EP1567912A2 - Optimisation of the illumination of a projection appliance - Google Patents
Optimisation of the illumination of a projection applianceInfo
- Publication number
- EP1567912A2 EP1567912A2 EP03812170A EP03812170A EP1567912A2 EP 1567912 A2 EP1567912 A2 EP 1567912A2 EP 03812170 A EP03812170 A EP 03812170A EP 03812170 A EP03812170 A EP 03812170A EP 1567912 A2 EP1567912 A2 EP 1567912A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- projection
- projection apparatus
- adjustment
- image
- illumination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2046—Positional adjustment of light sources
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/62—Optical apparatus specially adapted for adjusting optical elements during the assembly of optical systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/003—Alignment of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
- H04N9/3108—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators by using a single electronic spatial light modulator
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3191—Testing thereof
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/0994—Fibers, light pipes
Definitions
- the invention relates to the optimization of the illumination of the imaging device in projection apparatus.
- Projection devices are used to project an image onto a projection screen.
- the invention is directed to projection apparatuses which comprise an image generator for displaying the image on a reduced scale, an illumination unit with condenser optics and / or a (preferably focusing) lamp reflector (for example in an elliptical or more complex form) for illuminating the image generator and a projection lens Projection device for magnifying imaging of the image represented by the imager on the projection screen.
- Such projection apparatuses also include a spatial light mixing device for compensating for local differences in the brightness distribution.
- the image generator and / or the projection device for adjusting the position of the projected image on the projection screen is fastened in or on the projection apparatus in a position that can be adjusted with adjustment elements.
- the imaging device can be a transmitted light imaging device, that is to say an imaging device that is transmissively illuminated by an illumination unit for illuminating the imaging device, or a reflecting imaging device that is illuminated by the illumination unit.
- transmitted-light liquid-crystal imaging devices or reflective polysilicon or liquid-crystal imaging devices or DMDs are used.
- a lighting unit for illuminating the imaging device or for illuminating the transmitted light imaging device generally comprises a light source, a reflector and a condenser lens system with one or more condenser lenses for illuminating the imaging device. Furthermore, light mixing devices and further imaging optical elements, for example for optimally illuminating a rectangular image format, can additionally be provided.
- the condenser optics can also be dispensed with when using a focusing, for example elliptical, lamp reflector.
- the projection device or the lighting unit is either integrated into the projection apparatus or attached to it.
- a projection apparatus is thus a closed, complete unit for displaying an image, a screen for viewing the image being integrated in a rear projection apparatus.
- Rear projection modules in particular are widely used in cases where a complex image, for example consisting of various video or computer images, is to be displayed over a large area. Widespread areas of application for such rear projection apparatus are screens which are viewed by several people at the same time. Large screen rear projection is particularly widespread in modern control room technology.
- the image displayed should exceed a certain size and complexity given the quality requirements, this is no longer possible with a single rear projection module.
- the image is composed of partial images, each of which is displayed by a rear projection module.
- the image displayed by a rear projection module is a partial image of the overall image of the screen displayed by all rear projection modules.
- the number of rear projection modules that are put together to form a projection screen is up to 150 or more.
- Projection devices in particular on projection screens constructed modularly from a plurality of projection devices, are used in high demands in many cases. The following problems have to be overcome.
- a particular problem consists in achieving and maintaining a certain 'and uniform brightness of the image or of the images.
- the lamps used in the different projection devices which in many cases are high-performance lamps, have a different basic brightness and a different position of the arc. Both sizes also change over the life of the lamps in an aging process that is individual for each lamp. This requires a repeated, complex adjustment of the individual projection devices in order to achieve homogeneous illumination of the projected image and thus a uniform representation on a screen - with the maximum possible light output.
- the projection apparatus is constructed with a highly stable and inherently rigid framework, into or on which an also mechanically rigid imaging module is inserted or attached, which includes the lighting unit and the projection device. Adjustment elements are provided by means of which the position of the image generation module for setting the position of the projected image relative to the frame can be adjusted.
- the adjustment devices previously used in practice also have the disadvantage that adjusting the position of the projected image with them is extremely tedious and lengthy, since when an adjustment element is adjusted, image position changes also occur which can also be achieved with other adjustment elements.
- the individual adjustment elements of an adjustment device are therefore not without interaction with one another, but when adjusting an adjustment element it is necessary to also readjust individual or more other adjustment elements. In practice, this means that in a lengthy iteration process that can last for hours, the adjustment elements have to be repeatedly adjusted in order to achieve the desired image position. This is not only very complex for the initial adjustment of a projection apparatus, but also for a possible transport or a maintenance or repair measure.
- a reduction in the size of the projection apparatus would ultimately make it possible to simplify the adjustment mechanism and the effort required to adjust it.
- the imaging providers are getting smaller and smaller, and it can be assumed that the development in this direction ter together. This trend is opposed to the fact that the high-power lamps used in projection devices, which are mostly discharge lamps, cannot follow this trend; in particular because of their high operating temperature, they cannot be reduced significantly further without losing the desired service life.
- Burn-up of the lamp electrodes differs from lamp to lamp in such a way that the assumption of a medium burn-up is not very useful.
- this requires appropriate training of the user and the activation of special image content, which disrupts continuous operation.
- - Electronic compensation by modifying the image content is accompanied by a disadvantageous reduction in the contrast and, moreover, no compensation for differences in brightness in the case of dark image content is possible.
- the maintenance of projection apparatuses often requires that they be removed from their installation location or parts of the lighting unit from the projection apparatus. As explained above, this results in a complex new stage in commissioning.
- the brightness is adjusted using the faintest projection device. Since the brightness of the individual projection apparatus fluctuates greatly due to the lamp tolerances with regard to total luminous flux and discharge arc lamp, there are large differences in brightness between the brightest and darkest element of a screen. The adjustment inevitably leads to a low overall light yield.
- a video projector is known from document DE 198 19 245 C1, in which two deflecting mirrors are arranged between the light source and the image generator and a rod-shaped light mixing device is arranged between the deflecting mirrors.
- the deflecting mirror on the light entry side of the light mixing rod is fixed.
- the deflection mirror arranged on the light exit side of the light mixing rod can be adjusted with adjusting elements to adjust the outcoupling of the light emerging from the light mixing rod.
- the adjustment elements include screws that are loosened for adjustment.
- the adjustment is made by rotating the deflecting mirror and by moving the deflecting mirror towards or away from the image generator. This adjustment is used exclusively for the geometric alignment of the image of the exit surface of the light mixing rod on the imager.
- An adjustment or optimization of the light emitted by the light source on the entry surface of the light mixing rod, in particular by adjusting angles of the beam path, is not possible with the known device.
- the object of the invention is to enable satisfactory illumination of the image generator in the above-mentioned projection apparatus.
- This task will solved according to the invention by a projection apparatus with the features of the attached independent device claim or by a method with the features of the attached independent method claim.
- Preferred refinements and developments of the invention result from the dependent claims and the following description with associated drawings.
- a method for adjusting the illumination of an image generator of a projection apparatus and thus for regulating the brightness of the projected image of a projection apparatus for projecting the image onto a projection screen comprising an image generator Displaying the image on a reduced scale, an illumination unit with a lamp and a condenser optic and / or a lamp reflector, preferably a focusing lamp reflector, for illuminating the image generator, a projection device comprising a projection lens for magnifying imaging of the image represented by the image generator onto the A special feature of the projection screen and a spatial light mixing device for compensating for local differences in the brightness distribution is that an adjustable adjustment deflection mirror is arranged in the illumination path of the image generator for adjusting the illumination of the image generator, the position of which is defined by the tilt angle by changing the tilt angle, in particular the polar angle and azimuthal angle of the reflected beam is adjusted by means of adjusting elements, the adjustment deflecting mirror being arranged in the beam path between the lamp and the light mixing device.
- the illumination of the image generator can be optimized in a particularly advantageous manner by means of such a mirror.
- simple adjustment and adjustment of the luminous flux coming from the lighting unit onto the image generator is possible, and it is the basis for improvements which can also be achieved.
- the adjustment deflection mirror be arranged between the condenser optics of the lighting unit or a (preferably focusing) lamp reflector and the image generator.
- the adjustment deflecting mirror and the image generator further elements of the Condenser optics for illuminating the imager are arranged.
- the invention is directed to projection apparatuses which have a spatial light mixing device for compensating for local differences in the brightness distribution.
- a spatial light mixing device which extends in the direction of propagation of the light, in particular a light mixing rod, is preferably used here.
- Light mixing rods are known in the prior art.
- Known embodiments include e.g. Hollow mixing bars (see e.g. US 5,625,738) and full mixing bars (see e.g. DE 10103099 AI).
- the homogenization effect of a light mixing rod also known as the degree of integration, depends on the ratio of the length to the cross section for a given angular distribution of the lighting. The larger this ratio, the higher the degree of integration.
- the ratio for a conventional light mixing rod is approximately 5 to 10 with a length of 50 mm.
- a highly integrating mixing stick is about twice the length, i.e. a ratio of 10 to 20. Since the enlargement of the
- Ratio increases the average number of reflections inside the light mixing rod, this results in higher reflection losses and thus a lower light output when using hollow light mixing rods with a metallic reflection layer. For this reason and because of the The practically available space for the installation of the light mixing rod is therefore limited in the degree of integration that can be achieved in practice.
- the adjustment deflection mirror which can be set according to the invention is arranged in the beam path between the lamp and the light mixing device. The amount of that emitted by the lamp can then be adjusted by means of the adjustment deflecting mirror. Light that is coupled onto the light entry surface of the light mixing device can be adjusted.
- Determination of the intensity of the illumination of the imaging device comprises by the lighting unit.
- This illumination sensor is preferably arranged so that it can be used to determine the illuminance regardless of the image content. With the measured values of such an illumination sensor, it is possible to adjust and align the projected image or the projection apparatus in a simple manner.
- a module is understood to mean an interchangeable, complex part of the projection apparatus which forms a closed functional unit. It comprises an independent mechanical basic construction, for example a profile frame, possibly a housing, and can be assembled and adjusted separately.
- the design according to the invention of a projection apparatus with an adjustment deflecting mirror creates the prerequisite for designing the modules in an arrangement which is particularly advantageous in practice, which in particular simplifies the mechanical-optical adjustment of the projection module and service work on the lighting module while maintaining a high luminous efficiency.
- the invention thus achieves goals for which experts have long sought.
- the following measures are preferably used individually or in combination with one another.
- the arrangement according to the invention of a just deflecting mirror can be used particularly advantageously in projection apparatuses in which the image generator can be controlled pixel by pixel and the projection apparatus for realizing the time-sequential additive color mixing.
- the imager is preferably a digital micromirror device (DMD).
- DMD digital micromirror device
- a preferred embodiment of a dynamic color filter is a rotating color wheel.
- Novel projection apparatuses use only one image generator based on the time-sequential additive color mixture, the entire image being broken down into three single-color partial images with respect to the primary colors red, green and blue.
- the imager is sequentially illuminated with the primary colors.
- the image data to be displayed are sent to the image generator in accordance with the color just reaching the image generator.
- the eye combines the colored partial images into a single full-color image.
- the eye also combines successive video images and video partial images into a full motion image.
- Such a system requires a device for sequentially illuminating the imager with primary colors.
- the simplest way to set up a dynamic color filter suitable for this is a rotating color wheel, which is used to filter out the desired color from the white spectrum of a lighting unit.
- Color wheels of this type for changing the color of the light coupled out from the projection lamp are generally produced from dichroic filters.
- the filters have deviations in their production spectral filter characteristics, which are expressed in that the edge positions of the filters differ. As a result, there are differences in the perception of the primary colors and the mixed colors.
- the image generators currently used in connection with time-sequential image generation are so-called digital micromirror devices, which are described, for example, in US Pat. No. 5,079,544. They include an arrangement of small movable mirrors for deflecting a light beam either towards the projection lens (on) or away from the projection lens (off). A gray scale can be achieved by quickly switching the pixels represented by the mirrors on and off.
- DMDs for digitizing light is also known as DLP (Digital Light Processing).
- a DLP projection system comprises a light source, optical elements, color filters, digital control and formatting, a DMD and a projection lens.
- a digital micromirror device is preferably used as the imager in the time-sequential additive color mixing.
- DMD digital micromirror device
- other image generators for example those mentioned at the beginning, can also be used within the scope of the invention.
- the dynamic color filter for the time-sequential generation of primary colors is advantageously a color wheel.
- other corresponding devices currently or future available can also be used within the scope of the invention.
- the invention cannot only be used for DLP imagers (lchip), i.e. can be used in connection with a color wheel.
- 3chip based on LCD or DMD
- No color wheel would be used here.
- the color splitting then takes place behind the light mixing rod.
- FIG. 1 is a schematic representation of components of a projection apparatus according to the prior art
- FIG. 3 shows the condenser optics and the light mixing rod from FIG. 1,
- FIG. 4 shows the light entry surface of the light mixing rod from FIG. 3
- FIG. 5 shows the brightness distribution at the output of the light mixing rod from FIG. 3
- FIG. 10 shows the brightness distribution at the output of the light mixing rod according to FIG. 9
- FIG. 11 shows an adjustment deflecting mirror according to the invention with an illumination sensor, adjusting elements and a control device,
- FIG. 12 shows a projection apparatus according to the invention with an illumination module and a projection module and
- FIG. 13 shows a projection apparatus with a decoupling element.
- FIG. 1 shows the optical components of a projection apparatus 1 according to the prior art. It comprises an illumination unit 2 with a lamp 3 as the light source, preferably a discharge lamp, and condenser optics 4.
- the light entry surface 13 of the light mixing rod 8 is located in the or. in the immediate vicinity of the focal plane of the condenser optics 4 or the focal plane of a focusing lamp reflector.
- the light emerging at the light exit surface 14 of the light mixing rod 8 is imaged on an imager 11 by means of imaging optics 9, which is also referred to as relay optics.
- the image generated by the image generator 11 is enlarged by means of a projection lens 12 of a projection device 10 and is projected onto a projection screen (not shown), that is to say projects the image from the image generator 11 Image generated in transmission or reflection on a projection screen, not shown.
- the projection apparatus 1 is a rear projection apparatus
- the image projected by the projection objective 12 is a partial image of an image wall containing a plurality of projection apparatuses or rear projection apparatuses.
- the projected image is constructed using the time-sequential mixture of successive monochrome partial images in the primary colors red, green and blue.
- the sequence can also contain a fourth partial image in black and white, which is mixed in to increase the image brightness. ill.
- the sequence of the partial images follows at a sufficiently high speed that the eye cannot follow the color change and a physiological color mixture takes place.
- the color wheel 6 is used to generate the primary colors red, green and blue from the white light of the lamp 3 for illuminating the image generator 11.
- Imager 11 is preferably a DMD. With appropriate synchronization, the imager 11 can generate the monochrome partial images, which are composed by the eye of the viewer of the projected image.
- the light from the lamp 3 is focused on the entry of the light mixing rod 8 by means of the condenser optics 4.
- the rotating color wheel 6 has segments of different colors in the primary colors which, depending on the rotational position of the color wheel 6, transmit the spectral components of the lamp 3 in accordance with the color filter currently in the beam path.
- the light mixing rod 8 ensures homogenization of the illumination, and the imaging optics 9 form the light distribution at the exit of the Light mixing rod 8 on the imager 11.
- the color wheel 6 is arranged in the vicinity of the input or the output of the light mixing rod 8.
- the basic brightness of the projected image i.e. the brightness of an image with fully white image content depends on the luminance at the location of the imager 11. Because of the problems mentioned at the outset, it is therefore desirable to optimize the luminance at the location of the imager 11. Apertures 15 or other methods can then be used to adjust the brightness in practical operation.
- FIG. 2 a projection apparatus 1 according to the prior art, which has to be adjusted in six degrees of freedom on a fixed projection screen 17. It comprises an illumination unit 2 and a projection device 10.
- the illumination unit 2 contains one or more lamps, the lamp drivers and one or more power supply units. It takes up most of the projector's mass and volume.
- the projection device 10 contains only a few optical elements and only requires a smaller part of the projector mass and the volume.
- the mass or volume ratio will be even more extreme in the future due to the miniaturization of the image generators 11. Since the lamps 3 developed for continuous operation with a long service life are difficult to downsize due to thermal boundary conditions, no significant miniaturization of the lighting unit 2 is to be expected. The The trend towards using double lamp solutions to increase operational safety even calls for the lighting units to be enlarged.
- the lighting unit 2 and the projection device 10 are arranged in a common housing according to the prior art.
- the entire unit is aligned in six degrees of freedom using adjustment elements. This is very complex and must be carried out again in the event of a service measure.
- FIG. 3 shows an illumination unit 2 with a lamp 3 and condenser optics 4 and a light rod 8. In order to achieve a high light yield, precise focusing on the light entry surface 14 is necessary.
- the discharge lamps 3 used typically show fluctuations in the position of the discharge arc 18 due to production, operation and aging.
- FIG. 3 shows the position of a misaligned discharge arc 18 for illustration purposes.
- the brightness H on the projection screen 17 can have spatial fluctuations such as brightness gradients.
- FIG. 6 shows an illumination unit 2 with a lamp 3 and condenser optics 4. Furthermore, an adjustable deflection mirror 19 according to the invention is shown. By using a Just deflecting mirror 19, two tolerance problems can be solved simultaneously:
- a lateral deviation of the discharge arc 18 from the optical axis 21 results in asymmetrical illumination at the light entry surface 13 of the light mixing rod 8 (FIG. 7).
- an inhomogeneous light distribution at the light exit surface before 14 ( Figure 8) with reduced overall efficiency.
- the illumination of the light entry surface 13 of the light mixing rod 8 can be centered by adapting the two-dimensional setting angle of the adjustment deflection mirror 19 (FIG. 9). This results in an increased coupling efficiency and also a far more homogeneous light distribution on the light exit surface 14 (FIG. 10) of the light mixing rod 8.
- FIG. 11 illustrates a preferred embodiment of a projection apparatus 1 with an illumination sensor 16 for determining the intensity of the illumination of the image generator 11 by the illumination unit 2, preferably independently of the image content.
- the illumination sensor 16 is located behind the light mixing rod 8 and detects the amount of light emerging at the exit surface 14 of the light mixing rod 8.
- the sensor signal therefore provides information about the efficiency with which the light from the lamp 3 is coupled into the light mixing rod 8.
- a control loop for setting the two-dimensional angle of the adjustment deflection mirror 19 can be implemented.
- the adjustment deflecting mirror 19 is tilted by a motor control 22 and driven actuating elements, for example two servomotors 23 or two other actuators depending on the signal of the lighting sensor 16 with respect to its actuating angle.
- the adjustment of the adjustment deflection mirror can be carried out automatically by the control device in order to achieve an optimal brightness of the projected image.
- an automatic scan of the angle settings of the adjusting deflection mirror 19 can be carried out in order to determine an optimum or to approach it iteratively.
- one or more diaphragms preferably two diaphragm diaphragms oriented transversely to one another, can be provided according to a further advantageous feature.
- the diaphragms can be arranged in the beam path in front of or behind the adjustment deflection mirror 19.
- FIG. 12 illustrates a particularly advantageous development of a projection apparatus 1, in which the illumination unit 2 is arranged in an illumination module 24 and the projection device in a separate projection module 25.
- the image generator 11 and the projection lens 12 are advantageously arranged in the projection module 25, whereas the adjustment deflection mirror 19 and the condenser optics 4 of the lighting unit 2 are arranged in the lighting module 24. If further condenser lenses are provided, these are preferably arranged in the projection module 25.
- the lighting module 24 contains two or more lamps to maintain ongoing operation in the event of a lamp defect, that the lighting module 24 contains an electronic lamp driver required for the voltage supply of the lamp 3 and a power supply unit that the lighting module 24 switches on has a larger volume than the projection module 25 or that the lighting module 24 has a larger mass than the projection module 25.
- Such a projection apparatus 1 having separate modules 24, 25 is particularly easy to adjust, as was explained further above.
- it comprises adjustment means for fine adjustment of the projected image, by means of which the position of the projection module 25 in the projection apparatus 1 can be adjusted, and that the lighting module 24 has a fixed position in the projection apparatus 1 or that it has adjustment means for roughly adjusting the position of the lighting module 25 in the projection apparatus 1.
- adjustable adjustment deflection mirror 19 allows the mechanical separation of the lighting unit 2 and the projection device 10 into separate modules 24, 25.
- the more massive lighting module 24 can be used in the
- Installation of a projection apparatus for example in a module of a screen, remain in a fixed position, while the smaller projection module 25 is adjusted in six degrees of freedom with respect to the fixed projection screen 17.
- the adjustment mechanism can be designed to be much less massive and less complex, that is to say, more cost-effective.
- the adjustment is simplified for the personnel commissioned with the installation.
- the modularity of lighting module 24 and projection module 25 also enables, for example, a complete exchange of the lighting module 24 with the projection device 10 remaining adjusted in the projection module 25, so that after a service measure has been carried out on the lighting module 24, the lighting module 24 or a replaced lighting module into the projection apparatus 1 can be used and the projected image can be compared without the projection module 25 having to be adjusted.
- FIG. 13 illustrates a further advantageous embodiment of a projection apparatus 1, in which a further lighting condenser for illuminating the image generator 11 can be arranged between the adjustment deflecting mirror 19 and the image generator 11 and which has a spatial light mixing device 7 in the form of a light mixing rod 8 for compensating for local differences in the Brightness distribution.
- the adjustment deflection mirror 19 is arranged between the condenser 4 of the lighting unit 2 and the light entry surface 13 of the spatial light mixing device 7.
- the projection apparatus 1 also has an optical decoupling element 26 for decoupling a part of the luminous flux generated by the illumination unit 2 for illuminating the image generator 11, which see the lighting unit 2 and the imaging device 11 is arranged and the light from the beam path on the way from the lighting unit 2 to the imaging device 11 is coupled.
- the outcoupling element 26 is preferably arranged between the light exit surface 14 of the light mixing rod 8 and the imager 11.
- a preferred embodiment of a decoupling element 26 is a partially transparent mirror 27.
- the light for the illumination sensor 16 (cf. FIG. 11) is coupled out by means of the partially transparent mirror 27. It can advantageously be provided that the illumination sensor 16 is arranged in an optical plane 28 which corresponds to the illumination plane 29 of the imager 11, that the corresponding planes 28, 29 contain an image of the output of the spatial light mixing device 7 and that the projection apparatus 1 has one Sensor optics 30 comprises, by means of which on the illumination sensor 16 a reduced image of the illumination pattern of the imager. 11 is generated
- the advantages of the invention include the following.
- the light yield can be maximized given the lamp tolerances currently given.
- the fluctuation in light output between individual projection devices can be minimized. This effectively leads to an increased overall light output in a screen.
- the light beam is centered relative to the light mixing rod 8, which leads to an increased homogeneity of the image illumination. sufficient illumination homogeneity can be achieved even with shorter light mixing rods 8. there is no need to select the lamps 3 used. it is possible to mechanically decouple the projection device 10 and the lighting unit 2 into separate housings or modules 24, 25, the more massive lighting module 24 with the lighting unit 2 remaining unadjusted, fixed and stationary, and the adjustment relative to a fixed projection screen 17 exclusively by the smaller projection module 25.
- the adjustment mechanism can be made much less solid and less expensive with the same precision. Since the service-relevant components, such as the lamp, lamp driver and power supply unit, are contained in the lighting module 24, the readjustment of the projection apparatus is generally not necessary after the maintenance work has been carried out.
- Projection apparatus lighting unit, lamp, condenser optics, dynamic color filter, color wheel, spatial light mixing device, light mixing rod, imaging optics, projection device, image generator, projection lens, light entry surface to 8 light exit surface to 8 aperture, illumination sensor, projection screen, discharge arc, adjustment deflecting mirror, data evaluation, optical axis, motor control, actuator motor, illumination module, projection module, level coupling element, and optical coupling module to decoupling level sensor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
The aim of the invention is to be able to adjust the position of optical components of a projection appliance (1), especially a rear projection appliance of a projecting screen, said projection appliance comprising a light mixing rod (8). To this end, an adjustment reflecting mirror (19) which can be adjusted by means of servomotors (23) is arranged in the illumination path of the image producer (11) between the lamp (3) and the light mixing rod (8).
Description
Optimierung der Ausleuchtung eines Projektionsapparates Optimization of the illumination of a projection device
Die Erfindung betrifft die Optimierung der Ausleuchtung des Bildgebers bei Projektionsapparaten. Projektionsapparate dienen zum Projizieren eines Bildes auf einen Projektionsschirm. Die Erfindung richtet sich auf Projektionsapparate, die einen Bildgeber zum Darstellen des Bildes in einem verkleinerten Maßstab, eine Beleuchtungseinheit mit einer Kondensoroptik und/oder einen (vorzugsweise fokussierenden) Lampenreflektor (z.B. in elliptischer oder komplexerer Form) zum Beleuchten des Bildgebers und eine ein Projektionsobjektiv umfassende Projektionseinrichtung zum vergrößerten Abbilden des von dem Bildgeber dargestellten Bildes auf den Projektionsschirm umfassen. Derartige Projektionsapparate umfassen auch eine räumliche Lichtmischeinrichtung zum Ausgleichen örtlicher Unterschiede in der Helligkeitsverteilung. In der Regel ist der Bildgeber und/oder die Projektionseinrichtung zum Einstellen der Lage des projizierten Bildes auf dem Projektionsschirm in einer mit Justageelementen einstellbaren Position in oder an dem Projektionsapparat befestigt .The invention relates to the optimization of the illumination of the imaging device in projection apparatus. Projection devices are used to project an image onto a projection screen. The invention is directed to projection apparatuses which comprise an image generator for displaying the image on a reduced scale, an illumination unit with condenser optics and / or a (preferably focusing) lamp reflector (for example in an elliptical or more complex form) for illuminating the image generator and a projection lens Projection device for magnifying imaging of the image represented by the imager on the projection screen. Such projection apparatuses also include a spatial light mixing device for compensating for local differences in the brightness distribution. As a rule, the image generator and / or the projection device for adjusting the position of the projected image on the projection screen is fastened in or on the projection apparatus in a position that can be adjusted with adjustment elements.
Man unterscheidet zwischen Auflicht- und Rückprojektionsapparaten. Ein Unterschied zwischen Auflichtprojektoren und Rückprojektionssystemen besteht darin, daß in Rück-
Projektionsapparaten zumeist weitere optische Elemente wie Umlenkspiegel und Projektionsschirme enthalten sind, die in Auflichtprojektoren nicht verwendet werden.A distinction is made between incident light and rear projection devices. One difference between reflected light projectors and rear projection systems is that in rear Projection devices usually contain other optical elements such as deflecting mirrors and projection screens, which are not used in incident light projectors.
Sowohl Auflicht-, als auch Rückprojektionsapparate dienen zum Anzeigen eines Bildes auf einem großflächigen Projektionsschirm. Der Bildgeber kann dabei ein Durchlicht- Bildgeber sein, also ein Bildgeber, der transmissiv von einer Beleuchtungseinheit zum Beleuchten des Bildgebers durchleuchtet wird, oder ein reflektierender Bildgeber, der von der Beleuchtungseinheit beleuchtet wird. Nach dem Stand der Technik werden beispielsweise Durchlicht-Flüssigkristall-Bildgeber oder auch reflektive Polysilicium- oder Flüssigkristall-Bildgeber oder DMDs (Trademark of Texas Instruments Inc., Digital-Micromirror-Device) verwendet .Both incident light and rear projection devices are used to display an image on a large-scale projection screen. The imaging device can be a transmitted light imaging device, that is to say an imaging device that is transmissively illuminated by an illumination unit for illuminating the imaging device, or a reflecting imaging device that is illuminated by the illumination unit. According to the prior art, for example, transmitted-light liquid-crystal imaging devices or reflective polysilicon or liquid-crystal imaging devices or DMDs (Trademark of Texas Instruments Inc., digital micromirror device) are used.
Eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten des Bildgebers bzw. Durchleuchten des Durchlicht-Bildgebers umfaßt in der Regel eine Lichtquelle, einen Reflektor und eine Kondensoroptik mit einer oder mehreren Kondensorlinsen zum Ausleuchten des Bildgebers. Ferner können zusätzlich Lichtdurchmischungseinrichtungen und weitere abbildende optische Elemente, beispielsweise zum optimalen Ausleuch- ten eines rechteckigen Bildformates, vorgesehen sein. Auch kann auf die Kondensoroptik bei Verwendung eines fokussierenden, z.B. elliptischen Lampenreflektors verzichtet werden. Die Projektionseinrichtung bzw. die Beleuchtungseinheit ist entweder in den Projektionsappa- rat integriert oder an diesem angesetzt. Ein Projektionsapparat ist somit eine abgeschlossene, vollständige Einheit zum Darstellen eines Bildes, wobei in einem Rückprojektionsapparat ein Bildschirm zum Betrachten des Bildes integriert ist.
Insbesondere Rückprojektionsmodule finden eine breite Anwendung in Fällen, in denen ein komplexes Bild, beispielsweise bestehend aus verschiedenen Video- oder Computerbildern, großflächig angezeigt werden soll. Ver- breitete Einsatzbereiche für solche Rückprojektionsapparate sind Bildwände, die von mehreren Personen gleichzeitig betrachtet werden. Insbesondere in der modernen Leit- wartentechnik ist die Großbildrückprojektion verbreitet.A lighting unit for illuminating the imaging device or for illuminating the transmitted light imaging device generally comprises a light source, a reflector and a condenser lens system with one or more condenser lenses for illuminating the imaging device. Furthermore, light mixing devices and further imaging optical elements, for example for optimally illuminating a rectangular image format, can additionally be provided. The condenser optics can also be dispensed with when using a focusing, for example elliptical, lamp reflector. The projection device or the lighting unit is either integrated into the projection apparatus or attached to it. A projection apparatus is thus a closed, complete unit for displaying an image, a screen for viewing the image being integrated in a rear projection apparatus. Rear projection modules in particular are widely used in cases where a complex image, for example consisting of various video or computer images, is to be displayed over a large area. Widespread areas of application for such rear projection apparatus are screens which are viewed by several people at the same time. Large screen rear projection is particularly widespread in modern control room technology.
Wenn das angezeigte Bild bei gegebenen Qualitätsanforderungen eine bestimmte Größe und Komplexität überschreiten soll, ist dies nicht mehr mit einem einzigen Rückprojektionsmodul möglich. In solchen Fällen wird das Bild aus Teilbildern, die jeweils von einem Rückprojektionsmodul angezeigt werden, zusammengesetzt. Das jeweils von einem Rückprojektionsmodul angezeigte Bild ist in diesem Fall ein Teilbild des von allen Rückprojektionsmodulen zusammen angezeigten Gesamtbildes der Bildwand.If the image displayed should exceed a certain size and complexity given the quality requirements, this is no longer possible with a single rear projection module. In such cases, the image is composed of partial images, each of which is displayed by a rear projection module. In this case, the image displayed by a rear projection module is a partial image of the overall image of the screen displayed by all rear projection modules.
Nach dem Stand der Technik ist es möglich, eine großeAccording to the state of the art it is possible to have a large one
Anzahl von Rückprojektionsmodulen in einem modularen Aufbau einer Projektionsbildwand aneinanderzureihen und/oder übereinander zu stapeln, um ein aus vielen einzelnen Teilbildern zusammengesetztes Großbild darzustellen. Die Anzahl der Rückprojektionsmodule, die zu einer Projektionsbildwand zusammengesetzt werden, beträgt bis zu 150 oder mehr.Number of rear projection modules in a modular structure of a projection screen and / or stack one above the other in order to display a large image composed of many individual partial images. The number of rear projection modules that are put together to form a projection screen is up to 150 or more.
Weitere Einzelheiten zu Rückprojektionsmodulen sind dem Dokument EP 0 756 720 Bl zu entnehmen, auf das hiermit bezug genommen wird.Further details on rear projection modules can be found in document EP 0 756 720 B1, to which reference is hereby made.
An Projektionsgeräte, insbesondere an modular aus mehreren Projektionsgeräten aufgebaute Bildwände, werden in
vielen Fällen hohe Anforderungen gestellt. Folgende Probleme sind dabei zu bewältigen.Projection devices, in particular on projection screens constructed modularly from a plurality of projection devices, are used in high demands in many cases. The following problems have to be overcome.
Ein besonderes Problem besteht dabei in der Erzielung und Einhaltung einer bestimmten 'und gleichmäßigen Helligkeit des Bildes bzw. der Bilder. Die in den unterschiedlichen Projektionsapparaten verwendeten Lampen, bei denen es sich in vielen Fällen um Hochleistungslampen handelt, haben eine unterschiedliche Grundhelligkeit und eine unterschiedliche Lage des Lichtbogens. Beide Größen ändern sich zudem über die Lebensdauer der Lampen in einem für die jeweilige Lampe individuellen Alterungs- prozeß. Dies erfordert einen wiederholten aufwendigen Abgleich der einzelnen Projektionsgeräte, um - bei maxi- mal möglicher Lichtausbeute - eine homogene Ausleuchtung des projizierten Bildes und damit eine einheitliche Darstellung auf einer Bildwand zu erzielen.A particular problem consists in achieving and maintaining a certain 'and uniform brightness of the image or of the images. The lamps used in the different projection devices, which in many cases are high-performance lamps, have a different basic brightness and a different position of the arc. Both sizes also change over the life of the lamps in an aging process that is individual for each lamp. This requires a repeated, complex adjustment of the individual projection devices in order to achieve homogeneous illumination of the projected image and thus a uniform representation on a screen - with the maximum possible light output.
Insbesondere bei Projektionsapparaten, die ein Teilbild eines Gesamtbildes projizieren, muß die Lage des von dem Bildgeber erzeugten und mittels des Projektionsobjektivs projizierten Bildes auf dem feststehenden Projektionsschirm sehr genau justiert werden, damit das sich über mehrere Teilbilder erstreckende Gesamtbild möglichst ver- zeichnisfrei, nahtlos und stegfrei erscheint. Hierzu wird nach dem Stand der Technik der Projektionsapparat mit einem hochstabilen und in sich steifen Gerüst aufgebaut, in das oder an dem ein ebenfalls mechanisch steifes Bilderzeugungsmodul ein- bzw. angesetzt wird, das die Beleuchtungseinheit und die Projektionseinrichtung umfaßt. Dabei werden Justageelemente vorgesehen, mittels denen die Lage des Bilderzeugungsmoduls zum Einstellen der Lage des projizierten Bildes relativ zu dem Gerüst einstellbar ist.
Zur Erfüllung der erforderlichen hohen Präzision werden nach dem Stand der Technik aufwendige und massive mechanische Komponenten eingesetzt, um mechanisch stabile Komponenten- zu schaffen und diese präzise justieren zu kön- nen. Es werden beispielsweise vielachsige Justageeinrichtungen oder Justagetische, beispielsweise optische Kreuztische, oder komplexe Einsteilvorrichtungen wie z.B. gemäß dem Dokument DE 198 24 917 AI vorgeschlagen.In particular in the case of projection apparatuses which project a partial image of an overall image, the position of the image generated by the image generator and projected by means of the projection lens on the fixed projection screen must be adjusted very precisely, so that the overall image, which extends over several partial images, is as free of directories, seamless and as free of webs appears. For this purpose, according to the prior art, the projection apparatus is constructed with a highly stable and inherently rigid framework, into or on which an also mechanically rigid imaging module is inserted or attached, which includes the lighting unit and the projection device. Adjustment elements are provided by means of which the position of the image generation module for setting the position of the projected image relative to the frame can be adjusted. In order to meet the required high precision, complex and massive mechanical components are used according to the state of the art in order to create mechanically stable components and to be able to adjust them precisely. For example, multi-axis adjustment devices or adjustment tables, for example optical cross tables, or complex adjustment devices such as, for example, according to document DE 198 24 917 AI are proposed.
Die bisher in der Praxis verwendeten Justageeinrichtungen haben ferner den Nachteil, daß das Einstellen der Lage des projizierten Bildes mit ihnen äußerst mühsam und langwierig ist, da beim Verstellen eines Justagelementes auch BildlageVeränderungen auftreten, die auch mit ande- ren Justageelementen erzielt werden können. Die einzelnen Justageelemente einer Justageeinrichtung sind also untereinander nicht rückwirkungsfrei, sondern beim Verstellen eines Justageelementes ist es erforderlich, einzelne oder mehrere andere Justageelemente ebenfalls nachzujustieren. In der Praxis bedeutet dies, daß in einem langwierigen Iterationsvorgang, der Stunden andauern kann, die Justageelemente wiederholt verstellt werden müssen, um die gewünschte Bildlage zu erreichen. Dies ist nicht nur bei der Erstjustage eine Projektionsapparates sehr aufwendig, sondern auch einem eventuellen, Transport oder einer War- tungs- oder Reparaturmaßnahme .The adjustment devices previously used in practice also have the disadvantage that adjusting the position of the projected image with them is extremely tedious and lengthy, since when an adjustment element is adjusted, image position changes also occur which can also be achieved with other adjustment elements. The individual adjustment elements of an adjustment device are therefore not without interaction with one another, but when adjusting an adjustment element it is necessary to also readjust individual or more other adjustment elements. In practice, this means that in a lengthy iteration process that can last for hours, the adjustment elements have to be repeatedly adjusted in order to achieve the desired image position. This is not only very complex for the initial adjustment of a projection apparatus, but also for a possible transport or a maintenance or repair measure.
Je kleiner der Bildgeber wird, desto kleiner könnte prinzipiell der Projektionsapparat aufgrund der Skalierungs- gesetze optischer Aufbauten realisiert werden. Eine Verkleinerung des Projektionsapparates würde schließlich eine Vereinfachung der Justagemechanik und des Justa- geaufwandes ermöglichen. Nach dem derzeitigen Entwicklungstrend werden die Bildgeber immer kleiner, und es ist anzunehmen, daß die Entwicklung in dieser Richtung wei-
tergeht. Diesem Trend steht gegenüber, daß die in Projektionseinrichtungen verwendeten Hochleistungslampen, bei denen es sich zumeist um Entladungslampen handelt, diesem Trend aber nicht folgen können; insbesondere wegen ihrer hohen Betriebstemperatur können sie nicht wesentlich weiter verkleinert werden, ohne daß dabei die angestrebte Lebensdauer verloren geht .In principle, the smaller the image generator, the smaller the projection apparatus could be due to the scaling laws of optical structures. A reduction in the size of the projection apparatus would ultimately make it possible to simplify the adjustment mechanism and the effort required to adjust it. According to the current development trend, the imaging providers are getting smaller and smaller, and it can be assumed that the development in this direction tergeht. This trend is opposed to the fact that the high-power lamps used in projection devices, which are mostly discharge lamps, cannot follow this trend; in particular because of their high operating temperature, they cannot be reduced significantly further without losing the desired service life.
Aus diesem Grund wird auch bei fortschreitender Miniatu- risierung der Bildgeber bzw. der einen' Bildgeber enthaltenden Projektionseinrichtung die Größe der zugehörigen Beleuchtungseinheit kaum abnehmen, so daß der hohe mechanische Aufwand der Justage des Projektionsapparates erhalten bleibt.For this reason, also progresses miniatur- the imager or a 'imager projection device containing ization the size of the associated lighting unit hardly decrease, so that the high expenditure of mechanical adjustment of the projection apparatus is maintained.
Zur Lösung dieser hohen technischen Anforderungen werden nach dem Stand der Technik verschiedene, aufwendige Methoden eingesetzt, die jedoch die genannten Probleme nicht vollständig lösen: - Zum Erreichen einer optimalen Ausleuchtung des Bildgebers werden die Lampen in hohem Maße selektiert, um minimale, nicht weiter unterschreitbare Fertigungstoleranzen zu überwinden. Dies ist aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. - Während der Installation eines Projektionsapparates bzw. einer Bildwand und/oder in festen Serviceintervallen wird ein Helligkeits- und Homogenitätsabgleich durchgeführt. Dabei wird die Helligkeitsverteilung auf dem Bildschirm vermessen. Dies ist aufwendig und kostenintensiv, erfordert geschultes Personal und bedingt eine Unterbrechung des laufenden Betriebes . Zwischen den Serviceintervallen kann sich die Bildqualität verschlechtern.
Die Berücksichtigung der auf Erfahrungswerten beruhenden mittleren Änderung des Lichtstromes während der Betriebsdauer. Die Abweichung einzelner Lampen von einer mittleren zeitabhängigen LichtStromänderung sind jedoch so groß, daß sie ohne individuelle Korrektur zu sichtbaren Bildartefakten führen.In order to solve these high technical requirements, various state-of-the-art methods are used, which, however, do not completely solve the problems mentioned: - In order to achieve optimal illumination of the imaging device, the lamps are selected to a high degree in order to achieve minimal manufacturing tolerances that cannot be undercut to overcome. This is complex and involves high costs. - A brightness and homogeneity comparison is carried out during the installation of a projection apparatus or a screen and / or at fixed service intervals. The brightness distribution is measured on the screen. This is complex and cost-intensive, requires trained personnel and requires an interruption of ongoing operations. Image quality may deteriorate between service intervals. Taking into account the average change in luminous flux during the operating period based on experience. However, the deviation of individual lamps from an average time-dependent change in light current is so great that they lead to visible image artifacts without individual correction.
Eine Bestimmung des Lichtstromes durch eine Messung der Lampenleistung mittels elektrischer Messung von Lampenstrom und Lampenspannung. Aber nur ein kleiner Teil der verfügbaren Lampentreiber erlaubt eine derartige elektrische Messung. Darüber hinaus ist aufgrund der Änderung der Größe und Lage des Entladungsbogens die vom Projektor emittierte Lichtleistung nur in erster Näherung mit der Gesamtlichtleistung der Lampe korreliert. Der den Lichtbogen charakterisierendeA determination of the luminous flux by measuring the lamp power by means of electrical measurement of the lamp current and lamp voltage. But only a small part of the available lamp drivers allows such an electrical measurement. In addition, due to the change in the size and position of the discharge arc, the light output emitted by the projector is only correlated with the total light output of the lamp to a first approximation. The one that characterizes the arc
Abbrand der Lampenelektroden ist von Lampe zu Lampe derart unterschiedlich, daß die Annahme eines mittleren Abbrandes wenig sinnvoll ist.Burn-up of the lamp electrodes differs from lamp to lamp in such a way that the assumption of a medium burn-up is not very useful.
Eine manuelle Eingabe einer zu berücksichtigenden zeitabhängigen Lichtstrom- und Homogenitätsänderung durch die Benutzer. Dies erfordert jedoch eine entsprechende Schulung des Benutzers und die AufSchaltung spezieller Bildinhalte, wodurch der Dauerbetrieb gestört wird. - Eine elektronische Kompensation durch Modifikation des Bildinhaltes. Damit geht aber eine nachteilige Verminderung des Kontrastes einher, und zudem ist keine Kompensation von Helligkeitsunterschieden bei dunklen Bildinhalten möglich. - Die Wartung von Projektionsapparaten erfordert häufig, sie aus ihrem Einbauort oder Teile der Beleuchtungseinheit aus dem Projektionsapparat zu entnehmen. Dies hat, wie oben erläutert wurde, eine aufwendige Neuju- stage bei der Inbetriebnahme zur Folge .
Bei Bildwänden erfolgt der Helligkeitsabgleich nach dem lichtschwächsten Projektionsapparat. Da die Helligkeit der einzelnen Projektionsapparate aufgrund der Lampentoleranzen bzgl. Gesamtlichtström und Entladungsbogenlampe stark schwankt, ergeben sich so große Helligkeitsunterschiede zwischen dem hellsten und dunkelsten Element einer Bildwand. Der Abgleich führt also zwangsläufig zu einer geringen Gesamtlichtausbeute .A manual entry of a time-dependent change in luminous flux and homogeneity to be taken into account by the user. However, this requires appropriate training of the user and the activation of special image content, which disrupts continuous operation. - Electronic compensation by modifying the image content. However, this is accompanied by a disadvantageous reduction in the contrast and, moreover, no compensation for differences in brightness in the case of dark image content is possible. - The maintenance of projection apparatuses often requires that they be removed from their installation location or parts of the lighting unit from the projection apparatus. As explained above, this results in a complex new stage in commissioning. In the case of projection screens, the brightness is adjusted using the faintest projection device. Since the brightness of the individual projection apparatus fluctuates greatly due to the lamp tolerances with regard to total luminous flux and discharge arc lamp, there are large differences in brightness between the brightest and darkest element of a screen. The adjustment inevitably leads to a low overall light yield.
Aus dem Dokument DE 198 19 245 Cl ist ein Videoprojektor bekannt, bei dem zwischen der Lichtquelle und dem Bildgeber zwei Umlenkspiegel und zwischen den Umlenkspiegel eine stabförmige Lichtmischeinrichtung angeordnet sind. Der Umlenkspiegel auf der Lichteintrittseite des Licht- mischstabes ist feststehend. Zum Justieren der Auskopplung des aus dem Lichtmischstab austretenden Lichtes ist der auf der Lichtaustrittsseite des Lichtmischstabes angeordnete Umlenkspiegel mit Justierelementen einstell- bar. Die Justierelemente umfassen Schrauben, die zum Justieren gelockert werden. Die Justage erfolgt durch Drehen des Umlenkspiegels und durch ein Verschieben des Umlenkspiegels zu dem Bildgeber hin oder von diesem weg. Diese Justage dient ausschließlich der geometrischen Aus- richtung des Abbildes der Austrittsfläche des Lichtmischstabes auf dem Bildgeber. Eine Einstellung oder Optimierung des von der Lichtquelle emittierten Lichtes auf die Eintrittsfläche des Lichtmischstabes, insbesondere durch eine Einstellung von Winkeln des Strahlengangs, ist mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich.A video projector is known from document DE 198 19 245 C1, in which two deflecting mirrors are arranged between the light source and the image generator and a rod-shaped light mixing device is arranged between the deflecting mirrors. The deflecting mirror on the light entry side of the light mixing rod is fixed. The deflection mirror arranged on the light exit side of the light mixing rod can be adjusted with adjusting elements to adjust the outcoupling of the light emerging from the light mixing rod. The adjustment elements include screws that are loosened for adjustment. The adjustment is made by rotating the deflecting mirror and by moving the deflecting mirror towards or away from the image generator. This adjustment is used exclusively for the geometric alignment of the image of the exit surface of the light mixing rod on the imager. An adjustment or optimization of the light emitted by the light source on the entry surface of the light mixing rod, in particular by adjusting angles of the beam path, is not possible with the known device.
Der Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine zufriedenstellenden Ausleuchtung des Bildgebers bei oben genannten Pro- jektionsapparaten zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß durch einen Projektionsapparat mit den Merkmalen des beigefügten unabhängigen Vorrichtungsanspruch bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des beigefügten unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst . Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mit zugehörigen Zeichnungen.Taking this prior art into account, the object of the invention is to enable satisfactory illumination of the image generator in the above-mentioned projection apparatus. This task will solved according to the invention by a projection apparatus with the features of the attached independent device claim or by a method with the features of the attached independent method claim. Preferred refinements and developments of the invention result from the dependent claims and the following description with associated drawings.
Ein erfindungsgemäßer Projektionsapparat zum Projizieren eines Bildes auf einen Projektonsschirm umfaßt also einen Bildgeber zum Darstellen des Bildes in einem verkleinerten Maßstab, eine Beleuchtungseinheit mit einer Lampe und einer Kondensoroptik und/oder einem Lampenreflektor, vorzugsweise einem fokussierenden Lampenreflektor, zum Beleuchten des Bildgebers, eine ein Projektionsobjektiv umfassende Projektionseinrichtung zum vergrößerten Abbilden des von dem Bildgeber dargestellten Bildes auf den Projektionsschirm und eine räumliche Lichtmischeinrichtung zum Ausgleichen örtlicher Unterschiede in der Helligkeitsverteilung, und er weist erfindungsgemäß die Besonderheit auf, daß er einen im Beleuchtungspfad des Bildgebers angeordneten einstellbaren Justageumlenk- spiegel zum Einstellen der Ausleuchtung des Bildgebers umfaßt, dessen durch Kippwinkel definierte Lage durch Veränderung der Kippwinkel, insbesondere des polaren und azimutalen Winkels des reflektierten Strahles, mittels Stellelementen einstellbar ist, wobei der Justage- umlenkspiegel im Strahlengahg zwischen der Lampe und der Lichtmischeinrichtung angeordnet ist.A projection apparatus according to the invention for projecting an image onto a projection screen thus comprises an image generator for displaying the image on a reduced scale, an illumination unit with a lamp and condenser optics and / or a lamp reflector, preferably a focusing lamp reflector for illuminating the image generator, and a projection lens Comprehensive projection device for enlarged imaging of the image represented by the image generator on the projection screen and a spatial light mixing device for compensating for local differences in the brightness distribution, and according to the invention it has the special feature that it has an adjustable adjustment deflection mirror arranged in the illumination path of the image generator for adjusting the illumination of the imager, the position of which is defined by the tilt angle by changing the tilt angle, in particular the polar and azimuthal angle of the reflected beam, mi is adjustable by means of adjusting elements, the adjustment deflecting mirror being arranged in the beam path between the lamp and the light mixing device.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einstellen der Ausleuchtung eines Bildgebers eines Projektionsapparates und somit zum Regeln der Helligkeit des projizierten Bildes eines Projektionsapparates zum Projizieren des Bildes auf einen Projektionsschirm umfassend einen Bildgeber zum
Darstellen des Bildes in einem verkleinerten Maßstab, eine Beleuchtungseinheit mit einer Lampe und einer Kon- densoroptάk und/oder einem Lampenreflektor, vorzugsweise einem fokussierenden Lampenreflektor, zum Beleuchten des Bildgebers, eine ein Projektionsobjektiv umfassende Projektionseinrichtung zum vergrößerten Abbilden des von dem Bildgeber dargestellten Bildes auf den Projektionsschirm und eine räumliche Lichtmischeinrichtung zum Ausgleichen örtlicher Unterschiede in der Helligkeitsverteilung, weist die Besonderheit auf, daß zum Einstellen der Ausleuchtung des Bildgebers im Beleuchtungspfad des Bildgebers ein einstellbarer Justageumlenkspiegel angeordnet wird, dessen durch Kippwinkel definierte Lage durch Veränderung der Kippwinkel, insbesondere des pola- ren und azimutalen Winkels des reflektierten Strahles, mittels Stellelmenten eingestellt wird, wobei der Justageumlenkspiegel im Strahlengang zwischen der Lampe und der Lichtmischeinrichtung angeordnet wird.A method according to the invention for adjusting the illumination of an image generator of a projection apparatus and thus for regulating the brightness of the projected image of a projection apparatus for projecting the image onto a projection screen comprising an image generator Displaying the image on a reduced scale, an illumination unit with a lamp and a condenser optic and / or a lamp reflector, preferably a focusing lamp reflector, for illuminating the image generator, a projection device comprising a projection lens for magnifying imaging of the image represented by the image generator onto the A special feature of the projection screen and a spatial light mixing device for compensating for local differences in the brightness distribution is that an adjustable adjustment deflection mirror is arranged in the illumination path of the image generator for adjusting the illumination of the image generator, the position of which is defined by the tilt angle by changing the tilt angle, in particular the polar angle and azimuthal angle of the reflected beam is adjusted by means of adjusting elements, the adjustment deflecting mirror being arranged in the beam path between the lamp and the light mixing device.
Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, daß mittels eines solchen Spiegels die Optimierung der Ausleuchtung des Bildgebers in besonders vorteilhafter Weise möglich ist. Mittels der Erfindung ist eine einfache Einstellung und Justage des von der Beleuchtungseinheit auf den Bildgeber gelangenden Lichtstromes möglich, und sie ist die Grundlage für darüber hinaus erzielbare Verbesserungen.Within the scope of the invention it has been found that the illumination of the image generator can be optimized in a particularly advantageous manner by means of such a mirror. By means of the invention, simple adjustment and adjustment of the luminous flux coming from the lighting unit onto the image generator is possible, and it is the basis for improvements which can also be achieved.
Nach einem besonders vorteilhaften zusätzlichen Merkmal wird vorgeschlagen, daß der Justageumlenkspiegel zwischen der Kondensoroptik der Beleuchtungseinheit bzw. einem (vorzugsweise fokussierenden) Lampenreflektor und dem Bildgeber angeordnet ist. Dabei kann vorteilhafterweise zusätzlich vorgesehen sein, daß zwischen dem Justageum- lenkspiegel und dem Bildgeber weitere Elemente der
Kondensoroptik zum Beleuchten des. Bildgebers angeordnet sind.According to a particularly advantageous additional feature, it is proposed that the adjustment deflection mirror be arranged between the condenser optics of the lighting unit or a (preferably focusing) lamp reflector and the image generator. In this case, it can advantageously be additionally provided that between the adjustment deflecting mirror and the image generator further elements of the Condenser optics for illuminating the imager are arranged.
Die Erfindung richtet sich auf Projektionsapparate, die eine räumliche Lichtmischeinrichtung zum Ausgleichen örtlicher Unterschiede in der Helligkeitsverteilung aufweisen. Derartige Lichtmischeinrichtungen zur Erzielung einer homogenen oder homogenisierten Ausleuchtung sind im Stand der Technik bekannt . Bevorzugt kommt hierbei eine räumliche Lichtmischeinrichtung zum Einsatz, die sich in Ausbreitungsrichtung des Lichtes erstreckt, insbesondere ein Lichtmischstab. Lichtmischstäbe sind im Stand der Technik bekannt . In diesem Zusammenhang wird das Dokument US 5,625,738 in bezug genommen, wobei sowohl hohle, d.h. auf Oberflächenreflexion beruhende wie auch massive, d.h. auf interne Totalreflexion beruhende Lichtmischstäbe verwendet werden können. Bekannte Ausführungsformen umfassen z.B. Hohlmischstäbe (siehe z.B. US 5,625,738) und Vollmischstäbe (siehe z.B. DE 10103099 AI) .The invention is directed to projection apparatuses which have a spatial light mixing device for compensating for local differences in the brightness distribution. Such light mixing devices for achieving homogeneous or homogenized illumination are known in the prior art. A spatial light mixing device, which extends in the direction of propagation of the light, in particular a light mixing rod, is preferably used here. Light mixing rods are known in the prior art. In this context, reference is made to document US 5,625,738, where both hollow, i.e. based on surface reflection as well as massive, i.e. light mixing rods based on total internal reflection can be used. Known embodiments include e.g. Hollow mixing bars (see e.g. US 5,625,738) and full mixing bars (see e.g. DE 10103099 AI).
Die auch als Integrationsgrad bezeichnete Homogenisierungswirkung eines Lichtmischstabes hängt bei gegebener Winkelverteilung der Beleuchtung vom Verhältnis der Länge zum Querschnitt ab. Je größer dieses Verhältnis ist, desto höher ist der Integrationsgrad. Bei einer Beleuchtung mit Blendenzahl f im Bereich 1 bis 1.5 beträgt das Verhältnis für einem üblichen Lichtmischstab etwa 5 bis 10 bei einer Länge von 50 mm. Ein hochintegrierender Mischstab hat etwa die doppelte Länge, d.h. ein Verhält- nis von 10 bis 20. Da sich bei einer Vergrößerung desThe homogenization effect of a light mixing rod, also known as the degree of integration, depends on the ratio of the length to the cross section for a given angular distribution of the lighting. The larger this ratio, the higher the degree of integration. In the case of illumination with an f number in the range from 1 to 1.5, the ratio for a conventional light mixing rod is approximately 5 to 10 with a length of 50 mm. A highly integrating mixing stick is about twice the length, i.e. a ratio of 10 to 20. Since the enlargement of the
Verhältnisses die mittlere Zahl der Reflexionen im Inneren des Lichtmischstabes vergrößert, entstehen dabei bei Verwendung von hohlen Lichtmischstäben mit metallischer Reflexionschicht höhere Reflexionsverluste und damit eine geringere Lichtausbeute. Aus diesem Grund und wegen des
praktisch zur Verfügung stehenden Platzes für den Einbau des Lichtmischstabes ist daher der in der Praxis erziel- bare Integrationsgrad beschränkt.Ratio increases the average number of reflections inside the light mixing rod, this results in higher reflection losses and thus a lower light output when using hollow light mixing rods with a metallic reflection layer. For this reason and because of the The practically available space for the installation of the light mixing rod is therefore limited in the degree of integration that can be achieved in practice.
Bei einem erfindungsgemäßen Projektionsapparat, der eine Lichtmischeinrichtung aufweist, wird der erfindungsgemäß einstellbare Justageumlenkspiegel im Strahlengang zwischen der Lampe und der Lichtmischeinrichtung angeordnet . Mittels des Justageumlenkspiegels kann dann die Menge des von der Lampe emittierten. Lichtes, die auf die Lichteintrittsfläche der Lichtmischeinrichtung eingekoppelt wird, eingestellt werden.In the case of a projection apparatus according to the invention which has a light mixing device, the adjustment deflection mirror which can be set according to the invention is arranged in the beam path between the lamp and the light mixing device. The amount of that emitted by the lamp can then be adjusted by means of the adjustment deflecting mirror. Light that is coupled onto the light entry surface of the light mixing device can be adjusted.
Eine vorteilhafte Weiterbildung kann darin bestehen, daß der Projektionsapparat einen Beleuchtungssensor zumAn advantageous further development can consist in that the projection apparatus has an illumination sensor for
Ermitteln der Intensität der Beleuchtung des Bildgebers durch die Beleuchtungseinheit umfaßt . Dieser Beleuchtungssensor ist vorzugsweise so angeordnet, daß mit ihm die Beleuchtungslichtstärke unabhängig vom Bildinhalt bestimmt werden kann. Mit den Meßwerten eines solchen Beleuchtungssensor ist es möglich, das projizierte Bild bzw. den Projektionsapparat in einfacher Weise zu justieren und abzugleichen.Determination of the intensity of the illumination of the imaging device comprises by the lighting unit. This illumination sensor is preferably arranged so that it can be used to determine the illuminance regardless of the image content. With the measured values of such an illumination sensor, it is possible to adjust and align the projected image or the projection apparatus in a simple manner.
Eine andere vorteilhafte Ausbildung kann darin bestehen, daß die Beleuchtungseinheit in einem Beleuchtungsmodul und die Projektionseinrichtung in einem separaten Projektionsmodul angeordnet sind. Unter einem Modul wird in diesem Zusammenhang ein austauschbares, komplexes Teil des Projektionsapparates verstanden, das eine geschlossene Funktionseinheit bildet. Es umfaßt eine eigenständige mechanische Grundkonstruktion, beispielsweise einen Profilrahmen, gegebenenfalls ein Gehäuse und ist getrennt montierbar und justierbar.
Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Projektionsapparates mit einem Justageumlenkspiegel schafft dabei die Voraussetzung dafür, die Module in für die Praxis besonders vorteilhafter Anordnung auszubilden, wodurch insbe- sondere die mechanisch-optische Justage des Projektionsmoduls und Servicearbeiten an dem Beleuchtungsmodul unter Beibehaltung einer hohen Lichtausbeute vereinfacht werden.Another advantageous embodiment can consist in that the lighting unit is arranged in a lighting module and the projection device in a separate projection module. In this context, a module is understood to mean an interchangeable, complex part of the projection apparatus which forms a closed functional unit. It comprises an independent mechanical basic construction, for example a profile frame, possibly a housing, and can be assembled and adjusted separately. The design according to the invention of a projection apparatus with an adjustment deflecting mirror creates the prerequisite for designing the modules in an arrangement which is particularly advantageous in practice, which in particular simplifies the mechanical-optical adjustment of the projection module and service work on the lighting module while maintaining a high luminous efficiency.
Besondere praktische Vorteile der Erfindung ergeben sich daraus, daß der Helligkeitsabgleich in einfacher Weise, schnell und unkompliziert, erforderlichenfalls auch im laufenden Betrieb durchgeführt werden kann. Ferner ist es vorteilhaft, daß in einer weiteren Ausbildung der Erfindung keine zusätzlichen Meßgeräte oder Einsätze geschulten Personals erforderlich sind, weil der Abgleich automatisch erfolgen kann. Aus diesem Grund ist auch keine wesentliche Störung oder Unterbrechung des laufenden Betriebes erforderlich, und auch bei der Verwen- düng von Beleuchtungseinheiten mit einem Doppellampenmo- dul zur Gewährleistung des unterbrechungsfreien Betriebs im Fall des Ausfalls einer Lampe durch Umschalten auf die zweite Lampe ist der Abgleich sofort möglich.Particular practical advantages of the invention result from the fact that the brightness adjustment can be carried out in a simple, quick and uncomplicated manner, if necessary also during operation. It is also advantageous that in a further embodiment of the invention, no additional measuring devices or deployments by trained personnel are required because the adjustment can take place automatically. For this reason, no significant disruption or interruption of ongoing operation is required, and even when using lighting units with a double lamp module to ensure uninterrupted operation in the event of a lamp failure due to switching to the second lamp, the adjustment is immediate possible.
Mit der Erfindung werden somit, Ziele erreicht, um die die Fachwelt sich schon lange bemüht hat. Um dabei besonders gute Ergebnisse erzielen zu können, werden bevorzugt die nachfolgenden Maßnahmen einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt.The invention thus achieves goals for which experts have long sought. In order to be able to achieve particularly good results, the following measures are preferably used individually or in combination with one another.
Die erfindungsgemäße Anordnung eines Just geumlenkspie- gels ist besonders vorteilhaft bei Projektionsapparaten einsetzbar, bei denen der Bildgeber pixelweise steuerbar ist und der Projektionsapparat zur Realisierung der zeit- sequentiellen additiven Farbmischung ein zeitlich varia-
bles Farbfilter - im folgenden dynamisches Farbfilter genannt - zur Erzeugung primärer Farben enthält . Dabei ist der Bildgeber bevorzugt ein Digital-Micromirror- Device (DMD) . Eine bevorzugte Ausführungsform eines dyna- mischen Farbfilters ist ein sich drehendes Farbrad.The arrangement according to the invention of a just deflecting mirror can be used particularly advantageously in projection apparatuses in which the image generator can be controlled pixel by pixel and the projection apparatus for realizing the time-sequential additive color mixing. bles color filter - hereinafter referred to as dynamic color filter - for generating primary colors. The imager is preferably a digital micromirror device (DMD). A preferred embodiment of a dynamic color filter is a rotating color wheel.
Viele kommerziell erhältliche Projektionsapparate, beispielsweise Video-Projektionseinrichtungen, benutzen separate Kanäle für jede der drei Primärfarben. Ein sol- ches System erfordert für jede Primärfärbe einen Bildgeber und optische Strecken» die pixelgenau auf den Schirm konvergieren müssen. Neuartige Projektionsapparate verwenden nur einen Bildgeber auf Basis der zeitsequentiellen additiven Farbmischung, wobei das gesamte Bild in drei einfarbige Teilbilder bezüglich der Grundfarben rot, grün und blau zerlegt wird. Der Bildgeber wird sequentiell mit den Primärfarben beleuchtet. Dabei werden die darzustellenden Bilddaten entsprechend der gerade den Bildgeber erreichenden Farbe an den Bildgeber geleitet. Das Auge fügt die farbigen Teilbilder zu einem einzigen Vollfarbenbild zusammen. Das Auge fügt ebenfalls aufeinanderfolgende Videobilder und Videoteilbilder zu einem Vollbewegungsbild zusammen.Many commercially available projectors, such as video projectors, use separate channels for each of the three primary colors. Such a system requires an imager and optical lines for each primary color »which must converge on the screen with pixel accuracy. Novel projection apparatuses use only one image generator based on the time-sequential additive color mixture, the entire image being broken down into three single-color partial images with respect to the primary colors red, green and blue. The imager is sequentially illuminated with the primary colors. The image data to be displayed are sent to the image generator in accordance with the color just reaching the image generator. The eye combines the colored partial images into a single full-color image. The eye also combines successive video images and video partial images into a full motion image.
Ein solches System erfordert e;Lne Einrichtung zum sequentiellen Beleuchten des Bildgebers mit primären Farben. Die einfachste Einrichtung eines hierzu geeigneten dynamischen Farbfilters ist ein sich drehendes Farbrad, das dazu dient, die gerade gewünschte Farbe aus dem weißen Spektrum einer Beleuchtungseinheit auszufiltern.Such a system requires a device for sequentially illuminating the imager with primary colors. The simplest way to set up a dynamic color filter suitable for this is a rotating color wheel, which is used to filter out the desired color from the white spectrum of a lighting unit.
Derartige Farbräder zum Ändern der Farbe des von der Projektionslampe ausgekoppelten Lichtes werden im allgemeinen aus dichroitischen Filtern hergestellt. Die Filter weisen aber herstellungsbedingt Abweichungen in ihrer
spektralen Filtercharakteristik auf, die sich darin äußern, daß sich die Kantenlagen der Filter unterscheiden. Infolge dessen gibt es Unterschiede in der Wahrnehmung der Grundfarben sowie der Mischfarben.Color wheels of this type for changing the color of the light coupled out from the projection lamp are generally produced from dichroic filters. However, the filters have deviations in their production spectral filter characteristics, which are expressed in that the edge positions of the filters differ. As a result, there are differences in the perception of the primary colors and the mixed colors.
Die derzeit im Zusammenhang mit der zeitsequentiellen Bilderzeugung verwendeten Bildgeber sind sogenannte Digi- tal-Micromirror-Devices, die beispielsweise in dem Patent US 5,079,544 beschrieben sind. Sie umfassen eine Anord- nung kleiner bewegbarer Spiegel zum Ablenken eines Lichtstrahls entweder zu der Projektionslinse (ein) oder weg von der Projektionslinse (aus) . Durch schnelles Ein- und Ausschalten der von den Spiegeln dargestellten Pixel kann eine Grauskala erzielt werden. Die Verwendung von DMDs zum Digitalisieren von Licht ist auch unter der Bezeichnung DLP (Digital Light Processing) bekannt. Ein DLP-Pro- jektionssystem umfaßt eine Lichtquelle, optische Elemente, Farbfilter, eine digitale Steuerung und Formatierung, ein DMD und eine Projektionslinse.The image generators currently used in connection with time-sequential image generation are so-called digital micromirror devices, which are described, for example, in US Pat. No. 5,079,544. They include an arrangement of small movable mirrors for deflecting a light beam either towards the projection lens (on) or away from the projection lens (off). A gray scale can be achieved by quickly switching the pixels represented by the mirrors on and off. The use of DMDs for digitizing light is also known as DLP (Digital Light Processing). A DLP projection system comprises a light source, optical elements, color filters, digital control and formatting, a DMD and a projection lens.
Als Bildgeber bei der zeitsequentiellen additiven Farbmischung wird bevorzugt ein Digital-Micromirror-Device (DMD) ■ verwendet . Es sind aber auch andere, beispielsweise eingangs genannte Bildgeber im Rahmen der Erfindung ver- wendbar.A digital micromirror device (DMD) is preferably used as the imager in the time-sequential additive color mixing. However, other image generators, for example those mentioned at the beginning, can also be used within the scope of the invention.
Das dynamische Farbfilter zur zeitsequentiellen Erzeugung von Primärfarben ist vorteilhafterweise ein Farbrad. Andere, derzeit oder künftig verfügbare entsprechende Einrichtungen können jedoch im Rahmen der Erfindung ebenfalls verwendet werden.The dynamic color filter for the time-sequential generation of primary colors is advantageously a color wheel. However, other corresponding devices currently or future available can also be used within the scope of the invention.
Insbesondere bei solchen Projektionsapparaten mit einer zeitsequentiellen Farbmischung ist es bekannt, räumlichen Lichtmischeinrichtungen in Form eines Lichtmischstabes zu
verwenden. Mit der Erfindung ist es möglich, die Einkopp- lung von Licht in den Lichtmischstab zu verbessern und dabei die Justage zu erleichtern.In particular in the case of such projection apparatuses with a time-sequential color mixing, it is known to provide spatial light mixing devices in the form of a light mixing rod use. With the invention it is possible to improve the coupling of light into the light mixing rod and to facilitate the adjustment.
Die Erfindung kann aber nicht nur für DLP Bildgeber (lchip) , d.h. im Zusammenhang mit einem Farbrad verwendet werden. Auch 3chip (auf Basis LCD oder DMD) Lösungen sind denkbar. Hier würde kein Farbrad verwendet werden. Die Farbaufspaltung erfolgt dann hinter dem Lichtmischstab.However, the invention cannot only be used for DLP imagers (lchip), i.e. can be used in connection with a color wheel. 3chip (based on LCD or DMD) solutions are also conceivable. No color wheel would be used here. The color splitting then takes place behind the light mixing rod.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin beschriebene Besonderheiten können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden, um bevorzugte Aus- gestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the figures. Special features described therein can be used individually or in combination with one another in order to create preferred embodiments of the invention. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von Komponenten eines Projektionsapparates nach dem Stand der Technik,1 is a schematic representation of components of a projection apparatus according to the prior art,
Fig. 2 das Justieren des Projektionsapparates von Figur 1,2 shows the adjustment of the projection apparatus from FIG. 1,
Fig. 3 die Kondensoroptik und den Lichtmischstab von Figur 1,3 shows the condenser optics and the light mixing rod from FIG. 1,
Fig. 4 die Lichteintrittsfläche des Lichtmischstabes von Figur 3, Fig. 5 die Helligkeitsverteilung am Ausgang des Lichtmischstabes von Figur 3,4 shows the light entry surface of the light mixing rod from FIG. 3, FIG. 5 shows the brightness distribution at the output of the light mixing rod from FIG. 3,
Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Justageumlenkspiegel mit Lichtmischstab,6 an adjustment deflecting mirror according to the invention with a light mixing rod,
Fig. 7 die Lichteintrittsfläche des Lichtmischstabes von Figur 6 ohne Korrektur,7 shows the light entry surface of the light mixing rod from FIG. 6 without correction,
Fig. 8 die Helligkeitsverteilung am Ausgang des Licht- mischstabes gemäß Figur 7,
Fig. 9 die Lichteintrittsfläche des Lichtmischstabes von Figur 6 mit Korrektur,8 shows the brightness distribution at the output of the light mixing rod according to FIG. 7, 9 shows the light entry surface of the light mixing rod from FIG. 6 with correction,
Fig. 10 die Helligkeitsverteilung am Ausgang des Lichtmischstabes gemäß Figur 9, Fig. 11 einen erfindungsgemäßen Justageumlenkspiegel mit einem Beleuchtungssensor, Stellelementen und einer Regeleinrichtung,10 shows the brightness distribution at the output of the light mixing rod according to FIG. 9, FIG. 11 shows an adjustment deflecting mirror according to the invention with an illumination sensor, adjusting elements and a control device,
Fig. 12 einen erfindungsgemäßen Projektionsapparat mit einem Beleuchtungsmodul und einem Projektions- modul und12 shows a projection apparatus according to the invention with an illumination module and a projection module and
Fig. 13 einen Projektionsapparat mit einem Auskoppel- element .13 shows a projection apparatus with a decoupling element.
Die Figur 1 zeigt die optischen Komponenten eines Projek- tionsapparates 1 nach dem Stand der Technik. Er umfaßt eine Beleuchtungseinheit 2 mit einer Lampe 3 als Lichtquelle, vorzugsweise einer Entladungslampe, und einer Kondensoroptik 4. Im Strahlengang folgt ein dynamisches Farbfilter 5 in Form eines Farbrades 6 und eine räumliche Lichtmischeinrichtung 7 in Form eines sich in Ausbreitungsrichtung des Lichtes erstreckenden Lichtmischstabes 8. Die Lichteintrittsfläche 13 des Lichtmischstabes 8 befindet sich in der oder. in unmittelbarer Nähe der Fokalebene der Kondensoroptik 4 bzw. der Fokalebene eines fokussierenden Lampenreflektors. Das an der Lichtaustrittsfläche 14 des Lichtmischstabes 8 austretende Licht wird mittels einer Abbildungsoptik 9, die auch als Relay-Optik bezeichnet wird, auf einen Bildgeber 11 abgebildet.FIG. 1 shows the optical components of a projection apparatus 1 according to the prior art. It comprises an illumination unit 2 with a lamp 3 as the light source, preferably a discharge lamp, and condenser optics 4. A dynamic color filter 5 in the form of a color wheel 6 and a spatial light mixing device 7 in the form of a light mixing rod 8 extending in the direction of propagation of the light follow in the beam path. The light entry surface 13 of the light mixing rod 8 is located in the or. in the immediate vicinity of the focal plane of the condenser optics 4 or the focal plane of a focusing lamp reflector. The light emerging at the light exit surface 14 of the light mixing rod 8 is imaged on an imager 11 by means of imaging optics 9, which is also referred to as relay optics.
Das von dem Bildgeber 11 erzeugte Bild wird mittels eines Projektionsobjektives 12 einer Projektionseinrichtung 10 vergrößert auf einen nicht dargestellten Projektionsschirm abgebildet, projiziert also das vom Bildgeber 11
in Transmission oder Reflexion erzeugte Bild auf einen nicht dargestellten Projektionsschirm. In einem bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung ist der Projektionsapparat 1 ein Rückprojektionsapparat, und das von dem Projek- tionsobjektiv 12 projizierte Bild ist ein Teilbild einer mehrere Projektionsapparate oder Rückprojektionsapparate enthaltenden Bildwand.The image generated by the image generator 11 is enlarged by means of a projection lens 12 of a projection device 10 and is projected onto a projection screen (not shown), that is to say projects the image from the image generator 11 Image generated in transmission or reflection on a projection screen, not shown. In a preferred application of the invention, the projection apparatus 1 is a rear projection apparatus, and the image projected by the projection objective 12 is a partial image of an image wall containing a plurality of projection apparatuses or rear projection apparatuses.
Das projizierte Bild wird mittels des Verfahrens der zeitsequentiellen Mischung aus aufeinanderfolgenden monochromen Teilbildern in den Primärfarben rot, grün und blau aufgebaut. Die Sequenz kann auch ein viertes Teil- bild in schwarz/weiß enthalten, daß zur Erhöhung der Bildhelligkeit zugemischt . ird. Die Sequenz der Teilbil- der folgt in einer ausreichend hohen Geschwindigkeit, so daß das Auge dem Farbwechsel nicht folgen kann und eine physiologische Farbmischung stattfindet.The projected image is constructed using the time-sequential mixture of successive monochrome partial images in the primary colors red, green and blue. The sequence can also contain a fourth partial image in black and white, which is mixed in to increase the image brightness. ill. The sequence of the partial images follows at a sufficiently high speed that the eye cannot follow the color change and a physiological color mixture takes place.
Das Farbrad 6 dient dazu, aus dem weißen Licht der Lampe 3 die Primärfarben rot, grün und blau zur Ausleuchtung des Bildgebers 11 zu erzeugen. Der Bildgeber 11 ist vorzugsweise ein DMD. Bei entsprechender Synchronisierung kann der Bildgeber 11 die monochromen Teilbilder erzeugen, die von dem Auge des Betrachters des projizierten Bildes zusammengesetzt werden.,The color wheel 6 is used to generate the primary colors red, green and blue from the white light of the lamp 3 for illuminating the image generator 11. Imager 11 is preferably a DMD. With appropriate synchronization, the imager 11 can generate the monochrome partial images, which are composed by the eye of the viewer of the projected image.
Das Licht der Lampe 3 wird mittels der Kondensoroptik 4 auf den Eintritt des Lichtmischstabes 8 fokussiert. Das sich drehende Farbrad 6 weist unterschiedlich farbige Segmente in den Primärfarben auf, die je nach Drehstellung des Farbrades 6 die Spektralanteile der Lampe 3 entsprechend dem gerade im Strahlengang befindlichen Farbfilter transmittieren. Der Lichtmischstab 8 sorgt für eine Homogenisierung der Ausleuchtung, und die Abbil- dungsoptik 9 bildet die Lichtverteilung am Ausgang des
Lichtmischstabes 8 auf den Bildgeber 11 ab. Das Farbrad 6 ist in der Nähe des Ein- oder des Ausgangs des Licht- mischstabes 8 angeordnet.The light from the lamp 3 is focused on the entry of the light mixing rod 8 by means of the condenser optics 4. The rotating color wheel 6 has segments of different colors in the primary colors which, depending on the rotational position of the color wheel 6, transmit the spectral components of the lamp 3 in accordance with the color filter currently in the beam path. The light mixing rod 8 ensures homogenization of the illumination, and the imaging optics 9 form the light distribution at the exit of the Light mixing rod 8 on the imager 11. The color wheel 6 is arranged in the vicinity of the input or the output of the light mixing rod 8.
Die Grundhelligkeit des projizierten Bildes, d.h. die Helligkeit eines Bildes bei vollweißem Bildinhalt, hängt von der Leuchtdichte am Ort des Bildgebers 11 ab. Aufgrund der eingangs genannten Probleme ist es daher gewünscht, die Leuchtdichte am Ort des Bildgebers 11 zu optimieren. Zur Einstellung der Helligkeit im praktischen Betrieb können dann Blenden 15 oder andere Methoden eingesetzt werden.The basic brightness of the projected image, i.e. the brightness of an image with fully white image content depends on the luminance at the location of the imager 11. Because of the problems mentioned at the outset, it is therefore desirable to optimize the luminance at the location of the imager 11. Apertures 15 or other methods can then be used to adjust the brightness in practical operation.
Wie eingangs erläutert muß die Einstellung und Justage der optischen Komponenten in Figur 1 zur Erzielung einer hohen Lichtausbeute und präzisen Abbildung hochgenau sein. In Figur 2 ist dies an einem Projektionsapparat 1 nach dem Stand der Technik veranschaulicht, der in sechs Freiheitsgraden auf einen feststehenden Projektionsschirm 17 justiert werden muß. Er umfaßt eine Beleuchtungseinheit 2 und eine Projektionseinrichtung 10. Die Beleuchtungseinheit 2 enthält eine oder mehrere Lampen, die Lampentreiber sowie ein oder mehrere Netzgeräte. Sie beansprucht den größten Teil der Projektormasse und des Volu- mens . Die Projektionseinrichtung 10 enthält neben dem Bildgeber 11 und dem Projektionsobjektiv 12 nur wenige optische Elemente und beansprucht nur einen kleineren Teil der Projektormasse und des Volumens.As explained at the beginning, the setting and adjustment of the optical components in FIG. 1 must be highly precise in order to achieve a high luminous efficacy and precise imaging. This is illustrated in FIG. 2 on a projection apparatus 1 according to the prior art, which has to be adjusted in six degrees of freedom on a fixed projection screen 17. It comprises an illumination unit 2 and a projection device 10. The illumination unit 2 contains one or more lamps, the lamp drivers and one or more power supply units. It takes up most of the projector's mass and volume. In addition to the imager 11 and the projection objective 12, the projection device 10 contains only a few optical elements and only requires a smaller part of the projector mass and the volume.
Das Massen- bzw. Volumenverhältnis wird künftig durch die Miniaturisierung der Bildgeber 11 noch extremer. Da die für den Dauerbetrieb entwickelten Lampen 3 mit hoher Lebensdauer aufgrund thermischer Randbedingungen nur schwer zu verkleinern sind ist keine wesentliche Miniatu- risierung der Beleuchtungseinheit 2 zu erwarten. Der
Trend zur Verwendung von Doppellampenlösungen zur Steigerung der Betriebssicherheit fordert sogar eine Vergrößerung der Beleuchtungseinheiten.The mass or volume ratio will be even more extreme in the future due to the miniaturization of the image generators 11. Since the lamps 3 developed for continuous operation with a long service life are difficult to downsize due to thermal boundary conditions, no significant miniaturization of the lighting unit 2 is to be expected. The The trend towards using double lamp solutions to increase operational safety even calls for the lighting units to be enlarged.
Die Beleuchtungseinheit 2 und die Projektionseinrichtung 10 sind nach dem Stand der Technik in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet . Zur Justage wird die gesamte Einheit mittels Justageelementen in sechs Freiheitsgraden ausgerichtet . Das ist sehr aufwendig und muß im Falle einer Servicemaßnahme erneut durchgeführt werden.The lighting unit 2 and the projection device 10 are arranged in a common housing according to the prior art. For adjustment, the entire unit is aligned in six degrees of freedom using adjustment elements. This is very complex and must be carried out again in the event of a service measure.
Ein weiteres Problem, das nach dem Stand der Technik nur unzureichend gelöst ist, wird anhand der Figuren 3 bis 5 erläutert. Die Figur 3 zeigt eine Beleuchtungseinheit 2 mit einer Lampe 3 und einer Kondensoroptik 4 sowie einen Lichtmisehstab 8. Zur Erzielung einer hohen Lichtausbeute ist eine genau Fokussierung auf die Lichteintrittsfläche 14 erforderlich.Another problem, which is only insufficiently solved according to the prior art, is explained with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 shows an illumination unit 2 with a lamp 3 and condenser optics 4 and a light rod 8. In order to achieve a high light yield, precise focusing on the light entry surface 14 is necessary.
Die verwendeten Entladungslampen 3 zeigen jedoch typischerweise herstellungsbedingte, betriebsbedingte und alterungsbedingte Schwankungen in der Position des Entla- dungsbogens 18. In Figur 3 ist zur Veranschaulichung die Lage eines dejustierten Entladungsbogens 18 eingezeich- net.The discharge lamps 3 used, however, typically show fluctuations in the position of the discharge arc 18 due to production, operation and aging. FIG. 3 shows the position of a misaligned discharge arc 18 for illustration purposes.
Ohne eine Korrektur der fehlerhaften Lage des Entladungsbogens 18 ergibt sich eine in Figur 4 veranschaulichte verschobene Ausleuchtung an der Lichteintrittsfläche 13 des Lichtmischstabes 8. Infolge dessen wird so einerseits die Einkopplungseffizienz verringert, d.h. es ergibt sich eine verringerte Gesamthelligkeit des Projektionsapparates 1. Andererseits führt die unsymmetrische Beleuchtung der Lichteintrittsfläche 13 zu einer einer inhomo- genen Lichtverteilung an der Lichtaustrittsfläche 14.
Dies ist darin begründet, daß die Lichtdurchmischung infolge der endlichen Länge des Lichtmischstabes 8 stets nur in einem begrenzten Maße erfolgt . Bei gegebener Länge des Lichtmischstabes 8 ist aus Symmetriegründen die höchte Homogenität an der Lichtaustrittsfläche 14 nur bei symmetrischer Ausleuchtung der Lichteintrittsfläche zu erzielen. Zum Erreichen eines hinreichenden Homogenitäts- grades an der Lichtaustrittsfläche 14 würde unter Berücksichtigung einer unsymmetrischen Ausleuchtung der Licht- eintrittsfläche 13 ein weitaus längerer und damit in der Praxis nicht verwendbarer Lichtmischstab benötigt werden als bei symmetrischer Ausleuchtung. Die Helligkeit H auf dem Projektionsschirm 17 kann so räumliche Schwankungen wie beispielsweise Helligkeitsverläufe aufweisen.If the incorrect position of the discharge arc 18 is not corrected, there is a shifted illumination, illustrated in FIG. 4, at the light entry surface 13 of the light mixing rod 8. As a result, the coupling efficiency is reduced on the one hand, ie there is a reduced overall brightness of the projection apparatus 1. On the other hand, the asymmetrical result Illumination of the light entry surface 13 to form an inhomogeneous light distribution on the light exit surface 14. This is due to the fact that the light mixing occurs only to a limited extent due to the finite length of the light mixing rod 8. Given the length of the light mixing rod 8, for reasons of symmetry the highest homogeneity at the light exit surface 14 can only be achieved with symmetrical illumination of the light entry surface. In order to achieve a sufficient degree of homogeneity at the light exit surface 14, taking into account asymmetrical illumination of the light entry surface 13, a much longer and therefore usable light mixing rod would be required in practice than with symmetrical illumination. The brightness H on the projection screen 17 can have spatial fluctuations such as brightness gradients.
Die oben erläuterten Nachteile der Einstellung und Korrektur der Helligkeit von Projektionsapparaten nach dem Stand der Technik werden durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Justageumlenkspiegels behoben bzw. durch einen solchen Justageumlenkspiegel in weiterer Ausgestaltung ermöglicht. In den Figuren 6 bis 1° ist die Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert.The above-described disadvantages of adjusting and correcting the brightness of projection apparatuses according to the prior art are eliminated by the arrangement of an adjustment deflecting mirror according to the invention or made possible in a further embodiment by such an adjustment deflecting mirror. The mode of operation of the invention is explained in more detail in FIGS. 6 to 1 °.
In Figur 6 ist eine Beleuchtungseinheit 2 mit Lampe 3 und Kondensoroptik 4 dargestellt. Ferner ist ein erfindungsgemäßer einstellbarer Justageumlenkspiegel 19 dargestellt. Durch die Verwendung eines Just geumlenkspiegels 19 lassen sich zweierlei Toleranzprobleme gleichzeitig lösen:FIG. 6 shows an illumination unit 2 with a lamp 3 and condenser optics 4. Furthermore, an adjustable deflection mirror 19 according to the invention is shown. By using a Just deflecting mirror 19, two tolerance problems can be solved simultaneously:
Eine laterale Abweichung des Entladungsbogens 18 von der optischen Achse 21 ergibt eine unsymmetrische Ausleuchtung an der Lichteintrittsfläche 13 des Licht- mischstabes 8 (Figur 7) . Infolge dessen ist mit einer inhomogenen Lichtverteilung an der Lichtaustrittsflä-
ehe 14 (Figur 8) bei verringerter Gesamteffizienz zu rechnen.A lateral deviation of the discharge arc 18 from the optical axis 21 results in asymmetrical illumination at the light entry surface 13 of the light mixing rod 8 (FIG. 7). As a result, an inhomogeneous light distribution at the light exit surface before 14 (Figure 8) with reduced overall efficiency.
Durch die Anpassung des zweidimensionalen Stellwinkels des Justageumlenkspiegels 19 läßt sich die Ausleuchtung der Lichteintrittsfläche 13 des Lichtmischstabes 8 zentrieren (Figur 9) . Es ergibt sich so eine erhöhte Kopplungseffizienz und auch eine weitaus homogenere Lichtverteilung an der Lichtaustrittsfläche 14 (Figur 10) des Lichtmischstabes 8.The illumination of the light entry surface 13 of the light mixing rod 8 can be centered by adapting the two-dimensional setting angle of the adjustment deflection mirror 19 (FIG. 9). This results in an increased coupling efficiency and also a far more homogeneous light distribution on the light exit surface 14 (FIG. 10) of the light mixing rod 8.
Die gleiche Problematik ergibt sich auch wenn der Lichtmischstab 8 gegenüber der optischen Achse 21 verschoben oder verkippt ist . Auch in einem solchen Falle läßt sich die Ausleuchtung der Lichteintrittsfläche 13 durch Anpassung des Justageumlenkspiegels 19 zentrieren und so die Effizienz und Homogenität der Lichtübertragung verbessern. Dies schafft die Grundlage dafür, in weiterer Gestaltung der Erfindung die Beleuchtungseinheit 2 und die Projektionseinrichtung 10 mechanisch voneinander zu trennen.The same problem arises when the light mixing rod 8 is shifted or tilted with respect to the optical axis 21. Even in such a case, the illumination of the light entry surface 13 can be centered by adapting the adjustment deflecting mirror 19 and thus improving the efficiency and homogeneity of the light transmission. This creates the basis for mechanically separating the lighting unit 2 and the projection device 10 from one another in a further embodiment of the invention.
Die Figur 11 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform eines Projektionsapparates 1 mit einem Beleuchtungssensor 16 zum Ermitteln der Intensität der Beleuchtung des Bildgebers 11 durch die Beleuchtungseinheit 2, vorzugsweise unabhängig vom Bildinhalt. Der Beleuchtungssensor 16 befindet sich hinter dem Lichtmischstab 8 und weist die an der Austrittsfläche 14 des Lichtmischstabes 8 austretende Lichtmenge nach. Das Sensorsignal gibt daher Auskunft über die Effizienz, mit der das Licht der Lampe 3 in den Lichtmischstab 8 eingekoppelt wird. Durch eine Auswertung des Sensorsignales mittels einer Datenauswertung 20 läßt sich eine Regelschleife zur Einstellung des zweidimensionalen Winkels des Justageumlenkspie- gels 19 realisieren. Der Justageumlenkspiegels 19 wird
dabei durch eine Motorsteuerung 22 und antreibbare Stell- elemente, z.B. zwei Stellmotoren 23 oder zwei sonstige Aktuatoren in Abhängigkeit von dem Signal des Beleuchtungssensors 16 bezüglich seines Stellwinkels verkippt.FIG. 11 illustrates a preferred embodiment of a projection apparatus 1 with an illumination sensor 16 for determining the intensity of the illumination of the image generator 11 by the illumination unit 2, preferably independently of the image content. The illumination sensor 16 is located behind the light mixing rod 8 and detects the amount of light emerging at the exit surface 14 of the light mixing rod 8. The sensor signal therefore provides information about the efficiency with which the light from the lamp 3 is coupled into the light mixing rod 8. By evaluating the sensor signal by means of a data evaluation 20, a control loop for setting the two-dimensional angle of the adjustment deflection mirror 19 can be implemented. The adjustment deflecting mirror 19 is tilted by a motor control 22 and driven actuating elements, for example two servomotors 23 or two other actuators depending on the signal of the lighting sensor 16 with respect to its actuating angle.
Die Justage des Justageumlenkspiegels kann automatisiert von der Regeleinrichtung durchgeführt werden, um eine optimale Helligkeit des projizierten Bildes zu erzielen. Dabei kann beispielsweise eine automatischer Scan der Winkeleinstellungen des Justageumlenkspiegels 19 durchgeführt werden, um ein Optimum zu ermitteln oder sich diesem iterativ zu nähern.The adjustment of the adjustment deflection mirror can be carried out automatically by the control device in order to achieve an optimal brightness of the projected image. For example, an automatic scan of the angle settings of the adjusting deflection mirror 19 can be carried out in order to determine an optimum or to approach it iteratively.
Um dabei die Empfindlichkeit für das Auffinden einer optimalen Einstellung zu verbessern, können nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal ein oder mehrere in den Strahlengang einführbare Blenden, vorzugsweise zwei quer zueinander orientierte Schlitzblenden vorgesehen sein. Die Blenden können dabei im Strahlengang vor oder hinter dem Justageumlenkspiegels 19 angeordnet sein.In order to improve the sensitivity for finding an optimal setting, one or more diaphragms, preferably two diaphragm diaphragms oriented transversely to one another, can be provided according to a further advantageous feature. The diaphragms can be arranged in the beam path in front of or behind the adjustment deflection mirror 19.
Die Figur 12 veranschaulicht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung eines Projektionsapparates 1, bei dem die Beleuchtungseinheit 2 in einem Beleuchtungsmodul 24 und die Projektionseinrichtung in einem separaten Projektionsmodul 25 angeordnet sind. Dabei sind vorteilhafterweise der Bildgeber 11 und das Projektionsobjektiv 12 in dem Projektionsmodul 25 angeordnet, wogegen der Justageumlenkspiegel 19 und die Kondensoroptik 4 der Beleuch- tungseinheit 2 in dem Beleuchtungsmodul 24 angeordnet sind. Falls weitere Kondensorlinsen vorgesehen sind, werden diese bevorzugt in dem Projektionsmodul 25 angeordnet .
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Beleuchtungs- modul 24 zwei oder mehrere Lampen zum Aufrechterhalten des laufenden Betriebes im Fall eines Lampendefekts beinhaltet, daß das Beleuchtungsmodul 24 einen für die Spannungsversorgung der Lampe 3 erforderlichen elektronischen Lampentreiber und ein Netzgerät beinhaltet, daß das Beleuchtungsmodul 24 ein größeres Volumen als das Projektionsmodul 25 hat oder daß das Beleuchtungsmodul 24 eine größere Masse als das Projektionsmodul 25 hat.FIG. 12 illustrates a particularly advantageous development of a projection apparatus 1, in which the illumination unit 2 is arranged in an illumination module 24 and the projection device in a separate projection module 25. The image generator 11 and the projection lens 12 are advantageously arranged in the projection module 25, whereas the adjustment deflection mirror 19 and the condenser optics 4 of the lighting unit 2 are arranged in the lighting module 24. If further condenser lenses are provided, these are preferably arranged in the projection module 25. In particular, it can be provided that the lighting module 24 contains two or more lamps to maintain ongoing operation in the event of a lamp defect, that the lighting module 24 contains an electronic lamp driver required for the voltage supply of the lamp 3 and a power supply unit that the lighting module 24 switches on has a larger volume than the projection module 25 or that the lighting module 24 has a larger mass than the projection module 25.
Ein derartiger, getrennte Module 24, 25 aufweisender Projektionsapparat 1 ist besonders einfach justierbar, wie weiter oben erläutert wurde. Vorteilhafterweise ist hierzu vorgesehen, daß er Justagemittel zum Fein-Justie- ren des projizierten Bildes umfaßt, mittels der die Lage des Projektionsmoduls 25 in dem Projektionsapparat 1 einstellbar ist, und daß das Beleuchtungsmodul 24 eine feste Position in dem Projektionsapparat 1 hat oder daß es Justagemittel zum Grob-Justieren der Lage des Beleuch- tungsmoduls 25 in dem Projektionsapparat 1 umfaßt.Such a projection apparatus 1 having separate modules 24, 25 is particularly easy to adjust, as was explained further above. To this end, it is advantageously provided that it comprises adjustment means for fine adjustment of the projected image, by means of which the position of the projection module 25 in the projection apparatus 1 can be adjusted, and that the lighting module 24 has a fixed position in the projection apparatus 1 or that it has adjustment means for roughly adjusting the position of the lighting module 25 in the projection apparatus 1.
Der Verwendung des einstellbaren Justageumlenkspiegels 19 erlaubt die mechanische Trennung von Beleuchtungseinheit 2 und Projektionseinrichtung 10 in getrennte Module 24, 25. Das massivere Beleuchtungsmodul 24 kann bei derThe use of the adjustable adjustment deflection mirror 19 allows the mechanical separation of the lighting unit 2 and the projection device 10 into separate modules 24, 25. The more massive lighting module 24 can be used in the
Installation eines Projektionsapparates, beispielsweise in einem Modul einer Bildwand, an einer fixierten Position verbleiben, während das kleinere Projektionsmodul 25 in den sechs Freiheitsgraden gegenüber dem fixierten Pro- jektionsschirm 17 justiert wird.Installation of a projection apparatus, for example in a module of a screen, remain in a fixed position, while the smaller projection module 25 is adjusted in six degrees of freedom with respect to the fixed projection screen 17.
Dies hat folgende Vorteile:This has the following advantages:
Aufgrund der geringeren zu justierenden Masse kann die Justagemechanik weitaus weniger massiv und weniger aufwendig, d.h. kostengünstiger ausgelegt werden.
Die Justage ist für das mit der Installation beauftragte Personal vereinfacht .Due to the lower mass to be adjusted, the adjustment mechanism can be designed to be much less massive and less complex, that is to say, more cost-effective. The adjustment is simplified for the personnel commissioned with the installation.
Die meisten Service-relevanten Baugruppen können in dem fixierten Beleuchtungsmodul 24 untergebracht sein. Eine Dejustage des Projektionsmoduls 25 und die erforderliche Neujustage werden somit im Servicefall weitaus weniger wahrscheinlich.Most service-relevant modules can be accommodated in the fixed lighting module 24. A misalignment of the projection module 25 and the necessary readjustment are therefore far less likely in the event of service.
- Die Modularität von Beleuchtungsmodul 24 und Projektionsmodul 25 ermöglicht ferner beispielsweise einen Komplettaustausch der Beleuchtungsmoduls 24 bei justiert verbleibender Projektionseinrichtung 10 in dem Projektionsmodul 25, so daß nach dem Durchführen einer Servicemaßnahme an dem Beleuchtungsmodul 24 das Beleuchtungsmodul 24 oder ein ausgetauschtes Beleuch- tungsmodul in den Projektionsapparat 1 einsetzbar und das projizierte Bild abgleichbar ist, ohne daß dabei eine Justage des Projektionsmoduls 25 erforderlich ist .The modularity of lighting module 24 and projection module 25 also enables, for example, a complete exchange of the lighting module 24 with the projection device 10 remaining adjusted in the projection module 25, so that after a service measure has been carried out on the lighting module 24, the lighting module 24 or a replaced lighting module into the projection apparatus 1 can be used and the projected image can be compared without the projection module 25 having to be adjusted.
Die Figur 13 veranschaulicht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Projektionsapparates 1, bei dem zwischen dem Justageumlenkspiegel 19 und dem Bildgeber 11 ein weiterer Beleuchtungskondensor zum Beleuchten des Bildgebers 11 angeordnet sein kann und der eine räumliche Lichtmischeinrichtung 7 in Form eines Lichtmischstabes 8 zum Ausgleichen örtlicher Unterschiede in der Helligkeitsverteilung aufweist.FIG. 13 illustrates a further advantageous embodiment of a projection apparatus 1, in which a further lighting condenser for illuminating the image generator 11 can be arranged between the adjustment deflecting mirror 19 and the image generator 11 and which has a spatial light mixing device 7 in the form of a light mixing rod 8 for compensating for local differences in the Brightness distribution.
Der Justageumlenkspiegel 19 ist zwischen dem Kondensor 4 der Beleuchtungseinheit 2 und der Lichteintrittsfläche 13 der räumlichen Lichtmischeinrichtung 7 angeordnet. Der Projektionsapparat 1 weist ferner ein optisches Auskoppelelement 26 zum Auskoppeln eines Teils des von der Beleuchtungseinheit 2 zur Beleuchtung des Bildgebers 11 erzeugten Lichtstromes auf, das im Beleuchtungspfad zwi-
sehen der Beleuchtungseinheit 2 und dem Bildgeber 11 angeordnet ist und das Licht aus dem Strahlengang auf dem Weg von der Beleuchtungseinheit 2 zum Bildgeber 11 auskoppelt. Vorzugsweise ist das Auskoppelelement 26 zwi- sehen der Lichtaustrittsfläche 14 des Lichtmischstabes 8 und dem Bildgeber 11 angeordnet. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Auskoppelelementes 26 ist ein teil- durchlässiger Spiegel 27.The adjustment deflection mirror 19 is arranged between the condenser 4 of the lighting unit 2 and the light entry surface 13 of the spatial light mixing device 7. The projection apparatus 1 also has an optical decoupling element 26 for decoupling a part of the luminous flux generated by the illumination unit 2 for illuminating the image generator 11, which see the lighting unit 2 and the imaging device 11 is arranged and the light from the beam path on the way from the lighting unit 2 to the imaging device 11 is coupled. The outcoupling element 26 is preferably arranged between the light exit surface 14 of the light mixing rod 8 and the imager 11. A preferred embodiment of a decoupling element 26 is a partially transparent mirror 27.
Mittels des teildurchlässigen Spiegels 27 wird das Licht für den Beleuchtungssensor 16 (vergleiche Figur 11) ausgekoppelt. Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß der Beleuchtungssensor 16 in einer optischen Ebene 28 angeordnet ist, die zu der Ausleuchtungsebene 29 des Bildgebers 11 korrespondiert, daß die korrespondierenden Ebenen 28, 29 ein Abbild des Ausgangs der räumlichen Lichtmischeinrichtung 7 enthalten und daß der Projektionsapparat 1 eine Sensoroptik 30 umfaßt, mittels der auf dem Beleuchtungssensor 16 ein verkleinertes Abbild des Ausleuchtungsmusters des Bildgebers. 11 erzeugt wirdThe light for the illumination sensor 16 (cf. FIG. 11) is coupled out by means of the partially transparent mirror 27. It can advantageously be provided that the illumination sensor 16 is arranged in an optical plane 28 which corresponds to the illumination plane 29 of the imager 11, that the corresponding planes 28, 29 contain an image of the output of the spatial light mixing device 7 and that the projection apparatus 1 has one Sensor optics 30 comprises, by means of which on the illumination sensor 16 a reduced image of the illumination pattern of the imager. 11 is generated
Die Erfindung weist u.a. folgende Vorteile auf. Durch die Verwendung des Justageumlenkspiegels 19 läßt sich die Lichtausbeute bei den derzeit gegebenen Lampentoleranzen maximieren'. Die Schwankung der Licht- ausbeute zwischen einzelnen Projektionsapparaten läßt sich minimieren. Dies führt effektiv zu einer erhöhten Gesamtlichtausbeute in einer Bildwand. wird der Lichtstrahl relativ zum Lichtmischstab 8 zen- triert, was zu einer erhöhten Homogenität der Bildaus- leuchtung führt . lassen sich auch bei kürzeren Lichtmischstäben 8 ausreichende Homogenitäten der Ausleuchtung erzielen.
kann auf eine Selektion der verwendeten Lampen 3 verzichtet werden. ist es möglich, die Projektionseinrichtung 10 und die Beleuchtungseinheit 2 mechanisch in separierte Gehäuse bzw. Module 24, 25 zu entkoppeln, wobei das massivere Beleuchtungsmodul 24 mit der Beleuchtungseinheit 2 unjustiert, fixiert und ortsfest verbleibt und die Justage gegenüber einem feststehenden Projektions- schirm 17 ausschließlich durch das kleinere Projek- tionsmodul 25 erfolgt. Die Justagemechanik kann bei gleicher Präzision weitaus weniger massiv und weniger aufwendig gestaltet werden. Da die servicerelevanten Komponenten, wie beispielsweise Lampe, Lampentreiber und Netzgerät in dem Beleuchtungsmodul 24 enthalten sind, entfällt in der Regel nach einer ausgeführten Wartungsarbeit die Neujustage des Projektionsapparates.
The advantages of the invention include the following. By using the adjustment deflecting mirror 19, the light yield can be maximized given the lamp tolerances currently given. The fluctuation in light output between individual projection devices can be minimized. This effectively leads to an increased overall light output in a screen. the light beam is centered relative to the light mixing rod 8, which leads to an increased homogeneity of the image illumination. sufficient illumination homogeneity can be achieved even with shorter light mixing rods 8. there is no need to select the lamps 3 used. it is possible to mechanically decouple the projection device 10 and the lighting unit 2 into separate housings or modules 24, 25, the more massive lighting module 24 with the lighting unit 2 remaining unadjusted, fixed and stationary, and the adjustment relative to a fixed projection screen 17 exclusively by the smaller projection module 25. The adjustment mechanism can be made much less solid and less expensive with the same precision. Since the service-relevant components, such as the lamp, lamp driver and power supply unit, are contained in the lighting module 24, the readjustment of the projection apparatus is generally not necessary after the maintenance work has been carried out.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Projektionsapparat Beleuchtungseinheit Lampe Kondensoroptik Dynamisches Farbfilter Farbrad Räumliche Lichtmischeinrichtung Lichtmischstab Abbildungsoptik Projektionseinrichtung Bildgeber Projektionsobjektiv Lichteintrittsfläche zu 8 Lichtaustrittsfläche zu 8 Blende Beleuchtungssensor Projektionsschirm Entladungsbogen Justageumlenkspiegel Datenauswertung Optische Achse Motorsteuerung Stellmotor Beleuchtungsmodul Projektionsmodul Auskoppelelement Teildurchlässiger Spiegel Ebene zu 16 Ebene zu 11 Sensoroptik Bildhelligkeit
Projection apparatus, lighting unit, lamp, condenser optics, dynamic color filter, color wheel, spatial light mixing device, light mixing rod, imaging optics, projection device, image generator, projection lens, light entry surface to 8 light exit surface to 8 aperture, illumination sensor, projection screen, discharge arc, adjustment deflecting mirror, data evaluation, optical axis, motor control, actuator motor, illumination module, projection module, level coupling element, and optical coupling module to decoupling level sensor
Claims
1. Projektionsapparat (1) zum Projizieren eines Bildes auf einen Projektionsschirm (17) , umfassend einen Bildgeber (11) zum Darstellen des Bildes in einem verkleinerten Maßstab, eine Beleuchtungseinheit (2) mit einer Lampe (3) und einer Kondensoroptik (4) und/oder einem Lampenreflektor, vorzugsweise einem fokussierenden Lampenreflektor, zum Beleuchten des Bildgebers (11) , eine ein Projektionsobjektiv (12) umfassende Projektionseinrichtung (10) zum vergrößerten Abbilden des von dem Bildgeber (11) dargestellten Bildes auf den Projektionsschirm (17) , und eine räumliche Lichtmischeinrichtung (7) zum Ausglei- chen örtlicher Unterschiede in der Helligkeitsverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß er einen im Beleuchtungspfad des Bildgebers (11) angeordneten einstellbaren Justageumlenkspiegel (19) zum Einstellen der Ausleuchtung des Bildgebers (11) umfaßt, dessen durch Kippwinkel definierte Lage durch Veränderung der Kippwinkel, insbesondere des polaren und azimutalen Winkels des reflektierten Strahles, mittels Stellelementen einstellbar ist, wobei der Justageumlenkspiegel (19) im Strahlengang zwischen der Lampe (3) und der Lichtmischeinrichtung (7) angeordnet ist . 1. Projection apparatus (1) for projecting an image onto a projection screen (17), comprising an image generator (11) for displaying the image on a reduced scale, an illumination unit (2) with a lamp (3) and condenser optics (4) and / or a lamp reflector, preferably a focusing lamp reflector, for illuminating the image generator (11), a projection device (10) comprising a projection objective (12) for magnifying imaging of the image represented by the image generator (11) on the projection screen (17), and one spatial light mixing device (7) for compensating for local differences in the brightness distribution, characterized in that it comprises an adjustable adjustment deflecting mirror (19) arranged in the illumination path of the image generator (11) for adjusting the illumination of the image generator (11), the position of which is defined by the tilt angle by changing the tilt angle, in particular the polar and azimuthal angle of the ref selected beam, is adjustable by means of adjusting elements, the adjustment deflecting mirror (19) being arranged in the beam path between the lamp (3) and the light mixing device (7).
2. Pro ektionsapparat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Justageumlenkspiegel (19) zwischen der Kondensoroptik (4) der Beleuchtungseinheit (2) bzw. einem Lampenreflektor und dem Bildgeber (11) angeordnet ist.2. Pro ection apparatus (1) according to claim 1, characterized in that the adjustment deflecting mirror (19) between the condenser optics (4) of the lighting unit (2) or a lamp reflector and the imager (11) is arranged.
3. Projektionsapparat (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Justageumlenkspiegel (19) und dem Bildgeber (11) wei- tere Kondensorlinsen zum Beleuchten des Bildgebers (11) angeordnet sind.3. Projection apparatus (1) according to the preceding claim, characterized in that further condenser lenses for illuminating the imaging device (11) are arranged between the adjusting deflection mirror (19) and the imaging device (11).
4. Projektionsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtein- trittsfläche (13) der räumlichen Lichtmischeinrichtung (7) in der oder in unmittelbarer Nähe der Fokal- ebene des Kondensors (4) der Beleuchtungseinheit (2) bzw. eines Lampenreflektors angeordnet ist.4. Projection apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the light entry surface (13) of the spatial light mixing device (7) in or in the immediate vicinity of the focal plane of the condenser (4) of the lighting unit (2) or a lamp reflector is arranged.
5. Projektionsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Lichtmischeinrichtung (7) eine sich in Ausbreitungsrichtung des Lichtes erstreckende Vorrichtung, insbesondere ein Lichtmischstab (8) ist.5. Projection apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spatial light mixing device (7) is a device extending in the direction of propagation of the light, in particular a light mixing rod (8).
6. Projektionsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Justageumlenkspiegel (19) zwischen dem Kondensor (4) der Beleuchtungseinheit (2) bzw. einem Lampenreflektor und der Lichteintrittsfläche (13) der räumlichen Lichtmischeinrichtung (7) angeordnet ist.6. Projection apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment deflecting mirror (19) between the condenser (4) of the lighting unit (2) or a lamp reflector and the light entry surface (13) of the spatial light mixing device (7) is arranged ,
7. Projektionsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Beleuchtungssensor (16) zum Ermitteln der Intensität der Beleuchtung des Bildgebers (11) durch die Beleuchtungseinheit (2) umfaßt.7. Projection apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it has an illumination sensor (16) for determining the intensity the illumination of the imaging device (11) by the lighting unit (2).
8. Projektionsapparat (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß er ein optisches Auskoppelelement (26) zum Auskoppeln eines Teils des von der Beleuchtungseinheit (2) zur Beleuchtung des Bildgebers (11) erzeugten Lichtstromes umfaßt, das im Beleuchtungspfad zwischen der Beleuchtungseinheit (2) und dem Bildgeber (11). angeordnet ist und das Licht aus dem Strahlengang auf dem Weg von der Beleuchtungseinheit (2) zum Bildgeber (11) auskoppelt.8. Projection apparatus (1) according to the preceding claim, characterized in that it comprises an optical decoupling element (26) for decoupling a portion of the luminous flux generated by the illuminating unit (2) for illuminating the imaging device (11), which in the illumination path between the illuminating unit (2) and the imager (11) . is arranged and the light is coupled out of the beam path on the way from the lighting unit (2) to the image generator (11).
9. Projektionsapparat (1) nach dem vorhergehenden9. Projector (1) after the previous one
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskoppelelement (26) zwischen dem Ausgang der räumlichen Lichtmischeinrichtung (7) und . dem Bildgeber (11) angeordnet ist.Claim, characterized in that the decoupling element (26) between the output of the spatial light mixing device (7) and. the imager (11) is arranged.
10. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 8 bis10. Projection apparatus (1) according to one of claims 8 to
9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskoppelelement (26) ein teildurchlässiger Spiegel (27) ist.9, characterized in that the decoupling element (26) is a partially transparent mirror (27).
11. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 7 bis11. Projection apparatus (1) according to one of claims 7 to
10, dadurch gekennzeichnet, daß er antreibbare Stell- elemente (23) zum Einstellen der Lage des Justageumlenkspiegels (19) und eine Regeleinrichtung umfaßt, mittels der die Lage des Justageumlenkspiegels (19) in Abhängigkeit von dem Signal des Beleuchtungssensors (16) justierbar ist.10, characterized in that it comprises drivable adjusting elements (23) for adjusting the position of the adjustment deflection mirror (19) and a control device by means of which the position of the adjustment deflection mirror (19) can be adjusted as a function of the signal from the lighting sensor (16).
12. Projektionsapparat (1) nach dem vorhergehenden12. Projector (1) after the previous one
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Justage des Justageumlenkspiegels (19) automatisiert von der Regeleinrichtung durchgeführt wird.Claim, characterized in that the adjustment of the Adjustment deflecting mirror (19) is carried out automatically by the control device.
13. Projektionsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein oder mehrere in den Strahlengang einführbare Blenden, vorzugsweise zwei quer zueinander orientierte Schlitzblenden, zum Einstellen des Justageumlenkspiegels (19) umfaßt.13. Projection apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises one or more diaphragms that can be inserted into the beam path, preferably two diagonally oriented slit diaphragms, for adjusting the adjustment deflection mirror (19).
14. Projektionsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (2) in einem Beleuchtungsmodul (24) und die Projektionseinrichtung (10) in einem separaten Projektionsmodul (25) . angeordnet sind.14. Projection apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting unit (2) in a lighting module (24) and the projection device (10) in a separate projection module (25). are arranged.
15. Projektionsapparat nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildgeber (11) und das Projektionsobjektiv (12) in dem Projektionsmodul (25) angeordnet sind.15. Projection apparatus according to the preceding claim, characterized in that the image generator (11) and the projection lens (12) are arranged in the projection module (25).
16. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Justageumlenkspiegel (19) und die Kondensoroptik (4) der Beleuchtungseinheit (2) bzw. der Lampenreflektor in dem Beleuchtungsmodul (24) angeordnet sind.16. Projection apparatus (1) according to one of claims 14 to 15, characterized in that the adjustment deflecting mirror (19) and the condenser optics (4) of the lighting unit (2) or the lamp reflector are arranged in the lighting module (24).
17. Projektionsapparat (1)- nach einem der Ansprüche 14 bis 16 und nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kondensorlinsen in dem Projektionsmodul (25) angeordnet sind.17. Projection apparatus (1) - according to one of claims 14 to 16 and according to claim 3, characterized in that further condenser lenses are arranged in the projection module (25).
18. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungs- modul (24) zwei oder mehrere Lampen beinhaltet. 18. Projection apparatus (1) according to one of claims 14 to 17, characterized in that the lighting module (24) contains two or more lamps.
19. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsmodul (24) einen für den Betrieb der Lampe (3) erfor- derlichen elektronischen Lampentreiber und ein Netzgerät beinhaltet.19. Projection apparatus (1) according to one of claims 14 to 18, characterized in that the lighting module (24) includes an electronic lamp driver and a power supply unit which is necessary for the operation of the lamp (3).
20. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungs- modul (24) ein größeres Volumen als das Projektionsmodul (25) hat.20. Projection apparatus (1) according to one of claims 14 to 19, characterized in that the lighting module (24) has a larger volume than the projection module (25).
21. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungs- modul (24) eine größere Masse als das Projektionsmo- dul (25) hat.21. Projection apparatus (1) according to one of claims 14 to 20, characterized in that the lighting module (24) has a larger mass than the projection module (25).
22. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß er Justagemittel zum Fein-Justieren des projizierten Bildes umfaßt, mittels der die Lage des Proj ktionsmoduls (25) in dem Projektionsapparat (1) einstellbar ist.22. Projection apparatus (1) according to one of claims 14 to 21, characterized in that it comprises adjustment means for fine adjustment of the projected image, by means of which the position of the projection module (25) in the projection apparatus (1) is adjustable.
23. Projektionsapparat (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsmodul (24) eine feste Position in dem Projektionsapparat (1) hat oder daß es Justagemittel zum Grob- Justieren der Lage des Beleuchtungsmoduls (24) in dem Projektionsapparat (1) umfaßt.23. Projection apparatus (1) according to one of claims 14 to 22, characterized in that the lighting module (24) has a fixed position in the projection apparatus (1) or in that it has adjustment means for roughly adjusting the position of the lighting module (24) in the Projector (1) comprises.
24. Projektionsapparat (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Durchführen einer Servicemaßnahme an dem Beleuchtungsmodul (24) das Beleuchtungsmodul (24) oder ein ausgetausch- tes Beleuchtungsmodul in den Projektionsapparat (1) einsetzbar ist, ohne daß dabei eine Justage des Projektionsmoduls (25) erforderlich ist.24. Projection apparatus (1) according to the preceding claim, characterized in that after carrying out a service measure on the lighting module (24), the lighting module (24) or an exchanged lighting module in the projection apparatus (1) can be used without an adjustment of the projection module (25) being necessary.
25. Projektionsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Rückprojektionsapparat ausgebildet ist.25. Projection apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a rear projection apparatus.
26. Bildwand, enthaltend mehrere Projektionsapparate (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche .26. Screen, comprising a plurality of projection apparatus (1) according to one of the preceding claims.
27. Verfahren zum Einstellen der Ausleuchtung eines Bildgebers (11) eines Projektionsapparates (1) zum Projizieren eines Bildes auf einen Projektionsschirm (17) , umfassend einen Bildgeber (11) zum Darstellen des Bildes in einem verkleinerten Maßstab, eine Beleuchtungseinheit (2) mit einer Lampe (3) und einem Kondensor (4) und/oder einem Lampenreflektor, vorzugsweise einem fokussierenden Lampenreflektor, zum Beleuchten des Bildgebers (11) , und eine ein Projektionsobjektiv (12) umfassende Projektionseinrichtung (10) zum vergrößerten Abbilden des von dem Bildgeber (11) dargestellten Bildes auf den Projektionsschirm (17) , und eine räumliche Lichtmischeinrichtung (7) zum Ausgleichen örtlicher Unterschiede in der Helligkeitsvertei- lung, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Ausleuchtung des Bildgebers (11) im Beleuchtungspfad des Bildgebers (11) ein einstellbarer Justageumlenkspiegel (19) angeordnet wird, dessen durch Kippwinkel definierte Lage durch Veränderung der Kippwinkel, insbesondere des polaren und azimutalen Winkels des reflektierten Strahles, mittels Stellelementen eingestellt wird, wobei der Justageumlenkspiegel (19) im Strahlengang zwischen der Lampe (3) und der Lichtmischeinrichtung (7) angeordnet wird.27. A method for adjusting the illumination of an image generator (11) of a projection apparatus (1) for projecting an image onto a projection screen (17), comprising an image generator (11) for displaying the image on a reduced scale, an illumination unit (2) with a Lamp (3) and a condenser (4) and / or a lamp reflector, preferably a focusing lamp reflector, for illuminating the image generator (11), and a projection device (10) comprising a projection objective (12) for magnifying imaging of the image generator (11 ) displayed image on the projection screen (17), and a spatial light mixing device (7) for compensating for local differences in the brightness distribution, characterized in that an adjustable adjustment deflecting mirror for adjusting the illumination of the image generator (11) in the illumination path of the image generator (11) (19) is arranged, the position defined by the tilt angle by changing the tilt in particular the polar and azimuthal angle of the reflected beam is adjusted by means of adjusting elements, the adjustment deflecting mirror (19) being arranged in the beam path between the lamp (3) and the light mixing device (7).
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Merkmal eines Projektionsapparates (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 25 umfaßt. 28. The method according to claim 27, characterized in that it comprises a feature of a projection apparatus (1) according to one of claims 2 to 25.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10256506A DE10256506B4 (en) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | Optimization of the illumination of a projection apparatus |
DE10256506 | 2002-12-04 | ||
PCT/EP2003/013627 WO2004051993A2 (en) | 2002-12-04 | 2003-12-03 | Optimisation of the illumination of a projection appliance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1567912A2 true EP1567912A2 (en) | 2005-08-31 |
Family
ID=32403690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP03812170A Withdrawn EP1567912A2 (en) | 2002-12-04 | 2003-12-03 | Optimisation of the illumination of a projection appliance |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7445344B2 (en) |
EP (1) | EP1567912A2 (en) |
DE (1) | DE10256506B4 (en) |
WO (1) | WO2004051993A2 (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10256506B4 (en) | 2002-12-04 | 2005-03-10 | Barco Control Rooms Gmbh | Optimization of the illumination of a projection apparatus |
KR20050010495A (en) * | 2003-07-16 | 2005-01-27 | 톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님 | Projection display apparatus |
EP1662313A3 (en) | 2004-11-30 | 2006-10-25 | Barco N.V. | Improved architecture for a projector |
EP1771010A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-04 | Barco, naamloze vennootschap. | Digital video projection device |
JP4553012B2 (en) * | 2008-01-11 | 2010-09-29 | セイコーエプソン株式会社 | projector |
US8391634B1 (en) | 2009-04-28 | 2013-03-05 | Google Inc. | Illumination estimation for images |
EP2478410A4 (en) * | 2009-09-15 | 2013-02-27 | Nds Surgical Imaging Llc | Method and system for correction, measurement and display of images |
US8952980B2 (en) | 2010-08-09 | 2015-02-10 | Gsi Group, Inc. | Electronic color and luminance modification |
US8798393B2 (en) * | 2010-12-01 | 2014-08-05 | Google Inc. | Removing illumination variation from images |
US9215432B1 (en) | 2011-06-16 | 2015-12-15 | The Boeing Company | Systems and methods for calibrating and aligning displays |
US10151445B2 (en) * | 2014-03-10 | 2018-12-11 | The Boeing Company | Light assembly having light homogenizer |
CN210776142U (en) * | 2019-08-30 | 2020-06-16 | 中强光电股份有限公司 | Projection device |
CN115427865A (en) * | 2020-04-23 | 2022-12-02 | 杜比实验室特许公司 | Projection system and method with adjustable angle illumination |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5379083A (en) * | 1994-02-15 | 1995-01-03 | Raychem Corporation | Projector |
US5671993A (en) * | 1992-01-06 | 1997-09-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Projection-type apparatus |
US6097449A (en) * | 1997-09-26 | 2000-08-01 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Liquid-crystal projector having a mirror with a specific tilt adjustment mount |
EP1085367A1 (en) * | 1999-03-31 | 2001-03-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light source device, adjusting device therefor and production method therefor, and illuminating device and projection type display device provided with light source device |
JP2001228533A (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Seiko Epson Corp | Projector |
JP2002090876A (en) * | 2000-09-19 | 2002-03-27 | Seiko Epson Corp | Projector |
US20020085288A1 (en) * | 2000-12-30 | 2002-07-04 | Dewald Duane Scott | Automated lamp focus |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3316032A1 (en) * | 1983-05-03 | 1984-11-08 | Demolux Gmbh & Co Kg, 6070 Langen | Projector |
DE8617601U1 (en) * | 1986-07-02 | 1986-08-21 | Reflecta GmbH Foto Film Projektion i.K., 91126 Schwabach | Slide projector |
US5079544A (en) | 1989-02-27 | 1992-01-07 | Texas Instruments Incorporated | Standard independent digitized video system |
JPH066340Y2 (en) * | 1989-12-28 | 1994-02-16 | ニポックス株式会社 | Overhead projector |
DE4006189A1 (en) * | 1990-02-28 | 1991-09-12 | Bke Bildtechnisches Konstrukti | Video projection module with front translucent pane - has mirrors for beam deflection in horizontal, vertical, or arbitrary oblique direction |
ATE160027T1 (en) * | 1994-04-18 | 1997-11-15 | Heinz Dr Seufert | REAR PROJECTION MODULE |
US5625738A (en) | 1994-06-28 | 1997-04-29 | Corning Incorporated | Apparatus for uniformly illuminating a light valve |
US5884991A (en) * | 1997-02-18 | 1999-03-23 | Torch Technologies Llc | LCD projection system with polarization doubler |
DE19819245C1 (en) * | 1998-04-29 | 1999-06-10 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Arrangement with imaging objective lens for forming an image of a tilting mirror matrix illuminated by a light beam from a source and controlled to display a video image on a screen |
DE19824917A1 (en) | 1998-06-04 | 1999-12-09 | Heinz Seufert | Back projection apparatus for projecting image onto screen |
US6422704B1 (en) * | 1998-06-26 | 2002-07-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Projector that automatically adjusts the projection parameters |
DE19851000C2 (en) * | 1998-11-05 | 2001-07-26 | Dornier Gmbh | Projection arrangement |
JP4769369B2 (en) * | 2000-05-29 | 2011-09-07 | キヤノン株式会社 | Projection device |
DE10041896B4 (en) * | 2000-08-25 | 2005-07-21 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Projection arrangement for projecting an image onto a projection surface |
DE10103099B4 (en) | 2001-01-24 | 2006-03-02 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Light mixing rod and use of such a light mixing rod in an optical device with a surface to be illuminated |
DE10256506B4 (en) | 2002-12-04 | 2005-03-10 | Barco Control Rooms Gmbh | Optimization of the illumination of a projection apparatus |
-
2002
- 2002-12-04 DE DE10256506A patent/DE10256506B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-12-03 WO PCT/EP2003/013627 patent/WO2004051993A2/en active Application Filing
- 2003-12-03 EP EP03812170A patent/EP1567912A2/en not_active Withdrawn
- 2003-12-03 US US10/536,984 patent/US7445344B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5671993A (en) * | 1992-01-06 | 1997-09-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Projection-type apparatus |
US5379083A (en) * | 1994-02-15 | 1995-01-03 | Raychem Corporation | Projector |
US6097449A (en) * | 1997-09-26 | 2000-08-01 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Liquid-crystal projector having a mirror with a specific tilt adjustment mount |
EP1085367A1 (en) * | 1999-03-31 | 2001-03-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light source device, adjusting device therefor and production method therefor, and illuminating device and projection type display device provided with light source device |
JP2001228533A (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Seiko Epson Corp | Projector |
JP2002090876A (en) * | 2000-09-19 | 2002-03-27 | Seiko Epson Corp | Projector |
US20020085288A1 (en) * | 2000-12-30 | 2002-07-04 | Dewald Duane Scott | Automated lamp focus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of WO2004051993A3 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060256295A1 (en) | 2006-11-16 |
WO2004051993A3 (en) | 2004-07-08 |
US7445344B2 (en) | 2008-11-04 |
WO2004051993A2 (en) | 2004-06-17 |
DE10256506A1 (en) | 2004-07-08 |
DE10256506B4 (en) | 2005-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1570682B1 (en) | Brightness and colour control of a projection appliance | |
DE69626202T2 (en) | PROJECTION DEVICE | |
WO1995003676A1 (en) | Colour video image projection system and associated transformation optics | |
DE602004003305T2 (en) | image viewer | |
DE60320479T2 (en) | Optical system and image display using this system | |
DE4424947B4 (en) | projection device | |
EP1567912A2 (en) | Optimisation of the illumination of a projection appliance | |
EP2294483B1 (en) | Projection system | |
DE69228867T2 (en) | SYSTEM WITH SPATIAL LIGHT MODULATOR FOR AN OPTICAL COLOR OUTPUT SIGNAL | |
DE10327551B4 (en) | Image display device of the projection type | |
DE102004001800A1 (en) | Projection type optical lighting system and display device | |
DE19948542A1 (en) | Arrangement in which light is directed onto a surface from a light source | |
WO2004039084A1 (en) | Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system | |
WO1999056166A2 (en) | Projection device | |
DE2813262A1 (en) | TELEVISION CAMERA | |
EP0935150A1 (en) | Scanning device, its use and a video system | |
DE69316366T2 (en) | COLOR DISPLAY DEVICE | |
DE19529672C2 (en) | projector | |
DE10345432A1 (en) | projection device | |
DE10256505A1 (en) | Brightness control of a projection apparatus | |
DE102008029788B4 (en) | projection system | |
WO2000040035A1 (en) | Device for the projection of a video image | |
DE19907345B4 (en) | Device for displaying an image that can be represented as a raster of pixels on a screen | |
WO2013117499A1 (en) | Projection device and method for operating a projection device | |
DE2727240A1 (en) | OPTICAL SCANNING DEVICE WITH AN APERTURE MASK FOR THE PHOTOLITHOGRAPHIC PRODUCTION OF COLOR CATHODE BEAM TUBES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20050520 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20101208 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20120712 |