Vorsatz für Videoprojektoren zur 3 -D-Projektion von Attachment for video projectors for 3-D projection from
Stereobildernstereo images
Die Erfindung betrifft einen Vorsatz für Videoprojektoren zur 3-D-Projektion von Stereobildern gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 1 , 4 , 8.The invention relates to an attachment for video projectors for 3-D projection of stereo images according to the preambles of claims 1, 4, 8.
Stereobilder, insbesondere bewegte Stereobilder, sind nach dem bekannten Stand der Technik über aufwendige Hardware, wie z.B. Workstations mit 3-D-Graphikoptionen und frequenzgesteuerten LC-Brillen, am Bildschirm bzw. durch die Nutzung von teuren Mehrstrahlgeräten für Projektionsflächen zugänglich (US 45 04 856 sowie IWASAKI et al . 3-Dimensional Personal Computersystem, in: IEEE Transactions on Consumer, Electronics,Vol .34, No. 3 August 1988, S. 536-542) .Stereo images, in particular moving stereo images, are, according to the known state of the art, expensive hardware, such as Workstations with 3-D graphics options and frequency-controlled LC glasses, accessible on the screen or through the use of expensive multi-beam devices for projection surfaces (US 45 04 856 and IWASAKI et al. 3-dimensional personal computer system, in: IEEE Transactions on Consumer, Electronics , Vol. 34, No. 3 August 1988, pp. 536-542).
Alternative Lösungen durch Verwendung eines optischen Vorsatzes für Einstrahl-Videoprojektoren wurden als Prismenkonstruktion in JP 09281616 oder als Spiegelkonstruktion in DE 196 08 362 vorgestellt.Alternative solutions by using an optical attachment for single-beam video projectors have been presented as a prism construction in JP 09281616 or as a mirror construction in DE 196 08 362.
In der DE 195 25 871 Cl werden des weiteren Vorrichtungen zur Aufnahme und Wiedergabe elektronischer Raumbilder mittels einer Videokamera bzw. eines Videoprojektors beschrieben. Der Videoprojektoraufsatz für die Wiedergabe der Raumbilder besteht aus einer aufwendigen Spiegel-Prismen-Konstruktion mit zwei Polarisationsfiltern.DE 195 25 871 Cl further describes devices for recording and reproducing electronic spatial images by means of a video camera or a video projector. The video projector attachment for the reproduction of the spatial images consists of an elaborate mirror prism construction with two polarization filters.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemässen Vorsatz zu entwickeln, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit dem Stereobilder auf einer Projektionsfläche, auf welcher die Polarisationsebenen weitgehend beibehalten werden, erzeugt werden, die mit einer einfachen Polarisationsbrille betrachtet werden können.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4, 8 gelöst. Der Vorsatz nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei drehbar angeordnete Spiegel sowie ein Filter mit einer Retardationsfolie zur Drehung der Polarisationsrichtung des Lichts um 90° vorgesehen sind und das Retardationsfilter und die zwei Spiegel derart zueinander justiert sind, dass nur der Lichtstrahl eines der beiden Stereo-Halbbilder durch das Retardationsfilter in seiner Polarisationsrichtung gedreht wird und beide Stereo-Halbbilder auf der Projektionsfläche aufeinander projiziert werden.The object of the invention is to develop a generic attachment with which the disadvantages of the prior art are avoided and with which stereo images are generated on a projection surface on which the polarization planes are largely maintained, which can be viewed with simple polarization glasses. According to the invention, this object is achieved by the features of claims 1, 4, 8. The attachment according to claim 1 is characterized in that at least two rotatably arranged mirrors and a filter with a retardation film are provided for rotating the polarization direction of the light by 90 ° and the retardation filter and the two mirrors are adjusted to one another such that only the light beam is one of the two stereo fields are rotated in their polarization direction by the retardation filter and both stereo fields are projected onto one another on the projection surface.
Der Vorsatz nach Anspruch 4 ist für einen unpolarisiertes Licht und/oder linear polarisiertes Licht aussendenden Einstrahl-Videoprojektor vorgesehen, in dessen Strahl je ein linkes und ein rechtes Stereo-Halbbild räumlich nebeneinander angeordnet sind zur 3-D-Projektion von Stereobildern auf einer Projektionsfläche, bei der die Polarisationsebenen weitgehend beibehalten werden, zur Betrachtung mit Polarisationsbrillen, wobei der Vorsatz aus mindestens einem beweglichen Spiegel für das eine Stereo-Halbbild und aus einem Strahlteiler wie Nicols-Prisma für das andere Stereo-Halbbild gebildet ist.The attachment according to claim 4 is provided for an unpolarized light and / or linearly polarized light emitting single-beam video projector, in the beam of which a left and a right stereo field are arranged spatially next to one another for 3-D projection of stereo images on a projection surface, in which the polarization planes are largely maintained, for viewing with polarization glasses, the attachment being formed from at least one movable mirror for one stereo field and from a beam splitter such as Nicols prism for the other stereo field.
Der Vorsatz nach Anspruch 8 ist für einen lichtausstrahlenden Einstrahl-Videoprojektor, in dessen Strahl je ein linkes und ein rechtes Stereo-Halbbild räumlich nebeneinander angeordnet sind, zur 3-D-Projektion auf einer Projektionsflache zur Betrachtung mit Polarisationsbrillen vorgesehen, wobei der Vorsatz aus je einer Einheit zum Erzeugen von linear polarisiertem Licht für das linke und das rechte Halbbild, einer Einheit zum Übereinanderblenden der beiden Halbbilder, aus einer optischen Komponente zum Drehen der Polarisationsebene um 90°, aus einer Einheit zum Mischen der beiden senkrecht zueinander polarisierten Halbbilder gebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform kann wellenlängenabhängig verschieden polarisiertes Licht genutzt werden (linear, teilweise, elliptisch zirkulär, unpolarisiert) . Es wird mit der Ausführungsform ein exakt übereinanderliegendes Bild erzielt bei reduziertem Justieraufwand.The attachment according to claim 8 is provided for a light-emitting single-beam video projector, in the beam of which a left and a right stereo field are arranged spatially next to one another, for 3-D projection on a projection surface for viewing with polarizing glasses, the attachment consisting of a unit for generating linearly polarized light for the left and right fields, a unit for superimposing the two fields, an optical component for rotating the polarization plane through 90 °, and a unit for mixing the two fields polarized perpendicular to one another. In this embodiment, differently polarized light can be used depending on the wavelength (linear, partial, elliptical circular, unpolarized). With the embodiment, an exactly superimposed image is achieved with reduced adjustment effort.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Variante des Vorsatzes ist der Vorsatz aus je einem Strahlteiler für jedes Stereo-Halbbild, aus je einem Spiegel für jedes Stereo- Halbbild, aus je einem Retardationsfilter (λ/2-Platte) für jede Hälfte eines jeden Stereo-Halbbildes, aus je einem optischen Element pro Stereo-Halbbild, welches zwei parallele Strahlengänge zu einem Strahlenausgang übereinanderlegt, aus weiteren Spiegeln sowie aus einem weiteren Strahlteuer, welche zusammen die beiden Stereo-Halbbilder mit ihren komplementär zueinander liegenden Polarisationsebenen zu einem stereocodierten Ausgangsbild mischen, besteht, wobei die optischen Elemente derart zueinander angeordnet sind, dass die Polarisationsebenen jedes Stereo-Halbbildes separiert werden, einer der beiden separierten Bestandteile gedreht wird, eine Mischung der Bestandteile zu einem parallelen Strahlengang so erfolgt, dass für jedes Stereo-Halbbild ein Bild mit um 90° gedrehter Polarisationsebene entsteht, welche über den weiteren Strahlteiler gemischt werden.In a preferred embodiment of this variant of the attachment, the attachment consists of one beam splitter for each stereo field, one mirror for each stereo field, and one retardation filter (λ / 2 plate) for each half of each stereo field consists of one optical element per stereo field, which superimposes two parallel beam paths to form a beam output, further mirrors and a further beam controller, which together mix the two stereo fields with their complementary polarization planes to form a stereocoded output image, the optical elements being arranged with respect to one another in such a way that the polarization planes of each stereo field are separated, one of the two separated components is rotated, the components are mixed to form a parallel beam path in such a way that for each stereo field there is an image at 90 ° rotated plane of polarization , which are mixed via the further beam splitter.
Zweckmässige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.Appropriate embodiments are specified in the subclaims.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die bisherigen Konstruktionen wesentlich vereinfacht und die Qualität der 3-D-Bildwiedergabe wesentlich verbessert wird. Dies wird vor allem dadurch erreicht, dass ein feststehender Spiegel sowie zwei Polarisationsfilter entfallen und ein Retardationsfilter genutzt wird. Dadurch wird die Lichtabsorption des einen Stereo-Halbbildes deutlich und die des anderen sogar auf Null reduziert, so dass brillantere 3-D-Bilder projiziert werden. Dies hat auch den positiven Effekt, dass Präsentationsräume nicht mehr so stark wie bisher
abgedunkelt werden müssen. Ausserdem ist der Justieraufwand beim Vorsatz nach der Erfindung geringer. Der Vorsatz kann prinzipiell auf jeden LCD-Einstrahl-Videoprojektor aufgesetzt werden. Die mit einer Graphiksoftware bzw. einer Stereokamera räumlich nebeneinander erzeugten Stereo-Halbbilder sindThe advantages achieved with the invention consist in particular in that the previous constructions are considerably simplified and the quality of the 3-D image reproduction is significantly improved. This is mainly achieved by eliminating a fixed mirror and two polarization filters and using a retardation filter. This makes the light absorption of one stereo field clear and that of the other even to zero, so that more brilliant 3-D images are projected. This also has the positive effect that presentation rooms are no longer as strong as before must be darkened. In addition, the adjustment effort in the attachment according to the invention is less. In principle, the attachment can be placed on any LCD single-beam video projector. The stereo fields generated spatially next to one another with graphics software or a stereo camera
alternativ von einer Videokassette bzw. On-line per PC oder Graphikworkstation über den Videoprojektor darstellbar.alternatively from a video cassette or on-line via PC or graphic workstation via the video projector.
Die Vorsätze nach der Erfindung eröffnen insbesondere für die Vortragstätigkeit in Lehre, Forschung, Schulunterricht, einen einfachen Zugang zur Projektion von bewegten Stereo-Bildern. Derartige Präsentationen sind vor allem für die Vermittlung des räumlichen Sehens bewegter Bilder in der Chemie, Biochemie, Medizin und Architektur von besonderem Interesse.The resolutions according to the invention provide easy access to the projection of moving stereo images, in particular for lecturing in teaching, research, school lessons. Such presentations are of particular interest for the mediation of spatial vision of moving images in chemistry, biochemistry, medicine and architecture.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen von Vorsätzen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments of attachments. In the accompanying drawing:
Fig. 1 : die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Vorsatzes,1: the schematic representation of a first embodiment of the attachment,
Fig. 2 : die schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Vorsatzes,2: the schematic representation of a second embodiment of the attachment,
Fig. 3 : die schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Vorsatzes,3: the schematic representation of a third embodiment of the attachment,
Fig. 4 : die schematische Darstellung einerFig. 4: the schematic representation of a
Variante der dritten Ausführungsform nach Fig. 3,Variant of the third embodiment according to FIG. 3,
Fig. 5 : die schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des Vorsatzes undFig. 5: the schematic representation of a fourth embodiment of the attachment and
Fig. 6 : die schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Mischeinheit.
Entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 besteht in einer ersten Ausführungsform der Erfindung der optische Vorsatz für einen linear polarisiertes Licht ausstrahlenden VideoprojektorFig. 6: the schematic representation of an embodiment of a mixing unit. In a first embodiment of the invention, as shown in FIG. 1, there is the optical attachment for a linearly polarized light-emitting video projector
1 aus zwei drehbar angeordneten Spiegeln S und einem entsprechend positionierten Filter mit einer Retardationsfolie 3, die so zueinander justiert sind, dass die Polarisationsrichtung des Lichtstrahles nur von einem Stereo-Halbbild um 90 ° gedreht wird. Die beiden räumlich nebeneinander erzeugten Stereo-Halbbilder der stereoskopischen Darstellung werden auf einer Projektionsfläche PF aufeinander projiziert. Am Vorsatz ist eine Blende 4 derart angeordnet, dass dadurch durch Streulicht vom Vorsatz auf die Ränder der Projektionsfläche hervorgerufene störende Reflexionen verhindert werden.1 consisting of two rotatably arranged mirrors S and a correspondingly positioned filter with a retardation film 3, which are adjusted relative to one another in such a way that the direction of polarization of the light beam is only rotated by 90 ° from a stereo field. The two stereo fields of the stereoscopic representation generated next to one another are projected onto one another on a projection surface PF. A diaphragm 4 is arranged on the attachment in such a way that disturbing reflections caused by scattered light from the attachment on the edges of the projection surface are prevented.
Mit Hilfe einfacher Polarisationsbrillen und unter Verwendung einer polarisiertes Licht reflektierenden Projektionsfläche PF können 3-D-Bilder betrachtet werden.With the help of simple polarizing glasses and using a polarized light reflecting projection surface PF, 3-D images can be viewed.
Als eine die Polarisationsebenen erhaltende reflektierende Projektionsfläche PF können anstelle von teurer Leinwand auch billige, lichtstreuende Kunststofffolien eingesetzt werden.Cheap, light-scattering plastic films can also be used as a reflecting projection surface PF which maintains the polarization planes, instead of expensive screens.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Vorsatzes nach Anspruch 1 sieht vor, dass entsprechend der Darstellung in der Fig. 2 der im Bereich der Linsenmitte angesetzte Spiegel S2 halbdurchlässig ausgebildet ist und der weitere Spiegel Sl ein Oberflächenspiegel ist. Die Spiegel Sl, S2 sind um einige Grad senkrecht zur Projektionsebene drehbar, um das linke Stereo- Halbbild LB über das rechte Stereo-Halbbild RB auf der Projektionsfläche PF zu legen.An advantageous embodiment of the attachment according to claim 1 provides that, as shown in FIG. 2, the mirror S2 applied in the region of the lens center is semitransparent and the further mirror S1 is a surface mirror. The mirrors S1, S2 can be rotated a few degrees perpendicular to the projection plane in order to place the left stereo field LB over the right stereo field RB on the projection surface PF.
Wird auf die Projektionsfläche PF1 projiziert, dann können das rechte Halbbild RB und das linke Halbbild LB separat justiert werden.
Wenn auf- die Projektionsfläche PF2 projiziert wird, dann kann nur das linke Halbbild LB justiert werden. Dabei wird nur das linke Halbbild LB bewegt, das rechte Halbbild RB wird direkt durch den halbdurchlässigen Spiegel S2 durchproj iziert . Für das rechte Halbbild RB funktioniert der halbdurchlässige Spiegel S2 als durchlässiges Medium und für das rechte Halbbild RB als Reflektor, beide Halbbilder RB,LB werden je einmal reflektiert, so dass ein spiegelverkehrtes Bild resultiert, welches durch Software oder Hardware relativiert werden kann.When projecting onto the projection surface PF1, the right field RB and the left field LB can be adjusted separately. If the projection surface PF2 is projected, then only the left field LB can be adjusted. Only the left field LB is moved, the right field RB is projected directly through the semi-transparent mirror S2. For the right field RB, the semi-transparent mirror S2 functions as a transparent medium and for the right field RB as a reflector, both fields RB, LB are each reflected once, so that a mirror-inverted image results, which can be relativized by software or hardware.
Der Strahlenverlauf ist für das linke Halbbild LB mit durchgehenden Linien und für das rechte Halbbild mit gestrichelten Linien verdeutlicht .The beam path is illustrated for the left field LB with solid lines and for the right field with dashed lines.
Bei dieser Ausführungsform nach Fig. 2 wird das rechte Halbbild RB direkt projiziert und das linke Halbbild zweimal reflektiert, so dass die projizierten Bilder auf der Projektionsfläche PF nicht spiegelverkehrt, sondern in realer Darstellung erscheinen.In this embodiment according to FIG. 2, the right field RB is projected directly and the left field is reflected twice, so that the projected images do not appear mirror-inverted on the projection surface PF, but appear in real representation.
Voraussetzung zur Anwendung dieser Variante der Ausführungsform des Vorsatzes ist es, dass das Licht des linken und des rechten Halbbildes LB und RB senkrecht zueinander polarisiert sind. Hier gibt es zwei Möglichkeiten, je nachdem ob der Projektor linear polarisiertes Licht aussendet oder nicht. Im ersten Fall muss die Polarisationsebene das Lichtes um 90° gedreht werden. Das kann beispielsweise mit einer Verzδge- rungsfolie oder Retarder R (fett, gestrichelt) erreicht werden, der die Position, wie in Fig. 1 angegeben, haben müsste. Diese Retarder R sind fast transparent, so dass nahezu keine Lichtverluste durch zusätzliche Polarisation entstehen würden.A prerequisite for using this variant of the embodiment of the attachment is that the light of the left and right fields LB and RB are polarized perpendicular to one another. There are two options here, depending on whether the projector emits linearly polarized light or not. In the first case, the polarization plane of the light has to be rotated by 90 °. This can be achieved, for example, with a delay film or retarder R (bold, dashed), which should have the position as indicated in FIG. 1. These retarders R are almost transparent, so that almost no light loss would result from additional polarization.
Als optische Bauelemente zum Drehen der Polarisationsebene um 90° können auch verschiedene andere bekannte Elemente wie λ/2- Platten eingesetzt sein.
Im zweiten Fall müssten Polarisatoren Pl und P2 (fett, gepunktet) zwischen Projektionslinse und Vorsatz derart eingefügt werden, dass das linke und das rechte Halbbild LB und RB 90° zueinander polarisiert sind.Various other known elements such as λ / 2 plates can also be used as optical components for rotating the polarization plane by 90 °. In the second case, polarizers P1 and P2 (bold, dotted) would have to be inserted between the projection lens and the attachment in such a way that the left and right fields LB and RB are polarized at 90 ° to one another.
Der Retarder R kann auch an der Position Pl oder P2 angeordnet sein. Wenn der Spiegel S2 um eine Halbbildbreite nach rechts verschoben, dann ist anstelle des halbdurchlässigen Spiegels S2 ein total reflektierender Spiegel einzusetzen. Der Weg für beide Teilbilder ist gleich lang. Es wird bis aufunvermeidbare optische Verluste an den Grenzflächen/Reflektoren die volle Helligkeit ausgenutzt. Es tritt keine Farbdispersion durch halbdurchlässige Spiegel auf, die Teilbilder können unabhängig justiert werden.The retarder R can also be arranged at the position P1 or P2. If the mirror S2 is shifted to the right by one field width, then a totally reflecting mirror should be used instead of the semi-transparent mirror S2. The path for both drawing files is the same length. Except for unavoidable optical losses at the interfaces / reflectors, the full brightness is used. There is no color dispersion through semi-transparent mirrors, the partial images can be adjusted independently.
Diese Ausführungsform nach Fig. 2 erlaubt eine kompaktere Bauform des Vorsatzes gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1, da verkürzte Wege und kleinere Linsen zum Einsatz kommen.This embodiment according to FIG. 2 permits a more compact design of the attachment compared to the embodiment according to FIG. 1, since shorter paths and smaller lenses are used.
Eine weitere Ausführungsform des Vorsatzes nach der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist unpolarisiertes Licht oder Licht mit einer definierten Lage der Schwingungsebene für den Einsatz Voraussetzung.Another embodiment of the attachment according to the invention is shown in Fig. 3. In this embodiment, unpolarized light or light with a defined position of the vibration plane is a prerequisite for use.
Der Aufbau besteht aus einem um einige Grad senkrecht zur Projektionsebene drehbaren όberflächenspiegel S und einem auf gleiche Art beweglichen Beamsplitter B. Die Strahlenverläufe für das linke Halbbild LB (durchgängige, dünne Linie) und das rechte Halbbild RB (dünne, gestrichelte Linie) sind analog zur Ausführungsform nach Fig. 2. Zusätzlich werden hier in Fig. 3 die Polarisationsebenen für die Strahlen der beiden Halbbilder nach Austritt aus dem Beamsplitter B durch schräge bzw. gerade Querstriche verdeutlicht.The set-up consists of a surface mirror S that can be rotated a few degrees perpendicular to the projection plane and a beam splitter B that can be moved in the same way. The beam paths for the left field LB (continuous, thin line) and the right field RB (thin, dashed line) are analogous to Embodiment according to FIG. 2. In addition, the polarization planes for the rays of the two fields after exiting beam splitter B are illustrated in FIG. 3 by oblique or straight cross lines.
Diese Variante setzt voraus, dass der Projektor entweder unpolarisiertes Licht aussendet, oder linear polarisiertes Licht derart, dass alle Farben des sichtbaren Spektrums in ein
und der selben Polarisationsebene liegen und dass diese Ebene einen definierten Winkel zum Beamsplitter hat.This variant requires that the projector either emits unpolarized light or linearly polarized light such that all colors of the visible spectrum are in one and the same plane of polarization and that this plane has a defined angle to the beam splitter.
Bei linear polarisiertes Licht aussendenden Projektoren wird zwischen dem Linsenausgang für das linke Halbbild Lb und dem Spiegel S oder Linsenausgang für das rechte Halbbild RB und dem Beamsplitter B oder Spiegel S und Beamsplitter ein Retarder R angeordnet .In linearly polarized light projectors, a retarder R is arranged between the lens output for the left field Lb and the mirror S or lens output for the right field RB and the beam splitter B or mirror S and beam splitter.
Wird auf die Projektionsfläche PFl projiziert, fungiert der Beamsplitter B für das linke Halbbild LB als durchlässiges, polarisierendes Medium und für das rechte Halbbild RB als reflektierendes, polarisierendes Medium. Dabei stehen die Polarisationsebenen beider Halbbilder ' RB, LB senkrecht aufeinander. Analog zur Ausführungsform entsprechend Fig. 2 werden hier beide Halbbilder je einmal reflektiert, so dass ein spiegelverkehrtes 3D Bild entsteht .When projecting onto the projection surface PF1, the beam splitter B acts as a transparent, polarizing medium for the left field LB and as a reflecting, polarizing medium for the right field RB. The planes of polarization of both fields RB, LB are perpendicular to each other. Analogously to the embodiment according to FIG. 2, both fields are reflected here once, so that a mirror-inverted 3D image is produced.
Wenn auf die Projektionsfläche PF2 projiziert wird, dann fungiert der Beamsplitter B für das linke Halbbild LB als reflektierendes, polarisierendes Medium und für das rechte Halbbild RB als durchlässiges, polarisierendes Medium. Auch hier stehen die Polarisationsebenen der beiden Bilder senkrecht aufeinander, allerdings in umgekehrter Weise. In diesem Fall wird das linke Halbbild LB zweimal reflektiert, so dass kein spiegelverkehrtes Bild entsteht .When projected onto the projection surface PF2, the beam splitter B acts as a reflecting, polarizing medium for the left field LB and as a transparent, polarizing medium for the right field RB. Here, too, the polarization planes of the two images are perpendicular to each other, but in the opposite way. In this case, the left field LB is reflected twice, so that no mirror image is created.
Sendet ein Projektor zwar linear polarisiertes Licht aus, jedoch ist die Polarisationsebene nicht im richtigen Winkel gebildet, dann kann durch den Einsatz einer flächigen, nicht strukturierten LC-Zelle die Polarisationsebene durch Einstellen der Amplitude der an die LC-Zelle angelegten WechselSpannung die Polarisationsebene so gedreht werden, dass sie in der benötigten Ebene liegt.If a projector emits linearly polarized light, but the polarization plane is not formed at the correct angle, then by using a flat, non-structured LC cell, the polarization plane can be rotated by adjusting the amplitude of the AC voltage applied to the LC cell be that it lies in the required level.
Der Aufbau des Vorsatzes in der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht aus den gleichen Komponenten wie die Ausführungsform nach Fig. 3, allerdings anders positioniert.
Auch hier sind die Strahlenverläufe für das rechte Halbbild RB (gestrichelt, dünn) und für das linke Halbbild LB (durchgängig, dünn) und deren Polarisationsrichtungen nach Austritt aus dem Beamsplitter B analog zur Ausführungsform nach Fig. 3 verdeutlicht. Im mittleren Bereich, wo sich beide Halbbilder auf der Projektionsfläche PF im Bereich 2 überlagern, entsteht das räumliche Bild. Beide Halbbilder werden je einmal reflektiert, so dass ein spiegelverkehrtes 3D Bild entsteht. Die Anforderungen an das Licht, das der Projektor aussendet, sind dieselben wie in der Ausführungsform nach Fig. 3.The construction of the attachment in the embodiment according to FIG. 4 consists of the same components as the embodiment according to FIG. 3, but positioned differently. Here, too, the beam profiles for the right field RB (dashed, thin) and for the left field LB (continuous, thin) and their polarization directions after emerging from the beam splitter B are illustrated analogously to the embodiment according to FIG. 3. In the central area, where both fields overlap on the projection surface PF in area 2, the spatial image is created. Both fields are reflected once, so that a mirror-inverted 3D image is created. The requirements for the light that the projector emits are the same as in the embodiment of FIG. 3.
Eine Variante dieser in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform könnte darin bestehen, dass der Spiegel S nach unten parallel verschoben angeordnet ist, das heisst, unter der linken unteren Ecke des Beamsplitters B, und dass ein Retarder R angeordnet wird, wenn der Projektor 1 linear polarisiertes Licht aussendet und die Polebene im richtigen Winkel zum Beamsplitter B steht.A variant of this embodiment shown in FIG. 4 could be that the mirror S is arranged parallel downwards, that is, under the lower left corner of the beam splitter B, and that a retarder R is arranged when the projector 1 is linear emits polarized light and the polar plane is at the right angle to the beam splitter B.
Grundsätzlich gilt für alle hier aufgeführten Varianten, dass die Projektionsfläche oder Projektionswand ein reflektierendes oder ein durchlässiges Medium sein kann, so dass sie für Auf- bzw. Rückprojektionen genutzt werden können. Voraussetzung hierfür ist, dass diese Medien für das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichtes nicht depolarisierend wirken oder bei einzelnen Frequenzen die Polarisationsebene verändern.In principle, it applies to all the variants listed here that the projection surface or projection wall can be a reflective or a transmissive medium, so that they can be used for front and rear projections. The prerequisite for this is that these media do not have a depolarizing effect for the entire spectrum of visible light or that they change the polarization level at individual frequencies.
Weiterhin können alle hier aufgeführten Varianten auch an Mehrstrahlprojektionssystemen angewendet werden, um ein dreidimensionales Bild zu erzeugen.Furthermore, all of the variants listed here can also be applied to multi-beam projection systems in order to generate a three-dimensional image.
In der Ausführungsform nach Fig. 5 besteht der Vorsatz aus je einer Einheit 11, 21, 31, 41; 12, 22, 32, 42 zum Erzeugen von linear polarisiertem Licht für das linke und rechte Teilbild sowie einer Einheit 21, 22 zum Übereinanderblenden der zwei Teilbilder. Dabei sind zur Vermeidung von Abbildungsfehlern die Weglängen für beide Teilbilder von gleicher Länge. Vor dem
Mischen ist die Polarisationsebene des einen Teilbildes so zur Polarisationsebene des zweiten Teilbildes gedreht, dass nach dem Mischen das eine Teilbild eine zum anderen Teilbild um 90° gedrehte Polarisationsebene besitzt.In the embodiment according to FIG. 5, the attachment consists of one unit 11, 21, 31, 41; 12, 22, 32, 42 for generating linearly polarized light for the left and right fields and a unit 21, 22 for superimposing the two fields. To avoid imaging errors, the path lengths for both fields are of the same length. Before the Mixing, the polarization plane of the one partial image is rotated relative to the polarization plane of the second partial image such that, after mixing, the one partial image has a polarization plane rotated by 90 ° to the other partial image.
Die Einheit 11, 21, 31, 41; 12, 22, 32, 42 zum Erzeugen des linear polarisierten Lichtes arbeitet so, dass unabhängig von Polarisationszustand des einfallenden Lichtes linear polarisiertes Licht einer definierten Lage der Polarisationsebene am Ausgang austritt . Dabei treten alle Polarisationskomponenten des Lichtes im ausfallenden Licht im gleichen Verhältnis wie beim einfallenden Licht auf (d.h., wenn 30% des Lichtes horizontal polarisiert sind bzw. 70% vertikal, dann trägt die horizontal polarisierte Komponente zu 30% und die vertikal polarisierte Komponente 70 % zur Intensität des ausgehenden Lichtes bei) . Damit können auch wellenlängenabhängig verschieden polarisiertes Licht aussendende Projektoren verwendet werden (z.B. typische Poly-Si-TFT-Projektoren) .The unit 11, 21, 31, 41; 12, 22, 32, 42 for generating the linearly polarized light works in such a way that, regardless of the polarization state of the incident light, linearly polarized light of a defined position of the polarization plane emerges at the output. All polarization components of the light in the incident light occur in the same ratio as in the incident light (ie, if 30% of the light is horizontally polarized or 70% vertical, then the horizontally polarized component bears 30% and the vertically polarized component 70%. to the intensity of the outgoing light). This means that projectors that emit different polarized light depending on the wavelength can also be used (e.g. typical poly-Si TFT projectors).
Eine Einheit zum Mischen 13, 33, 34, 35 der verschieden polarisierten Teilbilder ist so angeordnet, dass die beiden senkrecht zueinander polarisierten Teilbilder exakt überein- andergeblendet werden (bei gleichen Parallaxewinkeln) , so dass keine weiteren Justierarbeiten nötig sind. Der Vorsatz muss lediglich parallel zum Mittelstrahl und horizontal parallel zur unteren bzw. oberen Bildkante des vom Projektor ausgesandten Lichtes und etwa mittig zur Linse ausgerichtet sein.A unit for mixing 13, 33, 34, 35 of the differently polarized partial images is arranged in such a way that the two partial images polarized perpendicular to one another are blended exactly one above the other (with the same parallax angles), so that no further adjustment work is necessary. The attachment only has to be aligned parallel to the center beam and horizontally parallel to the lower or upper image edge of the light emitted by the projector and approximately in the center of the lens.
Die Einheit zum Erzeugen des polarisierten Lichtes besteht aus einem Strahlteiler 11 bis 13, der das einfallende Licht in seine zwei Komponenten zerlegt . Im weiteren Strahlengang der beiden Teilstrahlen sind Spiegel und/oder Prismen 21, 22 so angeordnet, dass diese wieder übereinandergeblendet werden, wobei die Weglängen beider Teilstrahlen gleich lang sind. Im Strahlengang eines Teilstrahles ist eine optische Komponente, zum Beispiel eine λ/2-Platte 41, 42, zum Drehen der Polarisationsebene um 90° angeordnet, so dass nach dem Überein-
anderblenden der beiden Teilstrahlen linear polarisiertes Licht zur Verfügung steht, wobei Anteile verhältnismässig erhalten bleiben. Ist die Komponente zur Drehung der Polarisationsebene bei der ansonsten symmetrisch aufgebauten Einheit für das zweite Teilbild im anderen Teilstrahl angeordnet, so ist die Polarisationsebene des ausfallenden Lichtes um 90° zu der des ersten Teilbildes gedreht.The unit for generating the polarized light consists of a beam splitter 11 to 13, which divides the incident light into its two components. In the further beam path of the two partial beams, mirrors and / or prisms 21, 22 are arranged such that they are blended again one above the other, the path lengths of both partial beams being of equal length. An optical component, for example a λ / 2 plate 41, 42, is arranged in the beam path of a partial beam for rotating the polarization plane by 90 °, so that after the alignment Blending of the two partial beams of linearly polarized light is available, parts being retained relatively. If the component for rotating the polarization plane in the otherwise symmetrically constructed unit for the second partial image is arranged in the other partial beam, the polarization plane of the outgoing light is rotated by 90 ° to that of the first partial image.
Im weiteren Strahlengang der Teilbilder sind Spiegel 31 bis 35 so angeordnet, dass sie im Winkel von 90° in einen Strahl- teuer einfallen, der so angeordnet ist, dass die beiden Teilbilder exakt übereinander geblendet werden, was deswegen möglich ist, weil a) die Weglänge der Strahlengänge beider Teilbilder gleich ist und b) die Polarisationsebene der Teilbilder um 90° zueinander gedreht ist.In the further beam path of the partial images, mirrors 31 to 35 are arranged in such a way that they fall into an expensive beam at an angle of 90 °, which is arranged in such a way that the two partial images are blended exactly one above the other, which is possible because a) the Path length of the beam paths of the two partial images is the same and b) the polarization plane of the partial images is rotated by 90 ° to one another.
In einer Ausführungsvariante (nicht dargestellt) kann die Einheit zum Drehen der Polarisationsebenen auch entfallen.In one embodiment variant (not shown), the unit for rotating the polarization planes can also be omitted.
Die Mischeinheit kann entsprechend der Darstellung in der Fig. 6 beispielsweise aus einem halbdurchlässigen Spiegel 211, einem Spiegel 212 und einer absorbierenden Fläche 213 gebildet sein. Vorteilhaft gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist der Umstand, dass hier nicht Voraussetzung ist, dass wie in anderen Mischverfahren, beide Teilstrahlen zu gleichen Teilen in den gemeinsamen Ausgangsstrahl eingehen.
As shown in FIG. 6, the mixing unit can be formed, for example, from a semi-transparent mirror 211, a mirror 212 and an absorbent surface 213. An advantage over the known prior art is the fact that here it is not a prerequisite that, as in other mixing methods, both partial beams enter the common output beam in equal parts.
BezugszeichenaufstellungREFERENCE NUMBERS
1 Projektor1 projector
2 Bereich2 area
3 Retardationsfilter3 retardation filters
4 Blende 1 Strahlteiler 2 Strahlteiler 3 Strahlteiler 1 Spiegel/Prismen 2 Spiegel/Prismen 1-35 Spiegel 1,42 λ/2-Platte4 diaphragm 1 beam splitter 2 beam splitter 3 beam splitter 1 mirror / prisms 2 mirrors / prisms 1-35 mirrors 1.42 λ / 2 plate
211 Halbdurchlässiger Spiegel211 Semi-transparent mirror
212 Spiegel212 mirrors
213 Absorbierende Fläche213 Absorbent surface
PF Proj ektionsflachePF projection area
LB linkes HalbbildLB left field
RB rechtes HalbbildRB right field
S SpiegelS mirror
B Strahlteiler (Beamsplitter)
B beam splitter (beam splitter)