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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Offenbarung beschreibt eine spezielle Bildverdunkelungsvorrichtung
für eine
Lichtquelle.
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HINTERGRUND
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Bei
Theater-Live-Vorführungen
wird häufig eine
gesteuerte Beleuchtung verwendet, um einen Darsteller oder ein anderes
Element von Interesse zu beleuchten. Der beleuchtete Bereich für Theater-Live-Vorführungen
ist herkömmlicherweise
ein kreisförmiger
Lichtstrahl, der ein "Spotlight" genannt wird. Dieses
Spotlight wurde von einer Glühlampe
gebildet, die durch einen sphärischen,
parabolischen oder ellipsoiden Reflektor reflektiert wird. Die Kombination bildet
einen runden Strahl aufgrund der kreisförmigen Beschaffenheit von Reflektoren
und Linsen.
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Der
Strahl wird häufig
durch eine Maske bzw. Gobo geformt. 1 zeigt
eine Lichtquelle 100, die Licht durch eine dreieckige Maske 108 auf
das Ziel 105 projiziert. Die Metallmaske 108,
wie gezeigt, ist eine Materialbahn mit einer Öffnung 110 in der
Form der gewünschten
Beleuchtung. Hier ist diese Öffnung 110 dreieckig,
wobei sie jedoch allgemeiner von jeder Form sein könnte. Die
Maske 108 beschränkt
die Lichtmenge, die von der Lichtquelle 100 zu den Bildgebungslinsen 103 läuft. Als
Ergebnis entspricht das auf der Bühne 105 abgebildete
Lichtmuster 106 der Form der Öffnung 110 in der
Maske 108.
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Light
and Sound Design, der Anmelder dieser Anmeldung, hat Pionierarbeiten
bei einer alternativen Vorgehungsweise zum Bilden der Maske aus mehreren
ausgewählten
reflektierenden Silizium-Mikrospiegeln durchgeführt. Ein derartiges Array wird eine
Digitalspiegelvorrichtung genannt ("DMD" =
Digital Mirror Device), wobei einzelne Spiegel durch digitale Signale
gesteuert werden. DMDs wurden typischerweise zum Projizieren von
Bildern von Videoquellen verwendet. Da Videobilder typischerweise rechteckig
sind, sind die Spiegel von DMDs in einem rechteckigen Array von
Reihen und Spalten angeordnet.
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Die
US 5633755 beschreibt ein
Projektionsfernsehen, das eine DMD mit mehreren steuerbaren Mikrospiegeln
verwendet. Ein Eingangswinkel des Lichtstrahls auf das Array wird
mit einer Beleuchtungsöffnungsblende
gesteuert, die sicherstellt, dass Licht, das von inaktiven Mikrospiegeln
(d.h. jene, die in einem "Aus"-Zustand sind) reflektiert
wird, zurück zu
der Lichtquelle geleitet wird.
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Bei
der
US 4890208 wird
eine Bühnenbeleuchtungsvorrichtung
mit einer Strahlbildungseinheit mit konstanter Richtung und einem
einstellbaren Strahlumleiter offenbart. Die Vorrichtung umfasst
ein System von Reflektoren, die verwendet werden, um einen Lichtstrahl
zu einer gewünschten
Stelle zu lenken. Licht wird durch eine Reihe von Linsen fokussiert
und läuft
durch eine Anzahl von kreisförmigen Öffnungen
vor dem Auffall auf das System von reflektierenden Oberflächen.
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Die
einzelnen Spiegel einer DMD sind drehbar. Jeder Spiegel ist auf
einem Stab angebracht, so dass er an Ort und Stelle um die durch
den Stab gebildete Achse gedreht werden kann. Mit dieser Rotation
können
einzelne Spiegel "an"- und "aus"-geschaltet werden,
um die verfügbare
reflektierende Oberfläche
einzuschränken.
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2 zeigt
ein Beispiel des Verwendens einer DMD 400, um eine dreieckige
Beleuchtung durch "Aus"-Schalten einiger der
Spiegel in der DMD 400 zu projizieren. Die Oberfläche der
DMD 400, die einer Lichtquelle 402 ausgesetzt
ist, umfasst drei Abschnitte. Die einzelnen Spiegel, die "an"-geschaltet werden (zu
der Lichtquelle 402 in), bilden einen aktiven Abschnitt 404.
In 3A ist der aktive Abschnitt 404 dreieckig.
Die einzelnen Spiegel, die "aus"-geschaltet werden
(von der Lichtquelle 402 weg), bilden einen inaktiven Abschnitt 406.
Diese Pixel werden reflektiert. Der dritte Abschnitt ist ein umgebender
Rand 408 der DMD 400. Jeder dieser Abschnitte
der DMD 400 reflektiert Licht von der Lichtquelle 402 in
unterschiedlichen Ausmaßen.
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3A zeigt
ein resultierendes Beleuchtungsmuster 410 mit dem aktiven
Bereich 404, den inaktiven Bereich 406 und einen
Käfig 408.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
Erfindung liefert eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zum Formen eines Lichtstrahls gemäß Anspruch
17.
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Die
Erfinder erkennen, dass von dem inaktiven Abschnitt 406 der
DMD 400 reflektiertes Licht einen Bereich eines schwachen
rechteckigen Halbschattens 418 erzeugt, der den hellen
gewünschten Bereich 404 umgibt.
Von der Kante 408 der DMD 400 reflektiertes Licht
erzeugt einen halbdunklen Rahmenbereich. Die Erfinder erkannten,
dass dieser rechteckige Halbschatten 418 nicht wünschenswert ist.
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Die
Erfinder erkannten ebenfalls, dass ein kreisförmiger Halbschatten viel weniger
im Zusammenhang mit der bei Theater-Beleuchtungen verwendeten Beleuchtung
bemerkbar ist.
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Demgemäss haben
die Erfinder bestimmt, dass es wünschenswert
sein könnte,
eine Vorrichtung zu haben, die eine kreisförmige Beleuchtung ohne eine
rechteckigen Halbschatten mit einer rechteckigen, im Array angeordneten Vorrichtung
als eine Bildgebungsvorrichtung bereitstellen würde. Die vorliegende Offenbarung
stellt derartige Fähigkeiten
bereit.
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Diese
Offenbarung beschreibt das Steuern einer Beleuchtung von einer Lichtquelle.
Das offenbarte System wird zur Verwendung mit einer rechteckigen,
in Array angeordneten, selektiven Bildgebungsvorrichtung optimiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein drehbarer Verschluss mit drei Positionen zwischen einer
DMD und dem optischen Bildgebungssystem platziert. Die erste Position
des Verschlusses ist eine Maske, vorzugsweise ein Kreis, die an
einem Punkt in dem optischen System platziert ist, um geringfügig außer Fokus
zu sein. Dieser Kreis erzeugt eine kreisförmige Maske und ändert jede
unerwünschte
schwache Reflexion in eine kreisförmige Form. Die zweite Position
des Verschlusses ist vollständig
offen, wobei ermöglicht
wird, dass im wesentlichen das gesamte Licht durchlaufen kann. Die
dritte Position des Verschlusses ist vollständig geschlossen, wobei im
wesentlichen sämtliches
Licht am Durchlaufen gehindert wird.
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Eine
alternativen Ausführungsform
zum Blockieren des rechteckigen Halbschattens, indem jeder Halbschatten
in rund geändert
wird, verwendet einen Irisverschluss, der zwischen einer DMD platziert
ist und die Optik erhöht.
Der Irisverschluss erzeugt eine veränderliche Öffnung, die von vollständig geschlossen
bis vollständig
offen reicht. Zwischeneinstellungen umfassen Kreise von veränderlichem
Durchmesser, was zu ähnlichen
Projektionen wie bei der ersten Position der Verschlussausführungsform
führt.
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Eine
weitere alternative Ausführungsform zum
Blockieren des rechteckigen Halbschattens, indem jeder Halbschatten
in rund geändert
wird, verwendet zwei reflektierende Oberflächen. Die erste reflektierende
Oberfläche
ist eine DMD. Die zweite reflektierende Oberfläche ist vorzugsweise eine lichtempfindliche
reflektierende Oberfläche,
wie beispielsweise ein Polymer. Wenn das auf einen Abschnitt der
reflektierenden Oberfläche
treffende Licht nicht ausreichend hell ist, wird dieser Abschnitt
nicht die volle Menge dieses Lichtes reflektieren.
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Durch
Steuern der Halbschattenbeleuchtung, die die gewünschte Beleuchtung umgibt,
können
DMDs und andere pixelbasierte rechteckige Elemente bei Beleuchtungsvorrichtungen
verwendet werden, ohne unerwünschte
rechteckige Halbschatten zu erzeugen.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine herkömmliche
Beleuchtungsvorrichtung mit einer Maske oder Gobo.
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2 zeigt
eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer DMD.
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3A–3G zeigen
Beleuchtungsmuster.
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4 zeigt
den optischen Weg.
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5 zeigt
einen Verschluss mit drei Positionen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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6A zeigt
eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Verschluss mit drei Positionen
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, der auf eine Maskenposition eingestellt ist.
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6B zeigt
ein Beleuchtungsmuster, das sich aus der in 6A gezeigten
Vorrichtung ergibt.
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7 zeigt
einen Verschluss vom Iris-Typ.
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8A und 8B zeigen
die Verwendung der einstellbaren Iris bei einem DMD-System.
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9 zeigt
einen Verschluss mit drei Positionen mit einem Iris-System.
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10 zeigt
eine Ausführungsform
mit einem Licht.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Die
Struktur und die Betriebsparameter bevorzugter Ausführungsformen
werden nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Das
vorliegende System verwendet zwei unterschiedliche Vorgänge, um
die sichtbare Wirkung der nicht beabsichtigten Beleuchtung bzw:
des zuvor erläuterten
Halbschattens zu minimieren. Ein erster Vorgang bildet die Optik
des Systems auf eine Art und Weise, die verhindert, dass bestimmtes
Licht auf der DMD fokussiert wird, und somit verhindert, dass Licht
reflektiert wird. Durch geeignetes Maskieren des an der DMD ankommenden
Lichts können
bestimmte Randabschnitte des Halbschattens maskiert werden. Ein
zweiter Teil des Systems verwendet einen speziellen Beleuchtungsverschluss,
um unterschiedliche geformte Halbschatten bereitzustellen, wenn
gewünscht.
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Das
optische Gesamtsystem wird in 4 gezeigt.
Die Glühlampenanordnung 200 umfasst eine
Glühlampe
mit hoher Wattleistung, hier eine Glühlampe vom MSR 1200 SA
Xenon-Typ 202, und Retroreflektoren 204, die einiges
der Leistung von dieser Glühlampe
einfangen. Die Leistung der Glühlampe
wird mit einem dichroitischen oder "kalten" Spiegel 206 gekoppelt, der
das sichtbare Licht reflektiert, während bestimmte Abschnitte
des Infrarot durchgelassen werden. Der erste Brennpunkt des Reflektors
ist am Punkt 208. Eine DMD-Maske ist nahe diesem Punkt
angeordnet. Die DMD-Maske ist vorzugsweise rechteckig und im wesentlichen
von genau der Form des inneren Bereichs 418 der DMD. Das
Bild der Maske wird ebenfalls auf die DMD fokussiert: so dass, wenn
man auf die Maske von der Position der DMD schauen würde, man
die Maske klar und in Fokus sehen würde.
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Ein
erstes Farbsystem umfasst ein RGB-System 210 und ein parametrisches
Farbsystem 212. Das Licht läuft durch alle diese Elemente und
wird dann weiter durch eine Beleuchtungsrelaislinse 214 und
dann durch eine Bildgebungsrelaislinse 216 verarbeitet.
Die Bildrelaislinse 218 umfasst eine Öffnung von 35 mm × 48 mm.
Die Leistung wird durch eine Feldlinse auf die DMD 400 fokussiert.
Die Aus-Pixel sind
mit einer Wärmesenke 220 gekoppelt, und
die An-Pixel werden über einen
Pfad 222 zurück durch
das Bildgebungsrelais 216 gekoppelt, in der weiteren Optik
gefaltet und schließlich
mit Zoomelementen 230 gekoppelt. Die Zoomelemente steuern das
Ausmaß des
Zooms des Lichtstrahls. Das Licht wird durch ein Designer-Farbrad 232 gefärbt und schließlich durch
ein abschließendes
Fokuselement 235 fokussiert.
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Die
Art und Weise, mit der der äußere Halbschatten
entfernt wird, wird mit Bezug auf 3A und 3B erläutert.
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3B zeigt
die vordere Oberfläche
der DMD. Diese umfasst einen relativ kleinen inneren aktiven Abschnitt 350,
der die bewegbaren Spiegel umfasst. Der aktive Abschnitt 350 wird
von einem weißen
inaktiven Abschnitt 352 umgeben, der von einem Verpackungsabschnitt 354,
einem Goldgehäuse 356 und
einem Keramikgehäuse 358 umgeben
wird. Licht wird mit einem Winkel von 20° von der Senkrechten eingegeben.
Der Grund warum wird offensichtlich, wenn man 3C betrachtet.
Die Spiegel bei der DMD sind um 10° geneigt.
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3C zeigt
zwei beispielhafte Spiegel, wobei ein Spiegel 360 an und
der andere Spiegel 361 aus ist. Eingegebenes Licht 362 wird
mit einem Winkel von 20° eingegeben.
Somit taucht Licht von dem An-Spiegel 360 von der DMD-Senkrechten
zu seiner vorderen Oberfläche
auf, das als 364 gezeigt ist. Das gleiche Licht 362,
das auf einen Aus-Spiegel 361 trifft,
kommt jedoch mit einem unterschiedlichen Winkel heraus, was bei 366 gezeigt
ist. Der Unterschied zwischen diesen beiden Winkeln bildet den Unterschied
zwischen unerwünschtem
Licht und erwünschtem
Licht. Es sei jedoch in 3C bemerkt, was
passiert, wenn das ankommende Licht 362 auf eine flache
Oberfläche
trifft. Es sei bemerkt, dass der abgehende Strahl 368 an
einem unterschiedlichen Winkel wie entweder die Aus-Position oder
die An-Position ist. Der hypothetische Strahl 366 von einem
Aus-Spiegel ist ebenfalls gezeigt.
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Die
Erfinder erkennen daher, dass vieles von dieser Information in einen
unerwünschten
Lichtkegel fällt.
Sämtliches
Licht, das eingegeben wird (z.B. Strahlen 362), können durch
Entfernen des unerwünschten
Kegels gefiltert werden. Dies wird gemäß der vorliegenden Offenbarung
durch Herunterblenden des Lichtkegels auf etwa 18° an jeder
Seite durchgeführt.
Das Endergebnis wird in 3D gezeigt.
Das ankommende Licht wird auf einen Kegel von 18° durch eine Linse F13.2 heruntergeblendet. Das
ankommende Licht wird mit der Oberfläche der DMD 400 gekoppelt,
und das abgehende Licht wird ebenfalls auf einen Kegel von 18° heruntergeblendet. Diese
Kegel in den optischen Systemen werden gekennzeichnet, so dass der
Auslasskegel nicht mit dem in 3C gezeigten
unerwünschten
Kegel 367 überlappt.
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Dieser
Vorgang wird durch eine geeignete zweidimensionale Auswahl des an
dem Digitalspiegel ankommenden Lichts möglich gemacht. 3E zeigte
den aktiven Abschnitt 350 des Digitalspiegels. Jedes Pixel
ist ein rechteckiger Spiegel 370, der an einer Achse 320 schwenkbar
ist. Um die Verwendung dieses Spiegels und seines Scharniers zu
ermöglichen,
muss das Licht mit einem 45°-Winkel zu dem Spiegel
eingegeben werden, das als einfallender Lichtstrahl 374 gezeigt
ist. Die Erfinder erkannten jedoch, dass das Licht irgendwo auf
der Ebene sein kann, die durch die Linie 374 gekennzeichnet
und senkrecht zu der Ebene des Papiers in 3E ist. Folglich
wird Licht dieser Ausführungsform
mit dem in 3E gezeigten Winkel von 45° und ebenfalls
mit einem in 3F gezeigten Winkel von 20° eingegeben,
der einen Querschnitt entlang der Linie 3F-3F darstellt. Dieser
komplexe Winkel macht es möglich, eine
Lichtebene zu verwenden, die keine Störung von den unerwünschten
Abschnitten des Lichtes aufweist. Somit werden durch Verwenden der
spezifischen Linsen, Reflexionen von zufällig gestreuter Beleuchtung,
die von den anderen Teilen wegspringt, entfernt. Diese Maskierung
wird durch mindestens die DMD-Maske 208 und/oder die DMD-Linse 216 durchgeführt. Durch
geeignete Auswahl des Eingangslichts weist das Ausgangslicht ein
Profil auf, wie in 3G gezeigt. 350 stellt
den aktiven DMD-Bereich, 356 den Rand und 358 die
Fassung dar. Die Lichtausgabe ist nur von dem aktiven DMD-Bereich und wird
durch geeignete Linsen geblendet und fokussiert, wie in 3G gezeigt
ist.
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5 zeigt
eine planare Ansicht eines Verschlusses 500 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Die bevorzugte Konfiguration des Verschlusses 500 ist
eine in drei Abschnitte aufgeteilte Lamelle. Jeder Abschnitt stellt
eine Position dar, auf die der Verschluss 500 eingestellt
werden kann. Der Verschluss 500 wird vorzugsweise um den Mittelpunkt 502 des
Verschlusses gedreht. Die Verschlussöffnung des Lichts ist außermittig,
um es ihm zu ermöglichen,
mit einem der drei Abschnitte wechselzuwirken. Rotation wird bevorzugt,
da eine Rotation einen effizienten Übergang zwischen Positionen ermöglicht.
Alternativ kann der Verschluss 500 vertikal oder horizontal
gleiten, um von einer Position in eine andere zu wechseln. Eine
runde Form ist aufgrund des Wirkungsgrads des Materials und der Raumnutzung
bevorzugt. Alternativ kann der Verschluss 500 rechteckig
oder eine andere vieleckige Form aufweisen.
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Drei
Positionen sind bevorzugt, da jede Position drehbar von den anderen
Positionen äquidistant ist.
Ein Verschluss 500 mit drei Positionen liefert jedoch mehr
Positionen als ein Verschluss 500 mit nur zwei Positionen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist eine erste Position eine Maskenposition 504. Die Maskenposition 504 umfasst
eine offene oder lichtdurchlässige Öffnung 506 und
einen lichtundurchlässigen
Maskenabschnitt 508, der für Licht nicht durchlässig ist.
Vorzugsweise wird Material von dem Verschluss 500 entfernt,
wobei eine geformte Öffnung 506 und
ein Maskenabschnitt 508 übrig bleibt.
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Die
zweite Position ist eine offene Position 510. Die offene
Position 510 umfasst eine Öffnung 512. Vorzugsweise
wird die Öffnung 512 gebildet,
indem im wesentlichen das gesamte Material von dem Verschluss 500 in
dem Abschnitt der offenen Position 510 entfernt wird.
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Die
dritte Position ist eine geschlossene Position 514. Die
geschlossene Position 514 umfasst einen lichtundurchlässigen Barriereabschnitt 516.
Vorzugsweise ist der Barriereabschnitt 516 nur ein massiver
Block eines Materials.
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6A zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
eines Beleuchtungssystems. Ein Verschluss 500 der in 5 gezeigten
Art ist drehbar zwischen einer Lichtquelle 602/DMD 604 angebracht,
so dass im wesentlichen das ganze Licht von der Lichtquelle 602 nur
einen Abschnitt des Verschlusses 500 auf einmal trifft.
Der Verschluss 500 ist drehbar an der Maskenposition 504 positioniert.
Wenn die Lichtquelle 602 aktiviert ist, trifft somit Licht
von der Lichtquelle 602, das durch die DMD 604 reflektiert
wird, nur die Maskenposition 504 des Verschlusses 500.
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Mit
digitalen Steuersignalen wird die DMD 604 eingestellt,
so dass ein aktiver Abschnitt der Spiegel "an"- und ein inaktiver
Abschnitt der einzelnen Spiegel "aus"- geschaltet wird (siehe 6A). Die
Form des aktiven Abschnitts 612 wird eingestellt, um der
gewünschten
Form des hellen Abschnitts der Beleuchtung zu entsprechen, die von
der in 6B gezeigte DMD 604 reflektiert
wird, wie nachstehend beschrieben ist.
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6B zeigt
ein Beleuchtungsmuster 620, das durch die Beleuchtungsvorrichtung 600 erzeugt wird,
die konfiguriert ist, wie in 6A gezeigt
ist.
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In 2 und 3A reflektieren,
wenn der Verschluss 500 nicht zwischen der DMD 400 und
der Bühne
angeordnet ist, sämtliche
Abschnitte der DMD 400 das Licht und erzeugen das in 3A gezeigte unerwünschte Beleuchtungsmuster 410.
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Insbesondere
wird ein heller kreisförmige Bereich
von einem unerwünschten
halbdunklen rechteckigen Halbschatten 416 und einen geringfügig helleren
Rahmen 422 umgeben.
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Wie
oben beschrieben ist, umfasst das in 6B gezeigte
Beleuchtungsmuster 620 keinen halbdunklen rechteckigen
Halbschatten 418 und keinen geringfügig helleren Rahmen 422.
Diese unerwünschten
Projektionen werden im wesentlichen mittels des Verschlusses 500 und
der Öffnung 506 eliminiert.
Eine halbdunkle Halbschattenbeleuchtung 628 wird durch
das von dem inaktiven Abschnitt der DMD 604 reflektierte
Licht erzeugt. Diese halbdunkle kreisförmige Halbschattenbeleuchtung 628 ist
wünschenswerter
als der halbdunkle, rechteckige Halbschatten 418 und geringfügig heller
als der Rahmen 422 von 3A, da
die Form der halbdunklen Halbschattenbeleuchtung 628 durch
die Form der Öffnung 506 gesteuert
wird. Demgemäss
kann die halbdunkle Halbschattenbeleuchtung 628 mit einer
gewünschten
Form in Einklang gebracht werden.
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7 zeigt
eine alternative Ausführungsform
für einen
Irisverschluss 900. Vorzugsweise ist eine Reihe von lichtundurchlässigen Lamellen 902 in einem
Ring 904 angeordnet, um eine Irisblende zu bilden. Durch
Drehen des Rings 904 bewegen sich die Lamellen 902,
so dass sich eine Irisöffnung 906 in der
Mitte des Irisverschlusses 900 im Durchmesser verändert. Die
Irisöffnung 906 verändert sich
vorzugsweise von geschlossen bis zu einem gewünschten maximalen offenen Durchmesser.
Vorzugsweise kann die Irisöffnung 900 von
geschlossen bis zu einem maximalen Durchmesser (oder umgekehrt)
in 0,1 Sekunden oder weniger übergehen.
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8A zeigt
eine Beleuchtungsvorrichtung 1000 mit einem Irisverschluss 900,
wie in 7 gezeigt ist. Der Irisverschluss 900 ist
zwischen einer Lichtquelle 1002 und einer DMD 1004 positioniert.
In 8A ist der Irisverschluss 900 teilweise
offen, so dass die Irisöffnung 906 einem
Teil des Lichts 1006, 1008 von der Lichtquelle 1002 ermöglicht, ähnlich der Maskenposition 504 des
in 5 gezeigten Verschlusses mit drei Positionen 50,
hindurchzulaufen. Ein Unterschied zwischen der Maskenposition 504 und
dem Irisverschluss 900 besteht darin, dass die Irisöffnung 906 im
Durchmesser veränderlich
ist, während
die Öffnung 506 der
Maskenposition 504 unveränderlich ist. Der Rest des
Lichts 1010 von der Lichtquelle 1002 wird von
den Lamellen 902 des Irisverschlusses 900 blockiert.
Das Licht 1006, 1008, das durch die Irisöffnung 906 läuft, trifft
auf die DMD 1004 in einem Muster 1112, das das
gleiche Muster wie die Form der Irisöffnung 906 ist. Durch
digitale Steuersignale werden einige der einzelnen Spiegel der DMD 1004 "an"-geschaltet, um einen
aktiven Abschnitt 1114 zu bilden, und einige der einzelnen
Spiegel werden "aus"-geschaltet, um eine inaktive Region 1016 zu
bilden. Vorzugsweise ist das Muster 1112 mindestens so
groß wie
der aktive Abschnitt 1014 der DMD.
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8B zeigt
ein durch die in 8A gezeigte Beleuchtungsvorrichtung 1000 erzeugtes
Beleuchtungsmuster 1018. Ähnlich den 6A und 6B wird
eine helle Beleuchtung 1020 durch von dem aktiven Abschnitt 1014 der
DMD 1004 reflektiertes Licht 1022 erzeugt. Eine
halbdunkle Halbschattenbeleuchtung 1024 wird durch Licht 1026 erzeugt,
das von dem inaktiven Abschnitt 1016 der DMD 1004 reflektiert
wird. Durch Verändern
des Durchmessers der Irisöffnung 906 ändert sich
die Größe des Musters 1012 an
der DMD 1004. Wenn sich das Muster 1012 ändert, ändert sich
das Ausmaß des
aktiven Abschnitts 1016 der DMD 1004, der durch
Licht 1008 von der Lichtquelle 102 getroffen wird,
und so ändert sich
der halbdunkle Halbschatten 1024 ebenfalls.
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9 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Verschlusses 1100, der die Merkmale eines Verschlusses
mit drei Positionen 500 mit einem Irisverschluss 900 kombiniert.
Die Gesamtkonfiguration dieses Verschlusses 100 ist die
des Verschlusses mit drei Positionen 500. Anstatt des Maskenabschnitts 504,
wie in 5 und 6A gezeigt
ist, ist jedoch eine der Positionen ein Irisabschnitt 1102.
Der Irisabschnitts 1102 umfasst eine Irisblende 1104,
die in das Material des Verschlusses 1100 eingefügt ist. Ähnlich dem
Irisverschluss 900 von 7 ist die
Irisblende 1104 aus einer Reihe lichtundurchlässiger Lamellen 1106 hergestellt,
die in einem Ring 1108 angeordnet sind. Durch Drehen des
Rings 1108 bewegen sich die Lamellen 1106, so
dass sich eine Irisöffnung 1110 in
der Mitte der Irisblende 1104 im Durchmesser verändert. Diese
Konfiguration arbeitet in den meisten Beziehungen ähnlich dem
Verschluss 500 mit drei Positionen, wie in 5 und 6A gezeigt
ist. Aufgrund der Irisblende 1104 ist die durch den Irisabschnitt 1102 blockierte
Lichtmenge veränderlich.
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10 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer Beleuchtungsvorrichtung 1200, die eine zweite reflektierende
Oberfläche 1220 umfasst.
Eine Lichtquelle 1204 projiziert Licht auf eine DMD 1206, die
einen aktiven Abschnitt 1208 und einen inaktiven Abschnitt 1210 umfasst.
Licht wird von der DMD 1206 wegreflektiert und trifft die
zweite reflektierende Oberfläche 1220.
Die zweite reflektierende Oberfläche 1220 wirkt,
um den halbdunklen Halbschatten und den durch den inaktiven Abschnitt 1210 erzeugten
Rahmen und Rand 1212 der DMD 1206 (siehe 2 und 3A)
zu verringern.
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Bei
der in 10 gezeigten Ausführungsform
ist die zweite reflektierende Oberfläche 1220 eine lichtempfindliche
Oberfläche,
wie beispielsweise ein Array von Lichtauslöserzellen. Nur Licht einer
bestimmten Helligkeit wird reflektiert. Wenn das eine Zelle treffende
Licht unzureichend hell ist, wird im wesentlichen kein Licht von
dieser Zelle reflektiert. Alternativ kann die zweite reflektierende
Oberfläche 1220 aus
einem Polymermaterial hergestellt sein, das nur Licht einer ausreichenden
Helligkeit reflektiert oder durchlässt. Von dem aktiven Abschnitt 1208 der
DMD 1206 reflektiertes Licht 1224 ist vorzugsweise
hell genug, um von der zweiten reflektierenden Oberfläche 1220 reflektiert
zu werden. Von dem inaktiven Abschnitt 1210 und dem Rand 1212 der
DMD 1206 reflektiertes Licht 1232, 1230 ist
vorzugsweise nicht hell genug, um von der zweiten reflektierenden
Oberfläche 1220 reflektiert
zu werden. Somit wird nur Licht 1224 von dem aktiven Abschnitt 1208 der
DMD 1206 von der zweiten reflektierenden Oberfläche 1220 reflektiert.
Wie oben beschrieben ist, würde
der unerwünschte
halbdunkle rechteckige Halbschatten 418 und der geringfügig hellere
Rahmen 422 (siehe 3A) durch
Licht 1230, 1232 erzeugt werden, das von dem inaktiven
Abschnitt 1210 und dem Rand 1212 der DMD 1206 reflektiert
wird. Die zweite reflektierende Oberfläche 1220 reflektiert
nicht dieses halbdunkle Licht 1230, 1232, und
beseitigt somit vollständig
den halbdunklen Halbschatten und den Rahmen aus der resultierenden
Beleuchtung.
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Eine
Anzahl von Ausführungsformen
der Erfindung wurden beschrieben, die eine gesteuerte Verdunkelung
bzw. Abschattung der Beleuchtung liefern. Nichtsdestoweniger ist
ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen ohne Abweichen von
dem Schutzumfang der Erfindung durchgeführt werden können. Beispielsweise
können
Filter oder Linsen in die in 6A gezeigte
Beleuchtungsvorrichtung 600 zwischen der Blende 500 und
der DMD 604 eingeführt
werden. Alternativ könnte
die Lichtquelle eine Videoprojektionsvorrichtung oder ein Laser
sein.
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Obwohl
diese Offenbarung das Blockieren des Lichtes vor dem Auftreffen
auf die DMD beschreibt, sollte ersichtlich sein, dass die gleiche
Vorrichtung irgendwo in dem optischen Weg, einschließlich stromab
von der DMD, verwendet werden könnte.
Vorzugsweise ist das Blockieren an einer Stelle, die außer Fokus
ist, um den Rand des Halbschattens milder werden zu lassen, wobei
sie jedoch auch in Fokus sein könnte.
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Die
lichtreflektierende Vorrichtung könnte jede derartige Vorrichtung
einschließlich
einer DMD, eines Gitterlichtventils ("GLV" =
Grating Light Valve) oder jede andere in Arrayform angeordnete reflektierende
Vorrichtung sein, die keine kreisförmige Form aufweist.
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Alle
derartigen Modifikationen sind in den folgenden Ansprüchen eingeschlossen.