DE69519220T2

DE69519220T2 - Einzeltafel-farbbildprojektionssystem mit verbesserter abtastung

Info

Publication number: DE69519220T2
Application number: DE69519220T
Authority: DE
Inventors: Peter Janssen; George Melnik
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: KR100354197B1; DE69519220D1; US5548347A; EP0720802B1; EP0720802A1; JP3280984B2; WO1996003842A1; JPH09512648A; KR960705459A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Farbbildprojektionssystem, das die nachfolgenden Elemente umfasst:
- eine Quelle erster, zweiter und dritter gefärbter Lichtbänder, wobei die genannten ersten, zweiten und dritten gefärbten Lichtbänder durch dunkle Bänder voneinander getrennt sind,
- ein einzelnes Lichtventilmittel zum Modulieren von darauf treffendem Licht, entsprechend einem Eingangs-Videosignal,
- Mittel zum sequentiellen Verlagern der genannten Lichtbänder über das genannte Lichtventilmittel, wobei jeweils nur ein Band der genannten gefärbten Bänder gleichzeitig auf dem genannten Lichtventilmittel vorhanden ist,
- Mittel zum Adressieren der Teile des genannten Lichtventilmittels mit Bildinformation entsprechend der Farbe des auftreffenden Lichtbandes zum Modulieren des Lichtes der Lichtbänder mit dem genannten Eingangs-Videosignal, und
- Mittel zum Projizieren der modulierten Lichtbänder auf eine Bildfläche.
Der Ausdruck Bild soll breit betrachtet werden; es umfasst ein Videobild, graphische Daten oder eine Kombination der beiden. Ein solches System ist bekannt aus: EP-A 0492721.
Bei diesem System wird Licht von einer starken Quelle mit weißem Licht, beispielsweise einer Bogenlampe, angesammelt und unter Verwendung dichroitischer Filter in Primärfarben - Rot, Grün und Blau - getrennt. Das von ihrer Farbe getrennte Licht wird zu drei Quellen gebildet, danach ausgestrahlt, so dass jede Quelle in der vertikalen Richtung schmal ist und in der horizontalen Richtung breiter ist. Es wird eine Abtastoptik benutzt um dafür zu sorgen, dass drei Lichtbänder, ein Band mit je einer der Farben, auf der Rückseite einer durchsichtigen Lichtventiltafel angebracht wird. Diese Schaltungsanordnung ist sehr effektiv, wenn sie angewandt wird auf eine verdrillt nematische Flüssigkristallplatte mit TFT-Adressierung. Die Abtastoptik sorgt dafür, dass die Beleuchtungsbänder über den LCD-Schirm bewegen. Wenn ein Band über den oberen Bereich des aktiven Gebietes des Schirms geht, erscheint wieder ein Lichtband dieser Farbe unten am Schirm. Auf entsprechende Weise gibt es eine ständige Hochschiebung von drei Farben über den Schirm.
Bevor jede Farbe über eine bestimmte Reihe von Pixeln am Schirm läuft, ist diese Reihe adressiert mit der geeigneten Information für diese Farbe. Dies bedeutet, dass jede Reihe der Platte für jedes wiederzugebendes Videobild dreimal adressiert wird. Dies kann entweder durch Verwendung zusätzlicher Adressierungszeilen zu der Schirmanordnung, wobei dann die horizontalen Reihen parallel geschrieben werden, oder dass drei getrennte Reihen sequentiell geschrieben werden, aber mit dreifacher Teilbildrate, erfolgen. Die in den getrennten Reihen geschriebene Information soll geeignet sein für den Farbinhalt desjenigen Teils des Bildes, der wiedergegeben wird.
Die gleichzeitige Verwendung eines großen Teils des verfügbaren roten, grünen und blauen Lichtes durch eine einzige Lichtventilplatte ist ein wichtiges Merkmal des vorliegenden Systems. Dieses System hat eine optische Effizienz, die wenigstens vergleichbar ist mit der von drei Plattensystemen, wobei dieselbe Plattentechnologie angewandt wird. Die Verwendung nur einer einzigen Platte eliminiert die Notwendigkeit einer mechanischen Umwandlung des Bildes und reduziert die Systemkosten noch weiter. Außerdem sind strahlkombinierende dichroitische Filter nicht erforderlich, was zu einer weiteren Kosteneinsparung führt.
Die verschiedenen Breiten der dunklen Bänder können in dem Fall, dass drei nebeneinander liegende Prismen verwendet werden, dadurch erhalten werden, dass die Phase eingestellt wird, wenn die Prismen abtasten, wodurch es ermöglicht wird, dass die Zeitintervalle zwischen den Farben gestaffelt werden. Die Beschaffung von gestaffelten Intervallen wird bestimmte Typen von Lichtventilen (LCDs insbesondere) auf effizientere Art und Weise unterbringen, deren Anstiegs- und Abfallzeiten für jede Farbe nicht dieselben sind. Deswegen kann die verbesserte Anordnung statt gleicher 5 ms Intervalle zwischen jeder der Farben nur als Beispiel ein 8 ms Intervall für den roten Balken, ein 4 ms Intervall für den grünen Balken und ein 3 ms Intervall für den blauen Balken erlauben. Dies wird den Effekt einer verbesserten Übertragung von Rot und folglich eine besserte Farbreinheit haben, insbesondere bei den kritischen gemischten Farben (d. h. Fleischfarben), und eine verbesserte Gesamtübertragung bei Einzeltafel-Projektoren, die in dieser Art und Weise konstruiert sind. Andere Geräte zur Adressierung der drei Farben über die Schirmfläche mit ungleichen Zeitintervallen können ebenfalls nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden, wie phasierte drehende Prismen, Spiegel, goniometrische oder sich drehende dichroitische Spiegel oder Filter. Auch elektronisch gesteuerte Anordnungen, wie Interferometer, die in ungleichen Intervallen abtasten, sind ebenfalls verwendbar. Ein Farbgleichgewicht kann ebenfalls durch diesen Mechanismus eingestellt werden.
Bei dem System nach EP-A 0492721 ist der Mechanismus zum Abtasten der Farbbänder über die Oberfläche des Lichtventils ist ein vierseitiges Prisma, das benutzt wird zum Abtasten der drei Farben. Eine verbesserte Abtastanordnung ist in EP-A 0601666 beschrieben, wobei eine verbesserte Abtastlinearität dadurch erhalten worden ist, dass statt eines einzelnen Prismas drei vierseitige Prismen verwendet werden, ein für jede Farbe.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein System, bei dem die Abtastung jeder der drei Farben auf die verschiedenen Relaxationsreaktionszeiten für verschiedene Farben bestimmter Lichtventile optimiert ist, so dass eine bessere Farbreinheit in dem Videobild erhalten wird, wobei bei diesem System weiterhin das Farbgleichgewicht geändert werden kann. Dieses System weist das Kennzeichen auf, dass sich verlagernde Mittel solche Mittel aufweisen, dass wenigstens eines der dunklen Bänder zwischen dem ersten, zweiten und dritten Farbband eine andere Größe hat als die anderen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des optischen Systems des Einzeltafel-Farbbildprojektionssystems,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Farbtrenn- und Abtasmechanismus dieses Systems,
Fig. 3 eine Darstellung der Antriebsvorrichtungen des Lichtventils;
Fig. 4 eine Darstellung der Verarbeitung von Videosignalen zur Betreibung des Lichtventils,
Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht eines Systems, das eine verbesserte Abtasteinförmigkeit schafft,
Fig. 7 eine Draufsicht des Abtastsystems nach Fig. 5 und 6 und das Eingangssystem dichroitischer Spiegel und die Ausgangskorrekturlinsen,
Fig. 8 und 9 einen Schnitt durch andere Ausführungsformen von Abtastprismen,
Fig. 10 Kurven der Abtastung der Nicht-Linearität für vier-, sechs- und achtseitige Prismen,
Fig. 11 eine Darstellung der Bewegung der jeweiligen Farbbänder über die Oberfläche des Lichtventils durch die Abtastanordnung nach den Fig. 5-7,
Fig. 12a und 12b eine Seiten- bzw. Vorderansicht einer Ausführungsform eines Prismas zum Schaffen zeitlich-versetzter Farbintervalle nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 13 eine Darstellung der Verlagerung der jeweiligen Farbbänder über den Schirm des Lichtventils durch die Abtastanordnung nach den Fig. 12a und 12b,
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines zweiten Mittels zum Abtasten der Farbbänder mit skalierten Intervallen,
Fig. 15 eine Kurve von Spannung gegenüber Zeit für die Betätigungselemente der Abtastanordnung nach Fig. 14, und
Fig. 16 eine Darstellung einer anderen Abtastanordnung zum Schaffen skalierter Farbintervalle unter Verwendung nicht koaxial vorgesehener Prismen.
Fig. 1 ist eine allgemeine Übersicht des optischen Systems des Einzeltafel-Farbbildprojektionssystems, das die nachfolgenden Elemente aufweist: einen Lichtkasten 10, ein System dichroitischer Spiegel 12 zum Aufspalten des Lichtes in Bänder mit rotem, grünem und blauem Licht, ein rotierendes Prisma 14 zum Abtasten der RGB-Bänder, Weiterleitlinsen 16, 18, ein Lichtventil 20, dem die Videosignale aufgeprägt sind, und eine Projektionslinse. Der Lichtkasten 10 umfasst eine Lampe 24 von einem Typ mit einer beliebigen, geeigneten hohen Intensität, wie eine Xenon- Bogenlampe, und einen ellipsenförmigen Reflektor 25. Das aus der Lampe austretende Licht wird einem "kalten" Spiegel 26 zugeführt, der dazu dient, Licht in dem sichtbaren Spektrum zu reflektieren, während IR-Licht durchgelassen wird. Der Spiegel 26 reflektiert das Licht der Lampe 24 in einem Winkel von 90 und richtet es einer (nicht dargestellten) Reihen optischer Linsen zu, die dazu diesen, den Lichtstrahl derart zu ändern, dass es die Form eines im Allgemeinen einheitlichen rechteckigen Strahles hat, der den Lichtkasten 10 durch eine Öffnung 28 verlässt. Der Lichtkasten 10 kann ebenfalls Elemente enthalten zum Absorbieren UV-Strahlung und zum Kühlen der Lampe 24. Die Lampe 24 hat vorzugsweise eine geringe Bogenlänge, wodurch die Bildformung leichter und die Helligkeit größer ist.
Wie in Fig. 2 detailliert dargestellt, wird der aus der Öffnung 28 des Lichtkastens 10 austretende Lichtstrahl 30 dem dichroitischen Spiegelsystem 12 zugeführt. Das dichroitische Spiegelsystem 12 dient zum Aufspalten des Strahles 30 in einzelne rote, grüne und blaue Strahlen. Das dichroitische Spiegelsystem 12 umfasst zentral vorgesehene kreuzweise angeordnete dichroitische Spiegel 32, 34, die nur den grünen Lichtanteil des Strahles 30 durchlassen und den roten Lichtanteil aufwärts reflektieren und den blauen Lichtanteil abwärts reflektieren zu den Spiegeln 36 bzw. 38. Ein oberer Spiegel 36 (der ebenfalls dichroitisch sein kann) ist vorgesehen zum Reflektieren des roten Lichtanteils, der darauf trifft und der unter Spiegel 38 reflektiert nur den blauen auftreffenden Lichtanteil. Auf entsprechende Art und Weise soll das System von Spiegeln 32, 34, 36 und 38 den Strahl 30 in einen roten, grünen und blauen Lichtanteil aufspalten, die in Form einer vertikalen Anordnung gegliedert sind. Eine vertikale Öffnungsplatte 40 umfasst 3 vertikal vorgesehene rechteckige Öffnungen 42, 44, 46, die ebenfalls dazu dienen, die drei RGB Lichtstrahlen, welche die Öffnungen verlassen, in einer Rechteckform zu bringen, wobei der rote Strahl oben, der grüne Strahl in der Mitte und der blaue Strahl unten liegt.
Nach dem verlassen der Öffnungsplatte 40 treffen der rote, grüne und blaue Strahl auf einen optischen Abtastmechanismus in Form eines drehenden Prismagebildes 14. Dieses Prismagebilde 14 umfasst ein Prismaelement 50, das vier gleiche, ebene Seiten aufweist (d. h. der Querschnitt ist quadratisch) und wird von einem (nicht dargestellten) Motor, der synchron zu den Videosignalen zu dem Lichtventil 20 angetrieben wird, um die zentrale Längsachse in Drehung versetzt. Die Wirkung des sich drehenden Prismaelementes 50 sorgt dafür, dass das rote, grüne und blaue Farbband in Abwärtsrichtung (oder in Aufwärtsrichtung) durch Brechung auf sequentielle Weise abgetastet wird. Die sequentiell abgetasteten RGB-Bänder werden mit Hilfe von Weiterführungslinsen 16, 18 dem Lichtventil 20 zugeführt. Die Linsen 16 und 18 bilden ein Breitwand-Bilderzeugungssystem (mit einem Verhältnis 4 · 1), wodurch das Licht aus den Öffnungen 42, 44, 46 auf dem Lichtventil 20 abgebildet wird. An sich empfängt die rechteckige, aktive Oberfläche des Lichtventils 20, wobei es sich um eine Übertragungs-LCD handelt, eine sequentielle Abtastung von roten, grünen und blauen rechteckigen Farbbändern. Die LCD-Platte 52 moduliert das auftreffende Licht entsprechend der gewünschten Eingangs-Videoinformation für die Farben, die auf die jeweiligen Teile davon treffen. Danach werden die video-modulierten sequentiellen Bänder mit Hilfe des Projektionslinsengebildes 22 auf eine geeignete Schirmfläche projiziert, wie auf einen Projektionsschrim.
Die Abtastlinearität des optischen Systems kann dadurch wesentlich verbessert werden, dass die Oberflächen des sich drehen Prismas zylindrisch konkav gemacht werden, wie durch die gestrichelte Oberfläche 62 in Fig. 2 dargestellt. Der bevorzugte Krümmungsradius ist von der Größenordnung von 10 Zoll, wenn die Länge zwischen benachbarten optischen Fazetten des Prismas 2,4 Zoll beträgt. Für maximale Projektorleistung wird die Anwendung konkaver Flächen bevorzugt. Negativ zylindrische Flächen können durch direkte Herstellung (Schleifen) erhalten werden, oder dadurch, dass plankonkave zylindrische Linsen auf die vier Flächen eines herkömmlichen Prismas geklebt werden. Die Brechzahl solcher Flächenlinsen braucht nicht unüblich hoch zu sein, aber die Brechzahl des Hauptteils des Prismas sollte hoch sein (N > 1,6). Wenn die Brechzahl zu niedrig ist, werden Strahlen, die sonst in eine Fazette eintreten würden, durch eine Nachbarfazette austreten. Sollte das passieren, tritt das Phänomen einer totalen inneren Reflexion (TIR) auf und die Endrichtung des exisiertenden Strahles wird nicht die gute Richtung für das nützliche Licht sein.
In der Elektronik für die Anordnung werden einzelne rote ®, grüne (G) und blaue (B) Signale aus der betreffenden Eingangsquelle hergeleitet (Sendung, Kabel, direkt), wie dies dem Fachmann durchaus bekannt sein wird. Um das Lichtventil 20 entsprechend den sequentiellen Farbbändern ansteuern zu können, ist eine bestimmte Videosignalverarbeitung erforderlich. Die parallelen RGB-Signale müssen zu einem seriellen Strom gemacht werden, wobei, beispielsweise, das grüne Signal um ein Drittel eines Video-Teilbildes hinter dem roten Signal verzögert wird und das blaue Signal um ein Drittel eines Video-Teilbildes hinter dem grünen Signal verzögert wird. Danach muss der serielle Strom verarbeitet werden, damit er mit der Spaltentreiberschaltung und der geometrischen Anordnung des Lichtventils 20 übereinstimmt. Wenn es beispielsweise vier Spaltentreiberschaltungen gibt, muss es vier parallele Videosignale geben. Diese Signalverarbeitung benutzt die Treiberschaltungen des Lichtventils auf eine andere Art und Weise wie üblich zum Betreiben von LCD- Wiedergabeanordnungen. Hier werden aber dieselbe Anzahl und Derselbe Typ von Treiberschaltungen verwendet, so dass die Topologie des Lichtventils nicht völlig anders zu sein braucht als die, die bei herkömmlichen Vidoe-Wiedergabeanordnungen benutzt wird.
Fig. 3 ist eine allgemeine Darstellung der Reihen- und Spaltentreiber bei einer Dünnfilmtransistor-LCD-Wiedergabeanordnung. Bekanntlich sind bei derartigen Wiedergabeanordnungen die Reihen sequentiell adressiert, wobei alle TFTs in einer Reihe über eine gemeinsame Schaltleitung von einem der Reihentreiber R1, R2, R3 gleichzeitig eingeschaltet werden. Die einzelnen Pixel in einer Reihe werden durch einer Reihe von Spaltentreiber betrieben, die vorgesehen sein können, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die LCD-Anordnung ist derart ausgestaltet, dass die Treiber 1 und 3 mit den Pixeln in ungeradzahligen Spalten verbunden sind, während die Treiber 2 und 4 mit den Pixeln in den geradzahligen Spalten verbunden sind. Die Spaltentreiber, wobei es sich im Grunde um Speicheranordnungen handelt, tasten das eintreffende Videosignal ab und speichern den abgetasteten Wert in der betreffenden Speicherzelle.
Im monochromen Standard-Betrieb würden die Spaltentreiber sequentiell geladen werden: während der ersten Hälfte der Videozeile empfängt der Treiber 1 alle ungeradzahligen Pixelwerte, während der Treiber 2 alle geradzahligen Pixelwerte empfängt. Die Treiber 3 und 4 speichern die betreffenden Werte während der zweiten Hälfte der Zeile. Nachdem die Videozeile völlig eingeschrieben worden ist, werden die Ausgänge der Treiber freigegeben, während gleichzeitig die entsprechende Reihe aktiviert wird, was zu einer "Lieferung" der Videoinformation zu einer spezifischen Pixelreihe auf dem Schirm führt. Die ganze LCD-Anordnung wird auf diese Weise einmal je Videobild in der Reihenfolge Videozeile 1, 2, 3, 4, ... 478, 479, 480 "neu programmiert".
Bei dem vorliegenden System ist eine andere Reihenfolge erforderlich, in der die LCD-Anordnung programmiert werden soll. Die drei Farbbänder Rot, Grün und Blau laufen in vertikaler Richtung über den Schirm. Während des einen Videobildes wird jede Reihe dadurch beleuchtet, dass, bei dieser Ausgestaltung, zunächst das rote Lichtband, dann das grüne Lichtband und zum Schluss das blaue Lichtband vorbeigeht. Die Programmierung einer bestimmten reihe soll derart durchgeführt werden, dass beispielsweise die grünen Werte geladen werden, bevor das grüne Lichtband diese Reihe erreicht und nachdem das rote Lichtband vorbeigegangen ist. Da die drei Farbbänder den Schirm beleuchten, sollen zu jedem Zeitpunkt drei reihen während der Zeit einer einzigen regulären Videozeile programmiert werden. Da die Spaltentreiberanordnung keine unabhängige Programmierung von mehr als einer Reihe gleichzeitig erlaubt, soll dieser Vorgang sequentiell durchgeführt werden.
Im Falle in gleichen Abständen voneinander liegender Farbbänder, die genau linear ohne Überabtastung abtasten, und bei 450 Reihen (Videozeilen) je Bild würde die Programmierung der LCD-Platte in der nachfolgenden Reihenfolge (R = Rot, G = Grün, B = Blau, (xx) = Reihennummer) laufen:
R(1), G(151), B(301), R(2), G(152),
B(302), R(3).....R(150), G(300), B(450), R(151), G(301), B(1), ...
Die Programmierung würde die Farbbänder in der Spur halten, wenn diese über den Schirm laufen. Die Zahlen geben auch an, dass bei der roten Videoinformation 150 Zeilen oder 1/3 eines Bildes hinter dem Grün nacheilen, das an sich wieder um 1/3 eines Bildes hinter dem Blau nacheilt.
In dem Fall, dass die Drehung des Prismas 14 eine nicht-lineare Abtastung der Farbbänder verursacht und/oder eine Überabtastung eingeführt wird, wird die Zeitbestimmung der beiden Videosignale und die Reihenfolge geändert werden, damit die Änderung der Abtastgeschwindigkeit und die räumliche Trennung der Farbbänder auf einander abgestimmt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass der Systemtakt für jede Farbe entsprechend der betreffenden Position am Schirm geändert wird (für die vorhandene Reihentreiberanordnung), wobei eine variierende "Austastzeit" für das Videosignal oder eine Änderung der Zeilenfolge als Erklärung für das nicht-lineare Verhalten (was eine Programmierung der LCD-Plattenreihen mit beliebigem Zugriff erfordert).
Fig. 4 zeigt die Signalverarbeitung für die RGB-Signale auf schematische Weise. Jedes der Signale wird den AD-Wandlern 62, 64 und 66 zugeführt, so dass Signalverarbeitung in digitaler Form stattfindet. Danach wird das R Signal einer ersten Verzögerungsleitung 68 zugeführt, die das rote Signal um eine Zeit 1 verzögern wird. Das Signal G wird einer Verzögerungsleitung 70 zugeführt, die das Signal um eine Zeit 2 verzögern wird, und das blaue Signal wird einer Verzögerungsleitung 72 zugeführt, die das Signal um eine Zeit 3 verzögert. Die Zeiten 1, 2 und 3 werden entsprechend der Position und der Abtastgeschwindigkeit des betreffenden Farbbandes am Schirm selektiert. Es sei denn, dass die Abtastung völlig linear erfolgt, werden diese Verzögerungszeiten im Laufe eines Videobildes variieren, absolut und relativ zu einander.
Die Signale gehen danach zu einem Schalter 74, der jeden der Ausgänge der Verzögerungsschaltungen 68, 70, 72 sequentiell derart selektiert, dass der Ausgang des Schalters 74 ein serieller Strom ist mit beispielsweise den Pixeln der Videozeilen in der obengenannten Reihenfolge. Danach werden, wie nachstehend noch beschrieben wird, die Signale Schaltmechanismen zugeführt um dem Lichtventil den seriell gemachten verzögerten Strom zuzuführen.
Die effektive dreifache Zunahme der Teilbildrate übersteigt die Geschwindigkeitmöglichkeiten vorhandener Spaltentreiber. Zusätzliche Demultiplexierung und Pufferung wird angewandt zum Programmieren der Spaltentreiber mit vier unabhängigen und parallelen Signalen, die je eine Datenrate von nur einem Viertel der gesamten Rate zeigen.
Der Videostrom geht zu einem Schalter 76 zum Aufteilen des Videostroms in einen ersten und einen zweiten Strom 78, 80. Der Schalter 76 wird mit einer derartigen Geschwindigkeit betrieben, dass der Videostrom in zwei Hälften aufgeteilt wird, die der ersten und der zweiten Hälfte jeder Zeile entsprechen. Danach wird der Ausgang des Schalters 76 durch eine Leitung 78 mit einem Schalter 82 verbunden, der mit einer derartigen Geschwindigkeit betrieben wird, dass die geradzahligen und die ungeradzahligen Pixel getrennt werden. Die ungeradzahligen Pixel werden einem Pufferspeicher 84 zugeführt, der in diesem Beispiel 120 Pixel (ein Viertel einer Zeile) festhalten wird, wonach der Ausgang des Pufferspeichers 84 einem Digital-Analog-Wandler 86 zugeführt wird, dessen Ausgang an sich wieder der Spaltentreiberschaltung 1 zugeführt wird, wie in Fig. 3 dargestellt. Der geradzahlige Pixelstrom wird einem Pufferspeicher 88 sowie einem Digital-Analog-Wandler 90 zugeführt und danach dem Spaltentreiber 2 nach Fig. 3. Die zweiten Hälften der Videozeilen werden, über die Leitung 80 auf ähnliche Art und Weise durch den ungerade/gerade-Schalter 92 verarbeitet, wobei die ungeradzahligen Pixel über den Puffer 94 und den Digital-Analog-Wandler 96 dem Spaltentreiber 3 zugeführt werden. Geradzahlige Pixel werden über den Puffer 98 und den Digital-Analog-Wandler 100 dem Spaltentreiber 4 zugeführt.
Man soll bedenken, dass viele andere Elemente für das oben beschriebene optische System ersetzt werden können. Andere Anordnungen von Elementen, die sequentielle rote, grüne und blaue Bänder über die Oberfläche eines Lichtventils schaffen, können benutzt werden. So können beispielsweise statt einer einzigen Quellen von weißem Licht, drei Quellen von geeignet gefärbtem rotem, grünem und blauem Licht in Kombination mit einem Abtastmechanismus benutzt werden. Auf gleiche Art und Weise könnte das dichroitische Spiegelsystem 12 und das drehende Prisma 50 durch beispielsweise ein drehendes Rad mit gefärbten Filtern oder durch eine drehende Trommel mit gefärbten Filtern ersetzt werden. Das dichroitische Spiegelsystem 12 könnte durch ein brechendes Prisma ersetzt werden und das drehende Prisma 50 könnte durch ein Polygonalspiegelsystem ersetzt werden. Die Abtastrichtung braucht nicht vertikal zu sein, sie kann auch horizontal oder diagonal sein (bei einer geeigneten Lichtventilsignalverarbeitung).
Es sei ebenfalls bemerkt, dass diese Erfindung benutzbar ist bei jedem beliebigen Typ bekannter elektronischer Lichtventile, wie bei Übertragungs- oder Reflexions-LCDs, ferroelektrischen Anordnungen, verformbaren Spiegeln u. dgl. Außerdem könnte die Lichtstrecke gerade sein, wie dargestellt, oder gefaltet in einer gedrängten Anordnung. Das Lichtventil könnte ebenfalls bei einem Direktsichtsystem benutzt werden. Bei bestimmten Anwendungsbereichen könnte ein Zweifarben-Bandsystem statt eines Dreifarben-Bandsystems benutzt werden. Eine Anforderung für das Lichtventil ist, dass es über genügend Schaltgeschwindigkeit vertilgt um mit einer nahezu dreifachen normalen Videorate geschaltet zu werden, wenn jedes Pixel der LCD an verschiedenen Punkten in der ein rotes, ein grünes und ein blaues Pixel ist. Techniken zur Beschleunigung der Reaktionszeit bei einer LCD umfassen: Erhitzung der Platte, Flüssigkristallmaterial mit niedriger Viskosität, hoch anisotropes Material und/oder Verdünnung der Flüssigkristallschicht. Jede beliebige Kombination dieser Techniken kann benutzt werden.
Das oben beschriebene Farbband-Abtastsystem benutzt ein vierseitiges Prisma aus einem Glas mit einer relativ hohen Brechzahl. Ein Glasprisma einer ausreichenden Größe für diese Anwendung ist aber relativ schwer und hat einen großen Massenfaktor, und erfordert dadurch einen relativ kraftvollen Motor um es in Drehung zu versetzen. Es sind aber neue optische Kunststoffe, wie PMMA, verfügbar geworden. Diese Kunststoffe sind leichter als Glas und sind formbar, was eine unaufwendige Massenherstellung ermöglicht. Weiterhin können, seit solche Kunststoffe formbar sind, komplexere Formen hergestellt werden als durch die herkömmliche Schleif und Poliertechnologien, die für optische Glasprismen angewandt wurden. Ein Farbband- Abtastsystem mit einer verbesserten Abtasteinheitlichkeit wird nachstehend beschrieben.
Wie in Fig. 2 dargestellt rühren die drei Farben von der Öffnungsplatte 40 her, gehen durch die Öffnungen 42, 44, 46, die vertikal vorgesehen sind. Wie in Fig. 2 dargestellt, liegt nur das mittlere Farbband (Grün) auf der Drehungsachse des Abtastprismas 14, wobei das obere (rote) und untere (blaue) Band achsenverschoben liegen. Durch die vertikale Anordnung ändern sich die jeweiligen Farbbänder ihre Lage gegenüber dem Prisma. Diese Aktion kann eine Farbüberlappung verursachen oder einen zu großen Spalt zwischen benachbarten Farben. Dies kann die Farbreinheit beeinträchtigen, da es schwierig ist diese Nichteinheitlichkeit zu kompensieren und auf geeignete Weise das Lichtventil zu adressieren. Das in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Abtastsystem schafft eine identische Abtastung für jede der Farben über das Lichtventil, wodurch die Farbreinheit beibehalten wird.
Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist das einzelne vierseitige drehende Prisma durch drei schmälere Prismen 110, 112 und 114 ersetzt worden, die in einer Seite-zu-Seite-Anordnung vorgesehen sind. Jedes Prisma 110, 112, 114 ist nur für je eine Farbe vorgesehen und sie sind je koaxial angeordnet, damit sie um die Drehungsachse 113 drehen können und jedes Prisma ist gegenüber dem nächsten Prisma um 30º phasenverschoben. Wie in Fig. 7 dargestellt, wird das eingegebene weiße Licht von der Projektionslampe durch drei dichroitische Spiegel 116, 118 und 120 in drei Farben aufgeteilt. Das eintreffende weiße Licht trifft zunächst auf den Spiegel 116, der vor dem Prisma 110 vorgesehen ist. Der Spiegel 116 reflektiert blaues Licht zu dem Prisma 110 und lässt Licht mit anderen Farben durch. Das von dem Spiegel 116 durchgelassene Licht trifft danach auf den Spiegel 118, der nur grünes Licht zu dem Prisma 112 reflektiert. Zum Schluss trifft das von dem dichroitischen Spiegel 118 durchgelassene Licht auf den dichroitischen Spiegel 120, der nur rotes Licht zu dem Prisma 114 reflektiert. Weil jedes Prisma 110, 112, 114 in der Drehungsphase gegenüber dem vorhergehenden Prisma um 30º voreilt, ist das Ausgangslicht wie in Fig. 6 dargestellt, das aus einem oberen Band von blauem Licht, einem Mittenband von grünem Licht und einem unteren Band von rotem Licht in einer kontinuierlichen Hub. Die Anordnung der Prismen schafft, dass jede der Abtastungen jeder der Farben einheitlich ist. Die Prismen 110, 112 und 114 können entweder einzeln aus Glas hergestellt und zusammengeklebt sein, oder sie können, wenn aus optischem Glas wie PMMA hergestellt, als eine Einheit geformt sein.
Wie aus Fig. 6 hervorgeht, befindet sich jedes der drei Farbbänder in einer geeigneten "gestapelten" vertikalen Lage, aber horizontal gegenüber einander versetzt. Zum Maximieren der Verwendung des austretenden Lichten sollte jedes der Farbbänder auch horizontal ausgerichtet sein. Eine horizontale Ausrichtung erfolgt mit Hilfe von Korrekturlinsen 124, 126 und 128, vorgesehen am Ausgang der Prismen 110, 112 bzw. 114. Wie in Fig. 7 dargestellt, dienen die Korrekturlinsen 124 und 126 zum in Einwärtsrichtung Ablenken der äußersten Strahlen in Richtung einer LCD- Platte 130 (oder zu einer Übertragungsoptik), wobei der in der Mitte liegende Strahl nicht abgelenkt wird (sondern durch die Linse 128 fokussiert wird). Eine horizontale Ausrichtung sowie eine einheitliche vertikale Abtastung erfolgt durch diese Anordnung. Dies maximiert die Verwendung des Lichtes und steigert die optische Effizienz des Systems.
Außerdem kann zum einheitlichen Abtasten, die Linearisierung der Abtastung ebenfalls durch die Verwendung von Abtastprismen mit mehr als vier Seiten durchgeführt werden, wobei solche Prismen in den Fig. 8 und 9 dargestellt sind. Diese haben sechs Seiten (Fig. 8) oder acht Seiten (Fig. 9). Wie in Fig. 10 dargestellt, reduzieren vielseitige Prismen den Abtastfehler, wodurch eine maximale Linearität angenähert wird (eine einwandfreie Linearität würde durch eine völlig flache Linie dargestellt werden). In Fig. 10 stellt die vertikale Achse den Betrag der Abweichung von Linearität dar, wobei die horizontale Achse Drehung aus der Mitte (0) zu der Oberseite der Abtastung jeder Prismafläche darstellt. Das Lichtventil wird neu programmiert zum Unterbringen der zusätzlichen Farbbänder, die durch diese Prismen erzeugt werden. Weiterhin können diese mehrfach abtastenden Prismen ebenfalls bei einer Seitenanordnung mit drei Prismen verwendet werden für eine extrem genaue Abtastung der Farbbänder über das Lichtventil.
Fig. 11 zeigt die Abtastung der Farbbänder über die Oberfläche eines Lichtventils 210 mit Hilfe des Drei-Prismen-Abtastmechanismus in den Fig. 5-7.
Wie in Fig. 11 dargestellt, werden die drei Primärfarben (Rot, Grün und Blau) in Form von Farbbändern über die Fläche des Lichtventils 210 abgetastet. Aber jede beliebige Pixelzeile des Lichtventils 210 bekommt jeweils nur eine Farbe gleichzeitig zugeführt. Ein rotes Band 212 wird "heruntergefahren", wie in Fig. 11 dargestellt. Nach dem roten Band 212 folgt ein dunkles "Schutz"-Band 214 oder Raum zwischen dem roten Band 212 und einem grünen Band 216. Auf gleiche Weise folgt ein Schutzband dem grünen Band 216 und geht einem blauen Band 220 vorher. Wenn das rote Band 212 "heruntergefahren" ist, hinter dem Boden des Lichtventils 210, wird ein weiteres rotes Band oben im Lichtventil erscheinen und die Folge von Farbbändern und Schutzbändern wird wiederholt. Wie in Fig. 11 dargestellt, sind in der üblichen Betriebsart die Schutzbänder 211, 214, 218 zwischen benachbarten Farben einander gleich. Bei normalen Videoraten beträgt die Zykluszeit zum Abtasten aller Farb- und Schutzbänder über das Lichtventil 15 ms. Auf diese Weise gibt es nur 5 ms für jedes Farbband und benachbartes Schutzband um durch jede einzelne Leitung des Lichtventils zu gehen.
Jeder der oben beschriebenen Abtastmechanismen kann benutzt werden zum Schaffen der Abtastung nach Fig. 11. In der Ausführungsform nach den Fig. 5-7 besteht die Abtastanordnung aus drei vierseitigen Prismen, die in einer Seite-an-Seite- Anordnung koaxial vorgesehen sind. Das Prisma 114 wirkt nur auf das rot gefärbte Licht; das Prisma 112 wirkt auf das grün gefärbte Licht und das Prisma 110 wirkt auf das blau gefärbte Licht. Es ist ersichtlich, dass jedes Prisma gegenüber den anderen Prismen um 30º phasenverschoben sind. Die auf diese Weise emittierten Farbbänder von jedem Prisma liegen in gleichen Abständen (dr = dg = db) auseinander. Auf diese Weise gehen, wenn die Prismen 110, 112 und 114 sich drehen, die Farbbänder mit gleichen Zeitintervallen durch denselben Punkt auf der Platte. Aber ein derartiger gleicher Abstand zwischen den Farbbändern stimmt nicht überein mit der Relaxationsreaktionskennlinie vieler Typen von Flüssigkristall-Lichtventilen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine effizientere Übertragung des Lichtes und eine bessere Farbreinheit erhalten, indem die Zeitintervalle zwischen den Farben gegenüber der Relaxationsreaktionszeit des Lichtventils für diese bestimmte Wellenlänge (Farbe) skaliert werden. So kann es beispielsweise gegenüber verdrillt nematischen Flüssigkristall-Lichtventilen dargestellt werden, dass die Relaxationszeiten (t) (d. h. die Zeit, erforderlich für die LCD um von 10% auf 90% Transmission zwischen gekreuzten Polarisatoren zu gelangen) für jede der drei Primärfarben derart voneinander abweichen, dass t(Rot) > t(Grün) > f(Blau). Auf entsprechende Art und Weise wird die Leistung verbessert, wenn der Abtastmechanismus imstande ist, sich an die unterschiedlichen Relaxationszeiten der LCD für verschiedene Beleuchtungsfarben anzupassen.
Zum Implementieren der skalierten Farbintervalle und zum Ausgleichen der ungleichen Reaktion des Flüssigkristalls auf die verschiedenen Wellenlängen (Farben) ist es nur notwendig, die Phasenwinkel zwischen den Flächen der drei Prismen zu ändern, die zum Abtasten der drei Farben verwendet werden. Wie in Fig. 12a und 12b dargestellt, werden wieder drei vierseitige Prismen verwendet, ein Prisma 222 bewirkt nur das rote Licht, ein Prisma 224 bewirkt nur das grüne Licht und ein Prisma 226 bewirkt nur das blaue Licht. Das rote Prisma 222 ist gegenüber dem Prisma 224 um 30º phasenverschoben, aber das blaue Prisma 226 ist gegenüber dem grünen Prisma um nur 20º phasenverschoben. Dies orientiert das blaue Prisma 226 auf 40º von dem roten Prisma, so dass die emittierten Farbbänder nicht länger in gleichen Abständen voneinander liegen. Diese Phaseneinstellung kann ebenfalls benutzt werden bei Prismen mit mehr als vier Seiten, wie bei den Prismen nach Fig. 8 und 9.
Fig. 13, worin der Raum zwischen den Farbbändern dargestellt wird, wie dies durch die Abtastanordnung nach Fig. 12a und 12b verursacht wird, wird nun verglichen mit Fig. 11, welche die Abtastung der Anordnung nach Fig. 5-7 darstellt. Wie in Fig. 13 dargestellt, ist der Abstand (Trennung) (dB) zwischen dem blauen Band 220 und dem grünen Farbband 216 weniger als der (dc) zwischen dem grünen Band 216 und dem roten Farbband 212 und auch wieder weniger als die Trennung zwischen dem roten und dem blauen Farbband (dR) (d. h. dr > dg > db). Die Dauer (Größe) jedes der Farbbänder 212, 216, 220 ist nach wie vor dieselbe wie in Fig. 11, es sind die Intervalle (Schutzbänder 211', 214', 218') zwischen denselben, die geändert worden sind. Wenn die Prismen nach Fig. 12a und 12b sich drehen, gehen die Farbbänder nicht mit gleichen Zeitintervallen durch denselben Punkt auf der Platte. Eine richtige Einstellung der Phasenwinkel (die Winkel zwischen den Flächen der Prismen) zum Ausgleichen der Lichtventilreaktionszeit für jede Wellenlänge (Farbe) optimiert die Übertragung jeder Farbe und verbessert die Farbreinheit. Dies ist weil der größere Raum dr zwischen dem roten und dem blauen Band die längere Abfallzeit t(Rot) der LCD umfasst. Auf gleiche Weise gilt, dass die Tatsache, dass der Raum db zwischen Grün und Blau kürzer ist, die Farbreinheit nicht beeinträchtigt wird, weil die Abfallzeit t(blau) nahezu zweimal schneller ist als r(Rot).
Fig. 14 zeigt ein anderes System zum Implementieren skalierter Farbintervalle. Dieses System besteht aus einer Quelle von weißem Licht 230 und einem Lichtventil 232. Das von der Quelle 230 emittierte Licht trifft aus drei Sätze schwenkbarer dichroitischer Spiegel, die eine Aufteilung des weißen Lichten der Quelle 230 in drei Farben (Rot, Grün und Blau) bewirken und tasten diese Farben über das Lichtventil 232 mit variablen Farbintervallen ab. Das Abtasten des blauen Lichtes erfolgt durch einen dichroitischen Spiegel 238, der auf einem piezoelektrischen Betätigungselement 240 schwenkbar befestigt ist. Der dichroitische Spiegel 238 reflektiert nur blaues Licht. Das Schwenken des Spiegels 238 durch die Wirkung des piezoelektrischen Betätigungselementes 240 lässt das blaue Lichtband in Abwärtsrichtung über das Lichtventil 232 laufen. Auf gleiche Weise wird an einem dichroitischen Spiegel 244 nur grünes Locht reflektiert, wobei der Spiegel von einem piezoelektrischen Betätigungselement 246 geschwenkt wird. Zum Schluss wird an einem dichroitischen Spiegel 250 nur rotes Licht reflektiert, wobei dieser Spiegel durch das piezoelektrische Betätigungselement 252 gesteuert wird.
In Fig. 15 sind treibende Wellenformen für piezoelektrische Betätigungselemente 240, 246 und 252 dargestellt. Wenn die Spannung für jedes Betätigungselement ansteigt, verformen die Kristalle des piezoelektrischen Betätigungselementes linear, wodurch die Spiegel 238, 244 und 250 schwenken und deren betreffenden Farbbänder über die Platte abtasten. Wenn die Spannung zurückkehrt und abfällt (vertikale Linien in Fig. 15) kehren die Spiegel schnell in ihre Ruhelage zurück, oben in dem Lichtventil 232. Wie in Fig. 15 dargestellt, beginnt die Abtastung des roten Bandes nach einer vergangenen Zeit von 8 ms, wobei die Abtastung vom Grün 12 ms vor einem Raum (do) von 4 ms beginnt. Die blaue Abtastung beginnt bei 15 ms vor einem Raum (dB) von 3 ms von der grünen Abtastung entfernt und die rote Abtastung beginnt wieder 23 ms vor einem Raum (dR) von 8 ms (dR > dG > dB). Die Rückkehrrate kann schnell genug gemacht werden, so dass sehr wenig Licht dieser Farbe das Lichtventil 232 während der Rückkehr erreicht. Wenn die Rückkehrrate zu langsam ist, kann ein (nicht dargestelltes) Verschlussrad unter oder vor jedem Spiegel vorgesehen werden zum Sperren des Lichtes während der Rückkehrphase. Piezoelektrisch gesteuerte Betätigungselemente sind kommerziell durchaus erhältlich für diesen Anwendungsbereich. Außerdem können die Spiegel 238, 244 und 250 auch optische Leistung haben zum Fokussieren des Licht auf die Platten. Eine Einstellung der Phase jeder in Fig. 15 dargestellten Wellenform wird die Zeit zwischen den Farbbändern einstellen, in der das Lichtventil 232 relaxiert.
Die Beschreibung der Mittel zum Abtasten mit Hilfe schwenkender Spiegel wurde deutlichkeitshalber vereinfacht. In dem beschriebenen System wird die Effizienz reduziert durch Verwendung dichroitischer Spiegel mit den piezoelektrischen Betätigungselementen, da Licht, das nicht an jedem der dichroitischen Spiegeln reflektiert wird, verloren geht. Die Effizienz kann durch Verwendung paralleler Sätze dichroitischer Spiegel verbessert werden, wobei Licht, das nicht durch den ersten Satz dichroitischer Spiegel reflektiert worden ist, wiederhergestellt wird.
In den bisher dargestellten Beispielen hatten die Farbbänder alle dieselben Abmessungen. Dies ist die Situation, in der die Lichtquelle "weißes" Licht reflektiert, d. h. die rote, grüne und blaue Farbe haben dieselbe Energie. Im Allgemeinen wird die Lichtquelle nicht weiß sein und wird ungleiche Energien in den drei Farbbändern ausstrahlen. Folglich könnten die Farben in dem Bild falsch sein. Dies kann dadurch korrigiert werden, dass Dämpfungsfilter in der Strecke derjenigen Strahlen vorgesehen werden, die eine "Überdosis" an Energie haben. Eine bessere Art und Weise ist den Lichtdurchsatz der Farbe zu steigern, die "schwach" ist und gleichzeitig den Lichtdurchsatz der Farbe die "stark" ist, zu verringern. Dies kann erreicht werden indem die Breite (Höhe) des Bandes für die schwache Farbe vergrößert wird, während die Breite (Höhe) der starken Farbe verringert wird. Nebst der Kompensation der Lichtquellenkennlinien kann diese Prozedur ebenfalls benutzt werden um dem Benutzer eine Steuermöglichkeit der Bildfarbe (Farbton) zu bieten, ohne dass dabei die gesamte Helligkeit reduziert wird.
Der Abtastmechanismus nach Fig. 14-15 kann, wenn durch einen anderen Satz von Treibersignalen betrieben, ebenfalls benutzt werden zum Variieren des Farbgleichgewichtes des projizierten Bildes. Dies geschieht durch Änderung der Länge jeder Farbe gegenüber den anderen Farben. Änderung der Länge bedeutet eine Steuerung der Zeit zwischen dem Anfang und dem Ende des einzelnen Farbbandes und ist dasselbe wie Änderung der Größe des betreffenden Farbbandes. Wenn beispielsweise eine Verschiebung zu einem mehr roten Farbgleichgewicht erwünscht ist, werden die treibenden Wellenformen zu den piezoelektrischen Betätigungselementen derart eingestellt, dass die Abtastung des roten Bandes langsamer geschieht als die des blauen und grünen Bandes, (d. h. der Abstand zwischen den vertikalen Linien in der roten Abtastung nach Fig. 15 wird größer), wodurch ermöglicht wird, dass während jeder Teilbildzeit mehr rotes Licht auf die Platte fällt. Bei einem System, bei dem ein Abtastprisma benutzt wird, kann eine Verschiebung in dem Farbgleichgewicht ebenfalls durch Steigerung der relativen Größe (Länge in der Abtastrichtung) eines Bandes stattfinden, wie durch Steigerung der Höhe einer der Öffnungen 42, 44, 46 (in Fig. 2) durch welche die jeweiligen Farben austreten.
Ein anderes System zum Schaffen einer phasengeregelten Abtastung des Lichtventils ist in Fig. 16 dargestellt, wobei diese Figur ein Abtastsystem 250 zeigt, in dem die Prismen, die auf jede Farbe einwirken, nicht koaxial angeordnet sind. In Fig. 16 sind die optischen Elemente zum Formen der Lichtbänder der Deutlichkeit halber fortgelassen. Das Abtastsystem 250 ist insbesondere nützlich bei Systemen, bei denen hohe Beleuchtungspegel erforderlich sind, wie bei Projektoren, die für Theaterdarbietungen benutzt werden. Dieses System eignet sich ebenfalls zum Gebrauch dort, wo das benutzte Lichtventil einen kleinen Akzeptanzwinkel hat. Das Abtastsystem 250 umfasst eine Lichtquelle 252 in Form eines Reflektorlampe, die weißer Licht ausstrahlt. Der von der Lampe 252 gelieferte Lichtstrahl 254 geht zunächst zu einem ersten dichroitischen Spiegel 256, der rotes Licht durchlässt und Licht einer anderen Farbe reflektiert. Ein roter Lichtstrahl 257, der den Spiegel 256 verlässt, trifft danach auf ein erstes sich drehendes Prisma 158, das auf den roten Lichtstrahl 157 wirkt zum Abtasten des Strahles in vertikaler Richtung. Der Lichtstrahl 257 verlässt danach das Prisma 258 und trifft auf einen Spiegel 260, der den Lichtstrahl 257 an einem dichroitischen Spiegel 274 reflektiert (der rotes Licht durchlässt) zu einem dichroitischen Spiegel 262, der den roten Strahl 257 zu einem Lichtventil 264 reflektiert, wobei das Ventil das rote Licht entsprechend der Videoinformation moduliert und dieses modulierte Licht zu einer Projektionsline 266 durchlässt.
Das an dem dichroitischen Spiegel 256 reflektierte grüne und das blaue Licht trifft auf einen dichroitischen Spiegel 268, der grünes Licht reflektiert und Licht mit einer anderen Farbe durchlässt. Auf entsprechende Art und Weise wird ein "grüner" Strahl 270 an dem Spiegel 268 reflektiert und trifft auf ein sich drehendes Prisma 272, das den grünen Strahl 270 in vertikaler Richtung, wie in Fig. 16 dargestellt, abtastet. Der grüne Strahl 270 geht danach zu dem dichroitischen Spiegel 274, der den grünen Strahl 270 reflektiert zu dem rekombinierenden Spiegel 262, der den grünen Strahl 270 zu dem Lichtventil 264 hin reflektiert.
Der Lichtstrahl, der durch den dichroitischen Spiegel 268 hindurchgeht, bildet einen blauen Strahl 176, da der rote und grüne Bestandteil durch die Wirkung der Spiegel 256 bzw. 258 von dem weißen Lichtstrahl 245 subtrahiert worden sind. Der blaue Strahl 276 wird danach am Spiegel 278 zu einem sich drehenden Prisma 280 hin reflektiert, das den blauen Strahl abtastet und den blauen Strahl 276 zu dem Spiegel 262 hin durchlässt, der den blauen Strahl 276 zu dem Lichtventil 264 hin durchlässt. Durch die Wirkung des sich drehenden Prismas 280 wird der blaue Strahl 276 ebenfalls in einer vertikalen Richtung abgetastet.
Die Wirkung der Prismen 258, 272 und 280 führt zu einer Abtastung der roten, grünen und blauen Lichtbänder über das Lichtventil, was dasselbe sein kann wie die Abtastung aus den Fig. 11 und 13. Wenn alle Prismen in gleichen Phasenwinkeln (30º/30º/30º) gegenüber einander vorgesehen werden, wird die Abtastung sein, wie in Fig. 11 dargestellt. Wenn andererseits die Prismen 158, 272, 280 phasenverschoben sind (d. h. 20º/30º/40º) wird die Abtastung sein, wie in Fig. 13 dargestellt. Durch die Tatsache, dass Prismen 258, 272, 280 Einzelprismen sind, ist es relativ einfach, deren Phasenverhältnis einzustellen. Die Prismen 258, 272 und 280 können von einem einzigen Motor angetrieben werden oder von drei phasenverriegelten Motoren. Die Verwendung dreier einzelner Motoren ermöglicht Elektronenstrahlerzeugungssystem dass die Phasierung (und folglich die Raumbildung zwischen den jeweiligen Lichtbändern) durch automatische Mittel eingestellt werden. Weiterhin ermöglicht die Tatsache, dass die drei Prismen an verschieden Stellen in diesem System vorgesehen sind, es, dass jedes der Prismen viel breiter sein kann als in Fig. 12a und 12b dargestellt, so dass die Lichtsammlung auf mehr effiziente Art und Weise erfolgen kann, ohne die Notwendigkeit von Lichtstreuelementen.
Obschon die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, dürfte es einleuchten, dass im Rahmen der Erfindung auch Abwandlungen dazu gehören, was dem Fachmann einleuchten dürfte. Solche Abwandlungen werden als im rahmen der Erfindung und der beiliegenden Ansprüche liegend betrachtet.

Claims

1. Farbbildprojektionssystem, das die nachfolgenden Elemente umfasst:

- eine Quelle erster, zweiter und dritter gefärbter Lichtbänder, wobei die genannten ersten, zweiten und dritten gefärbten Lichtbänder (212, 216, 220) durch dunkle Bänder voneinander getrennt sind,

- ein einzelnes Lichtventilmittel (210) zum Modulieren von darauf treffendem Licht, entsprechend einem Eingangs-Videosignal,

- Mittel zum sequentiellen Verlagern (110, 112, 114) der genannten Lichtbänder über das genannte Lichtventilmittel, wobei jeweils nur ein Band der genannten gefärbten Bänder gleichzeitig auf dem genannten Lichtventilmittel vorhanden ist,

- Mittel zum Adressieren der Teile des genannten Lichtventilmittels mit Bildinformation entsprechend der Farbe des auftreffenden Lichtbandes zum Modulieren des Lichtes der Lichtbänder mit dem genannten Eingangs-Videosignal, und

- Mittel zum Projizieren (22) der modulierten Lichtbänder auf eine Bildfläche wobei dieses Farbbildprojektionssystem das Kennzeichen aufweist, dass die genannten Verlagerungsmittel solche Mittel aufweisen, dass wenigstens eines der dunklen Bänder zwischen dem ersten, zweiten und dritten Farbband eine andere Größe hat als die anderen.

2. Wiedergabesystem nach Anspruch 1, wobei die genannten Mittel zum Verlagern der genannten Lichtbänder wenigstens ein sich drehendes vierseitiges Prisma aufweist.

3. Wiedergabesystem nach Anspruch 1, wobei die genannten Mittel zum verlagern der genannten Lichtbänder ein erstes, zweites und drittes Prisma für das genannte erste, zweite bzw. dritte gefärbte Band aufweist, wobei die genannten Prismen sich um eine gemeinsame Achse drehen und gegenüber einander in der Phase eingestellt sind, wobei die Phasenwinkel zwischen diesen Prismen voneinander verschieden sind.

4. Wiedergabesystem nach Anspruch 3, wobei die genannten Prismen Vierseiten-Prismen aufweisen, wobei das erste Prisma in einem Winkel von 20º gegenüber dem zweiten Prisma vorgesehen ist, wobei das dritte Prisma der genannten Prismen in einem Winkel von 40º gegenüber dem zweiten Prisma vorgesehen ist.

5. Wiedergabesystem nach Anspruch 1, wobei die genannten Mittel zum Verlagern der genannten Lichtbänder einen ersten, zweiten und dritten unabhängig schwenkbaren Spiegel aufweisen; und Mittel zum Betreiben der genannten Spiegel zu verschiedenen Zeitintervallen gegenüber einander, zum Abtasten der ersten, zweiten und dritten Farbe über die genannten Lichtventilmittel.

6. Wiedergabesystem nach Anspruch 5, wobei die genannten unabhängig schwenkbaren Spiegel durch piezoelektrische Betätigungselemente betrieben werden, die durch die genannten Spiegeltreibermittel aktiviert worden sind.

7. Wiedergabesystem nach Anspruch 5, wobei die genannten schwenkbaren Spiegel dichroitische Spiegel aufweisen.

8. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die genannten ersten, zweiten und dritten gefärbten Lichtbänder ein rotes, grünes und blaues Band aufweisen.

9. Wiedergabesystem nach Anspruch 8, wobei die dunklen Bänder auf jeder Seite des roten Bandes die größten sind.

10. Wiedergabesystem nach Anspruch einem der Ansprüche 1-9, weiterhin mit Mitteln zum Ändern der Verlagerungsgeschwindigkeit der genannten ersten, zweiten und dritten gefärbten Bänder gegenüber einander.

11. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin mit Mitteln zum Ändern der Größe der genannten ersten, zweiten und dritten gefärbten Bänder gegenüber den anderen zum Einstellen des Farbgleichgewichtes.

12. Wiedergabesystem nach Anspruch 11, wobei die genannten Mittel zum Variieren der Größe der genannten Farbbänder unabhängig drehbare Spiegel aufweisen, die durch piezoelektrische Betätigungselemente betrieben werden.