HUT62099A - Projector - Google Patents

Description

A találmány tárgya vetítőkészülék. A találmány optikai készülékek gyártásához alkalmazható, vizuális információk fényképvetítéssel történő közlésére szolgáló berendezésekben.

Napjainkban ismert vetítőkészülékek továbbfejlesztésével és kisformátumú vetítőkészülékek alapvetően újszerű szerkezeteinek létrehozásával foglalkoznak, amelyek lehetővé teszik, hogy a fényképeket közepes és nagyformátumú képernyőkre kiváló minőségben vetítsenek. Az ilyen jellegű vetítőkészülékekkel szemben támasztott alapkövetelmények a képernyőre vetítendő fénykép megfelelő élessége, kontrasztja és fényereje, hogy a környezeti világítás adott feltételei mellett a kép vizuális érzékelését megfelelővé tegyék. Ezenkívül az ilyen vetítőkészülékeknek egy sor üzemi követelménynek kell eleget tenni, éspedig a vetítőkészülék fényforrásának teljesítményfelvétele minél kisebb legyen, a vetítőkészülék működtetése normális villamos és hőmérsékleti tartományon belül legyen lehetséges, a röntgensugárzás szintje ne lépje túl az engedélyezett határértékeket (itt olyan vetítőkészülékekről van szó, amelyeknél képforrásként képcsövet alkalmaznak), stb.

Jelenleg a legelterjedtebb vetítőkészülékek a tv-vetítőrendszerek, azaz olyan vetítőkészülékek, amelyekben képcső képezi az optikai kép forrását. Az ilyen jellegű tv-vetítőrendszerek képcsővel és lencsés vetítő objektívvei vannak ellátva, amelynek látómezejébe képernyő van szerelve. Ebben a rendszerben a képcső képernyőjén világító képet a vetítő objektív a néző képernyőjére vetíti. Ilyen jellegű rendszert ismertet például a W. S. Babenko: Optika televizionnüh usztrojsztv, 1982, Rádió i szvjaz, Moszkva, 232-234. o. (Televíziós berendezések op

- 3 tikája).

Az ilyen jellegű vetítőberendezésnek a vetítés fényerejét, kontrasztját és színteltségét előre meghatározó fényhatásfoka viszont nem kielégítő, ami elsősorban azzal magyarázható, hogy a vetítő objektív nyílásával összevethető felületű eredeti kép alapján történő minőségi vetítés során az eredeti kép által (azaz a képcső képernyőjéről) szórtan kisugárzott fényáram csupán 9 %-áig terjedő mértékben a lencsés vetítő objektíven keresztül a néző képernyőjére kerül, ami az ismert vetítőkészülékek objektívjának alacsony geometriai fényerejével függ össze. A vetítő rendszer fényhatásfokának az eredeti képfelület növelésével történő növelése a vetítő objektív nyílásának felületnövelése nélkül nem hatékony, mivel a néző képernyőjén lévő vetítési mező közepe és szélei fényességének látható különbsége növekszik és látható geometriai aberrációk (eltérések) keletkeznek.

A vetítő rendszer fényhatásfokának az eredeti képfelület növelésével történő növelése szintén célszerűtlen, mivel ebben az esetben szükséges, hogy az objektív és az eredeti kép közötti távolságot a geometriai aberrációk kiküszöbölése érdekében növeljük, ami egyrészt a hasznos fényáramnak az objektív és az eredeti kép közötti távolság négyzetével arányos csökkentéséhez vezetne, másrészt pedig a nagyméretű nyílással ellátott vetítő objektívek előállítása műszakilag bonyolult. A tv-vetítési rendszerekben a megnövelt vetítési fényerőt rendszerint fokozott villamos és szélsőséges hőmérsékleti üzemmódban működtetett képcső üzemeltetésével biztosítják. Ez viszont lényegesen csökkenti a képcső élettartamát, továbbá növeli a képcső • · ·

- 4 röntgensugárzását, valamint csökkenti a képcső feloldóképességét.

W. S. Babenko fentiekben megadott könyvéből ismertek továbbá tükörlencsés televíziós vetítő rendszerek, az ún. Schmidt-féle televíziós rendszerek, amelyek képcsővel, szférőid tükörrel és korrigáló lencsével vannak ellátva, amelyeknek optikai tengelye közös. A tükör és a lencse tükör-lencsés vetítő objektívet képez. A szféroid tükör homorú felületével a képcső képernyője elé van szerelve, míg a korrigáló lencse a képcső mögött van elrendezve. A képcső képernyője által szórt fényáram a tükörről visszaverődik és a korrigáló lencsén keresztül a néző képernyőjére fokuszálódik.

Az ilyen jellegű tükör-lencsés vetítő rendszerének az optikai átviteli tényezője 30 %-ot is elérhet, ami a fentiekben leírt, lencsés objektívvei ellátott vetítő rendszereknél nagyobb. Ez arra vezethető vissza, hogy a tükör-lencsés objektív látószöge és feloldóképessége nagyobb.

A szférikus tükör átmérőjét a képcső által kisugárzott fényáram teljes mértékű kihasználásából kiindulva választják meg. A gyakorlatban ezen átmérő a képcső átmérőjének 3-4-szerese. A tükör görbületi sugara és a korrigáló lencse átmérője a maximális fényerő és a megengedett vignettálás (kép szélei felé jelentkező elmosódás) elérésének feltételeitől függ. A tükör görbületi sugara a tükör átmérőjének 0,8-1,0-szerese, míg a korrigáló lencse átmérője a tükör átmérőjének 0,65-0,75-szerese. A fentiekben megadott méretarányok arról tanúskodnak, hogy kisméretű képcsövek esetén a tükör és a korrigáló lencse méretei nagyok. Kisméretű képernyővel ellátott képcsövek alkalmazá·· · · · ··· ····· · · ♦ • · ««· ·· · · • «· ·· ···· ···· ··· ·· ·· ·

- 5 sa esetén a vetítő rendszer fényhatásfoka közepes és nagy nézőképernyők vonatkozásában csökken, azaz kisméretű képcsövek esetén közepes és nagyméretű nézőképernyőkre való vetítés fényereje, kontrasztja és színteltsége nem kielégítő. A képcső méretének növelése viszont ahhoz vezetne, hogy a szférikus tükör és a korrigáló lencse méreteit is lényegesen meg kellene növelni, azaz a vetítő rendszer méretei növekednének, aminek következtében annak előállítása és beállítása bonyolulttá válna.

Az US 3 506 782 lajstromszámú szabadalmi leírásból ismert olyan vetítőkészülék, amely száloptikai lemezzel és vetítő objektívvei van ellátva, ahol a száloptikai lemez fényvezetőinek bemeneti végei az eredeti kép síkjával egybeesőén vannak elrendezve, míg a száloptikai lemez fényvezetőinek kimeneti végei a vetítő objektív látómezejében találhatók. Ebben a vetítőkészülékben az eredeti kép elsődleges modulátoraként diffúz UVfénysugárzású képcsövet alkalmaznak, amelynek képernyőjén a látható sugarakat visszaverő és az UV-sugarakat áteresztő dikroikus szűrő van szerelve. Ezen dikroikus szűrőn van elrendezve az említett, fotokrom fényvezetővel ellátott száloptikai lemez, amelynek fényáteresztő képessége az UV-fény fényerejétől függően változik. A fotokrom fényvezetők tehát a rajtuk áthaladó látható, az eredeti képet alakító fény vonatkozásában fizikailag aktív optikai közeget, gyakorlatilag az eredeti képnek egy másodlagos tér-fény modulátorát képezik. Ezen vetítőkészülék ezenfelül a látható fényt pontfényforrástól a száloptikai lemez fényvezetőin keresztül a dikróm szűrőre (ezt a rendszert az első tükör és a korrigáló lencse képezi) vezető első optikai rendszeren, valamint a dikroikus szűrő által visszavert képet • · « ··«· · · · • t · · * ♦· ·· • · · ·· ····· ···· ··· ·· · · ·

- 6 vetítő második optikai rendszerrel (ezen rendszert a második tükör, az említett gyűjtőlencse és a nézőképernyőre vetített képet felnagyító lencsés objektív képezi) van ellátva. A képcsőnek a fénypor-pont-ernyőjének a katódsugárral történő letapogatása során a fénypor UV-fénnyel világít, amely a dikroikus szűrőn keresztül a fotokrom fényvezetőkbe hatol, amelyeknek áteresztő képessége az UV-fény növekvő fényerejével csökken. Ennek során a látható fény pontforrásától származó fénysugarak a fényvezetők optikai tengelyei mentén az első tükrön és a gyűjtőlencsén keresztül irányítva a dikroikus szűrőre esnek, arról a fényvezető optikai tengelye mentén az említett korrigáló lencsén és a második tükrön keresztül visszaverődnek és a vetítő objektív nyílásába kerülnek. Az UV-fény fényerejének az elsődleges eredeti kép elemeiként történő változásával a képcső képernyőjén a fényvezetők áteresztő képessége változik, aminek következtében a másodlagos eredeti kép elemenként alakul a látható fény sugarai által a fényvezetők kimeneti végeinek síkjában, amely másodlagos képet az objektív segítségével a néző képernyőjére vetítik.

A fentiekben ismertetett vetítőkészülék előnye abban van, hogy a vetített képek kontrasztja és optikai átvitelének hatásfoka a korábban ismert eljárásokhoz képest javult. Ez arra vezethető vissza, hogy a vetített eredeti képet irányított fényforrás alakítja.

Ismert viszont, hogy a fotokrom anyagok - amelyekből a száloptikai lemez fényvezetői vannak előállítva - félárnyalatok kontrasztjainak szűk lineáris tartományába eső képek alakítását teszik lehetővé, aminek következtében a vetített kép az eredeti • · • ···· ···· • ·· ·· ···· ···· ··· ·· ·· ·

- 7 képtől félárnyalat- és színeltérésével jellemezhető. Ezenkívül a fotokróm anyagokra korlátozott ciklusosság jellemző, ami az anyagok fizikai-kémiai tulajdonságaira vezethető vissza. Ezáltal dinamikus információ-átvitel esetén a vetítőkészülék használati időtartama csökken. A dinamikus információ-átvitel sebességének és minőségének a moduláló fény erejétől (adott esetben az UV-fényerő) való függése korlátozza az eredeti kép képcseréjének gyakoriságát a vetítőkészülékben lévő képernyőn.

A fotokrom anyagokból való fényvezetők alkalmazása az ilyen jellegű vetítőkészülékek alkalmazási területét korlátozza, mivel a fotokrom fényvezetői áteresztő képességüket csak az UV-fény hatására változtatják, azaz ilyen jellegű vetítőkészülék olyan eredetinek a képeit tudja vetíteni, amely UV-fényt sugároz ki.

A látható fény külső pontforrásával ellátott első optikai rendszer, valamint a fotokrom fényvezetők és dikroikus szűrők alkalmazása a vetítőkészülék felépítését bonyolulttá teszi. Ezenkívül a látható fény külső forrásának alkalmazása megnöveli a vetítőkészülék áramfogyasztását.

A találmány révén megoldandó feladat abban van, hogy olyan vetítőkészüléket hozzunk létre, amelynél a száloptikai lemez fényvezetőinek kialakítása a vetítőkészülék tartós üzemelése esetén is színes és fekete-fehér eredeti képek jó minőségű vetítését, valamint a vetítőkészülék egyszerűbb felépítését és csökkentett energiafogyasztását teszi lehetővé.

A feladat megoldására olyan vetítőkészüléket hoztunk létre, amely száloptikai lemezzel és vetítő objektívvei van ellátva, ahol a száloptikai lemez fényvezetőinek bemeneti végei • · • ·· · · · ♦ · · ···· ··· · · ·· ·

- 8 az eredeti kép síkjával egybeesőén vannak elrendezve, míg a száloptikai lemez fényvezetőinek kimeneti végei a vetítő objektív látómezőjében vannak elhelyezve, ahol a találmány szerint a fénysugarak sugárútjában a száloptikai lemez minden egyes fényvezetőjében fénysugarakat fénynyalábbá sűrítő és a vetítő objektív nyílásába irányító optikai rendszer van kialakítva.

Az említett, a fénysugarakat fénynyalábbá sűrítő és a vetítő objektív nyílásába irányító optikai rendszer a fénysugarak számára fizikailag passzív optikai közeget képez és az elsődleges eredeti képnek csupán optikai-geometriai átalakítását biztosítja állandó fényáteresztő tényezővel, fénytöréssel és fényvisszaveréssel jellemezhető optikai elemek segítségével, ami az eredeti kép képcseréjének gyakoriságától és ciklikusságától függetlenül a vetített kép vonatkozásában a félárnyalat gradációtartományának állandó szélességét, a színteltséget és a színtisztaságot biztosítja a vetítőkészülék tartós üzemelése során. Az eredeti kép által kisugárzott fényáram sűrítése a vetítő objektív nyílásába megnöveli a néző képernyőjére vetített kép fényességét a vetítőkészülék energiafogyasztásának növekedése nélkül. A száloptikai lemezben lévő fényvezetőkben kialakított optikai rendszerek a vetítőkészülék felépítését leegyszerűsítik, méreteit csökkentik. Ilyen jellegű vetítőkészülék ezenkívül képes arra, hogy az eredeti kép tetszőleges képfajtáit az optikai spektrum teljes tartományában vetítse, amely spektrum tartományát a száloptikai lemez fényvezetői áteresztik.

A fénysugarakat fénynyalábbá sűrítő és a vetítő objektív nyílásába irányító optikai rendszer vonatkozásában különböző • · ·

kiviteli alakok lehetségesek. Abban az esetben, amikor a fényvezetők optikai tengelyei a vetítő objektív optikai tengelyével párhuzamosak, de nyílásán nem haladnak át, célszerű, ha az optikai rendszer a fénysugár irányában a fényvezetőben egymás után elrendezett fókuszáló elemből, pozitív lencséből és törési prizmából áll, ahol a fókuszáló elem és a pozitív lencse közös optikai tengelye a fényvezető optikai tengelyével egybeesőén van elrendezve. A törési prizma szerkezetét és az egyes fényvezetőkben az objektív nyílásához való orientációját - amely az objektív nyílásán keresztülvezető maximális fényáramot biztosít - ismert módszerekkel számítás útján határozzuk meg.

Abban az esetben, ha a száloptikai lemez fényvezetőinek optikai tengelyei az objektív nyílásába vannak irányítva, célszerű, ha az optikai rendszer a fénysugár irányában a fényvezetőben egymás után elrendezett fókuszáló elemmel és pozitív lencsével van kialakítva, ahol a fókuszáló elem és a pozitív lencse közös optikai tengelye a fényvezető optikai tengelyével egybeesik és a vetítő objektív nyílásába van irányítva. Ebben az esetben a fénynyalábok elterelése a fényvezetőknek a vetítő objektív nyílásához képesti irányítása révén biztosított.

A találmányt és annak előnyeit az alábbiakban előnyös kiviteli példák kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az

1. ábra tv-vetítő rendszer keretén belül alkalmazott ta- lálmány szerinti vetítőkészülék elvi vázlata, a

2. ábra az 1. ábrán jelölt A elem felnagyított képe, a

3. ábra egy tv-vetítő rendszer keretén belül alkalmazott találmány szerinti vetítőkészülék második kivite• · · « « «· · · • · · * • · * li alakjának elvi vázlata, és a

4. ábra a 3. ábrán jelölt B elem felnagyított képe.

Az alábbiakban a találmány szerint kialakított vetítőkészüléknek egy első kiviteli alakját ismertetjük, amely tv-képcső képernyőjéből származó eredeti képek vetítésére szolgál. A találmány szerinti vetítőkészülék száloptikai 1 lemezzel (1. ábra) van ellátva, amely 3 fényvezetőinek bemeneti 2 végei az eredeti kép a-a síkjával egybeesőén vannak elrendezve, így tehát a száloptikai 1 lemez 3 fényvezetőinek bemeneti 2 végeivel 5 képcső 4 képernyőjén van elrendezve. Az 5 képcső 4 képernyője lumineszkáló anyagból álló 6 réteggel (2. ábra) van ellátva, amely a 3 fényvezetők bemeneti 2 végeire van felhordva és fényvisszaverő 7 alumínium fóliával van bevonva. A vetítőkészülék továbbá vetítő 8 objektívvei van ellátva (1. ábra), amelynek látómezejében a 3 fényvezetők kimeneti 9 végei vannak elrendezve. A 3 fényvezetők optikai 0^ - Οχ tengelyei a vetítő 8 objektív optikai O2 “ θ2 tengelyével párhuzamosak. A fénysugarak útjában (az ábrán nyíllal jelölve) a száloptikai 1 lemez minden egyes 3 fényvezetőjében fénysugarakat fénynyalábbá sűrítő és a vetítő 8 objektív 11 nyílásába (1. ábra) irányító optikai 10 rendszer (2. ábra) van kialakítva. Az optikai 10 rendszer fókuszáló 12 elemből (2. ábra), sarló-alakú pozitív 13 lencséből és törési 11 prizmából áll, amelyek a sugárút irányában a 3 fényvezetőben egymás után vannak elrendezve. A fókuszáló 12 elem (fokon) és a sarló-alakú pozitív 13 lencse O3 - O3, O₄ - 0₄ tengelyei a 3 fényvezető optikai O3 - 03 tengelyével egybeesőén helyezkednek el. Minden egyes 3 fényvezető 15 burkolatba van zárva, amelynek belső felülete fényvisszaverő 16 réteggel, a » · bemutatott példa esetén alumíniumréteggel van bevonva.

A fentiekben ismertetett vetítőkészülék a következőképpen működik:

Az 5 képcső 4 képernyőjének katódsugárral történő letapogatása során a lumineszkáló 6 réteg elemenként szórt fénnyel világít. A szórt fény a fókuszáló 12 elemen, a sarló-alakú pozitív 13 lencsén és a törési 14 prizmán halad át. A fókuszáló elem a szórt fényt kimenetén sűríti. A sarló-alakú pozitív lencse a fókuszáló 12 elemből származó széles fénynyalábot szűk fénynyalábbá alakítja át, tehát a fénysugarakat fénynyalábbá sűríti, majd a törési 14 prizma a fénynyalábot a vetítő 18 objektív 11 nyílásába irányítja.

Az alábbiakban ismertetjük a találmány szerinti vetítőkészüléknek egy további kiviteli alakját, amely abban különbözik a fentiekben ismertetettől, hogy a 3 fényvezetők (3. ábra) optikai Οχ - Οχ tengelyei a vetítő 8 objektív 11 nyílásába vannak irányítva. Ennek köszönhetően a fénysugarakat fénynyalábba sűrítő és ezen fénynyalábot a vetítő 8 objektív 11 nyílásába irányító optikai 10 rendszer (4. ábra) felépítése leegyszerűsíthető. Ezen optikai 10 rendszer fókuszáló 17 elemből és sarló-alakú pozitív 18 lencséből áll, amelyek a fénysugár irányában a 3 fényvezetőben egymás után vannak elrendezve és amelyeknek optikai O5 - O5, Οθ - 0₆ tengelyei a 3 fényvezető optikai °1 °1 tengelyével egybeesőén vannak elrendezve és a vetítő 8 objektív 11 nyílásába vannak irányítva. A fentiekben ismertetett vetítőkészülék hasonlóképpen működik, mint az első kiviteli alak, azzal a különbséggel, hogy a fókuszáló 17 elem és a pozitív 18 lencse által sűrített fénynyaláb közvetlenül a veti• · • ···* « * · • · · · · » · » · • ·· · « ···· «·«· « · · ·0 ·· ·

- 12 tő 8 objektív 11 nyílásába van irányítva.

A fentiekben ismertetett találmány szerinti vetítőkészülékek tv-vetítő rendszerekben, vetítő képernyőkben, vetítő indikátorokban és epidiaszkópokban hatékonyan alkalmazhatók. A találmány szerinti vetítőkészülékek nagy fényhatásfokot (50 % felett) biztosítanak a vetített képmező szélei és közepe egyenletes fényességének biztosítása mellett. Ezenfelül a találmány szerint kialakított vetítőkészülék a vetített kép fényességét a vetítő objektív nyílásának állandó felülete esetén a megnövelt eredeti képfelületnek köszönhetően nagy fényhatásfokkal növeli, ami lehetővé teszi a vetítőkészülék feloldóképességének növelé sét.

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Vetítőkészülék, amely száloptikai lemezzel és vetítő objektívvei van ellátva, ahol a száloptikai lemez fényvezetőinek bemeneti végei az eredeti kép síkjával egybeesőén vannak elrendezve, míg a száloptikai lemez fényvezetőinek kimeneti végei a vetítő objektív látómezőjében vannak elhelyezve, azzal jellemezve, hogy a fénysugarak sugárútjában a száloptikai lemez (1) minden egyes fényvezetőjében (3) a fénysugarakat fénynyalábbá sűrítő és a vetítő objektív (8) nyílásába (11) irányító optikai rendszer (10) van kialakítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti vetítőkészülék, azzal jellemezve, hogy az optikai rendszer (10) a fénysugár irányában a fényvezetőben (3) egymás után elrendezett fókuszáló elemből (12), pozitív lencséből (13) és törési prizmából (14) áll, ahol a fókuszáló elem (12) optikai tengelye (O3 - O3) és a pozitív lencse (13) optikai tengelye (O4 - O4) a fényvezető (3) optikai tengelyével (Οχ - Οχ) egybeesőén van elrendezve.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti vetítőkészülék, azzal jellemezve, hogy az optikai rendszer (10) a fénysugár irányában a fényvezetőben (3) egymás után elrendezett fókuszáló elemből (17) és pozitív lencséből (18) áll, ahol a fókuszáló elem (17) optikai tengelye (O₅ - 0₅) és a pozitív lencse (18) optikai tengelye (Og - O₆) a fényvezető (3) optikai tengelyével (Οχ - Οχ) egybeesőén van elrendezve és a vetítő objektív (8) nyílásába (11) van irányítva.