DE102012221467A1

DE102012221467A1 - Lichtmodul für eine projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012221467A1
Application number: DE201210221467
Authority: DE
Inventors: Klaus Finsterbusch; Ulrich Hartwig
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-05-28
Also published as: US9134596B2; CN103838069A; US20140146244A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul (10) für eine Projektionsvorrichtung mit einem LARP-Modul, wobei für den Leuchtstoff insbesondere ein Leuchtstoff verwendet wird, der im gelben Wellenlängenbereich (G) emittiert. Die vom Leuchtstoff (18) abgegebene Strahlung wird mittels eines Polarisationsstrahlteilers in eine s-polarisierte und eine p-polarisierte Komponente geteilt. Die s-polarisierte Komponente wird mittels eines dichroitischen Strahlteilers weiter aufgeteilt in eine grüne und eine rote Komponente. Diese Komponenten werden jeweils einem LCD-Panel eines Beamcubes (22) zugeführt. Ein weiteres LCD-Panel des Beamcubes (22) wird mit Strahlung einer Laservorrichtung (14b) angesteuert, die im blauen Wellenlängenbereich (B) emittiert. Am Ausgang (26) des Beamcubes (22) steht demnach ein p-polarisiertes RGB-Signal zur Verfügung. Diese wird an einen Polarisationsstrahlteiler (20b) geleitet, wo sie mit der p-polarisierten Strahlung im gelben Wellenlängenbereich (G) überlagert wird, die zuvor ein LCD-Panel (24d) durchlaufen hat. Am Ausgang steht demnach ein RGBY-Signal bereit, bei dem ohne einen Verlust an Etendue die gesamte Ausgangsstrahlung des Leuchtstoffs (18) umgesetzt wurde.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Projektionsvorrichtung umfassend mindestens eine Lichtquelle, die ausgelegt ist, teilpolarisierte Strahlung abzugeben, sowie einen ersten Polarisationsstrahlteiler, der im Strahlengang der von der mindestens einen Lichtquelle abgegebenen Strahlung angeordnet ist, wobei der Polarisationsstrahlteiler ausgelegt ist, an einem ersten Ausgang Strahlung einer ersten Polarisation und an einem zweiten Ausgang Strahlung einer zweiten Polarisation bereitzustellen.
Stand der Technik
Ein gattungsgemäßes Lichtmodul ist bekannt aus der DE 196 07 510 C2 . In der 1 dieser Druckschrift ist ein Lichtmodul dargestellt, bei der ein von einer Lichtquelle erzeugter Lichtfluss auf einen Polarisationsstrahlteiler fällt. An dessen Ausgang steht demnach eine p-polarisierte Lichtkomponente sowie eine s-polarisierte Lichtkomponente zur Verfügung. Die s-polarisierte Lichtkomponente wird auf ein erstes LCD-Panel geleitet. Die p-polarisierte Lichtkomponente wird mittels zweier dichroitischer Spiegel aufgeteilt in einen roten, einen grünen und einen blauen Lichtfluss. Der rote Lichtfluss fällt auf ein zweites LCD-Panel, der grüne Lichtfluss auf ein drittes LCD-Panel und der blaue Lichtfluss auf ein viertes LCD-Panel. Die Lichtflüsse, die auf die jeweiligen LCD-Panels fallen, werden mittels durch ein Videosignal bereitgestellter Bilddaten moduliert und anschließend mittels zweier dichroitischer Spiegel wieder kombiniert. Mittels eines zweiten Polarisationsstrahlteilers wird die s-polarisierte Lichtkomponente anschließend wieder mit den roten, grünen und blauen Lichtflüssen kombiniert, einem Projektionsobjektiv zugeführt und anschließend auf einen Schirm projiziert.
Das aus der genannten Druckschrift bekannte Lichtmodul benötigt demnach neben zwei Polarisationsstrahlteilern vier dichroitische Spiegel. Dies resultiert in unerwünscht hohen Kosten, die für bestimmte Anwendungen nicht erwünscht sind. Außerdem baut das aus der erwähnten Druckschrift bekannte Lichtmodul relativ groß, sodass es für bestimmte Anwendungen, beispielsweise Projektionsvorrichtungen in Mobiltelefonen, nicht einsetzbar ist.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Lichtmodul derart weiterzubilden, dass es bei niedrigen Kosten und möglichst geringem Platzbedarf realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Lichtmodul mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die oben genannte Aufgabe optimal gelöst werden kann, wenn als Lichtquelle die Kombination aus mindestens einer Laservorrichtung, einer Konversionsvorrichtung und einem dichroitischen Strahlteiler verwendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, auf kleinstem Raum eine Lichtquelle zu realisieren, die teilpolarisierte Strahlung abgibt. Unter dem Begriff "teilpolarisierte Strahlung" fällt im Nachfolgenden regellos polarisierte Strahlung sowie eine bereichsweise polarisierte Strahlung, insbesondere eine unpolarisierte Strahlung. Weiterhin kann das Licht der zur Anregung verwendeten Laservorrichtung, die im blauen Wellenlängenbereich abstrahlt, zusätzlich dazu verwendet werden, das für den blauen Lichtfluss vorgesehene LCD-Panel zu durchleuchten. Auf diese Weise gelingt es, dass die vorliegende Erfindung mit lediglich zwei dichroitischen Spiegeln auskommt. Schließlich ist vorgesehen, drei der vier LCD-Panels an einem Beamcube anzuordnen. Im Ergebnis lässt sich ein Lichtmodul für eine Projektionsvorrichtung realisieren, das einerseits kostengünstig herzustellen ist, andererseits bei sehr geringem Platzbedarf realisiert werden kann.
Ein besonders bedeutsamer Vorteil ergibt sich dadurch, dass sich mittels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls ein Vier-Kanal-LCD-System realisieren lässt, beispielsweise mit den Farben Rot, Grün, Blau, Gelb (RGBY), wohingegen das aus der oben erwähnten Druckschrift bekannte Lichtmodul lediglich die Realisierung eines üblichen Drei-Kanal-LCD-Systems (RGB) ermöglicht. Es ist besonders darauf hinzuweisen, dass RGB- und Y-Anteil bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul räumlich überlagert werden können, ohne dass sich das Etendue verschlechtern würde. Damit lässt sich das gesamte von der Lichtquelle erzeugte Licht bei gleichbleibendem Etendue nutzen. Weiterhin ergibt sich bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul eine bisher nicht gekannte Flexibilität: Beispielsweise kann mit einem überbetonten Gelb zusammen mit einem überbetonten Blau ein weißer, d.h. ein farbloser bzw. unbunter Lichtanteil zur Erhöhung des Lichtstroms erzeugt werden. Dies kann insbesondere in der Daten- und Videoprojektion gewinnbringend eingesetzt werden.
Wie bereits erwähnt, ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Laservorrichtung mindestens eine der mindestens einen ersten Laservorrichtung(en) darstellt. Bei der mindestens einen ersten Laservorrichtung kann es sich insbesondere um eine Matrix von Laservorrichtungen handeln, die im Ergebnis teilpolarisiertes Licht abstrahlt. Eine oder mehrere davon können die zweite Laservorrichtung bilden, beispielsweise indem die Strahlung weiterverwendet wird, die die Konversionsvorrichtung bei Sättigung derselben durchdringt. Alternativ kann die zweite Laservorrichtung von einer sich von der ersten Laservorrichtung unterscheidenden Laservorrichtung gebildet werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn eine größere Freiheit in der Wahl des Spektrums des Blau-Kanals gewünscht ist. Beispielsweise kann die Konversionsvorrichtung bei einer Wellenlänge von 440 nm angeregt werden, während die zweite Laservorrichtung Strahlung bei einer Wellenlänge von 460 nm bereitstellt.
Bevorzugt ist im Strahlengang der den ersten Polarisationsstrahlteiler durchdringenden Strahlung eine zweite Umlenkvorrichtung angeordnet, die ausgelegt ist, die den ersten Polarisationsstrahlteiler durchdringende Strahlung auf den zweiten Polarisationsstrahlteiler umzulenken. Bevorzugt umfasst die erste Umlenkvorrichtung die Serienschaltung eines ersten und eines zweiten Umlenkspiegels. Auf diese Weise kann der entsprechende Lichtstrom auf den zweiten Eingang des Beamcubes geleitet werden.
Auch die zweite Umlenkvorrichtung umfasst bevorzugt die Serienschaltung eines ersten und eines zweiten Umlenkspiegels. Dies ermöglicht die Führung des den ersten Polarisationsstrahler durchdringenden Lichtstroms auf den zweiten Polarisationsstrahlteiler.
Bei einer Variante eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls werden für die unterschiedlichen Spektralanteile gleich lange Strahlwege bereitgestellt. Insbesondere ist der jeweilige Strahlweg vom jeweiligen LCD-Panel zu dem nach der Strahlvereinigung angeordneten Objektiv gleich lang, sodass durch dieses Objektiv alle vier Farbkomponenten scharf auf einen Schirm projiziert werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass die erste Umlenkvorrichtung einen ersten Umlenkspiegel umfasst, wobei im Strahlengang der den zweiten dichroitischen Strahlteiler durchdringenden Strahlung und dem ersten Eingang des Beamcubes eine dritte Umlenkvorrichtung angeordnet ist, die bevorzugt einen Umlenkspiegel umfasst. Bevorzugt umfasst bei dieser Variante die zweite Umlenkvorrichtung ebenfalls einen Umlenkspiegel.
Der oben genannte Vorteil der scharfen Abbildung aller vier Farbkomponenten durch ein nach der Strahlvereinigung angeordnetes Objektiv lässt sich insbesondere dann erzielen, wenn der erste dichroitische Strahlteiler, der zweite dichroitische Strahlteiler, die erste Umlenkvorrichtung, die zweite Umlenkvorrichtung, die dritte Umlenkvorrichtung und der Beamcube derart zueinander angeordnet sind, dass folgende Abstände auf +/–10%, insbesondere +/–0%, gleich sind: der Abstand des Strahlengangs, der beim ersten dichroitischen Strahlteiler beginnt, über den ersten Eingang in den Beamcube eintritt, den Beamcube durchläuft und an dessen Ausgang austritt, bis zum zweiten Polarisationsstrahler; dann der Abstand des Strahlengangs, der beim ersten dichroitischen Strahlteiler beginnt, über den zweiten Eingang in den Beamcube eintritt, den Beamcube durchläuft und an dessen Ausgang austritt, bis zum zweiten Polarisationsstrahlteiler und schließlich der Abstand des Strahlengangs, der beim ersten dichroitischen Strahlteiler beginnt, über die zweite Umlenkvorrichtung bis zum zweiten Polarisationsstrahlteiler. Die vorliegende Erfindung lässt sich auch einsetzen zur Erzeugung von 3D-Projektionen. In diesem Zusammenhang ist eine erste optische Einheit gebildet aus dem zweiten dichroitischen Strahlteiler, dem Beamcube, der ersten Umlenkvorrichtung sowie der zweiten Laservorrichtung, wobei eine zweite derartige optische Einheit vorgesehen ist, wobei das dem zweiten Eingang vorgeschaltete LCD-Panel das vierte LCD-Panel darstellt, wobei die zweite optische Einheit im Strahlengang zwischen der zweiten Unlenkvorrichtung und dem zweiten Polarisationsstrahlteiler angeordnet ist. Mittels der ersten optischen Einheit wird demnach ermöglicht, einen ersten Farbraum aufzuspannen, während die zweite optische Einheit einen zweiten Farbraum aufspannt. Durch die Verwendung einer Polarisationsbrille können daher 3D-Darstellungen an einen Benutzer bereitgestellt werden.
Für alle Ausführungsbeispiele ist bevorzugt, dass die Konversionsvorrichtung einen Leuchtstoff umfasst, der eine Dominanzwellenlänge im gelben Wellenlängenbereich aufweist. Auf diese Weise können durch Anregung mittels mindestens einer Laservorrichtung, die im blauen Wellenlängenbereich emittiert, Spektralanteile im roten, grünen sowie gelben Wellenlängenbereich erzeugt werden. Eine Dominanzwellenlänge im gelben Spektralbereich umfasst erfindungsgemäß ein Spektrum, das auch über Spektralanteile im grünen und roten Wellenlängenbereich aufweist.
In diesem Zusammenhang ist demnach bevorzugt der erste Teilwellenlängenbereich im grünen Wellenlängenbereich und der zweite Teilwellenlängenbereich im roten Wellenlängenbereich, oder umgekehrt. Für alternative Ausführungsbeispiele kann die Konversionsvorrichtung auch mindestens einen Leuchtstoff umfassen, der eine Dominanzwellenlänge im grünen und/oder roten Wellenlängenbereich umfasst. Auf diese Weise ist beispielsweise die Erzeugung eines tieferen Grün- und/oder Rot-Anteils in der Projektion möglich. Generell ist allerdings der Leuchtstoff, der auch ein Gemisch von Leuchtstoffen darstellen kann, so ausgebildet, dass man die konvertierte Strahlung in grüne und rote Teilwellenlängenbereiche zerlegen kann. Innerhalb der Lichtquelle eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls kann der erste dichroitische Strahlteiler für von der mindestens einen ersten Laservorrichtung abgegebene Strahlung transmissiv oder reflektiv und für von der Konversionsvorrichtung abgegebenen Strahlung reflektiv oder transmissiv ausgebildet sein. Schließlich kann der Leuchtstoff auf einem Farbrad angeordnet sein, wobei das Farbrad einen Schlitz oder eine transparente Stelle aufweist, sodass es besonders einfach ermöglicht wird, mindestens eine erste Laservorrichtung als zweite Laservorrichtung zu benutzen. In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass die erste Laservorrichtung beispielsweise eine Matrix mehrerer Laservorrichtungen darstellt, wobei eine Teilmenge dieser Laservorrichtungen die erste Laservorrichtung repräsentiert und eine andere Teilmenge dieser Matrix die zweite Laservorrichtung. Dabei können sich die Teilmengen auch überschneiden, ja sogar identisch sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls;
2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls; und
3 in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen werden für gleiche und gleich wirkende Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Sie werden deshalb der Übersichtlichkeit halber nur einmal eingeführt.
Ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren keine Kollimationsvorrichtungen gezeigt, obwohl diese, wie für den Fachmann offensichtlich, an diversen Stellen vorhanden sind.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 für eine Projektionsvorrichtung. Diese umfasst eine Lichtquelle 12, die vorliegend ihrerseits eine Laservorrichtung 14a umfasst, die ausgelegt ist Strahlung im blauen Wellenlängenbereich, bevorzugt zwischen 440 und 460 nm, abzugeben. Diese wird über einen dichroitischen Spiegel 16a, der für Strahlung im blauen Wellenlängebereich transmissiv ausgebildet ist, einem Leuchtstoff 18 zugeführt, der bei Anregung durch Strahlung im blauen Wellenlängenbereich Strahlung im gelben Wellenlängebereich, bevorzugt zwischen 550 und 570 nm, emittiert.
Der Leuchtstoff 18 ist reflektierend ausgebildet, das heißt auf einem Spiegel als Substrat angeordnet. Insofern wird die vom Leuchtstoff 18 emittierte Strahlung wieder auf den dichroitischen Spiegel 16a zurückgeworfen, wo sie nunmehr reflektiert wird und auf einen Polarisationsstrahlteiler 20a gelenkt wird. Diese Strahlung ist teilpolarisiert im Sinne der obigen Definition. Werden für die erste 14a und die zweite Laservorrichtung 14b separate Laservorrichtungen beziehungsweise Matrizen von Laservorrichtungen verwendet, so ist es besonders bevorzugt, wenn die Laservorrichtung 14a beziehungsweise Matrix von Laservorrichtungen 14a Strahlung bei ca. 440 nm emittiert, während die Laservorrichtung 14b beziehungsweise die Matrix von Laservorrichtungen 14b bevorzugt Strahlung im Wellenlängenbereich von 460 nm emittiert.
Zwischen dem dichroitischen Spiegel 16a und dem Polarisationsstrahlteiler 20a ist ein Homogenisierer 19 zur Homogenisierung der vom Leuchtstoff 18 abgegebenen Strahlung vorgesehen. Der Polarisationsstrahlteiler 20a stellt an seinen Ausgängen eine erste Polarisationskomponente, vorliegend eine s-polarisierte Komponente, sowie eine zweite Polarisationskomponente, vorliegend eine p-polarisierte Komponente, bereit. Die s-polarisierte Komponente wird mittels eines dichroitischen Strahlteilers in eine Komponente in einem ersten Teilwellenlängenbereich sowie eine Komponente in einem zweiten Teilwellenlängenbereich aufgeteilt. Der erste Teilwellenlängenbereich ist vorliegend der grüne Wellenlängenbereich, während der zweite Teilwellenlängenbereich vorliegend der rote Wellenlängenbereich ist.
Das Lichtmodul 10 umfasst einen Beamcube 22 mit einem ersten Eingang 24a, einem zweiten Eingang 24b sowie einem dritten Eingang 24c und einem Ausgang 26. Ein derartiger Beamcube 22 wird häufig auch als LCD-Light-Engine bezeichnet. Dem ersten Eingang 24a ist ein erstes LCD-Panel 28a, dem zweiten Eingang 24b ein zweites LDC-Panel 28b und dem dritten Eingang ein drittes LCD-Panel 28c vorgeschaltet. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Polarisation durch ein LCD-Panel mit gekreuzten Filtern um 90° gedreht wird. Durch die in dem Lichtmodul 10 verwendeten LCD-Panels wird demnach aus einer am Eingang anliegenden s-polarisierten Strahlung eine p-polarisierte Strahlung und umgekehrt. Die Strahlung im grünen Wellenlängenbereich wird vorliegend auf das erste LCD-Panel 28a geleitet, die im roten Wellenlängenbereich unter Verwendung zweier Umlenkspiegel 30a, 30b auf das zweite LCD-Panel 28b. Auf das dritte LCD-Panel 28c wird wiederum Strahlung im blauen Wellenlängenbereich geleitet, wofür eine zweite Laservorrichtung 14b vorgesehen sein kann. Dabei kann es sich um eine separate Laservorrichtung, d.h. eine von der ersten Laservorrichtung 14a getrennte Laservorrichtung handeln. Die zweite Laservorrichtung 14b kann jedoch auch dadurch realisiert werden, dass von der ersten Laservorrichtung 14a abgegebene Strahlung verwendet wird, wenn diese in einem Maß abgegeben wird, sodass der Leuchtstoff 18 in Sättigung geht, das heißt keine weiteren Strahlungsanteile mehr konvertieren kann. Weiter alternativ kann der Leuchtstoff 18 auf einem Leuchtrad montiert sein, wobei das Leuchtrad einen transparenten Bereich, insbesondere einen materialfreien Schlitz, aufweisen kann, sodass von der Laservorrichtung 14a abgegebene Strahlungsanteile in bestimmten Stellungen des Leuchtrads nicht zur Konversion verwendet werden und damit zur Ansteuerung des LCD-Panels 28c zur Verfügung stehen.
In diesem Zusammenhang ist auch darauf hinzuweisen, dass die Laservorrichtung 14a als Matrix einer Vielzahl von Laservorrichtungen realisiert sein kann, wobei je nach Stellung des Leuchtrads unterschiedliche Laservorrichtungen dieser Matrix in Betrieb sein können. Insofern kann zur Realisierung der Laservorrichtung 14b eine andere Teilmenge der Matrix verwendet werden als zur Realisierung der Laservorrichtung 14a. Die Anregung eines Leuchtstoffs 18 mittels einer Laservorrichtung 14a ist auch unter der Bezeichnung Laser Activated Remote Phosphor (LARP) bekannt.
Am Ausgang 26 des Beamcubes 22 wird demnach ein RGB-Signal bereitgestellt. Dadurch, dass jedes LCD-Panel 28a, 28b, 28c die mittels durch ein Videosignal bereitgestellten Bilddaten moduliert, liegt demnach am Ausgang 26 des Beamcubes 22 ein RGB-Bild zur Projektion bereit.
Die zweite Polarisationskomponente, die vorliegend p-polarisiert ist, wird über zwei weitere Umlenkspiegel 30c, 30d einem vierten LCD-Panel 24d zugeführt. Im Ausführungsbeispiel liefert diese Komponente infolge der Wahl des Leuchtstoffs 18 Strahlungsanteile im gelben Wellenlängenbereich. Ein besonders hierfür geeigneter Leuchtstoff ist unter der Bezeichnung Ytrium-Aluminium-Granat:Cer (YAG:Cer), beispielsweise in der Ausführungsform (Y_0,96Ce_0,04)₃Al_3,75Ga_1,25O₁₂ bekannt. Während die Strahlung am Ausgang 26 des Beamcubes 22 p-polarisiert ist, ist die Strahlung am Ausgang des LCD-Panels 24d s-polarisiert. Dies ermöglicht die Überlagerung dieser beiden Strahlungsanteile ohne Verlust an Etendue mittels eines Polarisationsstrahlteilers 20b. Am Ausgang des Polarisationsstrahlteilers 20b steht demnach ein RGBY-Signal, beispielsweise eine Bildinformation, bereit, das über ein Objektiv 32 auf einen Schirm 34 projizierbar ist.
Wie für den Fachmann offensichtlich, können in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel selbstverständlich die jeweiligen Polarisationen auch genau umgekehrt gewählt werden. Der Leuchtstoff 18 kann auch ein Gemisch von Leuchtstoffen darstellen, insbesondere zur Konvertierung der von der Laservorrichtung 14a abgegebenen Strahlung in den grünen und/oder roten Wellenlängenbereich.
Durch Wahl der eines geeigneten Leuchtstoffs 18, insbesondere der spektrale Verteilung seines Ausgangssignals nach Konversion, sowie der wellenlängenabhängigen Reflektivität des dichroitischen Spiegels 16b können die Farborte und Lichtströme im roten, grünen und gelben Kanal aufeinander abgestimmt werden.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die rote Strahlungskomponente über einen Umlenkspiegel 30a auf das LCD-Panel 28b gelenkt, während die grüne Strahlungskomponente über einen Umlenkspiegel 30b auf das LCD-Panel 28a gelenkt wird. Die gelbe Strahlungskomponente wird über einen Umlenkspiegel 30c auf das LCD-Panel 24d gelenkt. Demnach erfährt jede der drei Strahlungskomponenten ausgehend vom Polarisationsstrahlteiler 20a bis zum jeweils zugeordneten LCD-Panel genau eine Umlenkung. Dies ermöglicht, die Strahlwege der jeweiligen Komponenten gleich lang zu gestalten, insbesondere den Abstand zwischen dem jeweiligen LCD-Panel und dem Objektiv 32. Insbesondere sind folgende Strahlengänge hinsichtlich ihrer Abstände gleich: Der Abstand des Strahlengangs, der beim dichroitischen Strahlteiler 16a beginnt, über den ersten Eingang 24a in den Beamcube 22 eintritt, den Beamcube 22 durchläuft und an dessen Ausgang 26 austritt bis zum Polarisationsstrahlteiler 20b, dann der Abstand des Strahlengangs, der beim dichroitischen Strahlteiler 16a beginnt, über den zweiten Eingang 24b in den Beamcube 22 eintritt, den Beamcube 22 durchläuft und an dessen Ausgang 26 austritt bis zum Polarisationsstrahlteiler 20b und schließlich der Abstand des Strahlengangs, der beim dichroitischen Strahlteiler 16a beginnt, über die zweite Umlenkvorrichtung 30c bis zum Polarisationsstrahlteiler 20b. Dadurch kann eine scharfe Abbildung auf dem Schirm 34 selbst unter Verwendung einer einfachen und damit kostengünstigen Optik 32 realisiert werden. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine erste optische Einheit 36-1 gebildet aus dem dichroitischen Strahlteiler 16b1, dem Beamcube 22-1, den Umlenkspiegeln 30a1, 30b1 sowie der zweiten Laservorrichtung 14b1. Eine zweite derartige optische Einheit 36-2 umfasst einen dichroitischen Strahlteiler 16b2, einen Beamcube 22-2, Umlenkspiegel 30a2, 30b2 sowie eine zweite Laservorrichtung 14b2. Das am Ausgang 26-1 des Beamcube 22-1 bereitgestellte Signal wird über einen Umlenkspiegel 30d auf den Projektionsstrahlteiler 20b gelenkt, während das Ausgangssignal 26-2 des Beamcubes 22-2 direkt an den Polarisationsstrahlteiler 20b geleitet wird. Das Ausgangssignal umfasst zwei Farbräume, wobei ein erster Farbraum von der ersten optischen Einheit 36-1 aufgespannt wird und ein zweiter Farbraum durch die zweite optische Einheit 36-2. Unter Verwendung einer Polarisationsbrille kann das auf dem Schirm 34 projizierte Bild als 3D-Darstellung wahrgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19607510 C2 [0002]

Claims

Lichtmodul (10) für eine Projektionsvorrichtung umfassend: – mindestens eine Lichtquelle (12), die ausgelegt ist teilpolarisierte Strahlung abzugeben; sowie – einen ersten Polarisationsstrahlteiler (20a), der im Strahlengang der von der mindestens einen Lichtquelle (12) abgegebenen Strahlung angeordnet ist, wobei der Polarisationsstrahlteiler (20a) ausgelegt ist, an einem ersten Ausgang Strahlung einer ersten Polarisation (S-pol) und an einem zweiten Ausgang Strahlung einer zweiten Polarisation (P-pol) bereitzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) umfasst: – mindestens eine erste Laservorrichtung (14a), die ausgelegt ist, Strahlung im blauen Wellenlängenbereich (B) abzugeben; – eine Konversionsvorrichtung (18), die im Strahlengang der von der mindestens einen ersten Laservorrichtung (14a) abgegebenen Strahlung angeordnet ist, wobei die Konversionsvorrichtung (18) mindestens einen Leuchtstoff umfasst und ausgelegt ist, bei Anregung durch Strahlung der mindestens einen ersten Laservorrichtung (14a) Strahlung in einem vorgebbaren Wellenlängenbereich (G) abzugeben; sowie – einen ersten dichroitischen Strahlteiler (16a), der im Strahlengang zwischen der mindestens einen ersten Laservorrichtung (14a) und der Konversionsvorrichtung (18) angeordnet ist, wobei der erste dichroitische Strahlteiler (16a) dafür ausgebildet ist, die von der mindestens einen ersten Laservorrichtung (14a) abgegebene Strahlung von der von der Konversionsvorrichtung (18) abgegebenen Strahlung zu trennen wobei das Lichtmodul (10) weiterhin umfasst: – einen ersten Beamcube (22) mit einem ersten (24a), einem zweiten (24b) und einem dritten Eingang (24c) sowie einem Ausgang (26), wobei der Beamcube (22) im Strahlengang der am ersten Ausgang des ersten Polarisationsstrahlteilers (20a) bereitgestellten Strahlung angeordnet ist, wobei dem ersten Eingang (24a) des Beamcube (22) ein erstes LCD-Panel (28a), seinem zweiten Eingang (24b) ein zweites LCD-Panel (28b) und seinem dritten Eingang (24c) ein drittes LCD-Panel (28c) vorgeschaltet ist; – einen zweiten dichroitischen Strahlteiler (16b), der zwischen dem ersten Ausgang des ersten Polarisationsstrahlteilers (20a) und dem ersten Eingang (24a) des Beamcube (22) angeordnet ist, wobei der zweite dichroitische Strahlteiler (16b) für Strahlung in einem ersten Teilwellenlängenbereich (G) des vorgebbaren Wellenlängenbereichs transmissiv und für Strahlung in einem zweiten Teilwellenlängenbereich (R) des vorgebbaren Wellenlängenbereichs reflektiv ausgebildet ist; – eine erste Umlenkvorrichtung, die ausgelegt ist, vom zweiten dichroitischen Strahlteiler (16b) reflektierte Strahlung auf den zweiten Eingang (24b) des Beamcube (22) umzulenken; – eine zweite Laservorrichtung (14b), die ausgelegt und angeordnet ist, linear polarisierte Strahlung im blauen Wellenlängenbereich (B) an den dritten Eingang (24c) des Beamcube (22) abzugeben; und – zumindest ein viertes LCD-Panel (24d), das im Strahlengang der den ersten Polarisationsstrahlteiler (20a) durchdringenden Strahlung und einem zweiten Polarisationsstrahlteiler (20b) angeordnet ist, wobei der zweite Polarisationsstrahlteiler (20b) angeordnet ist, die am Ausgang (26) des Beamcube (22) bereitgestellte Strahlung und zumindest die Strahlung, die das vierten LCD-Panel (24d) durchdrungen hat, zu überlagern.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Laservorrichtung (14b) mindestens eine der mindestens einen ersten Laservorrichtung (14a) darstellt.
Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der den ersten Polarisationsstrahlteiler (20a) durchdringenden Strahlung eine zweite Umlenkvorrichtung (30c, 30d) angeordnet ist, die ausgelegt ist, die den ersten Polarisationsstrahlteiler (20a) durchdringende Strahlung auf den zweiten Polarisationsstrahlteiler (20b) umzulenken.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkvorrichtung die Serienschaltung eines ersten (30a) und eines zweiten Umlenkspiegels (30b) umfasst.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umlenkvorrichtung die Serienschaltung eines ersten (30c) und eines zweiten Umlenkspiegels (30d) umfasst.
Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkvorrichtung einen ersten Umlenkspiegel (30a) umfasst, wobei im Strahlengang der den zweiten dichroitischen Strahlteiler (16b) durchdringenden Strahlung und dem ersten Eingang (24a) des Beamcubes (22) eine dritte Umlenkvorrichtung angeordnet ist, die bevorzugt einen Umlenkspiegel umfasst.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umlenkvorrichtung einen Umlenkspiegel (30c) umfasst.
Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste dichroitische Strahlteiler (16a), der zweite dichroitische Strahlteiler (16b), die erste Umlenkvorrichtung, die zweite Umlenkvorrichtung, die dritte Umlenkvorrichtung und der Beamcube (22) derart zueinander angeordnet sind, dass folgende Abstände auf +/–10%, insbesondere +/–0%, gleich sind: – der Abstand des Strahlengangs, der beim ersten dichroitischen Strahlteiler (16a) beginnt, über den ersten Eingang (24a) in den Beamcube (22) eintritt, den Beamcube (22) durchläuft und an dessen Ausgang (26) austritt, bis zum zweiten Polarisationsstrahlteiler (20b); – der Abstand des Strahlengangs, der beim ersten dichroitischen Strahlteiler (16a) beginnt, über den zweiten Eingang (24b) in den Beamcube (22) eintritt, den Beamcube (22) durchläuft und an dessen Ausgang (26) austritt, bis zum zweiten Polarisationsstrahlteiler (20b); – der Abstand des Strahlengangs, der beim ersten dichroitischen Strahlteiler (16a) beginnt, über die zweite Umlenkvorrichtung bis zum zweiten Polarisationsstrahlteiler (20b).
Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste optische Einheit (36-1) gebildet ist aus dem zweiten dichroitischen Strahlteiler (16b1), dem Beamcube (22-1), der ersten Umlenkvorrichtung (30a1, 30b1) sowie der zweiten Laservorrichtung (14b1), wobei eine zweite derartige optische Einheit (36-2) vorgesehen ist, wobei das dem zweiten Eingang vorgeschaltete LCD-Panel das vierte LCD-Panel darstellt, wobei die zweite optische Einheit im Strahlengang zwischen der zweiten Umlenkvorrichtung (30c) und dem zweiten Polarisationsstrahlteiler (20b) angeordnet ist.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konversionsvorrichtung (18) mindestens einen Leuchtstoff umfasst, der eine Dominanzwellenlänge im gelben Wellenlängenbereich (G) aufweist.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konversionsvorrichtung (18) mindestens einen Leuchtstoff umfasst, der eine Dominanzwellenlänge im grünen (G) und/oder roten Wellenlängenbereich (R) umfasst.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilwellenlängenbereich (G) im grünen Wellenlängenbereich liegt und der zweite Teilwellenlängenbereich (R) im roten Wellenlängenbereich, oder umgekehrt.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste dichroitische Strahlteiler (16a) für von der mindestens einen ersten Laservorrichtung (14a) abgegebene Strahlung transmissiv oder reflektiv und für von der Konversionsvorrichtung (18) abgegebene Strahlung reflektiv oder transmissiv ausgebildet ist.