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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Korrektur
von Farbverfälschungen, welche
bei der Projektion von Bildern mittels Projektoren, deren Farbanteile
unterschiedliche Polarisationsebenen aufweisen, und bei Verwendung
zusätzlicher,
polarisierender Komponenten auftreten.
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In
z.B. Polysiliziumprojektionssystemen sind funktionsbedingt die Polarisationsebenen
der in den drei Grundfarben projizierenden Lichtbündel 90° zueinander
orientiert, d.h., dass zwei der Grundfarben eine gleiche Orientierung
besitzen, meistens rot, blau senkrecht auf grün.
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Bei
einem in der
DE 195
25 871 C1 beschriebenen Stereoprojektionssystem würde beim
Betrachten der aufeinanderprojizierten Stereobilder eines der Bilder
in Grüntönen und
das andere Bild in rot-blau (lila) Farbtönen erscheinen.
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Da
Polysiliziumprojektoren die besten Eigenschaften bezüglich Schnelligkeit,
Kontrast und Lichtstärke
besitzen und derzeit weltweit aus diesen Gründen am häufigsten eingesetzt werden,
ist es wünschenswert,
die bestehenden Mängel
der Farbverfälschung
auszugleichen.
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Aus
EP 0 734 184 A2 ist
ein Polysiliziumprojektionssystem, bei dem die Farbanteile des zu
projizierenden Lichts (beim Austritt aus dem Projektionssystem)
gleiche Polarisationsebenen aufweisen. Daher ist bei einem solchen
Polysiliziumprojektionssystem eine Korrektur von Farbverfälschungen
nicht erforderlich. Jedoch ist das in
EP 0 734 184 A2 offenbarte Polysiliziumprojektionssystem
sehr komplex und daher kostenintensiv.
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Weitere
Projektionssysteme sind aus JP 07-333 557 A und
DE 695 03 375 T2 bekannt.
Jedoch ist mit diesen Systemen ebenfalls keine Korrektur von Farbverfälschungen
möglich.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren und Vorrichtungen
zu entwickeln, mit denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden
werden und mit denen Projektionen, insbesondere mit Polysiliziumprojektoren,
bei denen die Farbanteile des zu projizierenden Lichts (beim Austritt
aus dem Projektionssystem) unterschiedliche Polarisationsebenen
aufweisen, gewährleistet
werden, bei denen die Farbverschiebungen der Einzelbilder ausgeglichen
werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4, 5, 6 und 8 gelöst.
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Das
Verfahren nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsebenen
der Farbanteile mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen der
vom Projektor projizierten Strahlung zeitlich periodisch getauscht
werden, wobei die Frequenz, mit der die Farbanteile unterschiedlicher
Polarisationsrichtungen getauscht werden, derart gewählt wird,
dass die Vertauschung der Farbanteile für einen Betrachter nicht wahrnehmbar
ist.
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Vorzugsweise
wird zur zeitlich periodischen Vertauschung ein LCD-Panel verwendet.
Vorzugsweise werden mindestens zwei Panels hintereinander geschaltet
werden, wobei die Panels in einer vorgegebenen Kombination und Reihenfolge
jeweils aktiviert und deaktiviert werden.
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Nach
einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Korrektur von Farbverfälschungen,
welche bei der Projektion von Bildern auf eine Projektionsfläche mittels
Projektoren und bei Verwendung zusätzlicher, polarisierender Komponenten
entstehen, wobei mindestens zwei Farbanteile der vom Projektor projizierten
Strahlung unterschiedliche Polarisationsebenen aufweisen, ist es
vorgesehen, dass hinter dem Projektor ein Retarder und ein nachfolgender
Linearpolarisator angeordnet werden, wobei die optische Achse des
Retarders zu den Polarisationsebenen der farbabhängig polarisierten Anteile
und zur Lage der Polarisationsebene des linear polarisierten Lichtes
derart ausgerichtet wird, dass sämtliche
Farbanteile die gleiche Intensität
aufweisen.
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Nach
einer weiteren, alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Korrektur von Farbverfälschungen,
welche bei der Projektion von Bildern auf eine Projektionsfläche mittels
Projektoren und bei Verwendung zusätzlicher, polarisierender Komponenten
entstehen, wobei mindestens zwei Farbanteile der vom Projektor projizierten
Strahlung unterschiedliche Polarisationsebenen aufweisen, ist es
vorgesehen, dass beim Fehlen einer Polarisationsebene mit gleichen
Farbanteilen ein LCD-Panel mittels einer Dreiecksansteuerung so
angesteuert wird, dass alle Drehwinkel zur Drehung der Polarisationsebene
gleichen Anteil haben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Korrektur von Farbverfälschungen,
welche bei der Projektion von Bildern mittels eines Projektors entstehen,
deren Farbanteile unterschiedliche Polarisationsebenen aufweisen,
und bei Verwendung zusätzlicher,
polarisierender Komponenten auftreten, ist dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Gitter aus λ/2-Verzögerungsmaterial
oder ein Retarder direkt hinter der Linse des Projektors und vor
einem Prismenvorsatz angeordnet ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Vorrichtung sieht vor, dass zwei Dichroic Beam Splitter und
zwei 90° reflektierende
Prismen derart ausgebildet sind, wobei das eine 90° reflektierende
Prisma an seiner einen Seite eine λ/2-Schicht aufweist, dass das
vom Projektor ausgesandte Licht farbig separiert wird, wobei die
Polarisationsebene des einen Farbanteils an der λ/2-Schicht um 90° gedreht
und im unteren Dichroic Beam Splitter beide Farbanteile ineinander
gefügt
werden.
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Nach
einer weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein LCD-Panel oder mindestens ein pixelweise auflösendes Panel
zwischen der Linse des Projektors und einem Prismenvorsatz aufweist,
welches derart angeordnet ist, dass das vom Projektor kommende polarisierte
Licht im aktivierten Zustand des Panels gedreht wird.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die
Qualität
der 3-D-Bildwiedergabe wesentlich verbessert wird. Durch die hohe
Aktivierungs-Frequenz des optischen Elementes wie LCD erscheint
das Bild beim Betrachter, als würden
beide Farbanteile gleichzeitig projiziert und sich zur Originalfarbe
mischen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen von Vorrichtungen
in Form von Vorsätzen
vor das Linsensystem eines Projektors näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung
zeigen:
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1:
die schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung
in aktiviertem Zustand,
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2:
die schematische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung
nach 1 in deaktiviertem Zustand,
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3:
die schematische Darstellung einer Variante der Vorrichtung nach 1 mit
drei Shutter,
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4:
die schematische Darstellung einer Ausführungsform mit Dichroic Beam
Splitter und 90° reflektierenden
Prismen,
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5:
die schematische Darstellung einer Ausführungsform mit Retarder und
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6:
die grafische Darstellung der Hüllkurve
einer LCD-Ansteuerung.
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Entsprechend
der Darstellung in der 1 besteht in einer Ausführungsform
der Erfindung eine Vorrichtung aus einem Vorsatz 1 vor
einem Projektor 2, der gebildet ist aus einem Shutterpanel 3 in
aktiviertem/eingeschaltetem Zustand und einem Prismenvorsatz 6.
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Das
Shutterpanel 3 kann ein LCD sein, welches direkt hinter
der Linse des Projektors 2 und vor dem Prismenvorsatz 6 eingefügt ist und
welches bewirkt, dass das polarisierte Licht 7 aus dem
Projektor 2 um 90° gedreht
wird.
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Das
Panel 3 wird in einer so schnellen Folge (Frequenz) aktiviert
und deaktiviert, dass das menschliche Auge diesen Vorgängen nicht
mehr folgen kann. Die p- und s-Anteile 5, 4 des
polarisierten Lichtes 7, die den jeweils farbigen Stereoeinzelbildern
entsprechen, werden zeitlich versetzt aufeinanderprojiziert. Der
p-Anteil 5 des polarisierten Lichtes 7 entspricht
zum Beispiel dem grünen
Stereobild, der s-Anteil 4 des polarisierten Lichts 7 entspricht
zum Beispiel dem lilafarbigen Stereobild. Durch die hohe Frequenz
des Shutters 3 erscheint es dem Betrachter jedoch, als
würden
beide Farbanteile 5, 4 gleichzeitig projiziert
und sich zur Originalfarbe mischen.
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Die 2 zeigt
den Zustand des Vorsatzes 1 im Moment des inaktiven Panels 3,
in welchem das polarisierte Licht 7 des Projektors 2 unmanipuliert durchgelassen
wird.
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Der
s-Anteil 4 des polarisierten Lichts 7 entspricht
dem grünen
Stereobild, der p-Anteil 5 des polarisierten Lichts 7 entspricht
dem lila Stereobild.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der Vorrichtung nach der Erfindung mit unterschiedlichen optischen
Mitteln sind im folgenden beschrieben.
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Das
Panel 3 in den 1 bis 3 kann auch
durch ein Gitter aus λ/2-Verzögerungsmaterial oder
aus einem pixelweise auflösenden
Panel gebildet sein.
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Bei
einem pixelauflösenden
Panel kann ein Gitter auf verschiedene Weise gebildet werden: jede zweite
Reihe oder Spalte wird aktiviert oder in der Art eines Schachbrettes,
bei dem alle schwarzen Felder aktiv und alle weißen Felder inaktiv sind.
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Direkt
vor der Linse des Projektors 2 sind die Streueffekte so
groß,
dass sich die Schattenbereiche, welche den aktiven oder inaktiven
Teil des Panels 3 durchqueren, auf der Projektionswand überlagern
und sich je nach Dichte des Gitters dort gleichmäßig verteilen.
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Im
Gegensatz zum beschriebenen Panel 3 aus LCD (1, 2, 3)
muß hier
das Panel pixelansteuerbar sein, es bedarf jedoch keiner kurzen
Aktivierungszeiten.
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Die 4 zeigt
eine Vorrichtung zur Selektion der unterschiedlich polarisierten
Farbkomponenten des projizierten Lichtes und die darauf folgende Gleichrichtung
deren Polarisationsebenen und anschließenden Wiederzusammenführung der
getrennten Komponenten bei gleicher Weglänge des Lichtes und annähernder
Beibehaltung der Farbintensitätsverhältnisse.
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Die
Vorrichtung wird aus zwei Dichroic Cube Beam Splitter DC1, DC2 und
aus zwei 90° reflektierende
Prismen P1, P2 gebildet, wobei das Prisma P1 eine λ/2-Schicht
L aufweist. Die Vorrichtung ist als Vorsatz direkt hinter der Linse
des Projektors 2 eingesetzt.
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In
der 4 ist der Farbbereich (Farbanteil) A durch eine
gestrichelte und der Farbbereich (Farbanteil) B durch eine durchgehende
Linie gekennzeichnet. Die Querstriche verdeutlichen die Polarisationsebenen.
Die um 45° zur
Farblinie A geneigten Linien entsprechen zum Beispiel den p- und
die 90° zur Farblinie
verlaufenden Linien den s-Anteilen. Übereinanderliegend ergänzen sich
beide Farbbereiche zu den Originalfarben mit identischer Polarisationsebene.
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Unter
der Voraussetzung, dass die Farbbereiche, welche von den beiden
Dichroic Cube Beamsplitter DC1, DC2 getrennt werden, auch 90° zueinander
polarisiert sind, kann der dargestellte Vorsatz dazu dienen, das
vom Projektor 2 ausgesandte Licht farbig zu separieren.
Diese Separierung entspricht der Separation der Polarisationsebenen.
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Die
Polarisationsebene des Farbteils A wird an der λ/2-Schicht L um 90° gedreht.
Im Beamsplitter DC2 werden beide Farbteile A und B ineinander gefügt, so dass
ein Bild in Originalfarben und einheitlicher Polarisationsebene
resultiert.
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Wenn
die aufgeführten
Voraussetzungen erfüllt
sind, dann kann Beamsplitter DC1 auch durch ein Nicolsches Prisma
ersetzt werden.
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In
der 5 ist ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung dargestellt, bei dem ein Retarder 13 (doppelbrechender
einachsiger Kristall oder eine λ/2-Verzögerungsplatte)
und ein nachfolgender Linearpolarisator, zum Beispiel in Form einer
Folie oder eines Nicolschen Prismas, zur Anwendung gebracht werden.
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Die
Anwendung ergibt sich, wenn Farbanteile in zwei orthogonal zueinander
liegenden Polarisationsebenen aufgeteilt sind (polarisationsrichtungsabhängige Farbanteile).
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Durch
das Anordnen des Retarders 13 und des nachfolgenden Linearpolarisators
kann linear polarisiertes Licht erzeugt werden, welches zu gleichen Teilen
aus den Komponenten bzw. Polarisationsebenen des einfallenden, farbabhängig polarisierten Lichtes
besteht.
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Erreicht
wird dies durch die genaue Ausrichtung der optischen Achse 9 des
Retarders 13 zu den Polarisationsebenen der farbabhängig polarisierten Anteile
und zur gewünschten
Lage der Polarisationsebene des linear polarisierten Lichtes.
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In
der 4 ist dies verdeutlicht. Der Pfeil 8 kennzeichnet
die gewünschte
Polarisationsebene des farblich unverfälschten Lichtes, der Pfeil 9 die
optische Achse des Retarders 13. Eine virtuelle Polarisationsebene 10 wird
aus gleichen Teilen der Farbkomponente Grün 11 und der Farbkomponente
Blau und Rot 12 gebildet, so dass keine Farbverfälschung vorliegt.
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Wenn
es keine Polarisationsebene 10 mit gleichen Farbanteilen
gibt, z.B. Polarisationsebene für
Blau ist 0°,
für Grün ist 30°, für Rot ist
90°, und
die gewünschte
Polarisationsebene ist 0°,
dann kann durch eine zum Beispiel Dreiecksansteuerung einer LCD
erreicht werden, dass alle Drehwinkel zur Drehung der Polarisationsebene
gleichen Anteil haben (6).
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Alternativ
müssen
die Flächenanteile
der Retarder und der Löcher
im Gitter, unter Berücksichtigung
der Lage der optischen Achse der Retarder, so zusammengesetzt werden,
dass die Farbanteile bei einem nachfolgenden Polarisator wieder
verhältnismäßig wie
im Eingangsstrahlenbild zum Gesamtbild beitragen.
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Die
Berechnung erfolgt mit bekannten Gleichungssystemen.
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- 1
- Vorrichtung/Vorsatz
- 2
- Projektor
- 3
- Optisches
Element/Panel
- 4
- S-Anteil
des polarisierten Lichtes
- 5
- P-Anteil
des polarisierten Lichtes
- 6
- Prismenvorsatz
- 7
- Polarisiertes
Licht
- 8
- Pfeil
(Polarisationsebene)
- 9
- Pfeil
(optische Achse Retarder)
- 10
- Virtuelle
Polarisationsebene
- 11
- Farbkomponente
(grün)
- 12
- Farbkomponente
(rot/blau)
- 13
- Retarder
- L
- λ/2-Schicht
- P1,
P2
- 90° reflektierendes
Prisma
- DC1,
DC2
- Dichroic
Beam Splitter