DE4040081C2 - Stereoskopischer Projektor - Google Patents
Stereoskopischer ProjektorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen stereoskopischen
Projektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher stereoskopischer Projektor ist aus der
US 46 47 966 bekannt. Bei diesem Projektor wird das Licht
einer Lichtquelle in einem Polarisationsstrahlenteiler in
parallel zur optischen Achse der Lichtquelle verlaufende und
senkrecht gerichtete Strahlen geteilt. Beide Strahlenbündel
fallen auf senkrecht zueinander angeordnete reflektierende
LCD-Schirme und werden von ihnen in den
Polarisationsstrahlenteiler zurückgeworfen, in dem die
ursprünglich parallel zur optischen Achse der Lichtquelle
verlaufenden Strahlen nun ebenfalls senkrecht zu dieser Achse
abgelenkt werden. Auf diese Weise treten die von beiden
Schirmen reflektierten Strahlen parallel zueinander
ausgerichtet in die Projektionslinse des Projektors ein und
werden durch diese auf einem Schirm abgebildet. Eine solche
Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß zwei Lichtquellen zum
Projizieren des stereoskopen Bildes benötigt werden.
Ein anderer gattungsgemäßer stereoskopischer Projektor ist
aus der Praxis bekannt und in den Fig. 1 und 2
beschrieben. Ein solcher Projektor umfaßt sphärische
reflektierende Spiegel 1 und 1′, Lampen 2 und 2′,
Kondensorsysteme 3 und 3′, LCD-Paneele 4 und 4′ sowie
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 (Fig. 2), die an den LCD-Paneelen 4 und 4′ befestigt
sind, polarisiert. Hierdurch geht etwa die Hälfte
der von den Kondensorsystemen 3 und 3′ kondensierten
Strahlen verloren, bevor diese die LCD-Paneele 4 und
4′ über eine Polarisationsplatte 41, 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 Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
stereoskopischen Projektor der eingangs genannten Art
dahingehend zu verbessern, daß der Projektor
vorrichtungstechnisch einfacher wird und mit gegenüber den
bekannten Vorrichtungen verringertem Energiebedarf und
Wärmeverlust arbeiten kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Projektor der eingangs genannten
Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
aufgeführten Merkmale gelöst.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die von der
Lichtquelle des Kondensors abgesendeten Lichtstrahlen in
einem ersten Polarisationsstrahlenteiler zum einen in
Strahlen, die parallel zur optischen Achse (erste Linie) des
Kondensorsystems verlaufen und zum anderen in Strahlen
aufgeteilt werden, die senkrecht zur optischen Achse (zweite
Linie) verlaufen und damit parallel zur optischen Achse eines
Linsensystems gerichtet sind. Die parallel zur optischen
Achse (erste Linie) verlaufenden Strahlen fallen auf den
ersten Spiegel und werden von diesem zum ersten LCD-Paneel
als parallel zur optischen Achse (zweite Linie) des
Linsensystems verlaufende Strahlen reflektiert. Die das erste
LCD-Paneel durchdringenden Strahlen passieren anschließend
ohne weitere Ablenkung den zweiten
Polarisationsstrahlenteiler und werden durch die Linsen auf
dem Schirm abgebildet. Die Strahlen, die senkrecht zur
optischen Achse (erste Linie) abgelenkt den ersten
Polarisationsstrahlenteiler verlassen, treffen auf den
zweiten Spiegel und werden von diesem auf das zweite LCD-
Paneel reflektiert. Die das zweite LCD-Paneel durchdringenden
Strahlen werden in dem Polarisationsstrahlenteiler dann um
45° abgelenkt, so daß sie ebenfalls parallel zur zweiten
Linie gerichtet sind und durch diese auf den Schirm
projiziert werden. Durch die erfindungsgemäße Kombination der
beiden Polarisationsstrahlenteiler in Verbindung mit
entsprechend angeordneten Spiegeln ist es möglich, ohne
aufwendige Steuereinrichtungen für das
Projektionslinsensystem und bei geringem
vorrichtungstechnischen Aufwand ein stereoskopisches, mit
Hilfe von lichtdurchlässigen LCD-Paneelen erzeugtes Bild
abzubilden. Der Anteil des in Wärme umgesetzten Lichtes wird
auf ein Minimum reduziert, so daß sich dieser Projektor auch
für die Projektion stereoskopischer Bilder auf großflächigen
Schirmen eignet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei
spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu
tert. Es zeigt
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 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 Umlenken
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 (Fig. 6) 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
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 (3)
1. Stereoskopischer Projektor mit einem Kondensorsystem
(E) und einem ersten Polarisationsstrahlenteiler (F-1), die
auf einer ersten Linie (X) angeordnet sind,
mit einer Projektionslinse (K), die auf einer zweiten Linie
(Y) angeordnet ist, die die erste Linie (X) rechtwinklig
schneidet, und mit einem ersten und zweiten LCD-Paneel
(H-1, H-2),
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß ein zweiter Polarisationsstrahlenteiler (F-2) und eine Feldlinse (I) ebenfalls auf der zweiten Linie (Y) in Strahlenrichtung vor der Projektionslinse (K) angeordnet sind,
- - daß die LCD-Paneele (H-1, H-2) lichtdurchlässig sind,
- - daß das erste LCD-Paneel (H-1) benachbart zur Rückseite und das zweite LCD-Paneel (H-2) benachbart zur linken Seite des zweiten Polarisationsstrahlenteilers (F-2) angeordnet sind;
- - daß ein erster Spiegel (G-1) an der Rückseite des ersten LCD-Paneels (H-1) angeordnet ist, der die auf ihn treffenden polarisierten Strahlen zu dem ersten LCD- Paneel (H-1) reflektiert und
- - daß ein zweiter Spiegel (G-2) an der linken Seite des zweiten LCD-Paneels (H-2) vorgesehen ist, der die auf ihn treffenden polarisierten Strahlen zu dem zweiten LCD-Paneel (H-2) reflektiert.
2. Stereoskopischer Projektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kondensorsystem (E) einen nicht sphärischen
reflektierenden Spiegel (A), ein Lichtquellensystem (B), eine
Strahlenführungseinheit (C) und einen ringbandförmigen
sphärischen reflektierenden Spiegel (D) umfaßt.
3. Stereoskopischer Projektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Polarisationsstrahlenteiler (F-1, F-2) zwei senkrechte Prismen
(L) besitzt, die an ihren Schrägflächen miteinander verklebt
und dazwischen mit einem mehrschichtigen dielektrischen Film
versehen sind, der unter dem Brewst′schen Winkel oder einem
Polarisationswinkel relativ zu einem einfallenden Strahl
beschichtet ist, so daß der einfallende Strahl in zwei
Strahlen aufgeteilt werden kann, deren
Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander stehen.
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