-
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