WO2008040278A1 - Optisches projektionsgerät - Google Patents

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WO2008040278A1
WO2008040278A1 PCT/DE2007/001555 DE2007001555W WO2008040278A1 WO 2008040278 A1 WO2008040278 A1 WO 2008040278A1 DE 2007001555 W DE2007001555 W DE 2007001555W WO 2008040278 A1 WO2008040278 A1 WO 2008040278A1
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WO
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light
light source
micromirror
optical projection
projection apparatus
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/001555
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English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Rehn
Nicole Breidenassel
Stefan GRÖTSCH
Alexander Wilm
Simon BLÜMEL
Gerhard Kuhn
Josef Hüttner
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/008—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using micromirror devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources

Definitions

  • An optical projection device is specified.
  • An object to be solved is to provide an optical projection apparatus in which the available amount of light is used particularly efficiently.
  • the optical projection apparatus comprises a first light source which comprises at least one luminescence diode chip.
  • the luminescence diode chip is, for example, a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
  • the light source comprises a plurality of such LED chips.
  • the optical projection apparatus comprises a second light source, which comprises at least one luminescence diode chip.
  • the luminescence diode chip is, for example, a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
  • the second light source also includes a plurality of such LED chips.
  • the optical projection apparatus comprises a plurality of micromirrors, which are arranged to form a micromirror field (also: micromirror array).
  • the micromirrors of the micromirror field together form what is known as a digital mirror device (DMD).
  • DMD digital mirror device
  • a micromirror of the micromirror field is suitable, for example, for reflecting electromagnetic radiation impinging on the micromirror in predeterminable directions.
  • the micromirror preferably has a surface designed to be reflective, which preferably reflects electromagnetic radiation in the visible region-that is, light-in a particularly efficient manner.
  • the reflective surface of the micromirror may, for example, have a square, diamond-shaped, parallelogram-shaped or rectangular shape.
  • the micromirror field constitutes a light modulator which selectively directs light striking it either to a light exit surface of the optical projection apparatus or into the projection apparatus, for example onto a light trap.
  • the first light source is provided to illuminate the micromirror field from a first direction.
  • the second light source is provided, the micromirror field to illuminate a second direction.
  • the micromirror field is preferably illuminated by two light sources from two directions.
  • the first direction is preferably different from the second direction.
  • the first and the second light source are arranged relative to the micromirror field such that the light emitted by them illuminates the micromirror field from two different directions.
  • the first and the second light source can also be arranged side by side, for example on a common carrier.
  • the optical projection apparatus comprises a first light source which comprises at least one LED chip, a second light source which comprises at least one LED chip and a multiplicity of micromirrors which are arranged to form a micromirror field, wherein the first light source is provided, to illuminate the micromirror field from a first direction, the second light source is provided to illuminate the micromirror field from a second direction, and the first direction is different from the second direction.
  • the optical projection apparatus comprises a first light trap, which is intended to absorb light of the first light source.
  • the light trap is a body or a coating of one Material capable of absorbing the occurring light, preferably without reflecting or scattering this light.
  • the light trap does not necessarily have to be a special component, but it is also possible for other components of the projection apparatus, which already exist, such as the housing, to assume the role of the light trap.
  • other components of the projection apparatus which already exist, such as the housing, to assume the role of the light trap.
  • the off-light is prevented by other measures at the light exit. In this case, a light trap can be omitted.
  • the projection optical apparatus further comprises a second light trap provided to absorb light of the second light source.
  • the first and the second light trap are preferably arranged spatially spaced from each other.
  • a micromirror of the micromirror field has two predetermined tilt positions. That is, the micromirror is tiltable by two predetermined tilt angles relative to the untilted position. Preferably, both tilt angles are equal in magnitude and differ only by a sign from each other.
  • the micromirror In a tilted position - the so-called on-position - the micromirror is suitable for reflecting light impinging on it in the direction of a light exit side of the optical projection device and thus, for example, on a projection screen.
  • optical elements such as a projection lens can be arranged, which are irradiated and / or irradiated by the reflected light.
  • the light striking the mirror surface is preferably reflected toward a light trap which absorbs the electromagnetic radiation impinging on it, so that as far as possible no light can pass through the light exit side of the optical projection apparatus.
  • a micromirror of the micromirror field has a first tilt position and a second tilt position, the micromirror, in the first tilted position, directing light of the first light source in the direction of a light exit side of the optical projection apparatus and light of the second light source onto the second light trap. That is, the micromirror is in the first tilt position for light of the first light source in the on position, for light of the second light source, the micromirror is then in the off position.
  • the micromirror directs light of the second light source in the direction of
  • the projection apparatus comprises a first control device, which is provided to operate the first and the second light source alternately. That is, the control device is suitable alternately the first one Turn on light source, operate for a certain first period of time and off. Further, the control device is adapted to turn on the second light source, to operate for a certain second period of time, and to turn off the second light source.
  • the first and the second light source are preferably operated sequentially, so that only the first light source is operated for the first time periods and only the second light source is operated for second time periods. First and second time periods preferably follow each other.
  • the first and second light sources are operated to illuminate the micromirror array alternately from different directions with their respective light.
  • the micromirror field is illuminated alternately from different directions with light from different light sources.
  • the optical projection device described here makes use of, inter alia, the following findings: During the use of one of the light sources, the other light source can cool down. This reduces, among other things, the power loss per light source - with a constant peak current, the power loss is reduced to about half. Overall, this leads to a lower junction temperature in the light-emitting diode chips of the light sources. As the brightness of the light sources, the other light source can cool down. This reduces, among other things, the power loss per light source - with a constant peak current, the power loss is reduced to about half. Overall, this leads to a lower junction temperature in the light-emitting diode chips of the light sources. As the brightness of
  • the overall brightness of the optical projection device is increased by the described alternating illumination with two light sources.
  • the light of the first light source complements the light of the second light source to form white light.
  • the micromirror field is first illuminated to display an image with a first light component - the light of the first light source. Subsequently, the micromirror field is illuminated with a second light component-that is, the light of the second light source.
  • the optical projection device described here makes use of the knowledge that it is possible to dispense with a dichroic filter for combining a plurality of light beams into white light. In the optical projection device described here, the light of the light sources can be combined lossless.
  • both light sources that is to say first and second light sources, emit white light.
  • the optical projection apparatus comprises a second control device which is provided to change the tilt position of a micromirror of the micromirror field after a third period of time.
  • the third time span is shorter than the first or the second time span. That is, during the illumination of the micromirror, for example, with light of the first light source - that is, during the first period of time - the control device is adapted to change the tilt position of the micromirror at least once. Also during the second period of time - that is, during the illumination of the micromirror field with light from the second light source - the second control device is suitable to change the tilted position of the micromirror at least once.
  • an image is initially generated with the light of the first light source by the optical projection device. Subsequently, an image is generated with the light of the second light source for the second period of time for the same image content. For the viewer, the images generated in the first and second time periods add up to a single, colored image.
  • FIG. 1 shows a here described optical projection device according to a first exemplary embodiment in a schematic perspective view.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D show an optical projection apparatus according to a second exemplary embodiment described here in schematic sectional representations at different times.
  • FIG. 3A shows a light source, as can be used, for example, for the first and / or second light source in a schematic perspective view.
  • FIGS. 3B and 3C show optical elements as they are for a
  • Light source according to Figure 3A can be used in schematic perspective views.
  • identical or identically acting components are each provided with the same reference numerals.
  • the components shown and the size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale. Rather, some details of the figures are exaggerated for clarity.
  • FIG. 1 shows a here described optical projection device according to a first exemplary embodiment in a schematic perspective view.
  • the optical projection apparatus comprises a first light source 1 and a second light source 2.
  • the first light source 1 comprises at least one luminescence diode chip 31 (see also FIG. 3A).
  • the second light source 2 likewise comprises at least one luminescence diode chip 31 (see also FIG. 3A).
  • the optical projection apparatus further comprises a micromirror field 4 comprising a plurality of micromirrors 3.
  • the micromirror field 4 represents a light modulator in the optical projection apparatus.
  • the micromirror field 4 is preferably homogeneously illuminated by the light sources.
  • the micromirror field 4 modulates the incident light by each micromirror 3 of the micromirror array 4 selectively directing the light impinging on it either from the projection device or into the projection device, for example, onto a light trap.
  • Each of the micromirrors 3 of the micromirror field 4 has, for example, a square or rectangular shaped surface.
  • the surface area of the mirror surface is preferably between 12 and 25 square micrometers.
  • a micromirror field 4 contains several hundred thousand all the way to a few million micro-mirrors 1. Each micromirror represents one pixel of the projected image.
  • Each micromirror 3 of the micromirror field 4 is rotatably mounted about a tilting axis 5 and has a first and a second tilted position.
  • each micromirror 3 can be tilted by an angle of plus / minus 12 degrees about the tilting axis 5.
  • the first light source is arranged, for example, relative to the tilting axis 5 on a first side of the micromirror field 4.
  • the second light source 2 is then arranged on the opposite side of the micromirror field 4.
  • the first light source 1 illuminates the micromirror field 4 from a first direction 11.
  • the second light source 2 illuminates the micromirror field 4 from a second direction 12, which is different from the first direction 11.
  • the first and the second light source are driven by a first control device 6 and operated, for example, alternately.
  • the micromirrors 3 are driven by a second control device 7 and, for example, tilted about their tilting axis 5 between the first and the second tilted position.
  • the light of the first light source 1 complements with the light of the second light source 2 to white light.
  • the first light source is capable of generating green light
  • the second light source is then capable of producing red and blue light.
  • the first light source 1 it is possible for the first light source 1 to be suitable for producing green and / or cyan-colored light, the second light source then being suitable for generating red and blue light.
  • the first light source 1 it is possible for the first light source 1 to be suitable for generating green and yellow light
  • the second light source is then suitable for generating red and blue light. It is in each case possible that the first and second light source are each formed from two or more modules.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D show an optical projection apparatus according to a second exemplary embodiment described here in schematic sectional representations at different times.
  • FIG. 2A shows the optical projection apparatus according to the second exemplary embodiment at a first time T1.
  • the micromirror 3 for light of the first light source 1, which strikes the micromirror field 4 from the first direction 11, is switched to the on position. That is, at least part of the light emitted by the first light source 1 is directed by the micromirror 3 through an optical element 9 to the light exit side 8 of the projection optical device.
  • FIG. 2B shows the optical projection apparatus according to the second exemplary embodiment in a schematic sectional representation at a second time T2.
  • the micromirror 3 for light of the first light source 1, which strikes the micromirror 3 from the first direction 11, is switched off. This means that light striking the micromirror 3 is emitted by the micromirror 3 in the direction of a first light trap 21 in the direction of the arrow 14. There, the light is absorbed so that it can not pass through the light exit side 8 of the optical projection device to the outside.
  • the switching of the micromirror 3 from the on position to the off position preferably takes place within a first period of time in which the first light source 1 is operated by the control device 6. In this first period of time, the micromirror 3 can be switched several times from the on-off to the off-position and vice versa by the second control device 7.
  • FIG. 2C shows the optical projection apparatus according to the second exemplary embodiment in a schematic sectional representation at a third time T3.
  • the micromirror field 4 is illuminated by the second light source 2 from the second direction 12.
  • the micromirror 3 is switched on in the on position for light of the second light source, so that reflected light in the direction of the arrow 13 is directed through an optical element 9 to the radiation exit side 8 of the optical projection apparatus.
  • FIG. 2D shows the optical projection apparatus in a schematic sectional view at a fourth time T4.
  • the micromirror 3 is illuminated by the second light source 2 from the second direction 12 and is in the off position for this light. That is, the light striking the micromirror 3 is reflected in the direction of the arrow 15 to a second light trap 22 where it is absorbed.
  • the third time T3 and the fourth time T4 are within a second time period in which the micromirror field 4 from the second direction 12 is illuminated by the light source 2.
  • the micromirror preferably changes at least once from the on- to the off position and / or vice versa.
  • a picture content of the picture is displayed during a first period of time.
  • the inverse part of the image is displayed.
  • FIG. 3A shows a light source, as can be used for example for the first and / or second light source, in a schematic perspective view.
  • the light source comprises at least one light-emitting diode chip 31.
  • the light-emitting diode chip 31 is applied to a carrier 32 which, for example, comprises a ceramic material.
  • the light emitting diodes 31 are connected by means of conductor tracks 33 with a plug 36, via which the light sources 1, 2 can be contacted from outside.
  • varistors 35 are connected in parallel with the light-emitting diode chips 31 as ESD protection.
  • Luminescence diode chip 31 with carrier 32 are mounted on a connection carrier 34, in which the conductor tracks 33 are structured.
  • the connection carrier 34 is, for example, a metal-core board.
  • the LED chips 31 of the light source 1, 2 may be followed by optical elements 37, as shown for example in conjunction with Figures 3B and 3C in schematic perspective views.
  • the optical elements may be formed, for example, as a solid body, which consist of a plastic material.
  • the optical elements 37 serve for thorough mixing and homogenization of the light generated by the light-emitting diode chips 31 during operation of the light source 1, 2.
  • the optical elements 37 are formed as optical concentrators, which taper in the direction of the LED chips.
  • the invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

Es wird ein optisches Projektionsgerät, mit: einer ersten Lichtquelle (1), die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip (31) umfasst, einer zweiten Lichtquelle (2), die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip (31) umfasst, einer Vielzahl von Mikrospiegeln (3) die zu einem Mikrospiegelfeld (4) angeordnet sind, angegeben, wobei: die erste Lichtquelle (1) vorgesehen ist, das Mikrospiegelfeld (4) aus einer ersten Richtung (11) auszuleuchten, die zweite Lichtquelle (2) vorgesehen ist, das Mikrospiegelfeld (4) aus einer zweiten Richtung (12) auszuleuchten, und die erste Richtung (11) von der zweiten Richtung (12) verschieden ist.

Description

Beschreibung
Optisches Projektionsgerät
Es wird ein optisches Projektionsgerät angegeben.
Die Druckschriften US 5,633,755 und US 6,323,982 beschreiben jeweils optische Projektionsgeräte. Die nutzbare Leuchtfläche einer Lichtquelle für ein Projektionsgerät ist aufgrund der Etendue-Erhaltung beschränkt. Die Lichtmenge am Projektionsschirm, auf den das optische Projektionsgerät projiziert, ist daher beschränkt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optisches Projektionsgerät anzugeben, bei dem die zur Verfügung stehende Lichtmenge besonders effizient genutzt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine erste Lichtquelle, die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip umfasst. Bei dem Lumineszenzdiodenchip handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip oder um einen Laserdiodenchip. Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle eine Mehrzahl solcher Lumineszenzdiodenchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine zweite Lichtquelle, die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip umfasst. Bei dem Lumineszenzdiodenchip handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip oder um einen Laserdiodenchip. Vorzugsweise umfasst auch die zweite Lichtquelle eine Vielzahl solcher Lumineszenzdiodenchips. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine Vielzahl von Mikrospiegeln, die zu einem Mikrospiegelfeld (auch: Mikrospiegel-Array) angeordnet sind. Die Mikrospiegel des Mikrospiegelfeldes bilden zusammen ein so genanntes Digital Mirror Device (DMD) . Solche Digital Mirror Devices sind beispielsweise in den Druckschriften US 5,633,755 und US 6,232,982 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt den Aufbau und die Funktion von Mikrospiegelfeidern betreffend hiermit durch Rückbezug aufgenommen ist.
Ein Mikrospiegel des Mikrospiegelfeldes ist beispielsweise geeignet, auf den Mikrospiegel treffende elektromagnetische Strahlung in vorgebbare Richtungen zu reflektieren. Der Mikrospiegel weist dazu bevorzugt eine reflektierend ausgestaltete Oberfläche auf, die vorzugsweise elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich - also Licht - besonders effizient reflektiert. Die reflektierende Oberfläche des Mikrospiegels kann beispielsweise eine quadratische, rautenförmige, parallelogrammförmige oder rechteckige Form aufweisen.
Das Mikrospiegelfeld stellt im hier beschriebenen optischen Projektionsgerät einen Lichtmodulator dar, der auf ihn treffendes Licht selektiv entweder zu einer Lichtaustrittsfläche des optischen Projektionsgeräts lenkt oder in das Projektionsgerät hinein, beispielsweise auf eine Lichtfalle, lenkt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ist die erste Lichtquelle vorgesehen, das Mikrospiegelfeld aus einer ersten Richtung auszuleuchten. Die zweite Lichtquelle ist vorgesehen, das Mikrospiegelfeld aus einer zweiten Richtung auszuleuchten. Das bedeutet, beim hier beschriebenen optischen Projektionsgerät wird das Mikrospiegelfeld vorzugsweise von zwei Lichtquellen aus zwei Richtungen ausgeleuchtet. Dabei ist die erste Richtung vorzugsweise von der zweiten Richtung verschieden. Beispielsweise sind die erste und die zweite Lichtquelle derart relativ zum Mikrospiegelfeld angeordnet, dass das von ihnen abgestrahlte Licht aus zwei verschiedenen Richtungen das Mikrospiegelfeld ausleuchtet. Es ist aber auch möglich, dass das von den Lichtquellen abgestrahlte Licht mittels optischer Elemente derart geführt wird, dass das Mikrospiegelfeld aus zwei unterschiedlichen Richtungen ausgeleuchtet wird. In diesem Fall können die erste und die zweite Lichtquelle auch nebeneinander - beispielsweise auf einem gemeinsamen Träger - angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine erste Lichtquelle, die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip umfasst, eine zweite Lichtquelle, die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip umfasst und eine Vielzahl von Mikrospiegeln, die zu einem Mikrospiegelfeld angeordnet sind, wobei die erste Lichtquelle vorgesehen ist, das Mikrospiegelfeld aus einer ersten Richtung auszuleuchten, die zweite Lichtquelle vorgesehen ist, das Mikrospiegelfeld aus einer zweiten Richtung auszuleuchten, und die erste Richtung von der zweiten Richtung verschieden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine erste Lichtfalle, die vorgesehen ist, Licht der ersten Lichtquelle zu absorbieren. Bei der Lichtfalle handelt es sich um einen Körper oder um eine Beschichtung aus einem Material, das geeignet ist, das auftretende Licht - möglichst ohne dieses Licht zu reflektieren oder zu streuen - zu absorbieren. Dabei muss es sich bei der Lichtfalle nicht zwangsläufig um ein spezielles Bauteil handeln, sondern es ist auch möglich, dass andere, ohnehin vorhandene Komponenten des Projektionsgeräts - wie beispielsweise das Gehäuse - die Rolle der Lichtfalle übernehmen. Außerdem ist es möglich, dass das Off-Licht durch andere Maßnahmen am Lichtaustritt gehindert wird. In diesem Fall kann eine Lichtfalle entfallen.
Das optische Projektionsgerät umfasst weiter eine zweite Lichtfalle, die vorgesehen ist, Licht der zweiten Lichtquelle zu absorbieren. Die erste und die zweite Lichtfalle sind dabei vorzugsweise räumlich beabstandet zueinander angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts weist ein Mikrospiegel des Mikrospiegelfeldes zwei vorgegebene Kippstellungen auf . Das heißt, der Mikrospiegel ist um zwei vorgegebene Kippwinkel relativ zur ungekippten Stellung kippbar. Bevorzugt sind beide Kippwinkel betragsmäßig gleich groß und unterscheiden sich lediglich durch ein Vorzeichen voneinander. In einer Kippstellung - der so genannten On-Stellung - ist der Mikrospiegel geeignet, auf ihn treffendes Licht in Richtung einer Lichtaustrittsseite des optischen Projektionsgeräts und damit beispielsweise auf einen Projektionsschirm zu reflektieren. Zwischen Spiegel und Lichtaustrittseite können optische Elemente wie zum Beispiel eine Projektionslinse angeordnet sein, die vom reflektierten Licht bestrahlt und/oder durchstrahlt werden. In der anderen Kippstellung - der so genannten Off-Stellung - wird das auf die Spiegeloberfläche treffende Licht bevorzugt zu einer Lichtfalle hin reflektiert, die die auf sie treffende elektromagnetische Strahlung absorbiert, so dass möglichst kein Licht durch die Lichtaustrittsseite des optischen Projektionsgeräts treten kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts weist ein Mikrospiegel des Mikrospiegelfeldes eine erste Kippstellung und eine zweite Kippstellung auf, wobei der Mikrospiegel in der ersten Kippstellung Licht der ersten Lichtquelle in Richtung einer Lichtaustrittsseite des optischen Projektionsgeräts und Licht der zweiten Lichtquelle auf die zweite Lichtfalle lenkt. Das heißt, der Mikrospiegel befindet sich in der ersten Kippstellung für Licht der ersten Lichtquelle in der On- Stellung, für Licht der zweiten Lichtquelle befindet sich der Mikrospiegel dann in der Off-Stellung.
Weiter lenkt der Mikrospiegel in der zweiten Kippstellung Licht der zweiten Lichtquelle in Richtung der
Lichtaustrittsseite des optischen Projektionsgeräts und Licht der ersten Lichtquelle auf die erste Lichtfalle. Das bedeutet, in der zweiten Kippstellung befindet sich der Mikrospiegel für Licht der zweiten Lichtquelle in On- Stellung, für Licht der ersten Lichtquelle befindet er sich in der Off-Stellung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das Projektionsgerät eine erste Steuervorrichtung, die vorgesehen ist, die erste und die zweite Lichtquelle abwechselnd zu betreiben. Das heißt, die Steuervorrichtung ist geeignet, abwechselnd die erste Lichtquelle einzuschalten, für eine bestimmte erste Zeitspanne zu betreiben und auszuschalten. Weiter ist die Steuervorrichtung geeignet, die zweite Lichtquelle anzuschalten, für eine bestimmte zweite Zeitspanne zu betreiben, und die zweite Lichtquelle auszuschalten. Vorzugsweise werden die erste und die zweite Lichtquelle dabei sequentiell betrieben, so dass für die ersten Zeitspannen nur die erste Lichtquelle betrieben wird und für zweite Zeitspannen nur die zweite Lichtquelle betrieben wird. Erste und zweite Zeitspannen schließen sich dabei vorzugsweise aneinander an.
Mit anderen Worten werden die ersten und zweiten Lichtquellen derart betrieben, dass sie das Mikrospiegelfeld abwechselnd aus unterschiedlichen Richtungen mit ihrem jeweiligen Licht ausleuchten. Das heißt auch, dass das Mikrospiegelfeld abwechselnd aus unterschiedlichen Richtungen mit Licht von unterschiedlichen Lichtquellen ausgeleuchtet wird.
Das hier beschriebene optische Projektionsgerät macht sich dabei unter anderem folgende Erkenntnisse zu Nutze: Während der Nutzung einer der Lichtquellen kann die andere Lichtquelle auskühlen. Dadurch verringert sich unter anderem die Verlustleistung pro Lichtquelle - bei gleich bleibendem Peak-Strom verringert sich die Verlustleistung etwa auf die Hälfte. Insgesamt führt dies zu einer geringeren Sperrschichttemperatur bei den Lumineszenzdiodenchips der Lichtquellen. Da sich die Helligkeit von
Lumineszenzdiodenchips mit steigender Sperrschichttemperatur reduziert, wird durch die beschriebene abwechselnde Beleuchtung mit zwei Lichtquellen die Gesamthelligkeit des optischen Projektionsgeräts erhöht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ergänzt sich das Licht der ersten Lichtquelle mit dem Licht der zweiten Lichtquelle zu weißem Licht. Das bedeutet, das Mikrospiegelfeld wird zur Darstellung eines Bildes zunächst mit einem ersten Lichtanteil - dem Licht der ersten Lichtquelle - ausgeleuchtet. Anschließend wird das Mikrospiegelfeld mit einem zweiten Lichtanteil - das heißt, dem Licht der zweiten Lichtquelle - ausgeleuchtet. Das hier beschriebene optische Projektionsgerät macht sich dabei unter anderem die Erkenntnis zu Nutze, dass auf einen dichroitischen Filter zur Kombination mehrerer Lichtstrahlen zu weißem Licht verzichtet werden kann. Beim hier beschriebenen optischen Projektionsgerät kann das Licht der Lichtquellen verlustfrei kombiniert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts emittieren beide Lichtquellen, das heißt, erste und zweite Lichtquelle zu weißem Licht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine zweite Steuervorrichtung, die vorgesehen ist, die Kippstellung eines Mikrospiegels, des Mikrospiegelfeldes nach einer dritten Zeitspanne zu verändern. Die dritte Zeitspanne ist dabei kürzer als die erste oder die zweite Zeitspanne. Das heißt, während der Ausleuchtung des Mikrospiegels, beispielsweise mit Licht der ersten Lichtquelle - das heißt, während der ersten Zeitspanne - ist die Steuervorrichtung geeignet, die Kippstellung des Mikrospiegels zumindest einmal zu ändern. Auch während der zweiten Zeitspanne - das heißt, während der Ausleuchtung des Mikrospiegelfeldes mit Licht der zweiten Lichtquelle - ist die zweite Steuervorrichtung geeignet, die Kippstellung des Mikrospiegels zumindest einmal zu ändern. Auf diese Weise wird zunächst ein Bild mit dem Licht der ersten Lichtquelle durch das optische Projektionsgerät erzeugt. Nachfolgend wird zum gleichen Bildinhalt ein Bild mit dem Licht der zweiten Lichtquelle für die zweite Zeitspanne erzeugt. Für den Betrachter addieren sich die in der ersten und zweiten Zeitspanne erzeugten Bilder zu einem einzigen, farbigen Bild.
Im Folgenden wird das hier beschriebene optische Projektionsgerät anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt ein hier beschriebenes optisches Projektionsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Perspektivdarstellung .
Figuren 2A, 2B, 2C und 2D zeigen ein hier beschriebenes optisches Projektionsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in schematischen Schnittdarstellungen zu verschiedenen Zeiten.
Figur 3A zeigt eine Lichtquelle, wie sie beispielsweise für die erste und/oder zweite Lichtquelle Verwendung finden kann in einer schematischen Perspektivdarstellung .
Figur 3B und 3C zeigen optische Elemente wie sie für eine
Lichtquelle gemäß Figur 3A Verwendung finden können in schematischen Perspektivdarstellungen. In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt .
Figur 1 zeigt ein hier beschriebenes optisches Projektionsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Perspektivdarstellung. Das optische Projektionsgerät umfasst eine erste Lichtquelle 1 und eine zweite Lichtquelle 2. Die erste Lichtquelle 1 umfasst zumindest einen Lumineszenzdiodenchip 31 (siehe dazu auch die Figur 3A) . Die zweite Lichtquelle 2 umfasst ebenfalls zumindest einen Lumineszenzdiodenchip 31 (siehe dazu ebenfalls die Figur 3A) .
Das optische Projektionsgerät umfasst ferner ein Mikrospiegelfeld 4, das eine Vielzahl von Mikrospiegel 3 umfasst. Das Mikrospiegelfeld 4 stellt im optischen Projektionsgerät einen Lichtmodulator dar. Das Mikrospiegelfeld 4 wird bevorzugt homogen von den Lichtquellen ausgeleuchtet. Das Mikrospiegelfeld 4 moduliert das einfallende Licht, indem jeder Mikrospiegel 3 des Mikrospiegelfelds 4 das auf ihn treffende Licht selektiv entweder aus dem Projektionsgerät hinaus oder in das Projektionsgerät hinein, beispielsweise auf eine Lichtfalle lenkt. Jeder der Mikrospiegel 3 des Mikrospiegelfelds 4 weist beispielsweise eine quadratisch oder rechteckig geformte Oberfläche auf. Der Flächeninhalt der Spiegeloberfläche beträgt bevorzugt zwischen 12 und 25 Quadrat-Mikrometer . Ein Mikrospiegelfeld 4 enthält einige hunderttausend bis hin zu einigen Millionen Mikrospiegel 1. Jeder Mikrospiegel bildet einen Bildpunkt (Pixel) des projizierten Bildes ab.
Jeder Mikrospiegel 3 des Mikrospiegelfeldes 4 ist um eine Kippachse 5 drehbar gelagert und weist eine erste sowie eine zweite Kippstellung auf. Beispielsweise ist jeder Mikrospiegel 3 um einen Winkel von Plus/Minus 12 Grad um die Kippachse 5 kippbar.
Die erste Lichtquelle ist beispielsweise relativ zur Kippachse 5 an einer ersten Seite des Mikrospiegelfeldes 4 angeordnet. Die zweite Lichtquelle 2 ist dann an der entgegengesetzten Seite des Mikrospiegelfeldes 4 angeordnet. Die erste Lichtquelle 1 leuchtet das Mikrospiegelfeld 4 aus einer ersten Richtung 11 aus. Die zweite Lichtquelle 2 leuchtet das Mikrospiegelfeld 4 aus einer zweiten Richtung 12 aus, die von der ersten Richtung 11 verschieden ist. Die erste und die zweite Lichtquelle werden von einer ersten Steuervorrichtung 6 angesteuert und beispielsweise abwechselnd betrieben. Die Mikrospiegel 3 werden von einer zweiten Steuervorrichtung 7 angesteuert und beispielsweise um ihre Kippachse 5 zwischen der ersten und der zweiten Kippstellung hin und her gekippt.
Zum Beispiel ergänzt sich das Licht der ersten Lichtquelle 1 mit dem Licht der zweiten Lichtquelle 2 zu weißem Licht.
Beispielsweise ist die erste Lichtquelle geeignet, grünes Licht zu erzeugen, die zweite Lichtquelle ist dann geeignet, rotes und blaues Licht zu erzeugen. Weiter ist es möglich, dass die erste Lichtquelle 1 geeignet ist, grünes und/oder zyan-farbiges Licht zu erzeugen, die zweite Lichtquelle ist dann geeignet, rotes und blaues Licht zu erzeugen. Weiter ist es möglich, dass die erste Lichtquelle 1 geeignet ist, grünes und gelbes Licht zu erzeugen, die zweite Lichtquelle ist dann geeignet, rotes und blaues Licht zu erzeugen. Dabei ist es jeweils möglich, dass die erste und zweite Lichtquelle jeweils aus zwei oder mehr Modulen gebildet sind.
Die Figuren 2A, 2B, 2C und 2D zeigen ein hier beschriebenes optisches Projektionsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in schematischen Schnittdarstellungen zu verschiedenen Zeiten.
Die Figur 2A zeigt das optische Projektionsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu einer ersten Zeit Tl. Zu dieser Zeit ist der Mikrospiegel 3 für Licht der ersten Lichtquelle 1, das aus der ersten Richtung 11 auf das Mikrospiegelfeld 4 trifft, in On-Stellung geschaltet. Das heißt, zumindest ein Teil des von der ersten Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichts wird vom Mikrospiegel 3 durch ein optisches Element 9 zur Lichtaustrittsseite 8 des optischen Projektionsgeräts gelenkt.
Die Figur 2B zeigt das optische Projektionsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung zu einer zweiten Zeit T2. Zur zweiten Zeit T2 ist der Mikrospiegel 3 für Licht der ersten Lichtquelle 1, das aus der ersten Richtung 11 auf den Mikrospiegel 3 trifft, in Off-Stellung geschaltet. Das bedeutet, dass auf den Mikrospiegel 3 treffende Licht wird vom Mikrospiegel 3 in Richtung einer ersten Lichtfalle 21 in Richtung des Pfeils 14 abgestrahlt. Dort wird das Licht absorbiert, so dass es nicht durch die Lichtaustrittsseite 8 des optischen Projektionsgeräts nach außen gelangen kann. Das Umschalten des Mikrospiegels 3 von der On- in die Off- Stellung, wie es in Verbindung mit den Figuren 2A und 2B gezeigt ist, erfolgt vorzugsweise innerhalb einer ersten Zeitspanne, in der die erste Lichtquelle 1 von der Steuervorrichtung 6 betrieben wird. In dieser ersten Zeitspanne kann der Mikrospiegel 3 von der zweiten Steuervorrichtung 7 mehrmals von der On- in die Off-Stellung und umgekehrt geschaltet werden.
Die Figur 2C zeigt das optische Projektionsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung zu einer dritten Zeit T3. Zur dritten Zeit T3 wird das Mikrospiegelfeld 4 von der zweiten Lichtquelle 2 aus der zweiten Richtung 12 ausgeleuchtet. Der Mikrospiegel 3 ist für Licht der zweiten Lichtquelle in On-Stellung geschaltet, so dass reflektiertes Licht in Richtung des Pfeils 13 durch ein optisches Element 9 zur Strahlungsaustrittsseite 8 des optischen Projektionsgeräts gelenkt wird.
Die Figur 2D zeigt das optische Projektionsgerät in einer schematischen Schnittdarstellung zu einer vierten Zeit T4. Zur vierten Zeit T4 wird der Mikrospiegel 3 von der zweiten Lichtquelle 2 aus der zweiten Richtung 12 ausgeleuchtet und befindet sich für dieses Licht in Off-Stellung. Das heißt, das auf den Mikrospiegel 3 treffende Licht wird in Richtung des Pfeils 15 zu einer zweiten Lichtfalle 22 reflektiert, wo es absorbiert wird.
Die dritte Zeit T3 und die vierte Zeit T4 befinden sich innerhalb einer zweiten Zeitspanne, in der das Mikrospiegelfeld 4 aus der zweiten Richtung 12 von der Lichtquelle 2 ausgeleuchtet wird. Innerhalb der zweiten Zeitspanne wechselt der Mikrospiegel vorzugsweise wenigstens einmal von der On- in die Off-Stellung und/oder umgekehrt.
Insgesamt wird während einer ersten Zeitspanne ein Bildinhalt des Bildes dargestellt. Während einer zweiten Zeitspanne wird dann der inverse Teil des Bildes dargestellt.
Die Figur 3A zeigt eine Lichtquelle, wie sie beispielsweise für die erste und/oder zweite Lichtquelle Verwendung finden kann in einer schematischen Perspektivdarstellung. Die Lichtquelle umfasst zumindest einen Leuchtdiodenchip 31. Der Leuchtdiodenchip 31 ist auf einen Träger 32 aufgebracht, der beispielsweise ein keramisches Material umfasst. Die Leuchtdioden 31 sind mittels Leiterbahnen 33 mit einem Stecker 36 verbunden, über den die Lichtquellen 1, 2 von außerhalb kontaktiert werden können. Beispielsweise sind Varistoren 35 als ESD-Schutz den Leuchtdiodenchips 31 parallel geschaltet. Lumineszenzdiodenchip 31 mit Träger 32 sind auf einem Anschlussträger 34, in den die Leiterbahnen 33 strukturiert sind, aufgebracht. Bei dem Anschlussträger 34 handelt es sich beispielsweise um eine Metallkernplatine.
Den Leuchtdiodenchips 31 der Lichtquelle 1, 2 können optische Elemente 37 nachgeordnet sein, wie sie beispielsweise in Verbindung mit den Figuren 3B und 3C in schematischen Perspektivdarstellungen gezeigt sind. Die optischen Elemente können beispielsweise als Vollkörper ausgebildet sein, die aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Die optischen Elemente 37 dienen zur Durchmischung und Homogenisierung des von den Leuchtdiodenchips 31 im Betrieb der Lichtquelle 1, 2 erzeugten Lichts. Beispielsweise sind die optischen Elemente 37 als optische Konzentratoren ausgebildet, die sich in Richtung der Leuchtdiodenchips verjüngen. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selber nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102006045692.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Optisches Projektionsgerät mit
- einer ersten Lichtquelle (1) , die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip (31) umfasst,
- einer zweiten Lichtquelle (2) , die zumindest einen Lumineszenzdiodenchip (31) umfasst,
- einer Vielzahl von Mikrospiegeln (3) die zu einem Mikrospiegelfeld (4) angeordnet sind, wobei
- die erste Lichtquelle (1) vorgesehen ist, das Mikrospiegelfeld (4) aus einer ersten Richtung (11) auszuleuchten,
- die zweite Lichtquelle (2) vorgesehen ist, das Mikrospiegelfeld (4) aus einer zweiten Richtung (12) auszuleuchten, und
- die erste Richtung (11) von der zweiten Richtung (12) verschieden ist.
2. Optisches Projektionsgerät nach dem vorherigen Anspruch mit
- einer ersten Lichtfälle (21) , die vorgesehen ist, Licht der ersten Lichtquelle (1) zu absorbieren, und
- einer zweiten Lichtfalle (22) , die vorgesehen ist, Licht der zweiten Lichtquelle (2) zu absorbieren.
3. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem ein Mikrospiegel (3) des Mikrospiegelfeldes (4) eine erste Kippstellung und eine zweite Kippstellung aufweist, wobei der Mikrospiegel (3)
- in der ersten Kippstellung Licht der ersten Lichtquelle (1) in Richtung (13) einer Lichtaustrittsseite (8) des optischen Projektionsgeräts und Licht der zweiten Lichtquelle (2) auf die zweite Lichtfalle (22) lenkt, und
- in der zweiten Kippstellung Licht der zweiten Lichtquelle (2) in Richtung (13) der Lichtaustrittsseite (8) des optischen Projektionsgeräts und Licht der ersten Lichtquelle
(1) auf die erste Lichtfalle (21) lenkt.
4. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche mit einer ersten Steuervorrichtung (6) , die vorgesehen ist, die erste und die zweite Lichtquelle (1,2) abwechselnd zu betreiben.
5. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Steuervorrichtung (6) vorgesehen ist, die erste Lichtquelle (1) nur für erste Zeitspannen zu betreiben und die zweite Lichtquelle (2) nur für zweite Zeitspannen zu betreiben, wobei sich die ersten Zeitspannen und die zweiten Zeitspannen aneinander anschließen.
6. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich das Licht der ersten Lichtquelle (1) und das Licht der zweiten Lichtquelle (2) zu weißem Licht ergänzen.
7. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Lichtquelle (1) und die zweite Lichtquelle
(2) im Betrieb weißes Licht erzeugen.
8. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche mit einer zweiten Steuervorrichtung (7) , die vorgesehen ist, die Kippstellung eines Mikrospiegels (3) des Mikrospiegelfeldes (4) nach einer dritten Zeitspanne zu verändern, wobei die dritte Zeitspanne kleiner gleich der ersten und/oder der zweiten Zeitspanne ist.
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