DE4040081A1 - Stereoskopischer projektor - Google Patents
Stereoskopischer projektorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen stereoskopischen
Projektor, der in der Lage ist, den Wirkungsgrad eines von
einer Lichtquelle ausgehenden Strahles zu verbessern und das
sog. Trapezverzerrungsphänomen zu entfernen, gemäß dem ein
Bild auf einem Schirm eine Verzerrung erfährt, um auf diese
Weise die Beanspruchung der Augen eines Betrachters zu ver
ringern.
Ein herkömmlich ausgebildeter stereoskopischer Projektor
besitzt zwei Projektoren, die parallel zueinander ange
ordnet sind, so daß ein Bild von einem Flüssigkeitskristall
anzeigepaneel (hiernach als LCD bezeichnet) oder einem Dia
film von jeder Lichtquelle auf einen Schirm bzw. eine Lein
wand projiziert wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein
solcher herkömmlicher Projektor sphärische reflektierende
Spiegel 1 und 1′, Lampen 2 und 2′, Kondensorsysteme 3 und
3′, LCD-Paneele 4 und 4′ und Projektionslinsen 5 und 5′.
Bei einem solchen herkömmlich ausgebildeten stereosko
pischen Projektor wird das stereoskopische Bild dadurch
erhalten, daß die Polarisationsrichtungen der projizierten
Strahlen unter Verwendung von zwei Projektoren senkrecht
zueinander gemacht werden und daß dann das Bild von einem
rechten Projektor nur mit dem rechten Auge eines Betrachters
und das Bild von einem linken Projektor nur mit dem linken
Auge eines Betrachters beobachtet wird.
Bei einem derartigen Projektor werden die Lampen 2 und 2′
unabhängig voneinander betrieben. Wenn die Strahlen von den
Lampen 2 und 2′ die LCD-Paneele 4 und 4′ passieren, werden
sie in der Richtung einer Polarisationsachse von Polarisa
tionsplatten 41, die an den LCD-Paneelen 4 und 4′ befestigt
sind, polarisiert. Zu diesem Zeitpunkt ist etwa die Hälfte
der von den Kondensorsystemen 3 und 3′ kondensierten
Strahlen verlorengegangen, bevor diese die LCD-Paneele 4 und
4′ über eine Polarisationsplatte 4, die an der Lichtquel
lenseite angeordnet ist, passiert haben. Ein solcher Licht
verlust tritt auf, da ein Teil des Lichtes in der Form von
Wärme an der Polarisationsplatte 41 an der Lichtquellenseite
absorbiert wird. Hierdurch wird eine getrennte Kühlvor
richtung zum Erhöhen des Kühlwirkungsgrades an den LCD-
Paneelen 4 und 4′ erforderlich.
Des weiteren tritt bei einem derartigen herkömmlichen System
ein Trapezverzerrungsphänomen (keystoning) auf, bei dem die
beiden Bilder verzerrt werden, wenn ein Bild auf den Schirm
6 oder die Leinwand projiziert wird. Dies ist auf die Ver
wendung von zwei Projektoren zurückzuführen und führt zu
einer hohen Beanspruchung der Augen eines Betrachters. Es
macht darüber hinaus ein kompliziertes Projektionslinsen
antriebssystem erforderlich, um die beiden Bilder in Über
einstimmung zu bringen.
Der stereoskopische Projektor der vorliegenden Erfindung
umfaßt ein Kondensorsystem zum Induzieren eines von einer
Lampe abgegebenen Strahles, so daß dieser parallel verläuft,
ein Infrarottrennfilter zum Entfernen einer Wärmekomponente
in dem vom Kondensorsystem abgegebenen Strahl, einen Polari
sationsstrahlenteiler zum Aufteilen eines auftreffenden
Strahles in zwei polarisierte Strahlen, von denen die Pola
risationsrichtungen unterschiedlich sind, ein LCD-Paneel
oder einen Diafilm zum Erhalten von Bildsignalen, einen
reflektierenden Spiegel zum Ändern der Strahlenbahn, eine
Feldlinse und eine Projektionslinse.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfaßt
das Kondensorsystem eine Lampe, einen nicht sphärischen re
flektierenden Spiegel (Parabolspiegel), der an der Rückseite
der Lampe montiert ist und den rückwärts gerichteten Strahl
von den von der Lampe abgegebenen Strahlen so induziert, daß
dieser in Vorwärtsrichtung verläuft, eine Strahlenführungs
einheit zum Induzieren des vorwärts gerichteten Strahles, so
daß dieser parallel verläuft, und einen ringartigen, band
förmigen und sphärischen reflektierenden Spiegel.
Der Polarisationsstrahler umfaßt zwei Lagen von drei
eckförmigen Prismen, die an ihren Schrägflächen aneinander
befestigt sind, und eine Überzugsschicht zum Aufteilen des
auftreffenden Strahles in Strahlen, deren Polarisations
richtungen senkrecht aufeinander stehen.
Im Unterschied zu dem herkömmlichen System, bei dem zwei
Projektionen Verwendung finden, findet bei der vorliegenden
Erfindung nur ein Projektor Anwendung, so daß das vorstehend
erwähnte Trapezverzerrungsproblem nicht auftritt. Da der
Hauptteil des von der Lichtquelle ausgehenden Strahles ge
nutzt wird, kann der Energieverlust reduziert werden. Darü
ber hinaus benötigt das herkömmliche System ein komplizier
tes Projektionslinsenantriebssystem, um die von zwei Projek
toren auf den Schirm projizierten Bilder in Übereinstimmung
zu bringen. Die vorliegende Erfindung benötigt kein derar
tiges kompliziertes System, so daß der Gesamtaufbau verein
facht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei
spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu
tert. Es zeigen.
Fig. 1 den Aufbau eines herkömmlich ausgebilde
ten stereoskopischen Projektors;
Fig. 2 eine Ansicht eines LCD-Paneeles gemäß
Fig. 1;
Fig. 3 den Aufbau eines stereoskopischen Pro
jektors gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 den Aufbau eines stereoskopischen Pro
jektors gemäß einer weiteren Ausführungs
form der Erfindung;
Fig. 5 den Aufbau eines stereoskopischen Pro
jektors gemäß noch einer weiteren Aus
führungsform der Erfindung; und
Fig. 6 eine Funktionsdarstellung eines Polari
sationsstrahlenteilers, der einen wesent
lichen Teil der vorliegenden Erfindung
darstellt.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, umfaßt ein stereoskopischer Pro
jektor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung ein Kondensorsystem E, das einen nicht sphärischen
reflektierenden Spiegel A, ein Lichtquellensystem B, wie
beispielsweise eine Lampe, eine Strahlenführungseinheit C
und einen sphärischen reflektierenden Spiegel D in der Form
eines ringförmigen Bandes, zwei Polarisationsstrahlenteiler
F-1 und F-2, zwei Lagen von Spiegeln G-1 und G-2 zum Krüm
men der Strahlungsbahn um einen Winkel von 90°, zwei Lagen
von LCD-Paneelen H-1 und H-2, eine Feldlinse I, ein Infra
rottrennfilter J und eine Projektionslinse K aufweist.
Das Kondensorsystem E und der erste Polarisationsstrahlen
teiler F-1 sind entlang der gleichen Linie X angeordnet. Ein
vom Lichtquellensystem B abgegebener Strahl wird vom ersten
Polarisationsstrahlenteiler F-1 aufgeteilt und dann gerade
oder nach Krümmung rechtwinklig dazu weitergeleitet.
Der zweite Polarisationsstrahlenteiler F-2, die Feldlinse I
und die Projektionslinse K sind auf einer Linie Y ange
ordnet, die die Linie X rechtwinklig kreuzt. Das erste und
zweite LCD-Paneel H-1 und H-2 sind benachbart zur hinteren
und linken Seite des zweiten Polarisationsstrahlenteilers F-2
angeordnet. Der erste Spiegel G-1 befindet sich an der
Rückseite des ersten LCD-Paneeles B-1, und der zweite
Spiegel G-2 befindet sich an der linken Seite des zweiten
LCD-Paneeles H-2.
Der erste Spiegel G-1 reflektiert einen gerade verlaufenden
Strahl, der vom ersten Polarisationsstrahlenteiler F-1 ge
teilt worden ist, durch das erste LCD-Paneel H-1 in Richtung
auf den zweiten Polarisationsstrahlenteiler F-2. Der zweite
Spiegel G-2 reflektiert einen rechtwinklig verlaufenden
Strahl, der vom ersten Polarisationsstrahlenteiler F-1 ge
teilt worden ist, durch das zweite LCD-Paneel H-2 in
Richtung auf den zweiten Polarisationsstrahlenteiler F-2.
Der Polarisationsstrahlenteiler F ist mit zwei rechtwinkli
gen Prismen L (beispielsweise BK7, Borsilikatglas 7) ver
sehen, die über ihre Schrägflächen aneinandergeklebt sind.
Ein spezieller dielektrischer Mehrschichtfilm ist auf den
Befestigungsflächen ausgebildet. Die Überzugsschicht ist
durch Überziehen eines speziellen dielektrischen Filmes
unter dem Brewster′schen Winkel oder einem Polarisations
winkel relativ zum auftreffenden Strahl ausgebildet.
Wenn daher ein nicht polarisierter Strahl rechtwinklig auf
eine Fläche des Polarisationsstrahlenteilers F auftrifft,
wird er in zwei S, P-polarisierte Strahlen aufgeteilt, deren
Laufrichtungen senkrecht aufeinander stehen, wobei der Tei
lungsgrad über 97% liegt. Die P-polarisierte Komponente des
auftreffenden Strahles passiert den Polarisationsstrahlen
teiler F ohne jegliche Reflexion unmittelbar, während die
S-polarisierte Komponente an jeder Schicht des aus mehreren
Schichten bestehenden dielektrischen Filmüberzuges teilweise
reflektiert wird. Da zwischen der aus mehreren Schichten be
stehenden Überzugsschicht ein Spalt ausgebildet ist, um dem
Resonanzzustand gerecht zu werden, wird der teilweise re
flektierte Strahl verstärkt und beim Reflektieren überlappt
und tritt dann rechtwinklig zur Einfallsrichtung aus.
Da die Dicke des mehrschichtigen dielektrischen Filmüber
zuges etwa einige Wellenlängen beträgt, besteht kein Problem
in bezug auf Störbilder.
Es wird nunmehr die Funktionsweise der vorliegenden Erfin
dung im Detail erläutert.
Wenn Strahlen von der Lichtquelle abgegeben werden, werden
sie parallel zu einer optischen Achse geführt und passieren
einen nicht sphärischen reflektierenden Spiegel A, einen
sphärischen reflektierenden Spiegel D in Ringbandform und
eine Strahlenführungseinheit C. Nach dem Passieren eines
Infrarotabtrennfilters J werden thermische Anteile entfernt,
und der Strahl wird in zwei polarisierte Strahlen aufge
teilt, deren Polarisationsrichtungen aufeinander senkrecht
stehen. Dies geschieht am ersten Polarisationsstrahlenteiler
F-1. Die polarisierten Strahlen passieren das erste und
zweite LCD-Paneel H-1 und H-2, nachdem sie vom ersten
Spiegel G-1 und vom zweiten Spiegel G-2 abgelenkt worden
sind, so daß auf diese Weise ein linkes und rechtes Bild
signal erhalten wird. Die polarisierten Strahlen, die in der
vorstehend beschriebenen Weise verarbeitet worden sind,
laufen wiederum durch den zweiten Polarisationsstrahlen
teiler F-2. Dann geraten die Strahlenbahnen in Überein
stimmung und verlaufen parallel zueinander durch die Pro
jektionslinse K über die Feldlinse I. Danach werden das
linke und rechte Videosignal über die beiden polarisierten
Strahlen, deren Polarisationsrichtung senkrecht aufeinander
stehen, auf einen Schirm M projiziert, so daß Betrachter
durch Verwendung einer Polarisationsoptik das stereosko
pische Bild aufnehmen können.
Da bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der
Erfindung bei dem stereoskopischen Projektor nur eine
Lichtquelle und eine Projektionslinse Verwendung finden, ist
es möglich, das Produkt einfach und mit geringem Gewicht
auszubilden.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, umfaßt ein stereoskopischer
Projektor gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung ein Kondensorsystem E, einen Polarisa
tionsstrahlenteiler F, einen reflektierenden Spiegel G, zwei
LCD-Paneele H3 und H4 oder Diafilme, zwei Feldlinsen I-1 und
I-2 und zwei Projektionslinsen K-1 und K-2.
Das Kondensorsystem E, der Polarisationsstrahlenteiler F und
der reflektierende Spiegel G sind entlang der Linie X ange
ordnet. Ein erstes LCD-Paneel H-3, eine erste Feldlinse I-1
und eine erste Projektionslinse K-1 sind auf der Linie Y1
angeordnet, die die Linie X senkrecht schneidet. Mit einem
vorgegebenen Abstand sind ein zweites LCD-Paneel H-4, eine
zweite Feldlinse I-2 und eine zweite Projektionslinse K-2
auf der Linie Y2 angeordnet, die die Linie X senkrecht
schneidet.
Bei dieser Ausführungsform wird der vom Kondensorsystem E
ausgehende Strahl vom Polarisationsstrahlenteiler F geteilt
und direkt vorwärts geleitet oder um einen rechten Winkel
abgelenkt. Der abgelenkte Strahl passiert das erste LCD-
Paneel H-3, die erste Feldlinse I-1 und die erste Projek
tionslinse K-1. Der direkt weitergeleitete Strahl wird vom
reflektierten Spiegel G rechtwinklig abgelenkt und passiert
dann das zweite LCD-Paneel H-4, die zweite Feldlinse I-2 und
die zweite Projektionslinse K-2.
Gemäß Fig. 5 umfaßt ein stereoskopischer Projektor gemäß
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zwei Kondensorsysteme E-1 und E-2, zwei LCD-Paneele H-5 und
H-6, einen Polarisationsstrahlenteiler F, eine Feldlinse I
und eine Projektionslinse K.
Das erste Kondensorsystem E-1, der Polarisationsstrahlen
teiler F, die Feldlinse I und die Projektionslinse K sind
auf der Linie Y angeordnet, während das zweite Kondensor
system E-2 und das zweite LCD-Paneel H-6 auf der Linie X
angeordnet sind, die die Linie Y rechtwinklig schneidet.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der
vom ersten Kondensorsystem E-1 abgegebene Strahl direkt
durch das erste LCD-Paneel H-5 und den Polarisations
strahlenteiler F weitergeleitet und dringt durch die Feld
linse I und die Projektionslinse K. Der vom zweiten Kon
densorsystem E-2 abgegebene Strahl dringt durch das zweite
LCD-Paneel H-6 und wird dann vom Polarisationsstrahlen
teiler F rechtwinklig abgelenkt und dringt auch durch die
Feldlinse I und die Projektionslinse K.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es
möglich, einen stereoskopischen Projektor zu konstruieren,
der keine komplizierte Projektionslinsenantriebseinheit
benötigt.
Da nahezu 100% des von der Lichtquelle ausgehenden Strahles
genutzt werden, wird der Energieverlust reduziert.
Des weiteren wird der thermische Anteil des Spektrums ent
fernt, bevor der Strahl auf das LCD-Paneel trifft, so daß
kein separates Kühlsystem erforderlich ist.
Das Trapezverzerrungsphänomen tritt nicht auf, so daß die
Belastung der Augen des Betrachters verringert wird.
Die vorstehend beschriebene Erfindung findet nicht nur bei
einem LCD-Projektor, sondern auch bei einem Diaprojektor
Anwendung.
Claims (5)
1. Stereoskopischer Projektor, gekennzeichnet
durch:
Ein Kondensorsystem (E) und einen ersten Polarisations strahlenteiler (F-1), die auf der gleichen Linie (X) ange ordnet sind;
einen zweiten Polarisationsstrahlenteiler (F-2), eine Feld linse (I) und eine Projektionslinse (K), die auf einer Linie (Y) angeordnet sind, die die Linie (X) rechtwinklig schnei det;
ein erstes und zweites LCD-Paneel (H-1, H-2), die benachbart zur Rückseite und linken Seite eines zweiten Polarisations strahlenteilers (F-2) angeordnet sind;
einen zweiten Spiegel (G-2), der an der Rückseite des ersten LCD-Paneeles (H-1) angeordnet ist; und
einen zweiten Spiegel (G-2), der an der linken Seite des zweiten LCD-Paneeles (H-2) angeordnet ist.
Ein Kondensorsystem (E) und einen ersten Polarisations strahlenteiler (F-1), die auf der gleichen Linie (X) ange ordnet sind;
einen zweiten Polarisationsstrahlenteiler (F-2), eine Feld linse (I) und eine Projektionslinse (K), die auf einer Linie (Y) angeordnet sind, die die Linie (X) rechtwinklig schnei det;
ein erstes und zweites LCD-Paneel (H-1, H-2), die benachbart zur Rückseite und linken Seite eines zweiten Polarisations strahlenteilers (F-2) angeordnet sind;
einen zweiten Spiegel (G-2), der an der Rückseite des ersten LCD-Paneeles (H-1) angeordnet ist; und
einen zweiten Spiegel (G-2), der an der linken Seite des zweiten LCD-Paneeles (H-2) angeordnet ist.
2. Stereoskopischer Projektor nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß das Konden
sorsystem (E) einen nicht sphärischen reflektierenden
Spiegel (A), ein Lichtquellensystem, eine Strahlenführungs
einheit (C) und einen ringbandförmigen sphärischen reflek
tierenden Spiegel (D) umfaßt.
3. Stereoskopischer Projektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Pola
risationsstrahlenteiler (F) zwei senkrechte Prismen (L)
besitzt, die an ihren Schrägflächen miteinander verklebt und
dazwischen mit einem mehrschichtigen dielektrischen Film
versehen sind, der unter dem Brewster′schen Winkel oder
einem Polarisationswinkel relativ zu einem einfallenden
Strahl beschichtet ist, so daß der einfallende Strahl in
zwei Strahlen aufgeteilt werden kann, deren Polarisations
richtungen senkrecht aufeinander stehen.
4. Stereoskopischer Projektor, gekennzeichnet
durch:
Ein Kondensorsystem (E), einen Polarisationsstrahlenteiler (F) und einen reflektierenden Spiegel (G), die auf der gleichen Linie (X) angeordnet sind;
ein erstes LCD-Paneel (H-3), eine erste Feldlinse (I-1) und eine zweite Projektionslinse (K-2), die auf einer Linie (Y1) angeordnet sind, die die Linie (X) rechtwinklig schneidet; und
ein zweites LCD-Paneel (H-4), eine zweite Feldlinse (I-2) und eine zweite Projektionslinse (K-2), die auf einer anderen Linie (Y2) angeordnet sind, die die Linie (X) rechtwinklig schneidet.
Ein Kondensorsystem (E), einen Polarisationsstrahlenteiler (F) und einen reflektierenden Spiegel (G), die auf der gleichen Linie (X) angeordnet sind;
ein erstes LCD-Paneel (H-3), eine erste Feldlinse (I-1) und eine zweite Projektionslinse (K-2), die auf einer Linie (Y1) angeordnet sind, die die Linie (X) rechtwinklig schneidet; und
ein zweites LCD-Paneel (H-4), eine zweite Feldlinse (I-2) und eine zweite Projektionslinse (K-2), die auf einer anderen Linie (Y2) angeordnet sind, die die Linie (X) rechtwinklig schneidet.
5. Stereoskopischer Projektor, gekennzeichnet
durch:
Ein erstes Kondensorsystem (E-1), einen Polarisations strahlenteiler (F), eine Feldlinse (I) und eine Projektions linse (K), die auf einer Linie (Y) angeordnet sind; und
ein zweites Kondensorsystem (E-2) und ein zweites LCD-Paneel (H-6), die auf einer Linie (X) angeordnet sind, die die Linie (Y) rechtwinklig schneidet.
Ein erstes Kondensorsystem (E-1), einen Polarisations strahlenteiler (F), eine Feldlinse (I) und eine Projektions linse (K), die auf einer Linie (Y) angeordnet sind; und
ein zweites Kondensorsystem (E-2) und ein zweites LCD-Paneel (H-6), die auf einer Linie (X) angeordnet sind, die die Linie (Y) rechtwinklig schneidet.
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