DD283469A5

DD283469A5 - Bildwiedergabesystem

Info

Publication number: DD283469A5
Application number: DD88324705A
Authority: DD
Inventors: Eugene Dolgoff
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1987-12-31
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1990-10-10
Also published as: JP2589834B2; EP0346463A1; EP0346463A4; IL88813A; WO1989006417A1; NO893473L; KR930005372B1; MX168118B; US5012274A; DK428389A; CA1317044C; IL88813A0; DK428389D0; KR900700992A; AU616732B2; NZ227529A; ATE172044T1; AR243715A1; DE3856255D1; AU3059389A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bildwiedergabesystem. Ein aktiver Matrix-LCD-Lichtmodulator zwischen gekreuzten Polarisatoren, bei welchem einzelne Transistoren verwertet werden, um jeden "Bildelementbereich" der LCD mit optisch geschirmten "toten Raeumen" zwischen den Bildelementen zu steuern und eine Kreuzkopplung des elektrischen Feldes und einen Durchschlag nicht Information tragenden Lichtes auszuschlieszen, wird mit einer hellen unabhaengigen Lichtquelle beleuchtet, welche ein Videobild erzeugt, projiziert ueber spezialisierte Projektionsoptiken auf einen inneren oder aeuszeren Bildschirm ohne Verzeichnungen, ungeachtet des Projektionswinkels auf dem Bildschirm. Die Verwendung von Waermeableitvorrichtungen, IR-reflektierenden Beschichtungen, waermeabsorbierenden Optiken, wahlweisen Fluids und einer Servoschaltung mit einer thermistorgesteuerten Transistorvorspannungseinspeisung des Bildelementes stabilisiert die Bildleistung bei Aufrechterhaltung eines genauen Farb- und Kontrastpegels, sobald die LCD die Temperatur veraendert. Bei einer Ausfuehrungsform der Erfindung erlaubt die Verwendung einer Vielfarb-LCD mit einem abgestuften Raum, wobei verschiedene Dicken der LCD fuer die verschiedenen Wellenlaengen erzeugt werden, die diese passieren, eine lineare Korrespondenz zwischen den Wellenlaengen, die die LCD passieren, um ein echtes Schwarz, hohen Kontrast und eine der Katodenstrahlroehre aehnliche Farbwiedergabe zu erzeugen. Es wird eine dichroitische Spiegelanordnung verwendet, um verschiedene Farbbildelemente zu ueberlappen, und es wird ein gestreiftes Spiegelsystem verwendet, um die sich ergebenden "Vollfarb"-Bildelemente zu duplizieren und zu versetzen, oder es wird ein Linsensystem verwendet, um die bestehenden Bildelemente zu erweitern und die "toten Zwischenraeume" zwischen den Bildelementen zu fuellen, wobei ein kontinuierliches Bild ohne sichtbare Streifen oder Punkte erzeugt wird. Ein spezieller Bildschirm vom Jalousietyp wird auch offenbart, und ein Verfahren zur Verwendung des Systems zur Betrachtung dreidimensionaler Videos wird ebenfalls erlaeutert. Fig. 1{Bildwiedergabesystem; Matrix-LCD-Lichtmodulator; Polarisator; Transistoren; Bildelement; Lichtquelle; Videobild; Projektionsoptik; Bildschirm; Waermeableitvorrichtung; Vielfarb-LCD; Katodenstrahlroehre; dichroitische Spiegelanordnung}

Description

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71 669/13

Büdwiedergabesystem

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bildwiedergabeeinrichtungen und insbesondere auf ein verbessertes Bildwiedergabesystem, das eine aktive LCD-Matrix in Verbindung mit Projektionsoptiken verwendete

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bildwiedergabeeinrichtungen, die Katodenstrahlröhren verwenden, sind in breitem Umfang mehrere Jahrzehnte lang verwendet worden, obwohl es noch viele Probleme mit der Katodenstrahlröhren-Technologie gibt ο Die Bildgröße ist noch immer begrenzt, das macht das Betrachten in der Gruppe schwierig. Die gegenwärtigen Wiedergabeeinheiten miteiner Bildgröße von wenigstens 48 cm (19 Zoll, diagonal gemessen), etwa die kleinste "komfortable" Größe für das Familienfernsehen, bleiben groß und unbequem, schweben ominös im Raum, sammeln Staub, verbrauchen kostbaren Wohnraum und erzeugen einen ästhetischen Schandfleck. Außerdem ist das Fernsehen dann bequem, wenn man im Sitzen zuschaut, es ist aber unbequem beim Zuschauen aus dem Bett_o Außer diesen reinen "Unbequemlichkeiten" gehen gesundheitliche Gefahren von den Röntgenstrahlen aus"den Parbfernsehgeräten aus, Augenbelastungen, die sich auf die Fliaimergeschwindigkeiten beziehen, und die Gefahren der Hochspannung und eine mögliche Bildröhrenimplosion bleiben Probleme, welchen man sich noch nicht entsprechend zugewandt hat«,

124.90-O662489

Bildqualitätsprobleme auf der Basia der Katodenstrahlröhren-Bildwiedergabeeinrichtungen-schließen ein: Bildstörungen, verringerte Bildauflösung infolge der Einwirkungen des Erdmagnetfeldes, Konvergenzfejiler, Alter oder Fehleinstellung und verringerte Bildauflösung infolge visueller Gebrauchsgegenstände, beispielsweise Abtastzeilen, Phosphorstreifen und Phosphorpunkte, welche allen derartigen Fernsehwiedergabeeinrichtungen eigen sind, und insbesondere sichtbar sind, wenn man in geringem Abstand zuschaut« Diese visuellen Gebrauchsgegenstände bringen eine dürftigere Bildqualität hervor, als Bilder in Filmtheatern« "Projektionsfernseheinrichtungen" sind in den letzten Jahren entwickelt und in den Handel gebracht worden. Obwohl solche Fernseheinrichtungen das Problem des Zuschauens bei kleinem Bildschirm gelöst haben, sind andere Probleme verschlimmert und neue Probleme hervorgerufen worden. Projektionsfernseheinrichtungen sind teuer als Standard-Direktbetrachtungs-Fernseheinrichtungen und sind zudem unbequemer, schwerer und größer, so daß die Ortsbeweglichkeit unpraktisch ist«, Es sind zwei Typen der Projektionsfernsehsysteme'bekannt geworden: einer verwendet drei Katodenstrahlröhren mit Projektionslinsen und der andere verwendet einen Ölfilm, der von einem Elektronenstrahl abgetastet wird.

Das auf Katodenstrahlröhren basierende System bleibt dunkel, erfordert eine wenig beleuchtete Betrachtungsumgebung und einen teuren speziellen Bildschirm, welcher einen sehr begrenzten Betrachtungswinkel zur Verfugung stellt. Die drei Katodenstrahlröhren erzeugen Bilder in den Primärfärben: blau, grün und rot. Das auf dem Öl basierende System, das oft auf ein Eidophorsystem zurückgeführt wird, weist drei "abgetastete Ölelemente" auf, welche eine relativ kurze Lebensdauer aufweisen und eine äußere Lichtquelle verwenden»

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Bei beiden Systemen müssen diese Bilder auf dem Bildschirm zusammenlaufen, um ein Farbbild zu ergeben. Infolge der Krümmung der Linsen und Veränderungen in der Leistung der Schaltungen in beiden Systemen ist eine einfache Konvergenz nicht leicht zu erreichen und manchmal ist eine halbe Stunde zusätzlicher Einstellzeit erforderlich. Wenn der Projektor oder der Bildschirm bewegt werden, muß das Konvergenzverfahren wiederholt werden. Die Katodenstrahlröhren werden mit einer Anodenhochspaanung betrieben, um so viel Helligkeit aus ihnen heraus zu erreichen wie irgend mögliche Das Erhöhen der Anodenspannung erhöht die Gefahr der Röntgenstrahlen und setzt die Lebensdauer der Bildröhre herab und verstärkt andere Probleme, die mit der Hochspannung verbunden sind. Die drei Röhren erhöhen die Gefahr der Röhrenimplosion,

Es sind jahrelang viele Versuche unternommen worden, um die oben erwähnten Probleme durch Verwendung eines auf einem "Lichtmodulator" basierenden Systems zu lösen. Dieser Typ des Systems verwendet eine externe Lichtquelle, welche so hell sein kann, wie es gewünscht wird, mit einem Lichtmodulator, um das Licht zu modulieren, das die Bildinformation trägt. Das Forschen und Experimentieren zur Entwicklung einer bearbeitbaren Lichtquelle wurde auf die Verwendung verschiedener optischer Effekte gerichtet, die mit physikalischen Effekten gekoppelt sind, und auf das Suchen oder Herstellen verschiedenartiger Materialien, um die gewünschten Effekte in einem Lichtmodulator zu vollenden. Mit Ausnahme des Ölabtastsystems" wurde mit keinem anderen Lichtmodulatorsystem nachgewiesen, daß es durchführbar oder ökonomisch lebensfähig ist. Es sind auch mit einem Lasersystem Experimente durchgeführt worden, welches ein Bild auf einem Betrachtungsschirm in derselben

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Weise abtastet, wie ein Elektronenstrahl das Bild auf dem Schirm der Katodenstrahlröhre, Das Lasersystem ist viel zu groß, um es zu transportieren, sehr komplex, um es zu nutzen und zu unterhalten, extrem teuer, sehr gefährlich und nachweislich -zu dunkel für große Bilder. Bei den verschiedenen Versuchen mit Lichtmodulatorsystemen wurden hauptsächlich verwertet; Kristalle, wie zum Beispiel Quarz, Kalium-Dihydrogenphosphät, Lithium-Niobat, Bariumstrontium-lTiobat, Natriumaluminium-Granat oder Chromoxid, oder Flüssigkeiten, wie beispielsweise üfitrobenzol oder Flüssigkristalle vom smektischen oder nematischen Typ, oder eine Suspension von Teilchen, beispielsweise Jodchininsulphat in einem flüssigen Trägermittele Diese und andere ähnliche Materialien wurden verwendet, um sich einen oder mehrere darin enthaltene optische Effekte zunutze zu machen: elektro-optische Effekte, beispielsweise das Erzeugen einer sich drehenden Polarisationsebene oder das Verändern des Brechungsindex infolge eines angelegten elektrischen Feldes, magnetooptische Effekte bei Verwendung eines angelegten Magnetfeldes, Elektrostriktionseffekte, piezooptische Effekte, elektrostatische Teilchenorientierung, Fotoleitfähigkeit, akustooptische Effekte, fotochrome Effekte, durch Laserabtastung erzeugte Sekundäreelektronenemission und verschiedene Kombinationen dieser Effekte. Leiter haben sich solche Lichtmodulatoren als ungeeignet erwiesen, um sie billig, in großen Mengen und mit einer großen Öffnung herzustellen, und sie sind oft toxisch, gefährlich und unbeständig in der Produkt ions quaütät gewesen.

Bei allen Lichtmodulatoren müssen verschiedenen Bereichen verschiedene Informationen zugeführt werden, so daß eine unterschiedliche Lichtmenge durch jeden Bereich austreten würde, die zu einem vollständigen Bild über den Gesamtüchtstrahl hinzukommt. Dies erfordert eine Abtastung der Materialien durch

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einen Laser- oder.Elektronenstrahl oder bei winzigen, in Kreuz- und Querrichtung angeordneten, elektrisch leitfähigen Bahnen auf oder in der liähe des in Betracht kommenden Materials eine Matrix abzuscheiden,;, Bei Abtaststrahlsystemen treten Probleme auf, einschließlich der Beseitigung von Gasresten, Material erosion und Bildinformationsverluste infolge des hellen und heißleichtenden Lichtes. Das elektrische Matrixsystem hat sich für den Techniker als schwierig erwiesen, es erfordert gute Leitfähigkeitseigenschaften mit extrem schnellen Schaltkreisen, welche bei den erforderlichen Hoch-'spannungen unpraktisch sind, um einen gegebenen Materialbereich zu aktivieren. Das Eauptsystem (dafür entwickelt, um sich kleinen Bereichen zuzuwenden), welches Hoffnungen gezeigt hat, wird oft dem elektronischen Multiplexen zugeordnete

Der elektronische Multiplexbetrieb arbeitet nur mit Materialien, die eine geringe Spannung erfordern, beispielsweise Flüssigkristallen« Bei diesem Verfahren sind alle Bildelementadressen x- und y-Koordinaten auf dem leitfähigen Gitter. Um in einem bestimmten Bildelementbereich einen spezifischen 'wert anzuregen, müssen verschiedene Spannungen an die x- und y-Leiter angelegt werden, so daß sie dort, wo sie sich treffen, zusammen einen Schwellwert überschreiten und den Bereich modulieren« Ein Hauptnachteil bei einem solchen Multiplexbetrieb ist die Kreuzkopplung, wo umgebende Bereiche durch ein örtliches elektrisches Feld beeinflußt und falsche Daten verursacht werden, die auf die umgebenden Bildelemente einwirken» Die Kreuzkopplung ist auch ein Problem bei mit Elektronen und Lasern abgetasteten Materialien und reduziert sowohl den Kontrast und die Bildauflösung als auch die Farbsättigung und Genauigkeit« Da diese Lichtmodulatoren eine sehr

geringe Nachieuchtdauer haben und ein Bildelementbereich zu einem Zeitpunkt angeregt wird, in dem beträchtlich weniger Licht den Bildschirm passiert, um schließlich beim Betrachter anzukommen, da alle Bildelemente die meiste Zeit "weg" sind, in welcher das Licht unwirksam ist, wird ein mattes Bild mit schlechterem Kontrast erzeugt und auch mehr Wärme wegen der Notwendigkeit der helleren Quelle für den Ausgleich» Hohe Auffrischungsraten sind unpraktisch, da dies schnellere Schaltzeiten und schnelleres Ansprechmaterial erfordern würde₀

Taschenfernsehgeräte" werden heute unter Verwendung der elektronischen Multiplex-Technik aufgebaut, aber weil das Bild klein, die Lichtquelle hell und die Umgebungsbedingungen eingeschränkt sind, sind diese Mängel nicht sehr bemerkenswert. Wenn jedoch ein Bild projiziert wird, sind diese Mängel stark vergrößert und werden in unakzeptablem Maße wahrnehmbar, da die großen Bildelemente sehr beachtliche Felder und Zeilen bilden, die die BildquaÜtät beeinträchtigen,, Der Kontrast ist dann auch bemerkenswert gering, das heißt, es ist kein "Schwarz" mögliche Bei weiterer Kontrastverringerung könnte die unter Spannung stehende Lampe die LCD aufheizen und eine "heiße Stelle" in der Bildmitte verursachen, die sich in einem gauß-ähnlichen Muster ausbreitet; das senkt den Kontrast noch mehr ab. Die Farbwiedergabe ist bei Taschenfernsehgeräten auch meßbar schwächer als bei einer Katodenstrahlröhre,,

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, sich diesen und anderen Problemen zuzuwenden, die mit dem Stand der Technik der Bildwiedergabeeinrichtungen verbunden sind«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Büdwiedergabesvstem mit einstellbarer Größe des Videobildes zu schaffen, das

sehr groß sein kann und das auch noch eine hohe Qualität und eine ausreichende Helligkeit besitzt, und welches in einem normal beleuchteten Raum sichtbar ist» Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Bildwiedergabeeinrichtung bereitzustellen, welche einen speziell aufgebauten LCD-Lachtmodulator, eine unabhängige Lichtquelle und Optiken für eine Vor- und Rückprojektion auf einen inneren oder äußeren Schirm umfaßt» Die Aufgabe besteht weiter darin, eine solche Bildwiedergabeeinrichtung mit hoher Auflösung und Kontrast, mit einer genaueren Farbwiedergabe herzustellen, die derjenigen einer Katodenstrahlröhre nahekommt, während die Verzerrungen reduziert werden, die mit Flimmern verbunden sind und das Auftreten von Streifen oder Bildpunkten vermieden wird* Es ist auch die Aufgabe der Erfindung, ein kleines, leichtes, transportables System mit einer langen und wartungsfreien Punktionslebendauer herzustellen, welches in Verbindung mit oder ohne einem großen Bildschirm betriebsfähig und bei Massenherstellung relativ billig ist, und welches keine Konvergenz- oder andere schwierige Einstellungen vor dem Betrachten erfordert« Die Aufgabe besteht auch darin, ein System herzustellen, welches keine Gefahren von ausstrahlenden Röntgenstrahlen oder'Röhrenimplosion aufweist und mit relativ geringer Spannung arbeitet. Außerdem soll das System keinen speziellen Bildschirm erfordern, an einer Decke, leicht projiziert und mit relativ weiten Winkeln betrachtet werden können« Ferner soll das System für eine dreidimensionale Projektion geeignet sein«.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Bildwiedergabesystem aus folgenden Elementen besteht: einer Flüssigkristallanzeige(LCD)-Einrichtung mit einer Vielzahl von Bildelementen, die in einer Matrix zur Bildung

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einea Bildes angeordnet sind einem Festkörpersteuerelement eines Bildelementes, das mit jedem Bildelement zur Speicherung eines entsprechenden Bildsteuersignals verbunden ist und Mitteln zur Projizierung des durch die Flüssigkristallanzeige auf erzeugten Bildes einen Betrachtungsbereich»

Zur Entwicklung eines Bildes wird eine "aktive Matrix" zur elektronischen Zuordnung und Aktivierung jedes der Flüssigrkristallelemente in der Matrix verwendete Die Matrix wird "aktiv", indem ein getrennter Transistor oder ein anderer geeigneter Halbleiter in der Nähe jedes Bildelementes oder "Pixels" abgeschieden wird, um das entsprechende Pixelsteuersignal zu speichern. Das Bildwiedergabesystem umfaßt weiterhin eine Projektionsoptikanordnung, welche eine Lichtquelle zur Beleuchtung der LCD sowie Optiken, welche Licht aus der Quelle kollimieren, und ein Linsensystem für das Projizieren und Fokussieren eines Bildes aus der LCD auf eine Betrachtungsfläche umfaßt,,

Das Bildwiedergabesystem ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörpersteuerelement des Bildelementes einen Transistor enthält, der sein entsprechendes Bildelement moduliert. Der Transistor enthält einen Dünnfilm-Feldeffekttransistor·

Nach einem anderen Merkmal sind zwischen den Bildelementen tote Räume vorhanden, wobei im wesentlichen von den toten Räumen kein eine Bildinformation tragendes Licht ausgeht;· Ln dem Bildwiedergabesystem ist weiterhin eine lichtsparende Schicht enthalten, die zwischen den Büdelement en positioniert ist; außerdem ist eine Wärmeableitvorrichtung enthalten»

Bach einer anderen Ausführungsform sind die Projektionsmittel für eine Wärmereflexion beschichtete Außerdem sind in dem Bildwiedergabesystem wärmeabsorbierende Elemente, ein Fluidmittel und metallreflektierende Optiken, enthalten.

Es ist vorteilhaft, daß weiterhin eine wärmeempfindliche Einrichtung enthalten ist, wobei die Einrichtung die Temperatur überwacht und die LCD vorspannt, um den Temperaturschwankungswirkungen entgegenzuwirken,

liach einem anderen Merkmal ist eine Vielzahl von LCDs enthalten, um Mehrfachbilder auf den Betrachtungsbereich zu projizieren und ein Schwarz/Weiß- oder Farbbild zu erzeugen,,

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß auch dichroitische Optiken enthalten sind, wobei die dichroitischen Optiken die von unterschiedlichen Farb-LCDs projiziert en Bilder überlappen und es ermöglichen, daß die Bilder auf einem Bildschirm mit einer einzelnen Projektionsoptik fokussiert v/erden, Ferner ist eine Vielzahl Farbbildelemente enthalten, wobei die Bildelemente voneinander versetzt sind, um tote Räume auszuschließen

Das Bildwiedergabesystem enthält außerdem ein Spiegelsystem, um die Bilder der Bildelemente in die toten Räume zwischen den Bildelementen zu duplizieren»

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind in dem System Linsen enthalten, um die toten Räume zwischen den Bildelementen zu füllen, wobei die Linsen in einer Linsenanordnung angebracht sindo Die Linsenanordnung ist lentikular angeordnet. Die Flüssigkristallanzeige ist eine Vollfarb-LCD, die Büdeletnente mit einer Vielzahl von Farben enthält. Das Licht, das von einem

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der Farbbildelemente ausgeht, überlappt das Licht, das von einem anderen Farbbildelement ausgeht.

Es ist vorteilhaft, daß zwischen den BiIdelementen tote Räume enthalten sind, wobei im wesentlichen von den toten Räumen kein eine Bildinformation tragendes Licht ausgeht«,

Ein anderes Merkmal besteht darin, daß das Bild verdoppelt wird, um die toten Räume zwischen den Bildelementen zu füllen.

Das Licht, das von jedem aus der Vielzahl der Farbbildelemente ausgeht, wird optisch erweitert, und zwar individuell, um die toten Räume zwischen den Bildelementen zu füllen»

Das Bildwiedergabesystem umfaßt einen Flüssigkristallbehälter, der abgestuft ist, um verschiedene Raumlängen des Flüssigkristalls zu erzeugen, die den verschiedenen Wellenlängen des Lichts entsprechen, das durch die verschiedenen Bereiche der Flüssigkristallanzeige projiziert wird. Ferner sind weitere Mittel zur Projizierung des Bildes auf eine Decke in dem System enthalten,,

Das Bildwiedergabesystem enthält auch einen Schirm von Jalonsietyp, der eine Vielzahl rotierbarer Stege umfaßt. Dieses System enthält weiterhin eine Projektionsoptik, die das Bild trapezförmig vorverzeichnet, um eine Trapezverzeichnung, die sich bei der Projektion des Bildes auf eine Fläche ergibt, so zu kompensieren, daß die Fläche nicht senkrecht zu einer Linie verläuft, die die Fläche und die ProjektionsoptIk miteinander verbindet»

Ein anderes Merkmal besteht darin, daß das System auf eine Fläche ' projiziert, welche nicht senkrecht zu einer Linie verläuft, die die Fläche und die Projektionsoptiken miteinander verbindet, wobei die LCD und die Projektionsoptiken so geneigt sind, daß sich ihre Ebenen auf einer Linie schneiden, welche auch die Ebene der

Flächen schneidet, die darauf projiziert wird«.

Das Bildwiedergabesystem enthält weiterhin eine Vielzahl von LCD-Projektoren, polarisierte, stereoskopisch bezogene Bilder auf einen nichtpolarisierenden Schirm, der in 3-D-betrachtet wird, projizieren»

Hacn einem weiteren Merkmal ist, eine Vielzahl der Bilder der Projektoren optisch integriert, bevor sie von einer einzelnen Projektionsoptik auf einen Bildschirm weiter projiziert wird.

Es ist auch eine Vielzahl Projektoren enthalten,' die Bilder auf einen Bildschirm projizieren, der aus zwei lentikularen linsen besteht, die Rückseite an Rückseite angeordnet sind und den Betrachtungswinkel jedes Bildes einschränken.

Mit dem-Bildwiedergabesystem ist die Projizierung eines Bildes möglich, das eine Vielzahl von Bildelementen von zwei oder mehr .Farben sowie Mittel zum überlappen des lichtes von den Bildelementen umfaßt.

In dem Bildwiedergabesystem ist erfindungsgemäß ein Schallunterdrückungssystem enthalten, das ein schallabsorbierendes Material enthält. Das Schallunterdrückungssystem enthält weiterhin Sperren, um den Schall abzulenken.

Außerdem enthält das Schallunterdrückungssystem ein Mikrofon, einen Lautsprecher und eine Schaltung, um die Phase des Schallsignals zu verändern, die von dem Mikrofon detektiert wird, bevor es an den lautsprecher gesendet wird«,

Der Betrachtungsbereich weist eine Fläche auf, welche texturiert ist, wobei dieser Betrachtungsbereich dunkel gefärbt ist ο

Es ist -vorteilhaft, daß die elektronischen Signale zur Bildung des Bildes digitalisiert sind.

Die höheren Bildauflösungsdaten, die für das heutige herkömmliche Fernsehen benutzt werden, werden zur Anzeige eines Bildes mit höherer Auflösung verwertet,.

Ein wichtiger Aspekt einer Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Verwendung eines dichroitischen Spiegelsystem^, um die Farbbildelementtrladen aus einer einzelnen Viefarb-LGD zu überlagern und Vollfarbbildelemente mit Abständen zwischen ihnen zu bilden«.

Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf das Füllen der Abstände zwischen den Bildelementen_o Diese Abstände können unter Verwendung eines 4-Spiegelsystems gefüllt werden, in welchem ein erstes entfärbtes Spiegelpaar jedes Bildelement dupliziert und das Bild in die Abstände horizontal verschoben wird, welche zuvor zwischen den Bildelementen vorhanden waren. Sin zweites Spiegelpaar dupliziert die neu erzeugten Zeilen der Bildelemente und verschiebt das Original und. die duplizierten Bildelementbilder vertikal, um die verbleibenden Abstände zwischen den Bildelementen zu füllen»

Andere Verfahren zur Füllung der Abstände zwischen benachbarten Bildelementen durch die Verwendung einer expandierenden Linsenahordnung und einer kollidierenden Linse oder einer zweiten kollimierenden Linsenanordnung werden beschrieben, um individuelle Bilder der Bildelemente zu erweitern und zu kollimieren₀

Ausführungsformen

Die Erfindung wird durch die detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusfUhrungaform zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.

Darin zeigen:

Fig« 1: eine schematische Darstellung der

Erfindung, in der die drei LGDs bildlich dargestellt sind, die ihr Bild auf einen gemeinsamen Bildschirm projizieren;

Fig, 2: · eine schematische Darstellung einer

modifizierten Ausführungsform, der vorliegenden Erfindung, in welcher die Bilder der drei LCDs innen überlagert sind und auf einen gemeinsamen BiId- * schirm unter Verwendung eines Satzes von Projektionsoptiken projiziert werden;

Pig, 3: eine schematische Darstellung ver

schiedener Bildelemente mit reduzierten Abständen zwischen ihnen;

Fig. 4; eine schematische Darstellung eines

projezierten Bildes der überlagerten "Vollfarbbildelemente";

Pig_o 5; eine schematische Darstellung eines

4-Spiegelsystems bei bildlicher Darstellung· eines Verfahrens zur Füllung der Abstände zwischen benachbarten Bildelementen;

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Pig· 6: eine schematische Darstellung, die die

Füllung der Abstände zwischen den BiI delementen durch die ersten beiden Spiegel (ein "gestreiftes Spiegelpaar") des 4-Spiegelsystems der Pig. 5 wiedergibt;

Figo 7: eine vergrößerte schematische Darstellung

eines "gestreiften Spiegelpaars¹¹ des 4-Spiegelsystems der Fig. 5»

Figo 8a und 8b: schematische Darstellungen der Linsen-

system-Ausführungsfornien der vorliegenden Erfindung}

Figo 9a: eine schematische Darstellung eines

dichroitischen Spiegelsystems der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung}

Fig. 9b: eine schematische Darstellung der Aus-

führungsfortn des dichroitischen Spiegelsystems der Fig. 9, in modifizierter Form, um einen zusätzlichen Lichtweg einzuschließen}

Fig« 10: eine zeichnerische Darstellung der über

tragenen Lichtintensität über dem. sichtbaren Spektrum durch zwei VoHfarb-LCDs, und zwar eine mit einer konstanten LCD-Hohlraumdicke, die mit einer "abgestuften Dicke" des LCD-Hohlraumes kontrastiert ist}

Pig. 11a und 11b: sind grafische Darstellungen der übertragenen

Lichtintensität über der angelegten Spannung für drei Wellenlängen, die in zwei Vollfarb-IiCDs verwendet werden, eine bei konstanter Dicke des LCD-Hohlraums und eine für eine "abgestufte Dicke" des LCD-Hohlraumes;

Pig. 12: eine vergrößerte schematiche Darstellung

einer "abgestuften Dicke" des LCD-Hohlraums, der die verschiedenen Dicken der Plüssigkristalldisplays zeigt, und zwar die Rot-, Grün- und Blaulichtverschiebung;

Pig. 13: ein CIE-Parbartdiagramm, das die Parbbereiche

einer Katodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung, einer herkömmlichen Farbflüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einer bestimmten Hohlraumdicke und einen LCD-Hohlraum mit abgestufter Dicke in Übereinstimmung mit der Erfindung vergleicht j

Pig. 14: eine schematische Darstellung eines Bildschirm-

Rückprojektionssystems unter Verv/ertung der vorliegenden Erfindung mit einem Jalousietyp eines Rückprojektionsbildschirmsj

Pig. 15a: eine schematische Darstellung der Farbfilter

auf entsprechenden Parbbüdelement-Bereichen in einer Vollfarb-Plüssigkristallanzeige;

Pig. 15b: eine schematische Darstellung einer wechselnden

Anordnung der Bildelemente, in welcher drei Bildelemente einer Parbtriode durch ein Drei eck angezeigt werden,

und

Fig. 16: ' eine offene perspektivische Darstellung eines

Schallunterdrückungssystems, welches an die vorliegende Erfindung angepaßt werden kann»

Pig. 17: ein schematisches Diagramm einer bevorzugten

Ausfuhrungsform der Erfindung.

Von allen Bildwiedergabesystemen, die soweit erforscht sind und betrieben werden, ist dasjenige, das die größte Möglichkeit für die Lösung der oben erwähnten Probleme zeigt, ein LCD-Anzeigesystem, das in der Durchlässigkeits- oder Reflexionsbetriebsart verwertet wird, mit dem Vorteil der Polarisations-/ Rotations- oder Streufähigkeiten der Flüssigkristalle, mit einer leitenden Matrix zur Adressierung. Es mußten verschiedene Änderungen für laufende Bildanzeigekonstruktionen vorgenommen werden, welche das elektronische Multiplexieren verwenden, um die ständigen Probleme zu vermeiden«

Obwohl die gegenwärtigen LCD-Pernsehwiedergabeeinrichtungen unter Verwendung der elektronischen Multiplexierung ein befriedigendes kleines Bild erzeugen, reicht das übertragene Licht niemals, um einen geringen Kontrast bis zum Nullpunkt zu bewirken. In verstärktem Maße reduziert bei der elektronischen Multiplexierung die Kreuzkopplung und das elektronische "Durchlaufen" &"bleed through") zu den benachbarten Bildelementen die Bildauflösung und Parbqualität. Wenn ein Bild ein Mosaik von roten, blauen und grünen Bildelementen bildet, muß jedes Bildelement einen genauen Stromwert erreichen, um die Helligkeit jedes Bildelementes original der Helligkeit der Fernsehsendung zu reproduzieren, ebenso deren Farbwiedergabe. In verstärktem Maße wird Licht verschwendet und das Bild erscheint bei jedem Bildelement, das nur auf einem Teil eines Abtastfeldes getastet wird, dunkel.. Das Bild kann nicht

aufgefrischt werden und flimmert, desgleichen ist die Helligkeitseffizierns von der Persistenz der LCD abhängig, welche nicht einstellbar ist.

Polglich hat der Anmelder eine neue Idee für ein Lichtmodulator-Projektionselement vorgeschlagen. Diese Idee schließt die Abscheidung eines Dünnfilmtransistors in der Mhe jedes Bildelementes ein, die eine "aktive" und nicht eine "passive" Matrix erzeugt. Anstelle"der gegenwärtigen Peldmultiplexierung würde jeder Transistor einen Spannungspegel empfangen, welcher bis zum Wechsel gespeichert werden kann, indem ein einfacher "Transistorspeicher" für jedes Bildelement erzeugt wird. Auf diese Weise kann jedes Bildelement adressiert werden, und wird eingeschaltet (um Licht zu übertragen oder zu reflektieren) und verbleibt so, bis das nächste Bild vorhanden ist. Bei diesem System muß keine verschachtelte Abtastung verwendet werden und das Flimmern kann vermieden werden,, Jedes Bildelement ist bei der vollständigen Büdlänge vorhanden, wobei es sich unmittelbar bis zu einem geeigneten Pegel der Durchlässigkeit oder des Reflexionsvermögens für das Bildelement im nächsten Bild verändert» Jedes Bildelement wird vorhanden sein (der gewünschte Wert) über die gesamte Zeit und den höchsten Lichtdurchsatz von der äußeren Lichtquelle ermöglichen.

Diese "aktive Matrix" ermöglicht mehr Helligkeit und weniger Wärme bei einem gegebenen Helligkeitspegel. Das getrennte Adressieren jedes Transistors und die Möglichkeit, daßcfer Transistor den Strom für jedes Bildelement bestimmt, außer der Einführung eines gewissen "toten Raumes" zwischen den Bildelementen, sichert, daß jedes Bildelement den genauen Stromwert ohne irgendeine Kreuzkopplung von den benachbarten Bildelementen aufnimmt₀ Das Berücksichtigen eines "toten Raumes" zwischen den Bildelementen, der für die Anordnung des Transistors notwendig ist (in dem Bereich der Flüssig-

kristall-"Überlappung", in welchem die elektrischen Felder von den benachbarten Bildelementen sich vermischen und falsche Daten erzeugen könnten, den Kontrast verringern und 'die Farbmischung stören), beseitigt das Kreuzkopplungsproblem. Das Anbringen einer licht undurchlässigen schwarzen Schicht über diesen Bereichen dient mindestens zwei Zwecken: es verhindert den Durchgang ungeeignet modulierten oder nichtmodulierten Lichtes zum Bildschirm und schützt den Transistor vor einem Schaden infolge der Ausstrahlung von intensivem Licht und Wärme _o

Dieser Bereich kann ein Bruchteil der Größe eines Bildelementes sein. Die Verwendung eines solchen aktiven Dünnfilmtransistor-Matrixmodulationssystems beseitigt viele der Probleme, die den Kontrast, die Helligkeit, das Flimmern und die Farbwiedergabe betreffen. Der Stand der bekannten Verfahren zur Abscheidung ·. von Halbleitermaterial kann zur Massenproduktion dieses Systems verwertet werden.

Dieser neue LCD-Lichtmodulator wird zusammen mit Projektionsoptiken verwendet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 17 bildlich dargestellt ist, wird eine Lichtquelle 1700 durch kollidierende Optiicen 1710 parallel gerichtet, welche einen kugelförmigen oder parabolischen Reflektor 1720, eine Kondensorlinse 1730 und kollimierende Linsen 1740 umfassen könnten. Der LCD-Lichtmodulator 1750 wird durch dieses kollimierte Licht beleuchtet und erzeugt hierauf eine optische Vollfarbabbildung. Die Projektionsopti-cen 1780 fokussieren dann dieses Bild auf eine Betrachtungsfläche 1790. Zur Verbesserung der Qualität der projezierten Abbildung wird, wie nachfolgend noch erläutert wird, ein Teilsystem 1760 verwendet, um die Bildelemente der Farbtriaden, die die Voll-

farbeleniente mit den dazwischen befindlichen Abständen bilden, zu überlagern. Das Teilsystem 1770, das hierin auch erläutert ist, wird dann verwendet, um die Abstände zwischen den BiIdelenienten zu erfüllen»

Eine Quelle verringerter Bildauflösung, Kontrast, der Farb_ quälität und der Graupegel ist die Wärme, die durch den erforderlichen Projektionsbolben erzeugt wird. Die Wärme bestrahlt, ähnlich wie das Licht, die LCD mit einer einer Gauß-Vertellung ähnlichen Belichtungsstruktur, welche.in der Mitte der LCD eine "helle Stelle" verursacht. Sine ungewöhnliche 'Wärme könnte der LCD Schaden zufügen, flenn, die Schadenschwelle nicht erreicht wird, könnte die Bildverschlechterung, wie gerade beschrieben, noch auftreten, weil sich die LCD erweitert und sich der Abstand erhöht; das Licht muß sich durch die LCD fortbewegen. Dies erhöht die Streuung oder die Rotation der Ebene der Polarisation des sie passierenden Lichtes, indem es den Kontrast, die Bildauflösung, die Parb- und Grauwiedergabe nach einem einer Gauß-Verteüung ähnlichen Muster verringerte

Es können mehrere Schritte unternommen werden, um sich mit den schädlichen Wirkungen der Erwärmung der LCD zu befassen«, Zuerst müssen sämtliche Optiken einschließlich der LCD mit einem guten Kontakt an großen Kühlkörpern befestigt werden, wie es beispielsweise bei Leistungstransistoren erfolgt. Außerdem können alle Optiken mit einem Material geeigneter Dicke beschichtet werden, beispielsweise erfolgt das bei dichroitischen Reflektoren, um das infrarote (IR) ,Spektrum zu reflektieren. Infrarotreflektierende Spiegel und wärmeabsorbierendes Glas können auch im optischen Strahlengang verwendet werden. Außerdem kann ein Pluidmittel, beispielsweise

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eine Flüssigkeit oder Gas in einem Behälter, der ein Zirku- · lieren großer Massen des auf eine Kennziffer angepaßten Fluids (Flüssigkeit oder Gas) mit hohem Siedepunkt innerhalb eines eingeschlossenen Bereiches oder ruhenden Körpers ermöglicht, zur weiteren Kühlung verwendet werden. Alternativ können anstelle der durchlässigen Optiken Metall reflektierende Optiken zur weiteren Wärmeabsenkung und zur Unterdrückung der Reflexion bei IR-WeIlenlängen (mit Anti-Reflexionsbeschichtung für IR) verwertet v/er den _o

Die einfachste Maßnahme, die vorgenommen werden kann, um sowohl die LCD als auch die anderen Komponenten des Systems zu kühlen, ist die Verwendung eines Kühlgebläses oder Gebläses« Ein Gebläse kann sich jedoch als ein Geräuschproblem darstellen, wenn sich die akustische Lautstärke des Systems auf einem sehr geringen Pegel befindet, insbesondere in einem kleinen Raum, Um das Geräusch zu unterdrücken, kann zwischen dem Gebläse und dem Gehäuseausgang der Erfindung eine "Luftschallwand" verwendet werden_o Fig. 16 zeigt das Schallunterdrückungssystem, das ein Gebläse 16OO umfaßt, das auf einer Plattform 1620 aufliegt. Der Zusatz einer Luftstromsperreinrichtung 163O verstärkt die Luft, um eine gekrümmte Bahn mit einer' Ablenkung vor dem Abgang in das Gehäuse durch den Ausgang I64O zu durchlaufen. Die Oberflächen, von welchen die Luft reflektiert wird, sind mit schallabsorbierenden Materialien überzogen und reduzieren in starkem Maß das in die mithörende Umgebung eintretende Geräusch» Da irgendein Geräusch noch am Ausgang I64O vorhanden ist, hat man eine weitere Maßnahme zur Geräuschverminderung vorgesehen. Diese Maßnahme umfaßt ein Mikrofon 1650, welches das verbleibende Geräusch aufnimmt, sendet es zu einem Verstärker, welcher die Phase des Geräusches um 180 Grad dreht_o Das umgedrehte Geräusch wird von dem Laut-

zn

Sprecher 166O wiedergegeben. Bei geeigneter Einstellung der Lautstärke und der Phase des Verstärkers könnte das verbleibende wahrgenommene Gebläsegeräusch wesentlich reduziert und praktisch unhörbar gemacht werden.

In Abhängigkeit von der Helligkeit der verwendeten Quelle und der physikalischen und ökonomischen Einschränkungen eines gegebenen Systems könnten einige bedeutsame, einer Gauß-Verteilung ähnliche, Wärmemuster auf der LCD verbleiben und könnten sich mit der Zeit verändern, da die Gesamtwärme während des Punktionsablaufes entsteht. Folglich kann außerdem eine elektronische Verfahrensweise angewendet werden, um das Problem auszuschließen und die Größe der anderen Gegenmittel, die angeführt wurden, zu verkleinern,, Da der Grad der Rotation der Polarisationsebene nicht nur von der Dicke der LCD, die diese passiert, abhängig ist, sondern auch von der Größe des angelegten elektrischen Feldes, hebt das sich verändernde elektrische Feld im Gegensatz zu Temperatureinwirkungen die Störung auf; das resultiert in einer gleichmäßigen Wirkungsweise der LCD und beläuft sich auf eine Vorspannung, die an den verschiedenen Bildelementen abweichend angelegt ist, welche ähnlich einem Gauß-Muster verteilt ist und durch die Sinzeltransistoren und/oder die Adreßschaltung gesteuert wird. Ein Thermistor oder eine andere temperaturfühlende Einrichtung, welche an der LCD angeordnet ist, kann die durchschnittliche LCD-Gesamttemperatur überwachen, indem die einer Gauß-Verteüung ähnliche Vorspannung in dem Maß eingestellt wird, wie die Temperatur zeitlich schwankt, und zwar unter Verwendung einer elektronischen Servoachaltung. Für eine noch genauere Temperatursteuerung kann ein Bauelement von Thermistortyp bei jedem Bildelementtransistor in dem Raum zwischen den Bildelementen niedergeschlagen werden, um die wärmekompensierende

Vorspannung jedes Bildelementes unabhängig zu steuern«.

Obwohl die beschriebenen Verfahren bis jetzt die meisten erwähnten Probleme lösen, muß ein befriedigendes Verfahren der Farbherstellung verwendet werden, und etwas muß gegen die Leerstellen zwischen den Bildelementen getan werden, die in dem projiziert en Bild vergrößert werden.

Ein einfaches, kompaktes und billiges Vollfarb-Fernsehprojektionssystem kann unter Verwendung einer einzelnen "Vollfarb"-IiCD aufgebaut werden« Eine VoHfarb-Direktbetrachtungs-Videobüdänzeige-Einrichtung, die keine Projektion verwendet, ist mit einer Einzel-Vollfarb-LCD ausgeführt. Wenn dieses Bild jedoch durch Projektion vergrößert wird, werden mehrere Probleme deutlich sichtbar. · ·

Bei einem auf einer Katodenstrahlröhre basierenden Standard-Fernsehsystem werden rote, blaue und grüne Bildelementdaten zu den angrenzenden roten, blauen und grünen Leuchtstoffstellen auf dem Bildschirm der Katodenstrahlröhre gesendet. Analog werden bei einem Direktbetrachtungs-LCD-Fernsehsystem rote, blaue und grüne Bildelementdaten zu den angrenzenden Bereichen der LCD gesendete Diese Bereiche sind dann durch rote, blaue „ und grüne Filter bedeckt, um in geeigneter Weise das Licht, das jene LCD-Piselelemente passiert, zu färben, Figo 15a gibt eine einfache Anordnung der Farbfilter auf entsprechenden Farbbildelementbereichen wieder, bei welcher die Bildelemente einer gegebenen Farbe übereinander angeordnet sind, um vertikale Farbstreifen zu erzeugen. Drei horizontal benachbarte Bildelementbereiche bilden zusammen eine Triade, welche ein einzelnes Farbbildelement aus dem aktuellen Bild darstellen.

Fig. 15b gibt eine alternative Anordnung der Bil del entente wieder, in welcher die drei Bildelemente einer Farbtriade angeordnet sind, um ein Dreieck zu bilden. Solche kleine, dicht gepackte rote, blaue und grüne Lichtflecken erzeugen die Illusion der Farbe in einer Szene, die erscheint, da sie überlagert sind. Ψβηη. dieses Bild jedoch durch Projektion vergrößert wird, verschmilzt nicht jedes angrenzende rote, blaue und grüne Büdeletnent länger, um geeignete Farbbereiche zu erzeugen« Sie erscheinen vielmehr als getrennte rote, blaue und grüne Bereiche, die aus der Erscheinung eines natürlichen kolorierten Bildes entfernt sind»

Außerdem sind die Abstände zwischen den benachbarten Bildelementbereichen in der IjCD, welche die Abscheidung der Dünnfilmtransistoren ermöglichen, die notwendig sind,, um eine "aktive Matrix" zu erzeugen, ebensogut vergrößert, so daß weiterhin.ein getrenntes, unterbrochenes, unnatürlich aussehendes Bild erzeugt wirdo

Das Problem des Aussehens getrennter roter, blauer und grüner Flecken anstelle tatsächlicher Farben kann durch die Verwendung eines dichroitischen Spiegelsystems, wie es in Fig. 9a bildlich dargestellt ist, ausgeschlossen werden. Unter der Voraussetzung der Bildelementanordnung der Fig. 15a können individuelle rote, blaue und grüne Büdelemente so gebildet werden, damit sie durch die folgende Anordnung überlappt werden. Kollimiertes Licht 901 tritt durch die VoHfarb-LCD 902 und trifft den" dichroitischen Spiegel 903, welcher nur das blaue Bild reflektiert« Die verbleibenden roten und grünen Bilder treten durch den dichroitischen Spiegel 903, treffen auf die dichroitische Spiegeloberfläche 904, welche nur das rote Bild reflektiert, wobei das grüne Bild hindurchtritt_o Das blaue

Bild wird von den Oberflächenspiegeln 910 und 911 wegreflektiert und dann von der dichroitischen Spiegeloberfläche 905 weg, die nur das blaue Licht reflektiert. Hier vereinigt sich daa blaue Bild und das grüne Bild. Durch Einstellen der Oberflächenspiegel 910 und 911 können die blauen Bildelemente zum überlappen mit den grünen Bildelementen gebracht werden₀ Das rote Bild reflektiert von den Oberflächenspiegeln 920 und 921 und dann von dem dichroitischen Spiegel 906, welcher nur das rote Licht reflektiert. In diesem Zeitpunkt fügt sich das rote Bild v/ieder an die blauen und die grünen Bilder, und durch Einstellen der Oberflächenspiegel 920 und 921 können die roten Bildelemente gebildet werden, um die schon verbundenen blauen und grünen Bildelemente zu überlappen. An diesem Verbindungspunkt befindet sich ein Vollfarbbild mit großen Abständen zwischen den Bildelementen, wie dies in Pig. 4 dargestellt ist ο . ·

Wenn einzelne farbige Bildelemente auf der LCD, wie in Pig» 15b gezeigt, angeordnet sind, in welcher eine Parbtriade ein Dreieck bildet, das die roten und blauen Bildelemente, wie eben beschrieben, zusammenbringt, dann ist es ihnen nicht möglich, sich an der Spitze der grünen Bildelemente zu überlagern, da die grünen Bildelemente von ihren entsprechenden roten und blauen Bildelementen vertikal angeordnet sind. Polglich er- . fordert diese Art der Bildelementanordnung eine zusätzliche dichroitische Spiegelbahn, ähnlich den Bahnen, die von dem roten und blauen Licht benutzt werden» Dies ist bildlich deutlicher in Pig_o 9b dargestellt, welche eine Seitenansicht des Systems in Pig. 9a ist, und zwar in modifizierter Porm, um einen zusätzlichen Strahlengang einzuschüeßen₀

Kollimiertes Licht 901 tritt durch die Vollfarb-LCD 902, wie zuvor, hindurch» Der Abstand zwischen der LcD 902 und dem

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dichroitischen Spiegel 903 ist jedoch erhöht,'am den Einbau des dichroitischen Spiegels 950 zu ermöglichen, welcher grünes Licht reflektiert und rotes und blaues Licht überträgt„. Wie zuvor reflektiert' der dichroitisch^ Spiegel 903 blaues Licht und überträgt rotes Licht. Nun sind die Spiegeloberflächen 904 und 905 Oberflächenspiegel· Der Spiegel 906 reflektiert rotes Licht und überträgt blaues Licht. Wie zuvor sind die Spiegel 910, 911, 920 und 921 Oberflächenspiegel. Außerdem sind auch die Spiegel 960 und 970 Oberflächenspiegel. Der Spiegel 980 ist ein dichroitiseher Spiegel, welcher grünes Licht reflektiert und rotes und blaues Licht überträgt»

Durch diese.modifizierte Anordnung beirkt eine geeignete Trennung des Spiegels 910 vom Spiegel 911 und eine Trennung des Spiegels 920 vom Spiegel 921 das Überlappen der roten und blauen Bildelemente. Zusätzlich bewirkt eine geeignete Trennung der Spiegel 96Ο und 970, daß die grünen Bildelemente das bereits zusammengefügte rot-blaue BiIdelementpaar überlappen. Diese obenliegende Spiegelanordnung kann auch bei der Farb-LCD verwendet werden, deren Bildelementanordnung, wie in Figo 15a bildlich dargestellt, mit dem Abstand zwischen den Spiegeln 96Ο und 970 eingestellt ist, um eine vertikale Verschiebung der grünen Bildelemente zu verhindern, da sie sich bereits in einer Linie mit den roten und blauen Bildelementen befinden. Der getrennte Spiegelweg für das grüne Licht macht den Abstand, der mittels des Systems von jeder Farbe durchlaufen wird, gleich, welcher wichtig ist, weil das Licht, obwohl es parallel gerichtet ist, sich mit dem durchlaufenden Abstand noch etwas ausbreitet_o Wenn folglich verschiedene Farbkomponenten um verschiedene Abstände verschoben werden, und zwar dann, wenn sie wieder in Vollfarb-BiIdelementdarStellungen zusammengefügt sind, erzeugen die Farbko'mponenten mit dem kürzeren Weg eine Abbildung eines Bildel ement es-, die kleiner ist als die Abbildung der anderen

farbigen Bildelemente, die eine schlechtere Farbbildqualität •erzeugen. Nun kann das Bild durch den Spiegel 930 hindurchtreten, welcher entweder das "gestreifte Spiegelpaarⁿ-System oder das Linsenanordnungssystem ist, der nachfolgend beschrieben wird, um die Zwischenräume zwischen den Bildelementen für die Endprojektion durch die Projektionsoptiken 940 zu füllen.

Dieses kombinierte System zur Überlagerung entsprechender Farbbildelemente für die Bildung von "Vollfarb-Büdelementen" und der anschließenden Füllung der Zwischenräume durch Vergrößerung oder Verdopplung der Bildelemente könnte ebenso bei einem auf einer Katodenstrahlröhre basierenden Bildprojektor zur Verbesserung der subjektiven Bildauflösung brauchbar sein.

Es sollten nun verschiedene andere Kombinationen erkennbar sein, wie beispielsweise die Verwendung von drei Vollfarb-LCDs bei einem Projektionssystem, wobei die roten Bildelemente einer LCD die grünen Bildelemente einer zweiten LCD überlappen, welche die blauen Bildelemente einer dritten LCD überlappen,, Dies erzeugt auch Vollfarb-Büdelemente, wobei keine Notwendigkeit für das Spiegelsystem in Fig. 9 besteht. Die drei LCD-Systeme ermöglichen drei Lichtquellen (obwohl eine verwendet werden könnte) für das Dreifache der Helligkeit und sind in Fig. 1 dargestellte

Fig. 1 zeigt drei LCDs, eine davon zeigt rote 110, eine grüne 111 und eine blaue 112 Büde"lementdaten an, wobei jede mit Licht der bestimmten Farbe (100, 101, 102) beleuchtet wird« Das rote Licht von der Quelle 100 wird von einem Kondensor gesammelt und von KoHimationsoptiken 130 parallel gerichtet»

Die Projektionsoptik 140 fokussiert eine rote Abbildung auf dem Bildschirm 15O₀ In ähnlicher Weise werden die grünen und blauen Bilder projiziert und gebildet, damit sie-auf dem Schirm konvergieren und ein "Vollfarbbild entstehen lassen. Der Nachteil des Vollfarbsystems, das drei LCDs verwendet, besteht darin, daß die Einstellungen an den Optiken vorgenommen werden müssen, um die Bilder zu konvergieren, sobald der Projektor oder Bildschirm bewegt wird. Dieses Problem wird durch die Verwendung der dichroitischen Spiegel und einer einzelnen ·. Projektionslinse, wie in Fig. 2 dargestellt, ausgeschlossen» die rote Bildinformation aus der LCD 200 reflektiert von dem Oberflächenspiegel 201 weg zu dem dichroitischen Spiegel 204, welcher das rote Licht reflektiert, aber blaues und grünes Licht passieren läßt« Die blaue Blndinformation aus der LCD 220 reflektiert von dem Oberflächenspiegel 202 weg und dann von dem dichroitischen Spiegel 203, welcher blaues Licht reflektiert, aber zuläßt, daß grünes Licht hindurch- · tritt, und tritt dann durch den dichroitischen Spiegel 204» Die grüne Bildinformation aus der LcD 210 tritt durch die dichroitischen Spiegel 203 und 204« Daher wird ein völlig angezeigtes Vollfarbbild durch Projektionsoptiken 205 projiziert, um auf dem Bildschirm 206 ein Bild darzustellen»

Die Konvergenz ist immer vollständig, ungeachtet der Rückpositionierung des Projektors oder Bildschirms. Natürlich könnte eine Vielzahl von einfarbigen und/oder Vollfarb-LCDs verwendet werden, um eine Bildwiedergabe zu erzeugen« Der Nachteil der Verwendung einer Vielzahl von LuDs ist in den erhöhten Kosten der Mehrfach-LCDs zu sehen₀

Entweder mit einer oder mit drei Linsen können die drei Bilder leicht versetzt werden, um die Zwischenräume zwischen den

Bildelementen zu füllen. Beispielsweise kann in Pig. 3 ein blaues Bildelement 301 leicht höher sein als ein rotes Bildelement 302, und ein .grünes Bildelement 303 kann sich leicht links von dem jeweils roten Büdelement 302 befinden,, Es sind viele andere Anordnungen von Verschiebungen der verschiedenen farbigen Bildelemente möglich, und sie dienen alle dem Zweck, die schwarzen Zwischenräume in dem Bild zu verringern, aber gleichzeitig v/erden die einzelnen Farben in einem engen Bereich sichtbarer. Obwohl ein solches Bild akzeptabel sein kann, ist eine bessere Bildauflösung dann erreichbar, wenn alle Bildelemente genau in Triaden (rote, grüne und blaue zusammen bilden "Vollfarb-Bildelemente") mit einem Abstand zwischen derartigen Bildelementtriaden~überlagert sind (angeordnet durch eine geeignete LCD-Herst ellung), vorzugsweise derart, obwohl nicht notwendig, daß sie gleich den Abmessungen eines Bildelementes sind. Dann können die BiIdelementabbildüngen verdoppelt oder erweitert werden,- um die Zwischenräume genau zu füllen und ein "kontinuierliches Bild" zu erzeugen. In Figo 4 ist jedes Bildelement eine Überlagerung eines entsprechenden roten, blauen und grünen Bildelementes_o Das Bezugszeigen 402 stellt Zwischenräume dar, welche zu füllen sindo

Ob nun eine "Vollfarb"-LCD oder mehrfache "einfarbige" LGDs verwendet werden, die"Verwendung einer "aktiven Matrix" könnte den Zwischenraum zwischen den Bildelementen erhöhen,, Ein bevorzugtes Verfahren der Füllung der Zwischenräume ist die geeignete Verwendung von Spiegeln, Zur Herstellung eines Spiegelsystems, das die Bildelemente an besonderen Stellen mit minimalen Lichtverlust verdoppelt, kann ein spezielles "gestreiftes Spiegelsystem" verwendet werden,, Eine solche Konfiguration ist in Fig. 5 gezeigte Die Licht enthaltende Voll-

farbbild-Information 501 (angelegt wie in Pig. 4 angegeben) trifft auf ein "gestreiftes Spiegelpaar", bezeichnet als 502 und 503. Das bewirkt, daß das vollständige'Bild horizontal in der Breite eines Bildelementes mit annähernd der Hälfte der Helligkeit des Originalbildes verdoppelt und verschoben wird (welches auch auf die Hälfte seiner Originalhelligkeit verringert wird), indem die Zwischenräume zwischen den Bildelementen in den horizontalen Reihen, wie in Fig. 6 gezeigt, gefüllt werden. Die vertikalen Reihen 601A, . 602A und 6O3A sind Verdopplungen der vertikalen Reihen 601, 602 bzw. 603. Das kombinierte (original und verdoppelt) Bild befindet sich im Zwischenraum 504 der Pig. 5, dann tritt es durch ein zweites "gestreiftes Spiegelpaar" 505 und 506, welches das Bild verdoppelt, aber es vertikal in der Höhe eines Bildelementes verschiebt, indem zwei Bilder von gleicher Helligkeit erzeugt werden, und zwar eines über dem anderen, und eine Füllung in den horizontalen Reihen erfolgt, wie in Fig. 6 als 610, 611 und 612 angegeben. Auf diese Weise wird ein "festes" Bild ohne Leerräume erzeugt. Die Vermeidung der Leerräume, getrennt farbige Bildelemente und die Unterscheidung zwischen den Bildelementen verbessert die Bildauflösung sogar über die heutigen Bilder der Katodenstrahlröhren in einem geschlossenen Bereich, da die Katodenstrahlröhren erkennbare Linien, Bildelemente und Zwischenräume aufweisen.

Ein "gestreiftes Spiegelpaar" wird beim Betrachten der Fig. besser verständlich. Das Licht von einem einzelnen Bildelement 701 stößt auf einen "durchsichtigen" Abstand 720 auf dem ersten Spiegel 702 des Spiegelpaarso Dieser erste Spiegel besteht aus Glas, Plaste oder einem anderen geeigneten Material, welches über dem sichtbaren Spektrum AR-beschichtet ist und auf seiner entgegengesetzten Seite in Streifen eines geeigneten reflektierenden Materials beschichtet ist, beispielsweise Aluminium

oder Silber. Die gestreifte BeSchichtung kann beispielsweise durch Vakuum-Abscheidung mit einer "gestreiften Maske über dem Glas" ausgeführt sein. Alternativ kann das Glas mit einem fotoempfindlichen Lack beschichtet sein und mit einem projizierten Bild aus Streifen der gewünschten Größe beuchtet sein, üach der Entwicklung wird das Glas für die Metallvakuum-Abscheidung nur an den gewünschten Streifen belichtete

Nach der Abscheidung könnte der verbleibende fotoempf indÜche Lack abgelöst oder weggelöst werden, wobei die erforderlichen durchsichtigen Streifen zurückbleiben,,

Der zweite Spiegel 703 des Paar weist auch wechselnde durchsichtige und reflektierende Streifen auf. Auf diesem Spiegel jedoch ist die reflektierende Schicht dünner, es werden anstelle der Vollspiegel Teilspiegel erzeugt. Der prozentuale Anteil des Reflexionsvermögens wird so eingestellt, daß die beiden BiIdelement-Abbildüngen, die hervortreten, die gleiche Helligkeit aufweisen.

Das Licht von dem Büdelenient 701 stößt nach dem Durchgang durch den Abstand 720 auf den Seilspiegel 730, wobei es einen übertragenen Strahl 710 und einen reflektierten Strahl erzeugt, welcher auf die verspiegelte Oberfläche 740 auf dem ersten Spiegel 702 trifft. Dies reflektiert Licht durch den durchsichtigen Abstand 750 auf dem Spiegel 703 unter Erzeugung eines zweiten Strahls 710 a, welcher ein genaues Duplikat des Strahls 710 ist, außer daß er von dem Strahl 710 benachbart versetzt ist_o Palis der Abstand zwischen den Bildelementen nicht gleich den Abmessungen eines Bildelementes ist, können sowohl die verspiegelten Bereiche 740 auf dem Spiegel 702 als auch die durchsichtigen Abstände 750 auf dem

Spiegel 703 auf die Abmessungen des Abstandes zwischen den Bildelementen eingestellt werden«, "

Die obige Betrachtung der Fig. 5 zeigt, daß das "gestreifte Spiegelpaar" (502, 503), welches vertikale Streifen aufweist, mit Bezug auf den Strahl 501 um eine "vertikale.lieigung3ach.se" · schräggestellt ist, um ein horizontal"versetztes Duplikatbild" zu erzeugen, und ein "gestreiftes Spiegelpaar" (505-506), welches horizontale Streifen aufweist, ist um'eine "horizontale Keigungsachse" geneigt (welche senkrecht zu der Neigungsachse des ersten "gestreiften"Spiegelpaar" und zu dem Strahl 501 ist), ao daß ein vertikal versetztes Duplikatbild erzeugt wird»

Ein alternatives Verfahren zur Büminierung von Zwischenräumen · zwischen den Bildelementen kann unter Verwendung von Linsen anstelle von Spiegeln verwendet werden. Das alternative Verfahren wäre speziell dann brauchbar, wenn der Zwischenraum zwischen den Bildelementen irgendwie von den Abmessungen der Bildelemente abweicht» Beispielsweise sei angenommen, daß der Zwischenraum zwischen den Bildelementen ein wenig größer als die Abmessungen ,des Bildelementes gewesen ist. Es könnte eine Linsenanordnung 801 (wie in den Fig. 8a und 8b dargestellt), die mit derselben Anzahl von Linsen, wie sie die "Vollfarb"-Bildelemente haben (die Anzahl der Farb-"Triadenⁿ~auf den " LCDs, die am Mittelpunkt jeder Linse über dem jeweiligen Bildelement 802 angeordnet sind), verwendet werden, um jedes Bildelement zu vergrößern, wie es in den Fig. 8a und 8b dargestellt ist. Dann könnte entweder eine kollidierende Linsenanordnung 803, wie in Fig. 8a dargestellt, oder eine große kollimierende Optik 804, wie in Fig. 8b dargestellt, verwendet werden, um die nunmehr vergrößerten und angrenzenden Bildelemente für die Projektion durch geeignete Projektionsoptiken

rückzukollimieren<>

Wenn der Zwischenraum zwischen den Bildelementen von den Bildelement abmessungen in der Vertikale anders als in der Horizontale abweicht, wären die anamorphotischen Linsen notwendig, um den Zwischenraum genau auszufüllen» Obwohl die Herstellung kleiner Linsenanordnungen nach dem Stand der Technik erfolgt, ist es weit einfacher und weniger kostspielig, leichter verfügbare bikonvexe Linsen zu verwenden. Diese zylindrischen Linsenanordnungen können mit ihren Achsen senkrecht zueinander überlappt sein, um dasselbe Ziel zu erfüllen. Die Trennung der Linsenfunktion für jede orthogonale Dimension schließt den Bedarf an anamorphotischen Linsen aus, welche schwierig genau und als Ganzes in solchen kleinen Größen zu reproduzieren sind.

Das Herstellen einer "Vollfarb-LCD" schafft andere Probleme, welche, obwohl auf kleinen Anzeigen nicht sehr bemerkenswert, auf einer großen Anzeige größere Probleme erzeugen» Dieses 'Problem läuft auf ein schlechtes Kontrastverhältnis und eine schlechte Farbquaütät hinaus. Um die sich ergebenden Unzulänglichkeiten zu verstehen und auszugleichen, muß das Funktionieren einer VoHfarb-LCD-Wiedergabeeinrichtung sorgfältig analysiert werden.

Die folgende Diskussion erklärt die iJatur.des Problems_o Die übertragene Lichtintensität (TI) aus einem verdrillten nematischen Plüssigkristal!-Bauelement ist bei nicht angelegter Spannung, bei einer Kristalldicke (d) für eine gegebene V/ellenlänge (/^) von der Brechungsanisotropie ( & n) und vom Verdrillingswinkel (Q) des Flüssigkristalle abhängig.

Die übertragene lichtintensität kann nur für einige einzigartige, gleichzeitige Kombination der Werte für dieae Parameter gleich UuIl sein«, Dies bedeutet, daß außer für sehr spezifische Kombinationen der Wellenlänge (7^· ) und Dicke (d) bei einem gegebenen Kristall die übertragene HuIlintensität oder das wahre "Schwarz" nicht vorkommt. Wenn daher die Anisotropie, der'Verdrillungswinkel und die Kristalldicke so wie in einer herkömmlichen LCD festgelegt sind (bestehend aus dem Flüssigkristall zwischen zwei ebenen Platten), kann jederzeit nur eine Farbe in Schwarz übergehen«. Wenn eine Spannung angelegt ist, die den Verdrillungswinkel verändert, dann kann eine andere Farbe in Schwarz übergehen« Diese Hichtlinearität schließt die Möglichkeit des wahren Kontrastes bei allen Farben gleichzeitig aus, und da die wahrgenommene Farbe zusätzlich erzeugt wird, schließt das die wahre FarbquaÜtät aus· Zur weiteren Darstellung zeigt die gestrichelte Kurve der Fig. 10 die übertragene Intensität über dem sichtbaren Spektrum einer Standard-Vollfarb-LCD bei einer gegebenen Dicke. Figo 11a zeigt die Veränderungen des nichtlinearen Durchlässigkeitsgrades für die drei Wellenlängen, die in einer Vollfarb-LCD von gleichförmiger Dicke verwendet werden, die über der Spannung aufgezeichnet sind. Wenn beispielsweise die Rotübertragung ein Minimum aufweist, beträgt die Blauübertragung 10 Prozent und die Grünübertragung'ungefähr 5 %» Eines der Hauptprobleme der heutigen LCDs besteht darin, daß keine wirklichen Schwarzergebnisse mit einem geringen Kontrastverhältnis vorhanden aind. Um dieses Problem zu lösen, kann die Kristalldicke (der Raum zwischen den Platten, die den Flüssigkristall umschließen) unter dem jeweiligen Farbfilter ausgewählt werden, so daß bei genau Hull Volt dem polarisierten Licht die eigentliche Rotation für die spezifische Wellenlänge, die durch das Farbfilter übertragen

wird, auferlegt wird. Indem das für jede der drei Reihen der verwendeten Farbfilter erfolgt, wird für jede Farbe der minimale Lichtwert bei nicht angelegter Spannung übertragen. Daa bringt ein tieferes Schwarz und damit einen höheren Kontrast»: Dieses Ergebnis kommt zustande, wenn die schrittweise Abscheidung oder Ätzung einer Platte erfolgt, um die in Fig_e dargestellten Schritte hervorzurufen»

Durch Verwendung eines LCD-Hohlraumes mit einer "abgestuften Dicke" des Hohlraumes erlaubt die Kristalldicken-Wellenlängenkombination ein wirkliches Schwarz für alle drei Farben gleichzeitig und ein lineares Verhältnis zwischen der ange-, legten Spannung und.der übertragenen Intensität für alle Farben gleichzeitige Dies ist in Fig. 10 (durchgezogene Linie) demonstriert, wobei die Übertragung bei nicht angelegter Spannung für alle Farben gleichzeitig nahezu Hull ist, und in Fig.. 11b, in welcher die Übertragung für alle Farben bei gleichzeitiger Spannung variiert«

Bei einem Demonstrationsmodell des Anmelders ergibt sich unter Verwendung eines Hohlraumes mit "abgestufter Dicke" ein Kontrastverhältnis von 100 : 1 und*eine Farbqualität^ die derjenigen einer Katodenstrahlröhre nahekommt. Diese hohe Farbquaütät kann in dem CIE-Diagramm der Fig. 13 betrachtet werden, in welcher die gestrichelte Linie den Farbton der herkömmlichen Mehrfachfarb-LC-Anzeigen wiedergibt, wobei die punktierte Linie den Farbton einer LC-Farbanzeige mit sich verändernden Kristalldicken und die ausgezogene Linie den Farbton einer herkömmlichen Katodenstrahlröhre wiedergibt ο

Zusammen mit den offenbarten Büdwiedergabesysteoien können viele Projektionsformate verwendet.werden. Außer den gekrümmten,' richtungsempfindlichen und hohes Reflexionsvermögen aufweisenden Schirmen können mit diesem System wenig . kostspielige, weiter streuende Bildschirme verwendet werden«, Ein regulärer Filmschirm oder sogar eine Wand erweisen sich als adäquat bei einem System einer solchen hohen Helligkeit,, Durch eine vertikale Montage der Einheit oder die Befestigung an der Projektionslinse des Oberflächenspiegels kann das Bild beispielsweisean einer Schlaf zimmerdecke wiedergegeben werden,.

Diese zuvor niemals mögliche Technik erlaubt ein bequemes Betrachten der Yideobilder während des Liegens im Bett und ohne Hals- und Rückenbelastungen,

Es kann ebenso eine Rückschirmprojektion erreicht werden. Das herkömmliche Rückschirmfernsehen erfordert ein linsenförmiges Objektiv und eine Fresnellinse für eine ausreichende Helligkeit,, Dies fügt dem Bild "eine wahrnehmbare Struktur hinzu und erzeugt einen begrenzten Betrachtungswinkel, sowohl horizontal als auch vertikal. Diese Art des Bildschirms, ähnlich einer herkömmlichen Katodenstrahlröhre, reflektiert Umgebungslicht zu dem Betrachter, indem es Blendücht erzeugt, welches für das Auge des Betrachters eine zusätzliche Belastung ist. Bei dem vorliegenden System ist die Helligkeit viel höher und erlaubt bei weniger überzeugenden Bildwänden sowohl fortschrittlichere, leichtere als auch ästhetisch zufriedenstellendere Wiedergabeeinheiten_o

Die hohe Helligkeit erlaubt bei der Anwendung ein graues, mattes (d. h. textariertes) Bildschirmmaterial mit weitem Zerstreuungswinkel. Dies erzeugt ein Bild, das aus praktisch beliebigem Winkel mit der gleichen Helligkeit und ohne Blendücht betracht-

bar ist. Diese Art des blendfreien Bildschirms, verbunden mit der Fähigkeit, die Helligkeit und die Färbtemperatur der Anzeige durch Auswahl eines Kolbentyps und einer Betriebsspannung zu verändern, schafft eine wesentlich weniger ermüdende Wiedergabe für Menschen, welche lange Stunden beim Starren auf ein Bildwiedergabegerät verbringen müssen. Ein Beispiel eines mehr künstlerischen und futuristischen Projektionssystems ist in Pig. 14 dargestellt. Der Bildprojektor 1401 kann an einer Stütze 1402 befestigt werden, die ein Bild auf einen Spiegel I403 projiziert₀ Der Spiegel 1403 kann das Bild reflektieren, um es auf einen speziellen Rückprojektionsschirm 1404 zu fokussieren, der in einem Rahmen befestigt ist, welcher scheinbar "im Raum hängt". Der Bildschirm selbst kann aus extrem dünnen Stegen 1405 aus" einem fast beliebigen Material für die Rückprojektion hergestellt sein. Durch Befestigung einer Achse an den Enden jedes Steges mit jeweils einem Getriebe kann ein Motorantrieb verwendet werden, um die Stege zu öffnen (die flach und parallel zum Fußboden liegen) und zu schließen (senkrecht zum Fußboden, um so einen stabilen Rückbildschirm für die Projektion zu erzeugen)_o In der offenen Stellung erscheint der Bildschirm wie ein durchsichtiges Fenster im Raum» Wenn die Projektionseinheit beispielsweise durch Fernsteuerung gedreht wird, können sich die Stege gleichzeitig und schnell unter Erzeugung eines "Videobildes im Raum" schließen,,

Welches Projektionsverfahren auch immer verwendet wird, zwei andere wichtige Probleme bestehen noch« Außer wenn die Oberfläche, die projiziert wird, sich senkrecht zur optischen Achse des Projektionsstrahls befindet, erleidet das Bild aus der Trapezverzerrung und Unscharfe der Teile des Bildes,-die nicht genau auf die Bildschirmoberfläche fokussiert sind,

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Schaden. Dieses Problem besteht, wenn der Projektor auf dem Fußboden befestigt ist, auf einer kleinen Tafel oder an der Decke, und der Bildschirm auf einer Wand zentriert ist_o Katodenstrahlsysteme bewerkstelligen Trapezverzerrungen durch Verändern der elektromagnetischen Ablenkung der Abtastzeilen, Das offenbarte LCB-orientierte System jedoch v/eist vorbestimmte Bildelement st eilen auf und kann deshalb diese Technik nicht verwerten«

Folglich kann ein Typ eines anamorphotischen Linsensystems konstruiert werden« Ein Zoomobjektiv verändert normalerweise die Größe eines projezierten Bildes durch Verändern der relativen Positionen zwischen den Elementen der Projektionsoptiken_o Dies könnte jedoch auch ausgeführt werden, wenn Linsenelemente verschiedener Krümmungen verwendet werden. Bei der vorliegenden Anmeldung wird eine Linse vorgeschlagen, bei welcher zu ihren beiden, die Brennweite verändernden, Linsen eine oberhalb und eine' unterhalb der Standardünse hinzukommt, die alle -in eine Linse geformt sind» Der zentrale Bereich der Linse, der groß genug ist, um die gesamte LGD zu vergrößern, erzeugt ein Rechteck als projiziertes Bild. Aber wenn diese Linse in Bezug auf die LCD angehoben oder abgesenkt wird, wird die Vergrößerung verändert, wodurch eine trapezförmige Bildvergrößerung entweder an der Spitze oder am Boden der Abbildung der LCD bewirkt v/ird, welcher die größte Seitenfläche des Trapezes ist. Deshalb wird das Objektiv nach oben oder unten eingestellt, und zwar in Abhängigkeit vom Winkel bewegt sich nun der Bildprojektor mit dem Bildschirm, wodurch der Trapezeffekt rückgängig gemacht wird.

Das veränderliche Brennpunktproblem kann durch eine wenig bekannte Fotografietechnik, die als "Scheimpflug-Korrektur"

bekannt ist, korrigiert werden, Wenn eine zu fotografierende Szene eine große Tiefe aufweist und eine ziemlich große Blende verwendet wird, besteht der einzige Weg, sämtliche Elemente · der Szene im Brennpunkt zu erhalten darin, das Objektiv und die Pilmebene schräg zu stellen, so daß eine Linse, die durch alle Objekte in der Szene gezogen wird, die Linie schneidet, die durch die Pümebene am selben Punkt gezogen wird, so daß er eine Linie schneidet, die durch die Objektivebene gezogen wird.

Unter Verwendung derselben Logik bewirkt eine mechanische Einstellung, die die LCD-Ebene und die Ebene der Projektionsoptiken schräg stellt, bei Bildung einer Kreuzung mit einer Linie, die durch die Bildebene tritt, daß sich das gesamte Bild im Brennpunkt befindet, selbst wenn der Projektorstrahl nicht senkrecht auf den Schirm gerichtet ist.

Die vorliegende Erfindung gewährt selbst eine dreidimensionale Bildprojektion. Ein Verfahren zur Ausführung einer 3-D-Projektion besteht in der Verwendung von zwei Projektionssystemen mit den Polarisatoren eines LCD-Systems senkrecht zu den Polarisatoren des anderen LCD-Systems. Bei der Sendung stereoskopischer Bildsignale, die beispielsweise von zwei versetzt angeordneten Kameras abgeleitet werden, und auf einen nicht entpolarisierten Bildschirm projiziert werden, wird es dem Betrachter beim Tragen polarisierter Gläser möglich, VoHfarb-3-D-Video zu sehen» Ein Einzelobjektiv für ein 3-D-Videoprojektionssystem kann durch die Anordnung beider LCD-Systeme in einem Gehäuse aufgebaut sein. Anstelle der Verwendung des zweiten Spiegels 503 des ersten "gestreiften Spiegelpaars" 502 und 503 der Fig. 5 können die horizontal versetzten Räume zwischen den Bildelementen einer LGD durch die Bildelemente der anderen LGD durch eine einfache Strahlspaltanordnung gefüllt werden,

indem ein horizontal vernetzt es., ortiaogonal polarisiertes-3-D-Büdpaar zur Projektion durch die Einzelprojektionslinse erzeugt wird· Der gestreifte Spiegel 502 kann mit Bezug auf die Achse des ,eintreffenden Lichtes von der ersten LGD auf einen Winkel von 45° geneigt sein. Das Licht von den Bildelementen dieser Lcd tritt durch die durchsichtigen Bereiche des gestreiften Spiegels. Die zweite LCD, deren Achse senkrecht auf der Achse der ersten LOD steht, reflektiert ihr Licht von den verspiegelten Bereichen des gestreiften Spiegels, wobei ein vernetztes, zusammengesetztes Bild, das aus beiden Bildern besteht, mit orthogonaler Polarisation bewirkt wird«

Ein anderes Verfahren einer 3-D-Projektion, welches verwendet werden kann, ist die autostereoskopische Rückbildschirm-3-D-Projektion. Dieses Verfahren erfordert keinerlei spezielle Gläser für die 3-D-Betraentung. Zwei identische linsenartige Objektivschirme, die Rückseite an Rückseite mit einem, dünnen durchsichtigen Schirm zwischen dies-en angeordnet sind, werden bei verschiedenen Winkeln von zwei oder mehr derartigen Bildprojektoren projiziert, die eine Stereo- oder Mehrfach-Betrachtungswinkel-Information aufweisen. Die Bilder können von der entgegengesetzten Seite des Bildschirms an verschiedenen Stellen im Raum betrachtet werden. Έβηη man sich an verschiedene Stellen um den Schirm herum begibt, sind die Bilder sichtbar, und z^var ständig, ohne daß das Bild überlappt. Das erzeugt mehrere sowohl orthoskopische als auch pseudoskopische Betrachtungszonen im Raum. Wenn man seine Augen in eine orthoskopische Betrachtungszone richtet, so daß ein.Bild an jedes Auge kommt, wird eine 3-D-Darstellung sichtbar. Viele Betrachter werden in der Lage sein, sofort ein orthoskopisches 3-D-Viedeo-Bild aus mehreren Betrachtungswinkeln zu sehen«,

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Die in dieser Anmeldung offenbarten Systeme verwenden alle diskrete, individuell adressierte und (elektrisch) gestützte Bildelemente. Diese Verfahrensweise schafft die Basis für das echte digitale Fernsehen, das heute noch nicht existiert. Gegenwärtig werden sowohl Audio- als auch Videosignale digitalisiert und als digitale Bits auf Laserplatten und "CDs" gespeichert. Diese Digitalisierung bewahrt die genauen Werte des Signals von Mi^rosekunde zu Mikrosekunde. Die Verzerrungen in den Systemen, beispielsweise Verstärkerrauschen und Hichtlinearität, Kratzen, Dropout und andere, Fehler auf dem Aufnahmematerial, Geistersignale und so weiter können durch eine System, bei dem nur auf jedes Bit geachtet wird,, um zu sehen, ob es ein oder aus, eine "0" oder eine "1" ist, vollständig vernachlässigt werden, ohne^darauf zu achten, wenn es sich in der Stärke oder Klarheit verändert. 'i!ena jedoch die digitalen Daten abgetastet werden, müssen die Verstärker und das Herz heutiger Videosysteme, die Katodenstrahlröhre, ein Analogsignal verwerten, das auf Rauschen und falsche Daten zurückzuführen ist und die Qualität des Bildes verschlechterte Die Basis einer Katodenstrahlröhre ist ein Elektronenstrahl, der einen Leuchtstoff abtastet, welcher seihe Stärke in einer analogen Art, soweit es geht, verändert. Im Vergleich dazu ist die vorliegende Erfindung tatsächlich ein digitaler Computer bei jedem Bildelement und arbeitet am besten in einer digitalen Art. Das spiegelt sich wieder in einem genaueren Hochqualitätsfernsehen und einer ebensolchen Bildwiedergabe,, Der aufkommende Druck hin zum Hochzeilenfernsehen sollte die Fachwelt zu dieser Art einer digitalen Anzeigeeinrichtung bewegen als dem System der Qualität_β Zur Erhöhung der Bildauflösung braucht man nur die Anzahl der Bildelemente zu erhöhen, gerade so, wie ein Computer-RAM durch Hinzufügen von mehr Chips vergrößert wird. Zusammenfassend ist festzustellen,

daß die vorliegende Erfindung eine lebensfähige Basis für die Durchführung eines digitalen und Hochzeilenfernsehens möglich macht, ungeachtet der Größenkonvention«,

Während die bevorzugte Ausführungsfortn der Erfindung im Detail dargestellt wurde, werden den Fachleuten Modifikationen und Anwendungen solcher Ausführungsformen einleuchtend sein. Es ist jedoch durchaus verständlich, daß solche Modifikationen und Anwendungen innerhalb des Geistes und Geltungsbereiches der vorliegenden Erfindung liegen, wie sie in den folgenden Ansprüchen erklärt sind»

Claims

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Patentansprüche

1. Bildwiedergabesystem, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristallanzeige (ICD-)Einrichtung mit einer Vielzahl von Bildelementen, die in einer Matrix zur Bildung eines Bildes angeordnet sind, ein Pestkörpersteuer element eines Bildelementes, das mit jedem Bildelement zur Speicherung eines entsprechenden Bildsteuersignals verbunden ist und Mittel zur Projizierung des durch die genannte LCD erzeugten Bildes auf einen Betracht ungsbereich«
2. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Pestkörpersteuerelement des Bildelementes einen Transistor enthält, wobei der genannte Transistor sein entsprechendes Bildelement moduliert»

Bildwiedergabesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Transistor einen Dünnfilm-Peldeffekttransistor enthält.

4· Büdwiedergabesysfem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' weiterhin tote Räume zwischen den Bildelementen vorhanden sind, wobei im wesentlichen von den genannten toten Räumen kein eine Bildinformation tragendes Licht ausgeht .
5. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine lichtsperrende Schicht enthalten ist, die zwischen den Bildelementen positioniert ist.
6. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Wärmeableitvorrichtung enthalten ist.

7· Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Projektionsmittel fur eine Wärmereflexion beschichtet sind.
8. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin wärmeabsorbierende Elemente enthalten sind.
9. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Fluidmittel enthalten ist,
10. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1_} dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin metallflektierende Optiken enthalten sind.
11. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine wärmeempfindliche Einrichtung enthalten ist, wobei die genannte Einrichtung die Temperatur über-

. wacht und die LCD vorspannt, um den TemperaturSchwankungswirkungen entgegenzuwirken,

12_O Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von LcDs enthalten ist, um Mehrfachbilder auf den Betrachtungsbereich zu projizieren und ein Schwarz/ Weiß- oder farbbild zu erzeugen.

13o Bildwiedergabesystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß. weiterhin dichroitisch^ Optiken enthalten sind, wobei die genannten dichroitischen Optiken die von unterschiedlichen Farb-LCDs projezierten Bilder überlappen und ermöglichen, daß die genannten Bilder auf einem Bildschirm mit einer einzelnen Projektionsoptik fokussiert werden.
14. Bildwiedergabesystem nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Vielzahl Farbbildelemente enthalten ist, wobei die Bildelemente voneinander versetzt sind, um tote Räume auszuschließen«

15* Bildwiedergabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Spiegelsystem enthalten ist, um die Bilder der Bildelemente in die toten Räume zwischen den Bildelementen zu duplizieren,,
16. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Linsen enthalten sind, um die toten Räume zwischen den Büdelementen zu füllen.

17° Bildwiedergabesystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Linsen in einer Linsenanordnung angebracht sind»
18. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Linsenanordnung lentikular angeordnet sind_o
19. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte LGD eine VoHfarb-LCD ist, die Bildelemente mit einer Vielzahl von Farben enthält .
20. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht, das von einem der Farbbildelemente ausgeht, das Licht überlappt, das von'einem anderen Farbbildelement ausgeht _o

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β Bildwiedergabesystem nach Anspruch. 20, dadurch gekennzeichnet, daß !zwischen den Bildelementen tote Räume enthalten sind, wobei im wesentlichen von den genannten toten Räumen keine Bildinformation tragendes licht ausgeht_o
22. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Bild verdoppelt wird·, um die toten Räume zwischen den Büdelementen zu füllen»
23. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht, das von jedem aus der Vielzahl der Farbbildelemente ausgeht, optisch erweitert wird, und zwar individuell, um die toten Räume zwischen den Büdelementen zu füllen.

24« Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Flüssigkristallbehälter umfaßt, wobei der genannte Behälter abgestuft ist, um verschiedene Raumlängen des Flüssigkristalle zu erzeugen, die den verschiedenen Wellenlängen des Lichts entsprechen, das durch die verschiedenen Bereiche der Flüssigkristallanzeige projiziert wird.
25. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel zur Projizierung des Bildes auf eine Decke enthalten sind»

26„ Bildwiedergabesystem, gekennzeichnet durch einen Schirm vom Jalousietyp, der eine Vielzahl rotierbarer Stege umfaßte
27. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Projektionsoptik umfaßt, wobei die genannte Optik das Bild trapezförmig vorverzeichnet, um eine Trapezverzeichnung, die sich bei der Projektion des Bildes auf eine Fläche ergibt, so zu kompensieren, daß die Fläche nicht senkrecht zu einer Linie verläuft, die die Fläche und die Projektionsoptik miteinander verbindet»

28„ Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte System auf eine Fläche projiziert, welche nicht senkrecht zu einer Linie verläuft, die die Fläche und die Projektionsoptiken mitein ander verbindet, wobei die LcD und die Projektionsoptiken so geneigt sind, daß sich ihre Ebenen auf einer Linie schneiden, welche auch die Ebene der Fläche schneidet, • die darauf projiziert wird.»

29o Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Vielzahl von LCD-Projektoren enthalten ist, wobei die Projektoren polarisierte stereoskopisch bezogene Bilder auf einen nichtpolarisierenden Schirm, der in 3-D betrachtet wird, projizieren,

3Oo Bildwiedergabesystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der Bilder der genannten Projektoren optisch integriert ist, bevor sie von einer einzelnen Projektionsoptik auf einen Bildschirm weiter projiziert wird»

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· Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Vielzahl Projektoren enthalten ist, wobei die genannten Projektoren davon ausgehend Bilder auf einen Bildschirm projizieren, der aus zwei lentikularen Linsen besteht, die Rückseite an Rückseite angeordnet sind und den Betrachtungswinkel jedes Bildes einschränken.

32» Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Projizierung eines Bildes mit einer Vielzahl von Bildelementen mit zwei oder mehr Farben Mittel zum Überlappen des Lichtes von den Bildelementen, vorgesehen sind»

33„ Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schallunterdrückungssystem enthalten lato
34. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Schallunterdrückungssystem weiter ein schallabsorbierendes Material enthalte
35. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Schallunterdrückungssystem weiterhin Sperren umfaßt, um den Schall abzulenken,,
36. Bildwiedergabesyst.em nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Schallunterdrückungssystem weiter ein Mikrofon, einen Lautsprecher und eine Schaltung umfaßt, um die Phase des Schallsignals zu verändern, die von dem Mikrofon detektiert wird, bevor es an. den Lautsprecher gesendet wird.

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37. Bildwiedergabesysteni.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachtungsbereich eine Fläche aufweist, welche texturiert ist,

38o Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachtungsbereich dunkel gefärbt ist.

39o Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Signale, die sich auf die Bildung des Bildes beziehen, digitalisiert sind₀

40, Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höheren Bildauflösungsdaten, die für das heutige herkömmliche Fernsehen benutzt werden, zur Anzeige eines Bildes mit höherer Auflösung verwertet werden».

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