DE2418220A1

DE2418220A1 - Vorrichtung zum projizieren von bildern auf einen schirm

Info

Publication number: DE2418220A1
Application number: DE19742418220
Authority: DE
Inventors: Claude Hily; Jean Jacques Hunzinger
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-01-26
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1974-11-14
Also published as: DE2418220C3; DE2418220B2; GB1467963A

Description

FPIIN .'7008. Va/EVI-I.

8.*.i97*.

Ann-eider: fc4,V. Philips" Gio^air^orTcbrI

A!c«e No. PHN- 7008
Anmeldung vorn; 11. April 1974

Vorrichtung zum Projizieren von Bildern auf einen Schirm (Zusatz zu Patentanmeldung P 15 12 337.2)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Projizieren von Bildern auf einen Schirm, die eine Lichtquelle, einen Polarisator/Analysator, einen Kollimator zum Kollimieren des Lichtes der Lichtquelle auf ein optisches Relais und ein Projektionsobjektiv enthält, wobei dieser Kollimator einen Teil des Projektionsobjelctivs bildet, und wobei die Doppelbrechung des genannten optischen Relais von einem elektrischen Ladungsmuster gesteuert wird.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der französischen Patentschrift 1 479 2S4 sowie aus den französischen Zusatzpatentschriften 9^805 iind 95336 und aus der französischen Zusatzpatentanmeldung 6 902 611 bekannt,

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Die bekannte Vorrichtung enthält ein optisches Relais mit einer Auftreffplatte aus einem elektrisch isolierenden Material, dessen Doppelbrechung von dem elektrischen Feld abhängt, das zu der Fortpflanzungsrichtung des genannten Lichtes parallel ist, sowie Mittel zum Abtasten einer ersten HauptOberfläche der genannten Auftreffplatte rai-fc einem Elektronei strahl, eine Anode zum Auffangen der von der Auftreffplatte emittierten Sekundärelektronen und eine optisch transparente elektrisch leitende Schicht, die auf der anderen Hauptoberfläche der Auftreffplatte angebracht ist, wobei die genannte elektrisch leitende Schicht ein \^rideosignal empfängt und auf diese Weise die Elektrode zur Steuerung des genannten elektrischen Feldes bildet.

Nach der genannten französischen Zusatzpateiitschrif i> wird das optische Relais zur Reflexion des von einer unabhängigen Lichtquelle gelieferten Lichtes benutzt. Die Vorrichtung enthält einen Polarisator, auf den das von der Lichtquelle emittiez-te Licht konzentriert wird und einem Kollimator, der das von der Auftreffplatte reflektierte Licht wieder auf einen nun als Analysator wirkenden Polarisator konzentriert.

In der genannten Zusatzpatentschrift wird erwähnt., dass dieser Kollimator die Funktion eines Projektionsobjektivs erfüllen kann, wobei dann der Abstand zwischen diesem Objektiv und der Auftreffplatte nur wenig von der Brennweite dieses Objektivs verschieden ist.

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Dadurch, befindet sich das Objektiv zwischen zwei sich kreuzenden Polarisatoren der Vorrichtung und daher in der Bahn, der das polarisierte Licht folgt, das bereits "vom optischen Relais moduliert .ist. Dies bedeutet, dass eine beliebige mechanische Spannung, die in den Linsen des Objektivs unter dem Einfluss von Temperaturänderungen auftreten kann, eine unerwünschte·Streupolarisation des Lichtes und damit das Auftreten von Streulicht auf dem Projektionsschirm zur Folge haben wird, wodurch Helligkeitsfehler im Bilde und ausserdem eine Kontrastverringerung auftreten v/erden.

In der genannten französischen Zusatzpatentanmeldung 6 902 611 wird der obengenannte Kachteil bereits teilweise durch die gegenseitige Trennung des Kollimators und des Projektionsobjektivs vermieden; die Vorrichtung enthält eine plankonvexe, als Auftreffplattenträger dienende Linse, wobei sich das Objektiv zwischen dem Analysator und dem Projektionsschirm befindet. Das Projektionsobjektiv beeinflusst dabei nicht mehr das Auslesen der auf der Oberfläche der Auftreffplatte vorhandenen Information, wodurch vermieden werden kann, dass besondere Vorkehrungen, insbesondere in bezug auf etwa auftretende mechanische Spannungen, getroffen werden müssen.

Die als Auftreffplattenträger dienende plankonvexe Linse ist aus einem Material, wie Flusspat, hergestellt, das wegen seiner isotropen Eigenschaften, seiner guten Warne-. leitfähigkeit und seines Ausdehmingskoeffizienten gewählt wird, der nur wenig von dem des Auftreffplattenmaterials

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verschieden ist, so dass in der Linse bei einer etwaigen Teniperatuz^erhöhung keine mechanischen Spannungen auftreten.

In einer derartigen Vorrichtung befindet sich die Auftreffplatte stets etwa im Brennpunkt des Projektionsobjektivs. Das Anbringen des Polarisators/Analysators zwischen der Auftreffplatte und dem genannten Objektiv erfordert schon, dass der Gegenstandsabstand des Objektivs gross ist, welcher Abstand z.B. gleich dein 1- bis 2-fachen der Brennweite des Objektivs ist.

Der genannte Abstand muss noch grosser sein, wenn es erforderlich ist, andere umfangreiche Elemente in der Bahn zwischen der Auftreffplatte und dem Polarisator, der das Licht folgt, anzuordnen. Die genannten Elemente sind z.B. dichroitische Filter, die einen Winkel von 45° mit der Achse einschliessen und zur Auftrennung des Lichtes in drei Farben verwendet werden.

In diesem Falle muss ein Projektionsobjektiv vom retrofokalen Typ verwendet werden, dessen Gegenstandsabstand gleich einem Vielfachen der Brennweite sein kann.

Die Anwendung eines derartigen Objektivs weist gewisse Nachteile auf infolge der Tatsache, dass fur dieselbe Oeffnung die Aberrationen grosser werden, je grosser der genannte Abstand wird»

Die Erfindung bezweckt, die obengenannten Kachteile zu verringern und eine Verbesserung der Vorrichtung in bezug auf die optische Struktur des Relais zu schaffen.

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Wach der Erfindung ist eine Vorrichtung der im ersten Absatz erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv aus zwei Teilen besteht, von denen der erste Teil sich zwischen dem Polarisator/Analysator und dem optischen Relais befindet und die Stärke des Projektionsobjektivs bestircrr.r, während sich der zweite Teil zwischen dem Polarisator/Analysator und dem Schirm befindet und optische Fehler des Projektion^ Objektivs korrigiert.

Vorzugsweise sind die Elemente des ersten Teiles des Projektionsobjektivs aus demselben optischen Material, wie Siliciumoxid, mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienteh hergestellt.

Eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dient zur Wiedergabe farbiger Bilder und enthält drei optische Relais je zur Wiedergabe einer Primärfarbe und ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil des Projektionsobjektivs den drei Primärfarben gemeinsam ist.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Projizieren von Bildern in einer einzigen Farbe, und

Fig, 2 eine Vorrichtung zum Projizieren von Bildern in drei Farben.

In Fig. 1 bezeichnet 14 die Kathodenstrahlröhre des■ optischen Relais. Die Auftreffplatte in Form einer zu dem Eingangsfenster 15 der Röhre parallelen Platte aus KD^POj,-Material, die den elektrooptisch^ Pockels-Effekt aufweist,

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ist mit 13 bezeiciiaet, Diese Röhre enthält; ausserdem alle Elemente, die in der schon mehrere Male genannten französischen Patentschrift 1 479 284 angegeben sind, und insbesondere die Elemente des Kühlsystems, die der Deutlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt wurden. Das Licht wird mittels einer Lichtquelle 22 und eines Spiegelkondensators 123 geliefert. Das Licht ist auf den Polarisator 124 an einem der Brennpunkte des optischen Systems 125 konzentriert, das sich zwischen dem Polarisator 124 und der Auftreffplatte 13 "befindet und zur Kollimation des vom Polarisator stammenden Lichtes auf die doppelbrechende Auftreffplatte 13 des optischen Relais dient.

Der Polaristaor 124 ist in Form eines ¥ollaston-Prismas dargestellt. Mach der Erfindung kann dieser Polarisator naturgemäss auch eine andere Form aufweisen.

Auf seinem Rückweg von der Platte 13 passiert das Licht aufs neue den Polarisator 124, der jetzt als Analysator wirkt. Das optische System 126, das durch mindestens zwei Teilsysteme gebildet wird und zwischen dem Polarisator/Analysator 124 und dem Schirm 127 angeordnet ist, ist mit dem optischen System 125 kombiniert, damit ein korrigiertes Projektionsobjektiv erhalten wird.

Nach der Erfindung ist dieses System 125 derart aufgebaut, dass es von einem grossen Lichtenergiestrahl durchlaufen werden kann, ohne dass mechanische Spannungen im Glas auftreten, die eine gewisse Depolarisation des Lichtes vor dem

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Analysieren des Doppelbrechungseffekts der Auftreffplatte 13 mittels des Analysators 124 herbeiführen könnten.

Zu diesem Zweck sind die das optische System 125 bildenden Elemente aus demselben Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, z.B. Siliciumoxid (SiO₂) hergestellt.

Dadurch, dass bei der Herstellung des ganzen Systems 125 ausschliesslich dasselbe Material gebraucht wird, ist es aber nicht möglich, die Farbenaberrationen zu korrigieren. Diese Korrektur erfolgt mit Hilfe des optischen Systems 126. Da sich dieses System zwischen dem Polarisator und dem Schirm befindet, beeinflusst es die Bestimmung des Polarisationszustandes des von der Auftreffplatte 13 emittierten Lichtes nicht. Auf diese lveise ist es zulässig, dass das genannte System 126 mechanischen Spannungen unterworfen wird, die auftreten, wenn das genannte System von einem grossen Lichtstrahl durchlaufen wird, wodurch es möglich wird, bei der Herstellung des Systems-126 verschiedene Glasarten zu verwenden.

Die Erfindung benutzt die Möglichkeit, mittels des . optischen Systems 126 die Korrektur der Farbenaberrationen des optischen Systems 125 sicherzustellen.

Insbesondere kann das optische System 126 durch eine a-fokale Kombination mit einer Vergrösserung gleich 1 oder ungleich 1 gebildet werden, die zwei Elemente enthält, die je durch eine "Flint"-Linse und eine "Crown"-Linse gebildet werden.

Das Projektionsobjektiv, das durch die optischen Systeme 125 und 126 gebildet wird, kann auf die in der französischen

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Patentschrift 2 141 525 beschriebene Weise ausgebildet werden, wobei eier genannte konvergierende Teil (l25) des Objektivs dann aus Silicium besteht, Nach der Erfindung ist insbesondere der Gegenstandsabstand des optischen Systems 125 gross, und zwar erheblich grosser als die Brennweite,

Zwischen der Auftreffplatte 13 und dem optischen System 125 besteht dann ein derart grosser Abstand, dass zwischen diesen Elementen andere optische Elemente, z.B. Lichtfilter, angeordnet werden können, die z,B, selektiv je nach der Wellenlänge wirken.

Nach der Erfindung wird diese Möglichkeit dazu benutzt, einen Parbfemsehbildprojektor mit Hilfe von drei Relais vom in der französischen Patentschrift 1 479-284 beschriebenen Typ zu bilden,

Fig. 2 zeigt das Prinzip eines derartigen Projektors. Dieser Projektor enthält drei Relais 31, 32 und 33, die Lichtquelle 22, das optische System 123 zum Auffangen des Lichtes und den Polarisator 124 (welche Elemente alle bereits in bezug auf Fig. 1 angegeben wurden), sowie die optischen Elemente 34 und 35 vom gleichen Typ wie das optische System 125.

In der Bahn, der das aus dem Polarisator 124 austretende Licht folgt, sind zwischen der Auftreffplatte und dem Polarisator dichroitische Filter angeordnet, die selektiv je nach der Wellenlänge wirken.

Eines dieser Filter, und zwar das Filter 37» das einen Winkel mit der optischen Achse einschliesst und zwischen dem

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optischen Element 34 und dem Polarisator 124 angeordnet ist, reflektiert das blaue Licht des Spektrums zu dem optischen Element 35 und lässt das grüne und das rote Licht durch.

Das andere Filter 36 reflektiert das rote Licht des Spektrums zu dem Relais 32 und lässt das grüne Licht zu dem Relais 31 durch. Die Weise, in der die verschiedenen Elemente angeordnet sind, ist derartig, dass die Auftreffplatten der Relais (31 und 32 einerseits und 33 andererseits) in Brennpunkten der Elemente 34 bzw, 35 liegen, die die Selbstlcollimation der grünen, roten bzv,^T. blauen Li chtkomponent en des Spektrums auf den Polarisator 124 sicherstellen.

Nach der Modulation von den Auftreffplatten rekombinieren die blauen, grünen und roten Lichtkomponenten in dem gemeinsamen Teil des optischen Systems, der durch den Polarisator/Analysator 124 und das optische System 126 gebildet wird, das eine Korrekturlinse für die optischen Elemente 34 und bildet.

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Claims

FPHN. - 10 - 8.4.74.

PATBNTANSPPJTBCIiB;

1 J Vori'ichtung zum Projizieren von Bildern auf einen Schirm, die eine Lichtquelle, einen Polarisator/Analysator, einen Kollimator zum Kollimieren des Lichtes der Lichtquelle auf ein optisches Relais und ein Projektionsobjektiv enthält, wobei dieser Kollimator einen Teil des Projektionsobjektivs bildet, und wobei die Doppelbrechung des genannten optischen Relais von· einem elektrischen Ladungsmuster gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv aus zwei Teilen besteht, von denen sich der erste Teil zwischen dem Polarisator/Analysator und dem optischen Relais befindet und die Stärke des Projektionsobjektivs bestimmt, während sich der zweite Teil zwischen dem Polarisator/Analysator und dem Schirm befindet und optische Fehler des Projektionsobjektivs korrigiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Elemente des ersten Teiles des Projektionsobjektivs aus demselben optischen Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Projektionsobjektivs aus Siliciumoxid hergestellt ist,
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Wiedergabe farbiger Bilder, die drei optische Relais je zur Wiedergabe einer Primärfarbe enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil des Projektionsobjektivs den drei Primärfarben gemeinsam ' 409846/0968