DE19644790C1 - Video image representation arrangement for television signal - Google Patents

Abstract

The arrangement has intensity modulated light sources (10,20,30) for producing light beams (12,22,32) of different primary colours. There is a combining device (38) producing a single light beam (40) and a deflection device (41,42) for rastering the image by sequentially illuminating several lines. The combining device has at least one optical element with defined dispersion characteristics, enabling a white light beam to be separated into several colours at different angles. The elements are arranged, and the light sources are directed so that each primary colour is identical to the colour separated from the white light beam.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Darstellen eines aus Bildpunkten aufgebauten Farbvideobildes, dessen Bildpunktfarben durch mehrere Lichtbündel unterschiedlicher Primärfarben erzeugbar sind, mit intensitätsmodulierbaren Lichtquellen für je eines dieser Lichtbündel, einer Vereinigungseinrichtung zum Vereinigen dieser Lichtbündel zu einem einzigen Gesamtlichtbündel und einer Ablenkeinrichtung zum Ablenken des Gesamtlichtbündels, um die Bildpunkte des Videobildes durch Rastern der Bilder in mehreren Zeilen sequentiell auszuleuchten.The invention relates to a device for displaying a pixel constructed color video image, the pixel colors of which by several light beams different primary colors can be generated with intensity-modulated light sources for one each of these light bundles, a unit for combining them Beams of light into a single overall beam of light and a deflector for Deflect the total light beam to the pixels of the video image by rasterizing the Illuminate images sequentially in several lines.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus dem Artikel "Farbfernseh-Großprojektion mit Laser", Funkschau 1970, Heft 4, Seite 286, und aus der DE 43 24 849 C2 bekannt. Mit diesen werden Videobilder durch Rastern und sequentielles Ausleuchten von Bildpunkten erzeugt, wie es auch vom Fernsehen mit den Braunschen Röhren bekannt ist. Allerdings wird hier statt eines Elektronenstrahls ein Lichtbündel eingesetzt, das beispielsweise mit Spiegeln oder akustooptischen Ablenkeinrichtungen bild- und zeilenmäßig auf einen Bildschirm abgelenkt wird. Die Lichtquellen zur Lichterzeugung werden zur Darstellung der Farbe und Erzeugung der gewünschten Helligkeit der Bildpunkte moduliert.Such devices are for example from the article "color television large-scale projection mit Laser ", Funkschau 1970, Issue 4, page 286, and known from DE 43 24 849 C2 these become video images by rasterization and sequential illumination of pixels generated as it is also known from television with the Braun tubes. Indeed a light beam is used here instead of an electron beam, for example with Mirror or acousto-optical deflection devices in terms of images and lines on one Screen is distracted. The light sources for light generation are used to represent the Color and generation of the desired brightness of the pixels are modulated.

Zur Abbildung von Farbbildern werden drei Laser unterschiedlicher Wellenlänge und damit Farbe eingesetzt, aus deren emittierten Lichtbündeln zu jedem Zeitpunkt mittels Ansteuerung der Intensität die für jeden Bildpunkt erforderliche Farbe zusammengemischt wird. Zum Zusammenführen dieser Lichtbündel in ein Gesamtlichtbündel, das anschließend abgelenkt wird, wird eine Vereinigungseinrichtung verwendet. Die Vereinigungseinrichtung arbeitet üblicherweise mit dichroitischen Spiegeln, also Spiegeln, die aufgrund unterschiedlicher Polarisation für einen Wellenlängenbereich verspiegelt sind, jedoch Licht anderer Wellenlänge nahezu ungehindert durchlassen. Mit derartigen Spiegeln ist es möglich, die Gesamtintensität aller Lichtbündel praktisch in einem Gesamtlichtbündel zu vereinigen. Three lasers of different wavelengths are used to reproduce color images Color used, from the emitted light bundles at any time by means of Control of the intensity mixed the color required for each pixel becomes. For merging these light beams into an overall light beam, which is then is deflected, a union is used. The union usually works with dichroic mirrors, i.e. mirrors that are due to different polarization are mirrored for a wavelength range, but light pass through another wavelength almost unhindered. It is with mirrors like this possible to increase the total intensity of all light beams practically in one overall light beam unite.  

Derartige Geräte befinden sich momentan noch im Versuchsstadium. Neuerdings wird allerdings die Entwicklung vorangetrieben, derartige Videogeräte sowohl für den professionellen Bereich als auch für den Wohnbereich verfügbar zu machen.Such devices are currently still in the experimental stage. Recently However, the development was promoted, such video devices for both to make the professional area available as well as for the living area.

Problematisch sind dabei sowohl die hohen Kosten der einzelnen optischen Bauelemente als auch die nötige Justierarbeit bei Spiegeln und optischen Bauelementen. Letztere sollte vor allen Dingen so gering wie möglich gehalten werden, damit auch Wartungsarbeiten die Betriebskosten derartiger Vorrichtungen nicht unnötig erhöhen.Both the high costs of the individual optical components are problematic as well as the necessary adjustment work for mirrors and optical components. The latter should Above all, be kept as low as possible so that maintenance work Do not unnecessarily increase the operating costs of such devices.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die genannten Vorrichtungen technisch zu verbessern, wobei vor allem auch die Kosten bei der Herstellung eines Videoprojektionsgeräts unter anderem unter Berücksichtigung des Justieraufwands herkömmlicher Geräte verringert werden sollen.The object of the invention is therefore to technically improve the devices mentioned, most importantly, the cost of producing a video projector below among other things, taking into account the adjustment effort of conventional devices should be.

Die Aufgabe wird ausgehend vom gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch gelöst, daß die Vereinigungseinrichtung mindestens ein optisches Element mit definiertem Dispersionsverhalten aufweist, durch das ein in einer ersten Richtung an einem vorgegebenen Ort einfallendes Weißlichtbündel in mehrere zu einer zweiten Richtung unter verschiedenen Winkeln und/oder von verschiedenen Orten des optischen Elements ausfallenden Lichtbündels unterschiedlicher Farbe trennbar ist, und daß das optische Element in der Vorrichtung bezüglich der ersten Richtung des durch die Ablenkeinrichtung abzulenkenden Gesamtlichtbündels entgegengerichtet angeordnet sowie der Ort des austretenden Gesamtlichtbündels gleich Ort und Winkel gemäß der Definition des Dispersionsverhaltens des eintretenden Weißlichtbündels ist und die Lichtquellen jeweils auf den Ort des optischen Elements und unter dem Winkel zur entgegengesetzten zweiten Richtung ausgerichtet sind, bei denen die jeweilige Primärfarbe gleich der Farbe des definitionsgemäß vom Weißlichtbündel getrennten ausfallenden Lichtbündels ist.Starting from the generic state of the art, the object is achieved in that the combination device has at least one optical element with a defined one Has dispersion behavior, by which in a first direction on a predetermined location incident white light beam in several to a second direction below different angles and / or from different locations of the optical element failing light bundle of different color is separable, and that the optical Element in the device with respect to the first direction of the deflector total light beam to be deflected arranged in the opposite direction and the location of the emerging light bundle equal to location and angle according to the definition of the Dispersion behavior of the incoming white light beam is and the light sources in each case the location of the optical element and at the angle to the opposite second Are aligned in which the respective primary color is equal to the color of the by definition, the outgoing light beam is separate from the white light beam.

Erfindungsgemäß wird also zur technischen Verbesserung des gattungsgemäßen Videogeräts als zu optimierendes Bauteil die Vereinigungseinrichtung ausgewählt. Man hätte zur Verbesserung beispielsweise der Justierung den Aufbau der dichroitischen Spiegel ändern können. Dagegen wird erfindungsgemäß ein ganz anderer Weg eingeschlagen.According to the invention is thus for technical improvement of the generic Video device selected as the component to be optimized, the union. Man would have to build up the dichroic mirrors to improve the adjustment, for example can change. In contrast, a completely different path is taken according to the invention.

Das erfindungsgemäße optische Element zeigt Dispersionsverhalten. Unter Dispersionsverhalten wird hier jegliche unterschiedliche wellenlängenabhängige Ablenkung aufgrund von Brechungsindex, Interferenz oder ähnlichem verstanden, ohne daß der Polarisationszustand des Lichts geändert wird.The optical element according to the invention shows dispersion behavior. Under Dispersion behavior here is any different wavelength-dependent deflection  understood on the basis of refractive index, interference or the like, without the Polarization state of the light is changed.

Demgemäß wird ein Weißlichtbündel, das beispielsweise auf ein Prisma aus einem Material fällt, das bei unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedliche Brechungsindizes aufweist, üblicherweise in Lichtbündel verschiedener Farben zerlegt. Dieses Prinzip ist seit Newton bekannt und wird beispielsweise auch bei dem Videogerät auf Laserbasis gemäß dem eingangs genannten Artikel aus der Funkschau zur Aufspaltung verschiedener Laserbündel in Teilstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen angewandt. Auch das Zusammenfügen von Lichtstrahlen verschiedener Wellenlänge ist seit Newton bekannt, siehe dazu "Bergmann Schäfer: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band III, Optik, 8. Auflage, Berlin, New York, Walter de Gruyter Verlag, 1987, S. 221-226". Trotzdem scheint ein Vorurteil gegen diese Technik bestanden zu haben, denn es wurde bisher nie der Versuch unternommen, die kompliziert zu justierende Einrichtung aus dichroitischen Spiegeln durch Elemente mit Dispersionsverhalten zu ersetzen.Accordingly, a white light beam, for example on a prism from a Material falls that have different refractive indices at different wavelengths has, usually broken down into light beams of different colors. This principle is known since Newton and is also used, for example, in the laser-based video device according to the above-mentioned article from the radio show on splitting different laser beams in partial beams with different wavelengths applied. It is also the joining of light rays of different wavelengths known since Newton, see "Bergmann Schäfer: Textbook of Experimental Physics, Volume III, optics, 8th edition, Berlin, New York, Walter de Gruyter Verlag, 1987, Pp. 221-226 ". Nevertheless, there seems to be a prejudice against this technique because it  has never been Attempted to make the device difficult to adjust from dichroic Replace mirroring with elements with dispersion behavior.

Die Ursache kann wohl darin gesehen werden, daß zur erfindungsgemäßen Lösung die zusätzliche Erkenntnis gehört, die optischen Elemente in entgegengesetzter Strahlenrichtung zu betreiben. An dem Ort, wo üblicherweise aus diesen optischen Elementen die spektral zerlegten Lichtbündel ausgeführt werden, fallen erfindungsgemäß die zu vereinigenden Lichtbündel unter demselben Winkel, unter dem bei einer Lichtzerlegung die Lichtbündel verschiedener Farben ausfallen würden, ein. Das Gesamtlichtbündel verläßt dann an dem Ort das optische Element, an dem bei der Zerlegung das Weißlichtbündel einfallen würde. Diese Möglichkeit zur Vereinigung von Lichtbündeln ergibt sich aus dem Prinzip der Umkehrbarkeit der Lichtwege. Zur Strahlzerlegung werden beispielsweise Prismen verwendet, was deutlich zeigt, daß die erfindungsgemäßen optischen Elemente sehr einfach aufgebaut sein können.The reason can probably be seen in the fact that the solution to the invention Additional knowledge belongs to the optical elements in opposite To operate the beam direction. In the place where usually from these optical Elements which are designed to be spectrally split light beams fall according to the invention the bundles of light to be combined at the same angle as at one Light decomposition, the light beams of different colors would fail. The Total light beam then leaves the optical element at the location at which Disassembly the white light bundle would come up with. This opportunity to unite Beams of light result from the principle of reversibility of the light paths. For Beam prisms are used, for example, prisms, which clearly shows that the optical elements according to the invention can be constructed very simply.

Zur Justierung kann man das beispielhaft genannte Prisma mit der definierten Ausgangsrichtung für das Gesamtlichtbündel befestigen und die drei Laser anschließend bezüglich Winkel und Ort auf das Prisma ausrichten. Eine andere Justiermöglichkeit besteht darin, die Richtung der Laser innerhalb der Fertigungstoleranzen ihrer Halter grob auszurichten und die Feinausrichtung mit Hilfe einer Verschiebung, Drehung und Verkippung des optischen Elements zu bewirken. Dann ist aber der Gesamtlichtstrahl nicht notwendigerweise auf die Ablenkeinrichtung gerichtet, mit einem kleinen zusätzlichen Spiegel, dessen Winkel nach Zusammenführen der Lichtbündel in ein Gesamtlichtbündel eingestellt wird, kann dieses dann auf einen geeigneten Ort in der Ablenkeinrichtung gerichtet werden. Im Prinzip bedarf es dazu nur zweier einfacher Handgriffe, nämlich das optische Element auszurichten bis alle drei Laser in einem Gesamtlichtbündel vereinigt sind, wonach dieses beispielsweise durch Kleben fixiert wird, und einen zweiten Handgriff, um den Gesamtlichtstrahl mit dem Spiegel in die geeignete Richtung zu bringen. For adjustment you can use the prism mentioned as an example with the defined one Attach the starting direction for the entire light beam and then the three lasers align with the prism in terms of angle and location. There is another adjustment option in roughly pointing the direction of the lasers within the manufacturing tolerances of their holders align and fine-tune using a shift, rotation and To cause tilting of the optical element. Then the total light beam is not necessarily aimed at the deflector, with a little extra Mirror, whose angle after merging the light beams into a total light beam is set, this can then be at a suitable location in the deflection device be judged. In principle, it only requires two simple steps, namely that align the optical element until all three lasers are combined in a total light beam are, after which this is fixed, for example by gluing, and a second handle, to bring the total light beam with the mirror in the appropriate direction.  

Eine andere Justiermöglichkeit besteht darin, das optische Element an einem bestimmten Ort festzuhalten, die drei Laser durch Drehung und kleine Verschiebungen so auszurichten, daß alle drei Lichtbündel in der Nähe und parallel zum gewünschten Gesamtlichtbündel aus dem optischen Element ausfallen, wonach anschließend durch Verschiebung des optischen Elements die drei Lichtbündel zu einem einzigen vereinigt werden.Another adjustment option is to set the optical element to a specific one To hold the place, to align the three lasers by rotation and small displacements, that all three light beams are close and parallel to the desired total light beam fail the optical element, then by shifting the optical Elements the three bundles of light are combined into one.

Der dargestellte Justieraufwand kann aber auch weitgehend reduziert werden, wenn das optische Element Lichtleitfasern aufweist, die an dem beispielhaft genannten Prisma bezüglich dem durch das Dispersionsverhalten gegebenen Winkel und Ort fest angeordnet sind, wodurch die Lichtbündel in die Lichtleitfasern ohne jeglichen Justieraufwand eingekoppelt werden können.The adjustment effort shown can also be largely reduced if that Optical element has optical fibers on the prism exemplified with respect to the angle and location given by the dispersion behavior are, whereby the light bundles in the optical fibers without any adjustment effort can be coupled.

Derartige optische Elemente lassen sich vorteilhafterweise auf sehr einfache Art herstellen. Das einzige Erfordernis für deren Funktionsfähigkeit sind die Abhängigkeit der Brechzahl von der Wellenlänge und eine geeignete Formgebung.Such optical elements can advantageously be produced in a very simple manner. The only requirement for their functionality is the dependence of the refractive index of the wavelength and a suitable shape.

Die Vereinigungseinrichtung kann also wesentlich kostengünstiger hergestellt werden als der bekannte Aufbau mit dichroitischen Spiegeln. Beispielsweise zeigen auch bestimmte Kunststoffe, wie beispielsweise Plexiglas, eine genügend hohe Dispersion, so daß man derartige optische Elemente in Serienproduktion spritzgießen kann. Bei entsprechend großer Stückzahl wird dann für die optischen Elemente ein sehr niedriger Preis möglich.The combination device can therefore be manufactured much more cost-effectively than the known structure with dichroic mirrors. For example, certain also show Plastics, such as plexiglass, a sufficiently high dispersion so that one such optical elements can be injection molded in series production. With accordingly large quantities then a very low price is possible for the optical elements.

Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung fallen die Lichtbündel bezüglich der zweiten Richtung in voneinander verschiedenen Winkeln ein und die Lichtquellen sind auf einen gemeinsamen Ort ausgerichtet.According to a preferred development of the invention, the light beams fall with respect the second direction at different angles and the light sources are focused on a common place.

Diese Forderung läßt sich durch geeignete Formgebung der optischen Elemente erreichen. Sie wird beispielsweise schon durch ein Prisma einfacher Form, wie eine Zylinderlinse, erfüllt. Vorteilhafterweise ist aber gemäß der Weiterbildung zum Justieren nur eine Drehung der Lichtquellen um den gemeinsamen Ort erforderlich, so daß sich die Freiheitsgrade zur Justierung reduzieren.This requirement can be achieved by suitable shaping of the optical elements. For example, a simple prism, such as a cylindrical lens, Fulfills. Advantageously, however, according to the further development for adjustment, only one rotation the light sources around the common location required, so that the degrees of freedom to Reduce adjustment.

Dies ist jedoch nicht der einzige sich ergebende Vorteil. Man hätte die Anzahl der Freiheitsgrade auch halbieren können, indem die Formgebung des optischen Elements so gewählt wird, daß die Winkel festbleiben und nur der Ort der Verschiebung eingestellt wird. Durch Auswahl des Winkels als justierbarer Freiheitsgrad lassen sich jedoch größere Fertigungstoleranzen für die Laserhalterungen als bei einer Verschiebung akzeptieren, da die Lichtquellen zur Verbesserung der Justiergenauigkeit aufgrund bekannter Winkelbeziehungen zur Einhaltung einer gegebenen Genauigkeit nur entsprechend weit von dem gemeinsamen Ort, auf den die Lichtquellen ausgerichtet sind, entfernt werden müßten.However, this is not the only benefit that results. You would have the number of Degrees of freedom can also be halved by shaping the optical element like this is chosen that the angles remain fixed and only the location of the displacement is set. By selecting the angle as an adjustable degree of freedom, however, larger ones can be obtained  Accept manufacturing tolerances for the laser mounts as with a shift because the light sources to improve the adjustment accuracy due to known Angular relationships to maintain a given accuracy are only correspondingly far from the common location to which the light sources are aimed would have to be removed.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das optische Element eine strahlzerlegende Einrichtung eines Spektrometers, die zur Vereinigung der Lichtbündel unterschiedlicher Lauflängen in das Gesamtlichtbündel in einer zur Zerlegung von Licht entgegengesetzten Richtung angeordnet ist.According to a preferred development of the invention, the optical element is a beam-splitting device of a spectrometer used to unite the light beams different run lengths in the total light beam in one to split light opposite direction is arranged.

Spektrometer arbeiten mit strahlzerlegenden Einrichtungen eines definierten Spektralzerlegungsverhaltens. Man kann auch diese Einrichtungen, die auf Grund der Herstellerangaben als optische Elemente der genannten Art besonders gut charakterisiert sind, in umgekehrter Lichtrichtung zum Zusammenführen von Lichtbündeln im allgemeinen ohne großen Justieraufwand einbauen. Zur Verwendung dieser Einrichtungen sind alle drei Arten von Spektrometern geeignet, also nicht nur Prismenspektroskope, sondern auch Gitterspektroskope und Interferenzspektroskope, wobei bei letzterem vor allem das Michelsonsche Stufengitter wegen der großen Ablenkungswinkel bei der Zerlegung vorteilhaft ist.Spectrometers work with beam splitting devices of a defined Spectral decomposition behavior. One can also use these facilities because of the Manufacturer information particularly well characterized as optical elements of the type mentioned are, in the opposite direction of light for merging light beams in general Install without great adjustment effort. All three are required to use these facilities Suitable types of spectrometers, not only prism spectroscopes, but also Grid spectroscopes and interference spectroscopes, with the latter especially that Michelson's stepped grating because of the large deflection angle when dismantling is advantageous.

Wenn auch der bauliche Aufwand derartiger Spektrometer größer als der eines Prismas geeigneter Form und hoher Dispersion ist, so könnte doch eine Kostenreduktion aufgrund der definierten Ausrichtung des optischen Elements bei der Justierung vorteilhaft sein.Even if the structural effort of such spectrometers is greater than that of a prism suitable form and high dispersion, there could be a cost reduction the defined alignment of the optical element can be advantageous in the adjustment.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das optische Element ein optisches Prisma auf. Wenn man dabei weiter die Lichtverluste gering halten will, werden folgende Prismenausbildungen bevorzugt:According to a preferred development of the invention, the optical element has optical prism. If you want to keep the light losses low, you will following prism designs preferred:

• - ein Prisma mit dreieckförmigem Prismenquerschnitt,- a prism with a triangular prism cross section,
• - ein Pellin-Broca-Prisma (90°-Ablenkung)- a Pellin Broca prism (90 ° deflection)
• - ein Abbe-Prisma (60°-Ablenkung)- an Abbe prism (60 ° deflection)
• - ein Autokollimationsprisma oder- an autocollimation prism or
• - eine Kombination der vorstehend genannten Anordnungen zur Erzeugung einer mehrfachen Dispersion, insbesondere ein- A combination of the above arrangements for generating a multiple dispersion, especially one
• - Abbe-Prisma-Planspiegel-Autokollimationsprisma (180°-Ablenkung, dreifache Dispersion),- Abbe prism plane mirror autocollimation prism (180 ° deflection, triple Dispersion),
• - Forsterlingscher Dreiprismensatz (90°-Ablenkung, dreifache Dispersion), - Forsterling's three prism set (90 ° deflection, triple dispersion),  
• - ein Geradsichtprisma (0°-Ablenkung für eine Wellenlänge), und insbesondere- a straight view prism (0 ° deflection for one wavelength), and in particular
• - ein Amici-Prisma mit drei oder fünf Teilprismen oder- an Amici prism with three or five partial prisms or
• - ein Wernicke-Prisma (geringe Reflexionsverluste an den Grenzflächen).- a Wernicke prism (low reflection losses at the interfaces).

Insbesondere die letztgenannten Prismenarten scheinen auf den ersten Blick sehr komplizierte Anordnungen zu sein. Wie aber vorstehend schon erwähnt wurde, können die optischen Elemente, gerade weil eine hohe Dispersion erwünscht ist, auch aus entsprechenden Kunststoffen gefertigt werden, so daß derartige Prismensätze sich auch auf einfache Weise einstückig ohne Erhöhung der Kosten in hohen Stückzahlen spritzgießen lassen.In particular, the latter types of prisms seem very much at first glance to be complicated arrangements. As already mentioned above, however optical elements, precisely because a high dispersion is desired Appropriate plastics are manufactured so that prism sets of this type also apply injection molding in one piece without increasing the costs in large quantities to let.

Eine Fertigungsweise durch Pressen, beispielsweise aus Flintglas, ermöglicht ebenfalls eine kostengünstige Herstellung für optische Elemente, die aus mehreren Prismen bestehen sollen.A production method by pressing, for example made of flint glass, also enables one Cost-effective production for optical elements that consist of several prisms should.

Eine besonders einfache Justierung erfolgt, wie nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels besser verständlich wird, wenn das optische Element als gerades geometrisches Prisma mit halbkreisförmiger Grundfläche ausgebildet ist, bei dem das Gesamtlichtbündel und die zu vereinigenden Lichtbündel in einer Ebene, deren Normale in Richtung der Höhe des geometrischen Prismas zeigt, ausgerichtet sind, und das Gesamtlichtbündel in dieser Ebene vom Mittelpunkt des der halbkreisförmigen Grundfläche zugeordneten Vollkreises ausfällt.A particularly simple adjustment is carried out, as follows using a Embodiment is easier to understand if the optical element as a straight geometric prism is formed with a semicircular base, in which the Total light bundles and the light bundles to be combined in one plane, the normal of which in Shows the direction of the height of the geometric prism, are aligned, and that Total light beam in this plane from the center of the semi-circular base assigned full circle fails.

Wie vorstehend schon ausgeführt wurde, kommt es vor allen Dingen auf die Materialauswahl an, damit eine hohe Dispersion erfolgen kann. Dafür ist bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das optische Element aus einem Material geringer Abbescher Zahl unterhalb von 50, insbesondere aus Flintglas oder aus einem für die Primärfarben lichtdurchlässigem Kunststoff, besteht.As stated above, the most important thing is that Material selection so that a high dispersion can take place. For that is with one preferred development of the invention provides that the optical element from a Material with a low Abbeer number below 50, especially made of flint glass or a translucent plastic for the primary colors.

Bei einer anderen vorzugsweisen Weiterbildung weist das optische Element dielektrische Schichten auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, weil bei dielektrischen Schichten der Reflexionsgrad und damit die Lichtverluste an den Oberflächen des optischen Elements verringert werden können. Außerdem kann man mit dielektrischen Schichten leicht eine wellenlängenabhängige Ablenkung erzeugen, also die Dispersion erhöhen. Dielektrische Schichten sind aufgrund der Interferenz unterschiedlicher Lauflängen von Licht wirksam, sind also grundsätzlich geeignet, Licht unterschiedlicher Wellenlängen in unterschiedliche Richtungen abzulenken. Mit geeigneter Auslegung der Schichtdicken läßt sich also insbesondere eine besonders große Dispersion verwirklichen.In another preferred development, the optical element has a dielectric element Layers on. This is particularly advantageous because in the case of dielectric layers Degree of reflection and thus the loss of light on the surfaces of the optical element can be reduced. In addition, one can easily with dielectric layers generate wavelength-dependent deflection, i.e. increase the dispersion. Dielectric Layers are effective due to the interference of different lengths of light, are basically suitable, light of different wavelengths in different  Distracting directions. With a suitable design of the layer thicknesses, especially realize a particularly large dispersion.

Weiter wird die Dispersion bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung erhöht, indem mindestens eine Oberfläche des optischen Elements, an der die Lichtbündel nach Durchgang durch das optische Element auftreffen, verspiegelt ist. Aufgrund der Verspiegelung wird der Lichtweg der Lichtbündel durch das dispergierende Material des optischen Elements und damit die Wirkung der Dispersion für eine Aufspaltung des Weißlichtbündels bzw. bei der erfindungsgemäßen Anordnung für das Zusammenführen der Lichtbündel vergrößert.In another preferred development, the dispersion is further increased by at least one surface of the optical element, on which the light bundles follow Pass through the optical element, is mirrored. Due to the The light path of the light beam is mirrored by the dispersing material of the optical element and thus the effect of the dispersion for splitting the White light beam or in the arrangement according to the invention for merging the Beam of light enlarged.

Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gesamtlichtbündel aus dem optischen Element unter einem Winkel zwischen 70° und 90°, insbesondere zwischen 80° und 90°, zur Flächen normalen ausfällt. Dies bedeutet, daß das Gesamtlichtbündel beziehungsweise die zusammengeführten Lichtbündel im optischen Element unter Totalreflexionsbedingungen zusammengeführt werden. Dann ist praktisch die höchstmögliche Ablenkung der aus einem Weißlichtbündel zerlegten Lichtbündel zueinander aufgrund von Dispersion erreicht, somit sind große Winkel der zu einem Gesamtlichtbündel zusammengeführten Lichtbündel möglich.In another preferred development of the invention it is provided that the Total light beam from the optical element at an angle between 70 ° and 90 °, especially between 80 ° and 90 °, to normal areas. This means that Total light bundle or the merged light bundle in the optical Element are merged under total reflection conditions. Then practically that is maximum possible deflection of the light bundle which is broken up from a white light bundle to each other due to dispersion, so large angles are to one Total light bundle merged light bundle possible.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Darstellung eines farbigen Videobildes; Figure 1 is a schematic representation of a device for displaying a colored video image.

Fig. 2 eine Vereinigungseinrichtung mit einer planparallelen Platte zum Einsatz bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a combination device with a plane-parallel plate for use in the device according to FIG. 1;

Fig. 3 wie Fig. 2, jedoch mit einer verspiegelten Fläche; Fig. 3 is as Figure 2 but with a mirrored surface.

Fig. 4 eine Vereinigungseinrichtung zur Verwendung bei einem Beispiel von Fig. 1 mit einem dreieckigen Prisma als optischem Element; FIG. 4 shows a combination device for use in an example from FIG. 1 with a triangular prism as an optical element;

Fig. 5 eine Vereinigungseinrichtung mit einer Zylinderlinse; Fig. 5 is a combiner with a cylindrical lens;

Fig. 6 eine Vereinigungseinrichtung, bei der die Wirkung dielektrischer Schichten beispielhaft gezeigt ist. 6 shows a combination device in which the effect of dielectric layers is shown by way of example.

Bei der Vorrichtung zum Darstellen eines aus Bildpunkten aufgebauten Videobildes gemäß Fig. 1 wird die Farbe jedes Bildpunktes durch drei verschiedene Farbvalenzen gebildet, die in Abhängigkeit vom gewünschten Farbton und der gewünschten Helligkeit durch entsprechende Farbsignale erzeugt werden.In the apparatus for displaying a video image composed of pixels shown in FIG. 1, the color of each pixel is formed by three different color valences produced in dependence on the desired color and the desired brightness by corresponding color signals.

Bei dieser Vorrichtung werden zur Steuerung von Farbton und Helligkeit jedes Bildpunktes eines gerasterten Videobildes drei Lichtquellen 10, 20, 30 eingesetzt, die im wesentlichen parallele Lichtbündel 12, 22, 32 erzeugen. Dazu werden beispielsweise Laser wegen ihrer außerordentlich hohen Parallelität der Lichtbündel eingesetzt. Es können jedoch auch andere Lichtquellen verwendet werden, z. B. LED′s, bei denen die Lichtbündel mit Hilfe einer Optik parallelisiert werden. Dafür verwendet man am vorteilhaftesten punktförmige LED′s, deren emittierte Lichtbündel mit einer Optik parallelisiert sind.In this device, three light sources 10 , 20 , 30 are used to control the color tone and brightness of each pixel of a rastered video image, which generate essentially parallel light beams 12 , 22 , 32 . For example, lasers are used because of their extraordinarily high parallelism of the light beams. However, other light sources can also be used, e.g. B. LEDs, in which the light beams are parallelized with the aid of optics. For this it is most advantageous to use punctiform LEDs whose emitted light beams are parallelized with an optic.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wurden für die Lichtquellen 10, 20, 30 allerdings Edelgaslaser vorgesehen. Da deren Intensität für ein Videobild nicht schnell genug geschaltet werden kann, wurden die Lichtquellen 10, 20, 30 im Ausführungsbeispiel mit konstanter Lichtleistung betrieben. Die Steuerung der Lichtintensität erfolgt über zusätzliche Modulatoren 14, 24, 34, für die sich insbesondere DKDP-Kristalle eignen, wie sie auch aus dem Stand der Technik bekannt sind.In the exemplary embodiment of FIG. 1, however, noble gas lasers were provided for the light sources 10 , 20 , 30 . Since their intensity cannot be switched quickly enough for a video image, the light sources 10 , 20 , 30 in the exemplary embodiment were operated with constant light output. The light intensity is controlled via additional modulators 14 , 24 , 34 , for which, in particular, DKDP crystals are suitable, as are also known from the prior art.

Die einzelnen Lichtbündel 12, 22, 32 werden weiter durch eine Vereinigungseinrichtung 38 zu einem die ursprünglichen Lichtbündel 12, 22, 32 vereinigenden Gesamtlichtbündel 40 zusammengeführt, welches dann in einem einzigen Strahlengang durch das Videosystem hindurchläuft.The individual light bundles 12 , 22 , 32 are further combined by a combining device 38 to form a total light bundle 40 which combines the original light bundles 12 , 22 , 32 and which then runs through the video system in a single beam path.

Zur Bilderzeugung wird ferner eine Ablenkeinrichtung eingesetzt, über welche das Gesamtlichtbündel 40 sequentiell in die einzelnen Richtungen, in denen die Bildpunkte des Videofernsehbildes liegen, ausgelenkt wird. Im Ausführungsbeispiel wurden für diese Ablenkung ein Polygonspiegel 41 und ein Schwenkspiegel 42 eingesetzt, mit denen das Gesamtlichtbündel 40 mit Videofrequenzen auf einem Schirm 43 gerastert wird. Weiter ist in Fig. 1 eine Aufweitungsoptik und eine Fresnellinse schematisch dargestellt, die hier aber ausschließlich dazu verwendet wurden, den Ablenkbereich für die Abbildung auf einer größeren Fläche zu vergrößern und Betrachtern unter allen Winkeln eine ausreichende Lichtmenge zur Wahrnehmung des Bildes zur Verfügung zu stellen. An image forming a deflector is further used, over which the total light beam 40 is sequentially deflected in the various directions in which the pixels of the video television image are. In the exemplary embodiment, a polygon mirror 41 and a swivel mirror 42 were used for this deflection, with which the total light bundle 40 is scanned on a screen 43 with video frequencies. Furthermore, an expansion optic and a Fresnel lens are shown schematically in FIG. 1, but were used here exclusively to enlarge the deflection area for imaging on a larger area and to provide viewers with a sufficient amount of light at all angles to perceive the image.

Die Vereinigungseinrichtung 38 wird gemäß dem Stand der Technik mit Hilfe von dichroitischen Spiegeln verwirklicht. Beim Ausführungsbeispiel wurden jedoch statt dessen verschiedene andere Ausgestaltungen der Vereinigungseinrichtung 38 eingesetzt, die in den folgenden Figuren schematisch dargestellt sind.The combination device 38 is implemented according to the prior art with the aid of dichroic mirrors. In the exemplary embodiment, however, various other configurations of the combination device 38 were used instead, which are shown schematically in the following figures.

Fig. 2 zeigt eine planparallele Platte 47 der Glassorte FS3 mit einer Dicke von 10 mm. Diese Platte würde aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindex ein in Richtung des Pfeils 44 einfallendes Weißlichtbündel in mehrere, unter verschiedenen Winkeln zur Richtung des Pfeils 46 ausfallende Lichtbündel zerlegen. Bestünde das hypothetisch angenommene Weißlichtbündel nur aus drei Farben, würde dieses aufgrund der Dispersion, das heißt, der unterschiedlichen Brechung von Licht verschiedener Wellenlänge, in drei Lichtbündel zerlegt werden. Fig. 2 shows a plane-parallel plate 47 of the glass type FS3 mm with a thickness of 10. Due to the different refractive index, this plate would split an incident white light beam in the direction of arrow 44 into a plurality of light beams emerging at different angles to the direction of arrow 46 . If the hypothetically assumed white light beam consisted of only three colors, this would be broken down into three light beams due to the dispersion, that is, the different refraction of light of different wavelengths.

Als Vereinigungseinrichtung 38 wird die planparallele Platte 47 jedoch nicht zum Trennen von Licht eingesetzt, sondern zum Zusammenführen der drei Lichtbündel 12, 22, 32 zu einem Gesamtlichtbündel 40. Dazu werden die Lichtbündel 12, 22, 32 unter einem gleichen Winkel ε_{1(1, 2, 3)}, der sich bei der oben genannten Zerlegung ergäbe, von 30° auf eine erste optische Fläche 48 geführt. Aufgrund des Prinzips der Umkehrbarkeit von Lichtstrahlen, fallen diese, da die Platte in umgekehrter Richtung bezüglich der Zerlegung angeordnet ist, gemeinsam unter einem Winkel ε′ aus der planparallelen Platte 47 einer optischen Fläche 50 als Gesamtlichtbündel 40 aus.However, the plane-parallel plate 47 is not used as a combining device 38 for separating light, but rather for bringing the three light beams 12 , 22 , 32 together to form a total light beam 40 . For this purpose, the light beams 12 , 22 , 32 are guided at a same angle ε _{1 (1, 2, 3)} , which would result from the above-mentioned disassembly, from 30 ° to a first optical surface 48 . Due to the principle of reversibility of light rays, since the plate is arranged in the opposite direction with respect to the disassembly, they fall out together at an angle ε 'from the plane-parallel plate 47 of an optical surface 50 as a total light bundle 40 .

Beim Ausführungsbeispiel wurden als Wellenlängen 643 nm für die Farbe rot, 546 nm für die Farbe grün und 435 nm für die Farbe blau verwendet. Die nötigen Abstände v_{1, 2} und v_{2, 3} zum Zusammenführen der Lichtstrahlen sind bei diesem Ausführungsbeispiel daher besonders klein. Zwischen dem roten Lichtbündel 32 und dem grünen Lichtbündel 22 beträgt der nötige Abstand zum Zusammenführen v_{1, 2} = 0,02 mm und zwischen dem grünen Lichtbündel 22 und dem blauen Lichtbündel 12 ist der Abstand v_{2, 3} gleich 0,04 mm.In the exemplary embodiment, the wavelengths used were 643 nm for the color red, 546 nm for the color green and 435 nm for the color blue. The distances v _{1, 2} and v _{2, 3} required to bring the light beams together are therefore particularly small in this exemplary embodiment. Between the red light bundle 32 and the green light bundle 22 , the necessary distance for merging is v _{1, 2} = 0.02 mm and between the green light bundle 22 and the blue light bundle 12 , the distance v _{2, 3} is 0.04 mm.

Diese geringen Strahlabstände können aber technisch in einfacher Weise realisiert werden, indem die Lichtbündel 12, 22, 32 über Lichtleitfasern mit Kerndurchmessern von 10 µm unter dem angegebenen Winkel ε_{1(1, 2, 3)} auf den zeichnerisch in Fig. 2 dargestellten gemeinsamen Ort auf der optischen Fläche 48 geführt werden.These small beam spacings can, however, be realized in a simple technical manner by placing the light bundles 12 , 22 , 32 on optical fibers with core diameters of 10 μm at the specified angle ε _{1 (1, 2, 3)} at the common location shown in the drawing in FIG. 2 are guided on the optical surface 48 .

Insbesondere ist bei der hier beispielsweise genannten Kopplung mit Lichtleitfasern vorteilhaft, daß die Justierarbeit praktisch verschwindet, wenn die Lichtleitfasern mit der planparallelen Platte 42 zusammen als integriertes optisches Bauelement hergestellt sind. In particular, in the coupling with optical fibers mentioned here, for example, it is advantageous that the adjustment work practically disappears when the optical fibers are produced together with the plane-parallel plate 42 as an integrated optical component.

Andererseits ist es aber auch möglich, durch größere Abmessungen und größere Winkel der planparallelen Platte 42 die Abstände v_{1, 2} und v_{2, 3} zu vergrößern.On the other hand, it is also possible to increase the distances v _{1, 2} and v _{2, 3} by larger dimensions and larger angles of the plane-parallel plate 42 .

Als weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung bezüglich größerer Abstände v_{1, 2} und v_{2, 3} ist in Fig. 3 eine planparallele Platte 47 gezeigt, auf der sich gegenüber der optischen Fläche 48 zum Einleiten und Herausführen der Lichtbündel ein Spiegel 52 befindet. Mit dessen Hilfe werden die Winkel verdoppelt.As a further example of an embodiment with regard to larger distances v _{1, 2} and v _{2, 3} , a plane-parallel plate 47 is shown in FIG. 3, on which there is a mirror 52 opposite the optical surface 48 for introducing and guiding out the light beams. With its help, the angles are doubled.

Die nötigen Strahlabstände sind, obwohl sie doppelt so groß wie die Abstände von Fig. 2 sind, noch gering, die Lichtbündel lassen sich jedoch mit Lichtleitfasern mit Kerndurchmessern von 15 µm leicht auf die verschiedenen, zum Vereinigen geeigneten Orte der optischen Fläche 48 führen.The necessary beam distances are, although they are twice as large as the distances from FIG. 2, still small, but the light bundles can be easily guided with optical fibers with a core diameter of 15 μm to the various locations of the optical surface 48 which are suitable for combining.

Die Abstände v_{1, 2} und v_{2, 3} lassen sich ferner stark vergrößern, wenn der Winkel ε_{1(1, 2, 3)} zwischen 80 und 90° liegt, also durch eine Ausrichtung der planparallelen Platte 47 für nahezu Totalreflexion beim Austritt des Gesamtlichtbündels 40.The distances v _{1, 2} and v _{2, 3} can also be greatly increased if the angle ε _{1 (1, 2, 3) is} between 80 and 90 °, that is to say by aligning the plane-parallel plate 47 for almost total reflection when the Total light beam 40 .

Die Beispiele von Fig. 2 und Fig. 3 zeigen ein Zusammenführen von Lichtbündeln 12, 22, 32 unter gleichem Winkel ε_{1(1, 2, 3)}. Im folgenden Beispiel von Fig. 4 ist dagegen eine Möglichkeit angegeben, durch verschiedene Winkel der Lichtbündel 12, 22, 32 ein Gesamtlichtbündel 40 zu schaffen.The examples of Fig. 2 and Fig. 3 show a converging light bundles 12, 22, 32 at the same angle ε _{1 (1, 2, 3).} In the following example from FIG. 4, on the other hand, a possibility is given to create an overall light bundle 40 by different angles of the light bundles 12 , 22 , 32 .

Dafür ist beispielhaft ein Dispersionsprisma 54 gezeigt, das im Ausführungsbeispiel aus Glasmaterial SF3 bestand und mit einem Prismenwinkel γ von 60° ausgebildet war. Dieses wird mit den Lichtbündeln 12, 22 und 32 in einer gemeinsamen Ebene, der Zeichenebene von Fig. 4, angestrahlt. Die in der Fig. 4 eingezeichneten Winkel hatten dabei folgende Werte: ε₁₍₁₎ = -41,5°, ε₁₍₂₎ = -42,3° und ε₁₍₃₎ = -43,9°. Wie man aufgrund dieser Angaben ausrechnen kann, beträgt der Abstand der Lichtquellen 10, 20, 30 im Abstand von 100 mm für grün und blau a_{2, 3} = 2,9 mm und zwischen rot und grün a_{1, 2} = 1,3 mm. Diese Abstände sind groß genug, um die verschiedenen Lichtbündel ebenfalls mit Lichtleitfasern in das Prisma 54 einfallen zu lassen. Jedoch bieten sich hier auch andere Möglichkeiten an, wie beispielsweise das Einkoppeln mit einer Spiegelanordnung.A dispersion prism 54 is shown as an example of this, which in the exemplary embodiment consisted of glass material SF3 and was designed with a prism angle γ of 60 °. This is illuminated with the light beams 12 , 22 and 32 in a common plane, the plane of the drawing in FIG. 4. The angles shown in FIG. 4 had the following values: ε _{1 (1)} = -41.5 °, ε _{1 (2)} = -42.3 ° and ε _{1 (3)} = -43.9 °. As can be calculated on the basis of this information, the distance between the light sources 10 , 20 , 30 is 100 mm for green and blue a _{2, 3} = 2.9 mm and between red and green a _{1, 2} = 1.3 mm . These distances are large enough to allow the various light bundles to also enter the prism 54 with optical fibers. However, there are also other options here, such as coupling with a mirror arrangement.

Der Ausfallswinkel ε′_{2(1, 2, 3)} hatte im Ausführungsbeispiel einen Betrag von 51,5°. Damit ergeben sich die folgenden Ablenkwinkel: rotes Licht δ₁ = 38,1°, grünes Licht δ₂ = 38,8°, blaues Licht δ₃ = 40,5°. In Fig. 4 ist auch der Polygonspiegel 41 schematisch gezeigt, mit dem die Einbauweise des Prismas 54 innerhalb des Videoprojektionssystems gemäß Fig. 1 verdeutlicht wird.The angle of reflection ε ' _{2 (1, 2, 3)} had an amount of 51.5 ° in the exemplary embodiment. This results in the following deflection angles: red light δ₁ = 38.1 °, green light δ₂ = 38.8 °, blue light δ₃ = 40.5 °. FIG. 4 also schematically shows the polygon mirror 41 , with which the manner of installing the prism 54 within the video projection system according to FIG. 1 is illustrated.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Zylinderlinse 60 im Querschnitt dargestellt. Eine Zylinderlinse hat üblicherweise die Form eines geraden geometrischen Prismas mit halbkreisförmiger Grundfläche. In Fig. 4 liegen das Gesamtlichtbündel und die zu vereinigenden Lichtbündel 12, 22, 32 in einer Ebene, deren Normale in Richtung der Höhe des der Zylinderlinse formgebenden geometrischen Prismas zeigt. Diese Ebene ist identisch mit dem in Fig. 5 dargestellten Querschnitt.In FIG. 5 another embodiment with a cylindrical lens 60 is shown in cross section. A cylindrical lens usually has the shape of a straight geometric prism with a semicircular base. In FIG. 4, the total light beam and the light beams 12 , 22 , 32 to be combined lie in one plane, the normal of which points in the direction of the height of the geometric prism shaping the cylindrical lens. This plane is identical to the cross section shown in FIG. 5.

Die drei Lichtbündel mit den oben angegebenen Wellenlängen fallen unter verschiedenen Winkel α₁, α₂ und α₃, die auf die Symmetrieachse 62 bezogen sind, auf eine erste optische Fläche 48. Da sie senkrecht zur Flächennormalen gerichtet sind, werden sie an der optischen Fläche 48 nicht gebrochen, sondern erst bei ihrem Austritt an der Fläche 50. Dabei werden die drei Lichtbündel aufgrund der unterschiedlichen Brechungsgrade zu dem Gesamtlichtbündel 40 vereinigt. Da für jeden Lichtstrahl der Winkel zur Flächen normalen Null ist, erfahren die Strahlen an der Grenzfläche Luft/Glas keine Ablenkung. Insbesondere liegen deshalb die Reflexionsverluste in der Größenordnung von nur 5%.The three light beams with the above-mentioned wavelengths fall at different angles α₁, α₂ and α₃, which are related to the axis of symmetry 62 , on a first optical surface 48 . Since they are directed perpendicular to the surface normal, they are not broken on the optical surface 48 , but only when they emerge on the surface 50 . The three light bundles are combined to form the total light bundle 40 on account of the different degrees of refraction. Since the angle to the surface is normal zero for each light beam, the beams at the air / glass interface are not deflected. In particular, the reflection losses are therefore of the order of magnitude of only 5%.

Die Richtungswinkel der Lichtquellen 10, 20, 30 werden bei Einbau in die Vorrichtung von Fig. 1 für die jeweiligen Wellenlängen so gewählt, daß an der zweiten optischen Fläche 50 nur ein Gesamtlichtbündel (40) unter dem Winkel ε_{2(1; 2, 3)} austritt, das die Lichtbündel 12, 22, 32 vereint. Die Winkel der einfallenden Lichtstrahlen α₁, α₂ und α₃ wurden beim Einsatz in der Zylinderlinse in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 auch so gewählt, daß für alle drei Lichtbündel 12, 22, 32 ein Winkel in der Nähe der Totalreflexion erreicht wird, woraus sich maximale Winkel der zu vereinigenden Lichtbündel ergaben.The directional angles of the light sources 10 , 20 , 30 are chosen for installation in the device of FIG. 1 for the respective wavelengths so that on the second optical surface 50 only one total light beam ( 40 ) at the angle ε _{2 (1; 2, 3rd )} emerges, which combines the light beams 12 , 22 , 32 . The angle of the incident light rays α₁, α₂ and α₃ were also selected when used in the cylindrical lens in the device according to FIG. 1 so that for all three light beams 12 , 22 , 32 an angle close to the total reflection is reached, from which maximum Angle of the light bundles to be combined resulted.

Die Zylinderlinse 60 ist besonders vorteilhaft, da nur die Richtungswinkel α₁, α₂ und α₃ der drei Lichtstrahlen, bezogen auf die Symmetrieachse 62 entsprechend ihrer Wellenlängen eingestellt werden müssen.The cylindrical lens 60 is particularly advantageous since only the directional angles α₁, α₂ and α₃ of the three light beams, based on the axis of symmetry 62 , have to be adjusted according to their wavelengths.

Es wurde schon erwähnt, daß die Reflexionsverluste eine wesentliche Rolle spielen. Diese lassen sich durch Beschichtung mit dielektrischen Schichten in geeigneter Weise weiter verringern. It has already been mentioned that the reflection losses play an essential role. This can be further suitably by coating with dielectric layers reduce.  

Die Eigenschaften dielektrischer Schichten lassen sich jedoch auch bei der Strahlzusammenführung in vorteilhafter Weise ausnutzen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist schematisch in Fig. 6 gezeichnet.However, the properties of dielectric layers can also be used advantageously in the beam combining. A corresponding exemplary embodiment is shown schematically in FIG. 6.

Fig. 6 zeigt ein Prisma 64, auf dessen einer optischen Fläche sich ein dielektrisches Schichtsystem 66 befindet. Das Schichtsystem 66 wurde so ausgelegt, daß das Lichtbündel 12 von ihm reflektiert wird, während es für die Lichtbündel 22 und 32 vollständig durchlässig ist. Wie derartige Schichten ausgelegt werden müssen, ist dem Fachmann bekannt. Fig. 6 shows a prism 64, on which an optical surface is a dielectric layer system 66 is located. The layer system 66 was designed in such a way that the light bundle 12 is reflected by it, while it is completely transparent to the light bundles 22 and 32 . The person skilled in the art knows how such layers have to be designed.

Gemäß Fig. 6 würde ein in Pfeilrichtung 44 einfallender Weißlichtstrahl deswegen in drei extrem unterschiedliche Richtungen zerlegt, was durch Umkehrung wieder dazu führt, daß die Lichtbündel 12, 22, 32 wieder zu einem gemeinsamen Lichtbündel 40 vereinigt werden. Insbesondere wird aus dem Beispiel von Fig. 6 deutlich, daß man drei Lichtbündel bei entsprechender Formgebung auch direkt in ein optisches Element 64 zur Vereinigung einführen kann, ohne weitere optische Elemente wie Lichtleitfasern oder Linsen verwenden zu müssen. Linsen wären beispielsweise beim Ausführungsbeispiel von Fig. 3 zweckmäßig, damit sich ein geeignetes Strahlprofil für das Gesamtlichtbündel 40 ergibt.According to FIG. 6, a white light beam incident in the direction of arrow 44 would therefore be broken down into three extremely different directions, which in turn leads to the light bundles 12 , 22 , 32 being combined again to form a common light bundle 40 . In particular, it is clear from the example of FIG. 6 that three light bundles can also be introduced directly into an optical element 64 for merging, with the appropriate shape, without having to use further optical elements such as optical fibers or lenses. Lenses would be expedient, for example, in the exemplary embodiment in FIG. 3, so that a suitable beam profile results for the overall light beam 40 .

Die angegebenen Dimensionierungen in den dargestellten Beispielen zeigen auch, daß die Dispersion möglichst groß gewählt werden soll. Man verwendet deshalb am günstigsten Materialien geringer Abbescher Zahl kleiner gleich 50. Dafür bieten sich beispielsweise Flintglas oder einige Kunststoffe an. Kunststoffe haben vor allen Dingen den Vorteil, daß ganze Prismen oder Prismensysteme in einem Arbeitsschritt spritzgegossen werden können, wodurch sich die Kosten für derartige Vereinigungseinrichtungen 38 drastisch verringern.The dimensions given in the examples shown also show that the dispersion should be as large as possible. It is therefore best to use materials with a low Abbeer number less than or equal to 50. For example, flint glass or some plastics are suitable. Above all, plastics have the advantage that entire prisms or prism systems can be injection molded in one work step, which drastically reduces the costs for such combination devices 38 .

Insbesondere können statt einfacher Prismen auch Prismenanordnungen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise von Spektrometern bekannt sind. Weiter lassen sich auch andere strahlzerlegende Einrichtungen eines Spektrometers als Prismen in den optischen Elementen verwenden. Von Gittern und Interferenzplatten ist vor allem die Michelsonsche Stufenplatte zu nennen, die außerordentlich große Winkeländerungen in Abhängigkeit der Wellenlänge aufweist.In particular, prism arrangements can also be used instead of simple prisms, as they are known for example from spectrometers. Others can go further beam-splitting devices of a spectrometer as prisms in the optical Use elements. The Michelson's is of grids and interference plates Step plate to name, the extremely large changes in angle depending on the Has wavelength.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Darstellen eines aus Bildpunkten aufgebauten Farbvideobildes, dessen Bildpunktfarben durch mehrere Lichtbündel (12, 22, 32) unterschiedlicher Primärfarbe erzeugbar sind, mit intensitätsmodulierbaren Lichtquellen (10, 20, 30) für je eines dieser Lichtbündel (12, 22, 32), einer Vereinigungseinrichtung (38) zum Vereinigen dieser Lichtbündel zu einem einzigen Gesamtlichtbündel und einer Ablenkeinrichtung (41, 42) zum Ablenken des Gesamtlichtbündels, um die Bildpunkte des Videobildes durch Rastern der Bilder in mehreren Zeilen sequentiell auszuleuchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigungseinrichtung (38) mindestens ein optisches Element mit definiertem Dispersionsverhalten aufweist, durch das ein in einer ersten Richtung (44) an einem vorgegebenen Ort einfallendes Weißlichtbündel in mehrere zu einer zweiten Richtung (46) unter verschiedenen Winkeln (ε₁₍₁₎; ε₁₍₂₎, ε₁₍₃₎) und/oder von verschiedenen Orten des optischen Elements ausfallenden Lichtbündeln unterschiedlicher Farben trennbar ist, und daß das optische Element in der Vorrichtung bezüglich der ersten Richtung (44) des durch die Ablenkeinrichtung (41, 42) abzulenkenden Gesamtlichtbündels (40) entgegen gerichtet angeordnet sowie der Ort des austretenden Gesamtlichtbündels (40) gleich Ort und Winkel gemäß der Definition des Dispersionsverhaltens des eintretenden Weißlichtbündels ist und die Lichtquellen jeweils auf den Ort des optischen Elements und unter dem Winkel zur entgegengesetzten zweiten Richtung (46) ausgerichtet sind, bei denen die jeweilige Primärfarbe gleich der Farbe des definitionsgemäß vom Weißlichtbündel getrennten ausfallenden Lichtbündels ist.1. A device for displaying a color video image made up of pixels, the pixel colors of which can be generated by a plurality of light beams ( 12 , 22 , 32 ) of different primary colors, with intensity-modulated light sources ( 10 , 20 , 30 ) for each of these light beams ( 12 , 22 , 32 ) , a combining device ( 38 ) for combining these light bundles into a single overall light bundle and a deflection device ( 41 , 42 ) for deflecting the total light bundle in order to illuminate the pixels of the video image sequentially by rasterizing the images in several lines, characterized in that the combining device ( 38 ) has at least one optical element with a defined dispersion behavior, through which a white light beam incident in a first direction ( 44 ) at a predetermined location in several to a second direction ( 46 ) at different angles (ε _{1 (1)} ; ε _{1 (2)} , ε _{1 (3)} ) and / or from different locations of the optical element The resulting light bundles of different colors can be separated, and that the optical element in the device with respect to the first direction ( 44 ) of the total light bundle ( 40 ) to be deflected by the deflecting device ( 41 , 42 ) is arranged in the opposite direction and the location of the emerging total light bundle ( 40 ) is the same Is the location and angle according to the definition of the dispersion behavior of the incoming white light bundle and the light sources are each aligned with the location of the optical element and at the angle to the opposite second direction ( 46 ), in which the respective primary color is equal to the color of the dropout that is defined as separate from the white light bundle Light beam is. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbündel (12, 22, 32) bezüglich der zweiten Richtung in voneinander verschiedenen Winkeln einfallen und die Lichtquellen (10, 20, 30) auf einen gemeinsamen Ort ausgerichtet sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the light beams ( 12 , 22 , 32 ) with respect to the second direction at different angles and the light sources ( 10 , 20 , 30 ) are aligned to a common location. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element eine strahlzerlegende Einrichtung eines Spektrometers ist, die zur Vereinigung der Lichtbündel unterschiedlicher Primärfarben in das Gesamtlichtbündel (40) in einer zur Zerlegung von Licht entgegengesetzten Richtung angeordnet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the optical element is a beam-splitting device of a spectrometer, which is arranged to combine the light beams of different primary colors in the overall light beam ( 40 ) in an opposite direction for the decomposition of light. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein optisches Prisma (54) aufweist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the optical element has an optical prism ( 54 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element als gerades geometrisches Prisma (60) mit halbkreisförmiger Grundfläche ausgebildet ist, bei dem das Gesamtlichtbündel (40) und die zu vereinigenden Lichtbündel (12, 22, 32) in einer Ebene, deren Normale in Richtung der Höhe des geometrischen Prismas zeigt, ausgerichtet sind und das Gesamtlichtbündel (40) in dieser Ebene vom Mittelpunkt des der halbkreisförmigen Grundfläche zugeordneten Vollkreises ausfällt.5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the optical element is designed as a straight geometric prism ( 60 ) with a semicircular base, in which the total light beam ( 40 ) and the light beam to be combined ( 12 , 22 , 32 ) in one Plane, the normal of which points in the direction of the height of the geometric prism, is aligned and the total light beam ( 40 ) in this plane falls out from the center of the full circle assigned to the semicircular base. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element aus einem Material geringer Abbeschen Zahl unterhalb von 50, insbesondere aus Flintglas oder aus einem für Licht der Primärfarben lichtdurchlässigem Kunststoff besteht.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical element made of a material with a low Abbe number below 50, in particular from flint glass or from one for light of the primary colors translucent plastic. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element dielektrische Schichten (66) aufweist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the optical element has dielectric layers ( 66 ). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberfläche (52) des optischen Elements, an dem die Lichtbündel (12, 22, 32) nach Durchgang durch das optische Element auftreffen, verspiegelt ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one surface ( 52 ) of the optical element on which the light bundles ( 12 , 22 , 32 ) impinge after passage through the optical element is mirrored. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtlichtbündel (40) aus dem optischen Element unter einem Winkel zwischen 70° und 90°, insbesondere zwischen 80° und 90°, zur Flächennormalen ausfällt.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the total light beam ( 40 ) from the optical element at an angle between 70 ° and 90 °, in particular between 80 ° and 90 °, fails to the surface normal.