EP1631854A1 - Projection device - Google Patents

Projection device

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Publication number
EP1631854A1
EP1631854A1 EP04715294A EP04715294A EP1631854A1 EP 1631854 A1 EP1631854 A1 EP 1631854A1 EP 04715294 A EP04715294 A EP 04715294A EP 04715294 A EP04715294 A EP 04715294A EP 1631854 A1 EP1631854 A1 EP 1631854A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
projection
optics
projection device
partial
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04715294A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eberhard Piehler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Carl Zeiss Jena GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical Carl Zeiss Jena GmbH
Publication of EP1631854A1 publication Critical patent/EP1631854A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Definitions

  • the present invention relates to a projection device with a reflective light modulator for generating an image, which has a plurality of independently controllable pixels which are arranged in an image plane and can each be brought into at least a first and a second state and form an imaging area a light source unit for illuminating the pixels and with a projection optics comprising a first and a second partial optics, which has an optical axis, the light source unit emitting an illumination beam during operation of the projection device for illuminating the pixels, which bundle contains at least one lens through the first partial optics , runs and then hits the pixels, with the light reflected from the pixels in the first state being projected as a projection beam through the first partial optics and then through the second partial optics to project the image onto a projection surface t, and when the illuminating beam passes through the first partial optics, a reflection beam is generated at each optical interface of each lens of the first partial optics and propagates towards the second partial optics without further reflection at the optical interfaces.
  • the illuminating light has previously been directed onto the pixels via a prism by means of total internal reflection.
  • a prism is a relatively expensive component and requires a complex anti-reflective coating.
  • the glass path leads to undesirable color errors. Proceeding from this, it is an object of the invention to develop a projection device of the type mentioned at the outset in such a way that the influence of the illuminating light reflections on the image quality of the projection is reduced.
  • each interface of each lens of the first partial optics is so curved and / or arranged that in a reference plane in which the optical axis of the projection optics lies and through the optical axis in an upper and lower half-plane is divided, each reflection beam leaving the first partial optics extends completely either in the direction into the first or the second half-plane in order to prevent the reflection radiation beams from being projected onto the projection surface.
  • the reflection beam bundle thus only runs past the second partial optics on one side and no longer, as was previously the case with field lenses, on both sides of the second partial optics, the influence of the reflection beam bundle on the image projection can be significantly reduced.
  • the reflection beam bundles can completely pass the second partial optics. It is also possible that parts of the reflection beam still enter the second partial optics, but because of their direction of propagation they do not run completely through the second partial optics and thus do not reach the projection surface.
  • the reflection beam bundles here are reflection beam bundles that are generated by a single reflection on one of the active surfaces of the at least one lens of the first partial optics. It is therefore a first order reflection beam. Reflection beam bundles, which are generated by repeated reflection on active surfaces of the at least one lens of the first partial optics, are not considered here.
  • the optical axis of the projection optics is understood to mean the optical axis of an element or a lens of the second partial optics, in particular the lens that is furthest away from the light modulator.
  • each optical interface of each lens or field lens of the first partial optics can be curved and / or arranged in such a way that all of the reflection beam bundles leaving the first partial optics run in the direction of the same half-plane (the first or second).
  • the light source unit is arranged such that in the reference plane the illuminating beam is directed from the other of the two half-planes (the second or first half-plane) onto the first partial optics.
  • the lenses of the first partial optics are designed and arranged in such a way that the reflection beam bundles are not or only partially coupled into the second partial optics and are hidden in the latter at the opening aperture of the projection optics at the latest.
  • This provides excellent on-off contrast and a very even black image.
  • the aperture diaphragm can in particular lie in a plane that is optically conjugate to the image plane or in the plane in which the surface lies, in which the light beams of the same angle of the different projection partial light beams (which emanate from the different pixels) are collected (that is to say in the plane of the diaphragm) ,
  • a deflection element (such as a mirror) can be arranged in the projection optics for the beam path folding.
  • the projection optics can be adjusted to predetermined construction depths and heights
  • Rear projection device can be adjusted.
  • a deflection element it is also possible for a deflection element to be provided in the light source unit.
  • the light source unit and the projection optics can be designed without a deflection element.
  • the corresponding areas of the projection optics In the case of beam path folding in the projection optics, the corresponding areas of the projection optics, the corresponding areas of the projection optics.
  • Half-planes of course also transformed according to the folding. In other words, if the folded projection optics is viewed unfolded, the reference plane is again divided into the two half-planes.
  • the first partial optics as a whole can have a positive refractive power. Very good and uniform lighting of the light modulator can thus be achieved.
  • the opening angle of the corresponding partial light beam illuminating a pixel can be adapted to the requirements of the light modulator.
  • the optical axis of the projection optics viewed in plan view of the imaging area, meets the imaging area, preferably approximately in the middle.
  • the projection device thus has a so-called on-axis structure. It can thus also be designed as a central projection device, which is particularly advantageous when the projection device is configured as a rear projection device.
  • the optical Axis does not hit the imaging area exactly in the middle. It is only important that the optical axis hits the imaging area approximately in the middle.
  • a particularly preferred embodiment of the projection device according to the invention consists in that the at least first lens of the first partial optics is offset transversely to the optical axis in the reference plane.
  • the desired reflection light beam path can be achieved in the simplest manner.
  • the imaging area can also be offset transversely to the optical axis, the offset of the imaging area preferably being the same as the offset of the at least first lens.
  • the image plane can also be tilted by a second angle with respect to the optical axis, the two angles preferably being of the same size, which is particularly advantageous when adjusting the projection device.
  • an offset and / or a tilt of at least one lens of the second partial optics is selected such that the aberrations of the projection optics caused by the offset and / or the tilt of at least one lens of the first partial optics are at least partially compensated .
  • at least one wedge and / or at least one tilted plane plate can be provided in the projection optics, around which the offset and / or to at least partially compensate for the tilting of at least one lens of the first optics-dependent imaging errors of the projection optics.
  • the first partial optics can have at least two lenses which are offset and / or tilted in relation to one another (and preferably also relative to the imaging region) in such a way that the imaging errors of the at least two lenses caused by the offset and / or tilting are mutually exclusive at least partially compensate.
  • This configuration of the Compensation already in the first partial optics can of course also be combined with the compensation described above by the corresponding arrangement of lenses of the second partial optics.
  • the first lens can be a meniscus lens with a positive refractive power, the convex side of the meniscus lens facing the pixels.
  • a plurality of meniscus lenses are preferably connected in series, with their convex side facing the pixels. This enables the necessary positive refractive power to be distributed over a plurality of lenses, as a result of which the curvature of their active surfaces can be reduced, which in turn means that the desired course of the reflected light beam can be achieved.
  • At least one of the meniscus lenses is made of a material whose refractive index is greater than or equal to 1.7. This also leads to the fact that the radius of curvature of the corresponding lenses can be reduced, as a result of which the desired course of the reflected light beam can easily be achieved.
  • a partial illumination beam with which a pixel is illuminated and the corresponding partial projection beam which emanates from the pixel which is in the first state cover a non-contiguous angular range in the reference plane. This advantageously creates a further degree of freedom in the design of the at least first lens, which can be used to design the course of the reflected light beam in the desired manner.
  • the light modulator can have a tilting mirror matrix, the reference plane being perpendicular to the tilting axes of the tilting mirrors.
  • the light modulator is preferably controlled via a control unit on the basis of predetermined image data. Black-and-white images or multi-color images can be generated, with the light modulator being illuminated sequentially with different colors (e.g. red, green and blue) in a repetitive manner in such a way that an observer can see the color partial images projected one after the other can only perceive as a superimposed multicolored image.
  • a plurality of light modulators can also be provided for the different color partial images, in which case a beam splitter unit (for example beam partial cube) can be provided between the first partial optics and the light modulators, which divides the illuminating beam that has passed through the first partial optics among the light modulators, and the projection beams that emanate from the light modulators into a common one Projection beam bundle combined and aimed at the first partial optics, so that a common projection beam passes through the first and second partial optics.
  • the beam splitter unit can also be arranged in such a way that it splits the illuminating beam before it passes through the first partial optics, a first partial optic being provided in front of each light modulator (i.e. between the corresponding light modulator and the beam splitter unit) in this embodiment, so that the projection beam of light Light modulators first run through the assigned first partial optics and are then combined to form the common projection beam.
  • the projection device is designed as a rear projection device with a projection surface designed as a rear projection screen.
  • a so-called Fresnel lens can be arranged between the rear projection screen and the projection optics.
  • One or more deflection elements can also be provided between the projection optics and the Fresnel lens or projection surface in order to provide a compact rear projection device.
  • all lenses of the projection optics can lie on a common optical axis. This simplifies the manufacture of the projection optics.
  • the projection device according to the invention can also be designed such that it is designed as an essentially centered and rotationally symmetrical optical system, which is preferably essentially telecentric. This leads to projection optics that have excellent imaging properties.
  • the position of the second partial optics or a part thereof can be changed in the direction of the optical axis. This can be used to change the size of the projection.
  • Projection optics can thus be provided which are used in the production of projection devices which represent images of different sizes. It is only necessary to shift the second partial optics or a part thereof in the direction of the optical axis and then to fix them.
  • the projection optics can have a shading diaphragm with a rotationally symmetrical diaphragm opening in a diaphragm plane that is conjugated opposite to the image plane.
  • the opposite conjugate aperture plane to the image plane that has not yet been tilted is considered.
  • part of the diaphragm opening can also be shaded by an additional diaphragm element. This is particularly advantageous if a certain part of the reflected light would still pass through a limited part of the aperture. By means of the additional diaphragm element, this reflected light component can be shaded without loss of image information.
  • F Fiigg .. 11 is a schematic representation of the projection device according to the invention.
  • FIG. 2 shows an enlarged detailed view of the projection optics of the projection device from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows an enlarged detailed view of the projection optics of the projection device from FIG. 1;
  • F Fiigg .. 44 is an enlarged detail view of the projection optics of the projection device of Fig. 1, and
  • FIG. 5 to 10 are enlarged partial representations of the projection optics from FIG. 1 according to a further embodiment.
  • the projection device comprises a reflective light modulator 1, which is designed here as a tilting mirror matrix, which comprises a plurality of tilting mirrors arranged in rows and columns, which by means of a control unit 2 can be switched back and forth independently of one another on the basis of predetermined image data between a first and a second tilt position.
  • the tilt axes of the tilt mirrors lie in an image plane that is perpendicular to the plane of the drawing.
  • the tilting mirrors are thus pixels which form an imaging region of the light modulator.
  • the projection device comprises a light source unit 3 for illuminating the tilting mirrors, the light source unit 3 having a light source 4 and an imaging optic 5 arranged downstream of the light source 4 (shown schematically).
  • a projection optical system 6 is also provided in the projection device, which comprises a first partial optical system 7 and a second partial optical system 8, which in turn are shown schematically, the two partial optical systems 7, 8 each containing at least one lens.
  • the light source unit 3 When the projection device is in operation, the light source unit 3 generates an illuminating beam 9 which runs through the first partial optics 7 and strikes the light modulator 1. That of those in the first tilt position (first state) Light reflected by tilting mirrors forms a projection beam 10, which in turn runs through the first partial optics 7 and then through the second partial optics 8 and thus strikes a projection surface 11 in order to project the image set by means of the light modulator 1 thereon.
  • the light which is reflected by the tilting mirrors which are in the second state (second tilting position) is deflected upward (not shown) (not shown) in the illustration of FIG. 1 and is therefore not projected onto the projection surface by means of the projection optics 6 11 projected.
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the projection optics 6 from FIG. 1 together with the light modulator 1 to explain the suppression of reflected light
  • three partial illuminant beams B1, B2 and B3 of the illuminating beam 9 for three selected pixels P1, P2 and P3 with solid lines is shown and the reflection beam bundle R1 (or three reflection partial beam bundles R11, R12, R13 thereof) generated at an optical interface W1 of the first partial optics 7 is shown in broken lines to the second partial optics 8.
  • the pixels P1 and P3 are a pixel on the upper and lower edge of the light modulator 1, whereas the pixel P2 lies on the optical axis OA.
  • the second partial optics 8 comprises, viewed in the direction of projection, a first lens group 13 downstream of the first partial optics 7 and a second lens group 14 downstream of the first lens group 13, the optical axis OA of the second lens group 14 is drawn.
  • the first lens group 13 is offset upwards in the plane of the drawing transversely to the optical axis OA.
  • the light modulator 1 has a cover glass D and is tilted by approximately 3 ° with respect to the optical axis OA.
  • the first partial optics 7 consists of a first lens 15 with a positive refractive power, which is offset downward with respect to the optical axis OA, so that the first lens 15 is no longer arranged rotationally symmetrically to the optical axis OA.
  • the partial reflection beam R11 passes the second partial optics 8, whereas the partial reflection beams R12 and R13 strike at least the first lens of the first lens group 13.
  • the angles of the partial reflection beams R12, R13 are so steep that they do not pass through the aperture 16 and are therefore not projected onto the projection surface 11.
  • the three partial illuminating beams B1, B2 and B3 and the partial projecting beams S1, S2, S3 for the three pixels P1, P2, P3 are shown in a similar representation as in Fig. 2, the pixels P1, P2 and P3 all are in the first tilt position.
  • FIG. 4 shows a reflection beam bundle R2, which is generated by reflection at the interface W2 of the first lens 15 facing the light modulator 1 in a manner similar to that in FIG. It can also be seen from the illustration in FIG. 4 that due to the lens offset of the lens 15 transversely to the optical axis OA, the rays of the reflection beam bundle R2 either pass the second partial optics 8 immediately or do not pass through the aperture 16 in the second partial optics 8 , since the reflection beam runs in the direction into the upper half-plane H1.
  • the partial illumination beam B1 and the corresponding partial projection beam S1 do not cover a coherent angular range.
  • This is advantageous in that in designing the first partial optics 7 (first lens 15) there is a further degree of freedom for optimizing the curvature and / or alignment of the boundary or effective surfaces W1 and W2 of the first lens 15.
  • the first partial optics 7 comprise only one lens, so that the projection device can be made small, compact and inexpensive.
  • the projection device is also designed such that the second lens group 8 is position-adjustable in the direction of the optical axis OA.
  • This allows a different magnification factor to be set. This can be advantageous, for example, in the manufacture of the projection device, since different magnifications can thereby be achieved with a projection optical system without the need to replace lenses or other optical elements. It is only necessary to set the position in the direction of the optical axis OA of the second lens group 14.
  • the beam path is one at one of the optical interfaces W1 to W6 of the optical elements or lenses 17, 18, 19 of the first partial optics 7 reflective beams generated with a dashed line.
  • the lines of illumination and projection beams 9, 10 are drawn in with solid lines.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the first and second partial optics 7 and 8 lie on a common optical axis OA, that the first partial optics 7 comprise three meniscus lenses 17, 18 and 19, the convex side of which is the light modulator 1 faces, and that the optical axis OA strikes the imaging region of the light modulator perpendicularly.
  • the second partial optics 8 also comprise a first and second lens group 13 and 14, the second lens group 14 being position-adjustable in the direction of the optical axis OA.
  • FIGS. 5 to 10 show the reflection rays R3 which are generated by the reflection on the active surface W1 of the first meniscus lens 17.
  • 6 to 10 are the reflection rays R4-R8 which are generated by the reflection of the illuminating beam on the active surfaces W2, W3, W4, W5 and W6. From the representations in FIGS. 5 to 10 it can be seen that a large part of the reflection rays pass the second partial optics 8 and thus the aperture 14 (which is arranged in the opposite conjugate plane to the image plane). The part of the reflection rays that nevertheless get into the second partial optics 8 leads here to a certain reduction in the on-off contrast and the uniformity of the black image.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

The invention relates to a projection device comprising a reflective light modulator (1) which is used to generate an image, a light source unit (3) which is used to illuminate the light modulator (1), and a projection lens (6) comprising a first and a second partial lens (7, 8) and an optical axis (OA). In the projection device, each optical limiting surface (W1-W6) of each lens (15; 17-19) of the first partial lens is curved and/or arranged in such a manner that in a reference level wherein the optical axis (OA) of the projection lens (6) is arranged and which the optical axis (OA) separates into an upper and lower semi-level (H1, H2), each reflected ray beam (R1, R2; R3-R8) exiting from the first partial lens (7) completely extends in either the direction of the first half plane or in the direction of the second half plane (H1, H2) in order to prevent the reflected ray beams (R1, R2; R3-R8) from being projected onto the projection surface (11).

Description

Projektionsvorrichtunq Projektionsvorrichtunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung mit einem reflektiven Lichtmodulator zum Erzeugen eines Bildes, der eine Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Pixeln aufweist, die in einer Bildebene angeordnet und jeweils zumindest in einen ersten und einen zweiten Zustand bringbar sind sowie einen bildgebenden Bereich bilden, ferner mit einer Lichtquelleneinheit zum Beleuchten der Pixel und mit einer eine erste und eine zweite Teiloptik umfassenden Projektionsoptik, die eine optische Achse aufweist, wobei die Lichtquelleneinheit beim Betrieb der Projektionsvorrichtung zur Beleuchtung der Pixel ein Beleuchtungsstrahlenbündel abgibt, das durch die erste Teiloptik, die zumindest eine Linse enthält, läuft und danach auf die Pixel trifft, wobei zur Projektion des Bildes auf eine Projektionsflache das von im ersten Zustand befindlichen Pixeln reflektierte Licht als Projektionsstrahlenbündel durch die erste Teiloptik und danach durch die zweite Teiloptik läuft, und wobei beim Durchgang des Beleuchtungsstrahlenbündels durch die erste Teiloptik an jeder optischen Grenzfläche jeder Linse der ersten Teiloptik ein Reflexionsstrahlenbundel, das sich ohne weitere Reflexion bei den optischen Grenzflächen zur zweiten Teiloptik hin ausbreitet, erzeugt wird.The present invention relates to a projection device with a reflective light modulator for generating an image, which has a plurality of independently controllable pixels which are arranged in an image plane and can each be brought into at least a first and a second state and form an imaging area a light source unit for illuminating the pixels and with a projection optics comprising a first and a second partial optics, which has an optical axis, the light source unit emitting an illumination beam during operation of the projection device for illuminating the pixels, which bundle contains at least one lens through the first partial optics , runs and then hits the pixels, with the light reflected from the pixels in the first state being projected as a projection beam through the first partial optics and then through the second partial optics to project the image onto a projection surface t, and when the illuminating beam passes through the first partial optics, a reflection beam is generated at each optical interface of each lens of the first partial optics and propagates towards the second partial optics without further reflection at the optical interfaces.
Bei einer solchen Projektionsvorrichtung ist bei on-axis Anwendungen (z.B. Zentralprojektion) stets nachteilig, daß zumindest ein Teil jedes der erzeugten Reflexionsstrahlenbundel auch durch die zweite Teiloptik läuft und somit auf die Projektionsflache projiziert wird. Dadurch wird der Ein-Aus-Kontrast sowie die Gleichmäßigkeit des Schwarzbildes (bei dem ein flächiges schwarzes Bild darzustellen ist) verschlechtert.With such a projection device, it is always disadvantageous in on-axis applications (e.g. central projection) that at least a part of each of the reflection beams generated also passes through the second partial optics and is thus projected onto the projection surface. This deteriorates the on-off contrast and the uniformity of the black image (in which a flat black image is to be displayed).
Wenn man diese reflexbedingte Verschlechterung der Bilddarstellung vermeiden will, hat man bisher das Beleuchtungslicht über ein Prisma durch innere Totalreflexion auf die Pixel gelenkt. Ein solches Prisma ist jedoch ein relativ teures Bauelement und benötigt eine aufwendige Entspiegelung. Ferner führt der Glasweg zu unerwünschten Farbfehlern. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Einfluß der Beleuchtungslichtreflexe auf die Bildqualität der Projektion vermindert wird.If one wants to avoid this reflection-related deterioration of the image display, the illuminating light has previously been directed onto the pixels via a prism by means of total internal reflection. However, such a prism is a relatively expensive component and requires a complex anti-reflective coating. Furthermore, the glass path leads to undesirable color errors. Proceeding from this, it is an object of the invention to develop a projection device of the type mentioned at the outset in such a way that the influence of the illuminating light reflections on the image quality of the projection is reduced.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Projektionsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der jede Grenzfläche jeder Linse der ersten Teiloptik so gekrümmt und/oder angeordnet ist, daß in eine Bezugsebene, in der die optische Achse der Projektionsoptik liegt und die durch die optische Achse in eine obere und untere Halbebene aufgeteilt ist, jedes die erste Teiloptik verlassende Reflexionsstrahlenbundel vollständig entweder in Richtung in die erste oder in die zweite Halbebene hinein verläuft, um zu verhindern, daß die Reflexionsstrahlenbundel auf die Projektionsflache projiziert werden.According to the invention the object is achieved by a projection device of the type mentioned, in which each interface of each lens of the first partial optics is so curved and / or arranged that in a reference plane in which the optical axis of the projection optics lies and through the optical axis in an upper and lower half-plane is divided, each reflection beam leaving the first partial optics extends completely either in the direction into the first or the second half-plane in order to prevent the reflection radiation beams from being projected onto the projection surface.
Da somit die Reflexionsstrahlenbundel nur noch an einer Seite an der zweiten Teiloptik vorbeilaufen und nicht mehr, wie bisher bei Feldlinsen üblich, an beiden Seiten der zweiten Teiloptik, kann der Einfluß der Reflexionsstrahlenbundel auf die Bildprojektion deutliche verringert werden. Insbesondere können die Reflexionsstrahlenbundel bei geeigneter Einstellung der Krümmung und/oder geeigneter Anordnung vollständig an der zweiten Teiloptik vorbeilaufen. Es ist auch möglich, daß Teile der Reflexionsstrahlenbundel noch in die zweite Teiloptik eintreten, aber aufgrund ihrer Ausbreitungsrichtung nicht vollständig durch die zweite Teiloptik hindurchlaufen und somit nicht auf die Projektionsflache gelangen.Since the reflection beam bundle thus only runs past the second partial optics on one side and no longer, as was previously the case with field lenses, on both sides of the second partial optics, the influence of the reflection beam bundle on the image projection can be significantly reduced. In particular, with a suitable setting of the curvature and / or a suitable arrangement, the reflection beam bundles can completely pass the second partial optics. It is also possible that parts of the reflection beam still enter the second partial optics, but because of their direction of propagation they do not run completely through the second partial optics and thus do not reach the projection surface.
Die Reflexionsstrahlenbundel sind hier Reflexionsstrahlenbundel, die durch eine einmalige Reflexion an einer der Wirkflächen der zumindest eine Linse der ersten Teiloptik erzeugt werden. Es handelt sich somit um Reflexionsstrahlenbundel erste Ordnung. Reflexionsstrahlenbundel, die durch eine mehrmalige Reflexion an Wirkflächen der zumindest eine Linse der ersten Teiloptik erzeugt werden, werden hier nicht betrachtet.The reflection beam bundles here are reflection beam bundles that are generated by a single reflection on one of the active surfaces of the at least one lens of the first partial optics. It is therefore a first order reflection beam. Reflection beam bundles, which are generated by repeated reflection on active surfaces of the at least one lens of the first partial optics, are not considered here.
Wenn die Projektionsoptik keine gemeinsame optische Achse aufweist, dann wird unter der optischen Achse der Projektionsoptik die optische Achse eines Elements bzw. einer Linse der zweiten Teiloptik verstanden, insbesondere die Linse, die am weitesten vom Lichtmodulator entfernt ist.If the projection optics do not have a common optical axis, then the optical axis of the projection optics is understood to mean the optical axis of an element or a lens of the second partial optics, in particular the lens that is furthest away from the light modulator.
Insbesondere kann jede optische Grenzfläche jeder Linse bzw. Feldlinse der ersten Teiloptik so gekrümmt und/oder angeordnet sein, daß alle die erste Teiloptik verlassenden Reflexionsstrahlenbundel in Richtung in die gleiche Halbebene (die erste oder zweite) hineinverlaufen. Dies führt vorteilhaft zu einem vereinfachten Aufbau der Projektionsoptik. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn die Lichtquelleneinheit so angeordnet ist, daß in der Bezugsebene das Beleuchtungsstrahlenbündel von der anderen der beiden Halbebenen (die zweite oder erste Halbebene) aus auf die erste Teiloptik gerichtet ist.In particular, each optical interface of each lens or field lens of the first partial optics can be curved and / or arranged in such a way that all of the reflection beam bundles leaving the first partial optics run in the direction of the same half-plane (the first or second). This advantageously leads to a simplified structure of the projection optics. In particular, it is advantageous if the light source unit is arranged such that in the reference plane the illuminating beam is directed from the other of the two half-planes (the second or first half-plane) onto the first partial optics.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung sind die Linsen der ersten Teiloptik so ausgebildet und angeordnet, daß die Reflexionsstrahlenbundel jeweils nicht oder nur teilweise in die zweite Teiloptik eingekoppelt werden und in dieser spätestens an der Öffnungsblende der Projektionsoptik ausgeblendet werden. Damit wird ein ausgezeichneter Ein-Aus-Kontrast und ein sehr gleichmäßiges Schwarzbild erreicht. Die Öffnungsblende kann insbesondere in einer zur Bildebene entgegengesetzt optisch konjugierten Ebene liegen bzw. in der Ebene, in der die Fläche liegt, in der die Lichtstrahlen gleichen Winkels der verschiedenen Projektionsteilstrahlenbündel (die von den unterschiedlichen Pixeln ausgeht) gesammelt werden (also in der Blendenebene).In a particularly preferred embodiment of the projection device according to the invention, the lenses of the first partial optics are designed and arranged in such a way that the reflection beam bundles are not or only partially coupled into the second partial optics and are hidden in the latter at the opening aperture of the projection optics at the latest. This provides excellent on-off contrast and a very even black image. The aperture diaphragm can in particular lie in a plane that is optically conjugate to the image plane or in the plane in which the surface lies, in which the light beams of the same angle of the different projection partial light beams (which emanate from the different pixels) are collected (that is to say in the plane of the diaphragm) ,
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in der Projektionsoptik zur Strahlengangfaltung ein Umlenkelement (wie beispielsweise ein Spiegel) angeordnet sein.Furthermore, in the projection device according to the invention, a deflection element (such as a mirror) can be arranged in the projection optics for the beam path folding.
Damit läßt sich ein sehr kompaktes und an die entsprechenden äußeren konstruktivenThis allows a very compact and to the corresponding external constructive
Bedingungen anpaßbare Projektionsoptik realisieren. Insbesondere bei der Rückprojektion kann die Projektionsoptik an vorgegebene Bautiefen und -höhen derRealize adaptable projection optics. In the case of rear projection in particular, the projection optics can be adjusted to predetermined construction depths and heights
Rückprojektionsvorrichtung angepaßt werden. Natürlich ist es auch möglich, daß ein Umlenkelement in der Lichtquelleneinheit vorgesehen ist. Ferner können sowohl dieRear projection device can be adjusted. Of course, it is also possible for a deflection element to be provided in the light source unit. Furthermore, both
Lichtquelleneinheit als auch die Projektionsoptik ohne Umlenkelement ausgebildet sein. Im Fall der Strahlengangfaltung in der Projektionsoptik werden die entsprechenden Bereiche derThe light source unit and the projection optics can be designed without a deflection element. In the case of beam path folding in the projection optics, the corresponding areas of the
Halbebenen natürlich entsprechend der Faltung mittransformiert. Anders gesagt, wenn die gefaltete Projektionsoptik entfaltet betrachtet wird, liegt wieder die Aufteilung der Bezugsebene in den beiden Halbebenen vor.Half-planes of course also transformed according to the folding. In other words, if the folded projection optics is viewed unfolded, the reference plane is again divided into the two half-planes.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung die erste Teiloptik insgesamt eine positive Brechkraft aufweisen. Damit kann eine sehr gute und gleichmäßige Beleuchtung des Lichtmodulators erreicht werden. Insbesondere kann der Öffnungswinkel des entsprechenden Beleuchtungsteilstrahlenbündels, das ein Pixel beleuchtet, an die Vorgaben des Lichtmodulators angepaßt werden.Furthermore, in the projection device according to the invention, the first partial optics as a whole can have a positive refractive power. Very good and uniform lighting of the light modulator can thus be achieved. In particular, the opening angle of the corresponding partial light beam illuminating a pixel can be adapted to the requirements of the light modulator.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung trifft die optische Achse der Projektionsoptik, in Draufsicht auf den bildgebenden Bereich gesehen, den bildgebenden Bereich, bevorzugt etwa in der Mitte. Damit weist die Projektionsvorrichtung einen sogenannten On-Axis-Aufbau auf. Sie kann damit auch als Zentralprojektionsvorrichtung ausgebildet sein, was insbesondere bei der Ausgestaltung der Projektionsvorrichtung als Rückprojektionsvorrichtung von Vorteil ist. Natürlich muß die optische Achse den bildgebenden Bereich nicht exakt in der Mitte treffen. Wesentlich ist nur, daß die optische Achse den bildgebenden Bereich etwa in der Mitte trifft.In a particularly preferred embodiment of the projection device according to the invention, the optical axis of the projection optics, viewed in plan view of the imaging area, meets the imaging area, preferably approximately in the middle. The projection device thus has a so-called on-axis structure. It can thus also be designed as a central projection device, which is particularly advantageous when the projection device is configured as a rear projection device. Of course, the optical Axis does not hit the imaging area exactly in the middle. It is only important that the optical axis hits the imaging area approximately in the middle.
Wenn die optische Achse senkrecht auf den bildgebenden Bereich trifft, läßt sich eine Projektionsoptik mit besonders guten Abbildungseigenschaften realisieren.If the optical axis strikes the imaging area perpendicularly, projection optics with particularly good imaging properties can be realized.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung besteht darin, daß die zumindest erste Linse der ersten Teiloptik in der Bezugsebene quer zur optischen Achse versetzt ist. Durch diese spezielle Anordnung der zumindest ersten Linse kann in einfachster Art und Weise der gewünschte Reflexionslichtbündelverlauf erreicht werden. Auch der bildgebende Bereich kann quer zur optischen Achse versetzt sein, wobei bevorzugt der Versatz des bildgebenden Bereichs gleich groß ist wie der Versatz der zumindest ersten Linse.A particularly preferred embodiment of the projection device according to the invention consists in that the at least first lens of the first partial optics is offset transversely to the optical axis in the reference plane. With this special arrangement of the at least first lens, the desired reflection light beam path can be achieved in the simplest manner. The imaging area can also be offset transversely to the optical axis, the offset of the imaging area preferably being the same as the offset of the at least first lens.
Auch ist es möglich, die zumindest erste Linse zusätzlich zu dem beschriebenen Versatz oder anstatt dieses Versatzes um einen ersten Winkel gegenüber der optischen Achse zu kippen. Auch dadurch kann der gewünschte Verlauf des Reflexionslichtbündels erreicht werden.It is also possible to tilt the at least first lens in addition to the offset described or instead of this offset by a first angle with respect to the optical axis. The desired course of the reflection light beam can also be achieved in this way.
Ferner kann auch die Bildebene um einen zweiten Winkel gegenüber der optischen Achse gekippt sein, wobei die beiden Winkel bevorzugt gleich groß sind, was insbesondere bei der Justage der Projektionsvorrichtung von Vorteil ist.Furthermore, the image plane can also be tilted by a second angle with respect to the optical axis, the two angles preferably being of the same size, which is particularly advantageous when adjusting the projection device.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung wird ein Versatz und/oder eine Verkippung von zumindest einer Linse der zweiten Teiloptik so gewählt, daß der durch den Versatz und/oder die Verkippung von zumindest einer Linse der ersten Teiloptik bedingte Abbildungsfehler der Projektionsoptik zumindest teilweise kompensiert ist. Zusätzlich zu dem Versatz und/oder der Verkippung der zumindest einen Linse der zweiten Teiloptik oder anstatt dieses Versatzes und/oder dieser Verkippung kann in der Projektionsoptik zumindest ein Keil und/oder zumindest eine verkippte Planplatte vorgesehen sein, um den durch den Versatz und/oder die Verkippung von zumindest einer Linse der ersten Teiloptik bedingten Abbildungsfehler der Projektionsoptik zumindest teilweise zu kompensieren. Damit wird in einfachster Art eine Projektionsoptik mit ausgezeichneten Abbildungseigenschaften zur Verfügung gestellt, wobei gleichzeitig die Reflexlichteigenschaften deutlich verbessert sind.According to a preferred development of the projection device according to the invention, an offset and / or a tilt of at least one lens of the second partial optics is selected such that the aberrations of the projection optics caused by the offset and / or the tilt of at least one lens of the first partial optics are at least partially compensated , In addition to the offset and / or the tilting of the at least one lens of the second partial optics or instead of this offset and / or this tilting, at least one wedge and / or at least one tilted plane plate can be provided in the projection optics, around which the offset and / or to at least partially compensate for the tilting of at least one lens of the first optics-dependent imaging errors of the projection optics. This provides projection optics with excellent imaging properties in the simplest way, while at the same time the reflected light properties are significantly improved.
Ferner ist es möglich, daß die erste Teiloptik zumindest zwei Linsen aufweist, die derart zueinander versetzt und/oder verkippt sind (und bevorzugt auch relativ zum bildgebenden Bereich), daß sich die durch den Versatz und/oder Verkippung bedingten Abbildungsfehler der zumindest zwei Linsen gegenseitig zumindest teilweise kompensieren. Diese Ausgestaltung der Kompensierung schon in der ersten Teiloptik kann natürlich auch mit der oben beschriebenen Kompensierung durch die entsprechende Anordnung von Linsen der zweiten Teiloptik kombiniert werden.Furthermore, it is possible for the first partial optics to have at least two lenses which are offset and / or tilted in relation to one another (and preferably also relative to the imaging region) in such a way that the imaging errors of the at least two lenses caused by the offset and / or tilting are mutually exclusive at least partially compensate. This configuration of the Compensation already in the first partial optics can of course also be combined with the compensation described above by the corresponding arrangement of lenses of the second partial optics.
Des weiteren kann bei der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung die erste Linse eine Meniskuslinse mit positiver Brechkraft sein, wobei die konvexe Seite der Meniskuslinse den Pixeln zugewandt ist. Bevorzugt sind in diesem Fall mehrere Meniskuslinsen hintereinander geschaltet, wobei jeweils deren konvexe Seite den Pixeln zugewandt ist. Damit kann die notwendige positive Brechkraft auf mehrerer Linsen aufgeteilt werden, wodurch die Krümmung ihrer Wirkflächen verringert werden kann, was wiederum dazu führt, daß der gewünschte Verlauf des Reflexlichtbündels erreicht werden kann.Furthermore, in the projection device according to the invention, the first lens can be a meniscus lens with a positive refractive power, the convex side of the meniscus lens facing the pixels. In this case, a plurality of meniscus lenses are preferably connected in series, with their convex side facing the pixels. This enables the necessary positive refractive power to be distributed over a plurality of lenses, as a result of which the curvature of their active surfaces can be reduced, which in turn means that the desired course of the reflected light beam can be achieved.
Von Vorteil ist es in diesem Fall, wenn zumindest eine der Meniskuslinsen aus einem Material gebildet ist, dessen Brechzahl größer oder gleich 1,7 ist. Auch dies führt dazu, daß der Krümmungsradius der entsprechenden Linsen verringert werden kann, wodurch leicht der gewünschte Verlauf des Reflexlichtbündels erreichbar ist.In this case it is advantageous if at least one of the meniscus lenses is made of a material whose refractive index is greater than or equal to 1.7. This also leads to the fact that the radius of curvature of the corresponding lenses can be reduced, as a result of which the desired course of the reflected light beam can easily be achieved.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung überdecken in der Bezugsebene ein Beleuchtungsteilstrahlenbündel, mit dem ein Pixel beleuchtet wird, und das entsprechende Projektionsteilstrahlenbündel, das von dem Pixel ausgeht, welches im ersten Zustand ist, einen nicht zusammenhängenden Winkelbereich. Damit wird vorteilhaft ein weiterer Freiheitsgrad beim Entwurf der zumindest ersten Linse geschaffen, der dazu genutzt werden kann, den Verlauf des Reflexlichtbündels in der gewünschten Art und Weise zu gestalten.In an advantageous development of the projection device according to the invention, a partial illumination beam with which a pixel is illuminated and the corresponding partial projection beam which emanates from the pixel which is in the first state cover a non-contiguous angular range in the reference plane. This advantageously creates a further degree of freedom in the design of the at least first lens, which can be used to design the course of the reflected light beam in the desired manner.
Insbesondere kann der Lichtmodulator eine Kippspiegelmatrix aufweisen, wobei die Bezugsebene senkrecht zu den Kippachsen der Kippspiegel liegt. Der Lichtmodulator wird bevorzugt über eine Ansteuereinheit aufgrund von vorgegebenen Bilddaten angesteuert. Es können dabei Schwarz-Weiß-Bilder oder auch mehrfarbige Bilder erzeugt werden, wobei zur mehrfarbigen Bilderzeugung beispielsweise der Lichtmodulator zeitsequentiell mit unterschiedlichen Farben (beispielsweise Rot, Grün und Blau) in sich wiederholender Weise derart beleuchtet wird, daß ein Beobachter die zeitlich nacheinander projizierten Farbteilbilder nur noch als überlagertes mehrfarbiges Bild wahrnehmen kann. Alternativ können auch mehrere Lichtmodulatoren für die verschiedenen Farbteilbilder vorgesehen sein, wobei in diesem Fall eine Strahlteilereinheit (z.B. Strahlteilwürfel) zwischen der ersten Teiloptik und den Lichtmodulatoren vorgesehen werden kann, die das Beleuchtungsstrahlenbündel, das durch die erste Teiloptik hindurchgelaufen ist, auf die Lichtmodulatoren aufteilt, und die Projektionsstrahlenbündel, die von den Lichtmodulatoren ausgehen, zu einem gemeinsamen Projektionsstrahlenbündel kombiniert und auf die erste Teiloptik richtet, so daß ein gemeinsames Projektionsstrahlenbündel durch die erste und zweite Teiloptik läuft. Natürlich kann die Strahlteilereinheit auch so angeordnet sein, daß sie das Beleuchtungsstrahlenbündel aufteilt bevor es durch die erste Teiloptik läuft, wobei bei dieser Ausgestaltung vor jedem Lichtmodulator (also zwischen dem entsprechenden Lichtmodulator und der Strahlteilereinheit) eine erste Teiloptik vorgesehen ist, so daß die Projektionsstrahlenbündel der Lichtmodulatoren zuerst durch die zugeordneten ersten Teiloptiken laufen und danach zum gemeinsamen Projektionsstrahlenbündel vereint werden.In particular, the light modulator can have a tilting mirror matrix, the reference plane being perpendicular to the tilting axes of the tilting mirrors. The light modulator is preferably controlled via a control unit on the basis of predetermined image data. Black-and-white images or multi-color images can be generated, with the light modulator being illuminated sequentially with different colors (e.g. red, green and blue) in a repetitive manner in such a way that an observer can see the color partial images projected one after the other can only perceive as a superimposed multicolored image. Alternatively, a plurality of light modulators can also be provided for the different color partial images, in which case a beam splitter unit (for example beam partial cube) can be provided between the first partial optics and the light modulators, which divides the illuminating beam that has passed through the first partial optics among the light modulators, and the projection beams that emanate from the light modulators into a common one Projection beam bundle combined and aimed at the first partial optics, so that a common projection beam passes through the first and second partial optics. Of course, the beam splitter unit can also be arranged in such a way that it splits the illuminating beam before it passes through the first partial optics, a first partial optic being provided in front of each light modulator (i.e. between the corresponding light modulator and the beam splitter unit) in this embodiment, so that the projection beam of light Light modulators first run through the assigned first partial optics and are then combined to form the common projection beam.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung ist diese als Rückprojektionsvorrichtung mit einer als Rückprojektionsschirm ausgebildeten Projektionsflache ausgestaltet. Insbesondere kann zwischen dem Rückprojektionsschirm und der Projektionsoptik eine sogenannte Fresnel-Linse angeordnet sein. Auch können noch eine oder mehrere Umlenkelemente zwischen der Projektionsoptik und der Fresnel-Linse bzw. Projektionsflache vorgesehen sein, um eine kompakte Rückprojektionsvorrichtung bereitzustellen.In a particularly preferred development of the projection device according to the invention, it is designed as a rear projection device with a projection surface designed as a rear projection screen. In particular, a so-called Fresnel lens can be arranged between the rear projection screen and the projection optics. One or more deflection elements can also be provided between the projection optics and the Fresnel lens or projection surface in order to provide a compact rear projection device.
Ferner können bei der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung alle Linsen der Projektionsoptik auf einer gemeinsamen optischen Achse liegen. Dies erleichtert die Fertigung der Projektionsoptik.Furthermore, in the projection device according to the invention, all lenses of the projection optics can lie on a common optical axis. This simplifies the manufacture of the projection optics.
Auch kann die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung derart ausgestaltet sein, daß sie als im wesentlichen zentrierte und rotationssymmetrische Optik ausgebildet ist, die bevorzugt im wesentlichen telezentrisch ist. Dies führt zu einer Projektionsoptik, die ausgezeichnete Abbildungseigenschaften aufweist.The projection device according to the invention can also be designed such that it is designed as an essentially centered and rotationally symmetrical optical system, which is preferably essentially telecentric. This leads to projection optics that have excellent imaging properties.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Lage der zweiten Teiloptik bzw. eines Teils davon in Richtung- der optischen Achse veränderbar ist. Dies kann dazu genutzt werden, um die Größe der Projektion zu verändern. Damit kann eine Projektionsoptik vorgesehen werden, die bei der Herstellung von Projektionsgeräten verwendet wird, die unterschiedlich große Bilder darstellen. Es muß lediglich die zweite Teiloptik bzw. ein Teil davon in Richtung der optischen Achse verschoben und dann fixiert werden.It is particularly advantageous if the position of the second partial optics or a part thereof can be changed in the direction of the optical axis. This can be used to change the size of the projection. Projection optics can thus be provided which are used in the production of projection devices which represent images of different sizes. It is only necessary to shift the second partial optics or a part thereof in the direction of the optical axis and then to fix them.
Ferner kann die Projektionsoptik in einer zur Bildebene entgegengesetzt konjugierten Blendenebene eine Abschattungsblende mit rotationssymmetrischer Blendenöffnung aufweisen. Bei einer Verkippung der Bildebene wird hier die entgegengesetzt konjugierte Blendenebene zu der noch nicht verkippten Bildebene betrachtet. Auch kann bei der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung ein Teil der Blendenöffnung durch ein zusätzliches Blendenelement abgeschattet sein. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn noch ein gewisser Teil des Reflexlichtes durch einen begrenzten Teil der Blendenöffnung hindurchtreten würde. Mittels des zusätzlichen Blendenelements kann dieser Reflexlichtanteil ohne Verlust von Bildinformationen abgeschattet werden.Furthermore, the projection optics can have a shading diaphragm with a rotationally symmetrical diaphragm opening in a diaphragm plane that is conjugated opposite to the image plane. When the image plane is tilted, the opposite conjugate aperture plane to the image plane that has not yet been tilted is considered. In the projection device according to the invention, part of the diaphragm opening can also be shaded by an additional diaphragm element. This is particularly advantageous if a certain part of the reflected light would still pass through a limited part of the aperture. By means of the additional diaphragm element, this reflected light component can be shaded without loss of image information.
Die Erfindung wird nachfolgen beispielhalber anhand der beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
F Fiigg.. 11 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung;F Fiigg .. 11 is a schematic representation of the projection device according to the invention;
Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht der Projektionsoptik der Projektionsvorrichtung von Fig. 1 ;FIG. 2 shows an enlarged detailed view of the projection optics of the projection device from FIG. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Detailansicht der Projektionsoptik der Projektionsvorrichtung von Fig. 1 ; F Fiigg.. 44 eine vergrößerte Detailansicht der Projektionsoptik der Projektionsvorrichtung von Fig. 1 , undFIG. 3 shows an enlarged detailed view of the projection optics of the projection device from FIG. 1; F Fiigg .. 44 is an enlarged detail view of the projection optics of the projection device of Fig. 1, and
Fig. 5 bis 10 vergrößerte Teildarstellungen der Projektionsoptik von Fig. 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.5 to 10 are enlarged partial representations of the projection optics from FIG. 1 according to a further embodiment.
Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, in der eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung schematisch dargestellt ist, umfaßt die Projektionsvorrichtung einen reflektiven Lichtmodulator 1 , der hier als Kippspiegelmatrix ausgebildet ist, die eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Kippspiegeln umfaßt, die mittels einer Ansteuereinheit 2 auf der Basis vorgegebener Bilddaten voneinander unabhängig zwischen einer ersten und zweiten Kippstellung hin und her schaltbar sind. Die Kippachsen der Kippspiegel liegen in einer Bildebene, die senkrecht zur Zeichenebene ist. Somit sind die Kippspiegel Pixel, die einen bildgebenden Bereich des Lichtmodulators bilden.As can be seen from Fig. 1, in which a first embodiment of the projection device according to the invention is shown schematically, the projection device comprises a reflective light modulator 1, which is designed here as a tilting mirror matrix, which comprises a plurality of tilting mirrors arranged in rows and columns, which by means of a control unit 2 can be switched back and forth independently of one another on the basis of predetermined image data between a first and a second tilt position. The tilt axes of the tilt mirrors lie in an image plane that is perpendicular to the plane of the drawing. The tilting mirrors are thus pixels which form an imaging region of the light modulator.
Des weiteren umfaßt die Projektionsvorrichtung eine Lichtquelleneinheit 3 zum Beleuchten der Kippspiegel, wobei die Lichtquelleneinheit 3 eine Lichtquelle 4 und eine der Lichtquelle 4 nachgeordnete Abbildungsoptik 5 (schematisch dargestellt) aufweist. Ferner ist bei der Projektionsvorrichtung noch eine Projektionsoptik 6 vorgesehen, die eine erste Teiloptik 7 und eine zweite Teiloptik 8 umfaßt, die wiederum schematisch dargestellt sind, wobei die beiden Teiloptiken 7, 8 jeweils zumindest eine Linse enthalten.Furthermore, the projection device comprises a light source unit 3 for illuminating the tilting mirrors, the light source unit 3 having a light source 4 and an imaging optic 5 arranged downstream of the light source 4 (shown schematically). Furthermore, a projection optical system 6 is also provided in the projection device, which comprises a first partial optical system 7 and a second partial optical system 8, which in turn are shown schematically, the two partial optical systems 7, 8 each containing at least one lens.
Mittels der Lichtquelleneinheit 3 wird beim Betrieb der Projektionsvorrichtung ein Beleuchtungsstrahlenbündel 9 erzeugt, das durch die erste Teiloptik 7 läuft und auf den Lichtmodulator 1 trifft. Das von den in der ersten Kippstellung (erster Zustand) befindlichen Kippspiegeln reflektierte Licht bildet ein Projektionsstrahlenbündel 10, das wiederum durch die erste Teiloptik 7 und danach durch die zweite Teiloptik 8 läuft und somit auf eine Projektionsflache 11 trifft, um auf dieser das mittels des Lichtmodulators 1 eingestellte Bild zu projizieren. Das Licht, das von den Kippspiegeln reflektiert wird, die sich im zweiten Zustand (zweite Kippstellung) befinden, wird (in der Darstellung von Fig. 1 ) schräg nach oben umgelenkt (nicht gezeigt) und wird daher mittels der Projektionsoptik 6 nicht auf die Projektionsflache 11 projiziert.When the projection device is in operation, the light source unit 3 generates an illuminating beam 9 which runs through the first partial optics 7 and strikes the light modulator 1. That of those in the first tilt position (first state) Light reflected by tilting mirrors forms a projection beam 10, which in turn runs through the first partial optics 7 and then through the second partial optics 8 and thus strikes a projection surface 11 in order to project the image set by means of the light modulator 1 thereon. The light which is reflected by the tilting mirrors which are in the second state (second tilting position) is deflected upward (not shown) (not shown) in the illustration of FIG. 1 and is therefore not projected onto the projection surface by means of the projection optics 6 11 projected.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Projektionsoptik 6 von Fig. 1 zusammen mit dem Lichtmodulator 1 zur Erläuterung der Reflexlichtunterdrückung detaillierter dargestellt, wobei drei Beleuchtungsteilstrahlenbündel B1 , B2 und B3 des Beleuchtungsstrahlenbündels 9 für drei ausgewählte Pixel P1, P2 und P3 mit durchgezogenen Strichen eingezeichnet ist und das an einer optischen Grenzfläche W1 der ersten Teiloptik 7 erzeugte Reflexionsstrahlenbundel R1 (bzw. drei Reflexionsteilstrahlenbündel R11 , R12, R13 davon) gestrichelt bis zur zweiten Teiloptik 8 eingezeichnet ist. Bei den Pixeln P1 und P3 handelt es sich um ein Pixel am oberen und unteren Rand des Lichtmodulators 1, wohingegen das Pixel P2 auf der optischen Achse OA liegt..FIG. 2 shows an enlarged illustration of the projection optics 6 from FIG. 1 together with the light modulator 1 to explain the suppression of reflected light, three partial illuminant beams B1, B2 and B3 of the illuminating beam 9 for three selected pixels P1, P2 and P3 with solid lines is shown and the reflection beam bundle R1 (or three reflection partial beam bundles R11, R12, R13 thereof) generated at an optical interface W1 of the first partial optics 7 is shown in broken lines to the second partial optics 8. The pixels P1 and P3 are a pixel on the upper and lower edge of the light modulator 1, whereas the pixel P2 lies on the optical axis OA.
Wie der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, umfaßt die zweite Teiloptik 8 eine, in Projektionsrichtung gesehen, der ersten Teiloptik 7 nachgeordnete erste Linsengruppe 13 sowie eine der ersten Linsengruppe 13 nachgeordnete zweite Linsengruppe 14, wobei die optische Achse OA der zweiten Linsengruppe 14 eingezeichnet ist. Die erste Linsengruppe 13 ist in der Zeichenebene quer zur optischen Achse OA nach oben versetzt. Wie sich der Fig. 2 weiter entnehmen läßt, weist der Lichtmodulator 1 ein Deckglas D auf und ist gegenüber der optischen Achse OA um etwa 3° verkippt. Die erste Teiloptik 7 besteht aus einer ersten Linse 15 mit positiver Brechkraft, die gegenüber der optischen Achse OA nach unten versetzt ist, so daß die erste Linse 15 nicht mehr rotationssymmetrisch zur optischen Achse OA angeordnet ist. Dies führt vorteilhaft dazu, daß das beim Durchgang des Beleuchtungsstrahlenbündels 9 durch die erste Linse 15 an der dem Lichtmodulator 1 abwandten Grenzfläche W1 der ersten Linse 15 erzeugte Reflexionsstrahlenbundel R1 schräg nach oben verläuft (in Fig. 2). Somit verlaufen sämtliche Strahlen des Reflexionsstrahlenbündels R1 in Richtung in die obere Halbebene H1 hinein, die in der Zeichenebene liegt und durch die optische Achse OA von der unteren Halbebene H2 getrennt ist. Wie aus den eingezeichneten Strahlverläufen ersichtlich ist, verläuft das Reflexionsteilstrahlenbündel R11 an der zweiten Teiloptik 8 vorbei, wohingegen die Reflexionsteilstrahlenbündel R12 und R13 zumindest auf die erste Linse der ersten Linsengruppe 13 treffen. Jedoch sind die Winkel der Reflexionsteilstrahlenbündel R12, R13 so steil, daß sie nicht durch die Blende 16 hindurchlaufen und somit auch nicht auf die Projektionsflache 11 projiziert werden. Dies ergibt sich unmittelbar aus einem Vergleich der Strahlhöhen und -Winkel der Reflexionsteilstrahlenbündel R12 und R13 mit den Strahlhöhen und -winkeln der Projektionsteilstrahlenbündel S1, S2, S3 der Pixel P1, P2 und P3, die in Fig. 3 mit durchgezogenen Linien eingezeichnet sind. In Fig. 3 sind in einer ähnlichen Darstellung wie in Fig. 2 die drei Beleuchtungsteilstrahlenbündel B1, B2 und B3 sowie die Projektionsteilstrahlenbündel S1, S2, S3 für die drei Pixel P1, P2, P3 eingezeichnet, wobei die Pixel P1 , P2 und P3 alle in der ersten Kippstellung sind.As can be seen from the illustration in FIG. 2, the second partial optics 8 comprises, viewed in the direction of projection, a first lens group 13 downstream of the first partial optics 7 and a second lens group 14 downstream of the first lens group 13, the optical axis OA of the second lens group 14 is drawn. The first lens group 13 is offset upwards in the plane of the drawing transversely to the optical axis OA. As can also be seen in FIG. 2, the light modulator 1 has a cover glass D and is tilted by approximately 3 ° with respect to the optical axis OA. The first partial optics 7 consists of a first lens 15 with a positive refractive power, which is offset downward with respect to the optical axis OA, so that the first lens 15 is no longer arranged rotationally symmetrically to the optical axis OA. This advantageously leads to the reflection beam bundle R1 generated when the illuminating beam 9 passes through the first lens 15 at the interface W1 of the first lens 15 facing away from the light modulator 1 (FIG. 2). All rays of the reflection ray bundle R1 thus run in the direction into the upper half-plane H1, which lies in the plane of the drawing and is separated from the lower half-plane H2 by the optical axis OA. As can be seen from the drawn-in beam paths, the partial reflection beam R11 passes the second partial optics 8, whereas the partial reflection beams R12 and R13 strike at least the first lens of the first lens group 13. However, the angles of the partial reflection beams R12, R13 are so steep that they do not pass through the aperture 16 and are therefore not projected onto the projection surface 11. This results directly from a comparison of the Beam heights and angles of the partial reflection beams R12 and R13 with the beam heights and angles of the projection partial beams S1, S2, S3 of the pixels P1, P2 and P3, which are shown in FIG. 3 with solid lines. In Fig. 3, the three partial illuminating beams B1, B2 and B3 and the partial projecting beams S1, S2, S3 for the three pixels P1, P2, P3 are shown in a similar representation as in Fig. 2, the pixels P1, P2 and P3 all are in the first tilt position.
In Fig. 4 ist in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 ein Reflexionsstrahlenbundel R2 eingezeichnet, das durch Reflexion an der dem Lichtmodulator 1 zugewandten Grenzfläche W2 der ersten Linse 15 erzeugt wird. Auch aus der Darstellung in Fig. 4 läßt sich entnehmen, daß aufgrund des Linsenversatzes der Linse 15 quer zur optischen Achse OA die Strahlen des Reflexionsstrahlenbündels R2 entweder gleich an der zweiten Teiloptik 8 vorbeilaufen oder aber in der zweiten Teiloptik 8 nicht durch die Blende 16 hindurchlaufen, da das Reflexionsstrahlenbundel in Richtung in die obere Halbebene H1 hinein verläuft. Da somit die Reflexionsstrahlenbundel, die an der ersten Linse 15, die die erste Teiloptik bildet, in Richtung in die obere Halbebene H1 hinein verlaufen, läßt sich effektiv verhindern, daß Reflexe des Beleuchtungsstrahlenbündels 9 auf die Projektionsflache 11 projiziert werden, so daß ein guter Ein-Aus-Kontrast sowie eine gute Gleichmäßigkeit des Schwarzbildes erreicht wird.4 shows a reflection beam bundle R2, which is generated by reflection at the interface W2 of the first lens 15 facing the light modulator 1 in a manner similar to that in FIG. It can also be seen from the illustration in FIG. 4 that due to the lens offset of the lens 15 transversely to the optical axis OA, the rays of the reflection beam bundle R2 either pass the second partial optics 8 immediately or do not pass through the aperture 16 in the second partial optics 8 , since the reflection beam runs in the direction into the upper half-plane H1. Thus, since the reflection beam that runs on the first lens 15, which forms the first partial optics, in the direction of the upper half-plane H1, it can be effectively prevented that reflections of the illumination beam 9 are projected onto the projection surface 11, so that a good on -Off contrast as well as good uniformity of the black image is achieved.
Ferner läßt sich aus Fig. 3 noch deutlich entnehmen, daß das Beleuchtungsteilstrahlenbündel B1 und das entsprechende Projektionsteilstrahlenbündel S1 (in der Zeichenebene) keinen zusammenhängenden Winkelbereich überdecken. Dies ist vorteilhaft dahingehend, daß dadurch beim Entwurf der ersten Teiloptik 7 (erste Linse 15) ein weiterer Freiheitsgrad zur Optimierung der Krümmung und/oder Ausrichtung der Grenz- bzw. Wirkflächen W1 und W2 der ersten Linse 15 gegeben ist. Weiterhin besteht bei der beschriebenen Ausführungsform ein Vorteil darin, daß die erste Teiloptik 7 nur eine Linse umfaßt, so daß die Projektionsvorrichtung klein, kompakt und kostengünstig hergestellt werden kann.3 that the partial illumination beam B1 and the corresponding partial projection beam S1 (in the plane of the drawing) do not cover a coherent angular range. This is advantageous in that in designing the first partial optics 7 (first lens 15) there is a further degree of freedom for optimizing the curvature and / or alignment of the boundary or effective surfaces W1 and W2 of the first lens 15. Furthermore, in the described embodiment, there is an advantage in that the first partial optics 7 comprise only one lens, so that the projection device can be made small, compact and inexpensive.
Insbesondere ist die Projektionsvorrichtung noch so ausgebildet, daß die zweite Linsengruppe 8 in Richtung der optischen Achse OA lageverstellbar ist. Damit läßt sich ein unterschiedlich großer Vergrößerungsfaktor einstellen. Dies kann beispielsweise bei der Fertigung der Projektionsvorrichtung von Vorteil sein, da dadurch mit einer Projektionsoptik unterschiedliche Vergrößerungen erreicht werden können, ohne daß dazu Linsen oder sonstige optische Element ausgetauscht werden müssen. Es muß lediglich die Lage in Richtung der optischen Achse OA der zweiten Linsengruppe 14 eingestellt werden.In particular, the projection device is also designed such that the second lens group 8 is position-adjustable in the direction of the optical axis OA. This allows a different magnification factor to be set. This can be advantageous, for example, in the manufacture of the projection device, since different magnifications can thereby be achieved with a projection optical system without the need to replace lenses or other optical elements. It is only necessary to set the position in the direction of the optical axis OA of the second lens group 14.
In Figuren 5 bis 10 ist in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 für eine zweite Ausführungsform der Projektionsvorrichtung jeweils der Strahlenverlauf eines an einer der optischen Grenzflächen W1 bis W6 der optischen Elemente bzw. Linsen 17, 18, 19 der ersten Teiloptik 7 erzeugten Reflexionsstrahlenbundel mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet. Ferner sind mit durchgezogenen Linien das Beleuchtungs- und Projektionsstrahienbündel 9, 10 eingezeichnet. Im wesentlichen unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, daß die erste und zweite Teiloptik 7 und 8 auf einer gemeinsamen optischen Achse OA liegen, daß die erste Teiloptik 7 drei Meniskuslinsen 17, 18 und 19 umfaßt, deren konvexe Seite jeweils dem Lichtmodulator 1 zugewandt ist, und daß die optische Achse OA senkrecht auf den bildgebenden Bereich des Lichtmodulators trifft. Auch der konkrete Aufbau der zweiten Teiloptik 8 ist etwas unterschiedlich im Vergleich zur ersten Ausführungsform. Jedoch umfaßt die zweite Teiloptik 8 auch bei der hier beschriebenen Ausführungsform eine erste und zweite Linsengruppe 13 und 14, wobei die zweite Linsengruppe 14 in Richtung der optischen Achse OA lageverstellbar ist.In FIGS. 5 to 10, in a similar way as in FIG. 2, for a second embodiment of the projection device, the beam path is one at one of the optical interfaces W1 to W6 of the optical elements or lenses 17, 18, 19 of the first partial optics 7 reflective beams generated with a dashed line. Furthermore, the lines of illumination and projection beams 9, 10 are drawn in with solid lines. Essentially, the second embodiment differs from the first embodiment in that the first and second partial optics 7 and 8 lie on a common optical axis OA, that the first partial optics 7 comprise three meniscus lenses 17, 18 and 19, the convex side of which is the light modulator 1 faces, and that the optical axis OA strikes the imaging region of the light modulator perpendicularly. The specific structure of the second partial optics 8 is also somewhat different compared to the first embodiment. However, in the embodiment described here, the second partial optics 8 also comprise a first and second lens group 13 and 14, the second lens group 14 being position-adjustable in the direction of the optical axis OA.
In Fig. 5 sind die Reflexionsstrahlen R3 eingezeichnet, die durch die Reflexion an der Wirkfläche W1 der ersten Meniskuslinse 17 erzeugt werden. In gleicher Weise sind in Fig. 6 bis 10 die Reflexionsstrahlen R4-R8, die durch der Reflexion des Beleuchtungsstrahlenbündels an den Wirkflächen W2, W3, W4, W5 und W6 erzeugt werden. Aus den Darstellungen in Fig. 5 bis 10 ist ersichtlich, daß ein Großteil der Reflexionsstrahlen an der zweiten Teiloptik 8 und somit an der Blende 14 (die in der entgegengesetzt konjugierten Ebene zur Bildebene angeordnet ist) vorbei laufen. Der Teil der Reflexionsstrahlen, die dennoch in die zweite Teiloptik 8 gelangen, führt hier zu einer gewissen Verminderung des Ein-Aus-Kontrastes sowie der Gleichmäßigkeit des Schwarzbildes. Doch ist zu berücksichtigen, daß in der Regel etwa nur 5%o des Beleuchtungsstrahlenbündels 9 an den Wirkflächen W1-W6 reflektiert werden und daß in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel höchstens 1/5 davon in die zweite Teiloptik 8 gelangt. Wenn auch dieser Teil des Reflexionslichtes nicht auf die Projektionsflache 11 projiziert werden soll, kann man beispielsweise in dem Bereich der Blende 14, durch den die Reflexionsstrahlen hindurchlaufen, eine zusätzliche Abschattungsblende vorsehen, oder die Öffnungszahl der Projektionsoptik entsprechend anpassen (vermindern), so daß das Reflexionslicht nicht mehr durch die zweite Teiloptik 8 läuft. 5 shows the reflection rays R3 which are generated by the reflection on the active surface W1 of the first meniscus lens 17. 6 to 10 are the reflection rays R4-R8 which are generated by the reflection of the illuminating beam on the active surfaces W2, W3, W4, W5 and W6. From the representations in FIGS. 5 to 10 it can be seen that a large part of the reflection rays pass the second partial optics 8 and thus the aperture 14 (which is arranged in the opposite conjugate plane to the image plane). The part of the reflection rays that nevertheless get into the second partial optics 8 leads here to a certain reduction in the on-off contrast and the uniformity of the black image. However, it must be taken into account that, as a rule, only about 5% of the illuminating beam 9 is reflected on the active surfaces W1-W6 and that, in the exemplary embodiment shown here, at most 1/5 of it reaches the second partial optics 8. If this part of the reflection light should not be projected onto the projection surface 11, for example, an additional shading aperture can be provided in the area of the aperture 14 through which the reflection rays pass, or the number of openings of the projection optics can be adjusted accordingly, so that this Reflection light no longer runs through the second partial optics 8.

Claims

Patentansprüche claims
1. Projektionsvorrichtung mit einem reflektiven Lichtmodulator (1) zum Erzeugen eines Bildes, der eine Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Pixeln (P1, P2, P3) aufweist, die in einer Bildebene angeordnet und jeweils zumindest in einen ersten und einen zweiten Zustand bringbar sind sowie einen bildgebenden Bereich bilden, ferner mit einer Lichtquelleneinheit (3) zum Beleuchten der Pixel (P1, P2, P3) und mit einer eine erste und eine zweite Teiloptik (7, 8) umfassenden Projektionsoptik (6), die eine optische Achse (OA) aufweist, wobei die Lichtquelleneinheit (3) beim Betrieb der Projektionsvorrichtung zur Beleuchtung der Pixel (P1-P3) ein Beleuchtungsstrahlenbündel (9) abgibt, das durch die erste Teiloptik (7), die zumindest eine erste Linse (15; 17, 18, 19) enthält, läuft und danach auf die Pixel (P1-P3) trifft, wobei zur Projektion des Bildes auf eine Projektionsflache (11) das von den im ersten Zustand befindlichen Pixeln (P1-P3) reflektierte Licht als Projektionsstrahlenbündel (10) durch die erste Teiloptik (7) und danach durch die zweite Teiloptik (8) läuft, und wobei beim Durchgang des Beleuchtungsstrahlenbündels (9) durch die erste Teiloptik (7) an jeder optischen Grenzfläche (W1, W2, W3, W4, W5, W6) jeder Linse (15; 17-19) der ersten Teiloptik (7) jeweils ein Reflexionsstrahlenbundel (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8), das sich ohne weitere Reflexionen an den optischen Grenzflächen (W1-W6) zur zweiten Teiloptik (8) hin ausbreitet, erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Grenzfläche (W1-W6) jeder Linse (15; 17-19) der ersten Teiloptik (7) so gekrümmt und/oder angeordnet ist, daß in einer Bezugsebene, in der die optische Achse (OA) der Projektionsoptik (6) liegt und die durch die optische Achse (OA) in eine obere und untere Halbebene (H1, H2) aufgeteilt ist, jedes die erste Teiloptik (7) verlassende Reflexionsstrahlenbundel (R1 , R2; R3-R8) vollständig entweder in Richtung in die erste oder in die zweite Halbebene (H1, H2) hinein verläuft, um zu verhindern, daß die Reflexionsstrahlenbundel (R1, R2; R3-R8) auf die Projektionsflache (11) projiziert werden.1. Projection device with a reflective light modulator (1) for generating an image, which has a plurality of independently controllable pixels (P1, P2, P3) which are arranged in an image plane and can each be brought into at least a first and a second state and form an imaging area, further with a light source unit (3) for illuminating the pixels (P1, P2, P3) and with a projection optics (6) comprising a first and a second partial optics (7, 8), which have an optical axis (OA) The light source unit (3) emits an illumination beam (9) during operation of the projection device for illuminating the pixels (P1-P3), said bundle of light being emitted by the first partial optics (7), the at least one first lens (15; 17, 18, 19 ) contains, runs and then strikes the pixels (P1-P3), with the light reflected from the pixels (P1-P3) in the first state being projected onto the projection surface (11) as a projection road bundle of rays (10) runs through the first partial optics (7) and then through the second partial optics (8), and when the illuminating beam (9) passes through the first partial optics (7) at each optical interface (W1, W2, W3, W4 , W5, W6) of each lens (15; 17-19) of the first partial optics (7) each have a reflection beam (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8), which without further reflections at the optical interfaces (W1-W6) to the second partial optics (8 ) propagates, is generated, characterized in that each optical interface (W1-W6) of each lens (15; 17-19) of the first partial optics (7) is curved and / or arranged such that in a reference plane in which the optical axis (OA) of the projection optics (6) and which is divided by the optical axis (OA) into an upper and lower half-plane (H1, H2), each reflection beam (R1, R2; R3-) leaving the first partial optics (7) R8) extends completely either in the direction of the first or the second half-plane (H1, H2) in order to prevent the reflection beams (R1, R2; R3-R8) from being projected onto the projection surface (11).
2. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Grenzfläche (W1-W6) jeder Linse (15; 17-19) so gekrümmt und/oder angeordnet ist, daß alle die erste Teiloptik (7) verlassenden Reflexionsstrahlenbundel in Richtung in die gleiche Halbebene (H1) hinein verlaufen. 2. Projection device according to claim 1, characterized in that each optical interface (W1-W6) of each lens (15; 17-19) is curved and / or arranged such that all of the first partial optics (7) leaving the reflection beam in the direction same half-plane (H1) run into it.
3. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelleneinheit (3) so angeordnet ist, daß in der Bezugsebene das Beleuchtungsstrahlenbündel (9) von der anderen der beiden Halbebenen (H2) aus auf die erste Teiloptik (7) gerichtet ist.3. Projection device according to claim 2, characterized in that the light source unit (3) is arranged such that in the reference plane the illuminating beam (9) from the other of the two half-planes (H2) is directed towards the first partial optics (7).
4. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsstrahlenbundel (R1-R8) jeweils nicht oder nur teilweise in die zweite Teiloptik (8) eingekoppelt werden und in dieser spätestens an der Öffnungsblende der Projektionsoptik (6) ausgeblendet werden.4. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the reflection beam bundles (R1-R8) are not or only partially coupled into the second partial optics (8) and are hidden at the latest at the aperture of the projection optics (6).
5. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Projektionsoptik (6) zur Strahlengangfaltung ein Umlenkelement angeordnet ist.5. Projection device according to one of the above claims, characterized in that a deflection element is arranged in the projection optics (6) for beam path folding.
6. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Teiloptik (7) insgesamt positive Brechkraft aufweist.6. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the first partial optics (7) has an overall positive refractive power.
7. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (OA) der Projektionsoptik (6), in Draufsicht auf den bildgebenden Bereich gesehen,, den bildgebenden Bereich trifft, bevorzugt etwa in der Mitte.7. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the optical axis (OA) of the projection optics (6), seen in plan view of the imaging area, meets the imaging area, preferably approximately in the middle.
8. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (OA) senkrecht auf den bildgebenden Bereich trifft.8. Projection device according to claim 7, characterized in that the optical axis (OA) perpendicular to the imaging area.
9. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest erste Linse (15) in der Bezugsebene quer zu optischen Achse (OA) versetzt ist.9. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the at least first lens (15) is offset transversely to the optical axis (OA) in the reference plane.
10. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest erste Linse (15) in der Bezugsebene um einen ersten Winkel gegenüber der optischen Achse (OA) gekippt ist.10. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the at least first lens (15) is tilted in the reference plane by a first angle with respect to the optical axis (OA).
11. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildebene um einen zweiten Winkel gegenüber der optischen Achse (OA) gekippt ist, wobei der erste und der zweite Winkel bevorzugt gleich groß sind.11. Projection device according to claim 10, characterized in that the image plane is tilted by a second angle with respect to the optical axis (OA), the first and the second angle preferably being the same size.
12. Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Versatz und/oder die Verkippung der ersten Linse bedingte Abbildungsfehler der Projektionsoptik (6) durch einen Versatz, eine Verkippung von zumindest einer Linse der zweiten Teiloptik und/oder durch zumindest einen Keil oder zumindest einer verkippten Planplatte zumindest teilweise kompensiert ist.12. Projection device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the imaging error of the projection optics (6) caused by the offset and / or the tilting of the first lens due to an offset, a tilting of at least one lens of the second partial optics and / or is at least partially compensated for by at least one wedge or at least one tilted plane plate.
13. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teiloptik (7) zumindest zwei Linsen aufweist, welche zueinander so versetzt und/oder verkippt sind, daß sich die durch den Versatz und/oder Verkippung bedingten Abbildungsfehler der zumindest zwei Linsen gegenseitig zumindest teilweise kompensieren.13. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the first partial optics (7) has at least two lenses which are offset and / or tilted relative to one another such that the imaging errors of the at least two lenses caused by the offset and / or tilting compensate each other at least partially.
14. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linse eine Meniskuslinse (17-19) mit positiver Brechkraft ist, wobei die konvexe Seite der Meniskuslinse (17-19) den Pixeln (P1-P2) zugewandt ist.14. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the first lens is a meniscus lens (17-19) with positive refractive power, the convex side of the meniscus lens (17-19) facing the pixels (P1-P2).
15. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linse (15; 17-19) aus einem Material gebildet ist, dessen Brechzahl mindestens 1,7 beträgt.15. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the first lens (15; 17-19) is formed from a material whose refractive index is at least 1.7.
16. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bezugsebene ein Beleuchtungsteilstrahlenbündel (B1, B2, B3), mit dem ein Pixel (P1-P3) beleuchtet wird, und ein Projektionsteilstrahlenbündel (S1, S2, S3), das vom Pixel (P1-P3) ausgeht, wenn es im ersten Zustand ist, einen nicht zusammenhängenden Winkelbereich überdecken.16. Projection device according to one of the above claims, characterized in that in the reference plane a partial illumination beam (B1, B2, B3) with which a pixel (P1-P3) is illuminated, and a partial projection beam (S1, S2, S3) that the pixel (P1-P3), when in the first state, covers a non-contiguous angular range.
17. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmodulator (1) eine Kippspiegelmatrix aufweist und die Bezugsebene senkrecht zu den Kippachsen der Kippspiegel liegt.17. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the light modulator (1) has a tilting mirror matrix and the reference plane is perpendicular to the tilting axes of the tilting mirror.
18. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtung als Rückprojektionsvorrichtung mit einer als Rückprqjektionsschirm ausgebildeten Projektionsflache ausgestaltet ist.18. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the projection device is designed as a rear projection device with a projection surface designed as a rear projection screen.
19. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Linsen der Projektionsoptik (6) auf einer gemeinsamen optischen Achse (OA) liegen.19. Projection device according to one of the above claims, characterized in that all the lenses of the projection optics (6) lie on a common optical axis (OA).
20. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsoptik (6) als im wesentlichen zentrierte und rotationssymmetrische Optik ausgebildet ist, die bevorzugt im wesentlichen telezentrisch ist. 20. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the projection optics (6) is designed as a substantially centered and rotationally symmetrical optics, which is preferably essentially telecentric.
21. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der zweiten Teiloptik (8) oder eines Teils davon in Richtung der optischen Achse (OA) veränderbar ist.21. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the position of the second partial optics (8) or a part thereof in the direction of the optical axis (OA) can be changed.
22. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsoptik (6) in einer zur Bildebene entgegengesetzt konjugierten Blendenebene eine Abschattungsblende (16) mit rotationssymmetrischer Blendenöffnung aufweist.22. Projection device according to one of the above claims, characterized in that the projection optics (6) has a shading diaphragm (16) with a rotationally symmetrical diaphragm opening in a diaphragm plane which is conjugate opposite to the image plane.
23. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Blendenöffnung durch ein zusätzliches Blendenelement abgeschattet ist. 23. Projection device according to claim 22, characterized in that part of the aperture is shaded by an additional aperture element.
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