(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の傾斜ミラーマトリックス（３）と、
第２の傾斜ミラーマトリックス（５）と、
前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）によって反射された光を前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）上に結像する結像光学系（４）と
を備える投影システムであって、
前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）及び前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）は複数の傾斜ミラーを有し、各傾斜ミラーの各傾斜軸は１つの同じ平面内にあり、
前記結像光学系は、第１のレンズ及び結像ミラーを備え、
該結像ミラーは光学的に使用されるエリアにより前記結像光学系（４）の開口絞りを形成し、前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）と前記結像光学系（４）との間でビーム経路を折り返す場合と折り返さない場合とがあり、光学的に使用されるエリアの縁が存在する開口絞り平面と前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）の前記１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）と前記結像光学系（４）との間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となり、
第１のレンズ（８）は平凸レンズ（８）として設計され、前記結像ミラーは背面を金属被覆された第２のレンズ（９）として設計され、前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）と前記第１のレンズ（８）との間でビーム経路を折り返す場合と折り返さない場合とがあり、前記第１のレンズ（８）の凸側と前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）の前記１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）と前記第１のレンズ（８）との間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となり、前記第１のレンズ（８）の前記凸側（Ｆ２）は、非球面（Ｆ２）として設計され、該非球面はただ１つの鏡像対称面を有し、前記非球面の全体が前記第１のレンズ（８）の平坦側（Ｆ１）に対して傾いていることを特徴とする投影システム。
【請求項２】
前記開口絞りは、前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）と前記結像光学系（４）との間で前記ビーム経路を折り返さないとすると、前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）の前記１つの同じ平面の中心を通り抜ける法線に対して前記開口絞り平面がオフセットするように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の投影システム。
【請求項３】
前記結像光学系（４）はただ１つの鏡像対称面を有することを特徴とする、請求項１に記載の投影システム。
【請求項４】
前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）及び前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）の前記１つの同じ平面は、前記鏡像対称面に対して対称に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の投影システム。
【請求項５】
第１のレンズは平凸レンズ（８）として設計され、前記結像ミラーは背面を金属被覆された第２のレンズとして設計され、前記第１のレンズ（８）の凸側（Ｆ２）は非球面として設計され、該非球面はただ１つの鏡像対称面を有し、前記非球面の全体が前記第１のレンズ（８）の平坦側（Ｆ２）に対して傾いていることを特徴とする、請求項１または２に記載の投影システム。
【請求項６】
前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）の前記１つの同じ平面は１つの平面（Ｅ）内に配置され、前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）の前記１つの同じ平面は、前記平面（Ｅ）内に、又は該平面に対して平行な平面内に配置されることと、
一方において前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）及び前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）と、他方において前記結像光学系（４）との間に偏向光学系（１１）が配置され、該偏向光学系は、前記結像光学系（４）と、個々の前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）及び前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）との間で前記ビーム経路を少なくとも一度だけ折り返すことと
を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項７】
前記偏向光学系（１１）は、内部全反射によって、前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）と前記結像光学系（４）との間の前記ビーム経路の少なくとも一度の折り返しを達成することを特徴とする、請求項６に記載の投影システム。
【請求項８】
前記偏向光学系（１１）は、内部全反射によって、前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）と前記結像光学系（４）との間の前記ビーム経路の少なくとも一度の折り返しを達成することを特徴とする、請求項６又は７に記載の投影システム。
【請求項９】
前記偏向光学系（１１）は、前記結像光学系（４）と前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）及び前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）のそれぞれとの間で前記ビーム経路を二度折り返すことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１０】
前記偏向光学系（１１）は、前記平面（Ｅ）に対して垂直な中央平面に対して対称に設計されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１１】
前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）及び前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）の前記１つの同じ平面は、前記中央平面に対して対称に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の投影システム。
【請求項１２】
前記結像光学系（４）は、前記中央平面に対して対称に設計されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の投影システム。
【請求項１３】
前記結像光学系は、平凸レンズ（８）として設計される第１のレンズと、背面を金属被覆されたレンズ（９）として設計される第２のレンズ（９）とを備え、前記第１のレンズの前記平坦側は前記偏向光学系（１１）に結合されることを特徴とする、請求項６〜１２のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１４】
前記傾斜ミラーは、第１の傾斜位置及び第２の傾斜位置に切り替えることができることと、
前記第１の傾斜ミラーマトリックス（３）を、該第１の傾斜ミラーマトリックス（３）の前記１つの同じ平面に対して垂直に突き当たるような光で照明する照明モジュールが設けられることと、
前記結像光学系（４）は、前記第１の傾斜位置にある前記第１の傾斜ミラーマトリックスの前記傾斜ミラーによって反射された光を、前記第１の傾斜位置にある前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）の前記傾斜ミラーによって反射された光が前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）の前記１つの同じ平面に対して垂直に進むような角度で、前記第２の傾斜ミラーマトリックス（５）上に結像することと
を特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前文による投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような投影システムは、たとえば、欧州特許第１２６９７５６号明細書から公知である。そのような投影システムによれば、傾斜ミラーマトリックスを１つしか備えない投影システムに比べて、２つの傾斜ミラーマトリックスから成る光学系を接続することを通じて、投影された画像内の黒レベル（したがって、黒そのものの画像スポットの残留輝度）を明らかに低減することができるという利点が達成される。
【０００３】
しかしながら、結像光学系によって第１の傾斜ミラーマトリックスによって反射された光を第２の傾斜ミラーマトリックス上に高い品質で結像することは非常に難しい。これは特に、画像を生成するために用いられる反射光のビーム束が、変調器表面に対して垂直ではなく、傾斜ミラーの傾斜位置によって予め決定される角度で進むためである。これにより、コンパクトな光学構造も難しくなる。
【発明の概要】
【０００４】
ここから始めて、本発明の目的は、良好な結像品質を実現すると同時に、コンパクトな光学構造を実現することができるような、冒頭で述べられたタイプの投影システムを開発することである。
【０００５】
その目的は、冒頭において述べられたタイプの投影システムの場合に、結像光学系が第１のレンズ及び結像ミラーを備え、結像ミラーは光学的に使用されるエリアにより結像光学系の開口絞りを形成し、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返す場合と折り返さない場合とがあり、光学的に使用されるエリアの縁が存在する開口絞り平面と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となり、第１のレンズは平凸レンズとして設計され、結像ミラーは背面を金属被覆された第２のレンズとして設計され、第１の傾斜ミラーマトリックスと第１のレンズとの間でビーム経路を折り返す場合と折り返さない場合とがあり、第１のレンズの凸側と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、第１の傾斜ミラーマトリックスと第１のレンズとの間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となり、第１のレンズの凸側は、非球面として設計され、非球面はただ１つの鏡像対称面を有し、非球面の全体が第１のレンズの平坦側に対して傾いているという点において達成される。
【０００６】
開口絞りを傾けて配置することによって、結像誤差を最小限に抑えることができるように、結像光学系を設計することができる。
【０００７】
ここで、ビーム経路の折り返しは、結像特性のないビーム経路の全ての折り返しを意味する。したがって、これらの折り返しは、水平な表面上のビーム経路の折り返しである。これらの折り返しは、装置を一層コンパクトにするための役割を果たすが、結像光学系の画像品質に影響を及ぼすことはなく、その結果、ビーム経路を折り返すことなく、開口絞りの傾斜が１つの同じ平面に関連付けられる。
【０００８】
結像ミラーは、特に、背面を金属被覆されたレンズとして設計することができる。
【０００９】
２つの傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーは、特に、第１の傾斜位置と第２の傾斜位置との間で切り替えられるか、又は動かされる。
【００１０】
本発明による投影システムの発展形態は、従属請求項において与えられる。
【００１１】
第１の傾斜ミラーマトリックスと、第２の傾斜ミラーマトリックスと、第１の傾斜ミラーマトリックスによって反射された光を第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像する結像光学系とを備える投影システムＡ１がさらに提供され、どの傾斜ミラーマトリックスもいくつかの傾斜ミラーを有し、各傾斜ミラーの各傾斜軸は１つの同じ平面内にあり、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は、ある平面内に配置され、第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は、その平面内に、又はその平面に対して平行な平面内に配置され、一方において傾斜ミラーマトリックスと他方において結像光学系との間に偏向光学系が配置され、偏向光学系は、結像光学系と個々の傾斜ミラーマトリックスとの間で少なくとも一度だけビーム経路を折り返す。
【００１２】
バージョンＡ１による投影システムとも呼ばれる、投影システムＡ１の発展形態が以下に与えられる。
【００１３】
Ａ２．偏向光学系は、内部全反射によって、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間のビーム経路の少なくとも一度の折り返しを達成する、バージョンＡ１による投影システム。
【００１４】
Ａ３．偏向レンズシステムは、内部全反射によって、第２の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間のビーム経路の少なくとも一度の曲げを達成する、バージョンＡ１又はＡ２による投影システム。
【００１５】
Ａ４．偏向光学系は、いずれの場合でも、結像光学系と各傾斜ミラーマトリックスとの間でビーム経路を二度折り返す、バージョンＡ１〜Ａ３のうちの１つによる投影システム。
【００１６】
Ａ５．偏向光学系は、変調器平面に対して垂直な中央平面に対して対称に設計される、バージョンＡ１〜Ａ４のうちの１つによる投影システム。
【００１７】
Ａ６．傾斜ミラーマトリックス（３，５）の１つの同じ平面は、中央平面に対して対称に配置される、バージョンＡ５による投影システム。
【００１８】
Ａ７．結像光学系は、中央平面に対して対称に設計される、バージョンＡ５又はＡ６による投影システム。
【００１９】
Ａ８．結像光学系は、平凸レンズとして設計された第１のレンズと、背面を金属被覆されたレンズとして設計された第２のレンズとを備え、第１のレンズの平坦側は偏向光学系に結合される、バージョンＡ１〜Ａ７のうちの１つによる投影システム。
【００２０】
Ａ９．第１のレンズの凸面側は、非球面（Ｆ２）として設計される、バージョンＡ８による投影システム。
【００２１】
Ａ１０．非球面は、第１のレンズの平坦側に対して傾けられる、バージョンＡ９による投影システム。
【００２２】
Ａ１１．結像光学系と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度が、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となる開口絞りを有する、バージョンＡ１〜Ａ１０のうちの１つによる投影システム。
【００２３】
Ａ１２．開口絞りは、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返さないとすると、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の中心を通り抜ける法線に対して開口絞り平面がオフセットするように配置される、バージョンＡ１１による投影システム。
【００２４】
Ａ１３．結合光学系は、平凸レンズとして設計された第１のレンズと、背面を金属被覆されたレンズとして設計された第２のレンズとを備え、第１のレンズの凸側と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、第１の傾斜ミラーマトリックスと第１のレンズとの間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となる、バージョンＡ１１又はＡ１２による投影システム。
【００２５】
Ａ１４．第２のレンズの金属被覆された背面は開口絞りを形成する、バージョンＡ１３による投影システム。
【００２６】
Ａ１５．傾斜ミラーは第１の傾斜位置及び第２の傾斜位置に切り替えることができ、第１の傾斜ミラーマトリックスを、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に突き当たるような光で照明する照明変調器が設けられ、結像光学系は、第１の傾斜位置にある第１の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光を、第１の傾斜位置にある第２の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光が第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に進むような角度で、第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像する、バージョンＡ１〜Ａ１４のうちの１つによる投影システム。
【００２７】
第１の傾斜ミラーマトリックスと、第２の傾斜ミラーマトリックスと、結像光学系とを備える投影システムＡ１６がさらに提供され、結像光学系は、平凸レンズとして設計された第１のレンズと、背面を金属被覆されたレンズとして設計された第２のレンズとを備え、第１のレンズの凸面側は非球面として設計され、その非球面は、ただ１つの鏡像対称面であり、非球面の全体が第１のレンズの平坦側に対して傾けられる。
【００２８】
結像光学系は、第１の傾斜ミラーマトリックスによって反射された光を第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像することが好ましい。
【００２９】
バージョンＡ１６による投影システムとも呼ばれる、投影システムＡ１６の発展形態が以下に与えられる。
【００３０】
Ａ１７．どの傾斜ミラーマトリックスもいくつかの傾斜ミラーを有し、各傾斜ミラーの各傾斜軸は１つの同じ平面内にあり、２つの傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は、鏡像対称面に対して対称に配置される、バージョンＡ１６による投影システム。
【００３１】
Ａ１８．結像光学系が鏡像対称面に対して対称に設計される、バージョンＡ１６又はＡ１７による投影システム。
【００３２】
Ａ１９．結像光学系の両方のレンズが同じ材料から形成される、バージョンＡ１６〜Ａ１８のうちの１つによる投影システム。
【００３３】
Ａ２０．どの傾斜ミラーマトリックスもいくつかの傾斜ミラーを有し、各傾斜ミラーの各傾斜軸は１つの同じ平面内にあり、結像光学系と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となる、バージョンＡ１６〜Ａ１９のうちの１つによる投影システム。
【００３４】
Ａ２１．開口絞りは、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返さないとすると、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の中心を通り抜ける法線に対して開口絞り平面がオフセットするように配置される、バージョンＡ２０による投影システム。
【００３５】
Ａ２２．第１のレンズの凸側と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、第１の傾斜ミラーマトリックスと第１のレンズとの間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となる、バージョンＡ２０又はＡ２１による投影システム。
【００３６】
Ａ２３．第２のレンズの金属被覆された背面が開口絞りを形成する、請求項Ａ２２による投影システム。
【００３７】
Ａ２４．第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は１つの平面内に配置され、第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は、その平面内に、又はその平面に対して平行な平面内に配置され、一方において傾斜ミラーマトリックスと他方において結像光学系との間に偏向光学系が配置され、偏向光学系は、結像光学系と個々の傾斜ミラーマトリックスとの間で少なくとも一度だけビーム経路を折り返す、バージョンＡ２０〜Ａ２３のうちの１つによる投影システム。
【００３８】
Ａ２５．偏向光学系は、内部全反射によって、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間のビーム経路の少なくとも一度の折り返しを達成する、バージョンＡ２４による投影システム。
【００３９】
Ａ２６．偏向光学系は、内部全反射によって、第２の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間のビーム経路の少なくとも一度の折り返しを達成する、バージョンＡ２４又はＡ２５による投影システム。
【００４０】
Ａ２７．偏向光学系は、いずれの場合でも、結像光学系と各傾斜ミラーマトリックスとの間でビーム経路を二度折り返す、バージョンＡ２４〜Ａ２６のうちの１つによる投影システム。
【００４１】
Ａ２８．偏向光学系は、変調器平面に対して垂直な中央平面に対して対称に設計される、バージョンＡ２４〜Ａ２７のうちの１つによる投影システム。
【００４２】
Ａ２９．傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は、中央平面に対して対称に配置される、バージョンＡ２８による投影システム。
【００４３】
Ａ３０．結像光学系は、中央平面に対して対称に設計される、バージョンＡ２８又はＡ２９による投影システム。
【００４４】
Ａ３１．第１のレンズの平坦側は偏向光学系に結合される、バージョンＡ２４〜Ａ３０のうちの１つによる投影システム。
【００４５】
Ａ３２．傾斜ミラーは第１の傾斜位置及び第２の傾斜位置に切り替えることができ、第１の傾斜ミラーマトリックスを、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に突き当たるような光で照明する照明変調器が設けられ、結像光学系は、第１の傾斜位置にある第１の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光を、第１の傾斜位置にある第２の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光が第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に進むような角度で、第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像する、バージョンＡ１６〜Ａ３１のうちの１つによる投影システム。
【００４６】
第１の傾斜ミラーマトリックスと、第２の傾斜ミラーマトリックスと、第１の傾斜ミラーマトリックスによって反射された光を第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像する結像光学系とを備え、どの傾斜ミラーマトリックスもいくつかの傾斜ミラーを有し、傾斜ミラーの各傾斜軸は１つの同じ平内にあり、傾斜軸はそれぞれの場合に第１の傾斜位置及び第２の傾斜位置に切り替えることができる投影システムＡ３３がさらに提供され、投影システムＡ３３は照明変調器を有し、照明変調器は、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に突き当たるような光で第１の傾斜ミラーマトリックスを照明し、結像光学系は、第１の傾斜位置にある第１の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光を、第１の傾斜位置にある第２の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光が第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に進むような角度で、第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像する。
【００４７】
バージョンＡ３３による投影システムとも呼ばれる、投影システムＡ３３の発展形態が以下に与えられる。
【００４８】
Ａ３４．第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は１つの平面内に配置され、第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は、その平面内に、又はその平面に対して平行な平面内に配置され、一方において傾斜ミラーマトリックスと、他方において結像光学系との間に偏向光学系が配置され、偏向光学系は、結像光学系と、個々の傾斜ミラーマトリックスとの間でビーム経路を少なくとも一度だけ折り返す、バージョンＡ３３による投影システム。
【００４９】
Ａ３５．偏向光学系は、内部全反射によって、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間のビーム経路の少なくとも一度の折り返しを達成する、バージョンＡ３４による投影システム。
【００５０】
Ａ３６．偏向光学系は、内部全反射によって、第２の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間のビーム経路の少なくとも一度の折り返しを達成する、バージョンＡ３４又はＡ３５による投影システム。
【００５１】
Ａ３７．偏向光学系は、いずれの場合でも、結像光学系と各傾斜ミラーマトリックスとの間でビーム経路を二度折り返す、バージョンＡ３４〜Ａ３６のうちの１つによる投影システム。
【００５２】
Ａ３８．偏向光学系は、変調器平面に対して垂直な中央平面に対して対称に設計される、バージョンＡ３４〜Ａ３７のうちの１つによる投影システム。
【００５３】
Ａ３９．傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面は、中央平面に対して対称に配置される、バージョンＡ３８による投影システム。
【００５４】
Ａ４０．結像光学系は、中央平面に対して対称に設計される、バージョンＡ３８又はＡ３９による投影システム。
【００５５】
Ａ４１．結像光学系は、平凸レンズとして設計された第１のレンズと、背面を金属被覆されたレンズとして設計された第２のレンズとを備え、第１のレンズの平坦側は偏向光学系に結合される、バージョンＡ３３〜Ａ４０のうちの１つによる投影システム。
【００５６】
Ａ４２．第１のレンズの凸面側は、非球面として設計される、バージョンＡ４１による投影システム。
【００５７】
Ａ４３．非球面は、第１のレンズの平坦側に対して傾けられる、バージョンＡ４２による投影システム。
【００５８】
Ａ４４．結像光学系と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度が、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となる開口絞りを有する、バージョンＡ３３〜Ａ４３のうちの１つによる投影システム。
【００５９】
Ａ４５．開口絞りは、第１の傾斜ミラーマトリックスと結像光学系との間でビーム経路を折り返さないとすると、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の中心を通り抜ける法線に対してオフセットして配置される、バージョンＡ４４による投影システム。
【００６０】
Ａ４６．結合光学系は、平凸レンズとして設計された第１のレンズと、背面を金属被覆されたレンズとして設計された第２のレンズとを備え、第１のレンズの凸側と第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面の法線とが形成する角度は、第１の傾斜ミラーマトリックスと第１のレンズとの間でビーム経路を折り返さないとすると、９０度以外の角度となる、バージョンＡ４４又はＡ４５による投影システム。
【００６１】
Ａ４７．第２のレンズの金属被覆された背面は開口絞りを形成する、バージョンＡ４６による投影システム。
【００６２】
照明変調器と、第１の傾斜ミラーマトリックスと、第２の傾斜ミラーマトリックスと、第１のレンズ及び結像ミラーを有すると共に第１の傾斜ミラーマトリックスによって反射された光を第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像する結像光学系とを備える投影システムＡ４８がさらに提供され、どの傾斜ミラーマトリックスもいくつかの傾斜ミラーを有し、傾斜ミラーの各傾斜軸は１つの同じ平面内にあり、傾斜軸はそれぞれの場合に第１の傾斜位置及び第２の傾斜位置に切り替えることができ、第１の偏向表面を有する第１のビームスプリッティングモジュールが提供され、第１のビームスプリッティングモジュールを介して、第１の傾斜ミラーマトリックスが、第１の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に突き当たるような光で照明され、第１の傾斜位置にある第１の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光は、第１のビームスプリッティングモジュールの第１の偏向表面において、結像光学系に向かって反射され、この光は、結像光学系によって第２の傾斜ミラーマトリックス上に結像され、結像光学系と第２の傾斜ミラーマトリックスとの間に、第２の偏向表面を有する第２のビームスプリッティングモジュールが設けられ、第２の偏向表面は、第１の傾斜位置にある第２の傾斜ミラーマトリックスの傾斜ミラーによって反射された光が第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に進むような角度で、光を第２の傾斜ミラーマトリックス上に向ける。
【００６３】
バージョンＡ４８による投影システムとも呼ばれる、投影システムＡ４８の発展形態が以下に与えられる。
【００６４】
Ａ４９．各傾斜ミラーマトリックスが１つのビームスプリッティングモジュールに固定される、バージョンＡ４８による投影システム。
【００６５】
Ａ５０．両方の１つの同じ平面が、同じ平面内に、又は互いに平行な平面内にある、バージョンＡ４８又はＡ４９による投影システム。
【００６６】
Ａ５１．２つのビームスプリッティングモジュールの表面のうちの結像光学系に面する各表面が、第１のレンズの光学表面上に、特に、第１のレンズの平坦な光学表面上に結合される、バージョンＡ４８〜Ａ５０のうちの１つによる投影システム。
【００６７】
上記の投影システムの偏向光学系を用いて、対応する投影システムのコンパクトな設計を確実にすることができる。特に、傾斜ミラーマトリックスの必要な電子制御ユニットのための十分な空間が存在し、その結果、電子制御ユニットは、結像のために必要とされる結像光学系のエリア内には存在しない。
【００６８】
たとえば、請求項１、３、４、７による、又はバージョンＡ１６による、結像光学系の設計を通じて、結像光学系の素子数を削減するのと同時に、結像光学系の結像誤差を最小限に抑えることができる。
【００６９】
特に、結像光学系は、平凸レンズ及び背面を金属被覆されたレンズだけを有することができる。
【００７０】
背面を金属被覆されたレンズは、球状の境界面だけを有することが好ましい。
【００７１】
たとえば、請求項１４又はバージョンＡ３３による投影システムの設計によれば、傾斜位置によって予め決定された角度が最適に利用される。特に、結像光学系は、調整するのがさらに容易である。第１の傾斜位置にある傾斜ミラーによって反射された光が、第２の傾斜ミラーマトリックスの１つの同じ平面に対して垂直に進むので、第２の傾斜ミラーマトリックスの下流に配置された投影レンズ系も、さらに容易に調整することができる。
【００７２】
結像光学系は、特に１：１結像光学系として設計することができる。しかしながら、その光学系は、拡大結像光学系又は縮小結像光学系として設計することもできる。
【００７３】
本発明による投影システムはそれぞれ、特に、投影される画像が、湾曲した投影表面上に投影されるようなプラネタリウムにおいて利用するためのプロジェクターとして設計することができる。湾曲した投影表面は、プラネタリウムドームの一部とすることができる。この設計では、投影は通常暗がりで行なわれ、その結果、黒レベルの減少が達成され、それと共に画像が明らかに改善される。
【００７４】
その投影システムは、それぞれの場合にさらに、正面投影用のプロジェクターとして、又は背面投影用のプロジェクターとして設計することができる。この投影表面は、プロジェクターの構成要素とすることができる。
【００７５】
結像光学系及び／又は偏向光学系は、光が通り抜ける材料として単一の材料を使用することができる。それゆえ、結像光学系のレンズ及び偏向光学系の偏向プリズムは、同じ材料から形成することができる。
【００７６】
所望の画像を投影できるようにするために、その投影システムはさらに、当業者に知られているさらなる部品又はモジュールを有することができる。
【００７７】
上記の特徴及び後にさらに説明される特徴は、所与の組み合わせにおいて用いることができるだけでなく、本発明の枠組みから逸脱することなく、他の組み合わせにおいて、又は単独で用いることもできる。
【００７８】
本発明は、一例として、本発明にとって不可欠な特徴を同様に開示する添付の図面を用いて、以下にさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明によるプロジェクターの一実施形態の概略図である。
【図２】図１からのプロジェクター１の２つの傾斜ミラーマトリックス３、５を用いて光変調を説明するための概略図である。
【図３】図１からのプロジェクター１の結像光学系４の斜視図である。
【図４】図１からのプロジェクター１の結像光学系４の平面図である。
【図５】図１からのプロジェクター１の結像光学系の側面図である。
【図６】図３〜図５からのプロジェクターの２つの傾斜ミラーマトリックス３、５を用いて光変調を説明するための概略図である。
【図７】オン光（Ein-Licht）が通り抜けることになるガラス経路だけがビームスプリッティングモジュールのためのブロックとして表される、図１〜図６によるプロジェクターの斜視図である。
【図８】図７と同じように表された、プロジェクターの変更形態の斜視図である。
【００８０】
図１に概略的に示される実施形態において、画像を投影するための本発明によるプロジェクター１は、光源２と、照明変調器３と、結像光学系４と、画像変調器５と、投影レンズ系６と、制御ユニット７とを備えている。
【００８１】
照明変調器３及び画像変調器５はそれぞれ、列及び行を成すｎ×ｍ個の傾斜ミラーを有する傾斜ミラーマトリックスとして設計され、それらの傾斜ミラーは、互いに独立して、第１の傾斜位置及び第２の傾斜位置に動かすことができる。
【００８２】
結像光学系４は、第１の平凸レンズ８及び背面を金属被覆された第２のレンズ９を備えた１：１結像光学系として設計され、照明変調器３の各傾斜ミラーを画像変調器５の傾斜ミラー上に正確に結像し、結果として、画像変調器５の１つの傾斜ミラー（これ以降、画像ピクセルとも呼ばれる）が照明変調器３の各傾斜ミラー（これ以降、照明ピクセルとも呼ばれる）に正確に割り当てられる。画像ピクセル及び照明ピクセルの他の割当ても可能である。したがって、たとえば、各画像ピクセルが２つの照明ピクセルによって（半分ずつ）照明されるように、行方向にシフトさせることもできる。
【００８３】
照明変調器３及び画像変調器５は、入力された画像データＢＤに基づいて、制御ユニット７によって、光源２からの光（たとえば、白色光）が突き当たる照明変調器３が画像変調器５のための２次元に変調された光源となるように制御され、画像変調器５を用いて、投影された画像が生成又は変調され、その後、投影レンズ系６によって投影表面１０上に投影される。
【００８４】
画像内の黒でない画像スポットを生成することになる画像変調器の傾斜ミラーに割り当てられる、照明変調器の傾斜ミラーによって反射された光だけが、画像変調器５上に結像するように、照明変調器を制御することができる。それにより、黒の画像スポットを表示することになる画像変調器の画像ピクセルに光が突き当たらない（割り当てられた照明ピクセル又はこれらのピクセルによって反射された光が画像変調器上に結像しない）ようにすることができる。これによる好都合な結果として、黒レベル（したがって、実際に投影された画像内の黒の画像スポットの望ましくない残留輝度）を明らかに低減することができる。
【００８５】
図３及び図５に示された結像光学系４の具体的な設計と、２つの傾斜ミラーマトリックスである照明変調器３及び画像変調器５の配置とをさらに詳細に記述する前に、最初に、照明変調器３及び画像変調器５を用いて光変調が如何に成し遂げられるかを、図２の概略図と共に説明する。
【００８６】
図２には、照明変調器３及び画像変調器５をそれぞれ表すために、いずれの場合にも、その２つの取り得る傾斜位置にある単一の傾斜ミラーＫ３、Ｋ５が描かれている。傾斜ミラーＫ３及びＫ５は断面図として示されており、その断面図は、２つの傾斜ミラーＫ３及びＫ５の個々の傾斜軸が図面の平面に対して垂直を成すように選択されている。照明変調器３及び画像変調器５が共通の平面Ｅ内に存在するとき、傾斜ミラーＫ３及びＫ５の傾斜軸はこの平面Ｅ内に存在し、その平面は、図２の断面図において破線で表されている。
【００８７】
照明変調器３の傾斜ミラーＫ３は、その第１の傾斜位置Ｓ１又は第２の傾斜位置Ｓ２のいずれかを取ることができる。いずれの傾斜位置も、平面Ｅに対して１２度傾いている。図２において、第１の傾斜位置Ｓ１及び第２の傾斜位置Ｓ２の両方が描かれている。当然、傾斜ミラーＫ３は常に、一度に第１の傾斜位置Ｓ１及び第２の傾斜位置Ｓ２のうちの一方の位置しか取ることができない。同じことが、画像変調器５の傾斜ミラーＫ５の場合にも当てはまる。傾斜ミラーＫ５は、その第１の傾斜位置Ｓ３又はその第２の傾斜位置Ｓ４のいずれかを取ることができる。
【００８８】
プロジェクター１の動作中に、光源２からの光Ｌ１が平面Ｅに対して垂直に傾斜ミラーＫ３に突き当たるように、光Ｌ１が傾斜ミラーＫ３に突き当たる。傾斜ミラーＫ３がその第２の傾斜位置Ｓ２にあるとき、傾斜ミラーＫ３は平面Ｅに対して反時計回りに１２度傾いているので、その光は、光Ｌ１の入射方向に対して２４度の角度を成すいわゆるオフ光（Aus-Licht）Ｌ２として、図示しないビームトラップ上に反射される。このオフ光Ｌ２は、画像変調器５を照明するために用いられない。
【００８９】
しかしながら、傾斜ミラーＫ３がその第１の傾斜位置Ｓ１にあるとき、その光は、光Ｌ１の入射方向に対して２４度の角度を成すいわゆるオン光Ｌ３として反射される。以下でさらに詳細に説明されるように、このオン光Ｌ３は、結像光学系４によって、画像変調器５の割り当てられた傾斜ミラーＫ５上に結像される。傾斜ミラーＫ５上へのオン光Ｌ３の入射方向は、傾斜ミラーＫ５がその第１の傾斜位置Ｓ３にあるときに、反射光Ｌ４が平面Ｅに対して垂直に進むように選択される。このために、傾斜ミラーＫ５上に突き当たる光Ｌ３は、平面Ｅ上の垂線に対して２４度の角度を成す。傾斜ミラーＫ５の第１の傾斜位置Ｓ３では、これにより所望の反射が生じ、その結果、投影レンズ系６によって、その光をオン光Ｌ４として投影表面１０上に投影することができる。
【００９０】
第２の傾斜ミラーＫ５がその第２の傾斜位置Ｓ４にあるとき、その光は、平面Ｅ上の垂線に対して４８度の角度を成してオフ光Ｌ５として反射される。このオフ光は、（図示しない）ビームトラップ内に通され、投影表面１０上への画像投影において用いられない。
【００９１】
このようにして、照明変調器３によって、２次元に変調された光源を提供することができ、その場合、黒でない画像スポットを表示することになる画像変調器５の傾斜ミラー上に結像された照明変調器３の少なくとも全ての傾斜ミラーが第１の傾斜位置に動かされる。その後、所望の輝度の対応する画像スポットが単一の画像表示の周期Ｔ中に生成されるように、画像変調器５によって、照明された傾斜ミラーＫ５をその第１の傾斜位置及び第２の傾斜位置に切り替えることができる。その輝度は、傾斜ミラーＫ５がその第１の位置にある時間と、傾斜ミラーＫ５がその第２の位置にある時間との関係によって設定することができる。２つの変調器は、パルス幅変調された制御データによって制御され、入力された制御データＢＤに基づいて、制御ユニット７がその制御データを生成する。
【００９２】
図３〜図５から理解できるように、照明変調器３及び画像変調器５によって反射されたオン光Ｌ３、Ｌ４を照明変調器３及び画像変調器５によって反射されたオフ光Ｌ２、Ｌ５から分離するビームスプリッティングモジュール１１（これ以降、偏向光学系とも呼ばれる）が、平凸レンズ８及び背面を金属被覆されたレンズ９を備える結像光学系４と、照明変調器３及び画像変調器５との間に配置されている。このために、ビームスプリッティングモジュール１１は、照明変調器３のための第１のプリズム１２及び第２のプリズム１３と、画像変調器５のための第３のプリズム１４及び第４のプリズム１５とを備えている。したがって、ビームスプリッティングモジュール１１は、第１のビームスプリッティングユニット及び第２のビームスプリッティングユニットを備え、各ユニットは少なくとも１つの偏向表面１８、１９を有している。
【００９３】
いずれの場合にも、照明変調器３及び画像変調器５のうちの一方が、第２のプリズム１３及び第４のプリズム１５の上側１６、１７上に配置される。上側１６、１７は、照明変調器３及び画像変調器５の傾斜ミラー又は傾斜ミラーの傾斜軸が共通の平面Ｅ内にあるように、同じ平面内にある。傾斜ミラーの傾斜軸が、傾斜ミラーが行及び列を成して配置された長方形エリアに対する対角線上にあるとき、照明変調器３及び画像変調器５は平面Ｅ内に配置され、傾斜ミラーの傾斜軸がＺ方向に延びるように、上側１６、１７上で回転する。さらに、照明変調器３及び画像変調器５は、互いに点対称に配置され、対称点は図４においてＳＰで特定されている。
【００９４】
同じ材料から成る第１のプリズム１２及び第２のプリズム１３は、薄い空隙（約３μｍ〜６μｍ）だけ互いに分離され、その結果、照明変調器３からのオン光Ｌ３は、ＸＹ平面内にある空隙に隣接した第２のプリズム１３の表面上の内部全反射に起因して、第２のプリズム１３の右側表面１８に反射される（照明変調器３から到来するオン光Ｌ３及び内部全反射に起因して反射されるオン光Ｌ３はＸＹ平面内にある）。右側表面１８は、金属被覆され、それに突き当たるオン光Ｌ３に対して４５度だけ傾けられ、その結果、右側表面１８では、結像光学系４の方向に、ＸＺ平面において９０度の偏向が生じる。
【００９５】
一方、照明変調器３からのオフ光Ｌ２は、空隙に隣接した第２のプリズム１３の表面上で反射されるのではなく、これを通り抜けて、空隙及び第１のプリズム１２に進み、その後、図示しないビームトラップによって収集される。こうして、第１のプリズム１２及び第２のプリズム１３と、それらの間に設けられた空隙とによって、オン光及びオフ光の分離がもたらされる。
【００９６】
第３のプリズム１４及び第４のプリズム１５は、ＹＺ平面に対して、第１のプリズム１２及び第２のプリズム１３と概ね鏡像対称に設計されている。ここでも、第３のプリズム１４と第４のプリズム１５との間に、再び薄い空隙が存在する。図３のビームの進路から理解できるように、結像光学系４から到来するオン光Ｌ３は、第４のプリズム１５の金属被覆された左側表面１９において、ＸＺ平面内に９０度だけ反射され、その後、ＸＹ平面内にある空隙に対する第４のプリズム１５の境界面上の内部全反射に起因して、画像変調器５上に上方に反射され、オン光Ｌ３が、平面Ｅ上の法線に対して２４度の角度で画像変調器５に突き当たるようにする。画像変調器５からのオン光は、第４のプリズム１５及び第３のプリズム１４と、それらの間に存在する空隙とを通って、平面Ｅに対して垂直にＹ方向に進み、その後、図３〜図５に示されない投影レンズ系６によって、投影表面１０上に投影される。一方、オフ光Ｌ５は、画像変調器５の平面Ｅ上の垂線に対して４８度の角度で反射され、第４のプリズム１５及び第３のプリズム１４と、空隙とを通り抜けた後に、図示しないビームトラップによって収集される。
【００９７】
照明変調器３及び画像変調器５の非常にコンパクトな配置は、ビームスプリッティングモジュール１１によって可能になる。ビームをオン光及びオフ光に分割することも容易に成し遂げることができ、その結果、たとえば、投影レンズ系６のための十分な空間が依然として存在する。
【００９８】
ビームスプリッティングモジュール１１又は少なくとも第１のプリズム１２及び第２のプリズム１３は、光源２と共に、照明変調器３が光Ｌ１で垂直に照明されるのを確実にし、それゆえ、照明モジュールと呼ぶこともできる。
【００９９】
第１のプリズム１２及び第２のプリズム１３の間の空隙と、第３のプリズム１４及び第４のプリズム１５の間の空隙とによってビームをオン光及びオフ光に分割することが、図６の概略図を用いて再び例示されることになり、図６は図２の表現に概ね対応するが、図６ではさらに、プリズム１２〜１５が概略的に描かれている。同一の構成要素は同じ参照番号を与えられており、図３の場合と同様に、図６では、傾斜ミラーＫ３及びＫ５は、プリズム１２〜１５上に表されている。
【０１００】
図６の表現から理解できるように、オン光Ｌ３だけが、内部全反射によって結像光学系４に向かって偏向される。一方、オフ光Ｌ２は、空隙に隣接する第２のプリズム１３の表面を通り抜け、空隙を通り抜け、さらに第１のプリズム１２を通り抜ける。
【０１０１】
オン光Ｌ３は、内部全反射によって第２の傾斜ミラーマトリックスすなわち画像変調器５に突き当たるように、結像光学系４によって、空隙に隣接する第４のプリズム１５の表面に向けられる。その際、画像変調器５によって反射されたオン光Ｌ４は、第４のプリズム１５及び第３のプリズム１４と、それらの間に存在する空隙とを通って、平面Ｅに対して垂直にＹ方向に進むのに対して、オフ光Ｌ５は、変調器によって、平面Ｅ上の垂線に対して４８度の角度で反射され、第４のプリズム１５及び第３のプリズム１４と、それらの間に存在する空隙とを通り抜けた後に、図示しないビームトラップに突き当たる。
【０１０２】
結像光学系４は、照明変調器３及び画像変調器５の最大限の光送信を制限しないように設計される。開口数（ビーム束の最大開口角の正弦）は、この場合には０．２であり、結像束の主ビームと変調器法線との間の角度は２４度である。結像光学系４は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの使用可能な波長範囲に対して設計される。
【０１０３】
平凸レンズ８は、図４において最も理解できるように、第２のプリズム１３及び第４のプリズム１５の平坦な背面２０及び２１に結合された同様に平坦な表面Ｆ１と、凸面Ｆ２とを有している。凸面Ｆ２は非球面であり、単一の対称性として、ＹＺ平面に対する鏡像対称を有し、以下の式（１）に従って記述することができる。
【０１０４】
【数１】
0005990380.tif 000002
【０１０５】
ここで、ｘ、ｙ、ｚは、表面に関連する局所座標系における表面Ｆ２上に存在する点の３つのデカルト座標を表している。表面Ｆ２の表面に関連する局所座標系、したがって表面Ｆ２は、図３〜図５において描かれる、背面２０及び２１の表面に関連する局所座標系のＸ軸を中心にして時計回り（図５において）に２２．４度だけ回転する。Ｒ、ｋ、係数Ｃm,nは、以下の表１において与えられている。その表現を簡単にするために、係数Ｃm,nは、表１においてＣ（ｍ，ｎ）とする。
【０１０６】
【表１】
0005990380.tif 000003
【０１０７】
本実施形態の例と同様に、表面Ｆ２の多項式展開が最大次数ｎ＋ｍ≦８までの項を含む場合には、通常、全ての画像誤差の十分に良好な補正が達成され、結像がＹＺ平面に対して鏡像対称であるために、Ｘ座標の偶数乗に属する項のみが０に等しくない。当然、次数ｎ＋ｍ≦１０までの項を用いることもできる。
【０１０８】
第２のプリズム１３の上側１６から表面Ｆ２までのオン光Ｌ３のガラス経路は、表面Ｆ２から第４のプリズム１５の上側１７までの、鏡面Ｆ４において反射されたオン光Ｌ３のガラス経路と厳密に同じ長さであり、すなわち、１０２．８ｍｍである。
【０１０９】
第２のレンズ９は、第１の球形境界面及び第２の球形境界面を有するレンズから切り出された軸外断面として設計され、表面Ｆ３は、第１の球形境界面から切り出された断面であり、表面Ｆ４は、第２の球形境界面から切り出された断面である。２つの球形境界面は、−３７５．７５ｍｍの同じ曲率半径を有し、軸方向において１７．５ｍｍだけ離隔して配置されている。この場合、軸方向は、２２．４度だけ回転する前の表面Ｆ２の局所座標系のＺ方向である。表面Ｆ２及びＦ３の局所座標原点間の軸方向距離は２５２．６１ｍｍである。
【０１１０】
結像光学系４の開口絞りは、第２のレンズ９の鏡面Ｆ４の光学的に使用されるエリアによって形成されている。鏡面Ｆ４の直径（＝開口絞り）は１０８ｍｍであり、鏡面Ｆ４の中心は、第２の球形境界面の局所座標原点に対してオフセットされると共に傾けられている。
【０１１１】
ここで、鏡面Ｆ４の光学的に使用されるエリアの縁は１つの平面内に存在し、それゆえ、その平面を開口絞り平面と呼ぶこともできる。開口絞り平面は、第２のプリズム１３によってビーム経路を折り返さない場合に照明変調器３の傾斜ミラーの傾斜軸が存在する平面の法線と９０度以外の角度を形成する。
【０１１２】
２つの球形境界面によって決定されるレンズから切り出された軸外断面がガラスの第２のレンズ９を形成するので、第２のレンズ９は、わずかに先細りの構造を有する。
【０１１３】
平凸レンズ８及び第２のレンズ９とプリズム１２〜１５とは、同じ材料から形成される。ここでは、６４．１７のアッベ係数及び５８７．６ｎｍにおいて１．５１６８の屈折率を有する材料ＢＫ７が用いられる。
【０１１４】
表面Ｆ２の局所座標系の始点から表面Ｆ３の中心に達するために、表面Ｆ２の局所座標系のＺ方向（図５において矢印Ｐ１として概略的に描かれる）に沿って２３８．１７ｍｍだけ、その後、表面Ｆ２の局所座標系のＹ方向（図５において矢印Ｐ２として示される）に沿って−１０３．１６ｍｍだけ始点をシフトする必要がある。その後、表面Ｆ２の局所座標系のＸ軸を中心にして１５．９４度だけ（したがって、図５において反時計回りに）傾けられる。
【０１１５】
同じようにして、表面Ｆ２の局所座標系に対する表面Ｆ４の中心の位置を与えることができる。Ｚ方向において２５４．２６ｍｍだけシフトし、その後、Ｙ方向において−１０７．９９ｍｍだけシフトし、その後、表面Ｆ２の局所座標系のＸ軸を中心にして１６．７度だけ傾ける。
【０１１６】
結像光学系のこの設計を通じて、鏡面Ｆ４、したがって、結像光学系４の開口絞りは、ビーム経路が折り返されないときには（したがって、偏向光学系１１においてビーム経路を二度折り返さない場合には）、照明変調器３の変調器表面（＝傾斜ミラーの傾斜軸が存在する表面）に対して傾けられる。それゆえ、表面Ｆ４の局所座標系のＺ軸は、照明変調器３の変調表面の法線に対して平行ではなく、その法線と０度〜９０度の角度を形成する。さらに、表面Ｆ４は、ＹＺ平面において第１の傾斜ミラーマトリックスに対して中心から外される。こうして、優れた結像特性を有する非常にコンパクトな結像光学系を達成することができる。このため、画像変調器５の各スポット上の結像光学系４の歪みは３μｍ未満であり、それゆえ、画像変調器５の傾斜ミラーの幅の４分の１よりも小さい。
【０１１７】
折り返されない状態における平面Ｅが、表面Ｆ４の局所座標系のＸ軸及びＹ軸によって覆われる平面に対して平行でないように、開口絞りの傾斜も記述することができ、表面Ｆ４の中心は、局所座標系の始点である。こうして、本発明による結像光学系によれば、照明変調器３を、あるビーム経路角（変調器表面上の法線と中間結像のために用いられる光束の主ビームとの間の角度）で、同じ平面上に配置される第２の傾斜ミラーマトリックス４上に、非常に高い画像品質で結像することができる。ビーム経路角は、傾斜ミラーの最大傾斜角に対応することができる。
【０１１８】
表面Ｆ２〜Ｆ４の面積は、画像フィールド（変調器表面）の予め決定された寸法と、光学素子の開口数及び設計データとから求められるので、結像光学系の人為的な口径食（Vignettierung）を避けることができる。
【０１１９】
こうして、結像光学系４の傾けられた開口絞り又は傾けられた瞳によって、優れた結像特性を有する結像光学系４が都合よくもたらされる。
【０１２０】
図７には、図１〜図６によるプロジェクター１の斜視図が示されており、唯一のガラス経路（ビーム経路の折り返しは実行されない）が、ビームスプリッティングモジュール１１のためのオン光Ｌ３が通り抜ける１つのブロックとして描かれている。
【０１２１】
図７において、変調器表面のための法線Ｎ１及びＮ２が描かれており、いずれの場合も、その表面内に照明変調器３及び画像変調器５の傾斜ミラーの傾斜軸が存在する。さらに、自由形成曲面Ｆ２の座標原点Ｕ１が表され、表面Ｆ３の光学軸ＯＡ１及び反射面Ｆ４の光学軸ＯＡ２が示されている。開口絞り（鏡面Ｆ４の光学的に使用されるエリア）又は鏡面Ｆ４の光学的に使用されるエリアの縁が存在する開口絞り平面ＡＥが、照明変調器３の変調器表面の法線Ｎ１に対して９０度以外の角度を形成することが、図７から容易に理解できる。
【０１２２】
さらに、結像光学系４が対称であるＹＺ面も図７に描かれている。
【０１２３】
従来の意味における自由形成曲面は光学軸を持たないので、自由形成曲面Ｆ２のための光学軸は描かれていない。
【０１２４】
最後に、照明変調器３の中央フィールド点から開始するオン光Ｌ３の主ビームＨＳも、図７に描かれている。
【０１２５】
図８には、本発明によるプロジェクター１の変形形態が図６と同じように示されており、同一又は類似の構成要素は同じ参照番号を与えられている。図１〜図７によるプロジェクター１とは異なり、図８によるプロジェクター１の場合には、結像光学系４は、背面を金属被覆されたレンズを有するのではなく、光学軸ＯＡ３を有する湾曲した鏡面Ｆ５（結像ミラー）のみを有している。ここでも、開口絞り（結像ミラーＦ５）と法線Ｎ１との間の角度は９０度に等しくない。
【０１２６】
これまでの記述において、照明変調器３に白色光が突き当たるものと仮定してきた。しかしながら、光源２は着色光を放射することもできる。特に、光源は、赤色光、緑色光、青色光のような、順次に異なる色の光を放射することができる。その後、赤色サブフレーム、緑色サブフレーム、青色サブフレームを順次に表示することを通じて、当業者に知られているようにして、多色画像を生成することができる。色の変化は、観測者が次々に投影される色サブフレームをもはや分離できないようにするほど十分に迅速に実行する必要があり、その結果、観測者は、重ね合わせだけを、したがって多色画像だけを視認することができる。
【０１２７】
異なる色の照明光を順次に生成することは、たとえば、光源２と照明変調器３との間の（図示しない）カラーホイールによって、通常の方法で実行することができる。
【０１２８】
当然、ただ１つの照明変調器の代わりに、赤色光、緑色光又は青色光が同時に突き当たる３つの照明変調器３を設けることもできる。その後、３つの変調器の赤色オン光、緑色オン光、青色オン光は重ね合わせられ、重ね合わせられたオン光が、選択された色において、結像光学系４によって３つの画像変調器５上に結像される。画像変調器は、個々の色サブフレームを変調し、その後、サブフレームは重ね合わせられ、さらにその後、結像光学系６によって投影表面１０上に投影される。
【０１２９】
二色層によって、重ね合わせ及び色分離を実行することができる。６つの変調器を用いるこの実施形態は、当然、図１〜図７に関連して説明される実施形態よりも明らかに費用がかかる。しかしながら、そのような実施形態によれば、さらに明るいカラー画像を生成することができる。
【図１】
0005990380.tif 000004
【図２】
0005990380.tif 000005
【図３】
0005990380.tif 000006
【図４】
0005990380.tif 000007
【図５】
0005990380.tif 000008
【図６】
0005990380.tif 000009
【図７】
0005990380.tif 000010
【図８】
0005990380.tif 000011