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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Projektionssysteme und insbesondere
ein neues außeraxiales
Projektionssystem einschließlich
einer dezentrierten Kollimationslinsengruppe.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Reflektierende
Flüssigkristallanzeigen
(„liquid
crystal displays, LCDs")
sehen viele Vorteile gegenüber durchlässigen LCDs
vor und werden deshalb für
eine Verwendung in Projektionssystemen zunehmend populärer. Durchlässige Anzeigen
weisen z.B. üblicherweise
ein begrenztes Öffnungsverhältnis (d.h.
die für
Licht zur Verfügung
stehende Gesamtfläche,
um durch ein Pixel zu scheinen) auf und benötigen eine Pixelfüllung, um
die Pixel zu trennen, was in einem gepixelten Bild resultiert. Die
Beschränkungen
durchlässiger
Anzeigen stellen äußerst schwierige
Probleme beim Herstellen von hellen Hochauflösungsanzeigen bei vertretbaren Kosten
dar. Reflektierende LCDs umfassen andererseits eine Gruppe von hochreflektierenden
Spiegeln, die unter Verwendung von kürzlich durch VLSI-Prozessingenieuren
entwi ckelten Metallisierungsvorgängen
auf einem normal hergestellten CMOS-Siliziumchip-Hinterseitentreiber hergestellt
werden und die nicht unter den Beschränkungen der durchlässigen Anzeigen
leiden.
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Obwohl
reflektierende Anzeigen gegenüber
durchlässigen
Anzeigen hinsichtlich Helligkeit und Auflösung überlegen sind, bedingen sie
zusätzliche
Systemkonstruktionsprobleme. 1 zeigt
beispielsweise ein bildmittiges bzw. axiales („on-axis")
Projektionssystem 100, das eine Beleuchtungsquelle 102,
einen polarisierenden Strahlteiler 104, eine Farbtrenneinrichtung 106,
eine Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen
(LCDs) 108 (r, g und b) und eine Projektionsoptik 110 umfasst.
Die Beleuchtungsquelle 102 erzeugt einen Quellenstrahl weißen Lichts
und lenkt den Quellenstrahl in Richtung des polarisierenden Strahlteilers 104,
der einen Teil des Quellenstrahls mit einer ersten Polarität weiterleitet
und einen anderen Teil (einen Beleuchtungsstrahl) des Quellenstrahls
mit einer zweiten Polarität
entlang einer Systemachse 112 in Richtung der Farbtrenneinrichtung 106 umlenkt.
Die Farbtrenneinrichtung 106 trennt den Beleuchtungsstrahl
in seine roten, grünen
und blauen Komponenten und lenkt jeden dieser farbigen Beleuchtungsstrahlen
an eine entsprechende LCD der LCD 108 (r, g und b). Jede
der LCD 108 (r, g und b) wird durch ein System, z.B. einen
Computer oder eine andere Videosignalquelle (nicht gezeigt), gesteuert
und moduliert die Polarität
des ausgewählten
Teils (d.h. von Pixeln) der farbigen Beleuchtungsstrahlen, um farbige
Abbildungsstrahlen zu bilden, die in Richtung der Farbtrenneinrichtung 106 zurückreflektiert
werden. Die Farbtrenneinrichtung 106 rekombiniert die farbigen
Abbildungsstrahlen, um einen zusammengesetzten Abbildungsstrahl
zu bilden, und lenkt den zusammengesetzten Abbildungsstrahl entlang
der Systemachse 112 in Richtung des polarisierenden Strahlteilers 104 zurück, der
lediglich die modulierten Teile des zusammengesetzten Abbildungsstrahls
zu der Projektionsoptik 110 weiterleitet. Die Projektionsoptik 110 fokussiert
dann die modulierten Teile des zusammengesetzten Abbildungsstrahls
auf eine Anzeigefläche
(nicht gezeigt).
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Die
Systemachse 112 ist als eine Winkelhalbierende definiert,
die zwischen einem Beleuchtungsstrahl und einem zugehörigen Abbildungsstrahl
gebildet ist. Wie in 1 gezeigt, teilt ein Strahlteiler
(d.h. die Farbtrennung) die Systemachse 112. Des Weiteren
rufen optische Komponenten, die den Beleuchtungsstrahlgang und den
Abbildungsstrahlgang (nicht in 1 gezeigt)
knicken („fold"), einen zugehörigen Knick
in der Systemachse hervor.
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Da
die Beleuchtungsstrahlen und die Abbildungsstrahlen im System 100 beide
entlang des gleichen Wegs (Systemachse 112) laufen, wird
das Projektionssystem 100 als „axiales" („on-axis") System angesehen. Axiale
Projektionssysteme erfordern im Allgemeinen einen polarisierenden
Strahlteiler, wie z.B. den polarisierenden Strahlteiler 104,
und leiden deshalb unter den nachfolgenden Beschränkungen.
Erstens sind polarisierende Strahlteiler höchst winkelempfindlich. Zweitens
muss der polarisierende Strahlteiler 104 sowohl die Polarisatorfunktion
als auch die Analysatorfunktion durchführen und muss deshalb für beide
orthogonale Polarisationszustände
(S & P) gut funktionieren,
so dass beim Herstellen unerwünschte
Kompromisse eingegangen werden müssen.
Des Weiteren bedingt der polarisierende Strahlteiler 104 eine
signifikante Weglänge
durch Glas, die unerwünschte
Aberrationen bei den Einfalls- und Abbildungsstrahlen aufgrund einer
spannungshervorgerufenen Doppelbrechung hervorrufen. Schließlich sind
polarisierende Strahlteiler, verglichen mit z.B. polymerbasierten
Polarisationsfolien, sehr teuer.
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2 zeigt
ein außeraxiales
(„off-axis") Projektionssystem 200,
das keinen polarisierenden Strahlteiler benötigt. Das Projektionssystem 200 umfasst
eine Beleuchtungsquelle 202, eine Kondensorlinse 204,
einen Polarisator 206, eine reflektierende LCD 208,
einen Analysator 210 und eine Projektionslinsengruppe 212. Die
Beleuchtungsquelle 202 erzeugt einen Beleuchtungsstrahl 214,
der durch die Kondensorlinse 204 fokussiert wird, um durch
den Polarisator 206 zu laufen und um auf die LCD 208 bei
einem nicht rechtwinkligen Winkel einzufallen. Die LCD 208 moduliert
den Beleuchtungsstrahl 214, um einen Abbildungsstrahl 216 zu
bilden, und reflektiert den Abbildungsstrahl 216 in Richtung
der Projektionslinsengruppe 212. Eine Systemachse 218 halbiert
den durch den Beleuchtungsstrahl 214 und den Abbildungsstrahl 216 gebildeten
Winkel. Die Winkeltrennung zwischen dem Beleuchtungsstrahl 214 und
dem Abbildungsstrahl 216 ermöglicht die Trennung des Polarisators 206 und
des Analysators 210.
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Die
Projektionslinsengruppe 212 fokussiert den Abbildungsstrahl 216,
um ein vergrößertes Bild
der LCD 208 auf eine Anzeigefläche 220 zu projizieren.
Da herkömmliche
Projektionslinsengruppen ebenfalls den Beleuchtungswinkel (d.h.
den Winkel zwischen dem Beleuchtungsstrahl 214 und der
Systemachse 218) vergrößern, was
eine unerwünschte
Verschiebung des projizierten Bilds hervorruft, ist die Linsengruppe 212 notwendigerweise
eine kundenspezifische Linsengruppe. Des Weiteren hängt die
Komplexizität
der Projektionslinsengruppe 212 von dem Betrag der Winkeltrennung
zwischen dem Beleuchtungsstrahl und dem Abbildungsstrahl ab. Insbesondere
würde die
Projektionslinsengruppe 212 für eine Winkeltrennung, die
adäquat
ist, um einen getrennten Polarisator und Analysator zuzulassen,
(z.B. 24°),
verboten teuer werden, da Linsen in der Größenordnung von 35 bis 40 benötigen würden.
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Deshalb
besteht ein Bedürfnis
nach einem weniger komplexen Projektionssystem, das die Winkeltrennung
des Beleuchtungsstrahls und des Abbildungsstrahls zulässt, ohne
das projizierte Bild zu versetzen (d.h. Vergrößern der Winkeltrennung), und
nach einem entsprechenden Anzeigeprojektionsverfahren.
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Eine
Lösung
für dieses
Bedürfnis
wird durch ein Projektionssystem erzielt, wie es im Anspruch 1 definiert
ist. Eine weitere Lösung
für dieses
Bedürfnis
wird durch ein Verfahren erzielt, wie es im Anspruch 1 definiert
ist.
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Zusätzliche
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
neues Projektionssystem wird beschrieben. Das Projektionssystem
umfasst eine Kollimationslinsengruppe zum Kollimieren eines Abbildungsstrahls,
wobei die Kollimationslinsengruppe eine optische Achse aufweist,
die in Bezug auf die Achse des Abbildungsstrahls dezentriert ist.
Des Weiteren bildet die optische Achse der Kollimationslinsengruppe
einen Winkel von ungleich Null mit der Achse des Abbildungsstrahls.
Bei einer besonderen Ausführungsform
ist die optische Achse der Kollimationslinsengruppe parallel zu
einer Systemachse des Projektionssystems. Bei einer weiteren besonderen
Ausführungsform
ist die optische Achse der Kollimationslinsengruppe in Bezug auf
die Systemachse dezentriert.
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Das
System umfasst des Weiteren eine Anzeigevorrichtung zum Modulieren
eines Beleuchtungsstrahls, um den Abbildungsstrahl zu bilden, und
eine optionale Feldlinse bzw. Lichtsammellinse, die zwischen der
Anzeigevorrichtung und der Kollimationslinsengruppe angeordnet ist.
Optional sind die Anzeigevorrichtung und die Feldlinse in Bezug
auf die Systemachse dezentriert.
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Das
System umfasst des Weiteren eine Projektionslinsengruppe mit einer
optischen Achse, die in Bezug auf die optische Achse der Kollimationslinsengruppe
dezentriert ist. Optional bildet die optische Achse der Projektionslinsengruppe
einen Winkel von ungleich Null mit der Systemachse und/oder der
optischen Achse der Kollimationslinsengruppe.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
umfasst die Kollimationslinsengruppe eine unterteilte Weitgesichtsfeldlinse.
Optional umfasst die Kollimationslinsengruppe des Weiteren ein aberrationskompensierendes Element,
z.B. eine schwache Zylinderlinse.
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Ein
Verfahren zum Projizieren eines Anzeigenbilds wird ebenfalls beschrieben.
Das Verfahren umfasst den Schritt eines Kollimierens eines Abbildungsstrahls,
indem der Abbildungsstrahl durch eine Kollimationslinsengruppe mit
einer optischen Achse geleitet wird, die in Bezug auf die Achse
des Abbildungsstrahls dezentriert ist. Bei einem besonderen Verfahren
bildet die optische Achse der Kollimationslinsengruppe einen Winkel von
ungleich Null mit der Achse des Abbildungsstrahls.
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Ein
weiteres besonderes Verfahren umfasst des Weiteren den Schritt eines
Leitens des kollimierten Abbildungsstrahls durch eine Projektionslinsengruppe.
Optional weist die Projektionslinsengruppe eine optische Achse auf,
die in Bezug auf die optische Achse der Kollimationslinsengruppe
dezentriert ist und/oder einen Winkel von ungleich Null mit ihr
bildet. Optional ist die optische Achse der Kollimationslinsengruppe
parallel zu einer Systemachse des Projektionssystems, bei dem das
Verfahren durchgeführt
wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Verfahren umfasst des Weiteren den Schritt
eines Leitens des kollimierten Abbildungsstrahls durch eine Projektionslinsengruppe
mit einer optischen Achse, die einen Winkel von ungleich Null mit
einer Systemachse des Projektionssystems bildet, bei dem das Verfahren
durchgeführt
wird. Ein weiteres besonderes Verfahren umfasst des Weiteren den
Schritt eines Bildens eines Abbildungsstrahls durch Reflektieren
eines Beleuchtungsstrahls von einer Anzeigevorrichtung, die in Bezug
auf eine Systemachse des Projektionssystems, bei dem das Verfahren
durchgeführt
wird, dezentriert ist. Ein noch weiteres besonderes Verfahren umfasst
des Weiteren den Schritt eines Leitens des Abbildungsstrahls durch
eine Feldlinse mit einer optischen Achse, die in Bezug auf eine
Systemachse des Projektionssystems, bei dem das Verfahren durchgeführt wird,
dezentriert ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden
Zeichnungen beschrieben werden, wobei gleiche Bezugsziffern im Wesentlichen
gleiche Elemente bezeichnen:
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1 stellt
ein Blockdiagramm eines axialen Projektionssystems gemäß dem Stand
der Technik dar;
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2 stellt
ein Blockdiagramm eines außeraxialen
Projektionssystems gemäß dem Stand
der Technik dar;
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3 stellt
ein Blockdiagramm eines außeraxialen
Projektionssystems in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung dar;
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4 stellt
ein Blockdiagramm dar, das einen Teil des außeraxialen Projektionssystems
der 3 in größerem Detail
zeigt;
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5 stellt
eine Seitenansicht dar, die eine dezentierte Kollimationslinse der 4 als
Teil einer Weitgesichtsfeldlinse zeigt;
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6 stellt eine Ansicht in axialer Richtung
auf die dezentrierte Kollimationslinse der 4 dar;
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7 stellt
eine Querschnittsansicht entlang der optischen Achse einer in 3 gezeigten
Projektionslinsengruppe dar;
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8 stellt
einer perspektivische Ansicht dar, die einen Kanal eines Vielfarbenprojektionssystems
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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9 stellt
ein Blockdiagramm dar, das eine Draufsicht auf das Projektionssystem
der 8 zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Die
Patentanmeldung ist mit den folgenden, ebenfalls anhängigen Patentanmeldungen
verwandt, die am gleichen Tag eingereicht wurden und auf einen gemeinsamen
Anmelder überschrieben
wurden, wobei jede mit ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme darauf
hier integriert ist:
- System And Method For Reducing Peak
Current And Bandwidth Requirements In A Display Driver Circuit, EP 98 957 902.4 , Raymond
Pinkham, W. Spencer Worley, III, Edwin Lyle Hudson, and John Gray
Campbell;
- System And Method For Using Forced State To Improve Gray Scale
Performance Of A Display, U.S. Serial No. 08/970,878, W. Spencer
Worley, III and Raymond Pinkham;
- System And Method For Data Planarization, EP 98 957 901.6 , William Weatherford,
W. Spencer Worley, III, and Wing Chow; und
- Internal Row Sequencer For Reducing Bandwidth And Peak Current
Requirements In A Display Driver Circuit, EP 98 960 202.4 , Raymond Pinkham,
W. Spencer Worley, III, Edwin Lyle Hudson, and John Gray Campbell.
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Diese
Patentanmeldung ist ebenfalls verwandt mit einer parallel anhängigen US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 08/901,059 mit dem Titel „Replacing Defective Circuit
Elements By Column and Row Shifting In A Flat Panel Display" von Raymond Pinkham,
die am 25. Juli 1997 eingereicht wurde, auf einen gemeinsamen Anmelder übertragen
wurde und die hier durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit integriert
ist.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme durch Verwendung
einer dezentrierten Kollimationslinsengruppe, um einen außeraxialen
Abbildungsstrahl zu kollimieren. In der folgenden Beschreibung werden
zahlreiche spezifische Details ausgeführt (z.B. die optische Vorschrift
für eine
Ausführungsform
der Erfindung), um ein genaues Verständnis der Erfindung zu liefern.
Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Erfindung neben diesen
spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen
Fällen
wurden Details von allgemein bekannten optischen Komponenten weggelassen,
um so die vorliegende Erfindung nicht unnötig undeutlich zu machen.
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3 zeigt
ein außeraxiales
Projektionssystem 300 einschließlich einer Beleuchtungsquelle 302,
einem Polarisator 304, einer Feldlinse 306, einem
reflektierenden LCD 308, einem Analysator 310,
einer dezentrierte Kollimationslinsengruppe 312 und einer
Projektionslinsengruppe 314. Die Beleuchtungsquelle 302 erzeugt
einen Beleuchtungsstrahl 316 und lenkt den Beleuchtungsstrahl 316 entlang
einer Achse 318 durch den Polarisator 304 und
die Feldlinse 306, um auf der LCD 308 einzutreffen.
Der Polarisator 304 polarisiert den Beleuchtungsstrahl 316 linear
in einen ersten polarisierten Zustand entsprechend der Durchgangsachse
des Polarisators 304. Die LCD 308 wird durch ein
System gesteuert, z.B. einen Computer oder eine Videosignalquelle
(nicht gezeigt), und moduliert die Polarität der ausgewählten Teile
(d.h. Pixel) des Beleuchtungsstrahls 316, um einen Abbildungsstrahl 320 zu
bilden, der entlang einer Achse 322 durch den Analysator 310 und
in die dezentrierte Kollimationslinsengruppe 312 reflektiert
wird. Die Feldlinse 306 ist eine ebene konvexe Linse, die
in Bezug auf die LCD 308 zentriert ist, und die Öffnungsblende
(nicht gezeigt) der Beleuchtungsquelle 302 bei einer Leuchtfeldblende
(6) nahe der Rückseite der Kollimationslinsengruppe 312 fokussiert,
so dass der Verlust eines großen
Teils des Lichts des Beleuchtungsstrahls 316 vermieden
wird.
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Der
Analysator 310 ist ebenfalls ein linearer Polarisator.
Das Projektionssystem 300 kann in zumindest zwei verschiedenen
Modi betrieben werden. Falls die Durchlassachse des Analysators 310 z.B.
parallel zu der Durchlassachse des Polarisators 304 orientiert
ist, wird der Analysator 310 unmodulierte Teile durchlassen
und modulierte Teile des Abbildungsstrahls 320 blockieren.
Wenn die Durchlassachse des Analysators 310 andererseits
orthogonal in Bezug auf die Durchlassachse des Polarisators 304 orientiert
ist, dann wird der Analysator 310 modulierte Teile durchlassen
und nicht modulierte Teile des Abbildungsstrahls 320 blockieren.
Bei einer Ausführungsform
sind der Polarisator 304 und der Analysator 310 beide
aus einem HN42HE-polarisierenden Material
hergestellt, die von der Firma Polaroid Corporation erhältlich sind.
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Die
dezentrierte Kollimationslinsengruppe 312 kollimiert den
Abbildungsstrahl 320, um einen kollimierten Abbildungsstrahl 324 zu
bilden, und lenkt den kollimierten Abbildungsstrahl entlang einer
Achse 326 in Richtung der Projektionslinsengruppe 314.
Ein Fachmann wird verstehen, dass bei optischen Systemen der Praxis
geringfügige
Einstellungen durchgeführt
werden, um die Systemleistung derart zu optimieren, dass der kollimierte
Abbildungsstrahl 324 nicht vollständig kollimiert, sondern eher
halbkollimiert ist. Deshalb wird der Begriff „kollimiert", wie er hier verwendet
wird, breit zu interpretieren sein, um so auch halbkollimierte Strahlen zu
beschreiben.
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Die
Kollimationslinsengruppe 312 weist eine optische Achse 328 auf,
die in Bezug auf eine Systemachse 330 dezentriert ist,
die in Bezug auf die Achse 322 des Abbildungsstrahls 320 dezentriert
ist, und die einen Winkel von ungleich Null mit der Achse 322 des
Abbildungsstrahls 320 bildet. Die Dezentrierung verhindert
den extremen Versatz des projizierten Bilds, der aus der Vergrößerung des
Winkels zwischen der Achse 322 des Abbildungsstrahls 320 und
der Systemachse 330 resultiert. Mit anderen Worten, die
dezentrierte Kollimationslinsengruppe 312 ermöglicht eine
Trennung des Beleuchtungsstrahls 316 und des Abbildungsstrahls 320,
ohne das projizierte Bild zu versetzen bzw. zu verschieben.
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Die
Projektionslinsengruppe 314 empfängt den kollimierten Abbildungsstrahl 324 von
der dezentrierten Kollimationslinsengruppe 312 und fokussiert
den Strahl, um ein Bild auf eine Anzeigefläche (nicht gezeigt) zu projizieren.
Die Projektionslinsengruppe 314 weist eine optische Achse
auf, die in Bezug auf die optische Achse 328 der Kollimationslinsengruppe 312 dezentriert
ist, die in Bezug auf die Systemachse 330 dezentriert ist,
und die in Bezug auf die Systemachse 330 leicht geneigt
(ungefähr
3,6°) ist.
Ein Neigen der Projektionslinsengruppe 314 verbessert eine
Abbildung über
dem Anzeigenfeld, ohne eine nicht zu akzeptierende Menge von Trapezverzerrungen
hervorzurufen. Außerdem
versetzt ein Versetzen der Leuchtfeldlinse 306 und der LCD 308,
in Bezug auf die Systemachse 330, in Verbindung mit einem
Neigen der Projektionslinsengruppe 314 das projizierte
Bild, um einen gewünschten
Betrag um die Systemachse 330. Ein Fachmann wird verstehen,
dass der Neigungsgrad der Projektionslinsengruppe 314 notwendigerweise
von System zu System variieren wird, und zwar in Abhängigkeit
von den einzigartigen Eigenschaften jedes Systems, und in einigen
Fällen vollständig eliminiert
sein kann.
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4 zeigt
einen Teil des Projektionssystems 300 in größerem Detail.
Die Beleuchtungsquelle 302 umfasst eine Kondensorlinse 402,
die den Beleuchtungsstrahl 316 durch den Polarisator 304,
durch die Feldlinse 306 und auf die LCD 308 fokussiert.
Die dezentrierte Kollimationslinsengruppe 312 umfasst eine
unterteilte Linse 404. Die unterteilte Linse 404 ist
eine Doppellinse, die eine erste Meniskuslinse 406 aufweist,
die eine zweite Meniskuslinse 408 berührt. Ein Fachmann wird verstehen,
dass andere Linsentypen (z.B. eine Einzellinse oder eine komplexere,
zusammengesetzte Linse) für
die unterteilte Doppellinse 404 substituiert werden können.
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5 zeigt
ein axiales Projektionssystem 500, einschließlich einer
unterteilten Linse 404 als Teil einer Weitgesichtsfeldlinse 502,
um das Konzept eines Verwendens einer dezentrierten Kollimationslinse
in einem Projektionssystem zu veranschaulichen. Der restliche Teil 504 der
Linse 502 ist durch gestrichelte Linien gezeigt. Das Projektionssystem 500 umfasst
des Weiteren eine reflektierende LCD 508, die ausgewählte Teile eines
Beleuchtungsstrahls 510 moduliert, um einen Abbildungsstrahl 512 zu
bilden, wenn er von der LCD 508 reflektiert wird.
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Die
LCD 508 ist nahe dem Brennpunkt der Linse 502 angeordnet,
so dass der Abbildungsstrahl 512 durch die Linse 502 kollimiert
wird, um einen kollimierten Abbildungsstrahl 514 zu bilden,
der ein Bild der LCD 508 transportiert bzw. trägt. Da ein
Abbild der LCD 508 aus lediglich einem Teil (z.B. der oberen
Hälfte)
des kollimierten Abbildungsstrahls 514 erzeugt werden kann,
ist der untere Teil 504 der Linse 502 nicht wesentlich und
kann deshalb eliminiert werden, um eine außeraxiale Beleuchtung des LCD 508 zu
ermöglichen.
Des Weiteren lässt
die Kollimierung des Abbildungsstrahls 512 die Verwendung
einer herkömmlicheren
Projektionslinsengruppe zu.
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6A zeigt
eine Ansicht auf die unterteilte Linse 404 entlang ihrer
optischen Achse 602, wobei der Abbildungsstrahl 320 bei
der Leuchtfeldblende 604 fokussiert ist. Es ist festzustellen,
dass die Leuchtfeldblende 604 lediglich einen kleinen Teil
der Oberfläche
der unterteilten Linse 404 abdeckt. Somit können, wie
in 6B gezeigt, mehrere unterteilte Linsen 606 aus
einer herkömmlichen
Rundlinse 608 geschnitten werden, wobei die Anzahl von
Unterteilungen 606 von der relativen Größe der Rundlinse 608 und
den gewünschten Leuchtfeldblenden 610 abhängt.
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7 zeigt
die Projektionslinsengruppe 314 in größerem Detail, um eine Zoom-Gruppe 702 und
eine Fokussiergruppe 703 zu umfassen, die beide auf der
optischen Achse 332 der Projektionslinsengruppe 314 angeordnet
sind. Die Zoom-Gruppe 702 umfasst
eine erste bikonvexe Linse 704, eine zweite bikonvexe Linse 706,
die eine erste bikonkave Linse 708 berührt, und eine dritte bikonvexe
Linse 710, die eine zweite bikonkave Linse 712 berührt, wobei
alle entlang der optischen Achse 332 ausgerichtet sind.
Die Zoom-Gruppe 702 ist in Bezug auf die Fokussiergruppe 703 entlang
der optischen Achse 332 beweglich, um die Vergrößerung des
projizierten Bilds einzustellen. Die Fokussiergruppe 703 umfasst
eine erste Meniskuslinse 714, eine bikonkave Linse 716,
eine zweite Meniskuslinse 718, eine dritte Meniskuslinse 720 und
eine bikonvexe Linse 722, die alle entlang der optischen
Achse 322 ausgerichtet sind. Die zweite Meniskuslinse 718 ist
in Bezug auf die restlichen Linsen der Fokussiergruppe 703 entlang
der optischen Achse 332 beweglich, um das projizierte Bild
zu fokussieren.
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8 stellt
eine perspektivische Ansicht dar, die einen Kanal eines Mehrfarbenprojektionssystems 800 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Projektionssystem 800 ist ähnlich zu
dem Projektionssystem 300, außer dass zwei dichroitische
Platten 802(r) und 802(b) in dem Beleuchtungsstrahl 316 und
dem Abbildungsstrahl 320 angeordnet sind, um den Beleuchtungsstrahl 316 in
rot – 316(r) (9), blau – 316(b) (9)
und grün – 316(g) farbige
Beleuchtungsstrahlen zu trennen und um jeden farbigen Beleuchtungsstrahl 316 (r,
b und g) an eine jeweilige LCD der drei LCD 308(r) (9), 308(b) (9)
und 308(g) zu lenken. Die LCDs 308 (r, b und g)
modulieren die farbigen Beleuchtungsstrahlen 316 (r, b
und g), um jeweils farbige Abbildungsstrahlen 320 (r, b
und g) zu bilden, und reflektieren die farbigen Abbildungsstrahlen 320 (r, b
und g) zurück
in Richtung der dichroitischen Platten 802 (r und b), die
die farbigen Abbildungsstrahlen 320 (r, b und g) rekombinieren,
um den Abbildungsstrahl 320 zu bilden. Die dichroitischen
Platten 802(r) und 802(b) sind beide ungefähr 3 mm
dick und bilden Winkel von 45° bzw.
135° in
Bezug auf sowohl den Beleuchtungsstrahl 316 als auch den
Abbildungsstrahl 320. Die Winkeltrennung zwischen dem Beleuchtungsstrahl 316 und dem
Abbildungsstrahl 320 in Verbindung mit der Farbtrennung
durch die dichroitischen Platten 802 (r und b) ermöglicht es,
die Polarisatoren 304 (r, b und g) zu trennen und die Analysatoren 310 (r,
b und g) zu trennen, um sie für
jeden Farbkanal zu verwenden, wobei vorteilhafterweise der Polarisierungsvorgang
und der Farbtrennvorgang entkoppelt werden.
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Das
Projektionssystem 800 unterscheidet sich des Weiteren von
dem Projektionssystem 300 darin, dass die dezentrierte
Kollimationslinsengruppe 314 durch eine dezentrierte Kollimationslinsengruppe 314A ersetzt
ist. Die dezentrierte Kollimationslinsengruppe 314A ist ähnlich zu
der dezentrierten Kollimationslinsengruppe 314, abgesehen
von der Hinzufügung
eines aberrationskompensierenden Elements, einer schwachen Zylinderlinse 804,
das einen Astigmatismus korrigiert, der über dem projizierten Bild durch
die dichroitischen Platten 802 (r und b) hervorgerufen
wird.
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9 zeigt
eine Draufsicht auf das Projektionssystem 800 einschließlich der
restlichen Farbkanäle des
Systems. Die Systemachse 330 liegt in der Ebene des Blattes,
während
sich der Abbildungsstrahl 320 aus dem Blatt erstreckt,
und die Sicht der Beleuchtungsquelle 302 verdeckt. Auf ähnliche
Weise verdecken die Analysatoren 310 (r, b und g) jeweils
die Sicht der Polarisatoren 304 (r, b und g).
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Die
nachfolgende optische Vorschrift berichtet ausführlich über eine besondere Ausführungsform
der Erfindung. Bei der optischen Vorschrift entsprechen die aufgelisteten
Elemente den Linsen der Projektionssysteme 300 und 800,
wie folgt:
Element 1 entspricht einer bikonvexen Linse 722, 7;
Element
2 entspricht einer dritten Meniskuslinse 720, 7;
Element
3 entspricht einer zweiten Meniskuslinse 718, 7;
Element
4 entspricht einer bikonkaven Linse 716, 7;
Element
5 entspricht einer ersten Meniskuslinse 714 (7);
Element
6 entspricht einer zweiten bikonkaven Linse 712 (7);
Element
7 entspricht einer dritten bikonvexen Linse 710 (7);
Element
8 entspricht einer ersten bikonkaven Linse 708 (7);
Element
9 entspricht einer zweiten bikonvexen Linse 706 (7);
Element
10 entspricht einer ersten bikonvexen Linse 704 (7);
Element
11 entspricht einer schwachen Zylinderlinse 804 (8);
Element
12 entspricht einer zweiten Meniskuslinse 408 (4, 5, 6A und 8);
Element
13 entspricht einem ersten Meniskus 406 (4, 5, 6A und 8);
und
Element 14 entspricht Feldlinsen 206 und 306 (r,
b und g) (3, 4, 8 und 9).
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Ein
Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung neben der gegebenen spezifischen
optischen Vorschrift in die Praxis umgesetzt werden kann.
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System/Vorschrift-Daten
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Titel: S-VISION ZOOM-LINSENDESIGN
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ZUSAMMENFASSUNG
OBERFLÄCHENDATEN:
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DETAILS
OBERFLÄCHENDATEN:
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WÄRMEAUSDEHNUNGSKOEFFIZIENTENDATEN:
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Die
Beschreibung der besonderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist nun abgeschlossen. Jedes der beschriebenen
Merkmale kann substituiert, geändert
oder weggelassen werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu
verlassen. Alternative Anzeigen, wie z.B. verformbare Spiegelvorrichtungen,
können
z.B. für
die reflektierenden LCD substituiert werden.
