DE60033532T2 - Vorrichtung und verfahren zum justieren der bilder eines projektionssystems - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum justieren der bilder eines projektionssystems Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND
  • Die Erfindung betrifft das Ausrichten von Bildern eines Projektionssystems, wie zum Beispiel ein Flüssigkristallanzeige(LCD)-Projektionssystem.
  • Bezug nehmend auf 1 weist ein reflektierendes Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Projektionssystem 5 typischer Weise ein LCD-Anzeigepaneel (als Beispiele LCD-Anzeigepaneele 22, 24 und 26) für jede Grundfarbe auf, die auf einen Schirm projiziert wird. Auf diese Weise kann das Projektionssystem 5 für einen Rot-Grün-Blau-(RGB)-Farbraum ein LCD-Anzeigepaneel 22, das dem roten Farbband zugeordnet ist, ein LCD-Anzeigepaneel 24, das dem grünen Farbband zugeordnet ist, und ein LCD-Anzeigepaneel 26 aufweisen, das dem blauen Farbband zugeordnet ist. Jedes der LCD-Paneele 22, 24 und 26 moduliert Licht von einer Lichtquelle 30, um rote, grüne, bzw. blaue Bilder herzustellen, die sich zusammen setzen, um auf dem Schirm 10 ein zusammengesetztes Farbbild zu bilden. Um dies zu erreichen, erhält jedes der LCD-Anzeigepaneele 22, 24 oder 26 elektrische Signale, die das entsprechende modulierte Strahlbild angeben, das zu bilden ist.
  • Insbesondere kann das Projektionssystem 5 einen Strahlteiler 14 aufweisen, der einen im Wesentlichen kollimierten weißen Strahl 11 von Licht (von der Lichtquelle 30 bereitgestellt) auf eine Optik richtet, die den weißen Stahl 11 in rote 13, blaue 17 und grüne 21 Strahlen trennt. Auf diese Weise kann der weiße Strahl 11 auf einen roten dichroitischen Spiegel 18 gerichtet werden, der den roten Strahl 13 in Richtung auf das LCD-Paneel 22 hin richtet, das wiederum den roten Strahl 13 moduliert. Der blaue Strahl 17 geht durch den roten dichroitischen Spiegel 18 hindurch zu einem blauen dichroitischen Spiegel 20, der den blauen Strahl 17 in Richtung auf das LCD-Anzeigepaneel 26 hin zur Modulation reflektiert. Der grüne Strahl 21 geht durch die roten 18 und blauen 20 dichroitischen Spiegel hindurch zur Modulation durch das LCD-Anzeigepaneel 24.
  • Für reflektierende LCD-Anzeigepaneele moduliert jedes LCD-Anzeigepaneel 22, 26 und 24 einfallende Strahlen und reflektiert die modulierten Strahlen 15, 19 bzw. 23, so dass die modulierten Strahlen 15, 19 und 23 entlang der oben beschriebenen Wege zu dem Strahlteiler 14 zurück kehren. Der Strahlteiler 14 wiederum richtet die modulierten Strahlen 15, 19 und 23 durch Projektionsoptiken, wie zum Beispiel eine Linse 20, um modulierte Strahlbilder zu formen, die sich idealer Weise überlappen und kombinieren, um das zusammengesetzte Bild auf dem Schirm 10 zu bilden.
  • Um ein korrektes zusammengesetztes Bild auf dem Schirm 10 zu bilden, kann es jedoch erforderlich sein, die entsprechenden Pixel der modulierten Strahlbilder zu einander auszurichten. Zum Beispiel kann ein Pixel des zusammengesetzten Bildes an einer Stelle (0,0) aus der Überlagerung eines Pixels an der Stelle (0,0) des Bildes des modulierten roten Strahls, eines Pixels an der Stelle (0,0) des Bildes des modulierten grünen Strahls und eines Pixels an der Stelle (0,0) des Bildes des modulierten blauen Strahls gebildet werden. Ohne diese Ausrichtung kann die Farbe des Pixel an der Stelle (0,0) nicht korrekt sein oder die Farbe kann sich über dem Pixel ändern.
  • Zum Zeitpunkt der Herstellung des Systems 5 werden die LCD-Anzeigepaneele 22, 24 und 26 typischer Weise mit ausreichender Genauigkeit befestigt, um die Pixel der modulierten Strahlbilder auszurichten. Eine Weise, dies zu erreichen, besteht darin, die korrekte Position der LCD-Anzeigepaneele 22, 24 und 26 abzuschätzen und danach die LCD-Anzeigepaneele 22, 24 und 26 zu benutzen, um zu versuchen, ein weißes rechteckiges zusammengesetztes Bild auf den Schirm 10 zu bilden. Wenn die LCD-Paneele 22, 24 und 26 nicht in geeigneter Weise ausgerichtet sind, dann können um den Umfang eines weißen Bildes 40, das auf dem Schirm 10 gebildet wird, rote 42, grüne 44 und/oder blaue 46 Farbgrenzen detektiert werden, wie in 2 abgebildet. Wenn die LCD-Paneele 22, 24 und 26 jedoch in geeigneter Weise ausgerichtet sind, treten die Farbgrenzen 22, 24 und 26 nicht auf, und ein vergrößertes weißes Bild 40 erscheint, wie in 3 abgebildet, auf dem Schirm 10.
  • Unglücklicher Weise können herkömmliche Verfahren, die verwendet werden, um die LCD-Anzeigepaneele 22, 24 und 26 auszurichten, eine bedeutsame Menge an Zeit bei der Herstellung des Projektionssystems 5 benötigen. Ferner können Faktoren, wie zum Beispiel Alterung und thermischer Drift, verursachen, dass die LCD-Anzeigepaneele 22, 24 und 26 während der Lebensdauer des Projektionssystems 5 den ausgerichteten Zustand verlassen.
  • In EP 0 734 184 A2 ist ein optisches System offenbart, das doppelbrechende Reflexionslichtventile aufweist. Jedes Lichtventil ist vor einer Stirnfläche eines Prismas angeordnet.
  • In JP 5 281 512 A ist ein Verschiebemechanismus für Lichtventile offenbart. Die Verschiebung in horizontaler und vertikaler Richtung und die Drehung der Lichtventile wird über Stellschrauben und digitale Aktuatoren realisiert.
  • Ein weiterer Verschiebemechanismus für Lichtventile ist in JP 5 271 513 A offenbart. Hierbei wird die Verschiebung in horizontaler und vertikaler Richtung mittels einer progressiven Welle erreicht, die von piezoelektrischen Vibratoren erzeugt wird.
  • Somit gibt es einen bestehenden Bedarf, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu behandeln.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung, der genauer in Anspruch 1 definiert ist, umfasst ein Projektionssystem: Anzeigepaneele, wobei jedes Anzeigepaneel ausgelegt ist, einen anderen Lichtstrahl zu modulieren, um einen zugeordneten modulierten Lichtstrahl zu bilden; eine Optik, die ausgelegt ist, um ein zugeordnetes Bild jedes modulierten Lichtstrahls zu bilden; eine Einstellvorrichtung, die ausgelegt ist, eines der Anzeigepaneele zu positionieren, um die Konvergenz der Bilder einzustellen, ein Prisma, das ausgelegt ist, den modulierten Lichtstrahl, der einem der Anzeigen zugeordnet ist, weiter zu leiten; und ein elastisches Element, das das Anzeigepaneel an dem Prisma befestigt, wobei die Einstellvorrichtung ferner ausgelegt ist, selektiv eine Kraft aufzubringen, um das genannte eine der Anzeigepaneele relativ zu dem Prisma zu bewegen, um die Konvergenz einzustellen.
  • Weitere Aspekte der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen ausgeführt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines LCD-Projektionssystems der bekannten Technik.
  • 2 ist eine Veranschaulichung von Bildern, die von LCD-Anzeigepaneelen des Systems von 1 gebildet werden, wenn die Anzeigepaneele nicht ausgerichtet sind.
  • 3 ist eine Veranschaulichung eines Bildes, das von den LCD-Anzeigepaneelen des Systems von 1 gebildet wird, wenn die Anzeigepaneele ausgerichtet sind.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Projektionssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 5, 6 und 11 sind Veranschaulichungen von Ausrichtungsszenarien zwischen zwei modulierten Strahlbildern, die von Anzeigepaneelen des Projektionssystems von 4 gebildet werden.
  • 7 ist eine Veranschaulichung eines Anzeigepaneels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 8, 9, 10, 12 und 13 sind schematische Darstellungen von Anordnungen, um ein Anzeigepaneel gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung auszurichten und zu befestigen.
  • 14 ist ein elektrisches schematisches Diagramm des Projektionssystems von 4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 15 ist eine Veranschaulichung eines Teils einer Pixelzuordnung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Bezug nehmend auf 4 weist eine Ausführungsform 50 eines Projektionssystems gemäß der Erfindung Aktuatoren 62 auf, die verwendet werden können, um die Positionen von Anzeigepaneelen 60 (Anzeigepaneele 60a, 60b und 60c als Beispiele) zu kalibrieren, um die Konvergenz von modulierten Strahlbildern einzustellen, die von den Anzeigepaneelen 60 gebildet werden. Um dies zu erreichen, können bei einigen Ausführungsformen die Aktuatoren 62 piezoelektrische Aktuatoren sein, und elektrische Spannungen können selektiv an die Aktuatoren 62 angelegt werden, um die Aktuatoren 62 selektiv zu expandieren oder kontrahieren, um, wie unten beschrieben, die Anzeigepaneele 60 zu positionieren. Beispielsweise kann das Projektionssystem 60 bei einigen Ausführungsformen ein reflektierendes Flüssigkristall-(LCD)- Projektionssystem sein, wobei die Anzeigepaneele 60 LCD-Anzeigepaneele sein können.
  • Im Spezielleren veranschaulicht 5 zwei modulierte Strahlbilder 63 und 65, von denen jedes von einem anderen Anzeigepaneel 60 gebildet wird, das einen einfallenden Lichtstrahl eines speziellen Farbbandes moduliert. Jedes Pixel 67 des Strahlbildes 63 ist etwa 1/2 Pixel entfernt von dem entsprechenden Pixel 67 des Strahlbildes 65 angeordnet, d. h. die Strahlbilder 63 und 65 sind um "1/2 Pixel" nicht ausgerichtet. Somit befindet sich das Pixel 67 an der Stelle (0,0) des Bildes 65 um etwa 1/2 Pixel entfernt von dem Pixel 67 an der Stelle (0,0) des Bildes 63. Um zu erreichen, dass die zwei Strahlbilder 63 und 65 konvergieren, können die Aktuatoren 62 (siehe 5) verwendet werden, um das Anzeigepaneel 60, das das Strahlbild 63 erzeugt hat, erneut zu positionieren, das Anzeigepaneel 60, das das Strahlbild 65 erzeugt hat, erneut zu positionieren oder beide Anzeigepaneele 60 erneut zu positionieren. Wie veranschaulicht, sind Zeilen (und Spalten) von Pixeln 67 des Strahlbilds 63 parallel zu den Zeilen (und Spalten) von Pixeln des Strahlbildes 65. Somit kann eine translatorische Bewegung (und nicht – wie unten beschrieben – eine Drehbewegung) von einem oder mehreren Anzeigepaneel(en) 60 verwendet werden, um zu erreichen, dass die Strahlbilder 63 und 65 konvergieren.
  • Bei einigen Ausführungsformen können die Aktuatoren 62 verwendet werden, um eine maximale Ausrichtung von bis zu etwa einem Pixel durchzuführen, im Folgenden als feine oder lokale Einstellung bezeichnet, um Anzeigepaneel(e) erneut zu positionieren, um die Grenzen von Pixeln auszurichten. Vor einer Kalibrierung können jedoch, wie in 6 veranschaulicht, einige modulierte Strahlbilder weiter entfernt angeordnet sein. Zum Beispiel kann ein Pixel 67 an der Stelle (0,0) eines modulierten Strahlbildes 71 um einige Pixel weg von einem Pixel an der Stelle (0,0) eines modifizierten Strahlbilds 69 angeordnet sein. Für dieses Szenario können bei einigen Ausführungsformen die Aktuatoren 62 verwendet werden, um die Strahlbilder 69 und 71 so lokal auszurichten, dass die Pixel (unabhängig von ihrer Lage) der Strahlbilder 69 und 71 lokal (aber nicht global) ausgerichtet sind. In Folge dieser lokalen Ausrichtung kann zum Beispiel das Pixel an der Stelle (3,3) des Strahlbilds 69 mit dem Pixel an der Stelle 0,0 des Strahlbilds 71 ausgerichtet sein, d.h. die Grenzen der Pixel sind ausgerichtet.
  • Ebenfalls Bezug nehmend auf 7 kann eine grobe oder globale Ausrichtung durchgeführt werden, indem Pixel von einem oder mehreren Anzeigepaneelen 60, wie unten beschrieben, erneut zugeordnet werden. Diese erneute Zuordnung kann wiederum das Pixel an der Stelle (0,0) des Strahlbilds 71 ausrichten, indem Pixelstellen des Anzeigepaneels, das zum Beispiel das Strahlbild 69 bildet, erneut zugeordnet werden. Damit dies erfolgt, können zusätzliche Pixel (auch als "Pixel-Zellen" oder "Pixel-Elemente" bezeichnet) der Anzeige 60 verwendet werden, die das Strahlbild 69 bilden. Zum Beispiel kann für eine gewünschte Auflösung von 1024 horizontalen Pixel × 768 vertikalen Pixel (d. h. für eine 1024 × 768 Anzeige) das Anzeigepaneel 60 1034 horizontale Pixel × 778 vertikale Pixel aufweisen, d. h. 10 zusätzliche Pixel sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen Richtung. Auf diese Weise kann ein Block 75 der Pixel aktiv sein und kann daher verwendet werden, um das modulierte Strahlbild zu bilden. Die übrigen Pixel 77 können aufgrund der Anwendung einer Zuordnungsfunktion zur Korrektur globaler Fehlausrichtung inaktiv oder dauerhaft abgeschaltet sein. Um dies zu erreichen, wird die Zuordnung der Pixel auf dem Anzeigepaneel 60 entsprechend eingestellt, um den Block 75 von aktiven Pixel horizontal, vertikal oder in beiden Richtungen zu verschieben.
  • Somit können in 6 die Pixel der Anzeige 60, die das Strahlbild 69 erzeugt hat, so erneut zugeordnet werden, dass die Pixel der Anzeige, die Pixel 67 des Strahlbildes 69 bilden, die mit dem Strahlbild 71 nicht global konvergieren, abgeschal tet werden. Daher können die Pixel des Anzeigepaneels 60, das das Strahlbild 69 bildet, erneut zugeordnet werden, um auf wirksame Weise den Block aktiver Pixel des Anzeigepaneels 60 um vier Zeilen nach unten und um drei Spalten nach rechts zu verschieben, um die Strahlbilder 69 und 71 global auszurichten.
  • Zurückverweisend auf 4 kann das Projektionssystem 50 bei einigen Ausführungsformen Prismen 52 (als Beispiele die Prismen 52a, 52b, 52c und 52d) aufweisen, die einen einfallenden Strahl weißen Lichts (aus roten, grünen und blauen Strahlen gebildet) von einer Lichtquelle 63 zu den Anzeigepaneelen 60, wie unten beschrieben, leiten. Insbesondere erhält das Prisma 52a einen eingehenden weißen Lichtstrahl an einer Prismenstirnfläche 52aa, die senkrecht zu dem einfallenden Licht ist und den Strahl zu einer Prismenstirnfläche 52ab leitet, die zu der Stirnfläche 52aa geneigt ist. Die reflektierende Stirnfläche eines roten dichroitischen Spiegels 54a kann an der Prismenstirnfläche 52ab oder an der Prismenstirnfläche 52ca mittels einer transparenten Elastomerkleberschicht 56a befestigt sein, die zum Positionieren der Anzeigepaneele 60b und 60c, wie weiter unten beschrieben, beiträgt.
  • Der rote dichroitische Spiegel 54a trennt den roten Strahl von dem einfallenden weißen Strahl, indem der rote Strahl so reflektiert wird, dass der rote Strahl eine andere Prismenstirnfläche 52ac des Prismas 52a verläßt und in eine Prismenstirnfläche 52ba des Prismas 52b eintritt. Die Prismenstirnflächen 52ac und 52da können zusammen mittels einer transparenten Elastomerkleberschicht 56c befestigt sein, die zum Positionieren des Anzeigepaneels 60a, wie weiter unten beschrieben, beiträgt. Das Prisma 52b leitet wiederum den roten Strahl zu der Einfallsstirnfläche des Anzeigepaneels 60a, das an einer anderen Prismenstirnfläche 52bb des Prismas 52b befestigt ist, die zu der Prismenstirnfläche 52ba geneigt ist. Das Anzeigepaneel 60a moduliert den einfallenden roten Strahl, und der modulierte rote Strahl folgt einem Weg, der mit dem Weg vergleichbar ist, dem der einfallende rote Strahl folgt. Statt jedoch zu der Lichtquelle 63 geleitet zu werden, leitet jedoch ein Strahlteiler 55 den modulierten roten Strahl durch eine Projektionsoptik 57 (zum Beispiel eine Linse), die ein Bild des modulierten roten Strahls auf einem Schirm 59 bildet.
  • Die übrigen blauen und roten Strahlen (von dem ursprünglichen einfallenden weißen Strahl) gehen durch den roten dichroitischen Spiegel 54a hindurch. Die gegenüber liegende Stirnfläche des Spiegels 54a ist an einer Prismenstirnfläche 52ca des Prismas 52c befestigt, eine Anordnung, die bewirkt, dass die blauen und grünen Strahlen durch den roten dichroitischen Spiegel 54a hindurch gehen, durch die Prismenstirnfläche 52ca des Prismas 52c hindurch gehen, sich durch das Prisma 52c hindurch ausbreiten und durch eine Prismenstirnfläche 52cb (des Prismas 52c) hindurchgehen, die einen spitzen Winkel mit der Prismenstirnfläche 52ca bildet. Die reflektierende Stirnfläche eines blauen dichroitischen Spiegels 54b ist an der Prismenstirnfläche 52cb oder an der Prismenstirnfläche 52da befestigt. Folglich reflektiert der blaue dichroitische Spiegel 54b den blauen Strahl zurück in das Prisma 52c, um zu bewirken, dass der blaue Strahl eine andere Prismenstirnfläche 52cc des Prismas 52c verläßt. Die Einfallsstirnfläche des Anzeigepaneels 60b ist an der Stirnfläche 52cc befestigt und moduliert den einfallenden blauen Strahl. Der modulierte blaue Strahl folgt wiederum einem Weg, der mit dem Weg vergleichbar ist, dem der einfallende blaue Strahl folgt. Der Strahlteiler 55 leitet den modulierten Strahl durch die Projektionsoptik 57, um ein Bild des modulierten blauen Strahls auf dem Schirm 59 zu bilden.
  • Der grüne Strahl geht durch den blauen dichroitischen Spiegel 54b hindurch und gelangt in das Prisma 52b über eine Prismenstirnfläche 52ba, die an der anderen Stirnfläche des blauen dichroitischen Spiegels 54b mittels einer transparenten Elastomerkleberschicht 56b befestigt sein kann. Die von der Kleberschicht 56b bereitgestellte Elastizität trägt wiederum beim Po sitionieren des Anzeigepaneels 60c, wie weiter unten beschrieben, bei. Der grüne einfallende Strahl verlässt eine andere Prismenstirnfläche 52db des Prismas 52d, um auf die Einfallsstirnfläche des Anzeigepaneels 60c zu treffen, das an der Prismenstirnfläche 52db befestigt ist. Das Anzeigepaneel 60c moduliert den einfallenden grünen Strahl, bevor der modulierte grüne Strahl entlang eines Pfads reflektiert wird, der mit dem Pfad vergleichbar ist, dem der einfallende grüne Strahl folgt. Der Strahlteiler 55 leitet den modulierten grünen Strahl durch die Projektionsoptik 57, um ein Bild des modulierten grünen Strahls auf dem Schirm 59 zu bilden. Die drei modulierten Strahlbilder bilden ein zusammengesetztes Farbbild auf dem Schirm 59.
  • Um die Position von einem oder mehreren der Anzeigepaneele 60, wie weiter unten beschrieben, einzustellen, können die Prismen 52b, 52c und 52d von den Aktuatoren 62 bewegt werden, um die Anzeigepaneele 60 erneut zu positionieren, die an den Prismen 250 befestigt sind. Damit dies erfolgt, kann bei einigen Ausführungsformen das Prisma 52a sicher an einem Chassis (nicht gezeigt) des Projektionssystems 50 befestigt sein, wobei sich die anderen Prismen 52b, 52c und 52d relativ zu dem Prisma 52a, wie weiter unten beschrieben, bewegen können. Insbesondere kann der Aktuator 62a zwischen den Prismenstirnflächen 52ac und 52ba befestigt sein und diese kontaktieren. Bei einigen Ausführungsformen kann der Aktuator 62a auch in der Nähe der Ränder der Prismenstirnflächen 52ac und 52ba befestigt sein. Weil das Prisma 52a an dem Chassis des Projektionssystems 50 gesichert sein kann und weil die Kleberschicht 56c für eine elastische Verbindung zwischen den Prismen 52a und 52b sorgt, bewirkt eine Expansion oder Kontraktion des Aktuators 62a, dass sich das Anzeigepaneel 60a in der Ebene der schematischen Darstellung dreht. Diese Drehung verursacht wiederum, dass sich das Bild translatorisch bewegt. Bei einigen Ausführungsformen können diese Bewegungen wiederum gesteuert werden, um das modulierte rote Strahlbild auf dem Schirm 59 lokal anzupassen, indem die Spannung eingestellt wird, die zum Beispiel an den piezoelektrischen Aktuator 62a angelegt wird.
  • Andere Aktuatoren 62 können verwendet werden, um sowohl Translation als auch Rotation der anderen Anzeigepaneele 60 auf vergleichbare Weise zu bewirken. Zum Beispiel kann der Aktuator 62b zwischen den Prismenstirnflächen 52ab und 52ca positioniert sein und diese kontaktieren. Auf diese Weise verursacht eine Expansion und Kontraktion des Aktuators 62b eine Rotation und daher eine Bildtranslation des Anzeigepaneels 60b, und kann daher verwendet werden, um beide der modulierten blauen und grünen Strahlbilder zu bewegen.
  • Eine Bewegung des Prismas 52c durch den Aktuator 62b kann auch eine Bewegung des Prismas 52d und damit eine Bewegung des Anzeigepaneels 60c bewirken. Die Position des Anzeigepaneels 60c kann jedoch von dem Aktuator 62c eingestellt werden, der zwischen den Prismenstirnflächen 52cb und 52da positioniert sein kann und diese kontaktieren kann. Auf diese Weise kann eine Expansion oder Kontraktion des Aktuators 62c verwendet werden, um die Position des Anzeigepaneels 60c einzustellen und damit das modulierte blaue Strahlbild zu den modulierten roten und grünen Strahlbildern auszurichten.
  • Weitere Anordnungen sind möglich. Zum Beispiel können die Aktuatoren 62 (nicht gezeigt) bei weiteren Ausführungsformen verwendet werden, um zum Beispiel eine Drehung eines speziellen Anzeigepaneels 60 um eine Ebene zu bewirken, die senkrecht zu der Ebene der Zeichnung ist.
  • Bei weiteren Ausführungsformen können die Aktuatoren 62 auf andere Weise angeordnet sein. Zum Beispiel kann, Bezug nehmend auf 8, bei einer weiteren Anordnung 72 für jedes Prisma 52 die transparente Elastomerkleberschicht 56 das zugeordnete Anzeigepaneel 60 an einer Prismenstirnfläche 53 des Prismas 52 befestigen. Auf diese Weise kann der Aktuator 62 zwischen dem Anzeigepaneel 60 und der Prismenstirnfläche 53 befestigt werden. An einer gegenüber liegenden Prismenstirnfläche 55, die den einfallenden Strahl erhält, kann das Prisma 52 fest an einem weiteren Aktuator 62 gesichert sein, der das Prisma 52 mit einem der weiteren Prismen 52 oder dichroitischen Spiegeln 54 koppelt.
  • Unter den weiteren Merkmalen des Projektionssystems 50 kann das System 50 einen Parabolspiegel 65 aufweisen, um Lichtstrahlen von der Lichtquelle 63 zu bündeln. Die Lichtquelle 63 kann zum Beispiel eine Bogenlampe sein. Das Projektionssystem 50 kann auch eine Kollektivlinse 61 aufweisen, um den weißen Strahl zu dem Strahlteiler 55 zu leiten. Der Strahlteiler 55 kann wiederum den weißen Strahl zu einem Polarisator 49 leiten, der den weißen Strahl polarisiert, bevor der Strahl auf die Prismenstirnfläche 52aa trifft.
  • Das Projektionssystem 50 ist eines von vielen möglichen Projektionssystemen, die die Erfindung verkörpern können, und es ist nicht vorgesehen, dass die Erfindung auf das veranschaulichte System 50 beschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Bezug nehmend auf 9 kann bei einer weiteren Anordnung 74 für jedes Prisma 52 ein Anzeigepaneel 60 an der Prismenstirnfläche 53 des Prismas 52 über eine Kleberschicht 56 befestigt sein. Ein Aktuator 62 kann zwischen der Stirnfläche eines rechtwinkligen Flanschs 76 und einem Rand des Anzeigepaneels 60 befestigt sein und diese kontaktieren. Die andere Stirnfläche des rechtwinkligen Flanschs 76 kann an der Prismenstirnfläche 53 befestigt sein. Auf diese Weise können, wenn der Aktuator 62 das Anzeigepaneel im Wesentlichen entlang des Randes des Paneels kontaktiert, eine Kontraktion und Expansion des Aktuators 62 auf das gesamte Anzeigepaneel 60 wirken und somit das Anzeigepaneel 60 entlang eines geraden Wegs bewegen. Folglich kann die Anordnung 74 verwendet werden, um eine Translation und kei ne Rotation des modulierten Strahlbildes hervorzurufen, das von dem Anzeigepaneel 60 gebildet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anordnung 74 einen weiteren Flansch 76 (nicht gezeigt) und einen weiteren Aktuator 62 (nicht gezeigt) aufweisen, die angeordnet sind, um das Anzeigepaneel 60 in einer zweiten senkrechten Richtung translatorisch zu bewegen, um eine zweidimensionale translatorische Bewegung des Anzeigepaneels 60 zu ermöglichen. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Aktuator 62 jedoch das Anzeigepaneel 60 an einer Ecke kontaktieren. Folglich kann die Elastizität der Elastomerkleberschicht 56 bewirken, dass sich die Anzeige 60 dreht und nicht translatorisch bewegt. Dieser Effekt kann nützlich sein, um Winkelfehler zu entfernen.
  • Bezug nehmend auf 10 kann eine zu der vorliegenden Erfindung alternative Anordnung 78 verwendet werden, die abgesehen davon mit der oben beschriebenen Anordnung 74 (und den Variationen davon) vergleichbar ist, dass eine Befestigungsfeder 80 anstelle der Kleberschicht 56 das Anzeigepaneel 60 an der Prismenstirnfläche 53 befestigen kann. Insbesondere kann das Anzeigepaneel 60 reibschlüssig an der Prismenstirnfläche 53 mittels der Kraft der Feder 80 befestigt sein, die eine nach unten gerichtete Kraft (auf das Anzeigepaneel 60) ausübt, die in Richtung auf die Prismenstirnfläche 53 hin gerichtet ist. Die Feder 80 ist jedoch ausreichend elastisch, um es zu ermöglichen, dass sich das Anzeigepaneel 60 in Antwort auf eine Kontraktion oder Expansion des (der) Aktuators(en) 62 bewegt.
  • Die oben beschriebenen Lösungen zur Ausrichtung der modulierten Strahlbilder betriffen sowohl Translation als auch Rotation von Pixeln. Eine rotatorische Ausrichtung der modulierten Strahlbilder kann jedoch auf andere Arten wie oben beschrieben erreicht werden.
  • Im Allgemeinen können die Auswirkungen rotatorischer Fehlausrichtung zwischen zwei modulierten Strahlbildern 100 und 102, wie in 11, deutlich ins Auge fallen. Wie gezeigt, kann jedes der Strahlbilder 100 und 102 aufgrund der Beschaffenheit des Anzeigepaneels 60 dunkle Linien zwischen benachbarten Pixelzeilen und Pixelspalten haben. Wenn die zwei Strahlbilder 100 und 102 relativ zueinander gedreht werden, können daher bestimmte Teile des zusammengesetzten Bildes teilweise transparent sein, weil sich die dunklen Linien in diesen Teilen nahezu zueinander ausrichten, und andere Teile des zusammengesetzten Bildes können nahezu opaque sein, weil die dunklen Linien in diesen Teilen nahe beieinander liegen. Auch wenn die Strahlbilder 100 und 102 um die 1° sowohl translatorisch fehlausgerichtet als auch rotatorisch fehlausgerichtet sind, kann, wie in 11 veranschaulicht, die rotatorische Fehlausrichtung wahrnehmungstechnisch die am sichtbarsten sein.
  • Es gibt verschiedene Arten, die modulierten Strahlbilder rotatorisch auszurichten. Zum Beispiel können die Anzeigepaneele 60 während des Zusammenbaus des Projektionssystems sicher an den Stirnflächen der Prismen 52 befestigt werden. Während der Befestigung kann eine Angabe eines Testmusters verwendet werden, um die Anzeigepaneele 60 so zu modulieren, dass die resultierenden modulierten Strahlbilder beobachtet werden können, um die Anzeigepaneele 60 physikalisch korrekt zu positionieren, um Konvergenz der Strahlen zu bewirken.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann alternativ eine Anordnung 90 verwendet werden, die in 12 gezeigt ist, um jedes Anzeigepaneel 60 zu drehen. Insbesondere kann das Anzeigepaneel 60 sicher an einem offenen Rahmen 103 befestigt sein, der wiederum an einer Prismenstirnfläche 52 eines Prismas 52 über eine transparente Elastomerkleberschicht 56 befestigt ist. Eine Klinke 96 kann (über eine Schwenkstelle 98) schwenkbar mit der Prismenstirnfläche 53 mittels einer Klinkenschwenkstelle 98 schwenkbar befestigt sein. Ein Ende 102 der Klinke 96 kann an dem Rahmen 100 gesichert sein und ein anderes Ende 104 der Klinke 96 kann das Ende einer Stellschraube 290 kontaktieren.
  • Der Stellschraube 92 erstreckt sich durch ein mit einem Gewinde versehenes Element 94, das an der Prismenstirnfläche 53 befestigt ist. Auf diese Weise kann die Schraube 92 gedreht werden, um die Klinke 96 zu drehen, um das Anzeigepaneel 60 (und das zugeordnete modulierte Strahlbild) selektiv in die gewünschte Position zu drehen.
  • Bei weiteren Ausführungsformen kann die Schraube 92 durch einen Aktuator, wie zum Beispiel ein piezoelektrischer Aktuator, ersetzt werden. Bei diesen Ausführungsformen kann die Schwenkstelle 98 nahe dem Aktuator 60 angeordnet sein, um den Bewegungsbereich zur Ausrichtung zu maximieren. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schraube 92 durch einen Motor (zum Beispiel ein Permanentmagnet-DC-Motor) angetrieben oder zum Beispiel durch die Welle eines linearen Aktuators ersetzt werden.
  • Bezug nehmend auf 14 kann das Projektionssystem 50 das folgende elektrische System 200 aufweisen, das als nur einige Beispiele ein Teil eines Computersystems, ein Teil eines selbständigen Projektors, ein Teil eines Fernsehgeräts sein. Insbesondere kann das elektrische System 200 ein Video-Electronics-Standards-Association-(VESA)-Schnittstelle 202 aufweisen, um analoge Signale von einem VESA-Kabel 201 zu erhalten. Der VESA-Standard ist in der Computer Display Timing Specification, v.1, Rev. 0.8 weiter beschrieben, die über das Internet unter www.vesa-orgstandards.html verfügbar ist. Die analogen Signale von dem Kabel 201 geben auf der Anzeige 59 zu erzeugende Bilder an und können zum Beispiel mittels einer Grafikkarte eines Computers erzeugt werden. Die analogen Signale werden von einem Analog-Digital-(A/D)-Wandler 204 in digitale Signale umgewandelt, und die digitalen Signale werden in einem Frame-Puffer 206 gespeichert. Ein Zeitablaufsteuerungsgenerator 212 kann mit dem Frame-Puffer 206 gekoppelt sein und eine Frame-Rate regulieren, mit der Bilder auf dem Schirm 59 erzeugt werden. Ein Prozessor 220 (beispielsweise ein oder mehrere Mikrocontroller oder Mikroprozessoren) können über einen Bus 208 mit dem Frame-Puffer 206 gekoppelt sein.
  • Der Prozessor 220 kann die in dem Frame-Puffer 206 gespeicherten Daten verarbeiten, um zum Beispiel den Koordinatenraum, der von der Grafikkarte verwendet wird, in den Koordinatenraum zu transformieren, der von den Anzeigepaneelen 60 verwendet wird, den von der Grafikkarte verwendeten Farbraum in den von den Anzeigepaneelen 60 verwendeten Farbraum abzubilden und zu bewirken, dass die Daten der Gammafunktion der Anzeigepaneele 60 entsprechen. Das Endprodukt dieser Operationen ist eine Gruppe von RGB-Werten für jedes Pixel des Bildes. Auf diese Weise werden die R-Werte verwendet, um die Intensitätswerte der Pixel des raten Anzeigepaneels 60a zu bilden, werden die G-Werte verwendet, um die Intensitätswerte der Pixel des grünen Anzeigepaneels 60c zu bilden, und werden die B-Werte verwendet, um die Intensitätswerte der Pixel des blauen Anzeigepaneels 60b zu bilden.
  • Wie oben beschrieben, müssen nicht alle Pixel eines speziellen Anzeigepaneels 60 verwendet werden. Statt dessen kann eine Zuordnung 215 in einem Zuordnungsspeicher 216 gespeichert sein, die die gewünschte Zuordnung angibt. Die Zuordnung 215 kann wiederum von einem Adressgenerator 214 verwendet werden, der Signale erzeugt, die Pixeladressen für Pixel der Anzeigepaneele 60 angeben. Bezug nehmend auf 15 können als Beispiel für ein spezielles Anzeigepaneel 60 N Stellen 252 (Stellen 2521 , 2522 2523 , ...252N ) der Zuordnung 215 sequentiell die Zuordnung für die oberste Zeile eines Pixelbildes beginnend mit der Stelle (0,0) des Pixelbildes angeben. Wie gezeigt, wird die Stelle (0,0) des Pixelbildes der Stelle (3,3) des Anzeigepaneels 60 zugeordenet, wird die Stelle (1,0) des Pixelbildes der Stelle (4,3) des Anzeigepaneels 60 zugeordnet, wird die Stelle (1,1) des Pixelbildes der Stelle (5,3) des Anzeigepaneels 60 zugeordnet, etc.
  • Zurückverweisend auf 14 kann neben den weiteren Merkmalen des Systems 200 das System 200 eine Anzeigepaneelschnittstelle 222 aufweisen, die mit dem Bus 210 gekoppelt ist und die Anzeigepaneelspannungen steuert, um die Bilder auf den Anzeigepaneelen 60 zu erzeugen. Eine Schnittstelle 218 zur globalen Translationskalibrierung (beispielsweise eine elektromechanische Benutzerschnittstelle oder eine serielle Busschnittstelle) kann elektrisch mit dem Adressgenerator 214 gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Kalibrierschnittstelle 218 die Zuordnung 215 in Antwort auf die globale Translation modifizieren, die von den Steuereinrichtungen (zum Beispiel ein Computer oder ein Steuerknopf) angegeben wird, die mit der Schnittstelle 218 gekoppelt sind. Eine Schnittstelle 230 zur lokalen Translation (zum Beispiel eine elektromechanische Benutzerschnittstelle oder eine serielle Busschnittstelle) kann zum Beispiel mit einem Spannungsregler 231 gekoppelt sein, um die Spannungen selektiv zu steuern, die an die verschiedenen piezoelektrischen Aktuatoren 62 angelegt werden. Weitere Anordnungen sind möglich. Zum Beispiel kann das System 200 eine elektrische Schnittstelle zur globalen Rotation und eine zugeordnete Schaltkreisanordnung aufweisen, die wie oben beschrieben arbeitet.
  • Weitere Ausführungsformen liegen im Umfang der folgenden Ansprüche. Zum Beispiel können für die Prismen andere Topologien verwendet werden. Auf diese Weise können die Prismen für jede dieser anderen Topologien Stellen aufweisen, um Aktuatoren zu befestigen. Als weiteres Beispiel können bei einigen Ausführungsformen durchlässige Anzeigepaneele verwendet werden.
  • Auch wenn die Erfindung hinsichtlich einer eingeschränkten Anzahl von Ausführungsformen offenbart worden ist, werden Fachleute auf dem Gebiet, die Nutzen aus dieser Offenbarung ziehen, zahlreiche Modifikationen und Variationen davon erkennen. Es ist vorgesehen, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Variationen, wie sie in den Umfang der Erfindung fallen, abdecken.
  • FIGURENLEGENDE
  • 1
    • Light Source
    Lichtquelle
    Prior Art
    Stand der Technik
  • 2
    • Prior Art
    Stand der Technik
  • 3
    • Prior Art
    Stand der Technik
  • 14
    • VESA Int.
    VESA-Schnittstelle
    Display Panel Int.
    Anzeigepaneelschnittstelle
    Display Panels
    Anzeigepaneele
    Frame-Buffer
    Frame-Puffer
    Timing Generator
    Zeitablaufsteuerungsgenerator
    Address Generator
    Adressgenerator
    Processor
    Prozessor
    Voltage Regulator
    Spannungsregler
    Local Translation Calibration Interface
    Schnittstelle zur lokalen translatorischen Kalibrierung
    Mapping Memory
    Zuordnungsspeicher
    Map
    Zuordnung
    Global Translation Calibration Interface
    Schnittstelle zur globalen translatorischen Kalibrierung

Claims (6)

  1. Projektionssystem mit: einer Mehrzahl von Anzeigepaneelen (60), von denen jedes ausgelegt ist, einen entsprechenden Lichtstrahl zu modulieren; einem optischen System, um die modulierten Lichtstrahlen zu kombinieren, um ein Bild herzustellen, wobei das optische System eine entsprechende Mehrzahl an Prismen (52) umfasst, wobei jedes Prisma (52) angeordnet ist, um den Lichtstrahl weiterzuleiten, der durch ein entsprechendes der Anzeigepaneele moduliert wird, das auf einer Stirnfläche desselben befestigt ist; gekennzeichnet durch eine Elastomerkleberschicht (56), um wenigstens eines von a) zwei einander gegenüber liegenden Prismenstirnflächen von wenigstens zwei Prismen aneinander, und b) eines der Anzeigepaneele an der entsprechenden Prismenstirnfläche zu befestigen; und eine Einstellvorrichtung (62, 69), um die durch den Kleber miteinander verbundene Elemente relativ zueinander zu bewegen, indem eine Kraft gegen die Elastizität des Klebers aufgebracht wird, um dadurch die Konvergenz der von den Anzeigepaneelen modulierten Strahlen einzustellen.
  2. Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem die Einstellvorrichtung umfasst: einen piezoelektrischen Aktuator (62), der ausgelegt ist, auf ein elektrisches Signal anzusprechen, um die Position von wenigstens einem der Anzeigepaneele (60) einzustellen.
  3. Projektionssystem nach Anspruch 2, bei dem jedes Bild Pixel-Zeilen aufweist, und die Einstellvorrichtung (62) ferner ausgelegt ist, wenigstens eines der Anzeigepaneele (60) zu bewegen, um Pixel-Zeilen des zugeordneten Bildes mit Pixel-Zeilen eines anderen der Bilder translatorisch auszurichten.
  4. Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem jedes Bild Pixel-Zeilen aufweist, und die Einstellvorrichtung (62, 69) ferner ausgelegt ist, wenigstens eines der Anzeigepaneele (60) zu bewegen, um Pixel-Zeilen des zugeordneten Bildes mit Pixel-Zeilen eines anderen der Bilder rotatorisch auszurichten.
  5. Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem die Einstellvorrichtung umfasst: eine Klinke (96), die schwenkbar befestigt ist, um wenigstens eines der Anzeigepaneele (60) selektiv zu positionieren.
  6. Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem das Anzeigepaneel umfasst: ein LCD-Anzeigepaneel.
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