MXPA06003067A

MXPA06003067A - Sistema generador de imagenes para proyector y proyector correspondiente.

Info

Publication number: MXPA06003067A
Application number: MXPA06003067A
Authority: MX
Inventors: Valter Drazic
Original assignee: Thomson Licensing
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2006-09-21
Also published as: JP2006268042A; CN1837893A; EP1705511A1; FR2883645A1; US20060227300A1; KR20060102278A; TW200642456A

Abstract

La invencion se relaciona con un sistema generador de imagenes para un proyector (2) que comprende: - una fuente (200) de iluminacion que produce un haz (201) de iluminacion constituido de varios colores, denominado un haz blanco, - por lo menos una rueda (202) coloreada para transformar el haz blanco enfocados sobre la rueda o ruedas coloreadas en un haz secuencial coloreado, - una guia (204) integradora, - un reproductor de imagenes (206), de acuerdo con la invencion, el sistema comprende por lo menos una lente (2030, 2031) colimante entre la rueda o ruedas coloreadas y la guia integradora. La invencion se relaciona con un proyector para implementar dicho sistema.

Description

SISTEMA GENERADOR DE IMÁGENES PARA PROYECTOR Y PROYECTOR CORRESPONDIENTE 1. CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con el campo de proyección de imágenes, de manera más precisa, la invención se relaciona con un sistema generador de imágenes o con un sistema de iluminación para reproductor de imágenes en un proyector de video del tipo frontal o en un proyector trasero. 2. ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA De acuerdo con los antecedentes de la técnica, como se ilustra con respecto a la figura 1, se hace uso de un sistema 10 de iluminación que ilumina un reproductor de imágenes del tipo de LCD transmisiva de longitud igual a 16 mm de una anchura igual a 10 mm. Convencionalmente, el sistema 10 de iluminación comprende : - una fuente 100 de iluminación con un reflector elíptico una rueda 107 coloreada; una guía 102 rectangular cuya longitud es de aproximadamente 4 cm y cuya sección transversal es menor de 0.5 veces la del reproductor de imágenes 11; y un sistema de varios lentes retransmisores 103 a 105. La fuente 100 de iluminación ilumina con un haz 101 de luz la rueda 107 coloreada colocada en la entrada de la guía 102 rectangular, en el foco del reflector elíptico de la fuente 100. La guía 102 rectangular se utiliza para convertir la sección transversal circular del haz de iluminación en una sección transversal rectangular para producir un haz espacialmente uniforme. Tal sistema se describe, por ejemplo, en el documento de patente JP2000-193911 de' la compañía CANON KK publicada el 14 de julio del 2000. La salida de la guía 102 genera una imagen en el reproductor de imágenes 11 vía un sistema de lentes retransmisores, con un número mínimo de 2, pero con frecuencia con un número de 3 ó 4, además, la iluminación preferiblemente es telecéntrica. El reproductor de imágenes iluminado por el haz de iluminación emite un haz 12 generador de imágenes el cual se utiliza para proyectar una imagen sobre una pantalla vía un objetivo adecuado. Si el reproductor de imágenes 11 es del tipo DMD ("dispositivo de microespejos digitales" de la compañía Texas InstrumentsMR) , se coloca un prisma TIR entre el sistema 10 de iluminación y el reproductor de imágenes 11 de manera que divide los haces. El prisma TIR es innecesario si el reproductor de imágenes 11 es del tipo LCD transmisivo ("pantalla de cristal líquido") o si se sustituye por un PBS (o un "divisor de haz polarizante") si el reproductor de imágenes 11 es del tipo LCOS ("cristal líquido sobre silicio") . Los inconvenientes principales del estado de la técnica son el número de componentes ópticos (típicamente una guía y por lo menos dos lentes retransmisores) o su tamaño (lentes o prismas) . 3. DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN El objetivo de la invención es corregir estos inconvenientes de la técnica anterior. Más particularmente, el objetivo de la invención es simplificar la implementación de un sistema de iluminación en un proyector de imagen. Para este propósito, la invención propone un sistema generador de imágenes para proyector que comprende: una fuente de iluminación que produce un haz de iluminación constituido de varios colores, denominado un haz blanco, por lo menos una rueda coloreada para transformar el haz blanco enfocado sobre la rueda o ruedas coloreadas, en un haz secuencial coloreado, - una guía integradora, un reproductor de imágenes . El sistema es notable porque comprende por lo menos una lente colimante entre la rueda o ruedas coloreadas y la guía integradora. Ventajosamente, el reproductor de imágenes se coloca detrás de la guía sin la lente retransmisora entre la guía y el reproductor de imágenes. De acuerdo con una característica particular, el reproductor de imágenes es reflejante y el sistema comprende un prisma entre la salida de la guía y el reproductor de imágenes . De acuerdo con una característica ventajosa, el prisma se coloca inmediatamente después de la salida de la guía. De acuerdo con una característica particular, el reproductor de imágenes es un reproductor de imágenes DMD y el prisma es un prisma de reflexión interna total divisor sin polarización. De acuerdo con otra característica, el reproductor de imágenes es un reproductor de imágenes LCOS y el prisma es un prisma de división de polarización. De acuerdo con otra característica adicional, el reproductor de imágenes es transmisor y se coloca inmediatamente después de la guía. De acuerdo con una característica ventajosa, la lente o lentes colimantes comprende por lo menos una cara convexa . Ventajosamente, el sistema comprende una lente única entre la rueda o ruedas coloridas y la guía. Preferiblemente, la guía tiene una longitud mayor que un valor predeterminado de manera que la iluminación en la salida de la guía es sustancialmente uniforme. Ventajosamente, la longitud óptica de la guía es mayor que o igual a 6 cm y de manera aún más ventajosa, a 8 cm. De acuerdo con una característica ventajosa, la guía tiene una sección transversal mayor que o igual a 0.6 veces la sección transversal del reproductor de imágenes y menor que o igual a 0.9 veces la sección transversal del reproductor de imágenes . La invención también se relaciona con un proyector que comprende un sistema como se especifica en lo anterior de acuerdo con la invención y un objetivo de proyección. 4. LISTA DE FIGURAS La invención se comprenderá mejor, y otras características y ventajas se volverán evidentes ante la lectura de la descripción que sigue, en la descripción se hace referencia a los dibujos anexos, en los cuales: la figura 1 ilustra un sistema de iluminación conocido por sí mismo; la figura 2 es un diagrama muy esquemático de un proyector de acuerdo con la invención; - la figura 3 describe un sistema de iluminación implementado en el proyector de la figura 2; la figura 4 ilustra un prisma del sistema de iluminación de la figura 3 ; la figura 5 muestra la intensidad del haz de iluminación en el plano del reproductor de imágenes del proyector de la figura 2 ; la figura 6 muestra un sistema de iluminación que implementa un LCOS de acuerdo con una variante de la invención; y - la figura 7 muestra un sistema de iluminación que implementa una LCD reflejante de acuerdo con otra variante de la invención. 5. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, la invención vuelve posible suministrar con las lentes retransmisoras en la salida de la guía, para disminuir el tamaño del elemento óptico (en particular prisma) cercanos al reproductor de imágenes y por lo tanto reduce el costo de los sistemas de iluminación para proyectores. Por ejemplo, un prisma PBS (o "divisor de haz polarizante"), se coloca, por ejemplo, frente a un reproductor de imágenes LCOS y puede ser más pequeño que lo que actualmente existe en el estado de la técnica dado que la lente retransmisora de acuerdo con el estado de la técnica debe estar telecéntrica y por lo tanto ser de un tamaño grande para un reproductor de imágenes reflejante. La sencillez de la implementación mecánica y el ensamblado también vuelve posible reducir los costos de manufactura. La figura 2 es un diagrama muy esquemático de un proyector 2 trasero de acuerdo con una primera modalidad de la invención. El proyector 2 comprende : un sistema 20 de iluminación que ilumina un reproductor de imágenes 208 (la totalidad forma un sistema generador de imágenes) ; un objetivo 21 que recibe un haz 26 de iluminación generado por el sistema 20 de iluminación y que produce un haz 25; una pantalla 24 de proyección trasera iluminada por el haz 25; y dos espejos 22 y 23 doblados traseros y que doblan de regreso el haz 25 y vuelven posible reducir la profundidad P del proyector 2. El objetivo 21, los espejos 22 y 23 y la pantalla 24 así como su distribución son bien conocidas por las personas expertas en la técnica y no se detallarán más. La figura 3 muestra con mayor detalle, en un plano xy, el sistema 20 de iluminación que ilumina al reproductor de imágenes 208 y el cual comprende: - una fuente 200 de iluminación, un reflector elíptico que presenta un grado de enfoque (para una abertura f/1) de aproximadamente 30°; una rueda 202 coloreada; un grupo de lentes 2030 y 2031 colimantes; - una guía 204 rectangular hueca con caras externas reflejantes (además de la entrada 2041 y la salida 2042) ; y un prisma 205 TIR. El reproductor de imágenes 208 es del tipo DMD reflejante ("dispositivo de microespejos digitales" de la compañía Texas InstrumentsMR) y tiene, por ejemplo, una longitud de 16 mm y una anchura de 10 mm. Produce un haz 26 generador de imagen cuando se ilumina por un haz 207 de iluminación (la parte no utilizada del haz que corresponde a los pixeles negros se representan por puntos) . La fuente 200 de iluminación ilumina con un haz 201 de luz la rueda 202 coloreada que se coloca en el foco del reflector elíptico de la fuente 200. El haz 201 de luz también se enfoca sobre la rueda 202 coloreada.

Las lentes 2030 y 2031 preferiblemente son de tamaño pequeño, por lo que vuelven posible reducir el costo. Su sección transversal preferiblemente es ligeramente mayor que la sección transversal de la guía 204 de manera que aseguran retención mecánica (por ejemplo, su diámetro es mayor que la diagonal de' la guía más 2 mm) . La guía 204 rectangular se utiliza para convertir la sección transversal circular del haz de iluminación en una sección transversal rectangular y para hacer los haces espacialmente uniformes. Su longitud es igual a aproximadamente 8 cm. Por lo tanto, está adaptado al tamaño del reproductor de imágenes 208 y al grado de enfoque de la fuente 200 de manera que ilumina el reproductor de imágenes 208 de una manera sustancialmente uniforme. De una manera general, la guía rectangular tiene una longitud por lo menos dos veces tan larga en comparación al estado de la técnica de manera que se obtiene una buena uniformidad del haz 207 que ilumina al reproductor de imágenes. Específicamente, los ángulos de los rayos del haz 201 de iluminación generalmente son menores que los que se generan de acuerdo con la técnica anterior. Ventajosamente, la longitud y la sección transversal de la guía 204 está adaptada al tamaño del reproductor de imágenes 208 y al grado de enfoque de la fuente 200. Preferiblemente, la longitud de la guía 204 es mayor que o igual a 6 cm y de manera aún más preferible a 8 cm. De acuerdo con una variante de la invención, la guía 204 es sólida, la guía consiste de un material transparente con caras externas reflejantes. Su longitud depende del índice n de su material. Típicamente, esta longitud corresponde al producto del índice multiplicado por la longitud de la guía hueca. Por lo tanto, con un índice n igual a 1.5, su longitud preferiblemente es igual a 9 cm (es decir, 6 X 1.5 cm) y de manera aún más preferible, a 12 cm (es decir, 8 cm X 1.5). De acuerdo con el modo que se ilustra en la figura 3 o de acuerdo con las variantes, preferiblemente la sección transversal s de la guía 204 está entre 0.6 0.9 veces la sección transversal S del reproductor de imágenes 208 (0. 6S < s < 0 . 9S) . De manera aún más preferible, la sección transversal s de la guía 204 está entre 0.7 y 0.9 veces la sección transversal S del reproductor de imágenes 208 (0.7S < s < 0 . 9S) . Las lentes 2030 y 2031 preferiblemente son planas-convexas o biconvexas y vuelven posible obtener rayos casi telecéntricos en la guía 204 preferiblemente con una abertura de haz máxima menor que o igual a 12 ° . De manera aún más preferible, la abertura máxima del haz es menor que o igual a la del objetivo. Las lentes 2030 y 2031 vuelven innecesario tener una lente retransmisora en la salida de la guía 204 (como se utiliza de acuerdo con el estado de la técnica) . Su función es esencialmente colimar sustancialmente el haz que entra a la guía 204 a través de la entrada 2041. Además, el prisma TIR 205 preferiblemente se coloca inmediatamente después de la salida 2042 de la guía 204 y preferiblemente está en contacto con la salida 2042 de manera que impide la dispersión del haz de iluminación entre la guía 204 y el prisma 205 y por lo tanto una pérdida de eficacia. Esto también vuelve posible reducir las proporciones del sistema de iluminación y facilitar la fabricación del mismo. El prisma TIR 205 vuelve posible en particular evitar el regreso del haz generador de imágenes producido por el DMD reflejante dentro de la guía 204. Por lo tanto, no están presentes lentes retransmisoras entre la guía 204 y el prisma 205 y de esta manera se vuelve posible reducir los costos y el tamaño del prisma TIR en la salida de la vía. Además, la arquitectura del sistema de acuerdo con la invención también vuelve posible reducir el tamaño del prisma TIR utilizado con respecto al estado de la técnica. De acuerdo con una modalidad variante de la invención, las dos lentes 2030 y 2031 se sustituyen por una lenta colimante única la cual es biconvesa o plana convexa y la cual proporciona la misma función colimante.

De acuerdo con otra modalidad variante adicional, las dos lentes colimantes 2030 y 2031 se sustituyen por al menos tres lentes colimantes (por ejemplo tres, cuatro etc. ) . La figura 4 muestra una perspectiva del prisma 205 en un espacio xyz . El prisma 205 en particular tiene una altura h (a lo largo el eje y) y una anchura 1 (a lo largo del eje z) que es más grande respectivamente que la altura y la anchura de la salida 2042 de la guía 204 de manera que cualquier flujo de luz que salga de la guía 204 entra al prisma 205, y en donde la reflexión sobre la superficie divisora, después sobre el espejo 206 se lleva a cabo sustancialmente sin pérdida de flujo. Adicionalmente, el prisma 205 tiene una profundidad p (a lo largo del eje x) . A modo de ilustración, de acuerdo con una modalidad particular, consideramos un reproductor de imágenes 206 de sección transversal S igual a 17.51 mm X 9.85 mm y una guía 204 de sección transversal s igual a 11.38 mm X 6.40 mm (la proporción s/S entonces es igual a 0.65) . También consideramos un prisma TIR de altura h igual a 45.50 mm, una profundidad p igual a 29.50 mm y una anchura 1 igual a 28.40 mm. Estas dimensiones son aproximadamente 20% menores que las de un TIR utilizado en cualquier sistema de iluminación de acuerdo con el estado de la técnica. La figura 5 muestra la intensidad del haz 207 en el plano del reproductor de imágenes 208. De esta manera, se hace notar que el flujo que ilumina al reproductor de imágenes es muy uniforme, las zonas 51 y 52 corresponden, respectivamente a 70% y a 50% de la iluminación que es sustancialmente rectangular y que prácticamente coincide con la superficie del reproductor de imágenes 208. Una zona 50 que corresponde a 90% también es sustancialmente rectangular y está centrada sobre el reproductor de imágenes 208. La invención se aplica también a reproductores de imágenes los cuales no necesariamente son reproductores de imágenes del tipo LCD transmisivo ("pantalla de cristal líquido"), pero es compatible con cualquier tipo de reproductor de imágenes, en particular DMD ("dispositivos de microespejos digitales") de la compañía Texas InstrumentsMR) o del tipo LCOS ("cristal líquido sobre silicio") . La figura 6 muestra un sistema 60 de iluminación que implementa un reproductor de imagen 62 del tipo LCOS ("cristal líquido sobre silicio") . En el caso de un LCOS, el prisma TIR se sustituye por un PBS 61 (o "divisor de haz polarizante") .

De manera más precisa, el sistema 60 comprende: una fuente 200 de iluminación; una rueda 202 coloreada; un grupo de lentes colimantes 2030 y 2031; - una guía 204 rectangular; y un prisma 61 PBS (divisor de polarización) . Los elementos comunes a los sistemas 20 y 60 presentan los mismos nombres y referencias que no se describirán adicionalmente. El reproductor de imágenes 62 LCOS tiene, por ejemplo, una longitud de 16 mm y una anchura de 10 mm. Produce un haz 63 generador de imagen cuando se ilumina por un haz 64 de iluminación. El haz 63 generador de imagen es regresado por el reproductor de imágenes 62 que es regresado por la superficie divisora del PBS 61 hacia el objetivo 21. La sección transversal s de la guía 204 está entre 0.6 y 0.9 veces la sección transversal S del reproductor de imágenes 62 ( 0 . 6S < s < 0 . 9S) . De manera aún más preferible, la sección transversal s de la guía 204 está entre 0.7 y 0.9 veces la sección transversal S del reproductor de imágenes 62 (0.7S < s < 0 . 9S) . El prisma.61 PBS se coloca inmediatamente después de la salida 2042 de la guía 204 y preferiblemente se pone en contacto con la salida 2042 de la guía 204 para impedir la dispersión del haz de iluminación entre la guía 204 y el prisma 61 y por lo tanto la pérdida de eficacia. Por lo tanto, no está presente una lente retransmisora entre la guía 204 y el prisma 61 por lo que se vuelve posible reducir los costos y el tamaño del prisma PBS en la salida de la guía. Además, la arquitectura del sistema de acuerdo con la invención también vuelve posible reducir el tamaño del prisma PBS usado con respecto al estado de la técnica. La figura 7 presenta un sistema 70 de iluminación que implementa un reproductor de imágenes 71 del tipo LCD transmisor. Esta modalidad no comprende prisma alguno en la salida de la guía. De manera más precisa, el sistema 70 comprende: una fuente 200 de iluminación; una rueda 202 coloreada; un grupo de lentes 2030 y 2031 colimantes; y una guía 204 rectangular. Los elementos comunes a los sistemas 20 y 70 presentan los mismos nombres y no se describirán adicionalmente las referencias. El reproductor de imágenes 71-LCD transmisor tiene, por ejemplo, una longitud de 16 mm y una anchura de 10 mm. Produce un haz 72 generador de imágenes cuando es iluminado por un haz de iluminación. El reproductor de imágenes 71 LCD transmisor se coloca inmediatamente después de la salida 2042 de la guía 204 y preferiblemente se pone en contacto con la salida 2042 de la guía 204 para impedir la dispersión del haz de iluminación entre la guía 204 y el reproductor de imágenes 71 y por lo tanto la pérdida de eficacia. Por lo tanto, no está presente lente retransmisora entre la guía 204 y el reproductor de imágenes 71, por lo que se vuelve posible reducir los costos del sistema. Por supuesto, la invención no se limita a las modalidades descritas en lo anterior. La invención es compatible con reproductores de imágenes de tipo, tamaño y forma variables. De esta manera, la invención se aplica a los sistemas de iluminación relacionados con cualquier tipo de reproductor de imágenes y con un medio de adaptación necesario para el funcionamiento adecuado del reproductor de imágenes (por ejemplo prisma del tipo TIR o PBS o cualquier otro prisma adecuado) . La invención se aplica también a filtros coloreados de un tipo diferente al de la rueda coloreada que comprende segmentos coloreados transmisores. En particular, se aplica al caso en donde la rueda coloreada se utiliza de acuerdo con el modo reflejante o de manera más general con cualquier filtro coloreado adecuado para proyección de imágenes (en particular, en el caso en donde la rueda coloreada es sustituida por 2 (o más) ruedas coloreadas . De acuerdo con una modalidad variante, la invención se aplica también al caso en donde los elementos ópticos adicionales se colocan entre la salida de la guía y el reproductor de imagen o un prisma, o entre un prisma y el reproductor de imágenes. La invención se aplica de igual a cualquier tipo de fuente (por ejemplo una lámpara con un reflector, un LED (diodos emisores de luz potente) que producen un haz que comprende varios colores (por ejemplo un haz blanco que comprende la totalidad del espectro o simplemente una parte del espectro visible), enfocándose- en una o más de las ruedas coloreadas. De esta manera, el haz que comprende varios colores se transforma en un haz secuencial coloreado cuando la rueda o las ruedas coloreadas giran. Además, la invención se aplica a cualquier tipo de proyector que implementa un sistema de iluminación como se describe en lo anterior, y en particular, a proyectores frontales o a proyectores traseros que implementan reproductores de imágenes (en particular micropantallas del tipo LCD, DMD o LCOS transmisoras) .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema generador de imágenes para proyector, que comprende: - una fuente de iluminación que produce un haz de iluminación constituido de varios colores, denominado un haz blanco, - por lo menos una rueda coloreada para transformar el haz blanco enfocado sobre la rueda o ruedas coloreadas, en un haz secuencial coloreado, una guía integradora, un reproductor de imágenes, caracterizado porque el sistema comprende por lo menos una lente colimante entre la rueda o ruedas coloreadas y la guía integradora.

2. Sistema como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el reproductor de imágenes se coloca detrás de la guía sin la lente retransmisora entre la guía y el reproductor de imágenes.

3. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el reproductor de imágenes es reflejante y en donde el sistema comprende un prisma entre la salida de la guía y el reproductor de imágenes .

4. Sistema como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque el prisma se coloca inmediatamente después de la salida de la guía.

5. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque el reproductor de imágenes es un reproductor de imágenes DMD y en donde el prisma es un prisma de reflexión interna total de división sin polarización.

6. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque el reproductor de imágenes es un reproductor de imágenes LCOS y en donde el prisma es un prisma de división de polarización.

7. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el reproductor de imágenes es transmisor y se coloca inmediatamente después de la guía.

8. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la lente o las lentes colimantes comprenden por lo menos una cara convexa .

9. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende una lente única entre la rueda o ruedas coloreadas y la guía.

10. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la guía tiene una longitud mayor que un valor determinado de manera que la iluminación en la salida de las guías es sustancialmente uniforme.

11. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la longitud óptica de la guía es mayor que o igual a 6 cm.

12. Sistema como se describe en la reivindicación 11, caracterizado porque la longitud óptica de la guía es mayor que o igual a 8 cm.

13. Sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la guía tiene una sección transversal mayor que o igual a 0.6 veces la sección transversal del reproductor de imágenes y menor que o igual a 0.9 veces la sección transversal del reproductor de imágenes .

14. Proyector que comprende un sistema como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 y un objetivo de proyección.