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    • 专利摘要:
    Es wird bereitgestellt ein Lichtmischstab (L), insbesondere für einen Projektor, mit einer Eintrittsfläche (2) sowie einer ersten, zweiten und dritten Austrittsfläche (9, 10, 11), einem ersten Integratorstab (1) sowie mit einem ersten Auskoppelelement (4), einem zweiten Integratorstab (5), einem zweiten Auskoppelelement (6) und einem dritten Integratorstab (7), die sich in dieser Reihenfolge an den ersten Integratorstab (1) anschließen, DOLLAR A wobei eine erste Endfläche des ersten Integratorstabs (1) die Eintrittsfläche (2) bildet und der erste Integratorstab (1) über die Eintrittsfläche eingekoppeltes mehrfarbiges Licht zum ersten Auskoppelelement (4) führt, das vom mehrfarbigen Licht nur das Licht einer ersten Farbe zur ersten Austrittsfläche (9) reflektiert und das restliche Licht in den zweiten Integratorstab (5) transmittiert, der das restliche Licht zum zweiten Auskoppelelement (6) führt, das vom restlichen Licht nur das Licht einer zweiten Farbe zur zweiten Austrittsfläche (10) reflektiert und das verbleibende Licht in den dritten Integratorstab (7) transmittiert, der vom verbleibenden Licht das Licht einer dritten Farbe zur dritten Austrittsfläche (11) führt.
    公开号:DE102004011171A1
    申请号:DE200410011171
    申请日:2004-03-08
    公开日:2005-09-29
    发明作者:Günter Rudolph
    申请人:Carl Zeiss Jena GmbH；
    IPC主号:G02B27-09
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Lichtmischstab, insbesondere für einenProjektor, der mittels steuerbarer Lichtmodulatoren Farbteilbildererzeugt und diese in überlagenderWeise als mehrfarbiges Bild auf eine Projektionsfläche projiziert.
    [0002] Beisolchen Projektoren, die auch digitale Projektoren genannt werden,wird im Beleuchtungszweig als Lichtquelle häufige eine Lichtquelle verwendet,die weißesLicht abgibt, wie beispielsweise eine Bogenlampe. Um eine gleichmäßige Ausleuchtungder flächigenLichtmodulatoren zu erreichen, wird das Licht der Lichtquelle beispielsweisemittels eines Lichtmischstabes homogenisiert und danach mittelsschräggestellterplanparalleler Platten mit Farbteilerschichten spektral so zerlegt,daß dieLichtmodulatoren mit den entsprechenden Farben beaufschlagt werden.Nachdem der Ausgang des Lichtmischstabes in der Regel mittels einerRelayoptik auf die Lichtmodulatoren abgebildet wird, und auch noch dieplanparallelen Platten zwischen dem Lichtmischstab und den Lichtmodulatorenangeordnet sein müssen,führt dieszu komplizierten räumlichenAnordnungen der optischen Elemente und insbesondere auch zu unerwünscht großen Bündelquerschnitten inder Relayoptik.
    [0003] Ausgehendhiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen Lichtmischstab vorzusehen,der bei Verwendung in einem Projektor mit mehreren Lichtmodulatorendazu führt,daß derBeleuchtungszweig des Projektors verbessert werden kann.
    [0004] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe gelöst durcheinen Lichtmischstab, insbesondere für einen Projektor, mit einerEintrittsflächesowie einer ersten, zweiten und dritten Austrittsfläche, einemersten Integratorstab sowie mit einem ersten Auskoppelelement, einemzweiten Integratorstab, einem zweiten Auskoppelelement und einemdritten Integratorstab, die sich in dieser Reihenfolge an den erstenIntegratorstab anschließen,wobei eine erste Endflächedes ersten Integratorstabs die Eintrittsfläche bildet und der erste Integratorstab über dieEintrittsflächeeingekoppeltes mehrfarbiges Licht zum ersten Auskoppelelement führt, dasvom mehrfarbigen Licht nur das Licht einer ersten Farbe zur erstenAustrittsflächereflektiert und das restliche Licht in den zweiten Integratorstabtransmittiert, der das restliche Licht zum zweiten Auskoppelelementführt,das vom restlichen Licht nur das Licht einer zweiten Farbe zur zweiten Austrittsfläche reflektiertund das verbleibende Licht in den dritten Integratorstab transmittiert,der vom verbleibenden Licht das Licht einer dritten Farbe zur drittenAustrittsflächeführt.
    [0005] Somitwird mit den erfindungsgemäßen Lichtmischstabdie Funktion der Erzeugung eines gleichmäßig leuchtenden Feldes unddie Funktion der spektralen Zerlegung des eingekoppelten mehrfarbigenLichtes in vorteilhafter Weise kombiniert. Der erfindungsgemäße Lichtmischstabgibt an seinen Austrittsflächenbereits das entsprechende Licht der gewünschten Farbe ab, so daß die bisher übliche spektraleZerlegung nach dem Lichtmischstab nicht mehr notwendig ist. Desweiteren ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Lichtmischstabes sehr einfach, dadie Integratorstäbeund Auskoppelelemente lediglich hintereinander angeordnet werdenmüssen.
    [0006] Dererfindungsgemäße Lichtmischstabbeziehungsweise die Integratorstäbesind so ausgebildet, daß dasin ihnen geführteLicht, das nicht direkt hindurchläuft, an den Seitenflächen reflektiertwird, so daß imLichtmischstab Licht mit einem großem Öffnungswinkel geleitet werdenkann, ohne daß sich derBündelquerschnitt ändert, wennder Querschnitt der Integratorstäbekonstant ist. Auch die Auskoppelelemente sind bevorzugt so ausgebildet,daß siefür dasvon ihnen transmittierte Licht als Integratorstab wirken.
    [0007] Dererfindungsgemäße Lichtmischstabweist bevorzugt einen konstanten Querschnitt, beispielsweise einenrechteckigen Querschnitt auf. Natürlich sind auch andere Querschnittformen(viereckig, fünfeckig,sechseckig,..., rund, oval) möglich.Auch ist es möglich,daß sichder Querschnitt des Lichtmischstabs entlang seiner Längsrichtung ändert.
    [0008] DieIntegratorstäbekönnenals Vollmischstab ausgebildet sein. In diesem Fall bestehen sie auseinem fürdas Licht transparenten Material und die Reflexion erfolgt entwederdurch Totalreflexion an den Seitenflächen oder durch Reflexion aneiner entsprechend aufgebrachten Reflexionsschicht an den Seitenflächen. Alternativkönnendie Integratorstäbe auchHohlmischstäbesein, bei denen der Bereich, in dem das Licht geführt ist,durch reflektive Schichten begrenzt ist. Die Integratorstäbe sindsomit Hohlstäbemit reflektiven Innenflächen.
    [0009] Insbesonderekann bei dem erfindungsgemäßen Lichtmischstabzwischen dem ersten Integratorstab und dem ersten Auskoppelelementeine erste Reflexionsschicht angeordnet sein, die das mehrfarbigeLicht vom ersten Integratorstab zum ersten Auskoppelelement transmittiertund das vom ersten Auskoppelelement auf die erste Reflexionsschichtreflektierte Licht zur ersten Austrittsfläche reflektiert. In gleicherWeise kann zwischen dem zweiten Integratorstab und dem zweiten Auskoppelelementeine zweite Reflexionsschicht angeordnet sein. Diese Reflexionsschichtenführenzu dem Vorteil, daß Verlust vermiedenwerden können,die durch die Reflexion von Licht von dem entsprechenden Auskoppelelementzu den entsprechenden Integratorstab entstehen würden, da die Reflexionsschichtdieses Licht zu der entsprechenden Austrittsfläche reflektiert. Weiterhingewährleistetdie Reflexionsschicht auch noch, daß das auszukoppelnde Lichtzur entsprechenden Austrittsflächemit konstantem Querschnitt umgelenkt werden kann.
    [0010] Beieiner weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs ist dieerste bzw. zweite Reflexionsschicht als separate Schicht ausgebildet,deren Reflexionsgrad mit steigendem Einfallswinkel zunimmt. Dadurchläßt sichsehr leicht gewährleisten,daß dasgesamte in den IntegratorstäbengeführteLicht transmittiert wird, währenddas von dem entsprechenden Auskoppelelement zurück reflektierte Licht, dasin der Regel einen sehr viel größeren Einfallswinkelbezüglichder Reflexionsschicht aufweist, von der Reflexionsschicht sicherzur Austrittsflächereflektiert werden kann.
    [0011] Fernerkann die erste bzw. zweite Reflexionsschicht als Totalreflexionsfläche desersten bzw. zweiten Auskoppelelements ausgebildet sein. Dadurchwird eine äußerst hoherReflexionsgrad vorteilhaft erreicht.
    [0012] DieTotalreflexionsflächekann, wenn der erste bzw. zweite Integratorstab ein Vollmischstabist, beispielsweise dadurch ausgebildet sein, daß zwischen dem Auskoppelelementund dem entsprechenden Integratorstab ein Spalt (beispielsweiseein Luftspalt) vorhanden ist oder daß die Brechzahl des Materialsdes Auskoppelelements größer istals die Brechzahl des Materials des Integratorstabes. Im Fall unterschiedlichenBrechzahlen könnendas Auskoppelelement und der entsprechende Integratorstab miteinanderin direktem Kontakt stehen oder übereinen optischen Kitt miteinander verbunden sein.
    [0013] Insbesonderekann bei zumindest einem der Auskoppelelemente eine Grenzfläche alsdie erste bzw. zweite Austrittsfläche ausgebildet sein. Dies führt zu einem äußerst kompaktenLichtmischstab, da mittels dem Auskoppelelement bereits die Austrittsfläche ausgebildetist.
    [0014] Daserste und/oder zweite Auskoppelelement kann ein Prisma sein. Daein Prisma ein gängigesoptisches Bauelement ist, kann der Lichtmischstab kostengünstig hergestelltwerden.
    [0015] Einebevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs bestehtdarin, daß dieerste, zweite und dritte Austrittsfläche in einer beziehungsweisein zueinander parallelen Ebenen oder in zwei zueinander nicht parallelenEbenen liegen. Dies läßt sichbei den erfindungsgemäßen Lichtmischstabbesonders einfach dadurch realisieren, daß das entsprechenden Auskoppelelementund gegebenenfalls der nachfolgenden Integratorstab so um die Längsachsedes Lichtmischstabs gedreht angeordnet ist/sind, daß die Austrittsfläche, diebevorzugt am Auskoppelelement selbst ausgebildet ist, in der gewünschtenAusrichtung liegt.
    [0016] Besondersbevorzugt ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Lichtmischstab die Integratorstäbe zueinanderkoaxial angeordnet sind. Dies vereinfacht einerseits den Aufbauund führtandererseits zu dem Vorteil, daß dieAusrichtung der Austrittsflächenleicht durch ein entsprechendes Drehen der Auskoppelelemente realisiertwerden kann.
    [0017] DerLichtmischstab ist insbesondere geradlinig ausgebildet, so daß er leichtherstellbar ist.
    [0018] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung schließt sich bei den erfindungsgemäßen Lichtmischstabein drittes Auskoppelelement an den dritten Integratorstab an, wobeidas dritte Auskoppelelement von dem vom dritten Integratorstab kommendeLicht das Licht der dritten Farbe zur dritten Austrittsfläche reflektiert. Dasdritte Auskoppelelement kann ein Umlenkprisma sein. Natürlich istes auch möglich,daß dasdritte Auskoppelelement eine Farbteilerschicht enthält und nurdas dritte Licht zur dritten Austrittsfläche reflektiert und das nochverbleibende Licht transmittiert.
    [0019] Insbesonderekann zwischen dem dritten Auskoppelelement und dem dritten Integratorstab einedritte Reflexionsschicht angeordnet sein, die das vom dritten Integratorstabkommende Licht zum dritten Auskoppelelement transmittiert und dasvom dritten Auskoppelelement auf die dritte Reflexionsschicht reflektierteLicht zur dritten Austrittsflächereflektiert. Damit werden die Verlust vermieden, die durch das inden dritten Integratorstab zurückreflektierte Licht auftreten würden.Des weiteren kann das Licht der dritten Farbe mit konstantem Querschnitt zurdritten Austrittsflächehin umgelenkt werden.
    [0020] Besondersbevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabes beziehungsweiseseiner vorteilhaften Weiterbildung bei einer Projektionsvorrichtungmit einer Lichtquelle, die mehrfarbiges Licht abgibt, das in denLichtmischstab einkoppelbar ist, einem ersten, zweiten und dritten Lichtmodulator,die mit Licht von der ersten, zweiten bzw. dritten Austrittsfläche beaufschlagbarsind und jeweils ein Farbteilbild erzeugen können, einer den Lichtmodulatorennachgeschalteten Überlagerungseinheit,die die Farbteilbilder zu einem gemeinsamen Farbbild überlagern,sowie einer der Überlagerungseinheitnachgeordneten Projektionsoptik, mit der das mehrfarbige Bild aufeine Projektionsflächeprojizierbar ist. Damit wird eine Projektionsvorrichtung bzw. eindigitaler Projektor zur Verfügunggestellt, der den erfindungsgemäßen Lichtmischstabaufweist, so daß seinBeleuchtungszweig deutlich vereinfacht gebildet werden kann.
    [0021] Insbesonderekann die Projektionsvorrichtung noch eine Ansteuereinheit aufweisen,die auf der Basis vorgegebener Bilddaten die Lichtmodulatoren ansteuert,um die gewünschtenFarbteilbilder zu erzeugen.
    [0022] Natürlich istes möglich,zwischen den Austrittsflächenund den zugeordneten Lichtmodulatoren noch eine Optik vorzusehen,die die Austrittsflächen aufdie Lichtmodulatoren abbilden und somit gleichmäßig beleuchten.
    [0023] DieLichtmodulatoren könnentransmissive oder reflektive Lichtmodulatoren sein.
    [0024] DieErfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalbernoch näher erläutert. Inder Zeichnung zeigt:
    [0025] 1 eineschematische Draufsicht auf einen Lichtmischstab gemäß einerersten Ausführungsform;
    [0026] 2 einevergrößerte Ansichteines Ausschnitts von 1;
    [0027] 3 eineperspektivische Ansicht einer Projektionsvorrichtung mit dem Lichtmischstabvon 1;
    [0028] 4 eineperspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Lichtmischstabsvon 1;
    [0029] 5 eineDraufsicht einer weiteren Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Lichtmischstabs,
    [0030] 6 einevergrößerte Ansichteines Ausschnitts von 5.
    [0031] Wieaus der in 1 schematisch dargestelltenDraufsicht ersichtlich ist, umfaßt der Lichtmischstab L, dereinen rechteckigen Querschnitt aufweist, in dieser Ausführungsformeinen ersten Integratorstab 1 mit einer Eintrittsfläche 2 sowieeiner gegenüberliegendenEndfläche 3.An die Endfläche 3 schließen sichin dieser Reihenfolge ein erstes Auskoppelprisma 4, einzweiter Integratorstab 5, ein zweites Auskoppelprisma 6,ein dritter Integratorstab 7 sowie ein drittes Prisma 8,das als Umlenkprisma dient, an. Die Prismen 4, 6 und 8 sindjeweils 90°-Prismen, deren ersteKathetenseite an den entsprechenden Endflächen 3, 3', 3" der Integratorstäbe 1, 5 und 7 angrenzenund deren zweite Kathetenseite eine erste, zweite und dritte Austrittsfläche 9, 10, 11 desLichtmischstabes L bilden. Auf der Hypotenusenseite des ersten undzweiten Prismas 4, 6 ist jeweils eine Farbteilerschicht 12, 13 undauf der Hypotenusenseite des dritten Prismas 8 ist eineReflexionsschicht 14 aufgebracht.
    [0032] DieIntegratorstäbe 1, 5 und 7,die zueinander koaxial angeordnet sind, sind jeweils als Vollmischstabausgebildet, so daß dasvon einer Lichtquelle 15 über die Eintrittsfläche 2 eingekoppelte mehrfarbigeLicht an den Längsseitenreflektiert wird, sofern es beim Durchgang durch die Integratorstäbe 1, 5 und 7 aufdie Längsseitentrifft. In 1 ist nur die vordere und hintereLängsseite 16 und 17 sichtbar.Die Reflexion an den Längsseitenkann durch Totalreflexion und/oder durch Reflexion an einer entsprechendenReflexionsschicht, wenn sie auf den Längsseiten 13, 14 aufgebrachtist, erfolgen. Die Austrittsflächen 9, 10, 11 liegenzusammen mit hinteren Längsseite 17 inderselben Ebene.
    [0033] Dieerste Farbteilerschicht 12 des ersten Auskoppelprismas 4 istso ausgebildet, daß sieaus dem mehrfarbigen Licht das rote Licht so reflektiert, daß es durchdie erste Austrittsfläche 9 tritt,und das restliche Licht in den zweiten Integratorstab 5 transmittiert.Die zweite Farbteilerschicht 13 des zweiten Farbteilerprismas 6 istso ausgebildet, daß sievon dem aus dem zweiten Integratorstab 5 kommenden Lichtdas grüneLicht reflektiert, so daß diesesdurch die zweite Austrittsfläche 10 austritt,und das restliche Licht und somit das blaue Licht in den drittenIntegratorstab 7 transmittiert. Das blaue Licht wird dann ander Spiegelschicht 14 des dritten Prismas 8 soreflektiert, daß esdurch die dritte Austrittsfläche 11 austritt.
    [0034] DiePrismen 4, 6 und 8 sind jeweils von den entsprechendenEnden der Integratorstäbeetwas beabstandet angeordnet, so daß zwischen den Enden der Integratorstäbe 1, 5 und 7 undder zugewandten Kathetenseite der Prismen 4, 6 und 8 ein Spalt 18 vorhandenist. In 2 ist eine Ausschnittsvergrößerung von 1 dargestellt,wobei nur das Ende des ersten Integratorstabs 1 und daserste Auskoppelprisma 4 eingezeichnet sind. In der Darstellungvon 2 ist der Luftspalt 18 zwischen dem erstenIntegratorstab 1 und dem ersten Auskoppelprisma 4 zurVerdeutlichung deutlich größer dargestellt alses tatsächlichist (z.B. 0,01 mm). Der Luftspalt 18 führt zu dem Vorteil, daß die Lichtstrahlen,die aufgrund der Reflexion an der Farbteilerschicht 12 in denersten Integratorstab 1 zurückreflektiert werden würden, ander dem Ende 3 zugewandten Kathetenfläche des ersten Auskoppelprismas 4 eineTotalreflexion erfahren, so daß auchdiese Lichtstrahlen durch die erste Austrittsfläche 9 laufen. Diesist beispielhaft fürden Lichtstrahl S1 dargestellt, der am Punkt P1 der Farbteilerschicht 12 inRichtung zu dem ersten Integratorstab 1 reflektiert wird,aber am Punkt P2 der am Luftspalt angrenzenden Kathetenseite totalreflektiertwird, so daß derLichtstrahl S1 durch die Austrittsfläche 9 hindurchtritt.Damit kann das rote Licht mit konstantem Querschnitt mittels demAuskoppelprisma 4 umgelenkt und über die erste Austrittsfläche 9 ausgekoppeltwerden. Des weiteren werden die Lichtverluste vermieden, die dadurchauftreten würden,wenn ein Teil des roten Lichtes in den ersten Integratorstab 1 zurückreflektiertwerden würde.In gleicher Art und Weise werden der konstante Querschnitt des ausgekoppeltengrünenund blauen Lichts am zweiten und dritten Austrittsfenster 10 und 11 beibehaltenund werden auch die Lichtverluste bei der Umlenkung minimiert.
    [0035] Natürlich istes auch möglich,die dem Luftspalt 18 folgenden Komponenten mit einem größeren Querschnittvorzusehen. Der größere Querschnittwird dabei so gewählt,daß erum die im Luftspalt auftretende Aufweitung des Lichtes vergrößert ist.Bei einem Öffnungswinkeldes in den Integratorbereich 1 eingekoppelten Lichts von15° undeinem Luftspalt von 0,01 mm führtdies zu einer um 3 μmgrößeren Seitenlänge desrechteckigen Querschnitts des Prismas 4 und des zweitenIntegratorstabes 5 quer zur Ausbreitungsrichtung des Lichts.Die Prismen 6 und 8 sowie der dritte Integratorstab 7 können aufgrunddes Luftspalts zwischen dem Prismen 6 und dem zweiten Integratorstab 5 einenim Vergleich zum zweiten Integratorstab 5 und dem ersten Prisma 4 nochmalsvergrößerten Querschnittaufweisen, um die durch den Spalt bedingte Strahlaufweitung zu berücksichtigen.Damit könnenselbst die äußerst geringenVerluste, die durch die Strahlaufweitung am Luftspalt bedingt sind,vermieden werden.
    [0036] In 3 isteine Projektionsvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen LichtmischstabL perspektivisch dargestellt. Das ausgekoppelte rote, grüne und blaueLicht wird dabei jeweils übereine zugeordnete Relayoptik 20, 21 und 22,entsprechende Umlenkspiegel 23 und 24 und Polarisationsteilerwürfeln 25, 26 und 27 alslinear polarisiertes Licht auf entsprechende Lichtmodulatoren 28, 29, 30 gelenkt.Die Lichtmodulatoren, die beispielsweise LCD- oder LCoS-Module sind,weisen eine Vielzahl von voneinander unabhängig ansteuerbare Pixel auf,die in einen ersten und zweiten Zustand bringbar sind, wobei diePixel im ersten Zustand die Polarisationsrichtung des reflektiertenLichts um 90° drehenund die Pixel im zweiten Zustand die Polarisationsrichtung des reflektiertenLichts nicht drehen. Das so reflektierte Licht läuft wiederum durch die Polarisationsstrahlteilerwürfel 25–27,die jetzt als Analysatoren dienen und nur das Licht, das von densich im ersten Zustand befindenden Pixeln reflektiert wurde, zueiner Farbzusammenführungseinheit 31 alsEin-Licht transmittieren. Die Farbzusammenführungseinheit 31 überlagertdas Ein-Licht der einzelnen Lichtmodulatoren 28–30 undsomit die durch die Lichtmodulatoren 28–30 eingestelltenFarbteilbilder und koppelt das so überlagerte mehrfarbige Strahlenbündel über ein Umlenkspiegel 32 inein Projektionsobjektiv 33 ein, mittels dem eine Bildprojektionauf eine Projektionsfläche(nicht gezeigt) durchgeführtwird.
    [0037] Mittelsdem zweiten und dritten Integratorstab 5, 7 können diegewünschtenAbständeder Austrittsflächen 9, 10 und 11 eingestelltwerden. Bei der Ausführungsformvon 3 sind die Abstände so gewählt, daß die Relay-Optiken 20–22 direktmit dem Licht von den Austrittsflächen 9–11 beaufschlagtwerden können.
    [0038] In 4 isteine zweite Ausführungsformdes Lichtmischstabs L gezeigt, die sich von der in 1 gezeigtenAusführungsformdarin unterscheidet, daß daszweite Auskoppelprisma 6 und der zweite Integratorstab 7 umdie Längsachsedes Lichtmischstabs L gegenüberdem ersten Auskoppelprisma 4 um 90° gedreht sind, und daß das drittePrisma 8 um die Längsachsedes Lichtmischstabs L um 180° gegenüber demersten Auskoppelprisma 4 gedreht ist. Somit liegen dieAustrittsflächen 9, 10, 11 nichtmehr auf derselben Seite des Lichtmischstabs, sondern jede Austrittsfläche liegtauf einer anderen Seite des Lichtmischstabs. Natürlich können auch zwei der drei Austrittsflächen aufder gleichen Seite des Lichtmischstabs liegen.
    [0039] In 5 isteine Ausführungsformdes Lichtmischstabs gezeigt, bei dem die Integratorstäbe 1, 5 und 7 alsHohlmischstababschnitte ausgebildet sind. Jeder Integratorstab 1, 5 und 7 umfaßt vierPlanplatten, die zu einem Rohr mit rechteckigem Querschnitt verbundenund deren Innenflächenverspiegelt sind. Um gleiche optische Wege für das von dem ersten und zweitenAuskoppelprisma 4 und 6 transmittierten Lichtzu gewährleisten,sind ein erstes und zweites Ausgleichprisma 40 und 41 sovorgesehen, daß zwischendem ersten und zweiten Integratorstab 1 und 5 sowiedem zweiten und dritten Integratorstab 5 und 7 jeweilsein Farbteilerwürfelausgebildet ist.
    [0040] In 6 isteine vergrößerte Ausschnittsdarstellungdes Endes des ersten Integratorstabs 1 und des ersten Auskoppelprismas 4 gezeigt.Hier kann das Auskoppelprisma 4 direkt an der Endfläche des erstenIntegratorstabs angeordnet sein, da aufgrund der Ausbildung alsHohlintegrator eine Material-Luft-Grenzfläche zwischen der Endfläche desersten Integratorstabs 1 und der entsprechenden Kathetenseitedes ersten Auskoppelprismas 4 vorliegt. Auch hier findetwiederum die gewünschteTotalreflexion am Punkt P2 fürden Lichtstrahl S1 statt, der an der ersten Farbteilerschicht 12 amPunkt P1 reflektiert wurde. Somit wird auch bei dieser Ausführungsformvorteilhaft erreicht, daß derQuerschnitt bei der Auskopplung des Lichtes konstant bleibt unddaß keineRückreflexiondes auszukoppelnden Lichtes in den Integratorstab 1 stattfindet,so daß unerwünschte Verlustevermieden werden können.
    [0041] Natürlich istes auch möglich,daß zumindest einerder Integratorstäbeals Hohlmischstab-Abschnittund zumindest einer der Integratorstäbe als Vollmischstab-Abschnittausgebildet ist.
    [0042] EineWeiterbildung der Ausführungsformvon 1 und 2 besteht darin, die Prismen 4, 6 und 8 direktmit den Endflächender entsprechenden Integratorstäbe 1, 5 und 7 zuverbinden, beispielsweise mittels Ansprengen oder einem optischenKitt und die gewünschteTotalreflexion dadurch zu realisieren, daß die Brechzahl des Materialsdes entsprechenden Prismas 4, 6 und 8 größer istals die Brechzahl des Materials des entsprechenden Integratorstabs 1, 5 und 7.
    [0043] Fernerist es bei den Ausführungsformenvon 1 und 2 auch möglich, statt des Spalts 18 eineReflexionsschicht zwischen der Endfläche des entsprechenden Integratorsstabs 1, 5 und 7 undder Kathetenseite des zugeordneten Prismas 4, 5 bzw. 8 anzuordnen,deren Reflexionsgrad mit steigendem Einfallswinkel zunimmt. DerReflexionsgrad dieser Reflexionsschicht bzw. teilreflektierendenSchicht ist dabei so eingestellt, daß das im Integratorstab 1, 5, 7 geführte Lichttransmittiert wird, währenddie von den Farbteilschichten 12–14 auf die Reflexionsschichtzurückreflektierten Lichtstrahlen reflektiert werden.
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] Lichtmischstab (L), insbesondere für einen Projektor,mit einer Eintrittsfläche(2) sowie einer ersten, zweiten und dritten Austrittsfläche (9, 10, 11),einem ersten Integratorstab (1 ), sowie mit einem erstenAuskoppelelement (4), einem zweiten Integratorstab (5),einem zweiten Auskoppelelement (6) und einem dritten Integratorstab(7), die sich in dieser Reihenfolge an den ersten Integratorstab(1) anschießen,wobei eine erste Endflächedes ersten Intergratorstabs (1) die Eintrittsfläche (2)bildet und der erste Integratorstab (1) über dieEintrittsflächeeingekoppeltes mehrfarbiges Licht zum ersten Auskoppelelement (4)führt,das vom mehrfarbigen Licht nur das Licht einer ersten Farbe zurersten Austrittsfläche(9) reflektiert und das restliche Licht in den zweitenIntegratorstab (5) transmittiert, der das restliche Licht zumzweiten Auskoppelelement (6) führt, das vom restlichen Lichtnur das Licht einer zweiten Farbe zur zweiten Austrittsfläche (10)reflektiert und das verbleibende Licht in den dritten Integratorstab(7) transmittiert, der vom verbleibenden Licht das Lichteiner dritten Farbe zur dritten Austrittsfläche (11) führt.
    [2] Lichtmischstab nach Anspruch 1, bei dem zwischendem ersten Integratorstab (1) und dem ersten Auskoppelelement(4) eine erste Reflexionsschicht angeordnet ist, die dasmehrfarbige Licht vom ersten Integratorstab (1) zum erstenAuskoppelelement (4) transmittiert und das vom ersten Auskoppelelement (4)auf die erste Reflexionsschicht reflektierte Licht zur ersten Austrittsfläche (9)reflektiert.
    [3] Lichtmischstab nach Anspruch 2, bei dem die ersteReflexionsschicht als separate Schicht ausgebildet ist, deren Reflexionsgradmit steigendem Einfallswinkel zunimmt.
    [4] Lichtmischstab nach Anspruch 2, bei dem die ersteReflexionsschicht eine Totalreflexionsfläche des ersten Auskoppelelementsist.
    [5] Lichtmischstab nach Anspruch 4, bei dem der ersteIntegratorstab (1) ein Vollmischstab ist und zwischen demersten Integratorstab (1) und dem ersten Auskoppelelement(4) ein Spalt (18) vorhanden ist oder die Brechzahldes Materials des ersten Auskoppelelements (4) größer istals die Brechzahl des ersten Integratorstabs (1).
    [6] Lichtmischstab nach einem der obigen Ansprüche, beidem zwischen dem zweiten Integratorstab (5) und dem zweitenAuskoppelelement (6) eine zweite Reflexionsschicht angeordnetist, die das restliche Licht vom zweiten Integratorstab (5)zum zweiten Auskoppelelement (6) transmittiert und dasvom zweiten Auskoppelelement (6) auf die zweite Reflexionsschichtreflektierte Licht zur zweiten Austrittsfläche (10) reflektiert.
    [7] Lichtmischstab nach Anspruch 6, bei dem die zweiteReflexionsschicht als separate Schicht ausgebildet ist, deren Reflexionsgradmit steigendem Einfallswinkel zunimmt.
    [8] Lichtmischstab nach Anspruch 6, bei dem die zweiteReflexionsschicht eine Totalreflexionsfläche des zweiten Auskoppelelements(6) ist.
    [9] Lichtmischstab nach Anspruch 8, bei dem der zweiteIntegratorstab (5) ein Vollmischstab ist und zwischen demzweiten Integratorstab (5) und dem zweiten Auskoppelelement(6) ein Spalt vorhanden ist oder die Brechzahl des Materialsdes zweiten Auskoppelelements (6) größer ist als die Brechzahl des Materialsdes zweiten Integratorstabs (5).
    [10] Lichtmischstab nach einem der obigen Ansprüche, beidem zumindest bei einem der Auskoppelelemente eine Grenzfläche alsdie erste bzw. zweite Austrittsfläche (9, 10)ausgebildet ist.
    [11] Lichtmischstab nach einem der obigen Ansprüche, beidem die erste, zweite und dritte Austrittsfläche (9, 10, 11)in einer Ebene bzw. in zueinander parallelen Ebenen oder in zweizueinander nicht parallelen Ebenen liegen.
    [12] Lichtmischstab nach einem der obigen Ansprüche, beidem die Integratorstäbe(1, 5, 7) zueinander koaxial angeordnetsind.
    [13] Lichtmischstab nach einem der obigen Ansprüche, wobeider Lichtmischstab geradlinig ausgebildet ist.
    [14] Lichtmischstab nach einem der obigen Ansprüche, beidem sich ein drittes Auskoppelelement (8) an den drittenIntegratorstab (7) anschließt, das von von dem dritten Integratorstab(7) kommenden Licht das Licht der dritten Farbe zur drittenAustrittsfläche(11) reflektiert.
    [15] Lichtmischstab nach Anspruch 14, bei dem zwischendem dritten Integratorstab (7) und dem dritten Auskoppelelement(8) eine dritte Reflexionsschicht angeordnet ist, die dasLicht vom dritten Integratorstab (7) zum dritten Auskoppelelement(8) transmittiert und das vom dritten Auskoppelelement (8)auf die dritte Reflexionsschicht reflektierte Licht zur drittenAustrittsfläche(11) reflektiert.
    [16] Verwendung des Lichtmischstabs nach einem der obigenAnsprüchebei einer Projektionsvorrichtung mit einer Lichtquelle, die mehrfarbigesLicht abgibt, das in den Lichtmischstab (L) einkoppelbar ist, einemersten, zweiten und dritten Lichtmodulator (28, 29, 30),die mit Licht von der ersten, zweiten bzw. dritten Austrittsfläche (9, 10, 11)beaufschlagbar sind und jeweils ein Farbteilbild erzeugen können, einer denLichtmodulatoren (28, 29, 30) nachgeschalteten Überlagerungseinheit(31), die die Farbteilbilder zu einem gemeinsamen Farbbild überlagert,sowie einer der Überlagerungseinheit(31) nachgeordneten Projektionsoptik (33), mitder das mehrfarbige Bild auf eine Projektionsfläche projizierbar ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004011171B4|2016-02-04|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-29| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2011-05-12| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2011-05-12| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110217 |
    2015-08-04| R016| Response to examination communication|
    2015-09-08| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: CARL ZEISS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS JENA GMBH, 07745 JENA, DE |
    2015-09-08| R082| Change of representative|Representative=s name: PATENTANWAELTE GEYER, FEHNERS & PARTNER MBB, DE Representative=s name: GEYER, FEHNERS & PARTNER (G.B.R.), DE |
    2015-10-14| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2016-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004011171.5A|DE102004011171B4|2004-03-08|2004-03-08|Lichtmischstab|DE102004011171.5A| DE102004011171B4|2004-03-08|2004-03-08|Lichtmischstab|
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