DE2418220C3

DE2418220C3 - Vorrichtung zum Projizieren von Bildern auf einen Schirm

Info

Publication number: DE2418220C3
Application number: DE19742418220
Authority: DE
Inventors: Claude Champigny Hily
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-01-26
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1982-11-11
Also published as: DE2418220B2; DE2418220A1; GB1467963A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Projizieren von Bildern auf einen Schirm, die eine Lichtquelle, einen Polarisator/Analysator, einen Kollimator zum Kollimieren des Lichtes der Lichtquelle auf ein optisches Relais und ein Projektionsobjektiv enthält, wobei dieser Kollimator einen ersten Teil des aus zwei Teilen bestehenden Projektionsobjektivs bildet, von dem sich der erste Teil zwischen dem Polarisator/Analysator und dem optischen Relais und der zweite Teil zwischen dem ersten Teil und dem Schirm befindet, und wobei die Doppelbrechung des genannten optischen Relais von einem elektrischen Ladungsmuster gestcue t wird.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE OS 12 337 bekannt. Die einzelnen Komponenten (erster und zweiter Teil) des zu dieser Vorrichtung gehörenden Projektionsobjektivs sind aber in ihrem Aufbau, ihrer Anordnung und in ihrer Wirkungsweise nicht genauer beschrieben. Insbesondere ist nichts darüber ausgesagt, wie erreicht werden kann, daß eine Depolarisation des polarisierten Lichts, das den ersten Teil des Projektionsobjektivs durchläuft, der zwischen dem Polarisator/ Analysator und dem optischen Relais angeordnet ist, auf Grund von mechanischen Spannungen infolge der Erwärmung des ersten Teils beim Lichtdurchtritt, verhindert wird. Ebenso ist der DE-OS 15 12 337 nicht zu entnehmen, durch welche Maßnahmen eine Korrektur einer auftretenden Farbaberration bei gleichzeitiger Vermeidung von Depolarisationserscheinungen erfolgt.

Eine Vorrichtung zum Projizieren von Bildern auf

einen Schirm ist ferner aus der FR-PS 14 79 284 sowie aus den französischen Zusatzpatentschriften 94 805 und 95 336 und aus der französischen Zusatzpatentanmel-

j dung 20 31 354 bekannt

Diese Vorrichtung enthält ein optisches Relais mit einer Auftreffplatte aus einem elektrisch isolierenden Material, dessen Doppelbrechung von dem elektrischen Feld abhängt, das zu der FortpflanzungsricHung des

in genannten Lichtes parallel ist, sowie Mittel zum Abtasten einer ersten Hauptoberfläche der genannten Auftreffplatte mit einem Elektronenstrahl, eine Anode zum Auffangen der von der Auftreffplatte emittierten Sekundärelektronen und eine optisch transparente

r> elektrisch leitende Schicht, die auf der anderen Hauptoberfläche der Auftreffplatte angebracht ist, wobei die genannte elektrisch leitende Schicht ein Videosignal empfängt und auf diese Weise die Elektrode zur Steuerung des genannten elektrischen Feldes bildet Nach der genannten französischen Zusatzpatentschrift 94 805 wird das optische Relais zur Reflexion des von einer unabhängigen Lichtquelle gelieferten Lichtes benutzt Die Vorrichtung enthält einen Polarisator, auf den das von der Lichtquelle emittierte Licht konzen-

r> triert wird und einem Kollimator, der das von der Auftreffplatte reflektierte Licht wieder auf einen nun als Analysator wirkenden Polarisator konzentriert

In dieser Zusatzpatentschrift wird erwähnt, daß der Kollimator die Funktion eines Projektionsobjektivs

jo erfüllen kann, wobei dann der Abstand zwischen diesem Objektiv und der Auftreffplatte nur wenig von der Brennweite dieses Objektivs verschieden ist.

Dadurch befindet sich das Objektiv zwischen zwei sich kreuzenden Polarisatoren der Vorrichtung und

is daher in der Bahn, der das polarisierte Licht folgt, das bereits vom optischen Relais moduliert ist. Dies bedeutet, daß eine beliebige mechanische Spannung, die in den Linsen des Objektivs unter dem Einfluß von Temperaturänderungen auftreten kann, eine unerwünschte Streupolarisation des LtcUes und damit das Auftreten von Streulicht auf dem Projektionsschirm zur Folge haben wird, wodurch Helligkeitsfehler im Bilde und außerdem eine Kontrastverringerung auftreten werden.

t5 In der genannten französischen Zusatzpatentanmeldung 20 31 354 wird der obengenannte Nachteil bereits teilweise durch die gegenseitige Trennung des Kollimators und des Projektionsobjektivs vermieden; die Vorrichtung enthält eine plankonvexe, als Auftreffplattenträger dienende Linse, wobei sich das Objektiv zwischen dem Analysator und dem Projektionsschirm befindet. Das Projektionsobjektiv beeinflußt dabei nicht mehr das Auslesen der auf der Oberfläche der Auftreffplatte vorhandenen Information, wodurch vermieden werden kann, daß besondere Vorkehrungen, insbesondere in bezug auf etwa auftretende mechanische Spannungen, getroffen werden müssen.

Die als Auftreffplattenträger dienende plankonvexe Linse ist aus einem Material, wie Flußspat, hergestellt, das wegen seiner isotropen Eigenschaften, seiner guten Wärmeleitfähigkeit und seines Ausdehnungskoeffizienten gewählt wird, der nur wenig von dem des Auftrcffplattenmaterials verschieden ist, so daß in der Linse bei einer etwaigen Temperaturerhöhung keine mechanischen Spannungen auftreten.

In einer derartigen Vorrichtung befindet sich die Auftreffplatte stets etwa im Brennpunkt des Projektionsobjektivs. Das Anbringen des Polarisators/Analy-

sators zwischen der Auftreffplatte und dem genannten Objektiv erfordert schon, daß der Gegenstandsabstand des Objektivs groß ist, welcher Abstand ζ. Β. gleich dem 1 - bis 2fachen der Brennweite des Objektivs ist.

Der genannte Abstand muß noch größer sein, wenn es ■-> erforderlich ist, andere umfangreiche Elemente in der Bahn zwischen der Auftreffplatte und dem Polarisator, der das Licht folgt, anzuordnen. Die genannten Elemente sind z. B. dichroitische Filter, die einen Winkel von 45° mit der Achse einschließen und zur Auftren- id nung des Lichtes in drei Farben verwendet werden.

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

Die Anwendung eines derartigen Objektivs weist gewisse Nachteile auf infolge der Tatsache, daß für dieselbe Öffnung die Aberrationen größer werden, je größer der genannte Abstand wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum m Projizieren von Bildern auf einen Schirm zu schaffen, die gegenüber den bekannten Vorrichtungen verbesserte Abbildungseigenschaften besitzt, insbesondere eine geringe Depolarisation des Lichtes bei gleichzeitig korrigierter Farbaberration. :ϊ

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Polarisator/Analysator zwischen dem ersten, die Stärke des Projektionsobjektivs bestimmenden und dem zweiten, optische Fehler des Projektionsobjektivs korrigierenden Teil angeordnet sind. jo

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

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

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

F i g. 1 eine Vorrichtung zum Projizieren von Bildern in einer einzigen Farbe, und

F i g. 2 eine Vorrichtung zum Projizieren von Bildern in drei Farben.

In Fig. 1 bezeichnet 14 die Kathodenstrahlröhre des optischen Relais. Die Auftreffplatte in Form einer zu dem Eingangsfenster 15 der Röhre parallelen Platte aus KD₂PO4-Material, die den elektrooptischen Pockels-Effekt aufweist, ist mit 13 bezeichnet. Diese Röhre enthält außerdem alle Elemente, die in der schon mehrere Male genannten französischen Patentschrift 14 79 284 angegeben sind, und insbesondere die Elemente des Kühlsystems, die der Deutlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt wurden. Das Licht wird mittels einer Lichtquelle 22 und eines Spiegelkondensators 123 geliefert. Das Licht ist auf den Polarisator 124 an einem der Brennpunkte des optischen Systems 125 konzentriert, das sich zwischen dem Polarisator 124 und der Auftreffplatte 13 befindet und zur Kollimation des vom Polarisator stammenden Lichtes auf die doppelbrechende Auftreffplatte 13 des optischen Relais dient.

Der Polarisator 124 ist in Form eines Wollaston-Prismas dargestellt. Nach der Erfindung kann dieser Polarisator naturgemäß auch eine andere Form aufweisen.
Auf seinem Rückweg von der Platte 13 passiert das Licht aufs neue den Polarisator 124, der jetzt als Analysator wirkt. Das optische System 126, das durch mindestens zwei Teilsysteme gebildet wird und zwischen dem Polarisator/Analysator 124 und dem Schirm 127 angeordnet ist, ist mit dem optischen System 125 kombiniert, damit ein korrigiertes Projektionsobjektiv erhalten wird.

Nach der Erfindung ist dieses System 125 derart aufgebaut, daß es von einem großen Lichtenergiestrahl durchlaufen werden kann, ohne daß mechanische Spannungen im Glas auftreten, die eine gewisse Depolarisation des Lichtes vor dem Analysieren des Doppelbrechungseffekts der Auftreffplatte 13 mittels des Analysators 124 herbeiführen könnten.

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

Dadurch, daß bei der Herstellung des ganzen Systems 125 ausschließlich dasselbe Material gebraucht wird, ist es aber nicht möglich, die Farbtvrdberrationen zu korrigieren. Diese Korrektur erfolgt >,iit Hilfe des optischen Systems 126. Da sich dieses System zwischen dem Polarisator und dem Schirm befindet, beeinflußt es die Bestimmung des Polarisationszustandes des von der Auftreff^latte 13 emittierten Lichtes nicht. Auf diese Weise ist es zulässig, daß das genannte System 126 mechanischen Spannungen unterworfen wird, die auftreten, wenn das genannte System von einem großen Lichtstrahl durchlaufen wird, wodurch es möglich wird, bei der Herstellung des Systems 126 verschiedene Glasarten zu verwenden.

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

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

Das Projektionsobjektiv, das durch die optischen Systeme 125 und 126 gebildet wird, kann auf die in der französischen Patentschrift 21 41 525 beschriebene Weise ausgebildet werden, wobei der genannte konvergierende Teil (125) des Objekt^;vs dann aus Silicium besteht. Nach der Erfindung ist insbesondere der Gegenstandsabstand des optischen Systems 125 groß, und zwar erheblich größer als die Brennweite.

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

Nacii der Erfindung wird diese Möglichkeit dazu benutzt, einen Farbfernsehbildprojektor mit Hilfe von drei Relais vom in der französischen Patentschrift 14 79 284 beschriebenen Typ zu bilden.

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

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

F.ines dieser Filter, und zwar das Filter 37, das einen Winkel mit der optischen Achse einschließ! und zwischen dem optischen Element 34 und dem Polarisator 124 angeordnet ist, reflektiert das blaue Licht des Spektrums zu dem optischen Element 35 und läßt das grüne und das rote Licht durch.

Das andere Filter 36 reflektiert das rote Licht des Spektrums zu dem Relais 32 und läßt das grüne Licht zu dem Relais 31 durch. Die Weise, in der die verschiedenen Elemente angeordnet sind, ist derartig, daß die Auftreffplatten der Relais (31 und 32 einerseits und 33 andererseits) in Brennpunkten der Elemente 34 bzw. 35 liegen, die die Selbstkollimation der grünen, roten bzw. blauen Lichtkomponenter. des Spektrums auf den Polarisator 124 sicherstellen.

Nach der Modulation von den Auftreffplatten rekombinieren die blauen, grünen und roten Lichtkomponenten in dem gemeinsamen Teil des optischen Systems, der durch den Polarisator/Analysator 124 und das optische System 126 gebiidet wird, das eine Korrekturlinse für die optischen Elemente 34 und 35 bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Projizieren von Bildern auf einen Schirm (127), die eine Lichtquelle (22), einen Polarisator/Analysator (124), einen Kollimator zum Kollimieren des Lichtes der Lichtquelle auf ein optisches Relais (14) und ein Projektionsobjektiv enthält, wobei dieser Kollimator einen ersten Teil (125) des aus zwei Teilen bestehenden Projektionsobjektivs (125, 126) bildet, von dem sich der erste Teil zwischen dem Polarisator/Analysator und dem optischen Relais und der zweite Teil (126) zwischen dem ersten Teil und dem Schirm befindet, und wobei die Doppelbrechung des genannten optischen Relais von einem elektrischen Ladungsmuster gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator/Analysator (124) zwischen dem ersten (125), die Stärke des Projektionsobjektivs bestimmenden und dem zweiten, optische Fehler des Projektiofi<4>bjektivs korrigierenden Teil (126) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elemente des ersten Teiles des Projektionsobjektivs aus demselben optischen Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des Projektionsobjektivs aus Siliciumoxid hergestellt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Wiedergabe farbiger Bi^er, die drei optische Relais je zur Wiedergabe einer Primärfr-be enthält, dadurch gekennzeichnet, daß d^r zweite Teil des Projektionsobjektivs den drei Primärfr "ben gemeinsam ist.