WO1999053375A1 - Quer-projektor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei der das sich etwa parallel zur Bildfläche ausbreitende Lichtbündel des Projektors eine anamorphotische Stauchung aufweist, die es in der Dimension senkrecht zur Bildfläche stark komprimiert. Ein sich am Rand der Bildfläche befindender einseitig leicht paraboler Spiegel wirft anschliessend das Bild auf selbige zurück, wobei durch den spitzen Einfallswinkel des Lichts auf die Bildfläche die anamorphotische Stauchung kompensiert wird.

Description

Beschreibung

Quer-Projektor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur

Darstellung von vornehmlich Videobildern durch Projektion, untergebracht in einem besonders flachen Gehäuse.

Als Rück-Projektoren sind Projektionsfernsehgeräte seit

S langem im Handel erhältlich. Ihre Marktnische ist die große Bildfläche , die von Röhrenfernsehgeräten unter vertretbarem Aufwand nicht erreicht werden kann. So bilden sie den Übergang zwischen "normalen" Fernsehgeräten und der kinomäßigen Videoprojektion. Die Attraktivität dieser Geräte ließe sich O erheblich steigern , wenn ihr sperriges Erscheinungsbild überwunden werden könnte und wenn sie, bei Bedarf auch an die Wand montiert , einen dezenteren Eindruck hinterlassen würden. Um eine geringe Gehäusebautiefe zu realisieren macht es sich notwendig das Pro ektorenlicht in einem sehr flachen Winkel S auf die Bildfläche treffen zu lassen. Diese Methode verfolgend sind bereits mehrere Patente veröffentlicht. Die hier beschriebene Vorrichtung kennzeichnen folgende Merkmale. Der Quer-Projektor Fig.l besitzt zum einen den Projektorenteil l,wie wohl üblich bestehend aus Lampe , Hohlspiegel , O Kondensorlinse, Bildelement ( en)und den Projektionslinsen. Das Bildelement kann auf den verschiedensten Technologien basieren , CD/DRI-Panel ,DLP-Chip usf.. Durch die definierte Schrägstellung etwa eines LCD-Panels im Strahlengang läßt sich mit dem geringsten Aufwand die sich über die gesamte

IS Bildfläche änderende Tiefenschärfe korrigieren. Es sind aber auch andere Vorkehrungen an der Optik denkbar. Auf den Umlenkspiegel 2 trifft das Projektorenlichtbündel , welches sich in etwa parallel zur Bildfläche 4 bewegt , anamorphotisch gestaucht. Hierfür durchläuft das Licht ein sich dem Projekto-

30renteil anschließendes System aus Zylinderlinsen 3 das ähnlich wie ein umgedrehtes Fernrohr wirkend den Winkel , jedoch nur einer Dimension , jener senkrecht zur Bildfläche stehenden und für die Gehäusebautiefe entscheidenden , verkleinert , Fig .1 , Die Ausdehnung -des Projektorlichtbündels in der Dimension

35 parallel zur Bildfläche 4 beeinflußt das anamorphotische Linsensystem dagegen nicht. So hat also das Lichtbündel am Spiegel 2 die Breite jener Bildschirmseite an der dieser sich befindet. Seine letztendliche Aufspannung in die zweite anamorphotisch gestauchte Dimension erfolgt allein durch die perspektivische Verzerrung,

5 hervorgerufen durch den sehr flachen Auftreffwinkel des

Lichts auf den Bildschirm. Der Umlenkspiegel 2 ist, im Gegensatz zu den sonst vorgeschlagenen Gestaltungsformen bei solchen Geräten, sehr kostengünstig. Die senkrecht zur Bildfläche stehende schmale Seite ist eben, seine Längsseite besitzt je-

Λθ doch eine leichte Krümmung in parabolform, es genügt aber auch ein einfacher konstanter Biegeradius. In der aufgefächerten Ebene parallel ausgerichtet wird deshalb das Licht auf die Bildfläche geworfen. Diese kann sich sowohl an der Rück,- als auch an der Vorderseite des Gehäuses befinden Fig.2/1.

Λξ Ist sie vorn so erreicht man die größtmögliche Ausnutzung des von hinten auftreffenden Lichts dadurch, daß die transparente Bildschirmscheibe auf ihrer innenliegenden Seite eine Vielzahl von prismenförmigen Erhebungen aufweist Fig.l. Diese lenken dann annähernd restlos alles Licht in Richtung

2,0 des Betrachters. Eine rückseitige und das Licht nur reflektierende Bildfläche Fig.2 ist sinnvoll , sollen zwei Teilbilder aus polarisiertem Licht wiedergegeben werden. Hierfür besitzt der Quer-Projektor zwei Projektorenteile l,die je mit einer Polarisationsoptik( Prisma , Dünnglasscheibenpaket o.a.) S versehen sind. Ist dann ihr polarisiertes Licht um 90° gegeneinander verdreht können unter Verwendung einer Polarisationsfilterbrille dem Betrachter durch die so erreichte augenperspektivische Trennung der beiden perspektivisch verschobenen Teilbilder sehr realistische räumliche Bilder geboten

30 erden. Weil eine diffuse Reflexion die Polarität des Lichts zerstört muß hier die Bildfläche spezielle Eigenschaften haben, etwa die daß ihre Oberfläche metallisch ist od. zumindest in ähnlicher Weise reflektiert. Der flache Auftreffwinkel des Lichts macht wahrscheinlich auch hier eine Struk-

35^turierung der Bildschirmoberfläche notwendig Fig.2.

So erhält z.B. die Strukturierung mit einer Vielzahl von Teilzylinder , -Teilkugelausschnitten die für das polar. Licht notwendige Reflexionsweise, wobei trotzdem das Licht in einem weiten Winkel aufgefächert wird. Die durch die Form des Umlenkspiegel 2 auftretende Verzerrung läßt sich durch eine einseitige leicht konkave Formung der Bildfläche 4 kompensieren d.h. die zur Mitte der Bildfläche sich in Richtung Spiegel hin krümmenden Linien treffen dann nach einer entsprechend verlängerten Wegstrecke auf die Bildfläche. Bei einem mit rückseitigen Bildschirm bestückten 3D Projektorenmodell kommt diese Struktur der Arbeit mit polarisiertem Licht sogar entgegen. Der vorderseitige Bildschirm ist zum Betrachter hin einseitig leicht konvex. Der Bildschirm ist immer in seiner Dimension parallel zum Spiegel 2 gekrümmt Fig.3.

Denkbar ist auch noch eine Möglichkeit das anamorphotische Linsensystem 3 einzusparen. Dafür würde genügen, daß das Bildelement im Projektorenteil schon entsprechend der ge- wünschten anamorphotischen Verzerrung gefertigt ist, also z.B. eine stark rechteckige Form besitzt. Da aber Projektoren eine punktförmige Lichtquelle benötigen stellt sich hier das Problem der Lichtausnutzung ein. Auch ließe sich die Bildfläche völlig plan ausführen, wenn eine entsprechende elektronische Korrektur am Bildelement der Spiegelverzerrung entgegenwirkt. Jedoch haben solche Maßnahmen eine Ausfransung der Linien zur Folge.

Claims

4Patentansprüche

1.) Quer-Projektor zur Erzeugung großformatiger Bilder mittels Projektion innerhalb eines sehr flachen Gehäuses dadurch gekennzeichnet , daß das in etwa parallel zur Bildfläche sich ausbreitende Projektorenlichtbündel eine stark

5 anamorphotische Stauchung in seiner Dimension senkrecht zur Bildfläche aufweist-hervorgerufen durch ein den Bildwinkel einseitig verkleinerndes sich dem Projektorenteil anschließendes System von Zylinderlinsen-bevor es auf den sich am Rand der Bildfläche befindenden Umlenkspiegel fällt,

40 der die Eigenschaft besitzt, in seiner senkrecht zur Bildfläche stehenden Seite eben zu sein, in seiner mit dem Bildflächenrand laufenden Seite aber eine parabole Kontur bzw. eine von konstanter Krümmung ( Zylinderausschnitt ) zu haben, die bewirkt, daß die aufgefächerte Pro jektorenlichtbündel-

Λζ dimension parallel ausgerichtet auf die Bildfläche fällt, welche sich an der Vorder , -od. Rückseite des Quer-Projek- tors befinden kann.

1.1) Quer-Projektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die anamorphotische Lichtbündel-Stauchung nicht

10 durch ein System von Zylinderlinsen erfolgt , sondern allein durch ein die gewünschte Stauchung bereits aufweisendes Bildelement ( z .B. LCD-Panel ) .

1.2) Quer-Projektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich in ihm befindende und mit je einem Pola- lSrisator versehene Projektoren jeweils perspektivisch leicht verschobene Teilbilder im um 90° gegeneinander verdrehten polarisierten Licht wiedergeben, die unter Benutzung einer Polarisationsfilter-Brille dem Betrachter einen räumlichen Bildeindruck vermitteln.