licht wieder zu vereinigen. Die dichroitischen Beschichtungen sind so ausgelegt, dass die Leistung für beide Polarisationen aufrecht erhalten wird. Der Projektor 10 umfasst des Weiteren eine Projektionslinse 38 und einen Bildschirm 39, auf welchem das gewünschte Bild entsteht. Die Farbbilder, die auf einen Bildschirm projiziert werden können, werden von dem optischen Modul zur Bilderzeugung gebildet, welches den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Würfel 22, die in einem Doppel- Durchlaufmodus verwendete farbzerlegende/-kombinierende Prismenkonstruktion 24 und die reflektierenden Lichtventile 26, 27 und 28 einschließt. Es sollte angemerkt werden, dass die relative Position des Beleuchtungssystems 18 mit der Lichtquelle 12 und den Filtern 14 und 16, so wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, mit derjenigen der Projektionslinse 38 und dem Bildschirmsystem 39 ausgetauscht werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Projektionssystem 10 farbverstärkende Mittel. Diese Zusätze schließen farb- und polarisationskontrollierende Filter zur Verstärkung von Farbe und Kontrast ein, die in Schlüsselpositionen angebracht sind. Diese Filter umfassen Farbfilter 43, 44 und 45, die sich zwischen den Lichtventilen und der Farbprismenkonstruktion 24 befinden. Des Weiteren befindet sich ein Polarisationsfilm 40 im Lichtweg zwischen der Lampe 12 und dem polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Würfel 22, und/oder ein Polarisationsfilm 42 befindet sich zur zusätzlichen Polarisationskontrolle und zur Kontrastverstärkung zwischen dem polarisierenden Würfel 22 und der Projektionslinse 38. Außerdem kann zur Farb- und Streulichtkontrolle ein Farbfilter 46 im Lichtweg zwischen der Lampe 12 und dem polarisierenden Würfel 22 angebracht sein.
Ein weiteres Mittel für die Effizienz wird durch ein Bildschirmelement geliefert, das aus einem Viertelwellenfilm (quarter wave film) 50 und einem Polarisationsfilm 52 besteht, die auf Bildschirm 39 angeordnet sind, um die Effekte der Raumlichtreflexion zu verringern. Der Polarisationsfilm 52 ist auf der Betrachtungsseite des Bildschirms 39 angebracht und der Viertelwellenfilter 50 befindet sich zwischen dem Film 52 und dem Bildschirm 39.
Die Funktion der Hauptkomponenten des Anzeigesystems kann nachvollzogen werden, indem man den Weg der Lichtstrahlen von der Lichtquelle 12 durch das System zum Bildschirm 39 verfolgt. Die Lichtquelle 12 ist eine Metall-Halogen-Lichtbogenlampe mit einem Parabolreflektor. Unmittelbar auf den Lampenreflektor 12 folgen die Filter 14 und 16 zum Entfernen der infraroten und ultravioletten Strahlung aus der Lichtquelle. Das sichtbare Licht wird sodann in die Beleuchtungsoptik 18 gelenkt, was dazu dient, für gleichmäßige Lichtintensität zu sorgen und einen weitgehend parallelen Lichtstrahl zu bilden, der dazu dient, Licht mit einem überwiegend normalen Einfall auf die Lichtventile zu bringen. Die Beleuchtungsoptik schließt eine Linse 54 ein, die das ausgestrahlte sichtbare Licht in einen Lichttunnel 56 fokussiert, welcher entweder aus einer Gruppe von Spiegeln zusammengesetzt ist, die einen hohlen Tunnel bilden, oder aus einer Glasplatte, die einen festen Tunnel bildet. Ein Linsensystem zur Weiterleitung, wie es beispielsweise durch die Linsen 58 und 60 dargestellt ist, vergrößert die Ausgabefläche des Lichttunnels für gleichmäßiges Licht und bildet die Fläche durch den Lichtstrahl spaltenden Würfel 22 und die Prismenkonstruktion 24 auf die räumlichen Lichtmodulatoren ab.
Der Lichteinfall auf die Lichtventile muss linear polarisiert sein, aber das reflektierte Licht, das die gleiche Polarisation hat, muss von dem Lichtstrahl, der das Bild erzeugt, ausgeschlossen werden. Das Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristall-Lichtventile 26, 27 und 28 bewirkt eine Drehung der Polarisation, weshalb Licht mit einer relativ zum einfallenden Lichtstrahl gedrehten Polarisation für die Bilderzeugung auf dem Bildschirm ausgewählt wird. Dies wird durch die Verwendung des polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Würfels 22 erreicht, der für den Einsatz in einem breiten Wellenlängenbereich des Spektrums sichtbaren Lichts und für einen geeigneten Winkelabweichungsbereich des Lichtstrahls, üblicherweise einige Grad, ausgelegt ist.
Der Lichtweg durch das bilderzeugende Modul wird in Fig. 2 im Detail dargestellt. Der Lichtstrahl 62 tritt in den Lichtstrahlspalter 22 ein und die als p-Komponente bezeichnete Polarisation breitet sich direkt in Richtung auf die Lichtventile zu aus, wogegen die s-Komponente vom Prisma reflektiert wird, wie es allgemein bei polarisierenden Lichtstrahlspaltern bekannt ist. Licht der p-Polarisation, das vom polarisierenden Lichtstrahlspalter kommt, tritt in die Prismenkonstruktion 24 ein, die ähnlich ist zu der in Videokameras zur Teilung des Lichts in Primärfarbbänder verwendeten Prismenkonstruktion. Dies wird durch dichroitische Beschichtungen auf den Prismenflächen, wie sie beim Einsatz in Kameras allgemein bekannt sind, erreicht. Die Oberfläche 34 reflektiert die rote Komponente und lässt die blauen und grünen Komponenten durch. Die Oberfläche 36 reflektiert die blaue Komponente und lässt die verbleibende grüne Komponente durch. Die roten und blauen Komponenten werden im Inneren durch die entsprechenden Prismen 30 und 31 reflektiert und treten durch die Ausgabeflächen 64 und 66 aus. Die grüne Komponente tritt direkt durch die Ausgabefläche 68 aus. Es ist anzumerken, dass die Reihenfolge der Trennung der R-, G- und B-Komponenten beliebig geändert werden kann.
Die einzelnen roten, grünen und blauen Farbkomponenten treffen auf die Lichtventile 26, 27 und 28, die sich an den Ausgabeflächen 64, 66 und 68 der Prismenkonstruktion 24 befinden. Beim Einsatz solcher Farbprismen in Kameras wären CCD- Detektoren (charge-coupled device, CCD) an Stelle der Lichtventile angebracht. In der vorliegenden Erfindung wird das Licht von jedem Lichtventil zurück reflektiert, um die Prismenkonstruktion 24 ein zweites Mal zu durchqueren und damit aus den R-, G- und B-Komponenten wieder einen "weißen" Lichtstrahl aufzubauen. Die rote Komponente wird wieder von Oberfläche 34 reflektiert. Die blaue Komponente wird bei Punkt 70 der Oberfläche 35 des Prismas 31 reflektiert, aber bei Punkt 72 durchgelassen. Der Einfallswinkel bei Punkt 70 ist steiler als der sogenannte kritische Winkel, sodass eine innere Totalreflexion eintritt. Die blaue Komponente wird bei Punkt 72 durchgelassen, weil der Einfallswinkel unterhalb des kritischen Winkels liegt. Der aus reflektierten R-, G- und B-Komponenten wiedervereinigte Lichtstrahl 74 durchquert den polarisierenden Lichtstrahlspalter 22, aber die ursprüngliche p-Komponente wird diesmal durch das Prisma hindurch gelassen und verworfen, während die gedrehte s-Polarisationskomponente vom Prisma wie gewünscht zur Projektionslinse reflektiert wird. Es ist anzumerken, dass die Projektionslinse eine spezielle Auslegung aufweisen muss, um die große Glaswirkungsstrecke und die telezentrische Beleuchtung unterzubringen. Eine solche Linse wird als telezentrische Retrofokuslinse bezeichnet. Die Projektionslinse erzeugt aus allen drei Lichtventilen ein Bild auf dem Bildschirm, das sowohl von der vorderen wie von der rückwärtigen Seite betrachtet werden kann. Die Bilder der Lichtventile werden auf dem Bildschirm durch mechanische Anpassung der Lichtventile relativ zu den Ausgabeflächen der Prismen zur Deckung gebracht.
Es ist auch eine alternative optische Einrichtung möglich, bei der die s-Polarisation zur Beleuchtung und die p-Polarisation für den Bilderzeugungsweg verwendet wird. Diese Einrichtung kann leicht durch den gegenseitigen Austausch von Beleuchtungsoptik und Projektionslinse in Fig. 1 erreicht werden.
Wie oben erwähnt, wird die Effizienz des optischen Systems verbessert durch ein Viertelwellenlängenplättchen 48, das eine dünne doppelbrechende Schicht enthält, zwischen der Projektionslinse 38 und dem polarisierenden Lichtstrahlspalter 22 angebracht ist und die Möglichkeit verringert, dass Licht, das von der Oberfläche der Linsenelemente ins optische System zurück reflektiert wurde, wieder zurück auf den Bildschirm reflektiert wird. Licht, welches das Viertelwellenlängen- Verschiebungsplättchen (quarter wave retardation plate,) oder den -film 48 durchläuft bis hin zur Linse 38 und dann ein zweites Mal durch den Film reflektiert wird, hat eine um 90º gedrehte Polarisation und wird somit durch den Polarisationswürfel 22 oder den Polarisationsfilm 42 vom optischen System entfernt.
Das erfindungsgemäße optische System betrifft auch Bildschirmelemente, die aus einem Viertelwellenlängenplättchen oder einem Viertelwellenfilm 50 und einem Polarisationsfilm 52 bestehen. Diese Elemente befinden sich auf dem Bildschirm 39, wobei der Polarisationsfilm 52 auf der Außenseite und der Viertelwellenfilm 50 gegenüber der Linse 38 angeordnet ist.
Diese Bildschirmelemente dienen dazu, Raumlichtreflexionen auf dem Bildschirm zu reduzieren und dabei im Wesentlichen das ganze Licht der Projektionslinse durchzulassen. Durch Umwandlung des zirkular polarisierten Lichts der Linse zurück zu linearer Polarisation wird das ganze linear polarisierte Licht durch den Polarisationsfilm hindurch gelassen. Die erste Polarisation des Raumlichts wird vom Polarisationsfilm 52 absorbiert, wenn das Licht in den Film eintritt. Die zweite Polarisation durchläuft den Viertelwellenfilm 50, wird vom Bildschirm reflektiert und durchläuft den Viertelwellenfilm 50 ein zweites Mal. Durch diesen doppelten Durchgang wird die zweite Polarisation in die erste Polarisation umgewandelt, welche vom Polarisationsfilm 52 absorbiert wird.
Mehrere zusätzliche Eigenschaften werden offenbart, welche die Effizienz weiter verbessern. Es wird bevorzugt, dass alle dichroitischen Beschichtungen hinsichtlich ihrer Aufgabe im System optimiert werden. Das bedeutet, dass, obwohl polarisierende Lichtstrahlspalter und Farbkombinationsprismen in der Technik bekannt sind, sie für die vorliegende Anwendung wenig geeignet sind, es sei denn, bei der Auslegung wird die Optimierung hinsichtlich der einfallenden p-Polarisation und dem austretenden s-polarisierten Strahl beachtet. Zusätzliche Konstruktionselemente des erfindungsgemäßen Systems schließen den Einbau eines Homogenisierers für die Lichtstrahlintensität wie beispielsweise eines Lichttunnels ein. In einer bevorzugten Ausführung hat der Lichttunnel 56 eine Querschnittsform, die im Wesentlichen identisch ist mit der Querschnittsform der Lichtventile 26, 27 und 28, um im Wesentlichen das ganze Licht, das aus dem Lichttunnel im System austritt, einzufangen. Wenn dies nicht so aufeinander abgestimmt wäre, würden erhebliche Teile der Bildränder oder erhebliche Teile des Lichts für die Beleuchtung verloren gehen. Außerdem wird der Einsatz einer Lampe mit kleiner Lichtbogengröße, die in der optischen Auslegung auf eine effiziente Ausleuchtung der Lichtventile abgestimmt ist, bevorzugt. Des Weiteren sorgt die Verwendung von Farbfiltern 43, 44, 45 und 46 für die Farbbandauswahl, Farbgleichgewicht und Farbreinheit zur Verbesserung der Effizienz. Jeder räumliche Lichtmodulator hat ein oder mehrere eigene Filter. Die Filter absorbieren die Bandkanten jeder Farbe, da die Prismenkonstruktion 24 zur Farbzerlegung und - wiedervereinigung an den Bandkanten nicht effizient ist, weil Bandkanten für polarisiertes Licht besonders empfindlich sind. Der Filter wirkt in beide Richtungen, d. h. auf Licht, das zum Modulator geht, sowie auf Licht, das vom Modulator reflektiert wird, und absorbiert Licht der beiden anderen Farben. Filter 46 entfernt Streulicht in der Konstruktion.
Präpolarisator 40 ist ein absorbierender Film, der eine Polarisation des Lichts absorbiert und die andere durchlässt. Film 40 bewirkt eine Vorauswahl der Polarisation, die in der Optik verwendet wird, um die Leistung zu erhöhen und einen verbesserten Kontrast zu liefern. Postpolarisator oder Clean-up-. Polarisator 42 ist ein absorbierender Polarisationsfilm. Film 42 ist axial ausgerichtet, um das modulierte Licht durchzulassen, er absorbiert das restliche unmodulierte Licht und sorgt für erhöhte Leistung und besseren Kontrast.
Das dargelegte optische System findet Verwendung bei Tisch- Datenmonitoren (desk top data monitor) mit einer kompakten Form und einer sehr hohen Auflösung im Vergleich zu Kathodenstrahl- Monitoren (cathode ray tube monitor, CRT monitor). Es findet ebenso Verwendung für die Anzeige in Konferenzräumen, für Video- und HDTV-Anwendungen (high definition television). Es kann als Projektionsbildschirm mit vorderer oder mit rückwärtiger Anzeige ausgeführt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Projektion eines Bildes auf einen Bildschirm, welche Folgendes umfaßt:

- eine Lichtquelle (12) zur Bereitstellung von Licht;

- polarisierende, den Lichtstrahl spaltende Mittel (22) zur Zerlegung des Lichtes in einen ersten und zweiten polarisierten Lichtstrahl mit erster bzw. zweiter Polarisation;

- eine Prismenkonstruktion (24) zur Farbzerlegung, die eine Vielzahl von Ausgangsflächen hat, wobei die farbzerlegende Prismenkonstruktion den ersten polarisierten Lichtstrahl in eine Vielzahl von Farbkomponenten spaltet und jede Farbkomponente durch eine entsprechende der Ausgangsflächen lenkt;

- farbabsorbierende Mittel (43, 44, 45) an jeder der Ausgangsflächen zur Absorption jeder Vielzahl an Farbkomponenten, die nicht den Farbkomponenten des Lichts entspricht, welche durch die jeweiligen Ausgangsflächen gelenkt werden;

- einen räumlichen Lichtmodulator (26, 27, 28) an jeder der Ausgangsflächen zur Reflexion der Farbkomponenten nach Durchlaufen der jeweiligen Ausgangsflächen, als eine in die Prismenkonstruktion zurückreflektierte Farbkomponente des Bildes;

- farbzerlegende Prismenkonstruktion (24), welche die reflektierten Farbkomponenten des Bildes zu einem kombinierten reflektierten Bild wiedervereinigt, und polarisierende, den Lichtstrahl spaltende Mittel (22), welche das kombinierte reflektierte Bild in ein erstes und ein zweites polarisiertes Bild zerlegen und das zweite polarisierte Bild zu einer Projektionslinse (38) lenken, welche das zweite polarisierte Bild als Bild auf den Bildschirm (39) projiziert.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren beinhaltet:

- Mittel (54, 56, 58, 60), welche das Licht von der Lichtquelle zu den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Mittel lenken.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Mittel zur Lenkung des Lichts von der Lichtquelle zu den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Mitteln (22) eine Beleuchtungskonstruktion (18) einschließen, mit Mitteln zum Herausfiltern von ultraviolettem (16) und infrarotem (14) Licht sowie Mitteln (54, 56, 58, 60) zur Bereitstellung einheitlicher Lichtintensität für das Licht, welches zu den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Mitteln (22) gelenkt wird.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, die des Weiteren präpolarisierende Filtermittel (40) beinhaltet, angeordnet im Lichtweg zwischen der Lichtquelle und den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Mitteln (22) zur Absorption einer der ersten oder zweiten Polarisationen.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, die des Weiteren postpolarisierende Filtermittel beinhaltet, angeordnet im Lichtweg zwischen den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Mitteln (22) und der Projektionslinse (38) zur Absorption einer der ersten oder zweiten Polarisationen.

6. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, die des Weiteren einen farbfilternden Film (46) beinhaltet, angeordnet zwischen der Lichtquelle (12) und den polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Mitteln (22).

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der räumliche Lichtmodulator eine Flüssigkristall-Lichtventil- Konstruktion einschließt.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Prismenkonstruktion aus drei festen Glasprismen (30, 31, 32) besteht, welche zwei farbtrennende Flächen (34, 36) bilden, die im Inneren der Konstruktion angeordnet sind.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die polarisierenden, den Lichtstrahl spaltenden Mittel (22) zwei feste Glasprismen umfassen, welche im Inneren der den Lichtstrahl spaltenden Mittel eine polarisationstrennende Fläche bilden.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die farbtrennenden Mittel Mittel zur Absorption der Bandkanten von jeder Vielzahl an Farbkomponenten umfassen.

11. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 3, wobei die Beleuchtungskonstruktion (18) eine Linse und Mittel (54, 56, 58, 60) zum Herausfiltern von ultraviolettem (16) und Infrarotlicht (14) besitzt, und wobei die Mittel zum Herausfiltern von ultraviolettem und Infrarotlicht zwischen der Linse und der Lichtquelle (12) angeordnet sind.