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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur homogenen mehrfarbigen Beleuchtung
einer Fläche.
Solche Beleuchtungsvorrichtungen werden häufig bei Projektoren mit flächigen Lichtmodulatoren
eingesetzt, um den flächigen
Lichtmodulator möglichst
homogen mehrfarbig beleuchten zu können.
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Bekannte
Beleuchtungsvorrichtungen für
Projektoren verwenden häufig
Weisslichtquellen, deren weisses Licht zur Farbmodulation zunächst in
mindestens drei Primärfarben
aufgespaltet werden muss. Dies führt
zu relativ aufwendigen optischen Systemen.
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Aus
US 6 547 421 B2 ist
eine Videoanzeigevorrichtung bekannt, die eine hohe Effizienz bei
der Nutzung des Lichtstromes einer Lichtquelle aufweist und eine
gleichförmige
Videodarstellung ermöglicht.
Die Videoanzeigevorrichtung umfasst eine Lichtquelleneinheit mit
mehreren optischen Einkopplungselementen zum Konvertieren des von
mehreren Lichtquellen abgestrahlten Lichtes in einen im wesentlichen
parallelen Lichtstrom, so dass das Licht, das die Einkopplungselemente
durchlaufen hat, auf eine vorgegebene Stelle gebündelt werden kann, einen optischen
Integrator zum Ausgleichen der Intensitätsverteilung des gebündelten
Lichtes und ein Lichtventil.
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Aus
JP 11064789 A ist
eine Laserprojektorvorrichtung bekannt, die derart aufgebaut ist,
dass Laserstrahlen mit den drei Primärfarben Rot, Grün, Blau
als Lichtquelle verwendet werden und das für Laser typische Granulations-(Speckle-)Rauschen
eliminiert wird. Dazu wird das von dem Laser emittierte Licht zu
parallelen Lichtstrahlen gebündelt
und auf ein Paar Fliegenaugenlinsen (fly eye lens) gelenkt, die
beide telezentrisch mit der optischen Achse als Drehachse angeordnet
sind. Mit dem emittierten Licht als Lichtquelle wird mit einem Lichtmodulator
(spatial light modulator, SLM) und einem dichroitischen Spiegel
ein Farbbild erzeugt und mit einer Projektorlinse abgebildet.
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Aus
EP 1 292 134 A2 ist
eine Anzeigevorrichtung mit einem Laser als Lichtquelle zum Emittieren
eines Lichtstrahls, einer Strahlaufweitung zum Aufweiten des Lichtstrahls,
einem Lichtmodulator (spatial light modulator, SLM), einer Strahlformungsoptik
zur Formung des aufgeweiteten Laser-Strahls für eine gleichförmigs Ausleuchtung
des Lichtmodulators bekannt. Die Strahlformungsoptik umfass einen
Fliegenaugenintegrator mit einem Linsen-Array (array of lenslets).
Ein bewegliches Streuelement ist im Laser-Strahl zwischen dem Laser und
dem Lichtmodulator angeordnet.
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Aus
US 2003/090900 A1 ist
ein Beleuchtungssystem bekannt, mit dem ein Farbbild ohne Farbrad
erzeugt werden kann, sowie ein Projektor auf der Basis des Beleuchtungssystems.
Das Beleuchtungssystem umfasst eine erste, zweite und dritte Lichtemissionseinrichtung
sowie eine erste und eine zweite Hologramm-Vorrichtung. Die erste,
zweite und dritte Lichtemissionseinrichtung erzeugen Lichtstrahlen mit
unterschiedlichen Wellenlängen.
Die erste und zweite Hologramm-Vorrichtung sind in einer „X”-konfiguration in
einem Winkel zu der ersten, zweiten und dritten Lichemissionseinrichtung
angeordnet und lassen einfallendes Licht in Abhängigkeit von dessen Wellenlänge durch
oder reflektieren es. Das Projektionssystem umfasst außerdem eine
Anzeigeeinrichtung und eine Projektionslinseneinheit.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur homogenen
mehrfarbigen Beleuchtung einer Fläche bereitzustellen, die äusserst
kompakt ausgebildet werden kann.
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Erfindungsgemäss wird
die Aufgabe gelöst
durch eine Vorrichtung zur homogenen mehrfarbigen Beleuchtung einer
Fläche,
mit einer ersten und einer zweiten Lichtquelle, die Licht unterschiedlicher
Farbe abgeben, einer Kombiniereinheit, die das Licht der Lichtquellen
in einen gemeinsamen Strahlengang lenkt, und mit einem Kondensorsystem,
das zwischen der Kombiniereinheit und jeder Lichtquelle jeweils
ein erstes Linsenarray und im gemeinsamen Strahlengang eine Optikeinheit
mit positiver Brechkraft aufweist.
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Mit
dieser Anordnung wird vorteilhaft die Kombiniereinheit, die notwendig
ist, um das Licht der Lichtquellen zu überlagern, innerhalb des Kondensorsystems
angeordnet, und zwar zwischen der Optikeinheit einerseits und den
Linsenarrays andererseits. Dadurch wird der für das Kondensorsystem vorzusehende
Platz quasi mit einer weiteren optischen Einheit, der Kombiniereinheit,
aufgefüllt,
so dass insgesamt die Vorrichtung sehr kompakt ausgebildet ist.
Dadurch wird die gewünschte
kompakte Ausbildung der Vorrichtung erreicht, wobei gleichzeitig eine äußerst homogene
Ausleuchtung aufgrund des Kondensorsystems mit Linsenarray und Optikeinheit
erzielt wird.
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Ein
bevorzugt Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß der
optische Abstand der Optikeinheit zur zu beleuchtenden Fläche und
zu den ersten Linsenarrays jeweils der Brennweite der Optikeinheit
entspricht. Das Kondensorsystem entspricht daher einem Wabenkondensorsystem
mit bildseitig telezentrischem Strahlengang und Etendue-Konservierung.
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Eine
weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß das
Kondensorsystem jeweils zwischen dem ersten Linsenarray und der
entsprechenden Lichtquelle ein zweites Linsenarray aufweist, wobei
bevorzugt die Brennpunkte der Linsen des zweiten Linsenarrays in
der Ebene des ersten Linsenarrays liegen. Durch die Verwendung von
zwei hintereinander geschalteten Linsenarrays ist es besonders einfach,
die Homogenisierung auf ein bestimmtes Seitenverhältnis der
zu beleuchtenden Fläche,
insbesondere wenn diese rechteckig ist, anzupassen. So können beispielsweise
zwei Zylinderlinsenarrays verwendet werden, die um 90° zueinander
verdreht sind, so daß das
gewünschte
Rechteckverhältnis
leicht eingestellt werden kann. Dies ist auch dahingehend besonders
vorteilhaft, daß Zylinderlinsenarrays
leicht herzustellen sind.
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Die
beiden hintereinander geschalteten Linsenarrays können als
Tandem-Linsenarray ausgebildet sein, bei dem die Linsenarrays auf
der Vorder- und Rückseite
eines Substrates angeordnet sind. Damit wird ein sehr kompaktes
optisches Element bereitgestellt, wodurch die gesamte Beleuchtungsvorrichtung
kompakt ausgebildet werden kann. Bevorzugt sind die beiden Linsenarrays
gleich ausgebildet und zueinander justiert.
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Anstatt
von zwei Zylinderlinsenarrays kann auch ein einziges Linsenarray
verwendet werden, bei dem die Linsen in Zeilen und Spalten angeordnet
sind, so daß die
Anzahl des Arrays vermindert ist. Ein solches Linsenarray kann so
ausgebildet sein, daß es
die gleiche optische Wirkung wie zwei hintereinander angeordnete
Zylinderlinsenarrays, die bevorzugt um 90° zueinander gedreht sind, aufweist,
und kann natürlich
auch als Tandem-Linsenarray weitergebildet werden.
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Ferner
ist es möglich,
zwischen dem Tandem-Linsenarray und der zugeordneten Lichtquelle
ein weiteres Tandem-Linsenarray vorzusehen. In diesem Fall können beide
Tandem-Linsenarrays jeweils als Tandem-Zylinderlinsenarrays ausgebildet
sein, die zueinander verdreht angeordnet sind. Durch unterschiedliche Linsenparameter
der Zylinderlinsenarrays der beiden Tandem- Zylinderarrays ist eine optimale Anpassung
an die zu beleuchtende Fläche
(insbesondere wenn diese rechteckig ist) möglich.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Lichtquellen
zumindest eine Leuchtdiode aufweisen. Leuchtdioden sind heutzutage
in den Primärfarben
rot, grün
und blau erhältlich und
weisen eine ausgezeichnete Haltbarkeit und einen sehr guten elektrooptischen
Wirkungsgrad auf. Damit kann die Beleuchtungsvorrichtung insgesamt
kompakt und stromsparend ausgebildet werden.
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Wenn
für jede
Lichtquelle eine Leuchtdiode eingesetzt wird, kann zwischen der
Leuchtdiode und dem ersten Linsenarray eine Kollimatoroptik angeordnet
sein, die bevorzugt eine asphärische
Linse umfaßt.
Damit wird ein sehr gut kollimierter Strahl erzeugt. Des weiteren
kann mittels der Kollimatoroptik eine Etendue erhaltende Kollimierung
erreicht werden.
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Des
weiteren kann die Optikeinheit eine als Fresnel-Linse ausgebildete
Linse aufweisen oder nur aus einer Fresnel-Linse bestehen. Dies
bringt den Vorteil, daß der
Platz zwischen der Linse und der Kombiniereinheit größer wird,
ohne die Abmessungen der Vorrichtung insgesamt zu vergrößern.
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Besonders
bevorzugt ist es weiterhin, daß bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Optikeinheit als asphärische
Linse ausgebildet sein kann. Damit können die notwendigen Abbildungseigenschaften
mittels nur einer einzigen Linse realisiert werden.
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Ferner
kann eine dritte Lichtquelle (die bevorzugt auch eine Leuchtdiode
umfaßt)
vorgesehen sein, deren Licht mittels der Kombiniereinheit in den
gemeinsamen Strahlengang gelenkt wird. Somit können drei Lichtquellen, die
bevorzugt Licht der Primärfarben
rot, grün
und blau abgeben, zur homogenen mehrfarbigen Ausleuchtung der zur
beleuchtenden Fläche
verwendet werden.
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Die
Lichtquellen können
jeweils eine einzelne Leuchtdiode oder auch mehrere Leuchtdioden,
die als Array angeordnet sind, aufweisen.
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Bevorzugt
ist der dritten Lichtquelle eine zweite Kombiniereinheit nachgeordnet,
die das Licht der zweiten und dritten Lichtquelle in einen von der
zweiten Kombiniereinheit bis zur ersten Kombiniereinheit verlaufenden
Strahlengang lenkt, in dem eines der ersten Mikrolinsenarrays als
gemeinsames Mikrolinsenarray für
die zweite und dritte Lichtquelle angeordnet ist. Damit kann eine
sehr kompakte Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei
der für
zwei der Lichtquellen nur ein Mikrolinsenarray vorgesehen werden
muß. Dies führt zu einer
Einsparung an optischen Elementen, wodurch die Vorrichtung leichter
und kostengünstiger
herstellbar wird.
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Die
zweite Kombiniereinheit und/oder die erste Kombiniereinheit können als
Metallgitterpolarisator oder allgemein als Polarisationsstrahlteiler
ausgebildet werden. Solche Metallgitterpolarisatoren sind heutzutage
optische Standardelemente, die käuflich
erwerbbar sind.
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Ferner
kann die Beleuchtungsvorrichtung auch so weitergebildet sein, daß das Kondensorsystem
zwischen der dritten Lichtquelle und der Kombiniereinheit ein erstes
Linsenarray aufweist. In diesem Fall ist es möglich, mittels nur einer einzigen
Kombiniereinheit das Licht von drei Lichtquellen in den gemeinsamen
Strahlengang zu lenken. Dies führt
zu einer äußerst kompakten
Anordnung.
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Die
Kombiniereinheit ist bevorzugt als sogenannter X-Würfel ausgebildet,
der zwei sich kreuzende und bevorzugt um 90° zueinander verlaufende Farbteilerschichten
aufweist, an denen das Licht von zwei der drei Lichtquellen reflektiert
und das Licht der dritten Lichtquelle transmittiert wird.
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Ferner
wird noch eine Projektionsvorrichtung bereitgestellt, die die oben
beschriebene Vorrichtung zur homogenen mehrfarbigen Beleuchtung
aufweist und ferner einen Lichtmodulator, eine Ansteuereinheit,
die den Lichtmodulator auf der Basis vorgegebener Bilddaten ansteuert,
und eine Projektionsoptik zum Projizieren eines mittels dem Lichtmodulator
erzeugten Bildes auf eine Projektionsfläche aufweist, wobei der bildgebende Bereich
des Lichtmodulators die zu beleuchtende Fläche ist oder die zu beleuchtende
Fläche
mittels einer weiteren Optik der Projektionsvorrichtung auf den
bildgebenden Bereich abgebildet wird.
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Diese
Projektionsvorrichtung kann aufgrund der Beleuchtungsvorrichtung
sehr kompakt und klein ausgebildet werden.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn zwischen der Optikeinheit und dem Lichtmodulator
noch ein Polarisationsstrahlteiler angeordnet ist. In diesem Fall
ist der Lichtmodulator bevorzugt ein polarisationssensitiver, reflektiver
Lichtmodulator. Die gesamte Projektionsvorrichtung ist dann sehr
kompakt, da der beim Kondensorsystem vorhandene Raum zwischen der
Optikeinheit und der zu beleuchtenden Fläche (Lichtmodulator) gleich zur
Trennung von Einlicht (Licht für
hell darzustellende Bildpunkte) und Auslicht (Licht für dunkel
darzustellende Bildpunkte) mittels dem Polarisationsstrahlteiler
genutzt wird.
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Als
Lichtmodulator können
transmissive oder reflektive Lichtmodulatoren eingesetzt werden,
wie z. B. LCD- oder LCoS-Module oder auch Kippspiegelmatrizen. Die
mehrfarbige Darstellung kann mittels eines einzigen Lichtmodulators
in zeitsequentieller Weise erfolgen, so daß der Lichtmodulator nacheinander
mit dem Licht der Lichtquellen beleuchtet wird. Es können auch
mehrere Lichtmodulatoren vorgesehen werden, die mit unterschiedlich
farbigem Licht gleichzeitig beleuchtet werden, wobei dann die von
den Lichtmodulatoren abgegebenen modulierten Lichtstrahlenbündel mittels
einer geeigneten Optik überlagert
und dann mittels der Projektionsoptik projiziert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend beispielshalber anhand der Figuren noch
näher erläutert. Von
den Figuren zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
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2 eine
schematische Darstellung des in 1 verwendeten
Kondensorsystems, und
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3 eine
Projektionsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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Die
in 1 gezeigte Beleuchtungsvorrichtung umfaßt eine
grün abstrahlende
Leuchtdiode 1, eine rot abstrahlende Leuchtdiode 2 und
eine blau abstrahlende Leuchtdiode 3, die annähernd jeweils
eine Lambert'sche
Abstrahlcharakteristik aufweisen. Jeder der drei Leuchtdioden 1–3 ist
jeweils eine asphärische
Linse 41, 42, 43 nachgeordnet, die das
Licht der Leuchtdioden kollimiert.
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Die
Linsen
41,
42,
43 bestehen aus Polycarbonat
und weisen folgende geometrische Parameter auf:
| Linse | Mittendicke [mm] | Durchmesser [mm] | R1 [mm] | k1 | a4_1 [mm] | a6_1 [mm] | R2 [mm] | k2 | a4_2 [mm] | a6_2 [mm] |
| 42 | 4 | 7,8 | 31,7208 | 1,6804 | 0 | 0 | –2,3178 | –0,8702 | 0 | 0 |
| 43 | 4 | 7,8 | 31,7208 | 1,6804 | 0 | 0 | –2,3178 | –0,8702 | 0 | 0 |
| 41 | 3,5 | 7,8 | –181,77 | 0 | –9,64e-4 | 4,6e-5 | –3,7087 | –0,4386 | –1,49e-3 | –7,9e-5 |
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In
dieser Tabelle bezeichnen R1 und R2 den Krümmungsradius R der entsprechenden
ersten und zweiten Fläche
F1, F2; k1 und k2 die zugehörige
konische Konstante k; und a
4_1, a
4_2 und a
6_1, a
6_2 die Flächenterme a
4 und
a
6 4. und 6. Ordnung der ersten und zweiten
Fläche
F1 und F2 gemäß folgenden
Formeln (1) für die
Profilhöhe
z:
mit c
= 1 / R; Flächenkoordinaten
(x, y, z) und r
2 = x
2 +
y
2.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung umfaßt
ferner eine erste und zweite Kombiniereinheit 5, 6,
wobei die zweite Kombiniereinheit 6 als Metallgitterpolarisator
ausgebildet ist, der das s-polarisierte rote Licht um 90° nach rechts
umlenkt und das p-polarisierte blaue Licht transmittiert, so daß in einem
Strahlengang von der zweiten Kombiniereinheit 6 zu ersten
Kombiniereinheit 5 rotes s-polarisiertes und blaues p-polarisiertes
Licht verläuft.
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Da
auch die erste Kombiniereinheit 5 als Metallgitterpolarisator
ausgebildet ist, die die s-Polarisation des
Lichtes reflektiert und die p-Polarisation transmittiert, muß die Farbe
rot nach der Überlagerung
mittels der zweiten Kombiniereinheit 6 noch in den Zustand
der p-Polarisation gebracht werden. Da dies für das blaue Licht schon der
Fall ist, ist ein farbselektiver Retarder 7 vorgesehen,
der die Polarisation des Lichts im roten Spektralbereich um 90° dreht, so
daß auch
das rote Licht p-polarisiert ist. Damit treffen das rote und blaue
Licht jeweils mit p-Polarisation auf die erste Kombiniereinheit 5 und
werden transmittiert. Das s-polarisierte grüne Licht der Leuchtdiode 1 wird
hingegen an der ersten Kombiniereinheit 5 um 90° nach rechts
reflektiert, so daß hinter
der ersten Kombiniereinheit 5 alle drei Farben überlagert
sind und auf eine zu beleuchtende Fläche 8 treffen.
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Zwischen
der ersten und zweiten Kombiniereinheit 5 und 6 sowie
zwischen der ersten Lichtquelle 1 und der ersten Kombiniereinheit 5 sind
jeweils zwei sogenannte Tandem-Linsenarrays 9, 10 angeordnet,
die zusammen mit einer der ersten Kombiniereinheit 5 nachgeordneten
Fokussierlinse 11 ein Wabenkondensorsystem bilden, mit
dem die zu beleuchtende Fläche 8 homogen
ausgeleuchtet wird.
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Tandem-Linsenarrays 9, 10 bedeutet
hier, daß sich
auf der Vorder- und Rückseite
eines Substrats jeweils ein Linsenarray 91, 92; 101, 102 befindet,
die hier identisch und zueinander justiert sind. Die Substratdicke
bei beiden Tandem-Linsenarrays 9, 10 sind so gewählt, daß die Brennpunkte
der Linsen des jeweiligen Linsenarrays 91, 101 auf
der Vorderseite in der Hauptebene der Linsen des jeweiligen Linsenarrays 92, 102 auf
der Rückseite
des Substrates liegen. Die Linsenarrays 9 und 10 sind
als zwei gekreuzt zueinander angeordnete Tandem-Zylinderlinsenarrays ausgeführt und
an die auszuleuchtende Fläche 8,
die hier 11 mm × 8,5 mm
entspricht, angepaßt.
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Die
Tandem-Linsenarrays
9,
10 sind durch die folgende
Tabelle 2 gekennzeichnet
| Linsenarray | Fläche (B × H) [mm2] | Linsen-Breite [mm] | Mitten-Dicke [mm] | Brechzahl | R
[mm] | k |
| 9 | 8 × 10 | 0,9 | 2,28 | 1,5 | 0,8639 | –0,7726 |
| 10 | 8 × 10 | 0,7 | 2,28 | 1,5 | 0,8639 | –0,7726 |
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Die
Mittendicke ist der Abstand zwischen den Scheiteln der gegenüberliegenden
Linsen beider Linsenarrays eines Tandem-Linsenarrays. Die Profilhöhe z des
einzelnen Linsenarrays
91,
92 101,
102 ist
dabei wie folgt gegeben:
mit
Flächenkoordinaten (x, y, z).
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Bei
dem hier beschriebenen Tandem-Linsenarrays erstrecken sich die Zylinderlinsen
der Linsenarrays 91, 92 in x-Richtung (in 2 senkrecht
zur Zeichenebene), so daß hier
cx = 0.
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Die
Zylinderlinsen der Linsenarrays 101, 102 erstrecken
sich in y-Richtung, so daß hier
cy = 0.
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Die
Fokussierlinse 11 weist eine Brennweite F auf, wobei der
optische Abstand der Fokussierlinse 11 zu dem ersten Linsenarray 9 der
Brennweite F entspricht und die zu beleuchtende Fläche 8 auch
um die Brennweite F von der Fokussierlinse 11 beabstandet
ist.
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Die
Fokussierlinse 11 ist aus PMMA gebildet und weist einen
Durchmesser von 22 mm bei einer Mittendicke von 7,5 mm auf. Die
Krümmungsradien
der Flächen
F3 und F4 betragen –20,785
mm und 13,888 mm. Die konischen Konstanten k1 und k2 betragen –9,00766
und –0,8782.
Die Brennweite F der Fokussierlinse 11 beträgt 16 mm.
Die Profilhöhe
ergibt sich gemäß der Formel
(1), wobei aber nur Terme bis zu den quadratischen Termen von r
berücksichtigt
sind.
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Ferner
weist die Beleuchtungsvorrichtung noch einen farbselektiven Retarder 12 auf,
der nur die Polarisation im grünen
Spektralbereich um 90° dreht,
so daß die
zu beleuchtende Fläche 8 mit
rotem, grünem und
blauem Licht gleicher Polarisation beleuchtet wird. Dies ist besonders
bei der Nutzung von polarisationssensitiven Bildgebern (wie z. B.
Bildgeber auf Flüssigkristallbasis)
notwendig. Der Retarder 12 kann natürlich auch zwischen der Fokussierlinse 11 und
der ersten Kombiniereinheit 5 angeordnet sein. In gleicher
Weise kann der Retarder 7 auch an jedem Ort zwischen der
ersten und zweiten Kombiniereinheit 5 und 6 angeordnet sein.
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In 2 ist
das optische Prinzip des verwendeten Kondensorsystems noch einmal
dargestellt. Die Linsenarrays 91 und 92 sowie 101 und 102 der
beiden Tandem-Linsenarrays 9, 10 sind jeweils
um die Brennweite f der Linsen des Linsenarrays 91, 92 bzw. 101, 102 beabstandet
und der optische Abstand vom Linsenarray 92 des ersten
Tandem-Linsenarrays 9 zur Fokussierlinse 11 und
von der Fokussierlinse 11 zur beleuchtenden Fläche 8 beträgt jeweils
die Brennweite F der Fokussierlinse 11.
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In
der zu beleuchtenden Fläche 8 kann
beispielsweise ein transmissiver Lichtmodulator angeordnet sein.
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In 3 ist
eine Projektionsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
gezeigt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind und deren Beschreibung nicht wiederholt wird. Im Unterschied
zu der in 1 gezeigten Ausführungsform
ist bei 3 nur eine Farbkombiniereinheit
vorgesehen, die als sogenannter X-Würfel 20 ausgebildet
ist, der zwei Farbteilerschichten 21 und 22 aufweist,
die sich kreuzen und zueinander um 90° verlaufen. Die Farbteilerschichten 21 und 22 sind
dielektrische Schichten, wobei die Farbteilerschicht 21 aus
HfO2-, Al2O3-, TiO2-Schichten
gebildet ist und die Farbteilerschicht 22 aus TiO2- und SiO2-Schichten
gebildet ist und bevorzugt das Licht mit der s-Polarisation reflektieren,
so daß hinter
dem X-Würfel 20 das
blaue und rote Licht im wesentlichen s-polarisiert ist und das transmittierte
grüne Licht
im wesentlichen p-polarisiert ist. Daher ist ein farbselektiver λ/2-Retarder 23 vorgesehen,
der die Polarisation des grünen
Lichtes um 90° dreht.
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Die
Fokussierlinse 11 ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform
als zweilinsiges System ausgebildet, dem ein Vorpolarisator 24 nachgeordnet
ist, der Licht mit p-Polarisation absorbiert oder reflektiert, so daß hinter
dem Vorpolarisator nur noch s-polarisiertes Licht vorhanden sein
sollte. Dieses wird dann mittels des Polarisationsteilerwürfels 25 auf
einen LCoS-Modulator 26 (in 3 gesehen
nach unten) gelenkt, der die Polarisationsrichtung des einfallenden
Lichtes in Abhängigkeit
der vorgegebenen Daten um 90° dreht
oder nicht, so daß ein
modulierte Strahl bzw. ein Bild erzeugt wird, das mittels einer
Projektionsoptik 28 auf eine Projektionsfläche 29 projiziert
werden kann.
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Der
Polarisationsteilerwürfel
trennt daher von dem von dem LCoS-Modulators 26 reflektierten
Licht das Aus-Licht (Licht der dunkel darzustellenden Bildpunkte)
derart ab, daß es,
in 3 gesehen, nach links wegreflektiert wird, während das
Ein-Licht (Licht der hell darzustellenden Bildpunkte) transmittiert
wird und über
die Projektionsoptik 28 auf die Projektionsfläche 29 trifft.
Der Polarisationsteilerwürfel 25 dient
somit auch als Analysator. Da der Polarisationsteilerwürfel 25 zwischen
der Fokussierlinse 11 und dem Lichtmodulator in einem Raumbereich
angeordnet ist, der aufgrund des Wabenkondensorsystems vorhanden
ist und auch vorgesehen werden muß, kann die Projektionsvorrichtung
insgesamt sehr kompakt ausgebildet werden.
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Bei
der hier beschriebenen Projektionsvorrichtung wird der Lichtmodulator 26 zeitsequentiell
mit rotem, grünem
und blauen Licht beleuchtet, so daß nacheinander rote, grüne und blaue
Teilbilder projiziert werden. Der Wechsel zwischen den einzelnen
Teilbildern wird so schnell durchgeführt, daß ein Betrachter nur die Überlagerung
der Farbteilbilder und damit ein mehrfarbiges Bild wahrnehmen kann.
Zur Steuerung des Lichtmodulators 26 sowie der Lichtquellen 1 bis 3 ist
eine Ansteuereinheit 27 vorgesehen.
Flächenkoordinaten (x, y, z).