DE3930774A1 - Vorrichtung zur projektion von video-farbbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Projektion von Video- Farbbildern mittels dreier durch Flüssigkristall-Lichtventile ge­ steuerter, verschiedenfarbiger Teillichtströme, deren optische Achsen sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt treffen und die in ein Projektionsobjektiv zur additiven Überlagerung zu einem far­ bigen Bild umgelenkt werden.

Aus der EU 02 66 184 A2 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, in der weißes Licht aus einer Lichtquelle mittels dichroitischer Spiegel in drei farbige Teillichströme zerlegt wird. Im einzelnen reflektiert ein erster dichroitischer Spiegel nur das blaue Licht, ein zweiter das grüne und ein dritter das rote Licht. Jeder re­ flektierte farbige Teillichtstrom passiert sodann ein entsprechen­ des Flüssigkristall-Lichtventil und erzeugt jeweils ein Bild der entsprechenden Farbe. Diese Bilder werden mittels eines dichroiti­ schen Spiegelprismas vereinigt, das aus vier rechtwinkligen Pris­ men gebildet ist, von denen jedes eine den rechten Winkel umfas­ sende dichroitische Spiegelfläche aufweist. Das auf diese Weise kombinierte Bild wird mittels eines Projektionsobjektivs auf einen Schirm projiziert. Der Platzbedarf dieser bekannten Vorrichtung ist gering, jedoch ist das erforderliche dichroitische Spiegel­ prisma schwierig herzustellen. Weiterhin können bei dieser Anord­ nung Bildstörungen gerade in der Mitte des Bildfeldes auftreten.

Aus der DE 37 20 375 C2 ist eine elektrooptische Projektionsvor­ richtung mit einer Lichtquelle und einer Einrichtung zur Erzeugung eines weißen Parallellichtstrahlenbündels bekannt, das mit Hilfe eines Umlenkspiegels umgelenkt wird und eine Lichtventileinheit beaufschlagt. In der Lichtventileinheit wird entsprechend den zu projizierenden Bildern das weiße Lichtstrahlenbündel in seiner Farbverteilung und Intensitätsverteilung so beeinflußt, daß mit Hilfe eines Objektivs auf einer Leinwand ein Projektionsbild er­ stellt wird. Die Lichtventileinheit enthält einen polarisierenden Strahlenteilerwürfel, dessen Oberseite als Lichteinlaß für das weiße parallellichtstrahlenbündel und dessen dem Objektiv zuge­ wandte Seite als Lichtauslaß dient. Der Strahlenteilerwürfel ist ein Mac Neille-Prisma, das aus einem hochbrechenden Glas besteht und das einfallende unpolarisierte Lichtstrahlenbündel in zwei Lichtbündel entgegengesetzter Polarität aufteilt. Dem Strahlentei­ lerwürfel sind zwei Farbteilerwürfel zugeordnet, in denen die bei­ den Lichtbündel in Farben zerlegt und an sechs reflektiven Flüs­ sigkristall-Lichtventilen, die an unterschiedlichen Stirnflächen der beiden Farbteilerwürfel angebracht sind, reflektiert werden. Mit dieser bekannten Projektionseinrichtung ist es möglich, sechs Bildauszüge im Strahlenteilerwürfel zu überlagern, um auf diese Weise farbige Projektionsbilder zu erhalten. Der optische Aufwand ist indessen beträchtlich, und die hohen Lichtverluste sind unbe­ friedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Projektion von Video-Farbbildern der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich bei einfachem Aufbau durch geringe Lichtverlu­ ste im gesamten Strahlengang auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Anordnung der drei Spiegelflächen mit nahezu 100%iger Reflexion im Schnittpunkt der drei Teillichtströme wird eine Strahlzusammenführung auf geometrischem statt auf physikalischem Weg erzielt. Auf diese Weise werden Lichtverluste bei einem ein­ fachen Aufbau gering gehalten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Be­ schreibung eines schematisch in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiels hervor. Dabei wurde auf die Wiedergabe bekannter oder zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlicher Bauteile verzichtet.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine segmentierte Pupille des Projektionsobjektivs.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist drei Lichtquellen 10, 10′, 10′′ mit einem Reflektor 11, 11′, 11′′ auf. Der Lichtquelle 10 ist ein Rotfilter 12 _R mit einer Kondensorlinse 13, der Lichtquelle 10′ ein Grünfilter 12 _G mit einer Kondensorlinse 13′ und der Lichtquelle 10′′ ein Blaufilter 12 _B mit einer Kondensorlinse 13′′ zugeordnet. Auf diese Weise werden drei Teillichtströme 14 _R, 14 _G und 14 _B in den Grundfarben Rot, Grün und Blau gebildet. Die drei Teillichtströme 14 _R, 14 _G und 14 _B treten durch jeweils drei Flüssigkristall-Licht­ ventile 15 _R, 15 _G und 15 _B. Letztere steuern als sogenannte aktive LCD-Matrizen die Teillichtströme 14 _R, 14 _G, 14 _B pixelweise und sind in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise beispielweise in der DE 31 30 407 A1 beschrieben. Die drei Teillichtströme 14 _R, 14 _G und 14 _B sind so gegeneinander geneigt, daß sich ihre optischen Achsen in einem gemeinsamen Schnittpunkt 16 treffen. In diesem stoßen drei Spiegelflächen 17, 17′, 17′′ zusammen, die wiederum derart ge­ geneinander geneigt sind, daß die drei Teillichtströme 14 _R, 14 _G, 14 _B in eine gemeinsame Richtung umgelenkt werden, welche mit der opti­ schen Achse eines Projektionsobjektivs 18 übereinstimmt. Die Aus­ bildung der drei Teillichtströme 14 _R, 14 _G, 14 _B entspricht dabei den üblichen Projektionsstrahlengängen, wonach mittels eines Beleuch­ tungssystems in der Nähe der Vorlage, d. h. im vorliegenden Fall der Flüssigkristall-Lichtventile 15 _R, 15 _G, 15 _B, die Lichtquelle in die Pupille 19 des Projektionsobjektivs 18 abgebildet wird. Die Wendel 20, 20′, 20′′ einer jeden Lichtquelle 10, 10′, 10′′ ist hier indessen nicht exakt in der optischen Achse, sondern geringfügig seitlich versetzt davon angeordnet. Auf diese Weise entstehen in der Pupille 19 des Projektionsobjektivs 18 in drei etwa flächen­ gleichen Segmenten 21, 21′, 21′′ jeweils in einer der Grundfarben ge­ färbte Lichtquellenbilder. In Fig. 2 ist diese in drei dreieckför­ mige Segmente 21, 21′, 21′′ unterteilte Pupille 19 des Projektions­ objektivs 18 gezeigt. Die von den drei Lichtquellen 10, 10′, 10′′ ausgehenden farbigen Teillichtströme 14 _R, 14 _G, 14 _B werden sodann mittels des Projektionsobjektivs 18 additiv auf einen hier nicht gezeigten Projektionsschirm zu einem farbigen Bild überlagert.

Die drei Spiegelflächen 17, 17′, 17′′ sind hier nach Art eines Tri­ pelspiegels eben ausgebildet. Zur Erhöhung der Abbildungsleistung kann jedoch auch eine sphärische oder torische Form zweckmäßig sein. Um eine Störung der Abbildung durch die nur partielle Aus­ nutzung der Pupille 19 des Projektionsobjektivs 18 weitgehend aus­ zuschalten, sind die Spiegelflächen 17, 17′, 17′′ hier unmittelbar vor der Hinterlinse des Projektionsobjektivs 18 angeordnet. Um Vi­ gnettierungen zu vermeiden, muß das Projektionsobjektiv 18 in die­ sem Fall relativ große freie Linsendurchmesser aufweisen.

Gemäß einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform können die Spiegelflächen in besonders platzsparender Weise auch inner­ halb des Projektionsobjektivs angeordnet sein. Dazu müssen Linsen, die vor dem Auftreffen der Teillichtströme auf die Spiegelflächen vom Licht durchsetzt werden, in allen drei Kanälen vorhanden sein und die Fokussierung in an sich bekannter Weise durch Verschieben einzelner Linsen hinter den Spiegelflächen erfolgen.

Eine gleichfalls im Rahmen der Erfindung liegende, nicht gezeigte Ausführungsform sieht einen Tripelspiegel vor, bei dem die drei Segmente streifenförmig ausgebildet sind. Bei dieser Anordnung entstehen die drei Lichtquellenbilder nur in einer Richtung seit­ lich versetzt, beispielsweise übereinander. Der gemeinsame Schnittpunkt der optischen Achsen, in welchem die Spiegelflächen zusammentreffen, ist in diesem Falle virtuell. Diese Ausführungs­ form kann bei Verwendung von Lichtquellen mit langgestreckter Wen­ del vorteilhaft sein.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Projektion von Video-Farbbildern mittels dreier durch Flüssigkristall-Lichtventile gesteuerter, verschie­ denfarbiger Teillichtströme, deren optische Achsen sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt treffen und die in ein Projektionsobjek­ tiv zur additiven Überlagerung zu einem farbigen Bild umgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schnittpunkt (16) drei gegeneinander geneigte Spiegelflächen (17, 17′, 17′′) zusammentreffen, und daß die Pupille (19) des Projek­ tionsobjektivs (18) in drei etwa flächengleiche Segmente (21, 21′, 21′′) unterteilt ist, von denen jedes jeweils nur von einem der drei Teillichtströme (14 _R, 14 _G, 14 _B) durchsetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem der drei Teillichtstrome (14 _R, 14 _G, 14 _B) eine eigene Lichtquelle (10, 10′, 10′′) mit eine versetzt gegenüber der optischen Achse angeordneten Wendel (20, 20′, 20′′) sowie eine Kondensorlinse (13, 13′, 13′′) mit einem spektral selektiven Filter (12 _R, 12 _G, 12 _B) zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spiegelflächen (17, 17′, 17′′) unmittelbar vor der Hinterlinse des Projektionsobjektivs (18) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spiegelflächen (17, 17′, 17′′) innerhalb des Projektionsobjektivs (18) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (17, 17′, 17′′) eben ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4 , da­ durch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (17, 17′, 17′′) sphärisch oder torisch ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Segmente (21, 21′, 21′′) dreieckförmig aus­ gebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Segmente (21, 21′, 21′′) streifenförmig aus­ gebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die drei Spiegelflächen (17, 17′, 17′′) einen Tripelspiegel bilden.