EP0991972A2 - Projection device - Google Patents
Projection deviceInfo
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- EP0991972A2 EP0991972A2 EP99916841A EP99916841A EP0991972A2 EP 0991972 A2 EP0991972 A2 EP 0991972A2 EP 99916841 A EP99916841 A EP 99916841A EP 99916841 A EP99916841 A EP 99916841A EP 0991972 A2 EP0991972 A2 EP 0991972A2
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- EP
- European Patent Office
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- light
- matrix
- projection device
- light source
- mixing
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/0994—Fibers, light pipes
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
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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
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- H04N9/3141—Constructional details thereof
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- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
Definitions
- the invention relates to a projection device with a matrix located in an image plane for generating a video image, with optics for projecting this video image onto a screen and with a light source for illuminating the matrix
- Such a technology is known from the video projection devices which are already commercially available today, in which an LCD matrix, like a slide in a slide projector, is installed between a light source and an optical system and is imaged by the latter on a screen
- the LCD matrix is controlled, for example, for the display of video images.
- a video image can be displayed as a large image on a screen.
- This large image technology is considered future-oriented, since electronic picture tubes can no longer be used with very large images
- an incident light projection with an LCD would also be suitable for this, the LCD then hitting in the image plane of the epsicope structure
- a matrix of this type is available, for example, as a circuit from the company Texas Instruments. These are several matrix-type tilting mirrors, one for each pixel, digitally controlled in one of the digital ones In this case, a tilting mirror reflects the full light intensity, in the other state the mirror receives and reflects the light at an angle at which it can no longer be thrown onto the screen.This means that the corresponding image point is then on the screen except for small amounts of scattered light dark
- the different Lichthel ability to display the gray or color value of a pixel is adjusted by applying a suitable pulse train to the mirror, so that for each pixel, only an intermediate value between full light intensity and dark is detected by an observer's eye
- a disadvantage of the known episcope and slide projection method is, however, that a very high light output of the light source is required, the heat output of which could destroy the LCD, for example. That is why such projectors also require a high cow wall, which makes these devices heavy, unwieldy and expensive
- the usual episcope technique is also unsuitable, since in the former the best image is achieved when the light only reaches the mat ⁇ x at a defined angle, precisely that Setting angle of the tilting mirror for the dark value so that the light source from the mirror is only opposed to a small area of practically zero for reflection
- the defined angle cannot be set with a concave mirror structure, as is known, for example, from episcopes for illuminating an image.
- illumination which is expediently carried out at a defined angle in tilting mirrors, much greater light losses must therefore be expected than in the known episcope technique
- the object of the invention is to reduce the power loss of such projectors as much as possible and thus to create a compact video device of the generic type, in which the cooling problem is reduced despite the compact design
- the object is achieved in that an arrangement is provided with which the video image is uniformly illuminated, and in particular a device for mixing the light of the light source via multiple reflections is provided between the light source and the Mat ⁇ x and the mixed light from the device onto the Mat ⁇ x is directed
- the device according to the invention for mixing the light from the light source is used to generate a luminance on the matrix that is as uniform as possible.
- a luminance on the matrix that is as uniform as possible.
- the light spot generated on the slide, on the image to be projected or on the LCD matrix should always be widened further than its dimensions, so that a light field which is as homogeneous as possible is possible.
- the resulting light losses are, however, reduced according to the invention by the fact that Light in the device for mixing reflects back and forth several times before it leaves this device again, so that the origin of each light bundle is lost from the emission volume of the light source.
- the light field thus generated then assigns to the device after leaving the device Mixing a very uniform luminance.
- Such a device for mixing can be, for example, an optical fiber or a mirror system for reflecting back and forth
- the extreme gain due to the device provided for mixing according to the invention thus results from all things in that the size of the light spot is better adapted to the area of the image.
- the drastic reduction in performance that can be achieved in this way follows from the square dependence of the size of the light spot on the edge length to be illuminated
- the video images generated with the aid of the mixing device are of significantly higher quality than those without the device. This is primarily attributed to the fact that the more uniform illumination of the matrix according to the invention also allows a better reproduction of the image content
- the matrix is a matrix of digitally controllable tilting mirrors.
- the advantages of the mixing device are particularly advantageous with these matrices, with which, since the light in the essentially occurs only from the direction of the device for mixing, can also set a defined angle
- a defined angle is expedient in the case of mirror mats, which can be maintained particularly easily by means of a corresponding geometric design of the projection device and a suitable geometric arrangement of the device for mixing with respect to the matrix
- the light losses can be further reduced in particular if, according to an advantageous development of the invention, a coupling optic is provided between the light source and the device for mixing.
- the coupling optic ensures that the greatest possible amount of light from the light source enters the device for mixing, thus preventing it also avoidable loss of light
- another development of the invention has an advantageous effect on reducing the amount of light required, in which coupling-out optics are provided between the device for mixing and the matrix, with which the matrix can be illuminated.
- the angle for illuminating the matrix can be controlled in the case of the digitally controllable ones Adjust the tilting mirror with the decoupling optics by means of an appropriate geometric design so that the highest possible contrast for high-quality images can be achieved
- a field lens is arranged in front of the matrix.
- a magnification effect can be achieved with which an adjustment for the light leaving the device for mixing can be carried out particularly well on the image field to be illuminated , since the adjustment accuracy is increased due to the magnifying effect of the field lens.
- This makes it easier to bring the light spot and image field to cover.
- mass production it becomes possible because of the simplification thereby advantageously to make the light field for illuminating the matrix particularly small dimensioning This feature also has a positive effect on performance savings
- Scattering mirror surfaces with a subsequent focusing optics could be used as a device for mixing.
- optical fibers serve this purpose, which, however, then had to be rigidly attached so that the image field can shift when their position changes.
- the device for mixing a body according to a development of the invention m has the shape of a geometric prism, in the base of which the light from the light source is introduced and from the top surface of which the mixed light for illuminating the matrix has been removed.This creates an effective mixture during the transport of light over the length of the geometric prism, while the light on it Side surfaces are reflected back and forth
- this development of the invention also has the advantage that such bodies can be easily manufactured, as a result of which devices according to the invention are particularly cost-effective for the consumer sector
- the geometric prism has a rectangular base, the aspect ratio of which is determined by the aspect ratio of the video image formed by the matrix
- the light emerging from the cover surface allows an adaptation of the two aspect ratios of the cover surface of the prism shape to that of the video image, in particular uniform illumination in all directions.
- the aspect ratio by mirrors , Diaphragms, lenses, etc. in the light path behind the device for mixing the light emanating from it could be changed.
- the aspect ratios are determined in this context so that the light emerging from the body illuminates the matrix evenly in both planar extents export as an internally mirrored tube. This means that practically all of the light falling into the entrance of the device for mixing can be transmitted to the exit.
- the ratio of the length of the prism axis to the lateral extent is greater than
- n denotes the calculation index of the material.
- a holder for the body is made from a sheet metal with a thickness of less than 1 mm and in particular less than 0.5 mm, the holder only touches the body with an edge of this dimension. Due to the possible small contact surface of the holder on the polygonal body, light losses with the given dimensions are negligible.
- a corresponding holder is characterized in that a holder for the body made of spring sheet metal is provided, the spring tension of which acts perpendicular to the prism axis and pulls the body perpendicular to the prism axis against an edge of the housing as an abutment and in that Shell surface of the body is provided a groove in which engages a spring attached to the housing.
- a colored image display is also possible with the help of such matrices.
- One possibility is to provide a color wheel with different color filters between the light source and the matrix, which filters different colors of the light sequentially due to rotation, the information on the matrix being set synchronously with the current color of the light falling on the matrix.
- this color wheel is arranged between the light source and the device for mixing. This location is particularly suitable because scattering in or on the color wheel, for example due to imperfections of the material or due to surface dust, is compensated for by the subsequent mixing, so that even with such errors, a high-quality video image is also possible.
- an adjusting element for aligning the light emerging from the device for mixing is arranged behind the device for mixing on the matrix.
- the K ⁇ pspiegelmat ⁇ x is a micromechanical semiconductor device that works reproducibly only within a limited temperature range
- the light source is arranged close to the tilting mirror matrix and at an angle at which the light beam is directed away therefrom, and that a folded optical light path is provided for transmitting a light beam emitted by the light source to the tilting mirror matrix
- the corresponding length is set so that the light striking the tilt mirror mat has a suitably low divergence.
- it also fulfills another purpose, namely the light of the light source, which according to the invention is not directed directly onto the tilt mirror mat Redirect image display
- That the light source is arranged in the vicinity of the tilt mirror mat, the light bundle being directed away from the tilt mirror mat, has two advantages.
- cooling for example by means of a fan, can be provided in such a way that both the luminous volume, in particular a filament, of the light source as the tilting mirror matrix is also cooled by a single element.
- the cooling leads to very stable and reproducible video images, since the entire heat of loss arises in the vicinity of the tilting mirror matrix, which means that the tilting mirror switches to other states, for example to display a darker video image. Only a slight change in their heating due to the then increased absorption, so that the tilting mirror matrix is kept substantially temperature-stable by cooling and uniform heating by the light source. That is, the reproducibility of the images is essentially u n dependent on the image content displayed over time, in contrast to other arrangements. This enables a particularly compact video device to be created
- the folded optical light path is effected with two deflecting mirrors, between which a light guide extends due to the restriction to essentially two Deflecting mirror, the effort is reduced.
- the light guide provided ensures, in particular, a high light homogeneity, so that the tilting mirror matrix can be illuminated uniformly. This leads to a lower light output for the light source, since in principle only the flat area of the tilting mirror matrix needs to be illuminated the light guide is homogenized due to the back and forth reflection, that is, a uniform light spot is created for illuminating the tilt mirror matrix, which enables a particularly good image quality
- the light guide is a rectangular rod made of transparent material for the light of the light source with a cross-section adapted to the tilt mirror mat.
- the light as is known from other light guides, is guided by total reflection was able to form such a rod with mirror layers, but is a
- simple rod for example made of glass, can be manufactured particularly inexpensively, as a result of which the price is reduced, which is particularly advantageous for the consumer sector
- the cross-section adapted to the tilting mirror was selected for the further training in order to use almost all of the light emerging from the rod to illuminate the mat ⁇ x by mapping the starting surface of the rod onto the tilting mirror mat. Due to this measure, a light source of lower power can be used than if the Edge of the tilt mirror matrix had to be illuminated over large areas. This measure also drastically reduces the heat problem
- an coupling optic is provided between the light source and the rectangular rod for focusing the light bundle onto an input surface of the light guide.
- a color wheel is provided between the coupling optics and the input surface of the light guide.
- a color wheel is known in the described generation of video images with tilting mirror matrices for displaying color images.
- different color filters are sequentially connected in front of the light source, so that the Light source can be forwarded from different colors
- the tilt mirror matrix is controlled synchronously with the respective light color with the different color separations, e.g. the colors red, green and blue (R, G, B,).
- the impression of a color image is created by overlaying the color separations due to the Sluggishness of the eye
- the arrangement of the color wheel is particularly advantageous. Due to its position between the coupling optics and the input surface of the light guide, it is far from the heat-affected parts of the device, as can be seen in particular from an exemplary embodiment.
- an air flow can also be used to cool the Aiming the light source and the tilt mirror mat simultaneously on the color wheel.
- a particular advantage of this arrangement is that light intensity fluctuations due to inhomogeneities of the color wheel and dust on its surface are also homogenized by the light guide, which leads to a particularly good image quality
- the bundle of light can be aligned particularly well to reduce the power of the light source if, according to a preferred development of the invention, a zyhnderform adjustment element is provided in the folded optical light path, wherein a deflection mirror of the folded optical light path is attached in the adjustment element, with which the light of the light source onto the Tilting mirror matrix can be aligned
- a deflection mirror of the folded optical light path is attached in the adjustment element, with which the light of the light source onto the Tilting mirror matrix can be aligned
- an optical system for focusing the light beam on the tilting mirror matrix is arranged in the adjusting element is As has already been made clear in the case of the rectangular rod, it is particularly advantageous if a rectangular light surface is imaged on the tilting mirror mat.
- the focusing which is possible for this purpose can be carried out, for example, with the optical system which is arranged within the adjusting element by changing the location of the adjusting element Suitable focusing conditions can always be set when adjusting
- a preferred development of the invention further provides that a rectangular, light-emitting area fed by the light source is formed in front of the adjusting element and the adjusting element has an at least two-sided system with which the light-emitting area is imaged on the tilting mirror matrix
- the rectangular area can be formed by the aforementioned rectangular rod. Further designs for the area fed by the light source are also possible and can be implemented, for example, by providing a rectangular aperture in the beam path
- the imaging scale of the at least two-sided system is between 1 and 5.
- a reduction factor of 2 was chosen in particular
- a favorable light output combined with a lower heat output results due to an improved adjustment possibility according to an advantageous development of the invention in that a field lens is arranged in front of the tilt mirror matrix.
- the adjustment is made easier in particular because the field lens makes the desired angle to the tilt mirror matrix, essentially the for optimal dark / light conditions, also during adjustment, the adjustment is also made easier because the field lens enables a large movement of the adjustment element into a small movement of the light beam on the tilting mirror matrix.
- This improved adjustment option is particularly necessary for a commercial video device, because the light path can be adjusted more easily, even with a very compact design of the device, and the light spot generated by the light source on the tilting mirror matrix is almost completely effortless with only small, tolerable cover The edge region of the tilt mirror mat can be guided one above the other
- the light beam directed via the optical light path onto the Kippspiegelmat ⁇ x is directed through the field lens onto the Kippspiegelmat ⁇ x, while the light reflected from the Kippapt ⁇ x into the lens is unaffected by the field lens and enters the lens.
- This is for an increase in compactness is required, since the field lens then no longer interferes when it leaves the tilting mirror matrix.
- This can be achieved, among other things, by a special design of the field lens, in which a hole is drilled in the lens for the light reflected from the matrix
- the field lens is vertical has a part-circular cross-section to the optical axis, in particular a semicircular cross-section, which is arranged between the incident light beam and tilting mirror, an opening defined by the deviation from the circular shape being between the tilting mirror matrix and the lens
- a final deflecting mirror is provided in the optical light path, which directs the light bundle out of a plane of the optical light path lying from this deflecting mirror and onto the tilting mirror mat optical path, the light is guided in three dimensions instead of one level
- Fig. 2 is a schematic representation of a mixture based on a polygonal body
- FIG. 3 shows a perspective view of a projection system designed according to the invention with a tilting mirror matrix
- FIG. 4 shows another perspective view of the projection system from FIG. 3,
- FIG. 5 shows a section through the projection system according to FIG. 3 and FIG. 4 according to the line A-A drawn in FIG. 4,
- FIG. 7 shows a sectional drawing of the adjusting element shown in FIG. 6,
- FIG. 8 shows an arrangement as in FIG. 1, but with a folded light path and additional
- the light bundle comes from a lamp, such as a halogen lamp, an arc lamp or the like, which is installed in a reflector and From there, an essentially parallel bundle of light emerges.
- the lamp and reflector form the light source 3
- Such a light bundle 2 generally has angular divergences.
- the emission volume which is formed, for example, by a luminous filament, also shines in the light source 3 an inhomogeneous spatial intensity distribution If one wants to direct such a light beam onto an LCD matrix or tilt mirror matrix, then such inhomogeneities on this matrix would cause uneven illumination, from which the problem of the image display on the LCD matrix or tilt mirror matrix suffers.
- expediently a larger area is illuminated than the matrix, above all to reduce the influence of the decrease in light intensity due to angular divergence and spatially inhomogeneous light distribution towards the edges of the matrix
- a device for mixing 5 is provided, with which a homogenization of the luminance is brought about in such a way that only the desired area of the matrix can be illuminated with only a slight overlap of the edges. This leads to a higher luminance on the tilting mirror matrix. or it can save power for the light source 3, so that the cow wall is reduced because a light source 3 of lower intensity than conventional can be used
- the device for mixing 5 is a plane-parallel plate which is mirrored on both sides penetrated by the light bundle 2.
- the light bundle 2 is reflected in the plane-parallel plate by back and forth reflection of the individual light beams, as in FIG. 1 by arrows is indicated, widened and homogenized.
- FIG. 1 The principle of image display with a matrix is additionally indicated in FIG. 1.
- a schematically illustrated KrppLitemat ⁇ x from a plurality of mirrors 7 directs the reflected light for the video image set on the tilting mirror matrix into a lens 9, which in turn projects the image onto a screen
- All tilting mirrors are shown in FIG. 1 set for maximum reflection, except for a mirror 7 'which only opposes the edge of the photo 2. Only a little light, or only scattered light, is directed into the lens 9 by this mirror. This mirror 7' is therefore shown on the screen as a dark field.
- the tilting mirrors described here are available from Texas Instruments, USA
- the device for mixing 5 shown in FIG. 1 it is advisable to provide at least the upper side facing the light source 3 with dielectric mirror layers in such a way that the jerk reflection results in Light source 3 remains as small as possible.
- arranging the plane-parallel plate in FIG. 1 at the Brewster angle also serves the same purpose
- the jerk reflection is not disadvantageous even in the embodiment of FIG. 1, since the reflector provided in the light source 3 reflects jerk reflected light back onto the device for mixing 5. However, the widening of the light bundle 2 caused by the jerk reflection is then greater
- the device shown schematically in FIG. 1 for mixing if, for example, dielectric layers or polarizers become necessary, is very complex, so that in the commercial field, where the price must be taken into account essentially, such mixing devices should avoid as much as possible
- FIG. 2 In contrast, another alternative shown in FIG. 2 is proposed, in which the device for mixing 5 is designed as a polygonal body. Only a section of the polygonal shape is shown in FIG. 2
- a bundle of light 2 can be suitably homogenized with the device for mixing 5 shown in FIG. 2, the degree of homogenization essentially depending on the dimensions selected
- the lateral extension a of the polygon-shaped body which is used here as a device for mixing 5, should be chosen so large that the tilting mirror mat 7 is fully illuminated.
- an optics was used in the exemplary embodiment explained in more detail below, with which the exit surface 14 is mapped onto the tilting mirror matrix. Furthermore, the exit surface was kept rectangular in order to achieve the best possible illumination of the crooked mirror matrix with regard to the adaptation of the shape
- n is the calculation mdex of the material of the polygonal body. Based on the known relationships between the angular functions, an estimate is made for the lower limit of the ratio of the length d to the lateral extension a of the polygonal body
- FIGS. 3 and 4 show different perspective views of the exemplary embodiment, from which the various features thereof can be found
- a 120 W lamp 30 is used as the light source 3 here, which was already provided with a reflector by the manufacturer for the parallelization of light, the light of which is focused on the entry surface of a polygonal body 34 with the aid of an optical system 32.
- a deflection mirror 36 is provided between the optical system 32 and the rectangular body 34.
- a color wheel 40 is arranged between the lamp 30 and the polygonal body 34. This color wheel 40 has various segments 42, 44, 46 and 48, which are associated with dielectric filter layers for the colors red, green, blue and white are provided and with which the light bundle emerging from the lamp 30 is color filtered.
- the color wheel 40 rotates faster than 10 revolutions per second, so that light bundles of all colors given by the color filter on the color wheel within a period due to the sluggishness of the eye tspanne be directed to the Kippadormat ⁇ x
- the information on the Kippapt ⁇ x 15 is controlled according to the currently effective color filter with the corresponding color separation, so that a colored image is captured in the eye of a viewer of the video image
- the light spot on the color wheel 40 is minimally expanded, so that the tilt mirror mat 50 for switching off misinformation by mixed colors when passing segment boundaries between the segments 42, 44, 46 or 48 at the focus of the light beam only needs to be switched dark for a short time These times are considerably longer in known devices, so that light losses are reduced due to this optical system 32 and the special arrangement of the color wheel 40 in the focus and in front of the polygonal body
- the polygonal body 34 serves as a device for light mixing in order to compensate for inhomogeneities of the light emanating from the lamp 30 via reflections as far as possible polygonal body 34 multiple total reflections, so that at the output 52 of the polygonal body 34 a uniform, because of its rectangular cross-section, rectangular field is created.
- the light emerging from the surface 52 is deflected in an optical system designed as an adjusting element 54 with a mirror and then onto the KrppLitemat ⁇ x 50 thrown. Further details on this are described in the following FIGS. 6 and 7.
- the color wheel 40 is arranged in front of the polygonal body 34 intended as a device for mixing and homogenizing and not behind it and also any dust on this averaged by mixing with the polygonal body 34
- the Kippspiegelmat ⁇ x 50 in the exemplary embodiment consisted of 845 x 600 tilting mirrors with dimensions 17 ⁇ m x 17 ⁇ m.
- the polygonal body 34 had a suitably large length of 75 mm with an entry area of 4.8 mm x 7 mm, which is sufficient for the light at the
- the selected material, in the exemplary embodiment glass suffers from total reflection more than 5 reflections of the individual beams of the light bundle 2 as it passes through the entry surface to the exit surface of the polygonal body 34. This dimensioning has proven to be extremely advantageous for a complete mixture
- the polygonal body 34 can be seen even more clearly. In the exemplary embodiment, this has a rectangular cross section in order to image the light emerging from its exit surface 52 via the optical elements described in more detail below on the likewise rectangular tilting mirror matrix.
- the polygonal body also exists Body 34 made of glass, so that the uniformity for low light losses can be produced with standard methods, because the uniformity of the polygonal body 34 is extremely useful for maintaining the total reflection conditions
- a holder 56 is provided, which is bent from a simple sheet metal that is less than 0.5 mm thickness This held the polygonal body 34 via a clamp Because of the small contact surface, practically hien-shaped, with a maximum extension perpendicular to the line alignment of the clamp of 0.5 mm, light losses that could arise locally due to the cancellation of the total reflection conditions are limited, the smaller the Is the better the undesired total reflection losses are avoided
- the holder 56 is also designed to be resilient and pulls the polygonal body downward, as shown in FIG. 5, against edges 57 designed as cutting edges. These cutting edges also only have a small area as a support, as a result of which light losses have also been reduced.
- a groove not shown, is provided, into which engages a spring which is also hidden in this view and which is arranged on a part of an adjustable part by screws.
- a bundle of light 62 emerging from the polygonal body 34 is passed over the adjusting element containing a mirror 64 54 to another mirror 66, which directs the bundle of light 62 out of the plane in which the bundle of light 62 is guided beforehand, directed toward the tilt mirror mat 50
- a field lens 68 is provided for reducing its movements by once the defined angle for the smallest Maintain intensity in the dark state on the tilting mirror matrix and on the other hand make the adjustment more sensitive
- the field lens 68 is designed in the form of a part circle.
- a semicircular field lens 68 was used.
- the mirror 66 and the field lens 68 in geometric relation to the tilting mirror matrix 60 and the adjusting element 54 were designed in such a way that after adjustment with the adjusting element 54, almost optimal imaging conditions always prevail
- the adjusting element 54 is fixed with a clamp 70, which is fastened to a base plate with screws 72. The adjustment takes place with loosened screws 72.
- the adjusting element 54 allows both rotation and displacement due to its cylindrical shape the tilting mirror matrix 50 to and from it. Both movements are sufficient to completely align the bundle of light guided by the lamp 30 via the subsequent optical elements to the tilting mirror matrix 50.
- the rotary movement of the adjusting element 54 is due to its cylindrical shape and its adapted mounting in the base plate suitable for the device to bring the rectangular beam of light 62 emerging from the polygonal body 34 to cover with the rectangular surface of the tilting mirror matrix.
- the possible shift in the direction of the light beam path also allows the light beam to focus better on the tilting mirror matrix 50 due to the fact that this shifting movement simultaneously adjusts an optical system 76 provided in the adjusting element 54 on the optical axis, which makes focusing possible.
- the adjusting element 54 is held in a trough-shaped depression and in principle has other walls contact only with two straight lines This type of storage, in particular by forming inclined walls of the trough, allows both simple and reproducible rotation and a displacement of the adjusting element 54
- the details of the adjusting element 54 can be seen in the section shown in FIG. 7.
- the polygonal body 34 is in particular guided into the adjusting element 54.
- a recess 78 is provided in the adjusting element 54.
- the light is then guided and focused via a three-arm optical system 76
- the axis coincides with the cylinder axis of the adjusting element 54, which simplifies the adjustment in particular because the focusing by displacement and the alignment by rotation are decoupled from one another
- the device has a folded beam path which has some special features compared to known radiation paths.
- FIG. 1 will be briefly discussed again
- the light source 3 is equipped with a filament, a gas discharge or arc lamp, the light of which is parallelized with the reflector indicated schematically in FIG. 1.
- This light is conspicuous a tilting mirror matrix consisting of a plurality of tilting mirrors arranged in rows and columns.
- the tilting mirrors as previously described, are loaded with the information of a video image.
- the untilted tilting mirrors 7 fully reflect the incident light into the lens 8, which the tilting mirror matrix then depicts on a screen
- a tilting mirror 7 ' is indicated schematically in FIG. 1, which is opposed to the light beam 2 at its set angle. This means that only a little scattered light can fall into the lens 8 from this tilting mirror
- the way specified in FIG. 8 is to provide a folded light path in which the light source is arranged in the vicinity of the tilting mirror matrix and that originating from the light source Beam 2 directed away from the tilting mirror matrix is preferable to other ways of folding a light path. It would be expected that the power loss generated by the light source 3, given the high light outputs for displaying video images with a screen diagonal of approximately 2 m and larger, would heat up the tilting mirror matrix to such an extent that it may no longer work properly. However, a significant advantage is gained in that a single cooling stream 6 can be used, for example only a single fan, which cools both the tilting mirror matrix and light source 3.
- the advantage of an arrangement according to FIG. 2 therefore has an increased compactness. Another advantage results from the fact that the uniform heat dissipation of the lamp 3 and the cooling flow 6 on the tilting mirror matrix set a constant temperature which has an extremely favorable effect for the display of reproducible images. In other cases, the tilting mirror matrix, the power loss of which depends on the image content due to the different number of tilted tilting mirrors 7 ′, would provide poorer image quality.
- the cooling current is created solely by convection when lamp 1 and the tilting mirror matrix are located on the top of the video device, since the heat generated rises and thus creates a suction for cooler air from below.
- a color wheel 10 is also shown in this figure. Such color wheels are used to be able to display colored images.
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Abstract
The invention relates to a projection device, comprising a matrix (50) for producing a video image, said matrix being located in an image plane, an optical system (9) for projecting the video image onto a screen, and a light source (3, 30) for illuminating the matrix (50). According to the invention, a device is provided with which the whole video image can be evenly illuminated.
Description
Projektionseinrichtung Projection device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionseinrichtung mit einer in einer Bildebene befindlichen Matrix zum Erzeugen eines Videobildes, mit einer Optik zur Projektion dieses Videobildes auf einen Schirm sowie mit einer Lichtquelle zum Beleuchten der MatrixThe invention relates to a projection device with a matrix located in an image plane for generating a video image, with optics for projecting this video image onto a screen and with a light source for illuminating the matrix
Eine derartige Technik ist von den heute schon kommerziell erhältlichen Videoprojektionsgeraten bekannt, bei denen eine LCD-Matπx wie ein Dia bei einem Diaprojektor zwischen einer Lichtquelle und einer Optik eingebaut ist und von dieser auf einem Schirm abgebildet wirdSuch a technology is known from the video projection devices which are already commercially available today, in which an LCD matrix, like a slide in a slide projector, is installed between a light source and an optical system and is imaged by the latter on a screen
Die LCD-Matrix wird beispielsweise für die Darstellung von Videobildern angesteuert Mit Hilfe der von der Diaprojektion bekannten Technik laßt sich so ein Videobild als Großbild auf einem Schirm abbilden Diese Großbildtechnik wird als zukunftsweisend angesehen, da elektronische Bildröhren bei sehr großen Bildern nicht mehr einsetzbar sindThe LCD matrix is controlled, for example, for the display of video images. With the aid of the technology known from slide projection, a video image can be displayed as a large image on a screen. This large image technology is considered future-oriented, since electronic picture tubes can no longer be used with very large images
Ebenso wäre dafür, neben der vorgenannten von Dias bekannten Durch chtprojektion, auch eine Auflichtprojektion mit einer LCD geeignet, wie sie von Episkopen bekannt ist, wobei die LCD dann in der Bildebene des Epsikopaufbaus egtIn addition to the above-mentioned through projection known from slides, an incident light projection with an LCD, as is known from episcopes, would also be suitable for this, the LCD then hitting in the image plane of the epsicope structure
Will man das Auflichtprojektionsverfahren verwenden, kann man statt der LCD-Matπx auch eine Spiegelmatix einsetzen Eine derartige Matrix ist zum Beispiel als Schaltkreis von der Firma Texas Instruments erhältlich Bei dieser werden mehrere matrixartig angeordnete Kippspiegel, einer für jeden Bildpunkt, digital gesteuert In einem der digitalen Zustande reflektiert dabei ein Kippspiegel die volle Lichtstarke, in dem anderen Zustand empfangt und reflektiert der Spiegel das Licht unter einem Winkel, bei dem es nicht mehr auf den Schirm geworfen werden kann Das heißt, bis auf geringe Streulichtanteile ist der korrespondierende Bildpunkt dann auf dem Schirm dunkelIf you want to use the incident light projection method, you can use a mirror matrix instead of the LCD matrix.A matrix of this type is available, for example, as a circuit from the company Texas Instruments.These are several matrix-type tilting mirrors, one for each pixel, digitally controlled in one of the digital ones In this case, a tilting mirror reflects the full light intensity, in the other state the mirror receives and reflects the light at an angle at which it can no longer be thrown onto the screen.This means that the corresponding image point is then on the screen except for small amounts of scattered light dark
Die unterschiedliche Lichthel gkeit zur Darstellung des Grau- oder Farbwertes eines Bildpunktes stellt man ein, indem die Spiegel mit einem geeigneten Pulszug beaufschlagt werden, so daß bei jedem Bildpunkt im Zeitmittel nur ein Zwischenwert zwischen voller Lichtintensität und Dunkel vom Auge eines Beobachters erfaßt wirdThe different Lichthel ability to display the gray or color value of a pixel is adjusted by applying a suitable pulse train to the mirror, so that for each pixel, only an intermediate value between full light intensity and dark is detected by an observer's eye
Nachteilig bei dem bekannten Episkop- und Diaprojektionsverfahren ist allerdings, daß eine sehr hohe Lichtleistung der Lichtquelle benötigt wird, deren Wärmeleistung die LCD beispielsweise zerstören konnte Deswegen isf bei derartigen Projektoren auch ein hoher Kuhlaufwand erforderlich, der diese Gerate schwer, unhandlich und teuer machtA disadvantage of the known episcope and slide projection method is, however, that a very high light output of the light source is required, the heat output of which could destroy the LCD, for example. That is why such projectors also require a high cow wall, which makes these devices heavy, unwieldy and expensive
Bei der Kippspiegeltechnik ist zudem die übliche Episkoptechnik ungeeignet, da bei ersterer das beste Bild dann erreicht wird, wenn das Licht nur unter einem definierten Winkel auf die Matπx gelangt, gerade dem
Einstellwi kel der Kippspiegel für den Dunkelwert, damit der Lichtquelle vom Spiegel nur eine geringfügige Flache von praktisch Null zur Reflexion entgegengestellt wirdIn the case of the tilting mirror technique, the usual episcope technique is also unsuitable, since in the former the best image is achieved when the light only reaches the matπx at a defined angle, precisely that Setting angle of the tilting mirror for the dark value so that the light source from the mirror is only opposed to a small area of practically zero for reflection
Mit einer Hohlspiegelstruktur, wie sie beispielsweise von Episkopen zur Beleuchtung eines Bildes bekannt ist, kann man den definierten Winkel allerdings nicht einstellen Bei der bei Kippspiegeln zweckmaßigerweise unter definiertem Winkel erfolgenden Beleuchtung muß daher mit noch wesentlich größeren Lichtverlusten gerechnet werden als bei der bekannten EpiskoptechnikHowever, the defined angle cannot be set with a concave mirror structure, as is known, for example, from episcopes for illuminating an image. In the case of illumination which is expediently carried out at a defined angle in tilting mirrors, much greater light losses must therefore be expected than in the known episcope technique
Aufgabe der Erfindung ist es, die Verlustleistung derartiger Projektoren möglichst zu mindern und somit ein kompaktes Videogerat der gattungsgemaßen Art zu schaffen, bei dem das Kuhlproblem trotz kompakter Bauweise verringert istThe object of the invention is to reduce the power loss of such projectors as much as possible and thus to create a compact video device of the generic type, in which the cooling problem is reduced despite the compact design
Die Aufgabe wird dadurch gelost, daß eine Anordnung vorgesehen ist, mit der das Videobild gleichmäßig ausgeleuchtet ist, und insbesondere ist zwischen der Lichtquelle und der Matπx eine Einrichtung zum Mischen des Lichts der Lichtquelle über Mehrfachreflexionen vorgesehen und das gemischte Licht von der Einrichtung aus auf die Matπx gerichtet istThe object is achieved in that an arrangement is provided with which the video image is uniformly illuminated, and in particular a device for mixing the light of the light source via multiple reflections is provided between the light source and the Matπx and the mixed light from the device onto the Matπx is directed
Die erfindungsgemaße Einrichtung zum Mischen des Lichts der Lichtquelle wird zum Erzeugen einer möglichst gleichmaßigen Leuchtdichte auf der Matrix eingesetzt Bei üblichen Lampen ist namhch aufgrund des Wendeis, bzw des immer zum Emittieren von Licht benotigten Volumens eine ungleichmäßige Leuchtdichte gegeben, weshalb immer eine gewisse Ungleichmaßigkeit beim Ausleuchten zu berücksichtigen ist Deswegen sollte der erzeugte Lichtfleck auf dem Dia, auf dem zu projizierenden Bild oder auf der LCD-Matπx immer weiter als deren Abmessungen aufgeweitet sein, damit ein möglichst homogenes Lichtfeld möglich wird Die daraus resultierenden Lichtverluste werden dagegen erfindungsgemaß dadurch verringert, daß das Licht in der Einrichtung zum Mischen mehrfach hin und her reflektiert, bevor es diese Einrichtung wieder verlaßt, so daß der Ursprung jedes Lichtbundels vom Emissionsvolumen der Lichtquelle verloren geht Das so erzeugte Lichtfeld weist dann nach Verlassen der Einrichtung zum Mischen eine sehr gleichmäßige Leuchtdichte auf Eine derartige Einrichtung zum Mischen kann beispielsweise eine Lichtleitfaser oder ein Spiegelsystem zum Hm- und Herreflektieren seinThe device according to the invention for mixing the light from the light source is used to generate a luminance on the matrix that is as uniform as possible. In the case of conventional lamps, there is an uneven luminance due to the turning ice or the volume that is always required for emitting light, which is why there is always a certain unevenness in the illumination It should therefore be taken into account that the light spot generated on the slide, on the image to be projected or on the LCD matrix should always be widened further than its dimensions, so that a light field which is as homogeneous as possible is possible. The resulting light losses are, however, reduced according to the invention by the fact that Light in the device for mixing reflects back and forth several times before it leaves this device again, so that the origin of each light bundle is lost from the emission volume of the light source. The light field thus generated then assigns to the device after leaving the device Mixing a very uniform luminance. Such a device for mixing can be, for example, an optical fiber or a mirror system for reflecting back and forth
Den sich ergebenen Vorteil des Mischens, der sich insbesondere bezüglich der erforderlichen Leistung ergibt, kann man sich leicht an einem Zahlenbeispiel deutlich machen Wenn bei herkömmlicher Technik nur angenommen ein doppelt so großes Gebiet ausgeleuchtet werden mußte, wie für die Flache des Bildes benotigt wird, laßt sich die Kantenlange bei erfindungsgemaßem gleichmäßigem Ausleuchten bis zur Hälfte vermindern Das bedeutet, daß dann aufgrund der Einrichtung zum Mischen nur ein Viertel der Leistung benotigt wirdThe resulting advantage of mixing, which results in particular with regard to the required performance, can easily be illustrated by means of a numerical example. If conventional technology only assumed that an area which was twice as large as that required for the area of the image had to be illuminated the edge length is reduced by up to half with uniform illumination according to the invention. This means that only a quarter of the power is then required due to the device for mixing
Der extreme Gewinn aufgrund der erfindungsgemaß vorgesehenen Einrichtung zum Mischen ergibt sich also von allen Dingen dadurch, daß die Große des Leuchtflecks auf die Flache des Bildes besser angepaßt wird Die so erzielbare drastische Leistungsverringerung folgt aus der quadratischen Abhängigkeit der Große des Leuchtflecks von der zu beleuchtenden Kantenlange
Unerwarterterweise hat sich jedoch auch gezeigt, daß die mit Hilfe der Einrichtung zum Mischen erzeugten Videobilder qualitativ wesentlich hochwertiger sind als die ohne die Einrichtung Dies wird vor allen Dingen darauf zurückgeführt, daß die erfindungsgemaß erfolgende gleichmäßigere Ausleuchtung der Matrix auch eine bessere Reproduktion des Bildinhalts gestattetThe extreme gain due to the device provided for mixing according to the invention thus results from all things in that the size of the light spot is better adapted to the area of the image. The drastic reduction in performance that can be achieved in this way follows from the square dependence of the size of the light spot on the edge length to be illuminated Unexpectedly, however, it has also been found that the video images generated with the aid of the mixing device are of significantly higher quality than those without the device. This is primarily attributed to the fact that the more uniform illumination of the matrix according to the invention also allows a better reproduction of the image content
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Matrix eine Matrix aus digital ansteuerbaren Kippspiegeln ist Gegenüber den vorher genannten LCD-Matπxen kommen gerade bei diesen Matπxen die Vorteile der Einrichtung zum Mischen besonders vorteilhaft zur Geltung, mit denen sich, da das Licht im wesentlichen nur aus der Richtung der Einrichtung zum Mischen einfallt, auch ein definierter Winkel einstellen laßtIn a preferred development of the invention it is provided that the matrix is a matrix of digitally controllable tilting mirrors. In comparison with the aforementioned LCD matrices, the advantages of the mixing device are particularly advantageous with these matrices, with which, since the light in the essentially occurs only from the direction of the device for mixing, can also set a defined angle
Wie vorstehend schon ausgeführt wurde, ist bei Spiegelmatπxen ein definierter Winkel zweckmäßig, der sich durch entsprechende geometrische Ausbildung der Projektionseinrichtung und einer geeigneten geometrischen Anordnung der Einrichtung zum Mischen bezüglich der Matrix besonders einfach einhalten laßtAs already explained above, a defined angle is expedient in the case of mirror mats, which can be maintained particularly easily by means of a corresponding geometric design of the projection device and a suitable geometric arrangement of the device for mixing with respect to the matrix
Die Lichtverluste lassen sich insbesondere dann weiter verringern, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Einkoppeloptik zwischen der Lichtquelle und der Einrichtung zum Mischen vorgesehen ist Die Einkoppeloptik sorgt dafür, daß eine möglichst große Lichtmenge aus der Lichtquelle in die Einrichtung zum Mischen gelangt Sie verhindert somit auch einen vermeidbaren LichtverlustThe light losses can be further reduced in particular if, according to an advantageous development of the invention, a coupling optic is provided between the light source and the device for mixing. The coupling optic ensures that the greatest possible amount of light from the light source enters the device for mixing, thus preventing it also avoidable loss of light
In gleicher Weise wirkt eine andere Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft zur Verringerung der benotigten Lichtmenge, bei der zwischen der Einrichtung zum Mischen und der Matrix eine Auskoppeloptik vorgesehen ist, mit der die Matrix ausleuchtbar ist Insbesondere kann man den Winkel zum Beleuchten der Matπx bei den digital ansteuerbaren Kippspiegeln mit der Auskoppeloptik durch eine entsprechende geometrische Auslegung so einstellen, daß der höchstmögliche Kontrast für qualitativ hochwertige Bilder erreichbar wirdIn the same way, another development of the invention has an advantageous effect on reducing the amount of light required, in which coupling-out optics are provided between the device for mixing and the matrix, with which the matrix can be illuminated. In particular, the angle for illuminating the matrix can be controlled in the case of the digitally controllable ones Adjust the tilting mirror with the decoupling optics by means of an appropriate geometric design so that the highest possible contrast for high-quality images can be achieved
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine Feldlinse vor der Matrix angeordnet ist Mit Hilfe der Feldlinse laßt sich beispielsweise eine Vergroßerungswirkung erreichen, mit der eine Justierung für das die Einrichtung zum Mischen verlassende Licht besonders gut auf das zu beleuchtende Bildfeld erfolgen kann, da die Justiergenauigkeit aufgrund der Vergroßerungswirkung der Feldlinse erhöht wird Damit wird es einfacher, Lichtfleck und Bildfeld zur Deckung zu bringen Vor allen Dingen für die Massenproduktion wird es aufgrund der dadurch gegebenen Vereinfachung in vorteilhafter Weise möglich, das Lichtfeld zum Beleuchten der Matrix besonders klein zu dimensionieren Damit wirkt sich dieses Merkmal ebenfalls positiv auf die Leistungseinsparung ausAccording to a preferred development of the invention, it is further provided that a field lens is arranged in front of the matrix. With the aid of the field lens, for example, a magnification effect can be achieved with which an adjustment for the light leaving the device for mixing can be carried out particularly well on the image field to be illuminated , since the adjustment accuracy is increased due to the magnifying effect of the field lens. This makes it easier to bring the light spot and image field to cover. Above all for mass production, it becomes possible because of the simplification thereby advantageously to make the light field for illuminating the matrix particularly small dimensioning This feature also has a positive effect on performance savings
Als Einrichtung zum Mischen könnte man streuende Spiegelflächen mit einer anschließenden Fokussierungsoptik verwenden Weiter erfüllen Lichtleitfasern diesen Zweck, die dann jedoch starr befestigt werden mußten, damit sich das Bildfeld bei Änderung von deren Position verschieben kann Insbesondere hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Einrichtung zum Mischen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einen Korper
m der Form eines geometrischen Prismas aufweist, in dessen Grundflache das Licht der Lichtquelle eingeleitet ist und aus dessen Deckflache das gemischte Licht zum Beleuchten der Matrix entnommen ist Man erzeugt damit eine effektive Mischung beim Lichttransport über die Lange des geometrischen Prismas, wahrend das Licht an dessen Seitenflächen hin und her reflektiert wird Insbesondere hat diese Weiterbildung der Erfindung auch den Vorteil, daß derartige Korper sich einfach fertigen lassen, wodurch erfindungsgemaße Vorrichtungen für den Konsumbereich besonders kostengünstig werdenScattering mirror surfaces with a subsequent focusing optics could be used as a device for mixing. Furthermore, optical fibers serve this purpose, which, however, then had to be rigidly attached so that the image field can shift when their position changes. In particular, however, it has proven to be advantageous if the device for mixing a body according to a development of the invention m has the shape of a geometric prism, in the base of which the light from the light source is introduced and from the top surface of which the mixed light for illuminating the matrix has been removed.This creates an effective mixture during the transport of light over the length of the geometric prism, while the light on it Side surfaces are reflected back and forth In particular, this development of the invention also has the advantage that such bodies can be easily manufactured, as a result of which devices according to the invention are particularly cost-effective for the consumer sector
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das geometrische Prisma eine rechteckige Grundflache hat, deren Seitenverhältnis durch das Seitenverhältnis des durch die Matrix gebildeten Videobildes bestimmt istIn an advantageous development of the invention, it is provided that the geometric prism has a rectangular base, the aspect ratio of which is determined by the aspect ratio of the video image formed by the matrix
Hier macht man sich zunutze, daß das aus der Deckflache austretende Licht eine Anpassung der beiden Seitenverhältnisse der Deckflache der Prismenform an diejenigen des Videobildes eine insbesondere gleichmäßige Ausleuchtung in alle Richtungen erlaubt Bei der Anpassung der beiden Seitenverhältnisse ist allerdings zu beachten, daß das Seitenverhältnis durch Spiegel, Blenden, Linsen usw im Lichtweg hinter der Einrichtung zum Mischen des aus ihr austretenden Lichts verändert werden konnte Die Bestimmung der Seitenverhältnisse erfolgt in diesem Zusammenhang so, daß das aus dem Korper austretende Licht die Matrix in beiden Flachenausdehnungen gleichmäßig beleuchtet Einen derartigen Korper konnte man beispielsweise als innenverspiegeltes Rohr ausfuhren Damit laßt sich praktisch das gesamte, in den Eingang der Einrichtung zum Mischen fallende Licht an den Ausgang übertragen Als wesentlich gunstiger hat es sich jedoch herausgestellt, wenn die Mantelfache des zum Mischen eingesetzten Korpers unverspiegelt ist und die Mischung über Mehrfachreflexionen aufgrund Totalreflexion an dieser Mantelflache erfolgt Damit kann man sich die Verspiegelung sparen, was für ein kostengünstiges Videogerat, insbesondere für den Konsumermarkt, äußerst vorteilhaft istHere one makes use of the fact that the light emerging from the cover surface allows an adaptation of the two aspect ratios of the cover surface of the prism shape to that of the video image, in particular uniform illumination in all directions. When adapting the two aspect ratios, however, it should be noted that the aspect ratio by mirrors , Diaphragms, lenses, etc. in the light path behind the device for mixing the light emanating from it could be changed. The aspect ratios are determined in this context so that the light emerging from the body illuminates the matrix evenly in both planar extents export as an internally mirrored tube. This means that practically all of the light falling into the entrance of the device for mixing can be transmitted to the exit. However, it turned out to be considerably cheaper if the jacket compartments were used for mixing en body is not mirrored and the mixture takes place via multiple reflections due to total reflection on this lateral surface. This means that the mirroring can be saved, which is extremely advantageous for an inexpensive video device, in particular for the consumer market
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verhältnis der Lange der Prismenachse zur lateralen Ausdehnung großer alsIn a preferred development of the invention it is provided that the ratio of the length of the prism axis to the lateral extent is greater than
5/vV5 / vV
ist, wobei n den Berechnungsindex des Materials bezeichnet Bei dieser Beziehung macht man sich die Erkenntnis zunutze, daß bei mindestens fünffachem Hin- und Herreflektieren des Lichts schon eine für die Videoprojektion ausreichende' Mischung erfolgt Mit der angegebenen Grenze laßt sich die geringste Lange für den pπsmenförmigen Korper bestimmen, um eine wirkungsvolle Einrichtung zum Mischen bei gleichzeitig geringen Abmessungen zu erreichen Die Abmessungen sollten namlich nicht zu groß sein, damit das Projektionsgerät kompakt bleibt Empfehlenswert ist es bei der Dimensionierung der Prismenlange der Mischeinrichtung daher, unterhalb von 100 bis 200 Reflexionen zu bleiben Der polygonformige Korper wird ferner gunstig aus Glas gefertigt
Gerade bei Totalreflexion können jedoch Lichtverluste durch falsche Halterung des Prismas entstehen, die aufgrund Verbiegung oder einer Berührung eines Halters mit dem polygonfόrmigen Körper abschnittsweise zu einem Unterbinden des total reflektierenden Verhaltens des Körpers führen können. Um auch derartige Lichtverluste möglichst gering halten zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß ein Halter für den Körper aus einem Blech mit einer Dicke von kleiner als 1 mm und insbesondere kleiner als 0,5 mm gefertigt wird, wobei der Halter ausschließlich mit einer Kante dieser Abmessung an dem Körper anliegt. Aufgrund der dadurch möglichen geringen Anlagefläche des Halters am polygonförmigen Körper werden Lichtverluste bei den gegebenen Abmessungen vernachlässigbar.where n denotes the calculation index of the material. In this relationship, one makes use of the knowledge that with light being reflected back and forth at least five times, a mixture that is sufficient for video projection already takes place. With the specified limit, the smallest length for the p-shaped can be Determine the body in order to achieve an effective device for mixing with at the same time small dimensions. The dimensions should not be too large, so that the projection device remains compact. When dimensioning the prism length of the mixing device, it is therefore recommended to stay below 100 to 200 reflections polygonal body is also inexpensively made of glass In the case of total reflection in particular, however, light losses can occur due to incorrect mounting of the prism, which, due to bending or contact of a holder with the polygon-shaped body, can in some cases prevent the totally reflective behavior of the body. In order to keep such light losses as low as possible, according to an advantageous development of the invention, it is provided that a holder for the body is made from a sheet metal with a thickness of less than 1 mm and in particular less than 0.5 mm, the holder only touches the body with an edge of this dimension. Due to the possible small contact surface of the holder on the polygonal body, light losses with the given dimensions are negligible.
Weiter ist gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung eine entsprechende Halterung dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter für den Körper aus federnem Blech vorgesehen ist, dessen Federspannung senkrecht zur Prismenachse wirkt und den Körper senkrecht zur Prismenachse gegen eine Kante des Gehäuses als Widerlager zieht und daß in einer Mantelfläche des Körpers eine Nut vorgesehen ist, in die eine am Gehäuse befestigte Feder eingreift.Furthermore, according to a preferred development of the invention, a corresponding holder is characterized in that a holder for the body made of spring sheet metal is provided, the spring tension of which acts perpendicular to the prism axis and pulls the body perpendicular to the prism axis against an edge of the housing as an abutment and in that Shell surface of the body is provided a groove in which engages a spring attached to the housing.
Eine farbige Bilddarstellung ist mit Hilfe derartiger Matrizen ebenfalls möglich. Eine Möglichkeit besteht darin, zwischen der Lichtquelle und der Matrix ein Farbrad mit unterschiedlichen Farbfiltern vorzusehen, welches aufgrund von Rotation sequentiell verschiedene Farben des Lichtes filtert, wobei die Information auf der Matrix synchron mit der momentanen Farbe des auf die Matrix fallenden Lichts eingestellt wird. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dieses Farbrad zwischen der Lichtquelle und der Einrichtung zum Mischen angeordnet. Diese Stelle ist besonders geeignet, da Streuungen im oder auf dem Farbrad, beispielsweise aufgrund von Imperfektionen des Materials oder aufgrund von Oberflächenstaub durch die nachfolgende Mischung ausgeglichen werden, so daß selbst bei derartigen Fehlern auch ein hochqualitatives Videobild möglich wird.A colored image display is also possible with the help of such matrices. One possibility is to provide a color wheel with different color filters between the light source and the matrix, which filters different colors of the light sequentially due to rotation, the information on the matrix being set synchronously with the current color of the light falling on the matrix. In a preferred development of the invention, this color wheel is arranged between the light source and the device for mixing. This location is particularly suitable because scattering in or on the color wheel, for example due to imperfections of the material or due to surface dust, is compensated for by the subsequent mixing, so that even with such errors, a high-quality video image is also possible.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß hinter der Einrichtung zum Mischen ein Justierelement zum Ausrichten des aus der Einrichtung zum Mischen austretenden Lichts auf die Matrix angeordnet ist.According to a preferred development of the invention it is provided that an adjusting element for aligning the light emerging from the device for mixing is arranged behind the device for mixing on the matrix.
Wie vorstehend schon deutlicher wurde, ist es zum Vermeiden von Lichtverlusten, insbesondere bei den bei Kippspiegelmatrixen beabsichtigten kleinen zu beleuchtenden Flächen besonders vorteilhaft, wenn sich das aus der Einrichtung zum Mischen emittierte Licht auf die Matrix justieren läßt. Dafür ist ein einziges Justierelement vorgesehen, dessen Aufbau aus einem später dargestellten Ausfuhrungsbeispiel deutlicher wird.As has already become clearer above, it is particularly advantageous, in order to avoid light losses, in particular in the case of the small areas to be illuminated intended for tilting mirror matrices, if the light emitted from the device for mixing can be adjusted to the matrix. For this purpose, a single adjusting element is provided, the structure of which becomes clearer from an exemplary embodiment presented later.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich vor allem auf Kippspiegelmatrixen als Matrix:The following explanations refer primarily to tilting mirror matrices as a matrix:
Aufgrund der geforderten geringen Divergenz für vollständige Absorption bei dunkel geschaltetem Videobild und der gleichzeitig erwünschten großen Lichtstärke beim Hellschalten, damit ein großer Bildschirm ausgeleuchtet werden kann, entstehen bei einem kompakten Aufbau Probleme, da einerseits ein langer Lichtweg geschaffen werden soll und andererseits auch die Verlustleistung ökonomisch nicht zu einem Wärmestau bei den Bauelementen führen soll. Insbesondere bezüglich des Wärmehaushalts ist zu beachten, daß es sich bei der
Kφpspiegelmatπx um ein mikromechanisches Halbleiterbauelement handelt, das nur innerhalb eines begrenzten Temperaturbereichs reproduzierbar arbeitetDue to the required low divergence for complete absorption when the video picture is switched dark and the desired high light intensity when switching on brightly so that a large screen can be illuminated, problems arise with a compact design, since on the one hand a long light path is to be created and on the other hand the power loss is economical should not lead to heat build-up in the components. With regard to the heat balance in particular, it should be noted that the Kφpspiegelmatπx is a micromechanical semiconductor device that works reproducibly only within a limited temperature range
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Lichtquelle nahe der Kippspiegelmatπx und in einem Winkel, bei dem das Lichtbundel von dieser weggeπchtet wird, angeordnet ist und daß ein gefalteter optischer Lichtweg zum Übertragen eines von der Lichtquelle emittierten Lichtbundels zur Kippspiegelmatπx vorgesehen istIn a preferred development of the invention it is provided that the light source is arranged close to the tilting mirror matrix and at an angle at which the light beam is directed away therefrom, and that a folded optical light path is provided for transmitting a light beam emitted by the light source to the tilting mirror matrix
Mit dem gefalteten optischen Lichtweg wird die entsprechende Lange eingestellt, damit das auf die Kippspiegelmatπx auffallende Licht eine geeignet geringe Divergenz hat Er erfüllt jedoch erfindungsgemaß noch einen weiteren Zweck, namlich das Licht der Lichtquelle, das ja erfindungsgemaß nicht direkt auf die Kippspiegelmatπx gerichtet ist, zur Bilddarstellung umzulenkenWith the folded optical light path, the corresponding length is set so that the light striking the tilt mirror mat has a suitably low divergence. However, according to the invention, it also fulfills another purpose, namely the light of the light source, which according to the invention is not directed directly onto the tilt mirror mat Redirect image display
Daß die Lichtquelle in der Nahe der Kippspiegelmatπx angeordnet ist, wobei das Lichtbundel von der Kippspiegelmatπx weggerichtet wird, hat zweierlei Vorteile Erstens laßt sich eine Kühlung, beispielsweise mittels eines Ventilators, so anbringen, daß sowohl das Leuchtvolumen, insbesondere ein Wendel, der Lichtquelle, als auch die Kippspiegelmatπx von einem einizigen Element gekühlt werden Zweitens führt die Kühlung zu sehr stabilen und reproduzierbaren Videobildern, da die gesamte Verlustwarme in der Nahe der Kippspiegelmatπx entsteht, was bedeutet, daß ein Umschalten der Kippspiegel in andere Zustande, beispielsweise zur Darstellung eines dunkleren Videobildes, nur zu einer geringfügigen Änderung von deren Erwärmung aufgrund der dann erhöhten Absorption führt, so daß die Kippspiegelmatrix durch Kühlung und gleichmäßiger Erwärmung durch die Lichtquelle im wesentlichen temperaturstabil gehalten wird Das heißt, die Reproduzierbarkeit der Bilder ist im wesentlichen unabhängig von dem im Zeitverlauf dargestellten Bildinhalt im Unterschied zu anderen Anordnungen Damit laßt sich ein besonderes kompaktes Videogerat schaffenThat the light source is arranged in the vicinity of the tilt mirror mat, the light bundle being directed away from the tilt mirror mat, has two advantages. First, cooling, for example by means of a fan, can be provided in such a way that both the luminous volume, in particular a filament, of the light source as the tilting mirror matrix is also cooled by a single element. Secondly, the cooling leads to very stable and reproducible video images, since the entire heat of loss arises in the vicinity of the tilting mirror matrix, which means that the tilting mirror switches to other states, for example to display a darker video image. only a slight change in their heating due to the then increased absorption, so that the tilting mirror matrix is kept substantially temperature-stable by cooling and uniform heating by the light source. That is, the reproducibility of the images is essentially u n dependent on the image content displayed over time, in contrast to other arrangements. This enables a particularly compact video device to be created
Um die benotigte Lichtmenge möglichst gering zu halten, damit das Warmeproblem noch weiter verringert wird, ist bei einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der gefaltete optisch Lichtweg mit zwei Umlenkspiegeln bewirkt ist, zwischen denen sich ein Lichtleiter erstreckt Aufgrund der Beschrankung auf im wesentlichen zwei Umlenkspiegel, wird der Aufwand verkleinert Der vorgesehene Lichtleiter sorgt insbesondere für eine hohe Lichthomogenitat, so daß man die Kippspiegelmatπx gleichmäßig beleuchten kann Dies führt zu einer geringeren Lichtleistung für die Lichtquelle, da im Prinzip nur der Flachenbereich der Kippspiegelmatπx ausgeleuchtet werden muß Weiter wird das Licht von dem Lichtleiter aufgrund der Hin- und Herreflexion homogenisiert, also ein gleichmäßiger Lichtfleck zur Beleuchtung der Kippspiegelmatπx geschaffen, was eine besonders gute Bildqualltat ermöglichtIn order to keep the required amount of light as small as possible so that the warmth problem is reduced even further, in a preferred further development of the invention it is provided that the folded optical light path is effected with two deflecting mirrors, between which a light guide extends due to the restriction to essentially two Deflecting mirror, the effort is reduced. The light guide provided ensures, in particular, a high light homogeneity, so that the tilting mirror matrix can be illuminated uniformly. This leads to a lower light output for the light source, since in principle only the flat area of the tilting mirror matrix needs to be illuminated the light guide is homogenized due to the back and forth reflection, that is, a uniform light spot is created for illuminating the tilt mirror matrix, which enables a particularly good image quality
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Lichtleiter ein rechteckiger Stab aus für das Licht der Lichtquelle durchsichtigem Material mit einem der Kippspiegelmatπx angepaßtem Querschnitt ist Bei einem derartigen rechteckigen Stab wird das Licht, wie auch von anderen Lichtleitern bekannt, über Totalreflexion geleitet Man konnte einen solchen Stab zwar auch mit Spiegelschichten ausbilden, jedoch ist ein
einfacher Stab beispielsweise aus Glas demgegenüber besonders kostengünstig zu fertigen, wodurch der Preis gesenkt wird, was sich insbesondere für den Konsumbereich vorteilhaft auswirktIn a preferred development of the invention it is provided that the light guide is a rectangular rod made of transparent material for the light of the light source with a cross-section adapted to the tilt mirror mat. In such a rectangular rod, the light, as is known from other light guides, is guided by total reflection was able to form such a rod with mirror layers, but is a In contrast, simple rod, for example made of glass, can be manufactured particularly inexpensively, as a result of which the price is reduced, which is particularly advantageous for the consumer sector
Der dem Kippspiegel angepaßte Querschnitt wurde für die Weiterbildung deswegen ausgewählt, um durch Abbildung der Ausgangsflache des Stabs auf die Kippspiegelmatπx nahezu das gesamte aus dem Stab austretende Licht zum Beleuchten der Matπx einzusetzen Aufgrund dieser Maßnahme laßt sich eine Lichtquelle geringerer Leistung einsetzen, als wenn man die Rander der Kippspiegelmatπx über große Flachen mit ausleuchten mußte Auch diese Maßnahme reduziert das Warmeproblem drastischThe cross-section adapted to the tilting mirror was selected for the further training in order to use almost all of the light emerging from the rod to illuminate the matπx by mapping the starting surface of the rod onto the tilting mirror mat. Due to this measure, a light source of lower power can be used than if the Edge of the tilt mirror matrix had to be illuminated over large areas. This measure also drastically reduces the heat problem
Zum gleichen Zweck ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zwischen der Lichtquelle und dem rechteckigen Stab eine Emkoppeloptik zum Fokussieren des Lichtbundels auf eine Eingangsflache des Lichtleiters vorgesehen Aufgrund dieser Maßnahme wird möglichst viel Licht der Lichtquelle in den Lichtleiter eingekoppelt, so daß der Leistungsbedarf der Lichtquelle aufgrund der dann geringeren Lichtverluste herabgesetzt werden kann, was wiederum das Warmeproblem vermindertFor the same purpose, according to an advantageous development of the invention, an coupling optic is provided between the light source and the rectangular rod for focusing the light bundle onto an input surface of the light guide. As a result of this measure, as much light as possible from the light source is coupled into the light guide, so that the power requirement of the light source is due then lower light losses can be reduced, which in turn reduces the warmth problem
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Farbrad zwischen Einkoppeloptik und der Eingangsflache des Lichtleiters vorgesehen Ein Farbrad ist bei der beschriebenen Erzeugung von Videobildern mit Kippspiegelmatrixen zur Darstellung von Farbbildern bekannt Mit dem Farbrad werden sequentiell unterschiedliche Farbfilter vor die Lichtquelle geschaltet, so daß von der Lichtquelle aus andersartige Farben weitergeleitet werden Die Kippspiegelmatπx wird dabei synchron zu der jeweiligen Lichtfarbe mit den verschiedenen Farbauszugen, z B der Farben Rot, Grün und Blau (R, G, B,), angesteuert Der Eindruck eines Farbbildes entsteht durch Überlagerung der Farbauszuge aufgrund der Trägheit des AugesAccording to another preferred development of the invention, a color wheel is provided between the coupling optics and the input surface of the light guide. A color wheel is known in the described generation of video images with tilting mirror matrices for displaying color images. With the color wheel, different color filters are sequentially connected in front of the light source, so that the Light source can be forwarded from different colors The tilt mirror matrix is controlled synchronously with the respective light color with the different color separations, e.g. the colors red, green and blue (R, G, B,). The impression of a color image is created by overlaying the color separations due to the Sluggishness of the eye
Bezüglich dieser Weiterbildung der Erfindung ist insbesondere die Anordnung des Farbrades vorteilhaft Aufgrund seiner Position zwischen Emkoppeloptik und Eingangsflache des Lichtleiters ist es weit von den warmebehafteten Teilen der Vorrichtung entfernt, wie insbesondere aus einem Ausführungsbeispiel erkennbar wird In dem Ausführungsbeispiel laßt sich auch ein Luftstrom zum Kuhlen der Lichtquelle und der Kippspiegelmatπx gleichzeitig auf das Farbrad richten Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei dieser Anordnung ferner dadurch, daß Lichtintensitatsschwankungen aufgrund Inhomogenitäten des Farbrades sowie Staub auf dessen Oberflache ebenfalls durch den Lichtleiter homogenisiert werden, was zu einer besonders guten Bildquahtat fuhrtWith regard to this development of the invention, the arrangement of the color wheel is particularly advantageous. Due to its position between the coupling optics and the input surface of the light guide, it is far from the heat-affected parts of the device, as can be seen in particular from an exemplary embodiment. In the exemplary embodiment, an air flow can also be used to cool the Aiming the light source and the tilt mirror mat simultaneously on the color wheel. A particular advantage of this arrangement is that light intensity fluctuations due to inhomogeneities of the color wheel and dust on its surface are also homogenized by the light guide, which leads to a particularly good image quality
Das Lichtbundel laßt sich zur Leistungsverringerung der Lichtquelle besonders gut ausrichten, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ein zyhnderformiges Justierelement im gefalteten optischen Lichtweg vorgesehen ist, wobei in dem Justierelement ein Umlenkspiegel des gefalteten optischen Lichtwegs befestigt ist, mit dem das Licht der Lichtquelle auf die Kippspiegelmatπx ausrichtbar ist Für eine besonders gute Ausrichtung auf die Kippspiegelmatπx ist es ferner vorteilhaft, wenn das gesamte Licht auf die Kφpspiegelmatπx fokussiert wird Dazu ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß in dem Justierelement ein optisches System zum Fokussieren des Lichtbundels auf die Kippspiegelmatπx angeordnet ist
Wie vorstehend bei dem rechteckigen Stab schon deutlich wurde, ist es besonders vorteilhaft, wenn auf der Kippspiegelmatπx eine rechteckige Lichtflache abgebildet wird Das dazu mögliche Fokussieren laßt sich beispielsweise mit dem optischen System durchführen, das innerhalb des Justierelements angeordnet ist Durch die Änderung des Ortes des Justierelements beim Justieren lassen sich immer geeignete Fokussierungsbedingungen einstellenThe bundle of light can be aligned particularly well to reduce the power of the light source if, according to a preferred development of the invention, a zyhnderform adjustment element is provided in the folded optical light path, wherein a deflection mirror of the folded optical light path is attached in the adjustment element, with which the light of the light source onto the Tilting mirror matrix can be aligned For a particularly good alignment with the tilting mirror matrix, it is also advantageous if the entire light is focused on the tilting mirror matrix. According to a preferred development of the invention, an optical system for focusing the light beam on the tilting mirror matrix is arranged in the adjusting element is As has already been made clear in the case of the rectangular rod, it is particularly advantageous if a rectangular light surface is imaged on the tilting mirror mat. The focusing which is possible for this purpose can be carried out, for example, with the optical system which is arranged within the adjusting element by changing the location of the adjusting element Suitable focusing conditions can always be set when adjusting
Diesbezüglich ist bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ferner vorgesehen, daß eine rechteckige, lichtemittierende, von der Lichtquelle gespeiste Flache vor dem Justierelement ausgebildet ist und das Justiere lement ein mindestens zweihnsiges System aufweist, mit dem die lichtemittierende Flache auf die Kippspiegelmatπx abgebildet wirdIn this regard, a preferred development of the invention further provides that a rectangular, light-emitting area fed by the light source is formed in front of the adjusting element and the adjusting element has an at least two-sided system with which the light-emitting area is imaged on the tilting mirror matrix
Die rechteckige Flache laßt sich durch den vorher genannten rechteckigen Stab ausbilden Weitere Ausbildungen für die von der Lichtquelle gespeisten Flache sind ebenfalls möglich und können beispielsweise durch Vorsehen einer rechteckigen Blende im Strahlengang verwirklicht werdenThe rectangular area can be formed by the aforementioned rectangular rod. Further designs for the area fed by the light source are also possible and can be implemented, for example, by providing a rectangular aperture in the beam path
Als besonders vorteilhaft für die Kompaktheit bei gleichzeitig guten Abbildungseigenschaften hat sich gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung herausgestellt, wenn der Abbildungsmaßstab des mindestens zweihnsigen Systems zwischen 1 und 5 egt Bei dem spater angegebenen Ausführungsbeispiel wurde insbesondere ein Verkleinerungsfaktor von 2 gewähltAccording to a preferred development of the invention, it has been found to be particularly advantageous for the compactness with good imaging properties if the imaging scale of the at least two-sided system is between 1 and 5. In the exemplary embodiment specified later, a reduction factor of 2 was chosen in particular
Eine gunstige Lichtleistung verbunden mit einer geringeren Wärmeleistung ergibt sich aufgrund einer verbesserten Justiermoglichkeit gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß vor der Kippspiegelmatπx eine Feldlinse angeordnet ist Die Justierung wird insbesondere deshalb erleichtert, weil die Feldlinse den gewünschten Winkel auf die Kippspiegelmatπx, im wesentlichen der für optimale Dunkel/Hellverhaltnisse, auch bei der Justierung einhält Ferner wird die Justierung erleichtert, weil durch die Feldlinse eine große Bewegung des Justierelements in eine kleine Bewegung des Lichtbundels auf der Kippspiegelmatπx möglich wird Diese verbesserte Justiermoglichkeit ist besonders für ein kommerzielles Videogerat forderlich, da sich der Lichtweg selbst bei sehr kompakter Ausfuhrung des Gerätes leichter einstellen laßt und der von der Lichtquelle auf der Kippspiegelmatπx erzeugte Lichtfleck ohne Aufwand nahezu vollständig mit nur kleinen toleπebaren Uberdeckungen des Randbereichs der Kippspiegelmatπx übereinander geführt werden kannA favorable light output combined with a lower heat output results due to an improved adjustment possibility according to an advantageous development of the invention in that a field lens is arranged in front of the tilt mirror matrix. The adjustment is made easier in particular because the field lens makes the desired angle to the tilt mirror matrix, essentially the for optimal dark / light conditions, also during adjustment, the adjustment is also made easier because the field lens enables a large movement of the adjustment element into a small movement of the light beam on the tilting mirror matrix. This improved adjustment option is particularly necessary for a commercial video device, because the light path can be adjusted more easily, even with a very compact design of the device, and the light spot generated by the light source on the tilting mirror matrix is almost completely effortless with only small, tolerable cover The edge region of the tilt mirror mat can be guided one above the other
Insbesondere ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das über den optischen Lichtweg auf die Kippspiegelmatπx gerichtete Lichtbundel durch die Feldlinse auf die Kippspiegelmatπx gerichtet ist, wahrend das von der Kippspiegelmatπx in das Objektiv reflektierte Licht von der Feldlinse unbeeinflußt in das Objektiv einfallt Dies ist für eine Erhöhung der Kompaktheit forderlich, da die Feldlinse dann beim Verlassen der Kippspiegelmatrix nicht mehr stört Das kann man unter anderem durch eine spezielle Ausbildung der Feldlinse erreichen, bei der in der Linse für das von der Matrix reflektierte Licht ein Loch gebohrt wirdIn particular, it is provided according to a further development of the invention that the light beam directed via the optical light path onto the Kippspiegelmatπx is directed through the field lens onto the Kippspiegelmatπx, while the light reflected from the Kippspiegelmatπx into the lens is unaffected by the field lens and enters the lens. This is for an increase in compactness is required, since the field lens then no longer interferes when it leaves the tilting mirror matrix. This can be achieved, among other things, by a special design of the field lens, in which a hole is drilled in the lens for the light reflected from the matrix
Für eine besonders kostengünstige Ausbildung des Videogerates, insbesondere auch zur Forderung der Kompaktheit ist gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Feldlinse senkrecht
zur optischen Achse einen teilkreisformigen Querschnitt, insbesondere einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, der zwischen einfallendem Lichtbundel und Kippspiegel angeordnet ist, wobei eine durch die Abweichung von der Kreisform definierte Öffnung zwischen Kippspiegelmatπx und Objektiv liegtFor a particularly inexpensive design of the video device, in particular also for the requirement of compactness, it is provided according to a preferred development of the invention that the field lens is vertical has a part-circular cross-section to the optical axis, in particular a semicircular cross-section, which is arranged between the incident light beam and tilting mirror, an opening defined by the deviation from the circular shape being between the tilting mirror matrix and the lens
Die Kompaktheit eines Videogerates der genannten Art laßt sich auch gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erhohen, bei der im optischen Lichtweg ein letzter Umlenkspiegel vorgesehen ist, der das Lichtbundel aus einer Ebene des von diesem Umlenkspiegel liegenden optischen Lichtweg heraus und auf die Kippspiegelmatπx richtet Aufgrund des so gearteten optischen Lichtwegs wird das Licht in drei Dimensionen statt einer Ebene gefuhrtThe compactness of a video device of the type mentioned can also be increased in accordance with a further development of the invention, in which a final deflecting mirror is provided in the optical light path, which directs the light bundle out of a plane of the optical light path lying from this deflecting mirror and onto the tilting mirror mat optical path, the light is guided in three dimensions instead of one level
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung noch naher verdeutlicht Es zeigenThe invention is further illustrated in the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing
Fig 1 eine schematische Darstellung des bei der Erfindung eingesetzten Mischpπnzips,1 shows a schematic illustration of the mixing chip used in the invention,
Fig 2 eine schematische Darstellung einer Mischung anhand eines polygonformigen KorpersFig. 2 is a schematic representation of a mixture based on a polygonal body
Fig 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemaß ausgestaltetenProjektionssystems mit einer Kippspiegelmatπx,3 shows a perspective view of a projection system designed according to the invention with a tilting mirror matrix,
Fig 4 eine andere perspektivische Ansicht des Projektionssystems von Fig 3,4 shows another perspective view of the projection system from FIG. 3,
Fig 5 einen Schnitt durch das Projektionssystem gemäß Fig 3 und Fig 4 gemäß der in Fig 4 eingezeichneten Linie A-A,5 shows a section through the projection system according to FIG. 3 and FIG. 4 according to the line A-A drawn in FIG. 4,
Fig 6 eine Strahlführung mit einem Justierelement und der Kippspiegelmatπx innerhalb des6 shows a beam guide with an adjusting element and the tilting mirror inside the
Ausfuhrungsbeispiels von Fig 3 bis Fig 5,Exemplary embodiment from FIG. 3 to FIG. 5,
Fig 7 eine Schnittzeichnung des in Fig 6 gezeigten Justierelements,7 shows a sectional drawing of the adjusting element shown in FIG. 6,
Fig 8 eine Anordnung wie bei Fig 1, jedoch mit gefaltetem Lichtweg und zusätzlichem8 shows an arrangement as in FIG. 1, but with a folded light path and additional
FarbradColor wheel
In Fig 1 wird das grundlegende Prinzip dargestellt, mit dem ein Lichtbundel 2 zur Verbesserung einer Ausleuchtung einer zur Darstellung eines Videobildes eingesetzten Matrix homogenisiert wird Das Lichtbundel stammt aus einer Lampe, wie einer Halogenlampe, einer Lichtbogenlampe oder ähnlichem, die in einem Reflektor eingebaut ist und von dort aus als ein im wesentlichen paralleles Lichtbundel austritt Lampe und Reflektor bilden dabei die Lichtquelle 31 shows the basic principle with which a light bundle 2 is homogenized to improve the illumination of a matrix used for displaying a video image. The light bundle comes from a lamp, such as a halogen lamp, an arc lamp or the like, which is installed in a reflector and From there, an essentially parallel bundle of light emerges. The lamp and reflector form the light source 3
Ein derartiges Lichtbundel 2 weist im allgemeinen Winkeldivergenzen auf Weiter leuchtet das Emissionsvolumen, das beispielsweise durch eine leuchtende Wendel ausgebildet ist, in der Lichtquelle 3 mit
einer inhomogenen räumlichen Intensitätsverteilung Will man ein derartiges Lichtbundel auf eine LCD-Matπx oder Kippspiegelmatπx richten, dann wurden derartige Inhomogenitäten auf dieser Matrix eine ungleichmäßige Beleuchtung verursachen, worunter die Qualltat der Bilddarstellung auf der LCD-Matπx oder Kippspiegelmatπx leidet Nach dem Stand der Technik wird zweckmaßigerweise ein größerer Bereich als die Matrix ausgeleuchtet, um vor allen Dingen den Einfluß des Lichtintensitatsabfall aufgrund Winkeldivergenz und raumlich inhomogener Lichtverteilung zu den Randern der Matrix hin zu vermindernSuch a light bundle 2 generally has angular divergences. The emission volume, which is formed, for example, by a luminous filament, also shines in the light source 3 an inhomogeneous spatial intensity distribution If one wants to direct such a light beam onto an LCD matrix or tilt mirror matrix, then such inhomogeneities on this matrix would cause uneven illumination, from which the problem of the image display on the LCD matrix or tilt mirror matrix suffers. According to the prior art, expediently a larger area is illuminated than the matrix, above all to reduce the influence of the decrease in light intensity due to angular divergence and spatially inhomogeneous light distribution towards the edges of the matrix
Im Beispiel von Fig 1 ist jedoch eine Einrichtung zum Mischen 5 vorgesehen, mit der eine Homogenisierung der Leuchtdichte so bewirkt wird, daß nur der gewünschte Bereich der Matrix mit ausschließlich geringfügiger Überlappung der Rander beleuchtet werden kann Dies fuhrt zu einer höheren Leuchtdichte auf der Kippspiegelmatπx, bzw es kann dadurch Leistung für die Lichtquelle 3 eingespart werden, so daß sich der Kuhlaufwand vermindert, weil eine Lichtquelle 3 niedrigerer Intensität als herkömmlich einsetzbar istIn the example of FIG. 1, however, a device for mixing 5 is provided, with which a homogenization of the luminance is brought about in such a way that only the desired area of the matrix can be illuminated with only a slight overlap of the edges. This leads to a higher luminance on the tilting mirror matrix. or it can save power for the light source 3, so that the cow wall is reduced because a light source 3 of lower intensity than conventional can be used
Im schematisch gezeichneten Beispiel von Fig 1 ist die Einrichtung zum Mischen 5 eine planparallele Platte, die auf beiden vom Lichtbundel 2 durchdrungenen Seiten verspiegelt ist Das Lichtbundel 2 wird in der planparallelen Platte durch Hin- und Herreflexion der einzelnen Lichtstrahlen, wie in Fig 1 durch Pfeile angedeutet ist, aufgeweitet und homogenisiert Dadurch erhalt man am Ausgang der Einrichtung zum Mischen ein nahezu homogenes Lichtbundel, so daß die Matrix nur auf einem Feld, das ungefähr der Ausdehnung der Kippspiegelmatπx entspricht, beleuchtet werden muß Seitliche Abfalle der Leuchtdichte in den Randbereichen tragen nur wenig zur Gesamtbeleuchtung bei und der dadurch bedingte Lichtverlust kann gegenüber den sonst beim Stand der Technik ohne Einrichtung zum Mischen 5 erzeugten Beleuchtungen vernachlässigt werdenIn the schematically drawn example of FIG. 1, the device for mixing 5 is a plane-parallel plate which is mirrored on both sides penetrated by the light bundle 2. The light bundle 2 is reflected in the plane-parallel plate by back and forth reflection of the individual light beams, as in FIG. 1 by arrows is indicated, widened and homogenized. This gives an almost homogeneous bundle of light at the exit of the device for mixing, so that the matrix only has to be illuminated in a field which corresponds approximately to the extent of the tilting mirror matrix. Lateral drops in the luminance in the edge regions contribute only little to the overall lighting and the resulting loss of light can be neglected compared to the lighting otherwise generated in the prior art without a device for mixing 5
In Fig 1 ist zusatzlich das Prinzip der Bilddarstellung mit einer Matrix angedeutet Eine schematisch dargestellte Krppspiegelmatπx aus mehreren Spiegeln 7 richtet das reflektierte Licht für das auf der Kippspiegelmatπx eingestellte Videobild in ein Objektiv 9, welches wiederum das Bild auf einen Schirm projiziertThe principle of image display with a matrix is additionally indicated in FIG. 1. A schematically illustrated Krppspiegelmatπx from a plurality of mirrors 7 directs the reflected light for the video image set on the tilting mirror matrix into a lens 9, which in turn projects the image onto a screen
Alle Kippspiegel sind in der Fig 1 für maximale Reflexion eingestellt gezeigt, bis auf einen Spiegel 7', der dem Lichtbild 2 nur eine Kante entgegenstellt Von diesem Spiegel wird nur wenig Licht, bzw ausschließlich Streulicht, in das Objektiv 9 gelenkt Dieser Spiegel 7' wird deshalb auf dem Schirm als dunkles Feld dargestellt Die hier beschriebenen Kippspiegel sind von der Firma Texas Instruments, USA, erhaltlichAll tilting mirrors are shown in FIG. 1 set for maximum reflection, except for a mirror 7 'which only opposes the edge of the photo 2. Only a little light, or only scattered light, is directed into the lens 9 by this mirror. This mirror 7' is therefore shown on the screen as a dark field. The tilting mirrors described here are available from Texas Instruments, USA
Für ein Videobild, für das den einzelnen Bildpunkten verschiedene Spiegel 7, 7' der Kippspiegelmatπx zugeordnet werden, die geeignete Leuchtdichte für jeden Bildpunkt zu schaffen, werden derartige Spiegel 7, 7', wenn sie nur digital ansteuerbar sind, wie die heute kommerziell erhältlichen Spiegel, zur maximalen Reflexion oder minimaler Reflexion schnell hin- und hergeschaltet Dazu beaufschlagt man die Kippspiegel 7, 7' mit Pulszugen, deren Dunkel-/Helltastverhaltnιs für jeden Bildpunkt proportional der für diesen gewünschten Helligkeit istFor a video image for which different mirrors 7, 7 'of the tilting mirror matrix are assigned to create the appropriate luminance for each pixel, such mirrors 7, 7', if they can only be controlled digitally, like the mirrors that are commercially available today , quickly switched back and forth for maximum reflection or minimum reflection. To this end, the tilting mirrors 7, 7 'are subjected to pulse trains, the dark / light keying behavior for each pixel of which is proportional to the brightness desired for this
Bei der Fig 1 gezeigten Einrichtung zum Mischen 5 ist es empfehlenswert, mindestens die der Lichtquelle 3 zugewandte Oberseite mit dielektrischen Spiegelschichten zu versehen, derart, daß die Ruckreflexion zur
Lichtquelle 3 möglichst gering bleibt Den gleichen Zweck erfüllt beispielsweise bei geeignet polarisiertem Licht auch eine Anordnung der planparallelen Platte in Fig 1 unter dem BrewsterwinkelIn the device for mixing 5 shown in FIG. 1, it is advisable to provide at least the upper side facing the light source 3 with dielectric mirror layers in such a way that the jerk reflection results in Light source 3 remains as small as possible. For example, with suitably polarized light, arranging the plane-parallel plate in FIG. 1 at the Brewster angle also serves the same purpose
Die Ruckreflexion ist zwar auch beim Ausführungsbeispiel von Fig 1 nicht nachteilig, da der bei der Lichtquelle 3 vorgesehene Reflektor ruckreflektiertes Licht wieder auf die Einrichtung zum Mischen 5 zurückwirft Allerdings ist dann die durch die Ruckreflexion verursachte Aufweitung des Lichtbundels 2 großerThe jerk reflection is not disadvantageous even in the embodiment of FIG. 1, since the reflector provided in the light source 3 reflects jerk reflected light back onto the device for mixing 5. However, the widening of the light bundle 2 caused by the jerk reflection is then greater
Wie die vorangehene Diskussion zeigt, ist die in Fig 1 schematisch dargestellte Einrichtung zum Mischen, wenn beispielsweise dielektrische Schichten oder Polaπsatoren notwendig werden, sehr aufwendig, so daß man im kommerziellen Bereich, bei dem im wesentlichen auf den Preis geachtet werden muß, auf derartige Mischeinrichtungen möglichst verzichten sollteAs the preceding discussion shows, the device shown schematically in FIG. 1 for mixing, if, for example, dielectric layers or polarizers become necessary, is very complex, so that in the commercial field, where the price must be taken into account essentially, such mixing devices should avoid as much as possible
Dagegen wird eine andere, in Fig 2 gezeigte Alternative vorgeschlagen, bei der die Einrichtung zum Mischen 5 als polygonformiger Korper ausgebildet ist Von der Polygonform ist in Fig 2 nur ein Schnitt gezeigtIn contrast, another alternative shown in FIG. 2 is proposed, in which the device for mixing 5 is designed as a polygonal body. Only a section of the polygonal shape is shown in FIG
Licht, das von der Grundflache 1 1 des Korpers aus einfallt, wird an der Mantelflache des Polygons, also den einzelnen Polygonseiten 12 und 13 aufgrund Totalreflexion hin- und herreflektiert Wegen der bei ausgedehnten Lichtquellen immer gegebenen unterschiedlichen Einfallswinkel und Einfallsorte der einzelnen Strahlen des Lichtbundels 2 beim Eintritt m die Grundflache 11 kann ein Lichtbundel 2 mit der in Fig 2 gezeigten Einrichtung zum Mischen 5 geeignet homogenisiert werden, wobei der Grad der Homogenisierung wesentlich von den gewählten Abmessungen abhangtLight that falls from the base surface 1 1 of the body is reflected back and forth on the outer surface of the polygon, i.e. the individual polygon sides 12 and 13 due to total reflection because of the different angles of incidence and incidence of the individual rays of the light bundle 2, which always exist with extended light sources when entering the base area 11, a bundle of light 2 can be suitably homogenized with the device for mixing 5 shown in FIG. 2, the degree of homogenization essentially depending on the dimensions selected
In Fig 2 sind zwei Großen, d für die Lange des polygonformigen Korpers und a für dessen lateralen Ausdehnung, eingezeichnet Die Abmessung d sollte nicht zu klein sein, damit genügend viele Reflexionen stattfinden können Für den praktischen Gebrauch hat sich eine Anzahl von mindestens fünf Reflexionen als gunstig herausgestellt Gleichermaßen sollte die laterale Ausdehnung a des polygonformigen Korpers, der hier als Einrichtung zum Mischen 5 eingesetzt wird, so groß gewählt werden, daß die Kippspiegelmatπx 7 vollständig beleuchtet wird Diesbezüglich wurde im später naher ausgeführten Ausführungsbeispiel eine Optik eingesetzt, mit der die Austrittsflache 14 auf die Kippspiegelmatπx abgebildet wird Weiter wurde die Austrittsflache rechteckig gehalten, um auch bezüglich der Anpassung der Form eine möglichst gute Ausleuchtung der Krppspiegelmatπx zu erzielen2 shows two sizes, d for the length of the polygonal body and a for its lateral extent. The dimension d should not be too small so that enough reflections can take place. For practical use, a number of at least five reflections has been found Likewise, the lateral extension a of the polygon-shaped body, which is used here as a device for mixing 5, should be chosen so large that the tilting mirror mat 7 is fully illuminated. In this regard, an optics was used in the exemplary embodiment explained in more detail below, with which the exit surface 14 is mapped onto the tilting mirror matrix. Furthermore, the exit surface was kept rectangular in order to achieve the best possible illumination of the crooked mirror matrix with regard to the adaptation of the shape
Aufgrund der obigen Überlegungen der mindestens fünffachen Reflexion ergibt sich bezüglich des Totalreflexionwinkels α die BeziehungBased on the above considerations of at least five times the reflection, the relationship arises with respect to the total reflection angle α
tan(α) = — 5a Nach dem Snel usschen Berechnungsgesetz gilt aber gegenüber Lufttan (α) = - 5a According to the Snel us calculation law, however, the following applies to air
n
wobei n der Berechnungsmdex des Materials des polygonformigen Korpers ist Aufgrund der bekannten Beziehungen zwischen den Winkelfunktionen erhalt man als Abschätzung für die untere Grenze des Verhältnisses der Lange d zu der lateralen Ausdehnung a des polygonformigen Korpers n where n is the calculation mdex of the material of the polygonal body. Based on the known relationships between the angular functions, an estimate is made for the lower limit of the ratio of the length d to the lateral extension a of the polygonal body
d 5d 5
— > a V n2 - \-> a V n 2 - \
Will man Lichtverluste durch Lichtstrahlen, die unter sehr flachem Winkel α eintreten und nicht total reflektiert werden, vermeiden, kann man ferner die Seitenflächen 12, 13 des Mantels verspiegeln Es hat sich jedoch gezeigt, daß es aus Kostengrunden und da der Lichtverlust bei Einhaltung der oben abgeschätzten Beziehung in vertretbaren Bereichen bleibt, gunstiger ist, bei einem polygonformigen Korper ausschließlich die Totalreflexion einzusetzenIf you want to avoid light losses due to light rays that enter at a very flat angle α and are not totally reflected, you can also mirror the side surfaces 12, 13 of the jacket. However, it has been shown that it is for reasons of cost and because the loss of light while observing the above estimated relationship remains in justifiable areas, it is cheaper to use total reflection in a polygonal body
Dieses Prinzip der Homogenisierung wurde bei einem praktischen Ausführungsbeispiel verwirklicht, das im folgenden anhand der Fig 3 bis Fig 7 naher erläutert wird Dabei zeigen Fig 3 und Fig 4 verschiedene perspektivische Ansichten des Ausfuhrungsbeispiels, aus denen dessen verschiedene Merkmale entnehmbar sindThis principle of homogenization was realized in a practical exemplary embodiment, which is explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 7. FIGS. 3 and 4 show different perspective views of the exemplary embodiment, from which the various features thereof can be found
Als Lichtquelle 3 wird hier eine 120 W Lampe 30 eingesetzt, die schon vom Hersteller zum Parallehsieren von Licht mit einem Reflektor versehen war Deren Licht wird mit Hilfe eines optischen Systems 32 auf die Eintrittsflache eines polygonformigen Korpers 34 fokussiert Um eine erhöhte Kompaktheit der beispielhaft beschriebenen Vorrichtung zu erzielen, ist zwischen dem optischen System 32 und dem rechteckfbrmige Korper 34 ein Umlenkspiegel 36 vorgesehen Weiter ist zwischen der Lampe 30 und dem polygonformigen Korper 34 ein Farbrad 40 angeordnet Dieses Farbrad 40 weist verschiedene Segmente 42, 44, 46 und 48 auf, die mit dielektrischen Filterschichten für die Farben rot, grün, blau und weiß versehen sind und mit denen das aus der Lampe 30 austretende Lichtbundel farbgefiltert wird Das Farbrad 40 dreht sich schneller als 10 Umdrehungen pro Sekunde, so daß Lichtbundel aller durch die Farbfilter auf dem Farbrad gegebenen Farben innerhalb einer durch die Trägheit des Auges bedingten Zeitspanne auf die Kippspiegelmatπx gerichtet werden Die Information auf der Kippspiegelmatπx 15 wird entsprechend dem momentan wirksamen Farbfilter mit dem entsprechenden Farbauszug simultan gesteuert, so daß im Auge eines Betrachters des Videobildes ein farbiges Bild erfaßt wirdA 120 W lamp 30 is used as the light source 3 here, which was already provided with a reflector by the manufacturer for the parallelization of light, the light of which is focused on the entry surface of a polygonal body 34 with the aid of an optical system 32. In order to increase the compactness of the device described by way of example To achieve, a deflection mirror 36 is provided between the optical system 32 and the rectangular body 34. Furthermore, a color wheel 40 is arranged between the lamp 30 and the polygonal body 34. This color wheel 40 has various segments 42, 44, 46 and 48, which are associated with dielectric filter layers for the colors red, green, blue and white are provided and with which the light bundle emerging from the lamp 30 is color filtered. The color wheel 40 rotates faster than 10 revolutions per second, so that light bundles of all colors given by the color filter on the color wheel within a period due to the sluggishness of the eye tspanne be directed to the Kippspiegelmatπx The information on the Kippspiegelmatπx 15 is controlled according to the currently effective color filter with the corresponding color separation, so that a colored image is captured in the eye of a viewer of the video image
Aufgrund der fokussierenden Emkoppeloptik 32 ist der Lichtfleck auf dem Farbrad 40 minimal ausgedehnt, so daß die Kippspiegelmatπx 50 zum Ausschalten von Fehlinformationen durch Mischfarben beim Vorbeiführen von Segmentgrenzen zwischen den Segmenten 42, 44 ,46 oder 48 am Fokus des Lichtbundels nur kurzzeitig dunkel geschaltet werden muß Diese Zeiten sind bei bekannten Vorrichtungen wesentlich länger, so daß aufgrund dieses optischen Systems 32 und der speziellen Anordnung des Farbrads 40 im Fokus und vor dem polygonformigen Korper Lichtverluste verringert werdenBecause of the focusing coupling optics 32, the light spot on the color wheel 40 is minimally expanded, so that the tilt mirror mat 50 for switching off misinformation by mixed colors when passing segment boundaries between the segments 42, 44, 46 or 48 at the focus of the light beam only needs to be switched dark for a short time These times are considerably longer in known devices, so that light losses are reduced due to this optical system 32 and the special arrangement of the color wheel 40 in the focus and in front of the polygonal body
Der polygonformige Korper 34 dient als Einrichtung zum Lichtmischen, um Inhomogenitäten des von der Lampe 30 ausgehenden Lichts über Reflexionen möglichst auszugleichen Hierzu wird an der Mantelflache des
polygonformigen Korpers 34 mehrfach totalreflektiert, so daß am Ausgang 52 des polygonformigen Korpers 34 ein gleichmaßiges, wegen seines rechteckigen Querschnitts, rechteckiges Feld entsteht Das aus der Flache 52 austretende Licht wird in einem als Justierelement 54 ausgebildeten optischen System mit einem Spiegel umgelenkt und anschließend auf die Krppspiegelmatπx 50 geworfen Weitere Einzelheiten dazu werden in den folgenden Figuren 6 und 7 beschrieben Bemerkenswert ist jedoch bei dieser Anordnung, daß das Farbrad 40 vor der als Einrichtung zum Mischen und Homogenisieren vorgesehenen polygonformigen Korper 34 und nicht hinter diesem angeordnet ist Dadurch werden Inhomogenitäten im Farbrad 40 und auch eventueller Staub auf diesem durch das Mischen mit dem polygonformigen Korper 34 ausgemitteltThe polygonal body 34 serves as a device for light mixing in order to compensate for inhomogeneities of the light emanating from the lamp 30 via reflections as far as possible polygonal body 34 multiple total reflections, so that at the output 52 of the polygonal body 34 a uniform, because of its rectangular cross-section, rectangular field is created.The light emerging from the surface 52 is deflected in an optical system designed as an adjusting element 54 with a mirror and then onto the Krppspiegelmatπx 50 thrown. Further details on this are described in the following FIGS. 6 and 7. However, it is noteworthy with this arrangement that the color wheel 40 is arranged in front of the polygonal body 34 intended as a device for mixing and homogenizing and not behind it and also any dust on this averaged by mixing with the polygonal body 34
Die Kippspiegelmatπx 50 bestand im Ausführungsbeispiel aus 845 x 600 Kippspiegeln mit Abmessungen 17 μm x 17μm Der polygonformige Korper 34 hatte eine geeignet große Lange von 75 mm bei einer Eintrittsflache von 4,8 mm x 7 mm, was dazu ausreicht, daß das Licht bei dem gewählten Material, im Ausfuhrungsbeispiel Glas, durch Totalreflexion mehr als 5 Reflexionen der einzelnen Strahlen des Lichtbundels 2 bei seinem Durchlauf von Eintrittsflache zur Austrittsflache des polygonformigen Korpers 34 erleidet Diese Dimensionierung hat sich für eine vollständige Mischung als äußerst gunstig erwiesenThe Kippspiegelmatπx 50 in the exemplary embodiment consisted of 845 x 600 tilting mirrors with dimensions 17 μm x 17μm. The polygonal body 34 had a suitably large length of 75 mm with an entry area of 4.8 mm x 7 mm, which is sufficient for the light at the The selected material, in the exemplary embodiment glass, suffers from total reflection more than 5 reflections of the individual beams of the light bundle 2 as it passes through the entry surface to the exit surface of the polygonal body 34. This dimensioning has proven to be extremely advantageous for a complete mixture
In dem in Fig 5 gezeigten Schnitt ist der polygonformige Korper 34 noch deutlicher zu sehen Dieser hat im Ausfuhrungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt, um das aus seiner Austrittsflache 52 austretende Licht über die nachfolgend noch naher beschriebenen optischen Elemente auf die ebenfalls rechteckformige Kippspiegelmatπx abzubilden Weiter besteht der polygonformige Korper 34 aus Glas, damit der bezuglich Gleichmäßigkeit für geringe Lichtverluste mit Standardverfahren hergestellt werden kann, denn die Gleichmäßigkeit des polygonformigen Korpers 34 ist äußerst zweckmäßig zur Einhaltung der TotalreflexionsbedingungenIn the section shown in FIG. 5, the polygonal body 34 can be seen even more clearly. In the exemplary embodiment, this has a rectangular cross section in order to image the light emerging from its exit surface 52 via the optical elements described in more detail below on the likewise rectangular tilting mirror matrix. The polygonal body also exists Body 34 made of glass, so that the uniformity for low light losses can be produced with standard methods, because the uniformity of the polygonal body 34 is extremely useful for maintaining the total reflection conditions
Um auch eine Verspannung des polygonformigen Korpers 34 und eine Aufhebung von Totalreflexionsbedingungen durch Anlage der Mantelflachen an einem Halter, die zu Lichtverlusten fuhren konnten, zu verringern, ist ein Halter 56 vorgesehen, der aus einem einfachen Blech gebogen ist, das weniger als 0,5 mm Dicke aufwies Dieses halt den polygonformigen Korper 34 über eine Klemmung Aufgrund der kleinen Anlageflache, praktisch hnienformig, mit einer maximalen Ausdehnung senkrecht zu Linienπchtung der Klemmung von 0,5 mm werden Lichtverluste, die durch Aufhebung der Totalreflexionsbedingungen lokal entstehen konnten, eingeschränkt Je kleiner die Anlageflache ist, desto besser werden unerwünschte Totalreflexionsverluste vermiedenIn order to also reduce distortion of the polygonal body 34 and an abolition of total reflection conditions by contacting the jacket surfaces on a holder, which could lead to light loss, a holder 56 is provided, which is bent from a simple sheet metal that is less than 0.5 mm thickness This held the polygonal body 34 via a clamp Because of the small contact surface, practically hien-shaped, with a maximum extension perpendicular to the line alignment of the clamp of 0.5 mm, light losses that could arise locally due to the cancellation of the total reflection conditions are limited, the smaller the Is the better the undesired total reflection losses are avoided
Der Halter 56 ist außerdem federnd ausgebildet und zieht den polygonformigen Korper gemäß der Darstellung von Fig 5 gegen als Schneiden ausgeführte Kanten 57 nach unten Diese Schneiden bieten ebenfalls nur eine kleine Flache als Auflager, wodurch Lichtverluste ebenfalls verringert wurden Gegen axiales Verschieben des Körpers 39 ist in diesem eine nicht gezeigte Nut vorgesehen, in die eine ebenfalls in dieser Ansicht verdeckte Feder eingreift, die an einem Teil durch Schrauben justierbares Teil angeordnet ist
Der weitere Strahlverlauf hinter dem polygonformigen Korper bis zur Kippspiegelmatrix 50, von der aus das Videobild über ein Objektiv 60 auf einen Schirm projiziert wird, ist insbesondere aus Fig 6 erkennbar Ein aus dem polygonformigen Korper 34 austretendes Lichtbundel 62 wird über das einen Spiegel 64 enthaltende Justierelement 54 auf einen weiteren Spiegel 66, der das Lichtbundel 62 aus der Ebene, in der das Lichtbundel 62 vorher geführt wird, heraus lenkt, auf die Kippspiegelmatπx 50 gerichtetThe holder 56 is also designed to be resilient and pulls the polygonal body downward, as shown in FIG. 5, against edges 57 designed as cutting edges. These cutting edges also only have a small area as a support, as a result of which light losses have also been reduced. Against axial displacement of the body 39 is in this a groove, not shown, is provided, into which engages a spring which is also hidden in this view and which is arranged on a part of an adjustable part by screws The further beam path behind the polygonal body up to the tilting mirror matrix 50, from which the video image is projected onto a screen via an objective 60, can be seen in particular in FIG. 6. A bundle of light 62 emerging from the polygonal body 34 is passed over the adjusting element containing a mirror 64 54 to another mirror 66, which directs the bundle of light 62 out of the plane in which the bundle of light 62 is guided beforehand, directed toward the tilt mirror mat 50
Das von dieser reflektierte Lichtbundel wird anschließend in das Objektiv 60 gefuhrt, welches das auf der Kippspiegelmatrix elektrisch eingestellte Bild auf einem Schirm projiziert Zur Verbesserung der Justierung mittels des Justierelements 54 ist eine Feldlinse 68 zur Verkleinerung seiner Bewegungen vorgesehen, um einmal den definierten Winkel für kleinste Intensität im Dunkelzustand auf der Kippspiegelmatrix einzuhalten und andererseits die Justierung empfindlicher zu machenThe bundle of light reflected by this is then guided into the objective 60, which projects the image electrically set on the tilting mirror matrix on a screen.To improve the adjustment by means of the adjusting element 54, a field lens 68 is provided for reducing its movements by once the defined angle for the smallest Maintain intensity in the dark state on the tilting mirror matrix and on the other hand make the adjustment more sensitive
Damit das von der Kippspiegelmatrix 50 ausgehende Licht durch die Feldlinse 68 unbeeinflußt bleibt und trotzdem eine sehr kompakte Vorrichtung möglich wird, ist die Feldlinse 68 teilkreisformig ausgebildet Im Ausführungsbeispiel wurde eine halbkreisförmige Feldlinse 68 eingesetzt Es wäre aber auch möglich, in eine herkömmliche kreisförmige Feldlinse 68 eine geeignet große Öffnung für das von der Kippspiegelmatrix refeflektierte Licht zu bohren oder auf andere Weise freizulegenIn order that the light coming from the tilting mirror matrix 50 remains uninfluenced by the field lens 68 and a very compact device is nevertheless possible, the field lens 68 is designed in the form of a part circle. In the exemplary embodiment, a semicircular field lens 68 was used. However, it would also be possible to insert a into a conventional circular field lens 68 to drill a suitable large opening for the light reflected by the tilting mirror matrix or to expose it in some other way
Der Spiegel 66 sowie die Feldlinse 68 in geometrischer Beziehung zur Kippspiegelmatrix 60 und dem Justierelement 54 wurde so ausgelegt, daß nach Justierung mit dem Justierelement 54 immer nahezu optimale Abbildungsbedingungen vorherrschenThe mirror 66 and the field lens 68 in geometric relation to the tilting mirror matrix 60 and the adjusting element 54 were designed in such a way that after adjustment with the adjusting element 54, almost optimal imaging conditions always prevail
Um ein kompaktes Videogerat zu schaffen, hat es sich insbesondere als gunstig erwiesen, mittels der Feldlinse 68 und eventuell anderen optischen Elementen, wie eine Linse im Justierelement 54, eine Verkleinerung des rechteckigen Querschnitts der Austrittsflache des polygonformigen Korpers, im Bereich von 5 bis 1 vorzusehen Beim Ausführungsbeispiel wurde deshalb eine Verkleinerung um den Faktor 2 eingesetztIn order to create a compact video device, it has proven to be particularly advantageous to use the field lens 68 and possibly other optical elements, such as a lens in the adjusting element 54, to provide a reduction in the rectangular cross section of the exit surface of the polygonal body in the range from 5 to 1 A reduction by a factor of 2 was therefore used in the exemplary embodiment
Wie insbesondere aus Fig 3 hervorgeht, ist das Justierelement 54 mit einer Schelle 70, die mit Schrauben 72 an einer Grundplatte gefestigt werden, fixiert Das Justieren erfolgt bei gelockerten Schrauben 72 Das Justierelement 54 erlaubt aufgrund seiner zylindrischen Form sowohl eine Drehung als auch eine Verschiebung auf die Kippspiegelmatrix 50 zu und von ihr weg Beide Bewegungen reichen aus, um das von der Lampe 30 über die nachfolgenden optischen Elemente geführte Lichtbundel vollständig auf die Kippspiegelmatirx 50 auszurichten Insbesondere ist die Drehbewegung des Justierelements 54 aufgrund seiner zylindrischen Form und seiner angepaßten Lagerung in der Grundplatte der Einrichtung geeignet, das rechteckformige, aus dem Polygonkorper 34 austretende Lichtbundel 62 mit der rechteckigen Fläche der Kippspiegelmatrix zur Deckung zu bringen Die mögliche Verschiebung in Richtung des Lichtstrahlverlaufs läßt es auch zu, daß Lichtbündel besser auf der Kippspiegelmatπx 50 zu fokussieren, da mit dieser Verschiebebewegung gleichzeitig ein im Justierelement 54 vorgesehenes optisches System 76 auf der optischen Achse verstellt wird, wodurch eine Fokussierung möglich wird Wie insbesondere aus Fig 3 erkennbar ist, wird das Justierelement 54 in einer wannenformigen Mulde gehalten und hat an anderen Wanden prinzipiell nur mit zwei geraden Linien Kontakt
Diese Art der Lagerung, insbesondere durch Ausbildung schräger Wände der Mulde, laßt sowohl eine einfache und reproduzierbare Drehung als auch eine Verschiebung des Justierelements 54 zuAs can be seen in particular from FIG. 3, the adjusting element 54 is fixed with a clamp 70, which is fastened to a base plate with screws 72. The adjustment takes place with loosened screws 72. The adjusting element 54 allows both rotation and displacement due to its cylindrical shape the tilting mirror matrix 50 to and from it. Both movements are sufficient to completely align the bundle of light guided by the lamp 30 via the subsequent optical elements to the tilting mirror matrix 50. In particular, the rotary movement of the adjusting element 54 is due to its cylindrical shape and its adapted mounting in the base plate suitable for the device to bring the rectangular beam of light 62 emerging from the polygonal body 34 to cover with the rectangular surface of the tilting mirror matrix. The possible shift in the direction of the light beam path also allows the light beam to focus better on the tilting mirror matrix 50 due to the fact that this shifting movement simultaneously adjusts an optical system 76 provided in the adjusting element 54 on the optical axis, which makes focusing possible. As can be seen in particular from FIG. 3, the adjusting element 54 is held in a trough-shaped depression and in principle has other walls contact only with two straight lines This type of storage, in particular by forming inclined walls of the trough, allows both simple and reproducible rotation and a displacement of the adjusting element 54
Die Einzelheiten des Justierelements 54 sind in dem Fig 7 gezeigten Schnitt zu sehen Der polygonformige Korper 34 wird insbesondere bis in das Justierelement 54 hinein gefuhrt Dazu ist im Justierelement 54 eine Aussparung 78 vorgesehen Das Licht wird dann über dreilmsiges optisches System 76 geleitet und fokussiert Die optische Achse fallt dabei mit der Zylinderachse des Justierelements 54 zusammen, was die Justierung besonders vereinfacht, weil dadurch die Fokussierung durch Verschiebung und das Ausrichten durch Drehung voneinander entkoppelt sindThe details of the adjusting element 54 can be seen in the section shown in FIG. 7. The polygonal body 34 is in particular guided into the adjusting element 54. A recess 78 is provided in the adjusting element 54. The light is then guided and focused via a three-arm optical system 76 The axis coincides with the cylinder axis of the adjusting element 54, which simplifies the adjustment in particular because the focusing by displacement and the alignment by rotation are decoupled from one another
Mittels des optischen Systems 76 und der Feldlinse 68 wird eine Abbildung der Austπttsflache des polygonformigen Korpers 34 auf die Kippspiegelmatrix von 1 2 erreicht Andere Verkleinerungsfaktoren sind ebenfalls möglich Es wird jedoch angestrebt, diesen Faktor zwischen 1 und 5 zu halten, damit optimale Justierungseigenschaften bei gleichzeitig kompakter Bauweise möglich sindBy means of the optical system 76 and the field lens 68, an image of the exit surface of the polygonal body 34 on the tilting mirror matrix of 1 2 is achieved. Other reduction factors are also possible. However, the aim is to keep this factor between 1 and 5 so that optimal adjustment properties are at the same time more compact Construction are possible
Wie schon aus dem Beispiel gemäß der Fig 3 und 4 erkennbar ist, weist die Einrichtung einen gefalteten Strahlengang auf, der gegenüber bekannten Strahlungsgangen einige Besonderheiten aufweist Dazu sei kurz noch einmal auf die Fig 1 eingegangenAs can already be seen from the example according to FIGS. 3 and 4, the device has a folded beam path which has some special features compared to known radiation paths. For this purpose, FIG. 1 will be briefly discussed again
In Fig 1 ist eine Lichtquelle 3 gezeigt, aus der ein nahezu paralleles Lichtbundel 2 emittiert wird Dazu ist die Lichtquelle 3 mit einem Wendel, einer Gasentladungs- oder Lichtbogenlampe ausgestattet, deren Licht mit dem schematisch in Fig 1 angedeuteten Reflektor parallehsiert wird Dieses Licht fallt auf eine Kippspiegelmatrix, die aus mehreren in Reihen und Spalten angeordneten Kippspiegeln besteht Die Kippspiegel werden, wie vorher beschrieben, mit der Information eines Videobildes beaufschlagt Die ungekippten Kippspiegel 7 reflektieren dabei voll das eingefallene Licht in das Objektiv 8, das die Kippspiegelmatrix dann auf einem Schirm abbildet Weiter ist in Fig 1 schematisch ein Kippspiegel 7' angedeutet, der bei seinem eingestellten Winkel dem Lichtbundel 2 entgegengestellt ist Das bedeutet, daß von diesem Kippspiegel nur weniges Streulicht in das Objektiv 8 fallen kann1 shows a light source 3, from which an almost parallel bundle of light 2 is emitted. For this purpose, the light source 3 is equipped with a filament, a gas discharge or arc lamp, the light of which is parallelized with the reflector indicated schematically in FIG. 1. This light is conspicuous a tilting mirror matrix consisting of a plurality of tilting mirrors arranged in rows and columns. The tilting mirrors, as previously described, are loaded with the information of a video image. The untilted tilting mirrors 7 fully reflect the incident light into the lens 8, which the tilting mirror matrix then depicts on a screen Furthermore, a tilting mirror 7 'is indicated schematically in FIG. 1, which is opposed to the light beam 2 at its set angle. This means that only a little scattered light can fall into the lens 8 from this tilting mirror
Da es sich bei derartigen Lichtquellen 1 üblicherweise um ausgedehnte Lichtquellen handelt, die selbst bei annahender Parallelität des Lichtbundels 2 ein hohes Strahlprodukt aufweisen, finden sich im Lichtbundel 2 verschiedene Lichtstrahlen unterschiedlichen Winkels, so daß das erforderliche Dunkel-/Hellverhaltnιs nur erreicht werden kann, wenn die Lichtquelle 1 in einem gewissen Abstand von der Kippspiegelmatrix 3 angeordnet wird. Dies steht beispielsweise der Forderung entgegen, ein besonders kompaktes Videogerat zu schaffen Um ein kompaktes Gerat bereitzustellen, ist es in der Optik bekannt, einen gefalteten Lichtweg zu verwenden, also den Strahlengang mit mehreren Umlenkspiegeln in einer Ebene oder im Raum zu fuhren Dafür sind verschiedenste Möglichkeiten gegebenSince such light sources 1 are usually extended light sources which have a high beam product even when the bundle of light 2 is approaching parallel, there are 2 different light beams of different angles in the bundle of light, so that the required dark / light behavior can only be achieved if the light source 1 is arranged at a certain distance from the tilting mirror matrix 3. This contradicts, for example, the requirement to create a particularly compact video device. In order to provide a compact device, it is known in optics to use a folded light path, i.e. to guide the beam path with several deflecting mirrors in one plane or in space. There are various possibilities for this given
Unerwarterterweise ist jedoch die m Fig 8 angegebene Art einen gefalteten Lichtweg bereitzustellen, bei der die Lichtquelle in der Nahe der Kippspiegelmatrix angeordnet ist und das von der Lichtquelle entstammende
Lichtbündel 2 von der Kippspiegelmatrix weggerichtet wird gegenüber anderen Möglichkeiten der Faltung eines Lichtwegs vorzuziehen. Man würde erwarten, daß die von der Lichtquelle 3 erzeugte Verlustleistung, bei den hohen Lichtleistungen zum Darstellen von Videobildern mit ungefähr 2 m Bildschirmdiagonale und größer die Kippspiegelmatrix so stark erwärmen würde, daß sie eventuell nicht mehr richtig arbeitet. Man gewinnt jedoch einen bedeutenden Vorteil dadurch, daß ein einziger Kühlstrom 6 verwendet werden kann, also beispielsweise nur ein einziger Ventilator, der sowohl die Kippspiegelmatrix als auch Lichtquelle 3 kühlt. Bei anderen Faltungen des Lichtwegs wären wegen des erforderlichen großen Abstandes zwischen der Kippspiegelmatrix und der Lichtquelle 3 möglicherweise zwei Ventilatoren zum Kühlen nötig. Der Vorteil einer Anordnung wirkt sich gemäß Fig. 2 daher vor allem in einer erhöhten Kompaktheit aus. Weiter ergibt sich ein Vorteil daraus, daß durch die gleichmäßige Wärmeabfuhr der Lampe 3 und den Kühlstrom 6 an der Kippspiegelmatrix eine konstante Temperatur eingestellt wird, die für die Darstellung reproduzierbarer Bilder äußerst günstig wirkt. In anderen Fällen würde die Kippspiegelmatrix , deren Verlustleistung aufgrund der unterschiedlichen Anzahl der umgekippten Kippspiegel 7' vom Bildinhalt abhängt, eine schlechtere Bildqualität liefern.Unexpectedly, however, the way specified in FIG. 8 is to provide a folded light path in which the light source is arranged in the vicinity of the tilting mirror matrix and that originating from the light source Beam 2 directed away from the tilting mirror matrix is preferable to other ways of folding a light path. It would be expected that the power loss generated by the light source 3, given the high light outputs for displaying video images with a screen diagonal of approximately 2 m and larger, would heat up the tilting mirror matrix to such an extent that it may no longer work properly. However, a significant advantage is gained in that a single cooling stream 6 can be used, for example only a single fan, which cools both the tilting mirror matrix and light source 3. With other folds of the light path, two fans would possibly be necessary for cooling because of the large distance required between the tilting mirror matrix and the light source 3. The advantage of an arrangement according to FIG. 2 therefore has an increased compactness. Another advantage results from the fact that the uniform heat dissipation of the lamp 3 and the cooling flow 6 on the tilting mirror matrix set a constant temperature which has an extremely favorable effect for the display of reproducible images. In other cases, the tilting mirror matrix, the power loss of which depends on the image content due to the different number of tilted tilting mirrors 7 ′, would provide poorer image quality.
Bei kleineren Lichtleistungen der Lampe 3 kann man sogar auf einen Ventilator zum Erzeugen des Kühlstroms 6 verzichten. Der Kühlstrom entsteht dann allein durch Konvektion, wenn Lampe 1 und Kippspiegelmatrix sich an der Oberseite des Videogerätes befinden, da die erzeugte Wärme nach oben steigt und so einen Sog für kühlere Luft von unten erzeugt.With smaller light outputs of the lamp 3, one can even dispense with a fan for generating the cooling flow 6. The cooling current is created solely by convection when lamp 1 and the tilting mirror matrix are located on the top of the video device, since the heat generated rises and thus creates a suction for cooler air from below.
Um deutlich zu machen, wie sich der in Fig. 8 gezeigte Aufbau, insbesondere auch bezüglich der Kühlung auf andere Bauelemente auswirkt, ist in dieser Figur noch ein Farbrad 10 eingezeichnet. Derartige Farbräder verwendet man, um auch farbige Bilder darstellen zu können.In order to make it clear how the structure shown in FIG. 8, in particular also with regard to cooling, affects other components, a color wheel 10 is also shown in this figure. Such color wheels are used to be able to display colored images.
Das vorher beschriebene Ausführungsbeispiel eines Projektionsgerätes zum Abbilden eines auf einer Kippspiegelmatrix dargestellten Videobildes ist ausschließlich beispielhaft angegeben. Wie vorangehend schon deutlich wurde, können durch Einstellung verschiedener Abstände, Einsatz andersartiger polygonfόrmiger Körper, Lampen oder Optiken je nach den gegebenen Erfordernissen unterschiedliche Optimierungen vorgenommen werden.
The previously described exemplary embodiment of a projection device for imaging a video image displayed on a tilting mirror matrix is given only by way of example. As has already been made clear above, by setting different distances, using different polygonal bodies, lamps or optics, different optimizations can be carried out depending on the given requirements.
Claims
1. Projektionseinrichtung mit einer in einer Bildebene befindlichen Matrix (50) zum Erzeugen eines Videobildes, mit einer Optik (9) zur Projektion dieses Videobildes auf einen Schirm sowie mit einer Lichtquelle (3, 30) zum Beleuchten der Matrix (50), gekennzeichnet durch eine Anordnung, mit der das Videobild gleichmäßig ausleuchtbar ist.1. Projection device with a matrix (50) located in an image plane for generating a video image, with optics (9) for projecting this video image onto a screen and with a light source (3, 30) for illuminating the matrix (50), characterized by an arrangement with which the video image can be illuminated evenly.
2. Projektionseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (3) und der Matrix (50) eine Einrichtung (5) zum Mischen des Lichts der Lichtquelle (3) über Mehrfachreflexionen vorgesehen ist und das gemischte Licht von der Einrichtung (5) aus auf dem Matrix (50) gerichtet ist.2. Projection device according to claim 1, characterized in that between the light source (3) and the matrix (50) a device (5) for mixing the light of the light source (3) is provided via multiple reflections and the mixed light from the device (5 ) from the matrix (50).
3. Projektionseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (50) eine Matrix (50) aus digital ansteuerbaren Kippspiegeln (7, 7') ist.3. Projection device according to claim 2, characterized in that the matrix (50) is a matrix (50) of digitally controllable tilting mirrors (7, 7 ').
4. Projektionseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Einkoppeloptik (32) zwischen der Lichtquelle (3, 30) und der Einrichtung (5) zum Mischen.4. Projection device according to claim 2 or 3, characterized by a coupling optics (32) between the light source (3, 30) and the device (5) for mixing.
5. Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einrichtung (5) zum Mischen und der Matrix (50) eine Auskoppeloptik (76) vorgesehen ist, mit der die Matrix5. Projection device according to one of claims 2 to 4, characterized in that between the device (5) for mixing and the matrix (50) a coupling optics (76) is provided with which the matrix
(50) ausleuchtbar ist.(50) can be illuminated.
6. Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine Feldlinse (68) vor der Matrix (50).6. Projection device according to one of claims 2 to 5, characterized by a field lens (68) in front of the matrix (50).
7. Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) zum Mischen einen Körper (34) der Form eines geometrischen Prismas aufweist, in dessen Grundfläche das7. Projection device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the device (5) for mixing has a body (34) in the form of a geometric prism, in the base of which
Licht der Lichtquelle (3, 30) eingeleitet ist und aus dessen Deckfläche (52) das gemischte Licht zum Beleuchten der Matrix (50) entnommen ist.Light from the light source (3, 30) is introduced and the mixed light for illuminating the matrix (50) is removed from its top surface (52).
8. Projektionseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geometrische Prisma eine rechteckige Grundfläche hat, deren Seitenverhältnis durch das Seitenverhältnis des durch die Matrix (50) gebildeten Videobildes bestimmt ist.8. Projection device according to claim 7, characterized in that the geometric prism has a rectangular base, the aspect ratio of which is determined by the aspect ratio of the video image formed by the matrix (50).
9. Projektionseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Körpers (34) unverspiegelt ist und die Mehrfachreflexion aufgrund Totalreflexion an dieser Mantelfläche erfolgt.
9. Projection device according to claim 7 or 8, characterized in that the outer surface of the body (34) is not mirrored and the multiple reflection takes place due to total reflection on this outer surface.
10. Projektionseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge der Prismenachse zur lateralen Ausdehnung größer als10. Projection device according to claim 9, characterized in that the ratio of the length of the prism axis to the lateral extent is greater than
ist, wobei n den Berechnungsindex des Materials bezeichnet.where n is the calculation index of the material.
1 1. Projektionseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (34) durch punkt- oder linienförmige Lagerung in der Projektionseinrichtung gehalten ist.1 1. Projection device according to claim 9 or 10, characterized in that the body (34) is held by point or line-shaped storage in the projection device.
12. Projektionseinrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (56) für den Körper (34) aus einem Blech mit einer Dicke von kleiner als 1 mm und insbesondere kleiner als 0,5 mm vorgesehen ist, der ausschließlich mit einer Kante dieser Abmessung an dem Körper (34) anliegt.12. Projection device according to claim 1 1, characterized in that a holder (56) for the body (34) made of sheet metal with a thickness of less than 1 mm and in particular less than 0.5 mm is provided, which has only one edge this dimension is applied to the body (34).
13. Projektionseinrichtung nach Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (56) für den13. Projection device according to claims 9 to 12, characterized in that a holder (56) for the
Körper (34) aus federndem Blech vorgesehen ist, dessen Federspannung senkrecht zur Prismenachse wirkt und den Köφer (34) senkrecht zur Prismenachse gegen eine Kante des Gehäuses als Widerlager zieht und daß in einer Mantelfläche des Köφers (34) eine Nut vorgesehen ist, in die eine am Gehäuse befestigte Feder eingreift.Body (34) is provided from resilient sheet metal, the spring tension acts perpendicular to the prism axis and pulls the body (34) perpendicular to the prism axis against an edge of the housing as an abutment and that a groove is provided in a lateral surface of the body (34) in which a spring attached to the housing engages.
14. Projektionseinrichtung nach Ansprüchen 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbrad (40) zur farbigen Videodarstellung vorgesehen ist und dieses Farbrad (40) zwischen Lichtquelle (30) und der Einrichtung14. Projection device according to claims 2 to 13, characterized in that a color wheel (40) is provided for color video display and this color wheel (40) between the light source (30) and the device
(5) zum Mischen angeordnet ist.(5) is arranged for mixing.
15. Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Einrichtung (5) zum Mischen ein Justierelement (52) zum Ausrichten des aus der Einrichtung (5) zum Mischen austretenden Lichts auf die Matrix (50) vorgesehen ist.15. Projection device according to one of claims 2 to 14, characterized in that an adjusting element (52) for aligning the light emerging from the device (5) for mixing on the matrix (50) is provided behind the device (5) for mixing.
16. Projektionseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1 , 30) nahe der Matrix (50) und in einem Winkel, bei dem das Lichtbündel (2) von dieser weggerichtet wird, angeordnet ist und daß ein gefalteter optischer Lichtweg zum Übertragen eines von der Lichtquelle (3, 30) emittierten Lichtbündels (2) zur Kippspiegelmatrix (50) vorgesehen ist.16. Projection device according to claim 1, characterized in that the light source (1, 30) near the matrix (50) and at an angle at which the light beam (2) is directed away from this, is arranged and that a folded optical light path for Transmission of a light bundle (2) emitted by the light source (3, 30) to the tilting mirror matrix (50) is provided.
17. Projektionseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet ist, daß der gefaltete optische Lichtweg mit zwei Umlenkspiegeln (36, 76) bewirkt ist, zwischen denen sich ein Lichtleiter als Einrichtung zum Mischen erstreckt.
18 Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß im gefalteten optischen Lichtweg ein zyhnderfbrmiges Justierelement (54) vorgesehen ist, in dem ein Umlenkspiegel (36, 76) des gefalteten optischen Lichtwegs befestigt ist und mit dem das Licht der Lichtquelle (3, 30) auf die Matrix (50) ausrichtbar ist17. Projection device according to claim 16, characterized in that the folded optical light path is effected with two deflecting mirrors (36, 76), between which an optical fiber extends as a device for mixing. 18 projection device according to one of claims 16 and 17, characterized in that a zyhnderfbrmiger adjusting element (54) is provided in the folded optical light path, in which a deflecting mirror (36, 76) of the folded optical light path is attached and with which the light of the light source ( 3, 30) can be aligned with the matrix (50)
19 Projektionseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Justierelement (54) ein optisches System zum Fokussieren des Lichtbundels (2) auf die Matπx (50) vorgesehen ist19 projection device according to claim 18, characterized in that an optical system for focusing the light beam (2) on the Matπx (50) is provided in the adjusting element (54)
20 Projektionseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine rechteckige, hchtemittierende, von der Lichtquelle (3, 30) gespeiste Flache (52) vor dem Justierelement (54) ausgebildet ist und das Justierelement (54) ein mindestens zweihnsiges System (76) aufweist, mit dem die lichtemittierende Flache (52) auf die Matrix (50) abgebildet wird20 Projection device according to claim 19, characterized in that a rectangular, highly emissive, from the light source (3, 30) fed surface (52) is formed in front of the adjusting element (54) and the adjusting element (54) has an at least two-sided system (76) , with which the light-emitting surface (52) is imaged on the matrix (50)
21 Projektionseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbildungsmaßstab des mindestens zwei nsigen Systems (76) zwischen 1 und 5 hegt21 Projection device according to claim 20, characterized in that the imaging scale of the at least two nous system (76) is between 1 and 5
22 Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Matrix (50) eine Feldlinse (68) angeordnet ist22 Projection device according to one of claims 1 to 21, characterized in that a field lens (68) is arranged in front of the matrix (50)
23 Projektionseinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das über den optischen Lichtweg auf die Matrix (50) gerichtete Lichtbundel (2) durch die Feldlinse (68) auf die Matrix (50) gerichtet ist, wahrend das von der Matrix (50) in das Objektiv (8, 60) reflektierte Licht von der Feldlinse (68) unbeeinflußt in das Objektiv (8, 60) einfallt23 Projection device according to claim 22, characterized in that the light beam (2) directed via the optical light path onto the matrix (50) is directed through the field lens (68) onto the matrix (50), while that of the matrix (50) in the lens (8, 60) reflects reflected light from the field lens (68) into the lens (8, 60) unaffected
24 Projektionseinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinse (68) senkrecht zu ihrer optischen Achse einen teilkreisformigen Querschnitt, insbesondere einen halbkreisförmigen Querschnitt, aufweist, der zwischen einfallendem Lichtbundel (2) und der Matrix (50) angeordnet ist, wobei eine durch die Abweichung von der Kreisform definierte Öffnung zwischen Matrix (50) und Objektiv (8, 60) egt24 Projection device according to claim 23, characterized in that the field lens (68) perpendicular to its optical axis has a part-circular cross section, in particular a semicircular cross section, which is arranged between the incident light beam (2) and the matrix (50), one through the deviation from the circular shape defined opening between the matrix (50) and the objective (8, 60)
25 Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, gekennzeichnet durch einen letzten Umlenkspiegel (36, 76), der das Lichtbundel (2) aus einer Ebene des vor diesem Umlenkspiegel (66) liegenden optischen Lichtwegs heraus und auf die Matrix (50) richtet
25 projection device according to one of claims 16 to 25, characterized by a last deflecting mirror (36, 76) which directs the light bundle (2) out of a plane of the optical light path lying in front of this deflecting mirror (66) and onto the matrix (50)
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