ES2239703T3 - Sistema optico de separacion de colores, sistema optico de visualizacion de imagenes y aparato proyector de visualizacion de imagenes. - Google Patents
Sistema optico de separacion de colores, sistema optico de visualizacion de imagenes y aparato proyector de visualizacion de imagenes.Info
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Abstract
Sistema óptico de separación-combinación de colores que comprende: un sistema óptico de separación (6) que separa una luz de iluminación en un primer espectro de color (G) y un segundo y un tercer espectros de color (B, R); un sistema óptico de combinación (11c) que combina dicho primer espectro de color, dicho segundo espectro de color y dicho tercer espectro de color; un primer sistema óptico de separación por polarización (11a, 110a) con una primera superficie de separación por polarización, que refleja o transmite dicho primer espectro de color desde dicho sistema óptico de separación hacia un primer elemento (12g) de visualización de imágenes, y transmite o refleja respectivamente dicho primer espectro de color desde dicho primer elemento de visualización de imágenes hacia dicho sistema óptico de combinación (11c), y que analiza la luz de dicho primer elemento de visualización de imágenes; un segundo sistema óptico de separación por polarización (11b) con una segunda superficie de separación por polarización, que transmite dicho segundo espectro de color (B) desde dicho sistema óptico de separación (6) hacia un segundo elemento (12b) de visualización de imágenes, y refleja dicho segundo espectro de color desde dicho segundo elemento de visualización de imágenes hacia dicho sistema óptico de combinación (11c), y que refleja dicho tercer espectro de color (R) desde dicho sistema óptico de separación hacia un tercer elemento (12r) de visualización de imágenes, y transmite dicho tercer espectro de color desde dicho tercer elemento de visualización de imágenes hacia dicho sistema óptico de combinación, y que analiza la luz desde dicho segundo y tercer elementos de visualización de imágenes.
Description
Sistema óptico de separación de colores, sistema
óptico de visualización de imágenes y aparato proyector de
visualización de imágenes.
La presente invención se refiere a un sistema
óptico de separación-combinación de colores
configurado para separar una luz de iluminación en una serie de
espectros de color, guiar estos espectros de color hacia unos
correspondientes elementos de visualización de imágenes, y combinar
los espectros de color modulados por los elementos de visualización
de imágenes, y a un sistema óptico de visualización de imágenes y a
un aparato proyector de visualización de imágenes que lo
utiliza.
El aparato proyector de visualización de imágenes
que incluye una combinación de elementos de visualización de cristal
líquido reflectante con separadores polarizadores del haz se da a
conocer, por ejemplo, en la patente U.S.A. número
US-A-6.183.091. El aparato proyector
de visualización de imágenes descrito en esta patente U.S.A.
incorpora un primer, segundo, tercer y cuarto separadores
polarizadores del haz (118), (120), (128), (124) y tres placas de
diferenciación de fase selectiva en color (pilas de retardadores)
(116), (126), (134), tal como se muestra en la figura 8.
Una placa de diferenciación de fase selectiva en
color es una pila de retardadores que actúa para hacer girar una
determinada dirección polarizada de luz, en una región de longitud
de onda predeterminada dentro de la región de longitud de onda
visible, en 90º, pero manteniendo intacta una dirección polarizada
de luz de las otras longitudes de onda.
En el aparato mostrado en la figura 8, una luz de
iluminación que sale de una fuente de luz (100) es alineada a una
luz polarizada linealmente (luz polarizada -S-) mediante un
cambiador de la polarización (114), la primera placa (116) de
diferenciación de fase selectiva en color hace girar una dirección
polarizada de solamente una luz azul (B), de entre la luz polarizada
linealmente (luz polarizada -S-) en 90º (en una luz polarizada -P-),
y el primer separador (118) polarizador del haz recibe la luz para
transmitir la luz (B) de la luz polarizada (P), y reflejar la luz
verde (G) y roja (R) de la luz polarizada (S), excluyendo la luz
(B), efectuando por lo tanto la separación de colores. La luz (B)
(de la luz polarizada -P-) pasa a través del segundo separador (120)
polarizador del haz e incide sobre un visualizador B (122) de
cristal líquido reflectante. Las componentes de luz (G) y (R) entran
en la segunda placa (126) de diferenciación de fase selectiva en
color, la placa (126) de diferenciación de fase hace girar en 90º
sólo la dirección polarizada de (G) (a una luz polarizada -P-), y el
segundo separador (120) polarizador del haz transmite la luz (G) de
la luz polarizada (P) y refleja la luz (R) de la luz polarizada
(S), efectuando por lo tanto la separación de colores.
Los distintos espectros de luz de (G) y (R)
inciden, respectivamente, sobre un visualizador G (132) de cristal
líquido reflectante y sobre un visualizador R (130) de cristal
líquido reflectante.
La componente de polarización (P) entre la luz
(B) modulada por el visualizador B (122) de cristal líquido
reflectante pasa directamente a través del segundo separador (120)
polarizador del haz y vuelve hacia la fuente de luz (100), mientras
que la componente de polarización (S) de la misma se refleja en el
segundo separador (120) polarizador del haz para convertirse en luz
proyectada. La componente de polarización (S) de la luz (R) modulada
por el visualizador (R) (130) de cristal líquido reflectante se
refleja en el tercer separador (128) polarizador del haz y vuelve
hacia la fuente de luz (100), mientras que la componente de
polarización (P) de la misma pasa directamente a través del tercer
separador (128) polarizador del haz para convertirse en luz
proyectada. Adicionalmente, la componente de polarización (P) de la
luz (G) modulada por el visualizador G (132) de cristal líquido
reflectante pasa directamente a través del tercer separador (128)
polarizador del haz y vuelve hacia la fuente de luz (100), mientras
que la componente de polarización (S) de la misma se refleja en el
tercer separador (128) polarizador del haz para convertirse en luz
proyectada.
La luz proyectada de (G) y (R) incide sobre la
tercera placa (134) de diferenciación de fase selectiva en color,
por lo que sólo la dirección polarizada de (G) es girada en 90º. Por
lo tanto, los espectros de luz de (G) y (R) están alineados ambos
dentro de la luz polarizada (P). A continuación, las componentes de
luz (G) y (R) pasan a través del cuarto separador (124) polarizador
del haz, y la luz (B) de la luz polarizada (S) se refleja en el
cuarto separador (124) polarizador del haz. Esto resulta en la
combinación de los espectros de luz de (R), (G), y (B) en uno, y en
la proyección de la luz compuesta como una imagen a color sobre una
superficie de proyección.
En el aparato proyector de visualización de
imágenes propuesto en la solicitud de Patente Japonesa a Inspección
Pública número 2001-154152, un polarizador de lámina
(placa de polarización) está dispuesto entre un sistema óptico de
iluminación y un separador polarizador del haz como unos medios de
separación-combinación de colores, o entre un
separador polarizador del haz y una lente de proyección para obtener
una imagen con alto contraste.
En general, los separadores polarizadores del haz
muestran el comportamiento ideal de separación por polarización,
como se muestra en la figura 9, para luz que incide con 45º, pero,
sin embargo, tienen las características imperfectas como se muestran
en la figura 10, para luz que incide con ángulos diferentes de
45º.
Esto se produce por el siguiente motivo: en una
película óptica delgada formada en los separadores polarizadores del
haz, donde (n) representa el índice de refracción de la película
delgada, (d) el grosor de la película delgada, y \theta el ángulo
de incidencia de la luz, la película óptica delgada se comporta de
acuerdo a ndcos\theta de su comportamiento óptico, de manera que
el comportamiento óptico varía dependiendo del ángulo de incidencia
\theta.
En el aparato proyector de visualización de
imágenes tal como se ha descrito anteriormente, debido a que la luz
que ilumina los visualizadores de cristal líquido reflectante son
haces de luz que tienen cierta dispersión angular 2\omega
(2\omega está determinada por el sistema de iluminación), la luz
con la dispersión de 45º\pm\omega incide dentro de los
separadores polarizadores del haz. Por este motivo, la componente de
polarización (P) y la componente de polarización (S) no son
perfectamente separadas en los separadores polarizadores del haz, de
manera que la luz que incide sobre los visualizadores de cristal
líquido no es luz perfectamente polarizada de manera lineal. Esto
resulta en la reducción del contraste, y de esta manera plantea un
problema de degradación de la calidad de la imagen proyectada.
Adicionalmente, el cambiador de la polarización
utilizado en el sistema de iluminación es un elemento que alinea la
luz de la lámpara que incluye la mezcla de la luz polarizada (P) y
la luz polarizada (S), dentro de una orientación de la polarización
predeterminada, pero la eficacia de la conversión no es del 100%.
Por lo tanto, persiste una componente de polarización indeseada con
una proporción considerable.
En los separadores polarizadores del haz
ordinarios, se alcanza un equilibrio, por ejemplo, entre un
coeficiente de reflexión de la luz polarizada (P) y un coeficiente
de transmisión de la luz polarizada (S), y por este motivo, por
ejemplo, la luz reflejada por un separador polarizador del haz
configurado para reflejar la luz polarizada (P) incluye una medida
de la componente de polarización (S).
Mientras que el visualizador de cristal líquido
reflectante muestra una visualización en negro, la luz polarizada
(P) que incide dentro del separador polarizador del haz se refleja
en la orientación de polarización (P) en el separador polarizador
del haz, y vuelve hacia la fuente de luz, pero debido a las
características del separador polarizador del haz, parte de la luz
polarizada (S) mezclada en la luz de iluminación que incide sobre el
visualizador de cristal líquido reflectante pasa directamente a
través del separador polarizador del haz y hacia la lente de
proyección.
proyección.
Si se disponen polarizadores en el lado de
entrada y en el lado de salida del separador polarizador del haz,
mediante la aplicación de la configuración propuesta en la solicitud
de Patente Japonesa a Inspección Pública número
2001-154152, el problema la reducción de contraste
citado anteriormente causado por las características del separador
polarizador del haz se puede solucionar, aunque surgirá un problema
de reducción del brillo, debido a que la transmitancia de los
polarizadores no es del 100%.
En la figura 8, la mayor parte de la luz
polarizada (S) para la visualización de la imagen de (B), es
reflejada por la superficie de separación por polarización del
segundo separador (120) polarizador del haz, y pasa a través del
cuarto separador (124) polarizador del haz hacia la superficie de
proyección, aunque parte de la misma pasa por el primer separador
(118) polarizador del haz. Adicionalmente, parte de la luz que pasa
por el primer separador (118) polarizador del haz es reflejada por
la superficie de separación por polarización del primer separador
(118) polarizador del haz, y a continuación pasa por una superficie
(118a), que no es ni una superficie de entrada ni una superficie de
salida en el primer separador (118) polarizador del haz.
A continuación, la luz que incide sobre la
superficie (118a) se refleja ahí y pasa a través del primer
separador (118) polarizador del haz y hacia dentro el tercer
separador (128) polarizador del haz, debido a la influencia de un
así denominado salto de fase debido a la reflexión o desviación
respecto el comportamiento ideal del separador polarizador del haz
para la luz con inclinación, tal como se ha descrito anteriormente.
A continuación, la luz que entra en el tercer separador (128)
polarizador del haz incide sobre los paneles (130), (132) de cristal
líquido (R) y (G), y parte de la misma se proyecta finalmente sobre
la superficie de proyección.
Cuando la así denominada luz de fuga, en la
superficie de separación por polarización, pasa a través de las
trayectorias no previstas en un principio como se ha descrito, se
puede plantear el problema de la reducción del contraste de la
imagen proyectada. Cuando la luz modulada por los diferentes paneles
de cristal líquido de color es proyectada sobre la superficie de
proyección, se puede plantear un problema de variación del tono del
color.
Adicionalmente, debido a que la luz en el sistema
óptico de separación-combinación de colores es una
luz convergente, la luz que se convierte en luz difusa puede llegar
incluso a las superficies paralelas al plano donde pasan los haces
principales. La luz se refleja asimismo sobre dichas superficies,
planteando el problema de que el interior del sistema óptico de
separación-combinación de colores se llene de luz
difusa.
De acuerdo con la presente invención, se da a
conocer un sistema óptico de separación-combinación
de colores que comprende:
un sistema óptico de separación que separa una
luz de iluminación en un primer espectro de color, y en un segundo y
tercer espectros de color;
un sistema óptico de combinación que combina
dicho primer espectro de color, dicho segundo espectro de color y
dicho tercer espectro de color;
un primer sistema óptico de separación por
polarización con una primera superficie de separación por
polarización, que refleja o transmite dicho primer espectro de color
desde dicho sistema óptico de separación, hacia un primer elemento
de visualización de imágenes, y transmite o refleja,
respectivamente, dicho primer espectro de color desde dicho primer
elemento de visualización de imágenes hacia dicho sistema óptico de
combinación, el cual analiza la luz a partir de dicho primer
elemento de visualización de imágenes;
un segundo sistema óptico de separación por
polarización con una segunda superficie de separación por
polarización, que transmite dicho segundo espectro de color desde
dicho sistema óptico de separación a un segundo elemento de
visualización de imágenes, y refleja dicho segundo espectro de color
desde dicho segundo elemento de visualización de imágenes hacia
dicho sistema óptico de combinación, y que refleja dicho tercer
espectro de color desde dicho sistema óptico de separación hacia un
tercer elemento de visualización de imágenes, y transmite dicho
tercer espectro de color desde dicho tercer elemento de
visualización de imágenes hacia dicho sistema óptico de combinación,
y que analiza la luz a partir de dicho segundo y tercer elementos de
visualización de imágenes;
caracterizado porque un grado de polarización
lineal de dicho primer espectro de color reflejado por dicha primera
superficie de separación por polarización es mayor que un grado de
polarización lineal de dicho tercer espectro de color reflejado por
dicha segunda superficie de separación por polarización, y porque un
grado de polarización lineal de dicho primer espectro de color
transmitido por dicha primera superficie de separación por
polarización es mayor que un grado de polarización lineal de dicho
segundo espectro de color transmitido por dicha segunda superficie
de separación por polarización.
Preferentemente, en el sistema óptico anterior,
cuando un grado de polarización lineal es definido como la
proporción de una componente en una dirección principal polarizada
incluida en cada uno de los primer, segundo y tercer espectros de
color,
la característica de separación por polarización
de la primera superficie de separación por polarización del primer
sistema óptico de separación por polarización, se hace diferente de
la característica de separación por polarización de la segunda
superficie de separación por polarización del segundo sistema óptico
de separación por polarización, de manera que un grado de
polarización lineal del primer espectro de color que incide, desde
la primera superficie de separación por polarización, al primer
elemento de visualización de imágenes, es mayor que los grados de
polarización lineal del segundo y tercer espectros de color, que
inciden desde la segunda superficie de separación por polarización
al segundo y tercer elementos de visualización de imágenes.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que, cuando un grado de
polarización lineal está definido como la proporción de una
componente en una dirección principal polarizada incluida en cada
uno del primer, segundo y tercer espectros de color,
la segunda superficie de separación por
polarización tiene una característica de separación por polarización
tal que unos grados de polarización lineal del segundo y tercer
espectros de color reflejados por la segunda superficie de
separación por polarización, son substancialmente iguales a los
grados de polarización lineal del segundo y tercer espectros de
color transmitidos por la segunda superficie de separación por
polarización.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que, cuando un grado de
polarización lineal está definido como una proporción de una
componente en una dirección principal polarizada incluida en cada
uno del primer, segundo y tercer espectros de color,
la primera superficie de separación por
polarización tiene una característica de separación por polarización
tal que un grado de polarización lineal del primer espectro de color
que incide desde la primera superficie de separación por
polarización al primer elemento de visualización de imágenes, es
mayor que un grado de polarización lineal del primer espectro de
color que pasa desde el primer elemento de visualización de imágenes
a través de la primera superficie de separación por polarización,
hacia el sistema óptico de combinación.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado para comprender adicionalmente una placa de
polarización dispuesta entre la primera superficie de separación por
polarización y el sistema óptico de combinación.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que los elementos de visualización
de imágenes son elementos de visualización de imágenes
reflectantes.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que el sistema óptico de
combinación es un tercer sistema óptico de separación por
polarización con una tercera superficie de separación por
polarización, la cual combina el primer espectro de color a partir
de la primera superficie de separación por polarización, con el
segundo y tercer espectros de color a partir de la segunda
superficie de separación por polarización mediante una acción de
separación por polarización.
El sistema óptico puede estar configurado para
comprender adicionalmente una superficie de antireflexión formada
sobre una superficie diferente de una superficie de entrada y de una
superficie de salida, por lo menos, en un sistema óptico entre el
primer sistema óptico de separación por polarización, al segundo
sistema óptico de separación por polarización, y al tercer sistema
óptico de separación por polarización.
En el sistema óptico anterior, el primer espectro
de color puede ser de luz verde.
Considerando la situación descrita anteriormente,
un sistema óptico de visualización de imágenes de acuerdo con la
presente invención es un sistema óptico de visualización de imágenes
que comprende:
el sistema óptico de
separación-combinación de colores tal como ha sido
expuesto;
un sistema de iluminación que hace que una luz de
iluminación entre en el sistema óptico de
separación-combinación de colores mientras es
alineada en una dirección polarizada; y
un sistema óptico de proyección que proyecta una
luz combinada que sale del sistema óptico de
separación-combinación de colores.
Un aparato proyector de visualización de imágenes
que preferentemente comprende:
un primer, segundo y tercer elementos de
visualización de imágenes; y
el sistema óptico de visualización de imágenes
tal como ha sido expuesto.
En el aparato proyector de visualización de
imágenes anterior, el primer, segundo y tercer elementos de
visualización de imágenes pueden ser elementos de visualización de
imágenes reflectantes.
En el sistema óptico, por lo menos una superficie
diferente de una superficie de entrada y de una superficie de
salida, en el primer sistema óptico de separación por polarización,
puede estar comprendida de una superficie absorbente de luz si se
desea.
En el sistema óptico anterior, preferentemente,
el sistema óptico de combinación es un tercer sistema óptico de
separación por polarización con una tercera superficie de separación
por polarización, que combina el primer espectro de color a partir
de la primera superficie de separación por polarización con el
segundo y tercer espectros de color desde la segunda superficie de
separación por polarización mediante una acción de separación por
polarización.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que, por lo menos una superficie
diferente de una superficie de entrada y de una superficie de
salida, en el tercer sistema óptico de separación por polarización,
comprende una superficie absorbente de luz.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado, de manera que una superficie dispuesta en
una dirección de extensión de un eje óptico de incidencia sobre la
primera superficie de separación por polarización, de entre las
superficies que no son ni una superficie de entrada ni una
superficie de salida en el primer sistema óptico de separación por
polarización, comprende una superficie absorbente de luz.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que una superficie dispuesta en
una dirección paralela a un eje óptico, de entre las superficies que
no son ni una superficie de entrada ni una superficie de salida en
el primer sistema óptico de separación por polarización, comprende
una superficie absorbente de luz.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que una superficie dispuesta en
una dirección de extensión de un eje óptico de incidencia sobre la
tercera superficie de separación por polarización, de entre las
superficies que no son ni una superficie de entrada ni una
superficie de salida en el tercer sistema óptico de separación por
polarización, comprende una superficie absorbente de luz.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que una superficie dispuesta en
una dirección paralela a un eje óptico, de entre las superficies que
no son ni una superficie de entrada ni una superficie de salida en
el tercer sistema óptico de separación por polarización, comprende
una superficie absorbente de luz.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado de manera que la superficie absorbente de
luz es una superficie obtenida de manera tal que, una superficie
diferente de una superficie de entrada y de una superficie de
salida, es reemplazada por una superficie irregular con unas
irregularidades superficiales predeterminadas, y la superficie
irregular está recubierta con una pintura negra que absorbe la
luz.
De forma alternativa, el sistema óptico anterior
puede estar configurado para comprender una elemento radiador de
calor, acoplado térmicamente a la superficie absorbente de luz.
Un sistema óptico de visualización de imágenes
puede comprender:
el sistema óptico de
separación-combinación de colores tal como ha sido
expuesto;
un sistema de iluminación que hace que una luz de
iluminación entre en el sistema óptico de
separación-combinación de colores mientras es
alineada en una dirección polarizada; y
un sistema óptico de proyección que proyecta una
luz combinada que sale del sistema óptico de
separación-combinación de colores.
Un aparato proyector de visualización de imágenes
puede estar configurado para comprender:
un primer, segundo y tercer elementos de
visualización de imágenes; y
el sistema óptico de visualización de imágenes
tal como ha sido expuesto.
En el aparato proyector de visualización de
imágenes anterior, el primer, segundo y tercer elementos de
visualización de imágenes pueden ser elementos de visualización de
imágenes reflectantes.
Aplicaciones específicas de la presente invención
serán descritas de manera explícita en la descripción detallada de
la invención que sigue, sólo a título de ejemplo, en relación a los
dibujos adjuntos en los cuales:
La figura 1 es un diagrama que muestra una
configuración de un aparato proyector de visualización de imágenes
como una primera realización;
la figura 2 es un diagrama que explica unas
lentes múltiples utilizadas en el aparato proyector de visualización
de imágenes;
la figura 3 es un diagrama que explica un sistema
óptico de condensación en el aparato proyector de visualización de
imágenes;
la figura 4 es un diagrama que explica las
características de un espejo dicroico y de un filtro de color
utilizados en el aparato proyector de visualización de imágenes;
la figura 5 es un diagrama que muestra una
configuración de un aparato proyector de visualización de imágenes
como una segunda realización;
la figura 6 es un diagrama que muestra una
configuración de un aparato proyector de visualización de imágenes
como una tercera realización;
la figura 7 es un diagrama que muestra una
configuración de un aparato proyector de visualización de imágenes
como una cuarta realización;
la figura 8 es un diagrama que muestra una
configuración de un aparato proyector de visualización de imágenes
convencional;
la figura 9 es un diagrama que explica unas
características (bajo una incidencia de 45º) de los separadores
polarizadores del haz en el aparato proyector de visualización de
imágenes convencional; y
la figura 10 es un diagrama que explica unas
características (bajo una incidencia a ángulos diferentes de 45º) de
los separadores polarizadores del haz en el aparato proyector de
visualización de imágenes convencional.
Primera
realización
La figura 1 muestra la configuración del aparato
proyector de visualización de imágenes como una primera realización
de la presente invención. En la figura 1, el numeral (1) designa a
una fuente de luz que emite un espectro continuo de luz blanca, y el
numeral (2) a un reflector que reúne la luz a partir de la fuente de
luz (1) en una dirección predeterminada.
El símbolo de referencia (3a) representa una
primera lente múltiple en la cual unas lentes rectangulares están
dispuestas en un patrón matricial, (3b) representa una segunda lente
múltiple que consiste de un conjunto de lentes correspondientes a
las lentes individuales de la primera lente múltiple, y (4)
representa un cambiador de la polarización que alinea la luz no
polarizada a una luz polarizada predeterminada. El numeral (5)
indica un sistema óptico de condensación, en el que el símbolo (5a)
representa una lente de condensación, (5b) representa una lente de
campo, y (5c) un espejo. Estos elementos anteriores constituyen un
sistema de iluminación.
El numeral (6) indica un espejo dicroico que
transmite luz en la región de longitud de onda del azul (B) y rojo
(R), y que refleja luz en la región de longitud de onda del verde
(G).
Aunque la presente realización utiliza el espejo
dicroico, la presente invención permite asimismo la utilización de
un separador polarizador del haz, sin tener que estar limitada al
espejo dicroico. En ese caso, existe la necesidad de unos medios que
hacen posible que la dirección polarizada de la luz en la región de
longitud de onda del verde difiera en 90º de la de la luz en la
región de longitud de onda del azul y del rojo, en el lado de la
fuente de luz del separador polarizador del haz. Como uno de los
medios, se puede disponer una placa de onda selectiva en color para
hacer girar en 90º sólo la dirección polarizada de la luz en la
región de longitud de onda del verde, o es asimismo posible utilizar
un método conocido de una separación preliminar de la luz en tres
colores mediante el espejo dicroico, un cambio de la dirección
polarizada, y una recombinación de las trayectorias ópticas de los
tres colores. Tal como se ha descrito, se puede construir un sistema
óptico de separación de colores utilizando el espejo dicroico o el
separador polarizador del haz. En referencia al sistema óptico de
separación de colores descrito anteriormente, lo mismo que en el
caso anterior se aplica asimismo a las otras realizaciones descritas
de aquí en adelante.
El numeral (7) representa un filtro de color que
elimina parte de la luz en la región de longitud de onda intermedia
entre (G) y (R).
Los símbolos (8a) y (8b) indican una primera y
segunda placas de diferenciación de fase selectiva en color que
cambian la dirección polarizada de la luz (B) en 90º, y que mantiene
intacta la dirección polarizada de la luz (R). Los símbolos (9a) y
(9b) indican una primera y segunda placas de polarización, y (10a)
una placa de media
onda.
onda.
Los símbolos (11a) y (11b) indican un primer y un
segundo separadores polarizadores del haz que transmite la luz
polarizada (P) pero refleja la luz polarizada (S), y que posee unas
superficies de separación por polarización correspondientes (una
primera y una segunda superficies de separación por polarización).
El símbolo (11c) indica un tercer separador polarizador del haz
(sistema óptico de combinación de colores) que transmite la luz
polarizada (P) pero refleja la luz polarizada (S), y que posee una
superficie de separación por polarización (tercera superficie de
separación por polarización).
Los símbolos (12r), (12g) y (12b) son,
respectivamente, un visualizador de cristal líquido reflectante para
el rojo, un visualizador de cristal líquido reflectante para el
verde, y un visualizador de cristal líquido reflectante para el
azul, que reflejan la luz incidente y modulan la luz de acuerdo con
las imágenes correspondientes. Los símbolos (13r), (13g) y (13b)
representan, respectivamente, una placa de cuarto de onda para el
rojo, una placa de cuarto de onda para el verde y una placa de
cuarto de onda para el azul. Los elementos anteriores, desde el
espejo dicroico (6) hasta las placas de cuarto de onda (13r), (13g)
y (13b) constituyen un sistema óptico de
separación-combinación de
colores.
colores.
El numeral (14) indica una lente de proyección,
que constituye un sistema óptico de proyección. Un sistema óptico de
visualización de imágenes está compuesto del sistema de iluminación,
del sistema óptico de separación-combinación de
colores y del sistema óptico de proyección indicados
anteriormente.
A continuación, se describirá la acción óptica.
La luz que sale de la fuente de luz (1) es reunida en una dirección
predeterminada, por el reflector (2). El reflector (2) tiene una
forma parabólica y la luz a partir del punto focal de la parábola es
cambiada en haces paralelos al eje de simetría de la parábola.
Sin embargo, la fuente de luz (1) no es una
fuente puntual ideal sino que tiene unas dimensiones finitas. Por lo
tanto, los haces reunidos incluyen muchas componentes de luz que no
son paralelas al eje de simetría (O) de la parábola.
Estos haces reunidos inciden sobre la primera
lente múltiple (3a). La primera lente múltiple (3a) comprende una
combinación en forma de matriz de lentes que tienen un contorno
rectangular y un poder de refracción positivo. Los haces incidentes
son divididos en una serie de haces de acuerdo con las lentes
correspondientes, y los haces son enfocados y guiados a través de la
segunda lente múltiple (3b) para formar una serie de imágenes de
fuente de luz en un patrón matricial, en las proximidades del
cambiador (4) de la polarización.
El cambiador (4) de la polarización consiste en
unas superficies de separación por polarización, de unas superficies
reflectantes, y de una placa de media onda, y la serie de haces
enfocados en el patrón matricial inciden sobre las superficies de
separación por polarización correspondientes a sus columnas, para
ser divididos en una luz transmitida de la componente de
polarización (P) y en una luz reflejada de la componente de
polarización (S).
La luz reflejada de la componente de polarización
(S) se refleja sobre las superficies reflectantes, y a continuación
sale del cambiador de la polarización en la misma dirección que la
componente de polarización (P). Por otro lado, la luz transmitida de
la componente de polarización (P) pasa a través de la placa (4c) de
media onda para ser convertida en la misma componente de
polarización que la componente de polarización (S), y la luz
convertida sale como una luz alineada en la dirección polarizada
(\cdot). El cambiador (4) de la polarización es un elemento
cambiador de la polarización conocido.
Después de salir del cambiador (4) de la
polarización, la serie de haces cuya polarización ha sido cambiada
de esta manera, llegan en forma de unos haces divergentes al sistema
óptico de condensación (5). El espejo (5c) en el sistema óptico de
condensación (5) no tiene poder de refracción.
La tabla 1 presenta los datos de la lente de las
lentes múltiples (3a), (3b) mostradas en la figura 2, y la tabla 2
los datos de la lente del sistema óptico de condensación (5)
mostrado en la figura 3. En estas tablas 1 y 2, (r) representa el
radio de curvatura de cada superficie de lente, (d) una distancia de
separación de superficie y (n) un índice de refracción de cada
material.
| Superficie | r | d | N |
| 1 | 16,8 | 1,5 | 1,516 |
| 2 | \infty | 27,6 | |
| 3 | \infty | 1,5 | 1,517 |
| 4 | -15,3 | ||
| unidades de (r) y (d): mm |
Las superficies (1) y (2) representan la primera
lente múltiple (3a), y las superficies (3) y (4) la segunda lente
múltiple (3b).
| Superficie | r | D | n |
| 1 | 196,0 | 3,0 | 1,723 |
| 2 | \infty | 76,9 | |
| 3 | 60,1 | 7,0 | 1,723 |
| 4 | \infty | ||
| unidades de (r) y (d): mm |
Las superficies (1) y (2) representan la lente de
condensación (5a), y las superficies (3) y (4) la lente de campo
(5b).
La distancia focal resultante (fc) del sistema
óptico de condensación (5) es tal como sigue:
- fc = 82,4 mm,
y la distancia focal (ff2) de la segunda lente
múltiple (3b) es tal como sigue:
- ff2 = 29,5 mm.
Por este motivo, el sistema óptico de
condensación (5) constituye una imagen de forma rectangular de la
primera lente múltiple (3a) según la ampliación \beta determinada
tal como sigue.
- \beta = fc/ff2 = 2,793
Esto hace que la serie de haces se superpongan en
la posición de las imágenes de forma rectangular, constituyendo de
esta manera zonas de iluminación rectangular uniforme. Los
visualizadores de cristal líquido reflectante (12r), (12g) y (12b)
están dispuestos en las zonas de iluminación.
Debido a que la distancia focal (fc2) de la lente
de campo (5b) se determina tal como sigue:
- fc2 = 84 mm,
la relación fc/fc2 se calcula como fc/fc2 = 0,98,
y de esta manera, la luz enfocada sobre los visualizadores de
cristal líquido reflectante, en las trayectorias ópticas desde la
lente de campo (5b) hacia los visualizadores de cristal líquido
reflectante, es casi telecéntrica con respecto al eje óptico O' del
sistema óptico de condensación (5).
El espejo dicroico (6) y los separadores
polarizadores del haz (11a), (11b) y (11c) comprenden unas películas
ópticas delgadas, y las características de las mismas varían de
acuerdo con los ángulos de incidencia de estas películas ópticas
delgadas. Debido a que los haces de iluminación que van hacia los
visualizadores de cristal líquido reflectante están dispuestos de
manera telecéntrica, la variación de las características que se
produce en las películas ópticas delgadas no aparece sobre los
visualizadores de cristal líquido reflectante.
El espejo dicroico (6) tiene las características
tal como se indican mediante la línea continua en la figura 4, y
transmite la luz de (B) (430 a 495 nm) y de (R) (590 a 650 nm) pero
refleja la luz de (G) (505 a 580 m). La transmitancia de la
componente de (G) de la polarización (S) es establecida a no más de
un 1% a 550 nm, la cual es la longitud de onda central del margen de
longitudes de onda de (G), para evitar la degradación de la pureza
del color de los otros espectros de color.
En la figura 1, la luz cambiada en la luz
polarizada (S) mediante el cambiador (4) de la polarización
permanece todavía como luz polarizada (S) (\cdot), incluso después
de ser separada mediante el espejo dicroico (6).
En la trayectoria óptica de (G), la luz reflejada
por el espejo dicroico (6) incide sobre el filtro de color (7). El
filtro de color (7) tiene las características tal como se indica
mediante la línea discontinua en la figura 4, y elimina la luz
amarilla, como un filtro dicroico que refleja el espectro de color
del amarillo (575 a 585 nm), que es una región de longitud de onda
intermedia comprendida entre (G) y (R). Si la luz verde incluye una
gran parte de la componente de color amarillo, el verde pasará a ser
de verde amarillo. Por lo tanto, es deseable eliminar la luz
amarilla en términos de reproducción del color. El filtro de color
(7) puede ser uno que posea la propiedad de absorber la luz
amarilla.
La luz de (G) ajustada en color de esta manera
incide como luz polarizada (S) (\cdot) dentro del primer separador
(11a) polarizador del haz y se refleja en la superficie de
separación por polarización para incidir sobre el visualizador (12g)
de cristal líquido reflectante de (G).
El visualizador (12g) de cristal líquido
reflectante de (G) modula la luz (G) de acuerdo con una imagen y la
refleja. La componente de polarización (S) (\cdot) fuera de la luz
(G) reflejada modulada en imagen de esta manera, se refleja de nuevo
en la superficie de separación por polarización del primer separador
(11a) polarizador del haz, para ser guiada de vuelta hacia la fuente
de luz y eliminada de la luz proyectada.
Por otro lado, la componente de polarización (P)
(|) fuera de la luz (G) reflejada modulada en imagen, es transmitida
por la primera superficie de separación por polarización y pasa como
una luz proyectada hacia el tercer separador (11c) polarizador del
haz.
En un estado en el que todas las componentes de
polarización son convertidas en una luz polarizada (S) (en un estado
de visualización en negro), el eje de retardo de la placa (13g) de
cuarto de onda dispuesta entre el primer separador (11a) polarizador
del haz y el visualizador G (12g) de cristal líquido reflectante, es
ajustado en una dirección predeterminada, por lo que es factible
mantener a un nivel reducido la influencia de la alteración de la
polarización que se produce en el primer separador (11a) polarizador
del haz y en el visualizador G (12g) de cristal líquido
reflectante.
La superficie de separación por polarización del
primer separador (11a) polarizador del haz posee una característica
de separación por polarización tal que la proporción de la luz
polarizada (S) la cual es la componente principal de polarización
incluida en la luz reflejada en la superficie de separación por
polarización, es decir, el grado de polarización lineal es
particularmente alto (por ejemplo, del 100% aproximadamente), y que
la pureza de luz polarizada (P) transmitida es un poco menor que la
pureza de la luz polarizada (S).
Debido a que la luz de iluminación para iluminar
el primer visualizador (12g) de cristal líquido reflectante no
incluye ninguna componente de polarización indeseada, debido a la
utilización del separador polarizador del haz con unas
características de ese tipo, por lo menos la componente de
polarización (P) de la luz trasmitida por (o que sale de) el primer
separador (11a) polarizador del haz, consiste de la luz sobre la que
ha actuado el visualizador (12g) de cristal líquido reflectante y la
placa (13g) de cuarto de onda para la visualización de una imagen, y
de componentes de fases alteradas producidas bajo una acción
indeseada por parte del dispositivo visualizador de cristal líquido
reflectante, la placa de cuarto de onda, y el separador polarizador
del haz. La componente de polarización (S) reflejada por el primer
separador (11a) polarizador del haz (la componente de polarización
-S- que sale del separador -11a-) es la componente de polarización
(S) que ha sido transmitida debido a las características de la
superficie de separación por polarización del primer separador (11a)
polarizador del haz, y la luz de esta componente de polarización (S)
puede ser una causa de degradación del contraste de la imagen
proyectada, y de esta manera es eliminada por el polarizador o
similar.
La luz (G) (|) que sale del primer separador
(11a) polarizador del haz es analizada por el primer polarizador
(9a) que transmite sólo la luz polarizada (P). Mediante este
proceso, la luz (G) se convierte en luz de la cual se eliminan
componentes no válidas producidas durante el paso a través del
primer separador (11a) polarizador del haz y el visualizador G (12g)
de cristal líquido reflectante. La dirección polarizada de la luz
(G), a continuación, es girada en 90º mediante la primera placa
(10a) de media onda, el eje de retardo de la cual está establecido a
45º con relación a la dirección polarizada, y la luz incide como luz
polarizada (S) (\cdot) dentro del tercer separador (11c)
polarizador del haz, y a continuación es reflejada por la superficie
de separación por polarización del tercer separador (11c)
polarizador del haz para ser guiada hasta la lente de proyección
(14).
Si el eje de retardo de la primera placa (10a) de
media onda está dispuesto como ajustable mediante rotación, es
factible ajustar con precisión la dirección polarizada de la luz (G)
que incide sobre la superficie de separación por polarización del
tercer separador (11c) polarizador del haz.
Mediante la utilización de esta configuración, en
la que existe una inclinación relativa entre la superficie de
separación por polarización del primer separador (11a) polarizador
del haz y la superficie de separación por polarización del tercer
separador (11c) polarizador del haz debido a un error de montaje o
similar, el mecanismo de ajuste anterior puede ser utilizado para
minimizar las fugas de luz no proyectada en el tercer separador
(11c) polarizador del haz, permitiendo por lo tanto el ajuste de la
imagen de la visualización en negro en G.
Adicionalmente, el primer polarizador (9a) y la
primera placa (10a) de media onda pueden estar unidos entre sí, por
lo que pueden ser ajustados conjuntamente.
La luz (R) y la luz (B) que pasan a través del
espejo dicroico (6) incide sobre la primera placa (8a) de
diferenciación de fase selectiva en color. La primera placa de
diferenciación de fase selectiva en color realiza la acción de hacer
girar la dirección polarizada de sólo la luz (B) en 90º, por lo que
la luz (B) incide como una luz polarizada (P) (|), mientras que la
luz (R) incide como una luz polarizada (S) (\cdot) dentro del
segundo separador (11b) polarizador del haz. La luz (R) que incide
como la luz polarizada (S) (\cdot) dentro del segundo separador
(11b) polarizador del haz es reflejada por la superficie de
separación por polarización del segundo separador (11b) polarizador
del haz, y a continuación incide sobre el visualizador R (12r) de
cristal líquido reflectante. La luz (B) que incide como la luz
polarizada (P) (|) dentro del segundo separador (11b) polarizador
del haz pasa a través de la superficie de separación por
polarización del segundo separador (11b) polarizador del haz, y a
continuación incide sobre el visualizador B (12b) de cristal líquido
reflectante.
En este caso, la superficie de separación por
polarización del segundo separador (11b) polarizador del haz posee
una característica de separación por polarización tal que la
proporción de la luz polarizada (P), la cual es la componente
principal de polarización incluida en la luz reflejada en la
superficie de separación por polarización, es decir, el grado de
polarización lineal es aproximadamente igual a la pureza de la luz
polarizada (S) que es la componente principal de polarización
incluida en la luz transmitida por la superficie de separación por
polarización (ambas son del 95% aproximadamente). Esto mantiene el
equilibrio entre (R) y (B), para asegurar la reproduzibilidad del
color. El separador polarizador del haz que posee una característica
de separación por polarización de este tipo puede ser comprobado,
por ejemplo, mediante la utilización de un separador polarizador del
haz del tipo de rejilla de alambre.
La superficie de separación por polarización del
primer separador (11a) polarizador del haz está dotada de una
característica de separación por polarización tal que el grado de
polarización lineal de la luz reflejada por la superficie de
separación por polarización del mismo, es mayor que el grado de
polarización lineal de la luz reflejada y transmitida por la
superficie de separación por polarización del segundo separador
(11b) polarizador del haz. Especialmente, la superficie de
separación por polarización del primer separador (11a) polarizador
del haz posee la característica de separación por polarización
diferente de la de la superficie de separación por polarización del
segundo separador (11b) polarizador del haz.
La luz de (R) que incide sobre el visualizador R
(12r) de cristal líquido reflectante es modulada de acuerdo con una
imagen en el mismo, y consecuentemente reflejada. La componente de
polarización (S) (\cdot) fuera de la luz (R) reflejada modulada en
imagen de esta manera, es reflejada de nuevo por la superficie de
separación por polarización del segundo separador (11b) polarizador
del haz y guiada de vuelta hacia la fuente de luz para ser eliminada
de la luz proyectada.
Por otro lado, la componente de polarización (P)
(|) entre la luz (R) reflejada modulada en imagen, es transmitida
por la superficie de separación por polarización del segundo
separador (11b) polarizador del haz y pasa como luz proyectada hacia
el tercer separador (11c) polarizador del haz.
La luz (R) que sale del segundo separador (11b)
polarizador del haz pasa directamente a través de la segunda placa
(8b) de diferenciación de fase selectiva en color, es analizada
adicionalmente mediante el segundo polarizador (9b), y a
continuación entra en el tercer separador (11c) polarizador del haz.
La luz pasa a continuación a través de la superficie de separación
por polarización del tercer separador (11c) polarizador del haz y
pasa hacia la lente de proyección (14).
La luz (B) que incide sobre el visualizador B
(12b) de cristal líquido reflectante es modulada de acuerdo con una
imagen en el mismo, y consecuentemente reflejada. La componente de
polarización (P) (|) entre la luz (B) reflejada modulada en imagen
de esta manera, es transmitida de nuevo por la superficie de
separación por polarización del segundo separador (11b) polarizador
del haz y guiada de vuelta hacia la fuente de luz para ser eliminada
de la luz proyectada.
Por otro lado, la componente de polarización (S)
(\cdot) entre la luz (B) reflejada modulada en imagen, es
reflejada por la superficie de separación por polarización del
segundo separador (11b) polarizador del haz y pasa como luz
proyectada hacia el tercer separador (11c) polarizador del haz.
En ese momento, el ajuste de la visualización en
negro en cada una de las componentes (R) y (B) es llevado a cabo de
la misma manera como en el caso de (G), mediante el ajuste del eje
de retardo de la placa (13b) o (13r) de cuarto de onda, dispuesta
entre el segundo separador (11b) polarizador del haz y el
visualizador de cristal líquido reflectante B (12b) o R (12b).
De entre la luz proyectada de (R) y (B),
combinadas en un único haz de este modo, y que sale del segundo
separador (11b) polarizador del haz, la luz (B) es cambiada a la
componente de polarización (P) (|) mientras que la dirección
polarizada de la misma es girada en 90º mediante la segunda placa
(8b) de diferenciación de fase selectiva en color. La componente de
polarización (P) de la luz (B) es analizada adicionalmente mediante
el segundo polarizador (9b), y a continuación entra en el tercer
separador (11c) polarizador del haz. La luz (R) pasa a través de la
segunda placa (8b) de diferenciación de fase selectiva en color tal
como es, es analizada adicionalmente mediante el segundo polarizador
(9b), y a continuación entra en el tercer separador (11c)
polarizador del haz. Mediante la operación de detección en el
segundo polarizador (9b), la luz proyectada de (R) y (B) se
convierte en luz cuyas componentes no válidas producidas durante el
paso a través del segundo separador (11b) polarizador del haz, los
visualizadores de cristal líquido reflectante B (12b) y R (12r), y
las placas de cuarto de onda (13b) y (13r), son eliminadas.
A continuación, la luz proyectada de (R) y (B)
que entra en el tercer separador (11c) polarizador del haz es
transmitida por la superficie de separación por polarización hacia
el tercer separador (11c) polarizador del haz, para ser combinada
con la luz (G) reflejada por la superficie de separación por
polarización del mismo, y la luz combinada pasa a la lente de
proyección (14).
En este caso es asimismo posible utilizar una
configuración en la que una segunda placa de media onda (no
mostrada) está dispuesta entre la segunda placa (8b) de
diferenciación de fase selectiva en color y el tercer separador
(11c) polarizador del haz, el eje de retardo de esta segunda placa
de media onda es establecido en la misma dirección que la dirección
de la polarización transmitida (es decir, en la dirección en la que
el estado de polarización no cambia), el ajuste de la inclinación
del eje de retardo de la segunda placa de media onda es llevado a
cabo de la misma manera que en el caso de (G), para efectuar un
ajuste tal que la dirección polarizada de la luz (R) y la luz (B)
incide adecuadamente sobre la superficie de separación por
polarización del tercer separador (11c) polarizador del haz, para
minimizar las fugas de luz no proyectada en el tercer separador
(11c) polarizador del haz, implementando de esta manera el ajuste de
la imagen de la visualización en negro en R y B.
La luz proyectada de (R), (G) y (B) combinadas de
esta manera es ampliada y proyectada sobre la superficie de
proyección (S), tal como una pantalla o similar, mediante la lente
de proyección (14).
Se extiende un recubrimiento antireflexión sobre
una superficie colindante, en cada uno de los elementos ópticos
indicados anteriormente, que están en contacto con el aire. Cada
superficie que transmite sólo la luz de (G) está dotada de un
recubrimiento antireflexión cuya banda de longitudes de onda con
reflectancia mínima está establecida en las proximidades de 550 nm,
y cada superficie que transmite sólo la luz de (R) está dotada de un
recubrimiento antireflexión cuya banda de longitudes de onda con
reflectancia mínima está establecida en las proximidades de 610 nm.
Cada superficie que transmite sólo la luz de (B) está dotada de un
recubrimiento antireflexión cuya banda de longitudes de onda con
reflectancia mínima está establecida en las proximidades de 450 nm,
y cada superficie que transmite las componentes de luz de (R) y (B)
está dotada de un recubrimiento antireflexión que tiene dos bandas
de longitudes de onda con reflectancias mínimas en las proximidades
de 450 nm y en las proximidades de 610 nm.
Debido a que los haces que pasan desde la fuente
de luz (1) hasta la lente de proyección (14) poseen el tamaño de haz
más pequeño en los visualizadores de cristal líquido reflectante
(11g), (11b) y (11r), los separadores polarizadores del haz (11a) y
(11b) dispuestos cerca de los visualizadores de cristal líquido
reflectante están configurados en un tamaño más pequeño que el
separador (11c) polarizador del haz situado sobre el lado de la
lente de proyección (14).
Adicionalmente, el Fno. de la lente de proyección
(14) es establecido más brillante que el Fno. del sistema de
iluminación, considerando la desviación entre el eje óptico de la
lente de proyección (14) y el eje óptico del sistema óptico de
condensación (5) debido a la difracción en los visualizadores de
cristal líquido reflectante, y a errores de montaje.
Segunda
realización
En la primera realización descrita anteriormente,
la luz reflejada por la superficie de separación por polarización
del primer separador (11a) polarizador del haz se hacía incidir
sobre el primer visualizador (12g) de cristal líquido reflectante.
Es asimismo posible utilizar una configuración en la que la luz
transmitida por la superficie de separación por polarización del
primer separador polarizador del haz se hace incidir sobre el
visualizador (12g). En general, los separadores polarizadores del
haz tienen un funcionamiento tal que es más fácil evitar que la luz
de polarización (S) se mezcle en la luz polarizada (P) transmitida
por el separador polarizador del haz, y esto asegura un mayor
contraste para las imágenes proyectadas.
La figura 5 muestra la configuración del aparato
proyector de visualización de imágenes como una segunda realización
de la presente invención. En la figura 5, los mismos componentes que
aquellos en la primera realización están indicados con los mismos
símbolos de referencia, y la descripción de los mismos será omitida
en este caso.
En la figura 5, el numeral (40) designa un
cambiador de la polarización, que cambia la luz no polarizada de la
lámpara (1) en la luz polarizada (P) (|). En la presente
realización, el primer visualizador (12g) de cristal líquido
reflectante y la primera placa (13g) de cuarto de onda están
dispuestas en el lado por donde la luz polarizada (P) (|) pasa
directamente a través y sale de la superficie de separación por
polarización del primer separador (110a) polarizador del haz.
La superficie de separación por polarización del
primer separador (110a) polarizador del haz posee una característica
de separación por polarización tal que poca luz polarizada (S)
(\cdot) se mezcla en la luz polarizada (P) (|) transmitida por la
superficie de separación por polarización, es decir, que el grado de
polarización lineal, es extremadamente alto (por ejemplo, casi del
100%). La superficie de separación por polarización del primer
separador (110a) polarizador del haz posee asimismo una
característica de separación por polarización tal que el grado de
polarización lineal de la luz polarizada (S) reflejada por la
superficie de separación por polarización es un poco inferior que el
grado de polarización lineal de la luz polarizada (P) transmitida
por la misma.
La primera placa (90a) de polarización dispuesta
entre el primer separador (110a) polarizador del haz y el tercer
separador (11c) polarizador del haz es un polarizador que transmite
la luz polarizada (S) (\cdot) pero absorbe la luz polarizada (P)
(|).
La acción óptica de la presente realización será
descrita a continuación. La luz de iluminación emitida que proviene
desde la fuente de luz (1) es alineada a la luz polarizada (P)
mediante el cambiador (40) de la polarización, y la luz polarizada
(P) incide a continuación sobre el espejo dicroico (6) para ser
separada en la luz verde (-G-) y la luz roja (-R-) y luz azul
(-B-).
La luz (G) reflejada por el espejo dicroico (6)
pasa a través del filtro de color (7) y entra en el primer separador
(110a) polarizador del haz. Debido a que la luz (G) ha sido sometida
al cambio de la polarización en el cambiador (40) de la
polarización, la mayor parte de ella es la luz polarizada (P), y de
esta manera pasa a través de la superficie de separación por
polarización del primer separador (110a) polarizador del haz y a
través de la primera placa (13g) de cuarto de onda para incidir
sobre el primer visualizador (12g) de cristal líquido
reflectante.
En esta ocasión, la luz polarizada (S), que se
mezcla en pequeña cantidad en la luz de iluminación debido a que la
eficacia de la conversión del cambiador (40) de la polarización es
un valor finito, es reflejada por la superficie de separación por
polarización del primer separador (110a) polarizador del haz, para
ser eliminada de la trayectoria principal.
Por ejemplo, en el caso de una visualización en
negro, el primer visualizador (12g) de cristal líquido reflectante y
la primera placa (13g) de cuarto de onda reflejan la luz incidente
sin ninguna acción de modulación sobre la misma, y esta luz de (G)
reflejada pasa de nuevo a través de la superficie de separación por
polarización del primer separador (110a) polarizador del haz y
vuelve al lado de la fuente de luz. Por ejemplo, en el caso de una
visualización en blanco, el primer visualizador (12g) de cristal
líquido reflectante no cambia la dirección polarizada de la luz
incidente, pero la dirección polarizada es girada en 90º mediante la
acción de la primera placa de cuarto de onda. Por lo tanto, la luz
que sale es la luz polarizada (S), y esta luz polarizada (S) es
reflejada por la superficie de separación por polarización del
primer separador (110a) polarizador del haz, es analizada por el
primer polarizador (90a), entra en el tercer separador (11c)
polarizador del haz para ser reflejada por la superficie de
separación por polarización del tercer separador (11c) polarizador
del haz, y después pasa la lente de proyección (14).
En esta ocasión, el primer polarizador (90a)
absorbe las componentes de error de fase producidas por la acción
del primer visualizador (12g) de cristal líquido reflectante, y
durante el paso a través del primer separador (110a) polarizador del
haz y la primera placa (13g) de cuarto de onda.
La luz de (R) y (B) transmitida por el espejo
dicroico (6) incide sobre la primera placa (8a) de diferenciación de
fase selectiva en color, sólo la dirección polarizada de la luz (R)
es cambiada de (P) a (S), y la luz (R) de la luz polarizada (S) y la
luz (B) de la luz polarizada (P) incide a continuación dentro del
segundo separador (11b) polarizador del haz.
La superficie de separación por polarización del
segundo separador (11b) polarizador del haz posee una característica
de separación por polarización tal que la pureza de la luz
polarizada (S) reflejada es aproximadamente igual a la pureza de la
luz polarizada (P) transmitida (por ejemplo, ambas son del 95%
aproximadamente). Especialmente, como en el caso de la primera
realización, la característica de separación por polarización del
primer separador (110a) polarizador del haz es diferente de la del
segundo separador (11b) polarizador del haz.
La luz (R) que incide como la luz polarizada (S)
dentro del segundo separador (11b) polarizador del haz, es reflejada
por la superficie de separación por polarización del segundo
separador (11b) polarizador del haz, y a continuación pasa a través
de la segunda placa (13r) de cuarto de onda sobre el segundo
visualizador (12r) de cristal líquido reflectante. A continuación,
la luz (R) reflejada y modulada por el segundo visualizador (12r) de
cristal líquido reflectante pasa a través de la segunda placa (13r)
de cuarto de onda para ser cambiada a una luz polarizada (P), la luz
polarizada (P) incide de nuevo dentro del segundo separador (11b)
polarizador del haz, y a continuación pasa a través de la superficie
de separación por polarización del segundo separador (11b)
polarizador del haz para entrar en la segunda placa (8b) de
diferenciación de fase selectiva en color y en el segundo
polarizador (90b).
La segunda placa (8b) de diferenciación de fase
selectiva en color realiza la acción de hacer girar sólo la
dirección polarizada de la luz (B) en 90º, pero no actúa sobre la
luz (R). El segundo polarizador (90b) está configurado para
transmitir la luz polarizada (P), pero absorbe la componente de
polarización (S) incluida en la luz (R) que emerge desde el segundo
separador (11b) polarizador del haz.
La luz (R) de la luz polarizada (P) analizada por
el segundo polarizador (90b) incide a continuación dentro del tercer
separador (11c) polarizador del haz, pasa a través de la superficie
de separación por polarización del mismo, y alcanza la lente de
proyección (14).
La luz (B) que incide como la luz polarizada (P)
dentro del segundo separador (11b) polarizador del haz pasa a través
de la superficie de separación por polarización del segundo
separador (11b) polarizador del haz, y a continuación incide a
través de la tercera placa (13b) de cuarto de onda sobre el tercer
visualizador (12b) de cristal líquido reflectante. A continuación la
luz (B) reflejada y modulada por el tercer visualizador (12b) de
cristal líquido reflectante pasa a través de la tercera placa (13b)
de cuarto de onda para ser cambiada a la luz polarizada (S), la luz
polarizada (S) incide de nuevo dentro del segundo separador (11b)
polarizador del haz, para reflejarse por la superficie de separación
por polarización del segundo separador (11b) polarizador del haz, y
la luz reflejada incide a continuación sobre la segunda placa (8b)
de diferenciación de fase selectiva en color.
La luz (B) que incide sobre la segunda placa (8b)
de diferenciación de fase selectiva en color es cambiada a la luz
polarizada (P), mientras que la dirección polarizada de la misma es
girada en 90º. La luz (B) de la luz polarizada (P) que sale de la
segunda placa (8b) de diferenciación de fase selectiva en color
incide a continuación en el segundo polarizador (90b), el cual
absorbe la componente de polarización (S) incluida en la luz
(B).
La luz (B) analizada por el segundo polarizador
(90b), incide de este modo dentro del tercer separador (11c)
polarizador del haz, pasa a través la superficie de separación por
polarización del mismo, y alcanza la lente de proyección (14).
La luz de (R), (G) y (B) combinadas mediante la
acción de la superficie de separación por polarización del tercer
separador (11c) polarizador del haz, tal como se ha descrito
anteriormente, es ampliada y proyectada por la lente de proyección
(14) sobre la superficie de proyección (S), tal como una pantalla o
similar.
Debido a que la presente realización no tiene que
usar la placa (10a) de media onda dispuesta en la trayectoria óptica
(G) de la primera realización, la presente realización está libre de
la influencia sobre la transmitancia debido a la acción de absorción
de la luz por parte de la placa de media onda. De acuerdo con lo
anterior, la presente realización es capaz de proporcionar imágenes
proyectadas más brillantes.
En las realizaciones anteriores, un separador
polarizador del haz puede ser asimismo utilizado en lugar del espejo
dicroico (6) en la primera realización (figura 1) y en la segunda
realización (figura 5). En ese caso, para mantener separadas las
trayectorias ópticas de los espectros de color de los tres colores,
de manera similar a aquellas de las realizaciones 1 y 2, es
necesario disponer una placa de diferenciación de fase selectiva en
color con una característica del tipo como para diferenciar la
componente de polarización verde de las componentes de polarización
roja y azul, en el lado de la fuente de luz del separador
polarizador del haz dispuesto en lugar del espejo dicroico
(6).
(6).
En cada una de las realizaciones descritas
anteriormente, el espejo dicroico (6) (o el separador polarizador
del haz que lo reemplaza) ha sido configurado para separar la
trayectoria óptica de la luz verde de la trayectoria óptica de la
luz roja y azul, pero, sin tener que estar limitadas a esto, el
aparato puede estar configurado para separar sólo la luz roja o
separar sólo la luz azul.
Los separadores polarizadores del haz en cada una
de las realizaciones anteriores poseen una característica tal que la
componente principal de polarización de la luz reflejada era la luz
polarizada (S) y la componente principal de polarización de la luz
transmitida era la luz polarizada (P), pero es asimismo posible
utilizar los separadores polarizadores del haz que poseen la
característica opuesta a esto.
En cada una de las realizaciones anteriores, los
visualizadores de cristal líquido eran paneles reflectantes, pero
pueden ser asimismo paneles transmisivos. Además, el aparato era del
tipo de tres paneles (en el cual los visualizadores de cristal
líquido estaban dispuestos para los tres espectros de color
correspondientes), pero el aparato puede estar configurado asimismo
como de tipo de panel único.
En cada una de las realizaciones descritas
anteriormente, las características de separación por polarización de
la primera superficie de separación por polarización y de la segunda
superficie de separación por polarización, se hacen diferentes entre
sí de acuerdo con la actuación de las superficies de separación por
polarización correspondientes, y las transmitancias y las
reflectancias requeridas, es factible superar fácilmente el problema
de la degradación del contraste y similares, debido a las
características de los separadores polarizadores del haz.
Por ejemplo, donde la proporción de la componente
en la dirección principal polarizada incluida en cada luz de color
está definida como un grado de polarización lineal, la
característica de separación por polarización de la primera
superficie de separación por polarización y de la segunda superficie
de separación por polarización se hacen diferentes entre sí, de
manera que el grado de polarización lineal de la primera luz de
color que incide desde la primera superficie de separación por
polarización al primer visualizador de imágenes es mayor que el
grado de polarización lineal de la segunda y tercera luces de color
que inciden desde la segunda superficie de separación por
polarización sobre el segundo y tercer visualizadores de imágenes,
por lo que el contraste de la primera luz de color que incide sobre
el primer visualizador de imágenes que ha de ser modulada de esta
manera puede hacerse mayor que el de las otras luces de color;
particularmente, cuando la primera luz de color es la luz verde, que
afecta en gran medida al contraste de la imagen a color, el
contraste total de la imagen a color combinada puede ser mejorado,
para obtener una imagen visualizada (proyectada) con alta
calidad.
Tercera
realización
La figura 6 muestra la configuración del aparato
proyector de visualización de imágenes como una tercera realización,
que no forma parte de la presente invención. En la figura 6, las
partes comunes a aquellas de las realizaciones descritas con la
figura 1 y la figura 5, están indicadas por los mismos símbolos de
referencia, y la descripción de las mismas será omitida.
En la figura 6, los símbolos de referencia (111a)
y (111b) designan un primer y segundo separadores polarizadores del
haz que transmiten la luz polarizada (P) pero reflejan la luz
polarizada (S), y que poseen sus respectivas superficies de
separación por polarización (primera y segunda superficies de
separación por polarización). El símbolo de referencia (111c) indica
un tercer separador polarizador del haz (sistema óptico de
combinación de colores) que transmite la luz polarizada (P) pero
refleja la luz polarizada (S) y que posee una superficie de
separación por polarización (tercera superficie de separación por
polarización).
Una superficie (111a-1) del
primer separador (111a) polarizador del haz, que es una superficie
perpendicular al eje óptico del primer separador (111a) polarizador
del haz y que no es ni una superficie de entrada ni una superficie
de salida, es una superficie del tipo de cristal esmerilado y está
recubierta con una pintura negra que absorbe la luz, para actuar
como una superficie absorbente de luz. Una superficie
(111c-1) del tercer separador (111c) polarizador del
haz, que es una superficie perpendicular al eje óptico del tercer
separador (111c) polarizador del haz, y que no es ni una superficie
de entrada ni una superficie de salida, es asimismo una superficie
del tipo de cristal esmerilado y está recubierta con una pintura
negra que absorbe la luz, para actuar como una superficie absorbente
de luz.
La acción óptica de la presente realización será
descrita a continuación. La luz emitida desde la fuente de luz (1)
es reunida en la dirección predeterminada mediante el reflector (2).
El reflector (2) tiene una forma parabólica y la luz del punto focal
de la parábola es cambiada en haces paralelos al eje de simetría de
la parábola.
Sin embargo, la fuente de luz (1) no es una
fuente puntual ideal sino que tiene unas dimensiones finitas. Por lo
tanto, los haces reunidos incluyen muchas componentes de luz que no
son paralelas al eje de simetría (O) de la parábola.
Estos haces reunidos inciden sobre la primera
lente múltiple (3a). La primera lente múltiple (3a) comprende una
combinación en forma de matriz de lentes que poseen un contorno
rectangular y un poder de refracción positivo. Los haces incidentes
son divididos en una serie de haces de acuerdo con las lentes
correspondientes, y los haces son enfocados y guiados a través de la
segunda lente múltiple (3b) para formar una serie de imágenes de la
fuente de luz en un patrón matricial, en las proximidades del
cambiador (4) de la polarización.
El cambiador (4) de la polarización consiste de
unas superficies de separación por polarización, de unas superficies
reflectantes, y de una placa de media onda, y la serie de haces
enfocados en el patrón matricial inciden sobre las superficies de
separación por polarización correspondientes a sus columnas, para
ser divididos en una luz transmitida de la componente de
polarización (P) y en una luz reflejada de la componente de
polarización (S).
La luz reflejada de la componente de polarización
(S) se refleja sobre las superficies reflectantes, y a continuación
sale del cambiador de la polarización en la misma dirección que la
componente de polarización (P). Por otro lado, la luz transmitida de
la componente de polarización (P) pasa a través de la placa (4c) de
media onda para ser cambiada en la misma componente de polarización
que la componente de polarización (S), y la luz sale como luz
alineada en la dirección polarizada (\cdot).
Después de salir del cambiador (4) de la
polarización, la serie de haces cuya polarización ha sido cambiada
de esta manera, llegan en forma de unos haces divergentes al sistema
óptico de condensación (5). A continuación, la luz cambiada en la
luz polarizada (S) mediante el cambiador (4) de la polarización
permanece todavía como la luz polarizada (S) (\cdot) incluso
después de ser separada mediante el espejo dicroico (6).
En la trayectoria óptica de (G), la luz reflejada
por el espejo dicroico (6) incide dentro del filtro de color (7). El
filtro de color (7) tiene las características tal como se indica
mediante la línea discontinua en la figura 4, y elimina la luz
amarilla, como un filtro dicroico que refleja el espectro de color
del amarillo (575 a 585 nm), que es una región de longitud de onda
intermedia comprendida entre (G) y (R). Si el espectro del verde
incluye una gran parte de la componente amarilla, el verde pasará a
ser de verde amarillo. Por lo tanto, es deseable eliminar la luz
amarilla en términos de reproducción del color. El filtro de color
(7) puede ser uno que posea la propiedad de absorber la luz
amarilla.
La luz (G) ajustada en color de esta manera
incide como la luz polarizada (S) (\cdot) dentro del primer
separador (111a) polarizador del haz, y es reflejada por la
superficie de separación por polarización del mismo, y a
continuación incide sobre el visualizador G (12g) de cristal líquido
reflectante.
En esta ocasión, la superficie de separación por
polarización del primer separador (111a) polarizador del haz no
refleja toda la luz polarizada (S), pero transmite parte de la luz
polarizada (S) y la componente de polarización (P), mezcladas en la
luz de iluminación, debido a la eficacia de la conversión de
polarización finita del cambiador de la polarización. Las
componentes de luz transmitidas inciden sobre la superficie
(111a-1) (la superficie absorbente de luz), que está
dispuesta sobre una prolongación del eje óptico de incidencia, sobre
la superficie de separación por polarización del primer separador
(111a) polarizador del haz (es decir, el que es perpendicular a la
prolongación) y que no es ni una superficie de entrada ni una
superficie de salida.
Debido a que la superficie
(111a-1) es la superficie absorbente de luz,
aquellas componentes de luz son absorbidas allí mismo y de esta
manera nunca regresan a través del primer separador (111a)
polarizador del haz en la trayectoria óptica.
La superficie absorbente de luz anterior es
fabricada mediante la disposición de la cara de la superficie
(111a-1) con unas irregularidades superficiales
predeterminadas como las del cristal esmerilado, y con un
recubrimiento adicional de esta superficie irregular con una pintura
negra que absorbe la luz.
El visualizador G (12g) de cristal líquido
reflectante modula la luz (G) de acuerdo con una imagen dispuesta en
el mismo, y refleja la luz (G) modulada. La componente de
polarización (S) (\cdot) entre la luz (G) reflejada modulada en
imagen, es reflejada de nuevo por la superficie de separación por
polarización del primer separador (111a) polarizador del haz, y es
guiada de vuelta hacia la fuente de luz para ser eliminada de la luz
proyectada.
En esta ocasión, una cantidad pequeña de luz
polarizada (S) es transmitida por la superficie de separación por
polarización debido a las características de la misma, y la luz
polarizada (S) transmitida de esta manera es convertida en la luz
polarizada (P) mediante la primera placa (9a) de media onda. A
continuación, incide dentro del tercer separador (111c) polarizador
del haz, es transmitida por la superficie de separación por
polarización del mismo, y pasa de nuevo a través del tercer
separador (111c) polarizador del haz. A continuación, la luz incide
sobre la superficie (111c-1) que está dispuesta
sobre una prolongación del eje óptico de incidencia hasta la
superficie de separación por polarización del tercer separador
(111c) polarizador del haz (es decir, el que es perpendicular a la
prolongación) y que no es ni una superficie de entrada ni una
superficie de salida.
Debido a que la superficie
(111c-1) es construida como una superficie
absorbente de luz, de manera similar a la superficie
(111a-1) del primer separador (111a) polarizador del
haz, la luz incidente es absorbida en este caso, y de esta manera se
evita que vuelva hacia el tercer separador (111c) polarizador del
haz para convertirse en una luz difusa.
Por otro lado, la componente de polarización (P)
(|) entre la luz (G) reflejada modulada en imagen, es transmitida
por la primera superficie de separación por polarización y pasa como
una luz proyectada hacia el tercer separador (111c) polarizador del
haz.
En ese momento, en un estado en el que todas las
componentes de polarización son convertidas en una luz polarizada
(S) (en un estado de visualización en negro), el eje de retardo de
la placa (13g) de cuarto de onda que está dispuesta entre el primer
separador (111a) polarizador del haz y el visualizador G (12g) de
cristal líquido reflectante, es ajustado a una dirección
predeterminada, por lo que es factible mantener a un nivel reducido
la influencia de la alteración de la polarización producida por el
primer separador (111a) polarizador del haz y por el visualizador G
(12g) de cristal líquido reflectante.
La luz (G) (|) que sale del primer separador
(111a) polarizador del haz es analizada por el primer polarizador
(9a), que transmite sólo la luz polarizada (P). Esto resulta en la
obtención de luz de la cual se eliminan componentes no válidas
producidas durante el paso a través del primer separador (111a)
polarizador del haz y el visualizador G (12g) de cristal líquido
reflectante.
A continuación, la dirección polarizada de la luz
es girada en 90º mediante la primera placa (10a) de media onda,
estando el eje de retardo establecido a 45º con relación a la
dirección polarizada, y la luz incide como luz polarizada (S)
(\cdot) dentro del tercer separador (111c) polarizador del haz, es
reflejada por la superficie de separación por polarización del
tercer separador (111c) polarizador del haz, y a continuación pasa
hacia la lente de proyección (14).
En esta ocasión, existe una pequeña cantidad de
luz transmitida por la superficie de separación por polarización
debido a las características de la superficie de separación por
polarización del tercer separador (111c) polarizador del haz. Sin
embargo, esta luz incide sobre la superficie
(111c-1) del tercer separador (111c) polarizador del
haz para ser absorbida por la superficie absorbente de luz. Por lo
tanto, se evita que vuelva hacia el tercer separador (111c)
polarizador del haz, estando reflejada por la superficie de
separación por polarización del mismo, y pase hacia el segundo
separador (111b) polarizador del haz para convertirse en una luz
difusa.
Si el eje de retardo de la primera placa (10a) de
media onda está dispuesto como ajustable mediante rotación, será
factible ajustar con precisión la dirección polarizada de la luz (G)
que incide sobre la superficie de separación por polarización del
tercer separador (111c) polarizador del haz.
Mediante la utilización de esta configuración, en
la que existe una inclinación relativa entre la superficie de
separación por polarización del primer separador (111a) polarizador
del haz y la superficie de separación por polarización del tercer
separador (111c) polarizador del haz debido a un error de montaje o
similar, el eje de retardo de la primera placa (10a) de media onda
puede ser ajustado mediante este mecanismo de ajuste para minimizar
las fugas de luz no proyectada en el tercer separador (111c)
polarizador del haz, permitiendo de esta manera el ajuste de la
imagen de la visualización en negro en G.
Adicionalmente, el primer polarizador (9a) y la
primera placa (10a) de media onda pueden estar unidos entre sí, por
lo que pueden ser ajustados conjuntamente.
La luz de (R) y de (B) transmitidas por el espejo
dicroico (6) inciden a continuación dentro de la primera placa (8a)
de diferenciación de fase selectiva en color. La primera placa de
diferenciación de fase selectiva en color realiza la acción de hacer
girar la dirección polarizada de sólo la luz (B) en 90º, por lo que
la luz (B) incide como una luz de polarización (P) (|), y la luz (R)
incide como una luz de polarización (S) (\cdot) dentro del segundo
separador (111b) polarizador del haz. La luz (R) que incide como la
luz polarizada (S) (\cdot) dentro del segundo separador (111b)
polarizador del haz es reflejada por la superficie de separación por
polarización del segundo separador (111b) polarizador del haz, e
incide sobre el visualizador R (12r) de cristal líquido reflectante.
La luz (B) que incide como la luz polarizada (P) (|) dentro del
segundo separador (111b) polarizador del haz es transmitida por la
superficie de separación por polarización del segundo separador
(111b) polarizador del haz e incide sobre el visualizador B (12b) de
cristal líquido
reflectante.
reflectante.
La luz (R) que incide sobre el visualizador R
(12r) de cristal líquido reflectante es modulada de acuerdo con una
imagen en el mismo, y consecuentemente reflejada. La componente de
polarización (S) (\cdot) entre la luz (R) reflejada modulada en
imagen, es reflejada de nuevo por la superficie de separación por
polarización del segundo separador (111b) polarizador del haz y
guiada de vuelta hacia la fuente de luz para ser eliminada de la luz
proyectada.
En esta ocasión, de manera similar como en el
caso de la luz (G) descrito anteriormente, parte de la luz
polarizada (S) es transmitida por la superficie de separación por
polarización, pero esta luz se refleja en gran parte por la
superficie de separación por polarización del tercer separador
(111c) polarizador del haz para incidir sobre la superficie
(111c-1), como una superficie absorbente de luz,
para ser absorbida de este modo.
Por otro lado, la componente de polarización (P)
(|) entre la luz (R) reflejada modulada en imagen es transmitida por
la superficie de separación por polarización del segundo separador
(111b) polarizador del haz y pasa como una luz proyectada hacia el
tercer separador (111c) polarizador del haz.
La luz (R) que sale del segundo separador (111b)
polarizador del haz pasa a través de la segunda placa (8b) de
diferenciación de fase selectiva en color tal como es, es analizada
adicionalmente mediante el segundo polarizador (9b), y a
continuación entra en el tercer separador (111c) polarizador del
haz. A continuación, la luz pasa a través de la superficie de
separación por polarización del tercer separador (111c) polarizador
del haz y llega a la lente de proyección (14).
La luz (B) que incide sobre el visualizador B
(12b) de cristal líquido reflectante es modulada de acuerdo con una
imagen en el mismo, y consecuentemente reflejada. La componente de
polarización (P) (|) entre la luz (B) reflejada modulada en imagen,
es transmitida de nuevo por la superficie de separación por
polarización del segundo separador (111b) polarizador del haz y
guiada de vuelta hacia el lado de la fuente de luz, para ser
eliminada de la luz proyectada. Al igual que los otros casos, parte
de la luz polarizada (P) es asimismo reflejada de manera similar por
la superficie de separación por polarización, pero esta luz es
convertida a partir de luz polarizada (P) (|) en la luz polarizada
(S) (\cdot) mediante la segunda placa (8b) de diferenciación de
fase selectiva en color. La luz es reflejada en gran parte por la
superficie de separación por polarización del tercer separador
(111c) polarizador del haz, y a continuación incide sobre la
superficie (111c-1) (superficie absorbente de luz),
que es perpendicular al eje óptico del tercer separador (111c)
polarizador del haz y que no es ni una superficie de entrada ni una
superficie de salida, para ser absorbida de este modo.
Por otro lado, la componente de polarización (S)
(\cdot) fuera de la luz (B) reflejada modulada en imagen es
reflejada por la superficie de separación por polarización del
segundo separador (111b) polarizador del haz y pasa como luz
proyectada hacia el tercer separador (111c) polarizador del haz.
En ese momento, los ejes de retardo de las placas
de cuarto de onda (13b) y (13r), que están dispuestas entre el
segundo separador (111b) polarizador del haz y el visualizador de
cristal líquido reflectante R (12r) o B (12b), son ajustados para
efectuar el ajuste de la visualización en negro en cada uno de (R) y
(B), de la misma manera que en el caso de (G).
De entre la luz proyectada de (R) y (B)
combinadas en un haz y que sale del segundo separador (111b)
polarizador del haz de este modo, la luz (B) es convertida en la
componente de polarización (P) (|) mientras que la dirección
polarizada de la misma es girada en 90º mediante la segunda placa
(8b) de diferenciación de fase selectiva en color. La luz (B) de la
componente de polarización (P) es analizada adicionalmente mediante
el segundo polarizador (9b), y a continuación entra en el tercer
separador (111c) polarizador del haz. La luz (R) pasa a través de la
segunda placa (8b) de diferenciación de fase selectiva en color tal
como es, es analizada adicionalmente mediante el segundo polarizador
(9b), y a continuación entra en el tercer separador (111c)
polarizador del haz. Mientras es analizada por el segundo
polarizador (9b), la luz proyectada de (R) y (B) se convierte en luz
de la cual se eliminan las componentes no válidas producidas por el
paso a través del segundo separador (111b) polarizador del haz, los
visualizadores de cristal líquido reflectante B (12b) y R (12r), y
las placas de cuarto de onda (13b) y (13r).
A continuación, la luz proyectada de (R) y (B)
que entra en el tercer separador (111c) polarizador del haz es
transmitida por la superficie de separación por polarización del
tercer separador (111c) polarizador del haz, para ser combinada con
la luz (G) reflejada por la superficie de separación por
polarización del mismo, y la luz combinada pasa hacia la lente de
proyección (14).
En este caso es asimismo posible utilizar una
configuración en la que una segunda placa de media onda (no
mostrada) está dispuesta entre la segunda placa (8b) de
diferenciación de fase selectiva en color y el tercer separador
(111c) polarizador del haz, el eje de retardo de esta segunda placa
de media onda es establecido en la misma dirección que la dirección
de la polarización transmitida (es decir, en la dirección en la que
el estado de polarización se mantiene sin cambiar), y el ajuste de
la inclinación del eje de retardo de la segunda placa de media onda
es llevado a cabo de la misma manera que en el caso de (G), para
efectuar un ajuste tal que la dirección polarizada de la luz (R) y
la luz (B) incide adecuadamente sobre la superficie de separación
por polarización del tercer separador (111c) polarizador del haz,
para minimizar las fugas de luz no proyectada en el tercer separador
(111c) polarizador del haz, implementando de esta manera el ajuste
de la imagen de la visualización en negro en R y B.
La luz proyectada de (R), (G) y (B) combinadas de
esta manera es ampliada y proyectada mediante la lente de proyección
(14) sobre la superficie de proyección (S), tal como una pantalla o
similar.
Se extiende un recubrimiento antireflexión sobre
una superficie colindante en cada uno de los elementos ópticos
indicados anteriormente, que están en contacto con el aire. Cada
superficie que transmite sólo la luz de (G) está dotada de un
recubrimiento antireflexión cuya banda de longitudes de onda con
reflectancia mínima está establecida en las proximidades de 550 nm,
y cada superficie que transmite sólo la luz de (R) está dotada de un
recubrimiento antireflexión cuya banda de longitudes de onda con
reflectancia mínima está establecida en las proximidades de 610 nm.
Cada superficie que transmite sólo la luz de (B) está dotada de un
recubrimiento antireflexión cuya banda de longitudes de onda con
reflectancia mínima está establecida en las proximidades de 450 nm,
y cada superficie que transmite las componentes de luz (R) y (B)
está dotada de un recubrimiento antireflexión que tiene dos bandas
de longitudes de onda con reflectancias mínimas en las proximidades
de 450 nm y en las proximidades de 610 nm.
Debido a que los haces que pasan desde la fuente
de luz (1) hasta la lente de proyección (14) poseen el tamaño de haz
más pequeño en los visualizadores de cristal líquido reflectante
(12g), (12b) y (12r), los separadores polarizadores del haz (111a) y
(111b) situados cerca de los visualizadores de cristal líquido
reflectante están configurados en un tamaño más pequeño que el
separador polarizador del haz (111c) situado sobre el lado de la
lente de proyección (14).
Adicionalmente, el Fno. de la lente de proyección
(14) es establecido más brillante que el Fno. del sistema de
iluminación considerando la desviación entre el eje óptico de la
lente de proyección (14) y el eje óptico del sistema óptico de
condensación (5) debido a la difracción en los visualizadores de
cristal líquido reflectante, y a errores de montaje.
En la presente realización, el sistema óptico de
iluminación está configurado para estrechar los haces al máximo en
los paneles de cristal líquido, de manera que los haces tienen
cierta inclinación. Por este motivo, aunque se disponen los
recubrimientos antireflexión citados anteriormente, una luz
ligeramente reflejada en las trayectorias ópticas de iluminación se
convierte en una luz difusa, converge y a continuación diverge para
incidir asimismo sobre las superficies superiores e inferiores del
primer al tercer separadores polarizadores del haz (111a) a (111c)
(las superficies en este lado y a ese lado, con respecto al plano
del dibujo: las superficies situadas en paralelo al eje óptico) para
reflejarse allí mismo, aumentando la luz difusa.
Con el propósito de eliminar esta luz, las
superficies superiores e inferiores paralelas a los ejes ópticos de
los separadores polarizadores del haz correspondientes puede ser
construido con las superficies absorbentes de luz, como en el caso
de las superficies (111a-1),
(111c-1), para reducir más la luz difusa, obteniendo
por lo tanto imágenes con un alto contraste.
Cuarta
realización
En la tercera realización, las superficies, que
no eran ni superficies de entrada ni superficies de salida de los
separadores polarizadores del haz fueron construidas como
superficies absorbentes de luz, para mejorar el contraste de la
imagen proyectada. En el caso de las superficies absorbentes de luz
tal como se utilizan en la tercera realización, la fuente de luz (1)
del aparato de visualización de imágenes es brillante y emite una
cantidad considerable de energía. Por lo tanto, la temperatura
aumenta en las superficies absorbentes de luz, de manera que esto
puede resultar en una degradación del efecto de absorción e incluso
en la separación por pelado de la película del separador polarizador
del haz.
Para evitarlo, la presente realización utiliza
unos elementos radiadores de calor para reducir la temperatura de
las superficies absorbentes de luz, dispuestas para transmitir el
calor desde las superficies absorbentes de luz hacia los elementos
radiadores (o para estar acoplados térmicamente), evitando por lo
tanto la degradación del comportamiento de las superficies
absorbentes de luz y la separación por pelado, y permitiendo de esta
manera la obtención de un alto contraste incluso con la utilización
de la fuente de luz brillante (1) con alta potencia.
La figura 7 muestra la configuración del aparato
proyector de visualización de imágenes de la presente realización.
Los componentes comunes a aquellos de la tercera realización de la
figura 6 están indicados por los mismos símbolos de referencia que
en la tercera realización, y la descripción de los mismos será
omitida en este caso.
En la figura 7, los símbolos de referencia
(111a-1) y (111c-1) representan una
primera y segunda superficies absorbentes de luz, similares a
aquellas descritas en la tercera realización. Los numerales (50) y
(51) indican una primera y segunda placas de radiación, que están
fijadas a la primera y segunda superficies absorbentes de luz
(111a-1), (111c-1), respectivamente, con un adhesivo que posee una conductividad térmica alta.
(111a-1), (111c-1), respectivamente, con un adhesivo que posee una conductividad térmica alta.
En esta configuración, la primera y segunda
placas de radiación (50), (51) actúan para radiar el calor generado
por la absorción de la luz en la primera y segunda superficies
absorbentes de luz (111a-1),
(111c-1), y de esta manera son capaces de evitar la
degradación y la separación por pelado de las superficies
absorbentes de luz (111a-1),
(111c-1) debido al calor.
En la configuración en la que las placas de
radiación están fijadas a las superficies absorbentes de luz con un
adhesivo o similar, existe la posibilidad de que la pintura negra
que absorbe la luz, sobre las superficies absorbentes de luz de los
separadores polarizadores del haz, sean fáciles de ser separadas por
pelado de las superficies de los separadores polarizadores del haz,
debido al peso de las placas de radiación. En ese caso, es asimismo
posible utilizar una configuración en la que las superficies
absorbentes de luz están formadas en una mínima gama requerida sobre
los separadores polarizadores del haz, y las placas de radiación
estén unidas a partes donde no esté formada la superficie absorbente
de luz.
La clave en este caso es que la superficie
absorbente de luz y el elemento radiador de calor están acoplados
térmicamente entre sí. Por lo tanto, además del método de unión con
el adhesivo tal como se ha descrito anteriormente, es asimismo
posible utilizar un método para soportar mecánicamente una placa de
radiación mediante un elemento de soporte, y que la empuja contra la
superficie absorbente de luz, otro método de acoplamiento térmico, y
así sucesivamente.
En la primera realización descrita anteriormente
con la figura 1 y en la segunda realización descrita anteriormente
con la figura 5, el aparato puede estar configurado asimismo de
manera que cada superficie que no es ni una superficie de entrada ni
una superficie de salida del separador polarizador del haz (11a),
(110a) o (11c) está dotada de la superficie absorbente de luz, tal
como se ha descrito en la tercera y cuarta realizaciones con las
figuras 6 y 7.
En las realizaciones descritas anteriormente, las
superficies dispuestas en la dirección de la prolongación del eje
óptico de incidencia hacia la superficie de separación por
polarización de entre las superficies que no son ni una superficie
de entrada ni una superficie de salida en los separadores
polarizadores del haz, son construidas como superficies absorbentes
de luz, por lo que se puede evitar que parte de la luz que ha de ser
reflejada por la superficie de separación por polarización en
circunstancias normales sea reflejada por las superficies dotadas de
superficies absorbentes de luz para convertirse en una luz difusa.
Cuando las superficies absorbentes de luz están dispuestas sobre las
superficies dispuestas en paralelo con el eje óptico de entre las
superficies que no son no ni una superficie de entrada ni una
superficie de salida en los separadores polarizadores del haz, es
factible evitar una reflexión indeseada de la luz sobre las
superficies, y evitar la producción de luz difusa.
Por este motivo, mediante la aplicación de este
sistema óptico de separación-combinación de colores
al sistema óptico de visualización de imágenes o al aparato
proyector de visualización de imágenes, es factible visualizar
imágenes con un alto contraste y sin alteración del tono del
color.
Tal como se ha descrito anteriormente, las
superficies absorbentes de luz son capaces de evitar que luz difusa
salga del sistema óptico, de que sea reflejada por una cubierta que
soporte el sistema óptico o similar, que entre de nuevo en el
sistema óptico, y se convierta de nuevo en luz difusa.
Adicionalmente, cuando el elemento radiador de
calor está acoplado térmicamente a cada superficie absorbente de
luz, es capaz de radiar de manera eficiente el calor debido a la
absorción de la luz en la superficie absorbente de luz, y por lo
tanto de evitar la degradación del rendimiento y la separación por
pelado de las superficies absorbentes de luz debido al calor.
Claims (8)
1. Sistema óptico de
separación-combinación de colores que comprende:
un sistema óptico de separación (6) que separa
una luz de iluminación en un primer espectro de color (G) y un
segundo y un tercer espectros de color (B,R);
un sistema óptico de combinación (11c) que
combina dicho primer espectro de color, dicho segundo espectro de
color y dicho tercer espectro de color;
un primer sistema óptico de separación por
polarización (11a, 110a) con una primera superficie de separación
por polarización, que refleja o transmite dicho primer espectro de
color desde dicho sistema óptico de separación hacia un primer
elemento (12g) de visualización de imágenes, y transmite o refleja
respectivamente dicho primer espectro de color desde dicho primer
elemento de visualización de imágenes hacia dicho sistema óptico de
combinación (11c), y que analiza la luz de dicho primer elemento de
visualización de imágenes;
un segundo sistema óptico de separación por
polarización (11b) con una segunda superficie de separación por
polarización, que transmite dicho segundo espectro de color (B)
desde dicho sistema óptico de separación (6) hacia un segundo
elemento (12b) de visualización de imágenes, y refleja dicho segundo
espectro de color desde dicho segundo elemento de visualización de
imágenes hacia dicho sistema óptico de combinación (11c), y que
refleja dicho tercer espectro de color (R) desde dicho sistema
óptico de separación hacia un tercer elemento (12r) de visualización
de imágenes, y transmite dicho tercer espectro de color desde dicho
tercer elemento de visualización de imágenes hacia dicho sistema
óptico de combinación, y que analiza la luz desde dicho segundo y
tercer elementos de visualización de imágenes;
caracterizado porque un grado de
polarización lineal de dicho primer espectro de color reflejado por
dicha primera superficie de separación por polarización es mayor que
un grado de polarización lineal de dicho tercer espectro de color
reflejado por dicha segunda superficie de separación por
polarización, y un grado de polarización lineal de dicho primer
espectro de color transmitido por dicha primera superficie de
separación por polarización es mayor que un grado de polarización
lineal de dicho segundo espectro de color transmitido por dicha
segunda superficie de separación por polarización.
2. Sistema óptico, según la reivindicación 1, en
el que dicho primer espectro de color incluye una luz verde, dicho
segundo espectro de color incluye una luz azul, y dicho tercer
espectro de color incluye una luz roja.
3. Sistema óptico, según la reivindicación 1, en
el que el grado de polarización lineal de dicho tercer espectro de
color reflejado por dicha segunda superficie de separación por
polarización es substancialmente igual al grado de polarización
lineal de dicho segundo espectro de color transmitido por dicha
segunda superficie de separación por polarización.
4. Sistema óptico, según la reivindicación 1, en
el que el grado de polarización lineal de dicho primer espectro de
color reflejado por dicha primera superficie de separación por
polarización es mayor que el grado de polarización lineal de dicho
primer espectro de color transmitido por dicha segunda superficie de
separación por polarización.
5. Sistema óptico, según la reivindicación 1, que
comprende adicionalmente una placa (9a) de polarización dispuesta
entre dicho primer sistema óptico de separación por polarización
(11a, 110a) y dicho sistema óptico de combinación (11c).
6. Sistema óptico, según la reivindicación 1, en
el que dicho sistema óptico de combinación (11c) incluye una tercera
superficie de separación por polarización.
7. Aparato de visualización de imágenes de tipo
proyector que comprende:
el sistema óptico según la reivindicación 1;
un sistema de iluminación que hace que la luz de
iluminación entre en el sistema óptico; y
un sistema óptico de proyección (14) para
proyectar una luz combinada desde dicho sistema óptico de
combinación.
8. Aparato de visualización de imágenes de tipo
proyector, según la reivindicación 7, en el que dicho elemento (12g)
de visualización de imágenes, dicho segundo elemento (12b) de
visualización de imágenes, y dicho tercer elemento (12r) de
visualización de imágenes, son unos elementos visualizadores de
cristal líquido de tipo de reflexión.
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