DE4313139A1 - Optical system for three-panel LCD projector - has prim. colour display panels all equidistant from white-light source in system of colour sepn. and recombination - Google Patents

Abstract

Light from a metal halide lamp (111) is divided into its three prim. colours (R,G,B) by a system of filters (113,121) and mirrors (112,122-125). A condenser unit comprises three collector lenses (131-133) with LCD panels (141-143) in the respective colour path, which are recombined by two dichroic mirrors (151,152) ahead of the projection lens (160). The blue filter (121), red mirror (122) and panchromatic mirrors (123-125) are arranged so that the three optical paths from the source to the LCD panels are all equal in length. ADVANTAGE - Projection is improved with shorter distance between focus and rear of projection lens, and fewer dichroic mirrors in colour synthesiser.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System ei­ nes Flüssigkristallanzeige(LCD)-Projektors, das in der Lage ist, unter Verwendung von drei LCD-Paneelen ein Vollfarbbild zu erhalten. Die Erfindung betrifft insbesondere ein optisches System eines Dreipaneel-LCD-Projektors, das eine Farbesisierung durch Verwendung von nur zwei dichroi­ tischen Spiegeln erreicht, so daß eine Rückfokussierung ei­ ner Projektionslinse und die Zahl der als Filter wirkenden dichroitischen Spiegel einer Farbsynthetisisiereinheit ver­ ringert werden und auf diese Weise das Gesamtsystem verein­ facht und das Betriebsverhalten verbessert wird.The present invention relates to an optical system nes liquid crystal display (LCD) projector that is capable is a full color image using three LCD panels to obtain. The invention relates in particular to a optical system of a three-panel LCD projector, the one Colorization using only two dichroi table mirrors achieved, so that a refocusing egg ner projection lens and the number of filters dichroic mirror of a color synthesis unit ver be reduced and in this way unite the overall system folds and the operating behavior is improved.

Optische Systeme von normalen Dreipaneel-LCD-Projektoren be­ sitzen drei Transmissions-LCDs zur Erzeugung eines optischen Farbbildes und eine Projektionslinse zur Vergrößerung des Bildes und zur Projektion desselben auf einen Schirm.Optical systems of normal three-panel LCD projectors there are three transmission LCDs to create an optical one Color image and a projection lens to enlarge the Image and to project it onto a screen.

Normalerweise weisen derartige optische Systeme eine Licht­ quelle zur Lichtabgabe, eine Farbtrenneinheit (dichroitische Spiegel) zum Aufteilen des Lichtes in Lichtstrahlen von drei Farben, nämlich Rot (R), Grün (G) und Blau (B), eine Konden­ soreinheit zum wirksamen Kondensieren der Lichtstrahlen R, G und B, eine LCD-Paneeleinheit zum Empfangen von elektrischen Bildinformationen von Bildsignalen und zum Umwandeln der R, G und B-Lichtstrahlen von der Kondensoreinheit in R, G und B-Lichtbildinformationen, eine Farbsynthetisiereinheit zum Synthetisieren der R, G und B-Lichtbilder von der LCD- Paneeleinheit in Vollfarb-Lichtbilder durch einen dichroi­ tischen Spiegel und eine Projektionslinse zum Vergrößern des synthetisierten Farblichtbildes und zum Projizieren dessel­ ben auf einen Schirm auf.Such optical systems normally have a light source of light, a color separation unit (dichroic Mirror) for dividing the light into light beams of three Colors, namely red (R), green (G) and blue (B), are a condensate  Sor unit for effectively condensing the light rays R, G and B, an LCD panel unit for receiving electrical Image information from image signals and for converting the R, G and B light rays from the condenser unit in R, G and B-photo information, a color synthesizing unit for Synthesize the R, G and B light images from the LCD Panel unit in full color photographs by a dichroi table mirror and a projection lens to enlarge the synthesized color light image and for projecting it on a screen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei typische Beispiele von der­ artigen herkömmlichen optischen Systemen von Dreipaneel-LCD- Projektoren. Figs. 1 and 2 show two typical examples of the like conventional optical systems of Dreipaneel-LCD projectors.

Fig. 1 zeigt eines der optischen Systeme, wobei drei her­ kömmliche dichroitische Spiegel als Farbsynthetisiereinheit verwendet werden. Bei diesem optischen System wird Licht, das von einer Metallhalogenidlampe 11 als Lichtquelle abge­ geben wird, über einen Kaltspiegel 12 und ein UV/IR-Trenn­ filter 13 zu einer Farbtrenneinheit geführt. R- und G-Licht­ strahlen des Lichtes werden von einem Blaufilter 21 der Farbtrenneinheit reflektiert, während ein B-Lichtstrahl durch das Blaufilter 21 durchgelassen und dann von einem Ge­ samtspiegel 23 reflektiert wird. Die vom Blaufilter 21 re­ flektierten R- und G-Lichtstrahlen treffen auf einen Rot­ spiegel 22, der den R-Lichtstrahl reflektiert und den G-Lichtstrahl durchläßt. Somit wird eine Trennung in R-, G- und B-Lichtstrahlen erreicht. Fig. 1 shows one of the optical systems, wherein three conventional dichroic mirrors are used as a color synthesizing unit. In this optical system, light which is given by a metal halide lamp 11 as a light source is passed through a cold mirror 12 and a UV / IR separating filter 13 to a color separation unit. R and G light rays of light are reflected by a blue filter 21 of the color separation unit, while a B light beam passes through the blue filter 21 and is then reflected by a total mirror 23 . The R and G light beams reflected by the blue filter 21 meet a red mirror 22 which reflects the R light beam and transmits the G light beam. A separation into R, G and B light beams is thus achieved.

Die abgetrennten Lichtstrahlen der R-, B- und B-Farben wer­ den durch Kondensorlinsen 31, 32 und 33 kondensiert und dann einem R-LCD-Paneel 41, einem G-LCD-Paneel 42 und einem B-LCD-Paneel 43 zugeführt. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen wer­ den vom R-LCD-Paneel 41, G-LCD-Paneel 42 und B-LCD-Paneel 43 auf der Basis von in den Paneelen empfangenen elektrischen R-, G- und B-Videosignalen in Lichtstrahlen umgewandelt, die R-, G- und B-Bilder tragen. Die die R-, G- und B-Bilder tra­ genden umgewandelten Lichtstrahlen treffen auf eine Farbsynthetisiereinheit.The separated light beams of the R, B and B colors are condensed by the condenser lenses 31 , 32 and 33 and then supplied to an R-LCD panel 41 , a G-LCD panel 42 and a B-LCD panel 43 . The R, G, and B light rays are those of the R-LCD panel 41 , G-LCD panel 42, and B-LCD panel 43 based on electrical R, G, and B- received in the panels. Converted video signals into light rays that carry R, G and B images. The converted light beams carrying the R, G and B images strike a color synthesizing unit.

Danach wird der das G-Farbbild tragende Lichtstrahl vom G-LCD-Paneel 42 von einem Totalspiegel 52 reflektiert und dann auf ein Grünfilter 53 übertragen. Der das R-Farbbild tra­ gende Lichtstrahl vom R-LCD-Paneel 41 wird von einem Rot­ spiegel 521 reflektiert und trifft dann auf das Grünfilter 53. Der das B-Farbbild tragende Lichtstrahl vom B-LCD-Paneel 43 wird durch den Rotspiegel 51 übertragen und dann vom Grünfilter 53 reflektiert. Daher werden die R-, G- und B-Bildlichtstrahlen synthetisiert, um ein Vollfarblichtbild zu erhalten, wenn sie vom Grünfilter 53 reflektiert oder durch diesen hindurchgeführt werden. Das Vollfarblichtbild wird dann über eine Projektionslinse 60, die zur Vergrößerung des Lichtvideos dient, auf einen Schirm (nicht gezeigt) proji­ ziert.Thereafter, the light beam carrying the G color image is reflected by the G-LCD panel 42 from a total mirror 52 and then transmitted to a green filter 53 . The light beam carrying the R color image from the R-LCD panel 41 is reflected by a red mirror 521 and then strikes the green filter 53 . The light beam carrying the B color image from the B-LCD panel 43 is transmitted through the red mirror 51 and then reflected by the green filter 53 . Therefore, the R, G, and B image light beams are synthesized to obtain a full color light image when reflected from or passed through the green filter 53 . The full-color light image is then projected onto a screen (not shown) via a projection lens 60 , which is used to enlarge the light video.

Fig. 2 zeigt das andere optische System, bei dem ein her­ kömmlicher X-förmiger dichroitischer Spiegel als Farbsynthetisiereinheit verwendet wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird Licht, das von einer Lichtquelle 16 abgegeben wird, über eine Kollimationslinse 17 und ein UV/IR-Trennfilter 18 einer Farbtrenneinheit zugeführt. Der G-Lichtstrahl des Lichtes wird von einem Grünspiegel 26 der Farbtrenneinheit reflek­ tiert und einem Totalspiegel 37 zugeführt, von dem der G-Lichtstrahl reflektiert wird und dann auf ein G-LCD-Paneel 47 einer LCD-Paneeleinheit trifft. Der B-Lichtstrahl wird durch den Grünspiegel 26 geführt und dann von einem Blau­ spiegel 27 reflektiert, von dem der B-Lichtstrahl auf ein B-LCD-Paneel 48 der LCD-Paneeleinheit trifft. Der R-Licht­ strahl wird sowohl durch den Grünspiegel 26 als auch durch den Blauspiegel 27 geführt und dann von einem Totalspiegel 28 reflektiert. Der R-Lichtstrahl wird wiederum von einem Totalspiegel 36 reflektiert und trifft dann auf ein R-LCD- Paneel 46 der LCD-Paneeleinheit. Somit wird eine Trennung der R-, G- und B-Lichtstrahlen erreicht. In diesem Fall fin­ det keine Kondensorlinse als Kondensoreinheit Verwendung. Statt dessen dienen zwei Totallinsen 36 und 37 dazu, die Lichtwege zu ändern, um die Lichtstrahlen auf die LCD- Paneeleinheit zu richten. Fig. 2 shows the other optical system in which a conventional X-shaped dichroic mirror is used as a color synthesizing unit. As shown in FIG. 2, light emitted from a light source 16 is supplied to a color separation unit via a collimation lens 17 and a UV / IR separation filter 18 . The G light beam of light is reflected by a green mirror 26 of the color separation unit and fed to a total mirror 37 , from which the G light beam is reflected and then strikes a G-LCD panel 47 of an LCD panel unit. The B light beam is guided through the green mirror 26 and then reflected by a blue mirror 27 , from which the B light beam strikes a B-LCD panel 48 of the LCD panel unit. The R-light beam is passed through both the green mirror 26 and the blue mirror 27 and then reflected by a total mirror 28 . The R-light beam is again reflected by a total mirror 36 and then strikes an R-LCD panel 46 of the LCD panel unit. A separation of the R, G and B light beams is thus achieved. In this case, no condenser lens is used as the condenser unit. Instead, two total lenses 36 and 37 serve to change the light paths in order to direct the light beams onto the LCD panel unit.

Die Lichtstrahlen der von der Farbtrenneinheit abgetrennten R-, G- und B-Farben werden vom R-LCD-Paneel 46, G-LCD-Paneel 47 und B-LCD-Paneel 48 auf der Basis von R-, G- und B-Videoinformationen, die von in den Paneelen empfangenen elektrischen Signalen erhalten werden, in R-, G- und B-Bil­ der tragende Lichtstrahlen umgeformt. Die umgeformten Licht­ strahlen, die die R-, G- und B-Bilder tragen, treffen auf eine Farbsynthetisiereinheit, die die Bilder synthetisiert und das resultierende Bild auf eine Projektionslinse 60′ überträgt. Die Farbsynthetisiereinheit umfaßt eine X-förmige dichroitische Spiegelkonstruktion einschließlich eines dichroitischen Spiegels 56 mit einer Reflexionsfläche mit einem R-reflektierenden Überzug und eines dichroitischen Spiegels 57 mit einer Reflexionsfläche mit einem G-reflek­ tierenden Überzug. Mit einer solchen Konstruktion wird der das B-Farbbild vom B-LCD-Paneel 48 tragende Lichtstrahl sowohl durch den G-reflektierenden dichroitischen Spiegel 57 als auch durch den R-reflektierenden dichroitischen Spiegel 56 geführt. Der das G-Farbbild vom G-LCD-Paneel 47 tragende Lichtstrahl wird durch den R-reflektierenden dichroitischen Spiegel 56 geführt und dann vom G-reflektierenden dichroi­ tischen Spiegel 57 reflektiert. Der das R-Farbbild vom R- LCD-Paneel 46 tragende Lichtstrahl wird durch den G-reflek­ tierenden dichroitischen Spiegel 57 geführt und dann vom R-reflektierenden dichroitischen Spiegel 56 reflektiert. Daher werden die R-, G- und B-Bildlichtstrahlen zusammengesetzt, um ein Vollfarblichtbild zu erhalten, wenn sie die Farbsynthetisiereinheit mit der vorstehend erwähnten dichroitischen Spiegelkonstruktion passieren. Das Vollfarblichtbild trifft auf die Projektionslinse 60, die zur Vergrößerung des Licht­ bildes dient, und wird dann auf einen Schirm (nicht gezeigt) projiziert, um ein vergrößertes Farbbild zu erhalten.The light rays of the R, G and B colors separated by the color separation unit are emitted by the R-LCD panel 46 , G-LCD panel 47 and B-LCD panel 48 on the basis of R, G and B Video information obtained from electrical signals received in the panels is converted into R, G and B images of the light beams carrying them. The transformed light rays, which carry the R, G and B images, meet a color synthesizing unit, which synthesizes the images and transfers the resulting image to a projection lens 60 '. The color synthesizing unit includes an X-shaped dichroic mirror construction including a dichroic mirror 56 with a reflective surface with an R-reflective coating and a dichroic mirror 57 with a reflective surface with a G-reflective coating. With such a construction, the light beam carrying the B color image from the B-LCD panel 48 is guided through both the G-reflecting dichroic mirror 57 and the R-reflecting dichroic mirror 56 . The light beam carrying the G color image from the G-LCD panel 47 is passed through the R-reflecting dichroic mirror 56 and then reflected by the G-reflecting dichroic mirror 57 . The light beam carrying the R color image from the R-LCD panel 46 is passed through the G-reflecting dichroic mirror 57 and then reflected by the R-reflecting dichroic mirror 56 . Therefore, the R, G and B image light beams are assembled to obtain a full color light image when they pass through the color synthesizing unit with the dichroic mirror construction mentioned above. The full-color light image strikes the projection lens 60 , which serves to enlarge the light image, and is then projected onto a screen (not shown) to obtain an enlarged color image.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten dichroitischen Spiegel und Filter werden hier nur in Verbindung mit ihren Haupt­ funktionen erläutert. Das Blaufilter 21 dient beispielsweise dazu, den B-Lichtstrahl zu übertragen, reflektiert jedoch die R- und G-Lichtstrahlen. Auch der Blauspiegel 27 dient zur Re­ flexion des B-Lichtstrahles, überträgt jedoch die R- und G-Lichtstrahlen.The dichroic mirrors and filters shown in FIGS. 1 and 2 are explained here only in connection with their main functions. The blue filter 21 is used, for example, to transmit the B light beam, but reflects the R and G light beams. The blue mirror 27 also serves to reflect the B light beam, but transmits the R and G light beams.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten beiden herkömmlichen optischen Systeme besitzen einen beträchtlichen Unterschied zwischen ihren Farbsynthetisiereinheiten, da das optische System der Fig. 1 drei getrennt angeordnete dichroitische Spiegel verwendet, um Bilder für entsprechende Farben zu synthetisieren, während das optische System der Fig. 2 eine X-förmige dichroitische Spiegelkonstruktion benutzt, um Bil­ der für entsprechende Farben zu synthetisieren (im letztge­ nannten Fall kann ein dichroitisches Prisma verwendet wer­ den).The two conventional optical systems shown in Figs. 1 and 2 have a considerable difference between their color synthesizing units because the optical system of Fig. 1 uses three separately arranged dichroic mirrors to synthesize images for corresponding colors, while the optical system of Fig . 2 is an X-shaped dichroic mirror construction used to Bil of for respective colors to synthesize (in the case letztge called a dichroic prism used who den).

In beiden Farbsynthetisiereinheiten dieser optischen Systeme sollten sämtliche LCD-Paneele im gleichen Abstand vom Pro­ jektor angeordnet sein (der Abstand stellt eine Art Brenn­ punktsabstand von der Linsenrückseite dar). Dies ist eine Be­ dingung, die erforderlich ist, um ein Schirmbild aus den Bildern der entsprechenden Farbe zu erhalten.In both color synthesis units of these optical systems should all LCD panels be at the same distance from the Pro be arranged (the distance represents a kind of focal point distance from the back of the lens). This is a Be  condition that is required to get a screen image from the Get images of the appropriate color.

Um ein großes Schirmbild in einer kurzen Projektionsdistanz zu erhalten, sollte die Brennweite der Projektionslinse re­ duziert werden. Eine derartige Projektionslinse mit kurzer Brennweite besitzt jedoch Probleme in bezug auf eine Ver­ schlechterung der Auflösung, Lichtverluste, Vignettierung und hohe Kosten. Mit anderen Worten, wenn die gleiche Schirmbildgröße erzielt werden soll, muß eine strikte Be­ grenzung in bezug auf die Reduzierung der Projektionsdistanz beachtet werden. Es ist daher möglich, ein großes Schirmbild mit einer reduzierten Projektionsdistanz zu erhalten, so­ lange wie der die Brennweite beeinflussende Brennpunktsab­ stand von der Linsenrückseite reduziert wird.Around a large screen in a short projection distance to get the focal length of the projection lens right be reduced. Such a projection lens with a short However, focal length has problems related to ver deterioration in resolution, loss of light, vignetting and high cost. In other words, if the same Screen size is to be achieved, a strict Be limitation in terms of reducing the projection distance get noticed. It is therefore possible to have a large screen with a reduced projection distance, so long as the focal length affecting the focal length was reduced from the back of the lens.

Andererseits besitzt das optische System der Fig. 1 den Vorteil einer guten Gleichförmigkeit der Schirmbildhellig­ keit, da die sich von der Lichtquelle bis zu den ent­ sprechenden R-, G- und B-LCDs in seiner Farbtrenneinheit er­ streckenden Anordnungen die gleichen sind, so daß die R-, G- und B-LCDs Lichtstrahlen mit der gleichen Helligkeit empfan­ gen. Dieses optische System besitzt jedoch infolge seiner mechanischen Gesamtgröße der Spiegel und LCD-Paneele eine Beschränkung in bezug auf den Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite, da seine Farbsynthetisiereinheit drei dichroitische Spiegel aufweist.On the other hand, the optical system of FIG. 1 has the advantage of a good uniformity of the screen brightness, since the stretching arrangements from the light source to the corresponding R, G and B LCDs in its color separation unit are the same, so that the R, G and B LCDs received light beams with the same brightness. However, this optical system has a limitation in focal distance from the back of the lens due to its overall mechanical size of the mirrors and LCD panels, since its color synthesizing unit has three dichroic mirrors having.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel von Farbsynthetisiereinheiten, um den Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite zu erläutern, wobei eine symmetrische LCD-Paneelanordnung im optischen System der Fig. 1 Verwendung findet. Wo LCD-Paneele mit ei­ ner Länge von 120 mm im dargestellten Fall verwendet werden, beträgt der Brenn­ punktsabstand von der Linsenrückseite etwa 190 mm, solange wie die Farbsynthetisiereinheit mit Spiel zum Anordnen der LCD-Paneele und zur Feineinstellung der Lage eines jeden LCD-Paneeles versehen ist. Die Reduzierung der Abstände zwischen den drei dichroitischen Spiegeln zum Reduzieren des Brennpunktsabstandes von der Linsenrückseite führt zu einer Überlappung zwischen den beiden LCD-Paneelen, wodurch es schwierig wird, eine geeignete Anordnung zu erzielen. FIG. 3 shows an example of color synthesizing units to explain the focal distance from the back of the lens using a symmetrical LCD panel arrangement in the optical system of FIG. 1. Where LCD panels with a length of 120 mm are used in the illustrated case, the focal point distance from the rear of the lens is approximately 190 mm, as long as the color synthesis unit with play for arranging the LCD panels and for fine adjustment of the position of each LCD panel is provided. Reducing the distances between the three dichroic mirrors to reduce the focal distance from the back of the lens results in an overlap between the two LCD panels, making it difficult to achieve a suitable arrangement.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel von Farbsynthetisierein­ heiten, um den Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite für den Fall zu erläutern, bei dem eine asymmetrische LCD- Paneelanordnung im optischen System der Fig. 1 verwendet wird. In diesem Fall besitzt jedes LCD-Paneel einen aktiven Bereich, der nicht am mittleren Bereich des LCD-Paneeles ausgebildet ist, sondern exzentrisch zum Mittelbereich in Richtung auf einen Seitenabschnitt des LCD-Paneeles. Mit ei­ ner derartigen asymmetrischen Anordnung ist es möglich, im Vergleich zu der vorstehend erwähnten symmetrischen LCD- Paneelanordnung den Raum zwischen benachbarten LCD-Paneelen und somit den Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite zu reduzieren. Eine derartige Reduzierung kann jedoch nur in einem begrenzten Bereich erzielt werden. Fig. 4 shows another example of color synthesizing units to explain the focal distance from the back of the lens for the case where an asymmetrical LCD panel arrangement is used in the optical system of Fig. 1. In this case, each LCD panel has an active area which is not formed on the central area of the LCD panel, but eccentrically to the central area in the direction of a side section of the LCD panel. With such an asymmetrical arrangement, it is possible to reduce the space between adjacent LCD panels and thus the focal distance from the back of the lens compared to the symmetrical LCD panel arrangement mentioned above. However, such a reduction can only be achieved in a limited range.

Bei diesem Fall kann daher kein kleiner Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite vorhanden sein, da die Reduzierung des Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite durch die mechanische Gesamtgröße der Spiegel und LCD-Paneele begrenzt ist. Es ist daher schwierig, ein großes Schirmvideo bei ei­ ner kurzen Projektionsdistanz zu erhalten.In this case, therefore, there cannot be a small focus distance from the back of the lens because the reduction the focal distance from the back of the lens through the overall mechanical size of mirrors and LCD panels limited is. It is therefore difficult to have a large screen video at egg to get a short projection distance.

Es ist ferner schwierig, die R-, G- und B-Bilder zusammenzu­ setzen, da die Farbsynthetisiereinheit durch drei Spiegel gebildet wird. Ein von jedem Spiegel reflektierter Licht­ strahl besitzt eine Winkelabweichung von 2R, da der Spiegel eine Schwenkwinkeltoleranz von R aufweist. Eine der­ artige Winkelabweichung führt zu dem Phänomen, daß die R-, G- und B-Pixel (Leuchtpunkte) stark voneinander abweichen. Um eine derartige Abweichung zu verhindern, wird ein strik­ tes Management für die Positionen und Schwenkwinkel der Farbsynthetisierspiegel gefordert. Diese Forderung führt zu einem Kostenanstieg und zu Schwierigkeiten bei der Einstel­ lung der Gesamtanordnung. Derartige Probleme werden insbe­ sondere dann besonders groß, wenn die Zahl der reflektieren­ den Spiegel ansteigt.It is also difficult to combine the R, G and B pictures together put because the color synthesizer by three mirrors  is formed. A light reflected from each mirror beam has an angular deviation of 2R since the Mirror has a swivel angle tolerance of R. One of the like angular deviation leads to the phenomenon that the R, G and B pixels (luminous dots) differ greatly from one another. To prevent such a deviation, a strict Management for the positions and swivel angles of the Color synthesis mirror required. This demand leads to an increase in costs and difficulties in hiring development of the overall arrangement. Such problems are particularly especially large if the number of reflect the mirror rises.

Wendet man sich wiederum den Fig. 1 und 2 zu, die zwei typische Ausführungsbeispiele von herkömmlichen optischen LCD-Projektorsystemen mit drei Paneelen zeigen, so stellt man fest, daß das optische System der Fig. 1 einen Brenn­ punktsabstand von der Linsenrückseite besitzt, der größer ist als der des optischen Systems der Fig. 2. Mit anderen Worten, das optische System der Fig. 2 besitzt den Vorteil, daß im Vergleich zum optischen System der Fig. 1 ein stark vergrößertes Schirmbild bei einer kurzen Projektionsdistanz erhalten werden kann.Turning again to FIGS. 1 and 2, which show two typical exemplary embodiments of conventional optical LCD projector systems with three panels, it is found that the optical system of FIG. 1 has a focal point distance from the back of the lens that is larger is that of the optical system of Fig. 2. In other words, the optical system of Fig. 2 has the advantage that, compared to the optical system of Fig. 1, a greatly enlarged screen image can be obtained with a short projection distance.

Obwohl das optische System der Fig. 2 einen minimierten Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite besitzen kann, hat es den Nachteil des Unterschiedes zwischen den sich von der Lichtquelle bis zu den entsprechenden LCD-Paneelen er­ streckenden Anordnungen. Beispielsweise ist der optische Weg für die R-Farbe länger als der für die G- und B-Farben. Folglich sind auftreffende Lichtstrahlen, die entlang ent­ sprechenden optischen Bahnen geführt worden sind, nicht gleichförmig. Although the optical system of FIG. 2 may have a minimized focal distance from the back of the lens, it has the disadvantage of the difference between the arrangements extending from the light source to the corresponding LCD panels. For example, the optical path for the R color is longer than that for the G and B colors. As a result, incident light rays that have been guided along corresponding optical paths are not uniform.

Wenn die Farbsynthetisiereinheit durch zwei dichroitische Spiegel mit der in Fig. 2 gezeigten X-förmigen Anordnung gebildet wird, tritt eine große optische Unregelmäßigkeit in Bereichen auf, in denen sich zwei dichroitische Spiegel kreuzen, wie in den Fig. 5A und 5B gezeigt. Infolge einer derartigen optischen Unregelmäßigkeit,wird die Helligkeit des erhaltenen Schirmbildes örtlich herabgesetzt, wodurch die Bildqualität verschlechtert wird.When the color synthesizing unit is constituted by two dichroic mirrors having the X-shaped arrangement shown in Fig. 2, a large optical irregularity occurs in areas where two dichroic mirrors cross, as shown in Figs. 5A and 5B. As a result of such an optical irregularity, the brightness of the screen image obtained is locally reduced, whereby the image quality is deteriorated.

Wenn ein dichroitisches Prisma in der Farbsynthetisierein­ heit anstelle der X-förmigen dichroitischen Spiegel verwen­ det wird, wird eine gute Funktionsweise erzielt. Ein solches dichroitisches Prisma ist jedoch sehr teuer im Vergleich zu einer Spiegelkonstruktion. Diese Kosten steigen durch geome­ trische Progression an, wenn die Größe weiter zunimmt.When a dichroic prism is in the color synthesis unit instead of the X-shaped dichroic mirror good functioning is achieved. Such one dichroic prism is however very expensive compared to a mirror construction. These costs increase due to geome tric progression as the size continues to increase.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend er­ wähnten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein optisches System eines Dreipaneel-LCD-Projektors zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, den Brennpunkts­ abstand von der Linsenrückseite seiner Projektionslinse und die Zahl der dichroitischen Spiegel in seiner Farbsyntheti­ siereinheit zu reduzieren und auf diese Weise eine Verbesse­ rung der Funktionsweise zu erzielen.The invention is based, he above to avoid mentioned disadvantages of the prior art and an optical system of a three-panel LCD projector To provide that is able to focus distance from the back of his projection lens and the number of dichroic mirrors in its color synthesis reduction unit and thus an improvement to achieve the functioning.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optisches System eines Dreipaneel-LCD-Projektors gelöst, das die fol­ genden Bestandteile umfaßt: eine Lichtquelle, eine Farb­ trenneinheit zum Aufteilen des von der Lichtquelle abgegebe­ nen Lichtes in Lichtstrahlen von Rot (R), Grün (G) und Blau (B), eine LCD-Paneeleinheit mit R-, G- und B-LCD-Paneelen, die Bildsignale empfangen, die R-, G- und B-Bildinformatio­ nen enthalten, wobei die LCD-Paneeleinheit R-, G- und B-Lichtstrahlen von der Farbtrenneinheit über Sammellinsen empfangen und diese in R-, G- und B-Bildlichtstrahlen umfor­ men kann, die R-, G- und B-Lichtbildinformationen tragen, eine Farbsynthetisiereinheit zum Synthetisieren der R-, G- und B-Bildlichtstrahlen von der LCD-Paneeleinheit in Voll­ farbbildlicht und eine Projektionslinse zum Vergrößern des Vollfarblichtbildes und zum Projizieren desselben auf einen Schirm, wobei die Farbtrenneinheit ein Blaufilter zum Hin­ durchführen des B-Lichtstahles des von der Lichtquelle abge­ gebenen Lichtes und zum Reflektieren der verbleibenden R- und G-Lichtstrahlen, ein Rotfilter zum Hindurchführen des G-Lichtstrahles der vom Blaufilter reflektierten R- und G-Licht strahlen und zum Reflektieren des verbleibenden R-Lichtstrahles und drei Totalspiegel zum Reflektieren der R-, G- und B-Lichtstrahlen, die vom Rotspiegel und Blaufilter getrennt worden sind, auf die LCD-Paneele der entsprechenden Farben aufweist und die Farbsynthetisiereinheit zwei dichroitische Spiegel umfaßt, die parallel zueinander ohne jegliches Überkreuzen unter einem Winkel zu den optischen Bahnen für die R-, G- und B-Lichtstrahlen angeordnet sind und die R-, G- und B-Bildlichtstrahlen von der LCD- Paneeleinheit hindurchführen und reflektieren, sie in das Vollfarblichtbild synthetisieren und dieses zur Projektions­ linse führen können.This object is achieved by an optical System of a three-panel LCD projector solved, the fol ing components includes: a light source, a color separating unit for dividing the output from the light source NEN light in light rays of red (R), green (G) and blue (B), an LCD panel unit with R, G and B LCD panels, receive the image signals, the R, G and B image information NEN included, the LCD panel unit R, G and B-light rays from the color separation unit via converging lenses  received and convert them into R, G and B image light beams men who carry R, G and B photo information, a color synthesizing unit for synthesizing the R, G and B image light beams from the LCD panel unit in full color image light and a projection lens to enlarge the Full color photograph and for projecting it onto one Screen, the color separation unit a blue filter to the back perform the B-light steel of the abge from the light source given light and to reflect the remaining R and G light rays, a red filter for passing the G light beam of the R and. Reflected by the blue filter Radiate G-light and reflect the remaining one R light beam and three total mirrors for reflecting the R, G and B light rays from the red mirror and blue filter have been separated on the corresponding LCD panels Has colors and the color synthesis unit two includes dichroic mirrors that are parallel to each other without any crossing at an angle to the optical Paths for the R, G and B light beams are arranged and the R, G and B image light beams from the LCD Pass the panel unit through and reflect it into the Synthesize full color light image and this for projection can lead lens.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further developments of the invention result from the subclaims forth.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to exemplary embodiments play in connection with the drawing in detail tert. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aus­ führungsbeispiels von herkömmlichen optischen Systemen für Dreipaneel-LCD- Projektoren; Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment from conventional optical systems for three-panel LCD projectors;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines wei­ teren Ausführungsbeispiels von herkömm­ lichen optischen Systemen für Dreipaneel- LCD-Projektoren; Fig. 2 is a schematic representation of a further exemplary embodiment of conven union optical systems for three-panel LCD projectors;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Aus­ führungsbeispieles von Farbsyntheti­ siereinheiten, um den Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite zu erläutern, wo­ bei eine symmetrische LCD-Paneelanordnung im optischen System der Fig. 1 verwendet wird; Fig. 3 is a schematic representation of an exemplary embodiment of color synthesis units to explain the focal distance from the back of the lens, where a symmetrical LCD panel arrangement is used in the optical system of Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines wei­ teren Ausführungsbeispiels von Farbsyn­ thetisiereinheiten, um den Brennpunktsab­ stand von der Linsenrückseite zu erläu­ tern, wobei eine asymmetrische LCD- Paneelanordnung im optischen System der Fig. 1 Verwendung findet; Fig. 4 is a schematic representation of a further exemplary embodiment of color synthesis units to explain the focal point distance from the rear of the lens, an asymmetrical LCD panel arrangement being used in the optical system of Fig. 1;

Fig. 5A und 5B schematische Darstellungen, die Beispiele von dichroitischen Spiegelanordnungen zeigen, die im optischen System der Fig. 2 Verwendung finden; FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing examples of dichroic mirror arrangements used in the optical system of FIG. 2;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines optischen Systems eines erfindungsgemäß ausgebildeten Dreipaneel-LCD-Projektors; Fig. 6 is a schematic illustration of an optical system of the present invention formed Dreipaneel LCD projector;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Farb­ synthetisiereinheit gemäß der vorliegen­ den Erfindung, um den Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite zu erläutern, wenn eine symmetrische LCD-Paneelanord­ nung im optischen System der Fig. 6 Ver­ wendung findet; und Fig. 7 is a schematic illustration of a color synthesizing unit according to the present invention to explain the focal distance from the back of the lens when a symmetrical LCD panel arrangement is used in the optical system of Fig. 6; and

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Farb­ synthetisiereinheit gemäß der vorliegen­ den Erfindung, um den Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite zu erläutern, wenn eine asymmetrische LCD-Paneelanord­ nung im optischen System der Fig. 6 Ver­ wendung findet. Fig. 8 is a schematic representation of a color synthesizing unit according to the present invention to explain the focal distance from the back of the lens when an asymmetrical LCD panel arrangement in the optical system of Fig. 6 is used.

In Fig. 6 ist ein optisches System des Dreipaneel-LCD-Pro­ jektors gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.In Fig. 6, an optical system of the three-panel LCD projector according to the present invention is shown.

Wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt das optische System eine Lichtquelleneinheit, die eine Metallhalogenidlampe 111 zur Abgabe von Licht besitzt, das von einem Kaltspiegel 112 und dann von einem UV/IR-Trennfilter 113 reflektiert wird. Fer­ ner ist eine Farbtrenneinheit vorgesehen, um das von der Lichtquelleneinheit abgegebene Licht in Lichtstrahlen mit den Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) aufzuteilen und dann die optischen Bahnen der entsprechenden R-, G- und B-Lichtstrahlen zu verändern. Die Farbtrenneinheit besitzt ein Blaufilter 121 und einen Rotspiegel 122, um die getrennten R-, G- und B-Lichtstrahlen zu erhalten, sowie drei Total­ spiegel 123, 124 und 125, die an optischen R-, G- und B-Bahnen abstromseitig des Blaufilters 121 und des Rotspiegels 122 angeordnet sind, um die optischen R-, G- und B-Bahnen zu verändern. Das optische System umfaßt ferner eine Konden­ soreinheit zum wirksamen Kondensieren der von der Farb­ trenneinheit entlang den optischen R-, G- und B-Bahnen ge­ führten R-, G- und B-Lichtstrahlen. Die Kondensoreinheit be­ sitzt drei Sammellinsen 131, 132 und 133, die an den optischen R-, G- und B-Bahnen angeordnet sind. Bei den Kon­ densorlinsen kann es sich um parabolische Reflektoren han­ deln. Um die kondensierten R-, G- und B-Lichtstrahlen in Lichtstrahlen mit R-, G- und B-Farbbildern umzuformen, ist ferner eine LCD-Paneeleinheit vorgesehen, die ein R-LCD- Paneel 141, ein G-LCD-Paneel 142 und ein B-LCD-Paneel 143 aufweist. Die LCD-Paneele 141, 142 und 143 können von den Bildsignalen erhaltene elektrische Bildinformationen empfan­ gen und die kondensierten R-, G- und B-Lichtstrahlen in R-, G- und B-Farbbildlichtstrahlen auf der Basis der empfangenen Bildinformationen umformen. Das optische System umfaßt fer­ ner eine Farbsynthetisiereinheit zum Synthetisieren der R-, G- und B-Farbbildlichtstrahlen von der LCD-Paneeleinheit, um ein Vollfarblichtbild zu erhalten, sowie eine Projektions­ linse 160 zur Vergrößerung des erhaltenen Vollfarblichtbil­ des und zum Projizieren desselben auf einen Schirm. Die Farbsynthetisiereinheit besitzt zwei dichroitische Spiegel 151 und 152, die parallel zueinander ohne Überkreuzen ange­ ordnet sind.As shown in FIG. 6, the optical system includes a light source unit that has a metal halide lamp 111 for emitting light that is reflected by a cold mirror 112 and then by a UV / IR separation filter 113 . Furthermore, a color separation unit is provided in order to divide the light emitted by the light source unit into light beams with the colors red (R), green (G) and blue (B) and then the optical paths of the corresponding R, G and B light beams to change. The color separation unit has a blue filter 121 and a red mirror 122 in order to obtain the separated R, G and B light beams, and three total mirrors 123 , 124 and 125 , which are located on the downstream of the optical R, G and B tracks Blue filter 121 and red mirror 122 are arranged to change the optical R, G and B orbits. The optical system further includes a condenser unit for effectively condensing the R, G and B light beams guided by the color separation unit along the optical R, G and B tracks. The condenser unit sits three converging lenses 131 , 132 and 133 , which are arranged on the optical R, G and B tracks. The condenser lenses can be parabolic reflectors. In order to convert the condensed R, G and B light beams into light beams with R, G and B color images, an LCD panel unit is also provided which comprises an R-LCD panel 141 , a G-LCD panel 142 and has a B-LCD panel 143 . The LCD panels 141 , 142, and 143 can receive electrical image information obtained from the image signals and convert the condensed R, G, and B light rays into R, G, and B color image light rays based on the received image information. The optical system further includes a color synthesizing unit for synthesizing the R, G and B color image light beams from the LCD panel unit to obtain a full color light image, and a projection lens 160 for enlarging the obtained full color light image and projecting it onto a screen . The color synthesis unit has two dichroic mirrors 151 and 152 , which are arranged parallel to one another without crossing.

Erfindungsgemäß sind das Blaufilter 121, der Rotspiegel 122 und drei Totalspiegel 123 bis 125 der Farbtrenneinheit so angeordnet, daß die optischen Weglängen von der Lichtquelle zu den entsprechenden LCD-Paneelen der LCD-Paneeleinheit gleich sind. Sie sind ferner so angeordnet, daß ein wahlwei­ ser Lichtstrahl (im dargestellten Fall der G-Lichtstrahl) entlang seiner optischen Bahn, die zu einer Bahn des auf­ treffenden Lichtes ausgerichtet ist, reflektiert wird, um einen Lichtstrahl in Richtung auf die Projektionslinse 160 zu führen, während die verbleibenden beiden Lichtstrahlen (im dargestellten Fall der R- und G-Lichtstrahl) entlang ihren optischen Bahnen reflektiert werden, die sich parallel zueinander erstrecken und die Bahn des einfallenden Lichtes unter einem Winkel von 90° kreuzen.According to the invention, the blue filter 121 , the red mirror 122 and three total mirrors 123 to 125 of the color separation unit are arranged such that the optical path lengths from the light source to the corresponding LCD panels of the LCD panel unit are the same. They are also arranged such that an optional light beam (in the illustrated case the G light beam) is reflected along its optical path, which is aligned with a path of the incident light, in order to guide a light beam in the direction of the projection lens 160 , while the remaining two light beams (in the illustrated case the R and G light beam) are reflected along their optical paths which extend parallel to one another and cross the path of the incident light at an angle of 90 °.

Bei dem Blaufilter 121 handelt es sich um einen dichroi­ tischen Spiegel, der den B-Lichtstrahl hindurchlassen und die R- und G-Lichtstrahlen reflektieren kann, während es sich bei dem Rotspiegel 122 um einen dichroitischen Spiegel handelt, der den R-Lichtstrahl reflektieren und die G- und B-Lichtstrahlen hindurchlassen kann. Bei dem Grünfilter 151 handelt es sich um einen dichroitischen Spiegel, mit dem der G-Lichtstrahl hindurchgelassen und die verbleibenden Licht­ strahlen reflektiert werden können.The blue filter 121 is a dichroic mirror that can pass the B light beam and reflect the R and G light beams, while the red mirror 122 is a dichroic mirror that reflect the R light beam and that can let G and B light rays pass through. The green filter 151 is a dichroic mirror with which the G light beam can be passed and the remaining light beams can be reflected.

Als R-, G- und B-LCD-Paneele 141 bis 143 werden optisch transparente monochrome LCD-Paneele verwendet.Optically transparent monochrome LCD panels are used as R, G and B LCD panels 141 to 143 .

Es wird nunmehr die Funktionsweise des optischen Systems mit der vorstehend beschriebenen Anordnung gemäß der vorliegen­ den Erfindung erläutert.It is now the functionality of the optical system the arrangement described above according to the present explained the invention.

Das von der Metallhalogenidlampe 111 der Lichtquelleneinheit abgegebene weiße Licht wird über den Kaltspiegel 112 und das UV/IR-Trennfilter 113 der Farbtrenneinheit zugeführt. In der Farbtrenneinheit erreicht das auftreffende Licht zuerst das Blaufilter 121, über das die R- und G-Lichtstrahlen des Lichtes reflektiert werden, während der B-Lichtstrahl hin­ durchgeführt wird. Die reflektierten R- und G-Lichtstrahlen werden dem Rotspiegel 122 zugeführt, so daß der R-Licht­ strahl reflektiert und der G-Lichtstrahl durchgeführt wird. Es wird somit eine Trennung der R-, G- und B-Lichtstrahlen erreicht. Der vom Rotspiegel 122 reflektierte R-Lichtstrahl, der durch den Rotspiegel 122 hindurchgeführte G-Lichtstrahl und der durch den Blauspiegel 121 hindurchgeführte B-Licht­ strahl werden dann von den Totalspiegeln 123 bis 125 entlang ihren optischen Bahnen reflektiert.The white light emitted by the metal halide lamp 111 of the light source unit is supplied to the color separation unit via the cold mirror 112 and the UV / IR separating filter 113 . In the color separation unit, the incident light first reaches the blue filter 121 , via which the R and G light rays of the light are reflected while the B light beam is being carried out. The reflected R and G light beams are supplied to the red mirror 122 so that the R light beam is reflected and the G light beam is carried out. A separation of the R, G and B light beams is thus achieved. The light reflected by the Rotspiegel 122 R-light beam guided through the Rotspiegel 122 G light beam and the guided through the blue mirror 121 B-light ray is then reflected by the mirrors 123 to 125 Total along their optical paths.

Die von den Totalspiegeln 123 bis 125 reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen werden von den Sammellinsen 131 bis 133 der Kondensoreinheit kondensiert und dann zum R-LCD-Paneel 141, G-LCD-Paneel 142 und B-LCD-Paneel 143 geführt. In den LCD-Paneelen 141 bis 143 werden die R-, G- und B-Licht­ strahlen auf der Basis von elektrischen R-, G- und B-Bild­ signalen, die in den LCD-Paneelen 141 bis 143 empfangen wur­ den, in bezug auf die Transmittanz gesteuert. Daher werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen in R-, G- und B-Bildlicht­ strahlen umgeformt, die wiederum der Farbsynthetisiereinheit zugeführt werden.The R, G and B light rays reflected from the total mirrors 123 to 125 are condensed by the condenser unit converging lenses 131 to 133 and then to the R-LCD panel 141 , G-LCD panel 142 and B-LCD panel 143 guided. In the LCD panels 141 to 143 , the R, G and B light will radiate based on electrical R, G and B image signals received in the LCD panels 141 to 143 in controlled with regard to transmittance. Therefore, the R, G and B light beams are converted into R, G and B image light beams, which in turn are supplied to the color synthesis unit.

In der Farbsynthetisiereinheit wird der vom G-LCD-Paneel 142 erzeugte G-Farbbildlichtstrahl durch das Grünfilter 151 hin­ durchgeführt. Der vom R-LCD-Paneel 141 erzeugte R-Farbbild­ lichtstrahl wird vom Grünfilter 151 reflektiert und dann mit dem G-Farbbildlichtstrahl synthetisiert. Der synthetisierte Bildlichtstrahl wird dann durch den Blauspiegel 152 hin­ durchgeführt. Andererseits wird der vom B-LCD-Paneel 141 er­ zeugte B-Farbbildlichtstrahl vom Blauspiegel 152 reflektiert und dann mit den bereits synthetisierten R- und G-Bildlicht­ strahlen synthetisiert. Folglich handelt es sich bei dem vom Blauspiegel 152 abgegebenen Licht um Vollfarblicht, das durch Synthetisierung der R-, G- und B-Bildlichtstrahlen er­ halten wurde.In the color synthesizing unit, the G color image light beam generated by the G-LCD panel 142 is passed through the green filter 151 . The R color image light beam generated by the R LCD panel 141 is reflected by the green filter 151 and then synthesized with the G color image light beam. The synthesized image light beam is then passed through the blue mirror 152 . On the other hand, the B-color panel 141, which produces B color image light beam, is reflected by blue mirror 152 and then synthesized with the R and G image light already synthesized. Consequently, the light emitted by the blue mirror 152 is full-color light which was obtained by synthesizing the R, G and B image light beams.

Das Vollfarbvideolicht wird dann über die Projektionslinse 160 auf einen Schirm projiziert, um ein vergrößertes Schirm­ bild zu erzeugen. The full color video light is then projected onto a screen via the projection lens 160 to produce an enlarged screen image.

Die wichtige Eigenschaft des vorstehend beschriebenen optischen Systems der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die Farbsynthetisiereinheit durch zwei dichroi­ tische Spiegel gebildet wird, die ohne Überkreuzen angeord­ net sind. Zur Verwirklichung einer derartigen Anordnung sind das Blaufilter 121, der Rotspiegel 122 und drei Totalspiegel 123 bis 125 der Farbtrenneinheit so angeordnet, daß ein wahlweiser Lichtstrahl (im dargestellten Fall der G-Licht­ strahl) der vom weißen Licht abgetrennten R-, G- und B-Lichtstrahlen entlang seiner optischen Bahn, die zu einer Bahn des einfallenden Lichtes ausgerichtet ist, reflektiert wird, um einen Lichtstrahl in Richtung auf die Projektions­ linse 160 zu führen, während die verbleibenden beiden Licht­ strahlen (im hier dargestellten Fall der R- und B-Licht­ strahl) entlang ihren optischen Bahnen reflektiert werden, die sich parallel zueinander erstrecken und die Bahn des einfallenden Lichtes unter einem Winkel von 90° schneiden.The important feature of the optical system of the present invention described above is that the color synthesizing unit is formed by two dichroic mirrors which are arranged without crossing them. To implement such an arrangement, the blue filter 121 , the red mirror 122 and three total mirrors 123 to 125 of the color separation unit are arranged such that an optional light beam (in the illustrated case the G light beam) of the R, G and B separated from the white light Light rays are reflected along its optical path, which is aligned with a path of the incident light, in order to guide a light beam in the direction of the projection lens 160 , while the remaining two light rays (in the case shown here, the R- and B- Light beam) are reflected along their optical paths, which extend parallel to each other and intersect the path of the incident light at an angle of 90 °.

Mit derartigen Anordnungen ist es möglich, die Farbsyntheti­ siereinheit durch zwei dichroitische Spiegel ohne jegliches Überkreuzen auszubilden. Insbesondere kann die durch zwei dichroitische Spiegel und drei LCD-Paneele gebildete Kon­ struktion im Vergleich zu den herkömmlichen Konstruktionen einen reduzierten Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite besitzen.With such arrangements it is possible to color synthesize unit through two dichroic mirrors without any Train crossover. In particular, the two dichroic mirrors and three LCD panels formed Kon structure compared to conventional constructions a reduced focal distance from the back of the lens have.

Wie man den Fig. 7 und 8 entnehmen kann, besitzt das optische System der vorliegenden Erfindung den Vorteil einer starken Reduktion des Brennpunktsabstandes von der Linsenrück­ seite im Vergleich zu den herkömmlichen optischen Systemen, bei denen die Farbsynthetisiereinheit durch drei dichroi­ tische Spiegel gebildet wird. As can be seen in Figs. 7 and 8, the optical system of the present invention has the advantage of a strong reduction of the focal distance of the lens rear side in comparison with the conventional optical systems in which the Farbsynthetisiereinheit is formed by three dichroi diagram mirror.

Wenn LCD-Paneele mit einer Länge von 120 mm in einem optischen System mit einer symmetrischen LCD-Paneel-Anord­ nung verwendet werden, beträgt der Brennpunktsabstand von der Linsenrückseite mindestens 190 mm. Mit dem optischen System der vorliegenden Erfindung, bei dem die in Fig. 7 gezeigte symmetrische LCD-Paneel-Anordnung Verwendung fin­ det, kann jedoch der Brennpunktsabstand von der Linsenrück­ seite bei der gleichen LCD-Paneellänge von 120 mm auf 162 mm reduziert werden. Wenn bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten optischen System eine asymmetrische LCD-Paneelanordnung Ver­ wendung findet, wie in Fig. 8 gezeigt, kann der Brenn­ punktsabstand von der Linsenrückseite im Vergleich zu der symmetrischen LCD-Paneelanordnung proportional zum Grad der Asymmetrie weiter reduziert werden.When 120 mm long LCD panels are used in an optical system with a symmetrical LCD panel arrangement, the focal distance from the back of the lens is at least 190 mm. However, with the optical system of the present invention using the symmetrical LCD panel arrangement shown in FIG. 7, the focal distance from the back of the lens can be reduced from 120 mm to 162 mm for the same LCD panel length. If an asymmetrical LCD panel arrangement is used in the optical system designed according to the invention, as shown in FIG. 8, the focal point distance from the back of the lens can be further reduced in proportion to the degree of asymmetry compared to the symmetrical LCD panel arrangement.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Reduzierung des Brenn­ punktsabstand von der Linsenrückseite der Projektionslinse erreicht und trotzdem die Symmetrie der Elemente sowohl der Farbtrenneinheit als auch der Farbsynthetisiereinheit auf­ rechterhalten, so daß auf diese Weise eine Verbesserung der Funktionsfähigkeit der Projektionslinse erreicht wird. Er­ findungsgemäß besitzt die Farbsynthetisiereinheit, die einen besonders wichtigen Teil zum Erreichen einer Verbesserung der Systemfunktionsfähigkeit darstellt, eine reduzierte Zahl von Spiegeln, nämlich zwei Spiegel, wodurch die Zahl der Herstellschritte und somit die Kosten reduziert werden kön­ nen. Die Einstellung der Positionen und Schwenkwinkel der Farbsynthetisierspiegel kann in einfacher Weise durchgeführt werden. Im Vergleich zu den herkömmlichen optischen Syste­ men, bei denen drei dichroitische Spiegel Verwendung finden, können die R-, G- und B-Pixel in einfacher und genauer Weise zueinander ausgerichtet werden, so daß ein Bild mit einer guten Bildqualität erzielt werden kann.As is clear from the above description, with the present invention a reduction in burning point distance from the back of the projection lens achieved and yet the symmetry of the elements of both the Color separation unit as well as the color synthesis unit maintain, so that in this way an improvement in Functionality of the projection lens is achieved. He According to the invention, the color synthesis unit has one particularly important part of achieving improvement of system functionality represents a reduced number of mirrors, namely two mirrors, reducing the number of Manufacturing steps and thus the costs can be reduced nen. The setting of the positions and swivel angle of the Color synthesizing mirrors can be done in a simple manner will. Compared to the conventional optical system where three dichroic mirrors are used, can use the R, G and B pixels in a simple and accurate way aligned with each other so that an image with a good image quality can be achieved.

Claims (4)

1. Optisches System eines Dreipaneel-LCD-Projektors, gekennzeichnet durch
eine Lichtquelle;
eine Farbtrenneinheit zum Aufteilen des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes in Lichtstrahlen der Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B);
eine LCD-Paneeleinheit mit R-, G- und B-LCD-Paneelen (141, 142, 143), die Bildsignale empfangen, die R-, G- und B-Bildinformationen wiedergeben, wobei die LCD-Paneeleinheit die R-, G- und B-Lichtstrahlen von der Farbtrenneinheit über Sammellinsen empfangen und diese in R-, G- und B-Bildlicht­ strahlen umformen kann, die R-, G- und B-Lichtbildinforma­ tionen tragen;
eine Farbsynthetisiereinheit zum Synthetisieren der R-, G- und B-Bildlichtstrahlen von der LCD-Paneeleinheit in ein Vollfarbbildlicht und eine Projektionslinse (160) zum Ver­ größern des Vollfarbbildlichtes und zum Projizieren des ver­ größerten Bildes auf einen Schirm;
wobei die Farbtrenneinheit ein Blaufilter (121) zum Durch­ führen des B-Lichtstrahles des von der Lichtquelle abgegebe­ nen Lichtes und zum Reflektieren der verbleibenden R- und G-Lichtstrahlen, einen Rotspiegel (122) zum Durchführen des G-Lichtstrahles der vom Blaufilter (121) reflektierten R- und G-Lichtstrahlen und zum Reflektieren des verbleibenden R-Lichtstrahles und drei Totalspiegel (123, 124, 125) zum Re­ flektieren der vom Rotspiegel (122) und vom Blaufilter (121) getrennten R-, G- und B-Lichtstrahlen auf die LCD-Paneele (141, 142, 143) der entsprechenden Farben aufweist; und wo­ bei
die Farbsynthetisiereinheit zwei dichroitische Spiegel (151, 152) umfaßt, die parallel zueinander ohne jegliches Über­ kreuzen und unter einem Winkel relativ zu den optischen Bahnen der R-, G- und B-Lichtstrahlen angeordnet sind, die R-, G- und B-Bildlichtstrahlen von der LCD-Paneeleinheit hindurchführen und reflektieren, diese Strahlen in Vollfarb­ bildlicht synthetisieren und das Bildlicht der Projektions­ linse (160) zuführen können.1. Optical system of a three panel LCD projector, characterized by
a light source;
a color separation unit for dividing the light emitted from the light source into light beams of the colors red (R), green (G) and blue (B);
an LCD panel unit having R, G and B LCD panels ( 141 , 142 , 143 ) receiving image signals representing R, G and B image information, the LCD panel unit comprising the R, G - Receive and B-light rays from the color separation unit via converging lenses and convert them into R, G and B image light rays which carry R, G and B light image information;
a color synthesizing unit for synthesizing the R, G and B image light beams from the LCD panel unit into a full color image light and a projection lens ( 160 ) for enlarging the full color image light and projecting the enlarged image on a screen;
wherein the color separation unit comprises a blue filter ( 121 ) for guiding the B light beam from the light emitted by the light source and for reflecting the remaining R and G light beams, a red mirror ( 122 ) for carrying out the G light beam from the blue filter ( 121 ) reflected R and G light beams and to reflect the remaining R light beam and three total mirrors ( 123 , 124 , 125 ) to reflect the R, G and B filters separated from the red mirror ( 122 ) and the blue filter ( 121 ) Having light rays on the LCD panels ( 141 , 142 , 143 ) of the corresponding colors; and where at
the color synthesizing unit comprises two dichroic mirrors ( 151 , 152 ) which cross parallel to one another without any overlapping and are arranged at an angle relative to the optical paths of the R, G and B light beams which R, G and B Guide and reflect image light rays from the LCD panel unit, synthesize these rays in full-color image light and be able to supply the image light to the projection lens ( 160 ). 2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Blaufilter (121), der Rotspiegel (122) und die Totalspiegel (123, 124, 125) der Farbtrenneinheit so angeordnet sind, daß ein wahlweiser Lichtstrahl der vom Licht der Lichtquelle abgetrennten R-, G- und B-Lichtstrahlen entlang seiner optischen Bahn in Aus­ richtung zu einer Bahn des einfallenden Lichtes reflektiert wird, um einen Lichtstrahl zur Projektionslinse (160) zu führen, während die verbleibenden beiden Lichtstrahlen ent­ lang ihren optischen Bahnen, die parallel zueinander verlau­ fen und die Bahn des einfallenden Lichtes unter einem Winkel von 90° schneiden, reflektiert werden.2. Optical system according to claim 1, characterized in that the blue filter ( 121 ), the red mirror ( 122 ) and the total mirror ( 123 , 124 , 125 ) of the color separation unit are arranged so that an optional light beam separated from the light from the light source R, G, and B light rays are reflected along its optical path toward a path of incident light to guide a light beam to the projection lens ( 160 ), while the remaining two light beams are along their optical paths that are parallel to each other run and cut the path of the incident light at an angle of 90 °, are reflected. 3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blaufilter (121), der Rotspiegel (122) und die Totalspiegel (123, 124, 125) der Farbtrenneinheit so angeordnet sind, daß die sich von der Lichtquelle bis zu den entsprechenden LCD-Paneelen (141, 142, 143) der LCD-Paneeleinheit erstreckenden optischen Bahnen die gleiche Länge besitzen.3. Optical system according to claim 1 or 2, characterized in that the blue filter ( 121 ), the red mirror ( 122 ) and the total mirror ( 123 , 124 , 125 ) of the color separation unit are arranged so that the from the light source to the corresponding optical panels ( 141 , 142 , 143 ) of the LCD panel unit extending optical tracks have the same length. 4. Optisches System nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes LCD-Paneel (141, 142, 143) der LCD-Paneeleinheit ein optisch transparentes monochromes LCD-Paneel ist.4. Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that each LCD panel ( 141 , 142 , 143 ) of the LCD panel unit is an optically transparent monochrome LCD panel.