DE69730282T2

DE69730282T2 - Projektionsgerät mit Mitteln zur Farbtrennung/-synthese

Info

Publication number: DE69730282T2
Application number: DE69730282T
Authority: DE
Inventors: Junichi Shinagawa-ku Iwai
Original assignee: Sony Corp; Texas Instruments Inc
Current assignee: Sony Corp; Texas Instruments Inc
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2017-08-30
Also published as: EP0827006B1; DE69730282D1; EP0827006A3; EP0827006A2; CA2214059A1; US6089717A; JPH10108110A; JP3557317B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbtrenn-/-synthesevorrichtung und ein Projektionsgerät. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Projektionsgerät, das mehrere räumliche Modulatoren vom Reflexionstyp benutzt.
Beispiele für Farbtrennsysteme nach dem Stand der Technik, die in Bildprojektionsgeräten angewendet werden, finden sich in EP-A-0 364 043, EP-A-0 723 174 und US 3 932 027 .
EP-A-0 364 043 zeigt ein Beispiel eines Bildprojektionsgerät mit einer Lichtquelle und einem reflektierenden Bildanzeigesystem, das in dem Pfad des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstrahls und eines von dem Bildanzeigesystem ausgehenden zweiten Lichtstrahls angeordnet ist. Das Gerät benutzt ein Strahlenteilerelement mit zwei an den angrenzenden Flächen durch einen Luftspalt getrennten transparenten Prismen, das in dem Lichtpfad zwischen der Lichtquelle und dem Bildanzeigesystem und zwischen dem Bildanzeigesystem und der Projektionslinse liegt. Das Arbeitsprinzip des Strahlenteilerelements basiert auf innerer Totalreflexion eines der Strahlen.
EP-A-0 723 174 betrifft einen Farbtrenner, der für die Farbtrennung in Projektionsdisplays drei zusammengefügte Prismen benutzt. Die Prismenanordnung ist so beschaffen, daß der Grenzflächenkontakt benachbarter Prismen ermöglicht, daß zwei der Primärfarben-Lichtstrahlen eine Reflexion erfahren und der dritte durch das relevante Prisma übertragen wird. Für die Rekombination der Primärfarben-Lichtstrahlen zur Erzeugung eines Farbbilds wird jeder der Primärfarbstrahlen aus einem entsprechenden räumlichen Lichtmodulator reflektiert.
US 3 932 027 betrifft eine Vierelemente-Composit-Prismenanordnung für die Farbtrennung eines weißen Lichtstrahls in seine drei Farbkomponenten. Das System benutzt Luftspalte, die das erste und zweite Elementepaar trennen, wobei die Farbtrennung durch dichroitische Beschichtungen an den Grenzflächen des zweiten und dritten Prismas und des dritten und vierten Prismas begünstigt wird. Die getrennten Farbelemente werden durch innere Totalreflexion an den Luftspalten in verschiedene Richtungen gelenkt.
In einem Projektionsgerät, das ein Bild mit großem Bildschirm projizieren kann, wird das von einer hellen Lichtquelle, wie einer Xenon- oder Metall-Halogenlampe emittierte Licht in einen räumlichen Modulator eingeführt und nach Maßgabe eines Videosignals räumlich moduliert, und das so gewonnene Licht wird vergrößert und mit Hilfe eines optischen Projektionssystems projiziert.
Verfahren zur Darstellung eines natürlichen Bilds (Farbbilds) für ein solches Projektionsgerät umfassen in diesem Fall ein erstes Verfahren, bei dem jedem Pixel eine Farbinformation zugeordnet wird (d. h. für jedes Pixel des Videosignals werden Pixel von drei Primärfarben bereitgestellt), und ein zweites Verfahren, bei dem die Farbinformation dem Anzeigebild in einem Zeitteilungsschema zugeordnet wird, d. h. eine rote Komponente, eine grüne Komponente und eine blaue Komponente eines Farbbilds werden sukzessiv mit der dreifachen Frequenz der Vollbildfrequenz angezeigt.
Bei dem vorerwähnten ersten Verfahren tritt jedoch das Problem auf, daß die Auflösung durch die Erzeugung der drei Pixel für die jeweiligen Pixel des Videosignals reduziert wird, während bei dem zweiten Verfahren das Problem auftritt, daß die Farbtrennung, die die Bewegung einer Blende begleitet, eine Bildverschlechterung verursacht.
Als einer der Ansätze zur Lösung solcher Probleme gibt es einen Weg, bei dem von einer Lichtquelle emittiertes weißes Licht in drei Primärfarben zerlegt wird, die durch individuelle räumliche Modulatoren nach Maßgabe der jeweiligen Farbkomponenten des Bilds räumlich moduliert werden.
Von solchen Projektionsgeräten zeigt 1 die allgemeine Struktur eines Projektionsgeräts 1, das räumliche Modulatoren vom Transmissionstyp benutzt.
In dem Projektionsgerät 1 wird von einer Lichtquelle 2 emittiertes weißes Licht L1 in einer Farbtrennstufe 3 in einen blauen Strahl L2A, einen grünen Strahl L2B und einen roten Strahl L2C zerlegt, die nach Maßgabe der einzelnen Farbkomponenten eines Bilds in entsprechenden räumlichen Modulatoren 4a bis 4C räumlich moduliert werden, wobei die blaue Komponente L3A, die grüne Komponente L3B und die rote Komponente L3C des Farbbildlichts, die auf diese Weise gewonnen werden, in einer Farbsynthetisierstufe 5 synthetisiert werden und das resultierende Farbbildlicht L4 anschließend durch eine Projektionslinse 6 nach außen projiziert wird.
Von den oben erwähnten Projektionsgeräten zeigen 2 und 3 hingegen den allgemeinen Aufbau eines Projektionsgeräts, das räumliche Modulatoren vom Reflexionstyp benutzt.
Bei dem in 2 dargestellten Projektionsgerät 10 wird von einer Lichtquelle 11 emittiertes weißes Licht L10 über einen Strahlenteiler 12 in eine Farbtrennstufe 13 eingeleitet und in drei Primärfarben zerlegt, wobei der blaue Strahl L11A, der grüne Strahl L11B und der rote Strahl L11C, die auf diese Weise gewonnen werden, jeweils in entsprechenden räumlichen Modulatoren 14A bis 14C räumlich moduliert werden. Durch das Synthetisieren der von den räumlichen Modulatoren 14A bis 14C emittierten blauen Komponente L12A, der grünen Komponente L12B bzw. der roten Komponente L12C in einer Farb-Trenn-Synthetisierstufe 13 wird dann das Farbbildlicht L13 erzeugt und über einen Strahlenteiler 12 und eine Projektionslinse 15 in dieser Reihenfolge nach außen projiziert.
In einem Projektionsgerät 20, das in 3 dargestellt ist, in der 2 entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen tragen wie dort, wird das von der Lichtquelle 11 emittierte weiße Licht L10 in einer Farbtrennstufe 21 in den blauen Strahl L11A, den grünen Strahl L11B und den roten Strahl L11C zerlegt, die dann über die jeweiligen Strahlenteiler 22A bis 22C in die jeweiligen räumlichen Modulatoren 14A bis 14C eingeleitet und räumlich moduliert werden. Durch Synthetisieren der so gewonnenen blauen Komponente L12A, der grünen Komponente L12B und der roten Komponente L12C des Farbbildlichts in einer Farbsynthetisierstufe 23 wird dann das Farbbildlicht L12 erzeugt und durch die Projektionslinse 15 nach außen projiziert.
Obwohl in den Projektionsgeräten 10 und 20 mit den räumlichen Modulatoren 14A bis 14C vom Reflexionstyp eine Trenneinrichtung zum Trennen des einfallenden/reflektierten Lichts der Strahlenteiler 12 und 22A bis 22C benötigt wird, kann auf diese Weise die gleiche Seitenfläche der räumlichen Modulatoren 14A bis 14C sowohl für die Trennung als auch für die Synthetisierung benutzt werden, so daß das Gerät den Vorteil bietet, daß es insgesamt kleiner gehalten werden kann als das Gerät, das die räumlichen Modulatoren 4A bis 4C vom Transmissionstyp benutzt (1).
Nun wird in den Projektionsgeräten 1, 10 und 20 (1 bis 3) für die Zerlegung des weißen Lichts L1 und L10 aus den Lichtquellen 2 und 11 in die drei Primärfarben, wie oben erwähnt, üblicherweise ein (im folgenden einfach als dielektrischer Mehrschichtfilm bezeichneter) dielektrischer Zweifarben-Mehrschichtfilm als Farbtrenn- und -synthetisiereinrichtung für das eintreffende Licht benutzt.
4 zeigt die Konfiguration eines Projektionsgeräts 30, bei dem Glas als Haltemittel für den dielektrischen Mehrschichtfilm sowie ein räumliches Modulationselement vom Reflexionstyp benutzt wird.
In dem Projektionsgerät 30 wird weißes Licht L20 aus einer Lichtquelle 31 über einen Strahlenteiler 32 in eine Farbtrenn-/-synthetisierstufe 33 eingeführt und mit Hilfe von ersten und zweiten dielektrischen Spiegeln 36A und 36B, die durch die Ausbildung von dielektrischen Mehrschichtfilmen 35A und 35B auf einer Seite von Glasplatten 34A bzw. 34B erzeugt werden, einer sequentiellen Farbtrennung unterzogen.
In dem Projektionsgerät 30 werden ein blauer Strahl L21A, ein grüner Strahl L21B und ein roter Strahl L21C, die durch die Farbtrennung gewonnen werden, in einen ersten bis dritten räumlichen Modulator 37A bis 37C eingeführt, um nach Maßgabe eines zugeführten Videosignals räumlich moduliert zu werden.
Auf diese Weise werden in dem Projektionsgerät 30 eine blaue Komponente L22A, eine grüne Komponente L22B und eine rote Komponente L22C eines Farbbildlichts auf der Basis des Videosignals, die von dem ersten bis dritten räumlichen Modulator 37A bis 37C emittiert werden, von dem ersten und zweiten Spiegel 36A und 36B in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 33 synthetisiert, und das dadurch gewonnene Farbbildlicht L23 wird über eine Projektionslinse 38 nach außen emittiert.
Bei dem Projektionsgerät 30 tritt jedoch das Problem auf, daß in den Komponentenstrahlen (roter und grüner Strahl) des weißen Lichts L20, die durch den ersten und den zweiten dielektrischen Spiegel 36A und 36B übertragen werden, aufgrund der Breite des ersten oder zweiten dielektrischen Spiegels 36A oder 36B Astigmatismus entsteht und andrerseits in den Komponentenstrahlen (blauer Strahl und grüner Strahl) des weißen Lichts L20, das von dem ersten oder dem zweiten dielektrischen Spiegel 36A oder 36B reflektiert wird, aufgrund der Spannungsdehnung Aberration auftritt. In diesem Fall entsteht durch den Kompromiß zwischen dem durch die Breite des ersten oder zweiten dielektrischen Spiegels 36A bzw. 36B verursachten Astigmatismus und der durch die Spannungsdehnung verursachten Aberration das Problem auf, daß es schwierig ist, Projektionsbilder mit hoher Auflösung zu gewinnen.
Als Annäherung zur Lösung solcher Probleme gibt es, wie in 5 dargestellt, in der die Teile, die 4 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen tragen wie dort, die Möglichkeit, als Haltemittel für die dielektrischen Mehrschichtfilme 41A und 41B Glasblöcke 42A bis 42C zu benutzen. Gegenüber dem Fall, bei dem als Haltemittel für den dielektrischen Mehrschichtfilm eine Glasplatte benutz wird, hat dieser Lösungsweg den Vorteil, daß die Spannung reduziert werden kann, sowie den weiteren Vorteil, daß die Länge des optischen Pfads zu der Projektionslinse 38 verkürzt werden kann. 6 und 7, in denen die 5 entsprechenden Teile gleiche Bezugszeichen tragen wie dort, zeigen die Konfiguration eines Projektionsgeräts, das räumliche Modulatoren benutzt, bei denen die Zahl der Reflexionen (alle auf ungeradzahlig oder geradzahlig) während der Farbsynthese vereinheitlicht werden muß.
Die Projektionsgeräte 40, 50 und 60, in denen Glasblöcke 42A bis 42C oder 60A bis 60D als Haltemittel für solche dielektrischen Mehrschichtfilme 41A und 41B benutzt werden, haben jedoch den Nachteil, daß die großen Glasblöcke 42A bis 42C und 60A bis 60D schwer und teuer sind, sowie den wesentlichen Nachteil, daß die Farbreinheit der getrennten und erzeugten blauen, grünen und roten Strahlen L21A, L21B bzw. L21C unzureichend ist.
Der Grund hierfür liegt darin, daß die Wellenlängenkennlinie eines dielektrischen Mehrschichtfilms im allgemeinen eine gewisse Anstiegsbreite "W" hat, wie dies in 8 dargestellt ist, und daß für den Fall, daß das weiße Licht mit einem Einfallswinkel von 45° auf den dielektrischen Mehrschichtfilm gestrahlt wird, die Komponentenstrahlen des Wellenlängenbereichs von Zwischenfarben, die in dem weißen Licht L20 enthalten sind, mit dem transmittierten Licht und dem reflektierten Licht der dielektrischen Mehrschichtfilme 41A bis 41C (6 bis 7) gemischt werden, weil die Anstiegsbreite "W" für das weiße Licht L20, das auf die dielektrischen Mehrschichtfilme 41A bis 41C auftrifft, die auf beiden Seiten mit Glasblöcken 42A bis 42C oder 60A bis 60D (5 bis 7) in Kontakt stehen, breiter ist als diejenige der dielektrischen Mehrschichtfilme 35A und 35B, die auf einer Seite der Glasplatten 34A und 34B (4) ausgebildet sind (bei den letzteren liegt die andere Seite der dielektrischen Mehrschichtfilme 35A und 35B der Luft gegenüber, die den Brechungsindex 1 hat).
Darüber hinaus haben z. B. die Projektionsgeräte 50 und 60, die die räumlichen Modulatoren 51A bis 51C benutzen, durch die Forderung, die Zahl der Reflexionen der individuellen Farben während der Farbsynthese, wie in 6 und 7 dargestellt, zu vereinheitlichen, im Vergleich zu dem Projektionsgerät 40 (5), das die räumlichen Modulatoren 37A bis 37C (5) benutzt, ohne daß die Zahl der Reflexionen vereinheitlicht werden muß, Probleme mit der Verkleinerung des ganzen Geräts und der Vereinfachung der Konfiguration, weil ein zusätzlicher Spiegel 52 (6) oder die großen Glasblöcke 60A bis 60D der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 61 (7) benötigt werden.
Ein Verfahren zur Verbesserung einer derart schlechten Farbreinheit mach sich den Umstand zunutze, daß die Anstiegsbreite "W" (8) für das einfallende Licht der dielektrischen Mehrschichtfilme 41A und 41B umso schmaler wird, je kleiner der Einfallswinkel auf die dielektrischen Mehrschichtfilme 41A und 41B ist. Der Einfallswinkel θ₁ des auf dielektrischen Mehrschichtfilme 72A und 72B einfallenden Lichts scheint kleiner zu sein als 45°, wie dies in 9 dargestellt ist, in der Teile, die 5 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen tragen wie dort.
Es tritt dann jedoch das Problem auf, daß das Volumen des betreffenden Glasblocks im allgemeinen abrupt größer wird als die Größe eines räumlichen Modulators, wenn der Einfallswinkel von weißem Licht auf einen dielektrischen Mehrschichtfilm von 45° abweicht, und dementsprechend tritt das Problem auf, daß eine Verkleinerung und eine Gewichtsreduzierung des Projektionsgeräts erschwert werden. In 9 kommt z. B. mit der Reduzierung des Einfallswinkels θ₁ des weißen Lichts L20 auf den dielektrischen Mehrschichtfilmen 72A und 72B der zweite räumliche Modulator 37B mit dem benachbarten Glasblock 71A in Berührung, und um dies zu vermeiden muß der Glasblock 71B entsprechend groß gemacht werden.
Speziell in dem Fall, in welchem für die Konstruktion eines Projektorgeräts die räumlichen Modulatoren 51A bis 51C (6 und 7) benutzt werden, verbunden mit der Notwendigkeit, die Reflexionen während der Synthese auf eine gerade oder ungerade Zahl zu vereinheitlichen, wird im Vergleich zu dem Fall, bei dem die räumlichen Modulatoren 37A und 37B (9) benutzt werden, ohne daß, wie oben beschrieben, die Zahl der Reflexionen vereinheitlicht werden muß, ein großer Glasblock benötigt, oder es ist ein zusätzlicher Spiegel erforderlich, was im Hinblick auf die Verkleinerung des Projektionsgeräts insgesamt ein ernsthaftes Problem darstellt.
Als Verfahren für die Lösung solcher Probleme, z. B. durch Verwendung einer in einer Drei-Chip-CCD-Kamera benutzten Farbtrenneinrichtung, wie in 10 dargestellt, in der die 5 entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen tragen wie dort, wird die Benutzung von zwei Dreieckprismen-Glasblöcken 81A und 81B und eines vierseitigen Prismen-Glasblocks 81C mit trapezförmigem Boden für die Konstruktion einer Farbtrenn-/-synthetisierstufe 80 ins Auge gefaßt, die so angeordnet sind, daß der blaue Strahl L21A und der grüne Strahl L21B, die durch die Farbtrennung des weißen Lichts L20 gewonnen werden, an anderen Stellen (total) reflektiert werden als an den dielektrischen Mehrschichtfilmen 82A und 82B in den entsprechenden Glasblöcken 81A und 81B.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß die Farbreinheit der projizierten Bilder verbessert werden kann und darüber hinaus die Größe der Glasblöcke 81A bis 81C im Vergleich zu der anhand von 9 beschriebenen einfachen Verwendung klein gehalten werden kann, weil der Einfallswinkel θ₂ auf die betreffenden dielektrischen Mehrschichtfilmen 82A und 82B auf etwa 30° gesetzt werden kann. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Volumen eines Glasblocks durch die Reflexion eines durchgelassenen Strahls bei gleicher Länge des optischen Pfads auf die Hälfte reduziert werden kann, wie dies aus 11A und 11B hervorgeht.
Bei diesem Verfahren treten jedoch die folgenden Problemen auf.
Die Wellenlängenkennlinie des zweiten dielektrischen Mehrschichtfilms 82B habe den in 8 dargestellten Verlauf. Wenn Licht mit der Wellenlänge λ_c von dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B zerlegt wird, werden 50% des Lichts von dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B reflektiert und treten in den zweiten räumlichen Modulator 37B ein, und die restlichen 50% werden durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B übertragen und treten in den dritten räumlichen Modulator 37C ein. Dann werden die beiden Lichtanteile von dem zweiten bzw. dritten räumlichen Modulator 37B bzw. 37C reflektiert.
In diesem Fall wandern 50% des aus dem zweiten räumlichen Modulator 37B zu dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B zurückkehrenden Strahls L22B zu einer (nicht dargestellten) Projektionslinse, indem sie von dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B reflektiert werden, die restlichen 50% (25% des ursprünglichen Lichts), der Strahl L30A wird jedoch durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B übertragen und tritt in den dritten räumlichen Modulator 37C ein. Ähnlich werden 50% des von dem dritten räumlichen Modulator 37C zu dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B zurückkehrenden Strahl L22C durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B übertragen und wandern zu der Projektionslinse, während die restlichen 50% (25% des ursprünglichen Lichts), der Strahl 30B, von dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B reflektiert wird und in den dritten räumlichen Modulator 37C eintritt.
Falls die (im folgenden als unnötige Strahlen bezeichneten) Strahlen L30A und L30B, die bei der Zerlegung und Synthese im Übertragungs- und Reflexionszustand unterschiedlich sind, in dieser Weise in die anderen räumlichen Modulatoren 37A bis 37C eintreten, verschlechtert sich der Kontrast der projizierten Bilder durch Streuung oder dgl., und die Farbreinheit der projizierten Bilder wird ebenfalls beeinträchtigt.
In dem Projektionsgerät mit der in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Farbtrennung/-synthese ist, wie aus 10 ersichtlich, zwischen dem Glasblock 81B und dem Glasblock 81A ein Spalt 83 vorgesehen, um den von dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82B in den Glasblock 81B reflektierten grünen Strahl L22B total zu reflektieren. Wenn der Spalt 83 jedoch nicht hinreichend klein ist, tritt das Problem auf, daß Astigmatismus entsteht und daß sich der Schlankheitsgrad des projizierten Bilds ändert.
Es ist zu beachten, daß bei der Trennung von weißem Licht an dem ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 82A oder bei der Synthese der betreffenden Strahlen L22A bis L22C aus dem zweiten bis dritten räumlichen Modulator 37A bis 37C unnötige Strahlen entstehen können, obwohl der Einfluß gering ist.
Da in einem Projektionsgerät, das eine Farbtrenn-/-synthetisierstufe 80 benutzt, wie sie in 10 dargestellt ist, ein Teil des Lichts innerhalb des Anstiegsbereichs der Wellenlänge für den ersten und den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 82A und 82B zu unnötigen Strahlen wird, ist es wünschenswert, einen ersten und einen zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm zu verwenden, dessen Anstiegsbereich so schmal wie möglich ist, wobei der Anstiegsbereich in der Praxis jedoch nicht gleich "0" gemacht werden kann.
Aspekte der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben, auf die hier verwiesen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es hier beschrieben wird, soll ein kompaktes und leichtes Projektionsgerät liefern, das ein Bild mit hoher Bildqualität projizieren kann.
Dementsprechend liefert die vorliegende Erfindung ein Projektionsgerät zum Trennen von weißem Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird, in eine Mehrzahl von Komponentenstrahlen mit verschiedenen Wellenlängenbereichen in einer Farbtrenn-/-synthetisierstufe und zum räumlichen Modulieren der Komponentenstrahlen durch entsprechende räumliche Reflexionsmodulatoren und dann Synthetisieren der zu emittierenden räumlich modulierten Komponentenstrahlen in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe, wobei
die Farbtrenn-/-synthetisierstufe aufweist:
einen Glasblockkörper, bestehend aus eine Mehrzahl von Glasblöcken, die in einer solchen Weise miteinander kombiniert sind, daß korrespondierende Seiten nahe beieinander liegen, und
eine Mehrzahl von dielektrischen Mehrschichtfilmen, die jeweils zwischen den genannten Glasblöcken angeordnet sind, um zu veranlassen, daß vorbestimmte Komponentenstrahlen aus der Mehrzahl von Komponentenstrahlen durch Reflexion und Transmission in die räumlichen Reflexionsmodulatoren eintreten, und zum Synthetisieren der von den räumlichen Modulatoren emittierten Strahlen und Emittieren eines synthetisierten Strahls in einer vorbestimmten Richtung, wobei
die Formen der Mehrzahl von Glasblöcken so gewählt sind, daß jeder Komponentenstrahl, der von dem zugeordneten dielektrischen Mehrschichtfilm reflektiert oder durchgelassen wird, zuerst in eine Seite der Mehrzahl von Glasblöcken mit einem Einfallswinkel von weniger als 30° eintritt, und
durch Reflexion oder Transmission der emittierten Strahlen erzeugte unnötige Strahlen, die von den verschiedenen räumlichen Modulatoren in die Mehrchichtfilme emittiert werden, aus den Glasblöcken heraus emittiert werden, so daß diese unnötigen Strahlen in keinen der anderen räumlichen Modulatoren eintreten.
Als Ergebnis können etwa 90% der unnötigen Strahlen aus dem Glasblockkörper emittiert werden, ohne daß sie in andere räumliche Modulatoren eintreten, so daß die Verschlechterung der Farbreinheit und des Kontrasts der projizierten Bilder reduziert werden kann.
Die folgende Beschreibung soll ein besseres Verständnis der Erfindung vermitteln. Sie nimmt Bezug auf die anliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszahlen oder -zeichen versehen sind.
1 bis 7 und 9 zeigen schematische Diagramme, aus denen die Konfiguration eines herkömmlichen Projektionsgeräts hervorgeht,
8 zeigt eine charakteristische Kurve, die die Wellenlängenkennlinie eines dielektrischen Mehrschichtfilms erläutert,
10 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Konfiguration einer Farbtrenn-/-synthetisierstufe,
11A und 11B zeigen schematische Diagramme zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Form eines Glasblocks und der Länge des optischen Pfads des durchlaufenden Lichts,
12 zeigt ein schematisches Diagramm, aus dem der Gesamtaufbau eines Projektionsgeräts nach einem ersten Ausführungsbeispiel hervorgeht,
13A und 13B zeigen schematische Seitenansichten zur Erläuterung eines ersten bis dritten räumlichen Modulators,
14 zeigt ein schematisches Diagramm, aus dem der Gesamtaufbau eines Projektionsgeräts nach einem zweiten Ausführungsbeispiel hervorgeht.
Anhand der anliegenden Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
(1) Erstes Ausführungsbeispiel
(1-1) Allgemeiner Aufbau eines Projektors nach einem ersten Ausführungsbeispiel
In 12 bezeichnet das Bezugszeichen 90 einen Projektor nach einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem weißes Licht L40, das von einer nicht dargestellten Lichtquelle in Richtung von hinten zur Papierfläche über einen Strahlenteiler 90 zur Farbtrennung in eine Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 eingeführt wird, und der blaue Strahl L41A, der grüne Strahl L41B und der rote Strahl L41C, die auf diese Weise gewonnen werden, in Richtung von hinten mit geringer Neigung zur Papierfläche in einen ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C vom Reflexionstyp eintreten.
In dem ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C sind kleine Spiegelflächenelemente von etwa 16 μm im Quadrat entsprechend dem Pixelarray (z. B. 848 × 600) der zugeführten Bilddaten in Form einer Ebene angeordnet und bilden dadurch reflektierende Flächen.
In diesem Fall umfassen der erste bis dritte räumliche Modulator 93A bis 93C jeweils Pixel von Bilddaten (d. h. Spiegelflächenelemente) und weisen Vollbildspeicher auf, in denen mehrere Speicherzellen den Pixeln entsprechend angeordnet ist.
Außerdem ist der Vollbildspeicher so angeordnet, daß jeder seiner Speicherzellen sukzessiv Datensignale nach Maßgabe der Bilddaten zugeführt werden, die jeweils einzelnen Vollbildern entsprechen, und jedes Spiegelflächenelement des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C ist so angeordnet, daß es gegenüber der durch gestrichelte Linien dargestellten neutralen Position um +10° in einer vorbestimmten Richtung geneigt ist, wie dies in 13A dargestellt ist, wenn sich die entsprechende Speicherzelle, die sich in Abhängigkeit von dem Datensignal ändert, in dem EIN-Zustand befindet (d. h. als Pixel gültig ist), und andererseits gegenüber der durch gestrichelte Linien dargestellten neutralen Position in einer vorbestimmten Richtung um –10° geneigt ist, wie dies in 13B dargestellt ist, wenn die Speicherzelle sich in dem AUS-Zustand befindet (d. h. als Pixel ungültig ist).
In dem ersten räumlichen Modulator 93A gelangen nur diejenigen Spiegelflächenelemente, die Pixeln der blauen Farbkomponente eines Vollbilds entsprechen, in den EIN-Zustand und reflektieren den darauf auftreffenden blauen Lichtstrahl L41A in einer ersten Richtung parallel zur Zeichenfläche von 12, während andere Spiegelflächenelemente in den AUS-Zustand gelangen und den auf sie auftreffenden blauen Lichtstrahl L41A in einer von der ersten Richtung abweichenden Richtung reflektieren.
Ähnlich gelangen in dem zweiten räumlichen Modulator 93B nur diejenigen Spiegelflächenelemente, die Pixeln der grünen Farbkomponente eines Vollbilds entsprechen, in den EIN-Zustand und reflektieren den darauf auftreffenden grünen Strahl L41B in einer zweiten Richtung parallel zur Zeichenfläche von 12, während andere Spiegelflächenelemente in den AUS-Zustand gelangen und den darauf auftreffenden grünen Strahl L41B in einer von der zweiten Richtung abweichenden Richtung reflektieren.
In dem dritten räumlichen Modulator 93C gelangen nur diejenigen Spiegelflächenelemente, die Pixeln der roten Farbkomponente eines Vollbilds entsprechen, in den EIN-Zustand und reflektieren den darauf auftreffenden roten Strahl L41C in einer dritten Richtung parallel zur Zeichenfläche von 12, während andere Spiegelflächenelemente in den AUS-Zustand gelangen und den darauf auftreffenden roten Strahl L41C in einer von der dritten Richtung abweichenden Richtung reflektieren.
Auf diese Weise werden die blaue Komponente L42A, die grüne Komponente L42B und die rote Komponente L42C des Farbbildlichts, die in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 synthetisiert werden, auf der Basis der Bilddaten von dem ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C in der ersten bis dritten Richtung parallel zur Zeichenfläche von 12 emittiert. Das so gewonnene Farbbildlicht L43 wird dann durch den Strahlenteiler 91 und einer Projektionslinse 94 in dieser Reihenfolge nach außen projiziert.
Als Ergebnis strahlt das Projektionsgerät 90 das von der Projektionslinse 94 emittierte Farbbildlicht L43 aus, so daß auf den Bilddaten basierende Bilder auf einen (nicht dargestellten) Bildschirm projiziert werden, der auf der optischen Achse der Projektionslinse 94 angeordnet ist.
(1-2) Aufbau der Farbtrenn-/-synthetisierstufe nach dem ersten Ausführungsbeispiel
Bei dem Projektionsgerät 90 besteht die Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92, wie aus 12 ersichtlich ist, aus einem ersten Glasblock 100 mit einem rechteckförmigen Boden, einem zweiten Glasblock 101 mit einem pentagonalen Boden und einem dritten Glasblock 102 mit einem dreieckigen Boden, wobei der erste bis dritte Glasblock 100 bis 102 so kombiniert sind, daß eine erste Seite 100A des ersten Glasblocks 100 und eine erste Seite 101A des zweiten Glasblocks 101 in engem Kontakt miteinander stehen und eine zweite Seite 101B des zweiten Glasblocks 101 und eine erste Seite 102A des dritten Glasblocks 102 in engem Kontakt miteinander stehen. Auf diese Weise wird der Glasblockkörper gebildet.
Im vorliegenden Fall ist auf der ersten Seite 100A des ersten Glasblocks 100 ein erster dielektrischer Mehrschichtfilm 103A laminiert, der den Durchgang von Komponentenstrahlen ermöglicht, deren Wellenlängenbereich nicht länger ist als der des blauen Lichts, während auf der zweiten Seite 101B des zweiten Glasblocks 101 ein zweiter dielektrischer Mehrschichtfilm 103B laminiert ist, der den Durchgang von Strahlen erlaubt, deren Wellenlängenbereich größer ist als der des grünen Lichts.
Auf diese Weise wird in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 die blaue Komponente (blauer Strahl L41A) des weißen Lichts L40, das durch den Strahlenteiler 91 dort eintritt, durch die Farbtrennung des weißen Lichts L40 in dem ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A gewonnen und kann von der zweiten und dritten Seite 100B und 100C des ersten Glasblocks 100 in dieser Reihenfolge reflektiert werden und durch den ersten Glasblock 100 in die reflektierende Oberfläche des ersten räumlichen Modulators 93A eintreten, während die grüne Komponente (grüner Strahl L41B) des durch den ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A übertragenen weißen Lichts L40 von dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B reflektiert wird und durch den zweiten Glasblock 101 in die reflektierende Oberfläche des zweiten räumlichen Modulators 93B eintreten kann, und die rote Komponente (roter Strahl L41C) des durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B übertragenen weißen Lichts L40 von der zweiten Seite 102B des dritten Glasblocks 102 totalreflektiert wird und durch den dritten Glasblock 102 in die reflektierende Oberfläche des dritten räumlichen Modulators 93C eintreten kann.
In der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 werden der von dem dritten räumlichen Modulator 93C emittierte rote Komponentenstrahl L42C des Farbbildlichts und der von dem zweiten räumlichen Modulator 93B emittierte grüne Komponentenstrahl L42B des Farbbildlichts in dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B synthetisiert und der so gewonnene synthetisierte Strahl und der von dem ersten räumlichen Modulator 93A emittierte blaue Komponentenstrahl L42A des Farbbildlichts werden in dem ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A synthetisiert, um das Farbbildlicht L43 zu erzeugen, wobei das Licht L43 über den Strahlenteiler 91 der Projektionslinse 94 zugeführt wird, wie dies oben beschrieben wurde.
Zusätzlich zu dieser Konfiguration sind in dieser Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 die Formen des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 so gewählt, daß weder ein (im folgenden als erster unnötiger Strahl bezeichneter) Strahl L50, der durch Übertragen oder Reflektieren von Strahlen erzeugt wird, die jeweils von dem ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C emittiert werden und von dem ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A, durch den oder von dem ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A reflektiert oder übertragen werden sollen, noch ein (im folgenden als zweiter unnötiger Strahl bezeichneter) Strahl L51, der durch Übertragen oder Reflektieren von Strahlen erzeugt wird, die jeweils von dem zweiten und dritten räumlichen Modulator 93B und 93C emittiert werden und die von dem oder durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B, durch den oder von dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B reflektiert bzw. übertragen werden sollen, zu der reflektierenden Oberfläche des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C wandern, und der erste bis vierte Strahl L50 bis L53 zunächst in die Oberfläche des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 (d. h. die dritte Seite 101C des zweiten Glasblocks 101 oder die zweite Seite 102B des dritten Glasblocks 102) mit einem Einfallswinkel θ₃ oder θ₄ eintreten können, die kleiner sind als 30°.
Deshalb können in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 etwa 90% des ersten und zweiten unnötigen Strahls L50 und L52 ohne spezielle Verarbeitung aus dem ersten bis dritten Glasblock 100 bis 102 emittiert werden, weil der erste und der zweite unnötige Strahl L50 und L51 zunächst in die Oberfläche des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 unter dem Einfallswinkel θ₃ oder θ₄ eintreten, der kleiner ist als 30°, und so verhindert werden kann, daß der erste und der zweite unnötige Strahl L50 und L51, die aus dem ersten bis dritten Glasblock 100 bis 102 nach außen emittiert werden, anschließend in eine reflektierende Fläche der räumlichen Modulatoren 93A bis 93C eintreten, weil weder der erste noch der zweite unnötige Strahl L50 und L51 zu einer reflektierenden Fläche des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C wandern.
Es ist zu beachten, daß die erste Seite 100A des ersten Glasblocks 100 gegenüber der zweiten Seite 100B einen ausgewählten Gradienten hat, so daß das weiße Licht L40 unter einem Einfallswinkel θ₅ von etwa 30° in den ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A eintreten kann, und die zweite Seite 101B des zweiten Glasblocks 101 gegenüber der ersten Seite 101A einen ausgewählten Gradienten hat, so daß ein durch den ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A übertragener Strahl unter einem Einfallswinkel θ₆ von etwa 30° in den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B eintreten kann.
Deshalb kann in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 die Wellenlängenkennlinie des ersten und zweiten dielektrischen Mehrschichtfilms 103A und 103B für einfallendes Licht im Vergleich zu dem Fall verbessert werden, in dem Licht unter einem Einfallswinkel von 45° in den ersten und den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A und 103B eintritt. Auf diese Weise kann die Farbreinheit von Projektionsbildern verbessert werden.
(1-3) Wirkungsweise und Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels
Bei der oben beschriebenen Konfiguration tritt in dem Projektionsgerät 90 das von der Lichtquelle emittierte weiße Licht L40 über den Strahlenteiler 91 in die Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 ein.
In der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 wird die blaue Komponente des einfallenden weißen Lichts L40 durch die Farbzerlegung des weißen Lichts L40 in dem ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A gewonnen, und der gewonnene blaue Strahl L41A wird durch den ersten Glasblock 100 auf die reflektierende Fläche des ersten räumlichen Modulators 93A gestrahlt, während die grüne und die rote Komponente des weißen Lichts L40 durch die Farbzerlegung in dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B gewonnen werden, der gewonnene grüne Strahl L41B durch den zweiten Glasblock 101 auf die reflektierende Fläche des zweiten räumlichen Modulators 93B gestrahlt wird und der gewonnene rote Strahl L41C durch den dritten Glasblock 102 auf die reflektierende Fläche des dritten räumlichen Modulators 93C gestrahlt wird.
Der blaue Strahl L41A, der grüne Strahl L41B und der rote Strahl L41C, die auf die reflektierende Flächen des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C gestrahlt werden, werden in dem entsprechenden Exemplar des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C jeweils nach Maßgabe der zugeführten Bilddaten räumlich moduliert. Dann werden die rote Komponente L42C und die grüne Komponente L42B des auf der Basis der Bilddaten gewonnenen Farbbildlichts auf dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 synthetisiert, und das gewonnene synthetisierte Licht und die blaue Komponente L42A des Farbbildlichts werden auf dem ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 synthetisiert.
Ferner wird in dem Projektionsgerät 90 das so gewonnene Farbbildlicht L43 über den Strahlenteiler 91 und die Projektionslinse 94 in dieser Reihenfolge nach außen emittiert und auf diese Weise ein Farbbild auf der Basis der zugeführten Bilddaten auf einen Bildschirm projiziert, der auf der optischen Achse der Projektionslinse 94 angeordnet ist.
In dem Projektionsgerät 90 sind die Formen des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92, wie oben beschrieben, so gewählt, daß der erste und der zweite unnötige Strahl L50 und L51, die durch den ersten und zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A und 103B übertragen oder von diesem reflektiert werden, nicht zu einer reflektierenden Fläche des ersten bis dritten räumlichen Modulators 91A bis 91B wandern und darüber hinaus der erste und zweite unnötige Strahl L50 und L51 zunächst unter einem Einfallswinkel θ₃ oder θ₄, der kleiner ist als 30°, in die Oberfläche des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 eintreten.
Deshalb kann in dem Projektionsgerät 90, wie oben beschrieben, fast mit Sicherheit verhindert werden, daß der erste und der zweite unnötige Strahl L50 und L51 in die reflektierenden Flächen des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C eintreten, und als Ergebnis kann im voraus eine Verschlechterung des Kontrasts und der Farbreinheit von projizierten Bildern verhindert werden, die auf Streuung oder dgl. zurückzuführen sind, die dann auftritt, wenn der erste und der zweite unnötige Strahl L50 und L51 in die reflektierenden Flächen der räumlichen Modulatoren 93A bis 93C eintreten.
Da in dem Projektionsgerät 90, wie oben beschrieben, die Einfallswinkel θ₅ und θ₆ des weißen Lichts L40, das in den ersten und den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A und 103B eintritt, relativ zu dem ersten und dem zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A und 103B zu etwa 30° gewählt sind, kann die Wellenlängenkennlinie für den ersten und den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A und 103B verbessert werden und als Ergebnis kann die Farbreinheit der projizierten Bilder verbessert werden.
Da in dem Projektionsgerät 90, wie oben beschrieben, zwischen den aneinander angrenzenden ersten bis dritten Glasblöcken 100 bis 102 kein Spalt vorhanden ist und alle Strahlen, die von dem ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C zu der Projektionslinse 94 wandern, in dem ersten bis dritten Glasblock 100 bis 102 ungeradzahlig oft reflektiert werden, wird kein zusätzlicher Spiegel außerhalb des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 benötigt, selbst wenn die Zahl der Reflexionen für den ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C justiert werden muß, und darüber hinaus wird kein großer Glasblock benötigt, der als erster bis dritter Glasblock 100 bis 102 benutzt werden soll. Somit kann das Gerät insgesamt verkleinert und seine Konfiguration entsprechend vereinfacht werden.
Da außerdem in dem Projektionsgerät 90 alle Strahlen, die in den ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C eintreten und von diesen emittiert werden, in dem ersten bis dritten Glasblock 100 bis 102 der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92, wie oben erwähnt, wenigstens einmal reflektiert werden, können als erster bis dritter Glasblock 100 bis 102 kleine Glasblöcke benutzt werden. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung zur Verkleinerung des Projektionsgeräts beitragen.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration sind die Formen des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 92 so gewählt, daß weder der erste unnötige Strahl L50, der von dem ersten oder dem dritten räumlichen Modulator 93A bzw. 93C emittiert und durch den ersten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A übertragen oder von ihm reflektiert wird, noch der zweite unnötige Strahl L51, der von dem zweiten oder dem dritten räumlichen Modulator 93B bzw. 93C emittiert und durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B übertragen oder von diesem reflektiert wird, zu einer reflektierenden Fläche des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C wandern, und nachdem der erste und der zweite unnötige Strahl L50 bzw. L51 durch den ersten oder den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103A bzw. 103B übertragen oder von diesem reflektiert wurden, treten sie zunächst unter einem Einfallswinkel θ₃ bzw. θ₄, der kleiner ist als 30°, in die Fläche des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 ein. Dadurch kann im Voraus eine Verschlechterung des Kontrasts und der Farbreinheit der projizierten Bilder verhindert werden und so ein kleines und leichtes Projektionsgerät realisiert werden, das Bilder mit hoher Bildqualität projizieren kann.
(2) Zweites Ausführungsbeispiel
14, in der Teile, die Teilen von 12 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie dort, zeigt ein Projektionsgerät 110 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, das den gleichen Aufbau hat wie das Projektionsgerät 90 (12) des ersten Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, daß auf einer dritten Seite 102C des dritten Glasblocks 102 in einer Farbtrenn-/-synthetisierstufe 111 parallel zu der reflektierenden Fläche des dritten räumlichen Modulators 93C und dieser gegenüberliegend, ein dritter dielektrischer Mehrschichtfilm 112 ausgebildet ist.
In diesem Fall wird als dritter dielektrischer Mehrschichtfilm 112 ein Film benutzt, dessen Wellenlängenanstieg breiter ist als der des zweiten dielektrischen Mehrschichtfilms 103B.
Da in dem Projektionsgerät 110 der rote Strahl 41C, der durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B übertragen wird, unter einem Einfallswinkel von fast 0° in den dritten dielektrischen Mehrschichtfilm 112 eintritt, kann die in der roten Komponente enthaltene gelbe Komponente fast sicher entfernt werden, so daß der rote Strahl L41C mit hoher Farbreinheit in die Fläche des dritten räumlichen Modulators 93C eintreten kann.
Durch die obige Konfiguration kann in dem Projektionsgerät 110 der rote Strahl L41C, der durch den zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm 103B der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 111 übertragen wird, nach der Entfernung der gelben Komponente in dem dritten dielektrischen Mehrschichtfilm 112 in die reflektierende Fläche des dritten räumlichen Modulators 93C eintreten.
Da in dem Projektionsgerät 110 der rote Strahl L41C, der, wie oben erwähnt, hohe Farbreinheit besitzt, auf diese Weise in die reflektierende Fläche des dritten räumlichen Modulators 93C eintreten kann, kann die Farbreinheit der roten Komponente L42C des Farbbildlichts verbessert werden, die von dem dritten räumlichen Modulator 93C emittiert wird. Somit kann das Projektionsgerät Bilder mit hoher Farbreinheit projizieren.
Die Anordnung eines dielektrischen Mehrschichtfilms auf der Oberfläche eines Glasblocks der Farbtrenn-/-synthetisierstufe hat in diesem Fall generell den Vorteil, daß die Farbreinheit verbessert wird, wobei jedoch Strahlen, die von dem dielektrischen Mehrschichtfilm reflektiert werden, möglicherweise unnötige Strahlen werden, und dementsprechend werden häufig Absorptionsfilter anstelle von dielektrischen Mehrschichtfilmen benutzt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil einer niedrigeren Transmittanz in einem gewünschten Wellenlängenbereich.
Da in dem Projektionsgerät 110 jedoch die Formen des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 so gewählt sind, daß der erste und der zweite unnötige Strahl L50 bzw. L51 nicht zu einer reflektierenden Fläche des ersten bis dritten räumlichen Modulators 93A bis 93C wandern, und der erste und zweite unnötige Strahl L50 bzw. L51 zunächst unter einem Einfallswinkel θ₃ bzw. θ₄, der kleiner ist als 30°, wie oben erwähnt, in die Flächen des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 eintreten, und der Einfluß von unnötigen Strahlen, die von dem dritten dielektrischen Mehrschichtfilm 112 reflektiert werden, ist gering, so daß eine Verbesserung der Farbreinheit der projizierten Bilder durch den dielektrischen Mehrschichtfilm 112 möglich ist, wie dies oben erwähnt wurde.
Bei dem beschriebenen Aufbau ist der dritte dielektrische Mehrschichtfilm 112, dessen Wellenlängenanstieg geringfügig breiter ist als der des zweiten dielektrischen Mehrschichtfilms 101B, auf der dritten Seite 102C des dritten Glasblocks 102 in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe 111 angeordnet, die für das Projektionsgerät 90 (12) nach dem ersten Ausführungsbeispiel benutzt wird, so daß die Farbreinheit der projizierten Bilder verbessert werden kann und so ein kleines und leichtes Projektionsgerät realisierbar ist, das Bilder mit hoher Bildqualität projizieren kann.
(3) Weitere Ausführungsbeispiele
Es ist zu beachten, daß das erste und das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, die vorangehend beschrieben wurden, in dem Projektionsgerät 90 oder 110 angewendet werden, die den in 12 bzw. 14 beschriebenen Aufbau haben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Erfindung ist vielmehr auch auf Projektionsgeräte mit anderem Aufbau anwendbar, falls diese nur, kurz gesagt, so ausgebildet sind, daß sie von einer Lichtquelle emittiertes weißes Licht in einer Farbtrenn-/-synthetisierstufe in eine Mehrzahl von Komponentenstrahlen mit verschiedenen Wellenlängenbereichen zerlegen, die betreffenden Komponentenstrahlen nach Maßgabe zugeführter Bilddaten in individuellen, verschiedenen räumlichen Modulatoren vom Reflexionstyp räumlich modulieren und anschließend synthetisieren und dann die von den betreffenden räumlichen Modulatoren in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe emittierten Strahlen emittieren.
In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, die oben beschrieben wurden, umfassen die Farbtrenn-/-synthetisierstufen den ersten bis dritten Block, die Formen haben, wie sie in 12 und 14 dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, die einzelnen Glasblöcke können vielmehr auch andere Formen haben oder eine Farbtrenn-/-synthetisierstufe kann vier oder mehr Glasblöcke aufweisen. Kurz gesagt, die Formen und die Zahl der Glasblöcke, die den Glasblockkörper bilden, können abweichen, wenn nur der Glasblockkörper durch Kombinieren einer Mehrzahl von Glasblöcken so zusammengesetzt ist, daß die entsprechenden Blöcke in engen Kontakt miteinander gebracht werden.
In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird das einfallende weiße Licht L20 in drei Primärfarben, nämlich einen blauen Strahl L41A, einen grünen Strahl L41B und einen roten Strahl L41C zerlegt. Die vorliegende Erfindung ist hierauf nicht beschränkt, und das weiße Licht L20 kann in eine größere Anzahl von Komponentenstrahlen zerlegt werden.
In diesem Fall wäre es ratsam, entsprechend der Zerlegungszahl des weißen Lichts vier oder mehr räumliche Modulatoren vorzusehen und zwischen den Glasblöcken eine Mehrzahl von dielektrischen Mehrschichtfilmen so anzuordnen, daß sie die entsprechenden Komponentenstrahlen des weißen Lichts zerlegen, die individuell in dem einfallenden Licht enthalten sind, und von den entsprechenden räumlichen Modulatoren in vorbestimmten Einfallsrichtungen reflektiert oder von ihnen durchgelassen werden, und daß sie die von der entsprechenden Mehrzahl von räumlichen Modulatoren emittierten Strahlen synthetisieren und das resultierende Licht in einer vorbestimmten Richtung projizieren.
In dem beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist der dielektrische Mehrschichtfilm 112 nur auf der dritten Seite 102C des dritten Glasblocks 102 vorgesehen, die der reflektierenden Fläche des dritten räumlichen Modulators 93C gegenüberliegt. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, es kann vielmehr auch ein dielektrischer Mehrschichtfilm, der einen schmaleren Wellenlängenanstieg hat als der erste dielektrische Mehrschichtfilm 103A, auf der vierten Seite 100D des ersten Glasblocks 100 angeordnet sein, die der reflektierenden Fläche des ersten räumlichen Modulators 93A gegenüberliegt. Es ist kurz gesagt ratsam, entsprechend den Emittierungspositionen, an denen ein Teil oder alle Komponentenstrahlen des weißen Lichts emittiert werden, die in den entsprechenden räumlichen Modulator aus einem Glasblock eintreten, auf Oberflächen des Glasblocks einen oder mehrere dielektrische Mehrschichtfilme anzuordnen, die die entsprechenden vorbestimmten Wellenlängenkennlinien haben.
In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die oben beschrieben wurden, sind als erste bis dritte räumliche Modulatoren 93A bis 93C Modulatoren vom Reflexionstyp angebracht, die ein Projektionsschema erzeugen, das auf der Differenz in der Reflexionsrichtung einer Pixeleinheit basiert, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, es können vielmehr auch räumliche Modulatoren benutzt werden, die ein Projektionsschema erzeugen, das auf der Differenz des Reflexionszustands, wie Reflektivität, diffuse Reflexion oder Polarisation, basiert.
Wie oben beschrieben wurde, umfaßt nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Farbtrenn-/-synthetisierstufe eines Projektionsgeräts folgende Elemente: Einen Glasblockkörper, der aus mehreren Glasblöcken zusammengesetzt ist, die in einer solchen Weise miteinander kombiniert sind, daß die entsprechenden Seiten in engem Kontakt miteinander stehen, sowie eine Mehrzahl von dielektrischen Mehrschichtfilmen, die jeweils zwischen bestimmten Glasblöcken angeordnet sind, um die in dem einfallenden Licht enthaltenen Komponentenstrahlen des weißen Lichts zu zerlegen und die jeweiligen Komponentenstrahlen in vorbestimmten Richtungen ihres Einfalls in die entsprechenden räumlichen Modulatoren zu reflektieren oder zu übertragen und die von den mehreren räumlichen Modulatoren emittierten Strahlen zu synthetisieren und das resultierende Licht in einer vorbestimmten Richtung zu emittieren. Die Formen der einzelnen Glasblöcke sind jeweils so gewählt, daß unnötige Strahlen, die durch Reflexion oder Transmission von reflektierten Strahlen aus den jeweiligen räumlichen Modulatoren in dem entsprechenden dielektrischen Mehrschichtfilm erzeugt werden, um durch diese hindurch übertragen oder von ihnen reflektiert zu werden, nicht zu der reflektierenden Fläche eines der räumlichen Modulatoren wandern und darüber hinaus unter keinem größeren Einfallswinkel als 30 [Grad] in die Fläche eines Glasblockkörpers eintreten, der nach der Reflexion oder Übertragung in den entsprechenden dielektrischen Mehrschichtfilm zuerst erreicht wird, so daß die Farbreinheit und der Kontrast der projizierten Bilder verbessert und ein kleines und leichtes Projektionsgerät realisiert werden kann, das es ermöglicht, Bilder mit hoher Bildqualität zu projizieren.
Weiterhin sind in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die oben beschrieben wurden, die Formen des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 103 so gewählt, daß alle emittierten Strahlen (d. h. die blaue Komponente L42A, die grüne Komponente L42B und die rote Komponente L42C des Farbbildlichts), die aus dem ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C in den ersten bis dritten Glasblock 100 bis 102 eintreten, innerhalb des Glasblockkörpers ungeradzahlig oft reflektiert werden. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, die Formen des ersten bis dritten Glasblocks 100 bis 102 können vielmehr so gewählt sein, daß alle von dem ersten bis dritten räumlichen Modulator 93A bis 93C emittierten Strahlen L42A bis L42C geradzahlig oft innerhalb des Glasblockkörpers reflektiert werden, der aus dem ersten bis dritten Glasblock 100 bis 102 zusammengesetzt ist.
Es wurden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, wobei es für den einschlägigen Fachmann offensichtlich ist, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich sind.

Claims

Projektionsgerät (90) zum Trennen von weißem Licht (L40), das von einer Lichtquelle emittiert wird, in eine Mehrzahl von Komponentenstrahlen (L42A, L42B, L42C) mit verschiedenen Wellenlängenbereichen in einer Farbtrenn-/-synthetisierstufe (92) und zum räumlichen Modulieren der Komponentenstrahlen durch entsprechende räumliche Reflexionsmodulatoren (93A, 93B, 93C) und dann Synthetisieren der zu emittierenden räumlich modulierten Komponentenstrahlen in der Farbtrenn-/-synthetisierstufe (92), wobei die Farbtrenn-/-synthetisierstufe (92) aufweist: einen Glasblockkörper, bestehend aus eine Mehrzahl von Glasblöcken (100, 101, 102), die in einer solchen Weise miteinander kombiniert sind, daß korrespondierende Seiten nahe beieinander liegen, und eine Mehrzahl von dielektrischen Mehrschichtfilmen (103A, 103B), die jeweils zwischen den genannten Glasblöcken (100, 101, 102) angeordnet sind, um zu veranlassen, daß vorbestimmte Komponentenstrahlen (L42A, L42B, L42C) aus der Mehrzahl von Komponentenstrahlen (L41A, L41B, L41C) durch Reflexion und Transmission in die räumlichen Reflexionsmodulatoren (93A, 93B, 93C) eintreten, und zum Synthetisieren der von den räumlichen Modulatoren (93A, 93B, 93C) emittierten Strahlen und Emittieren eines synthetisierten Strahls (L43) in einer vorbestimmten Richtung, wobei die Formen der Mehrzahl von Glasblöcken (100, 101, 102) so gewählt sind, daß jeder Komponentenstrahl, der von dem zugeordneten dielektrischen Mehrschichtfilm (103A, 103B) reflektiert oder durchgelassen wird, zuerst in eine Seite der Mehrzahl von Glasblöcken (100, 101, 102) mit einem Einfallswinkel von weniger als 30° eintritt, und durch Reflexion oder Transmission der emittierten Strahlen erzeugte unnötige Strahlen (L50, L51), die von den verschiedenen räumlichen Modulatoren (93A, 93B, 93C) in die Mehrchichtfilme (103A, 103B) emittiert werden, aus den Glasblöcken (100, 101, 102) heraus emittiert werden, so daß diese unnötigen Strahlen (L50, L51) in keinen der anderen räumlichen Modulatoren eintreten.
Projektionsgerät nach Anspruch 1, bei dem der Glasblockkörper einen ersten, einen zweiten und einen dritten Glasblock (100, 101, 102) aufweist und die Mehrzahl von dielektrischen Mehrschichtfilmen (103A, 103B) einen ersten dielektrischen Mehrschichtfilm umfaßt, der zwischen einander zugewandten Seiten des ersten und des zweiten Glasblocks angeordnet ist, und einen zweiten dielektrischen Mehrschichtfilm, der zwischen einander zugewandten Seiten des zweiten und des dritten Glasblocks angeordnet ist.
Projektionsgerät nach Anspruch 2, bei dem die Mehrzahl von Komponentenstrahlen, die jeweils verschiedene Wellenlängenbereiche haben, ein blauer Strahl (L41A), ein grüner Strahl (L41B) und ein roter Strahl (L41C) sind, wobei der erste dielektrische Mehrschichtfilm den blauen Strahl (L41A) reflektiert und den grünen Strahl (L41B) und den roten Strahl (L41C) durchläßt und der erste Glaslock bewirkt, daß der blaue Strahl (L41A) in einen zugeordneten räumlichen Reflexionsmodulator (93A) eintritt, wobei der zweite dielektrische Mehrschichtfilm den grünen Strahl (L41B) reflektiert und den roten Strahl (L41C) durchläßt und der zweite Glasblock bewirkt, daß der grüne Strahl (L41B) in einen zugeordneten räumlichen Reflexionsmodulator (93B) eintritt, und der dritte Glasblock bewirkt, daß der rote Strahl (L41C) in einen zugeordneten räumlichen Reflexionsmodulator (93C) eintritt.
Projektionsgerät nach Anspruch 3, bei dem der erste Glasblock (100) den blauen Strahl (L41A) zweimal reflektiert, um zu veranlassen, daß der blaue Strahl (L41A) in den zugeordneten räumlichen Modulator (93A) eintritt, der zweite Glasblock (101) bewirkt, daß der grüne Strahl (L41B) in den zugeordneten räumlichen Modulator (93B) eintritt, ohne den grünen Strahl (L41B) zu reflektieren, und der dritte Glasblock (2) den roten Strahl (L41C) einmal reflektiert, um zu veranlassen, daß der rote Strahl (L41C) in den zugeordneten räumlichen Modulator (93C) eintritt.