DE2820175C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbvideoprojektionsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine Fernsehprojektionsanordnung vorgeschlagen worden (ältere DE-OS 26 56 170), die drei Kathodenstrahlröhren mit jeweils einem Bildschirm zum Erzeugen und Projizieren von Farbbildern auf den Projektionsschirm durch drei die Primärfarben enthaltende Lichtstrahlen umfaßt, welche die Bildinformation wiedergeben, wobei die drei Kathodenstrahlröhren mit ihren Bildschirmen in einer ersten Imaginärebene parallel zum Projektionsschirm und untereinander auf einer gedachten Linie parallel zur horizontalen Abtastrichtung des Lichtstrahls ausgerichtet sind. Ferner sind drei optische Linsenanordnungen jeweils vor dem Bildschirm der zugehörigen Kathodenstrahlröhre und dem Projektionsschirm vorgesehen, wobei die Hauptebenen der Linsenanordnungen in einer zweiten Imginärebene liegen, die parallel zum Projektionsschirm verläuft. Die betreffende Anordnung weist ferner einen Korrekturschaltkreis auf, der für die Korrektur der Helligkeit in vertikaler und in horizontaler Richtung dient. Dieser Korrekturschaltkreis ist relativ kompliziert aufgebaut.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, für eine in der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 26 56 170 vorgeschlagene Farbvideoprojektionsanordnung solche zusätzliche Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe die nachteilige unsymmetrische Helligkeitsverteilung des projizierten Bildes mit geringem Aufwand zufriedenstellend zu beheben ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Farbvideoprojektionsanordnung gelöst, die die Merkmale von Oberbegriff und Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufweist und weitere Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise und mit insgesamt besonders geringem Aufwand eine Kompensation der Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in den projizierten Bildern sichergestellt ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines Farbfernsehprojektors bekannter Art;

Fig. 2 eine Schrägansicht des Fernsehprojektors nach Fig. 1, aus der die Anordnung der drei Fernsehbildquellen oder Kathodenstrahlröhren und der beiden Linsen ersichtlich ist;

Fig. 3A und 3B die Umrißform des projizierten roten bzw. grünen Bildes auf dem Schirm;

Fig. 4 die Draufsicht eines weiteren Farbfernsehprojektors;

Fig. 5 eine Schrägansicht des Projektors nach Fig. 4, aus der die Anordnung der drei Kathodenstrahlröhren und der beiden Linsen ersichtlich ist;

Fig. 6A und 6B die Umrißform des roten bzw. des grünen Bildes auf dem Schirm;

Fig. 7 die Umrißform des zusammengesetzten Bildes für den Fall, daß die Mittelachse der Kathodenstrahlröhren 11 und 12 nicht gegenüber den Hauptachsen der Linsen 16 und 17 abgesetzt sind;

Fig. 8 in einer graphischen Darstellung die Verteilung der Helligkeit der projizierten roten und grünen Bilder über die Breite des Schirms;

Fig. 9 die Draufsicht einer Ausführungsform eines Fernsehprojektors gemäß der Erfindung;

Fig. 10 in einer graphischen Darstellung die Helligkeitsverteilung der projizierten roten und grünen Bilder über die Breite des Schirms bei dem Projektor nach Fig. 9.

In Fig. 1 und 2 ist ein Farbfernsehprojektor bekannter Art dargestellt, zu dem eine Kathodenstrahlröhre 1 für ein rotes Bild und eine Kathodenstrahlröhre 2 für ein grünes Bild gehören; diese Röhren sind gegenüber einem Schirm 4 angeordnet. Ferner ist eine Kathodenstrahlröhre 3 für ein blaues Bild so angeordnet, daß ihre Achse senkrecht zu den Achsen der beiden zuerst genannten Kathodenstrahlröhren verläuft. Das Licht des durch die Röhre 1 erzeugten roten Bildes fällt durch einen Halbspiegel 5 und wird durch eine Linse 6 abgelenkt, so daß die Quelle für das rote Fernsehbild auf dem Schirm 4 abgebildet wird. Das Licht des durch die Röhre 2 erzeugten grünen Fernsehbildes wird durch eine Linse 7 abgelenkt und auf den Schirm 4 geleitet. Schließlich wird das Licht der Röhre 3 zur Erzeugung des blauen Fernsehbildes durch den Halbspiegel 5 reflektiert und durch die Linse 6 geleitet, um die Quelle für das blaue Fernsehbild auf dem Schirm 4 abzubilden. Somit werden die drei projizierten Bilder vereinigt und auf dem Schirm gemischt, so daß ein Farbbild entsteht.

Bei dieser betrachteten Vorrichtung verlaufen die Hauptachse 8 der Linse 6 und die Hauptachse 9 der Linse 7 gemäß Fig. 1 jeweils unter enem Winkel ω zum Lot 10 auf dem Schirm 4. Ferner sind die Hauptachsen 8 und 9 der Linsen 6 und 7 symmetrisch zum Lot 10 auf dem Schirm 4 angeordnet. Daher wird gemäß Fig. 3A das rote Bild auf dem Schirm 4 so verzerrt, daß es die Form eines Trapezes erhält, und das grüne Bild wird gemäß Fig. 3B entsprechend, jedoch seitenverkehrt verzerrt. Das blaue Bild wird auf dem Schirm 4 entsprechend Fig. 3A verzerrt, da das blaue Fernsehbild durch die Linse 6 projiziert wird. Die trapezförmigen Bilder nach Fig. 3A und 3B sind zueinander und gegenüber der senkrechten Mittellinie des Schirms 4 symmetrisch.

Wenn diese projizierten Bilder gemischt werden um ein zusammengesetztes Farbbild zu erzeugen, stehen sie insbesondere auf beiden Seiten des Schirms 4 nicht in genauer Deckung miteinander. Genauer gesagt, das rote Bild deckt sich nicht mit dem grünen Bild, und das blaue Bild deckt sich nicht mit dem grünen Bild, während das rote Bild in Deckung mit dem blauen Bild steht.

Um hier Abhilfe zu schaffen, werden die Kathodenstrahlröhren 1, 2 und 3 bei dem betrachteten Fernsehprojektor mit Korrektureinrichtungen versehen, mittels welcher entgegengesetzt verzerrte Fernsehbilder erzeugt werden, um die optischen Verzerrungen bei der Projektion auszugleichen. Wiederum werden die drei verzerrten Fernsehbilder auf den Schirm 4 so projiziert, daß auf dem Schirm ein zusammengesetztes Farbbild entsteht. Die Anwendung dieses Verfahrens bei den Kathodenstrahlröhren führt jedoch wegen der Verwendung der Korrektureinrichtungen zu einer Verteuerung, und außerdem ist es nicht leicht, die Verzerrung in der Gegenrichtung so herbeizuführen, daß die optische Verzerrung genau ausgeglichen wird.

Eine dem voranstehend beschriebenen Farbfernsehprojektor ähnliche Ausführung eines solchen Projektors, nämlich mit ebenfalls im Winkel zur Schirmachse angeordneten Kathodenstrahlsystemen, ist auch aus der DE-OS 19 61 940 bekannt.

Es handelt sich dort um Kathodenstrahlsysteme mit einem komplizierten Aufbau der optischen Teile, nämlich mit je einen konkaven Reflektor und einem reflektierendem Miniskus, die beide einander gegenüberstehen und zwischen denen sich der jeweils eine Phosphorschirm befindet (S. 7, Abs. 3). Innerhalb dieses Reflektorsystems ist eine ringförmige optische Begenzung nach Art einer Photoblende angeordnet. Mit einer solchen Blende läßt sich keine flächenbezogen wirksame Intensitätskorrektur erreichen.

Des weiteren enthält dieser Projektor, und zwar außerhalb der mit den Blenden versehenen Systeme angeordnet und dafür für alle Systeme gemeinsam wirksam, eine Korrekturplatte zur Korrektur von Strahlungsintensitäten. Diese eine einzige Korrekturplatte erstreckt sich außerdem über die gesamte Querschnittsfläche der von allen Kathodenstrahlsystemen zum Bildschirm ausgesandten Strahlung. Diese Platte weist als wesentliches Kennzeichen eine Struktur von Facetten auf, die sich in ihrer Neigung von Punkt zu Punkt ändern und deren Verbindung miteinander Diskontinuitätslinien bilden (S. 8, Mitte).

Fig. 4 und 5 zeigen eine Anordnung bei der eine Kathodenstrahlröhre 11 zum Erzeugen eines roten Fernsehbildes und eine Kathodenstrahlröhre zum Erzeugen eines grünen Fernsehbildes so angeordnet sind, daß die Stirnflächen der Röhren einem Schirm 14 zugewandt sind, auf dem die projizierten Bilder vereinigt bzw. gemischt werden sollen. Ferner ist eine Kathodenstrahlröhre 13 zum Erzeugen eines blauen Fernsehbildes so angeordnet, daß ihre Achse senkrecht verläuft. Der Lichtstrahl der Röhre 11 zum Erzeugen des roten Bildes fällt durch einen Halbspiegel 15 und wird durch eine Linse 16 gebrochen, so daß das rote Fernsehbild auf den Schirm 14 projiziert wird. Der Lichtstrahl des durch die Röhre 12 erzeugten grünen Bildes wird durch die Linse 17 abgelenkt und ebenfalls auf den Schirm 14 projiziert. Schließlich wird der Lichtstrahl der Röhre 13 zum Erzeugen des blauen Bildes durch den Halbspiegel 15 reflektiert und durch die Linse 16 so abgelenkt, daß das blaue Fernsehbild auf den Schirm 14 projiziert wird. Somit werden auf dem Schirm 14 drei verschiedenfarbige Einzelbilder gemischt, um ein Farbbild zu erzeugen.

Dabei verlaufen die Hauptachse 18 der Linse 16 und die Hauptachse 19 der Linse 17 parallel zu dem Mittellot 20 des Schirms 14. Außerdem sind die Hauptachsen 18 und 19 symmetrisch zu dem Mittellot 20 angeordnet und ihm gegenüber nach beiden Seiten jeweils um eine bestimmte Strecke d versetzt.

Da die Hauptachsen 18 und 19 der Linsen 16 und 17 parallel zu dem Mittellot 20 verlaufen, wird bei dieser Anordnung eine trapezförmige Verzerrung der projizierten Bilder wenigstens in senkrechter Richtung vermieden. Mit anderen Worten, das projizierte rote Bild 21 und das entsprechende projizierte blaue Bild erhalten gemäß Fig. 6A eine rechteckige Form, und das projizierte grüne Bild 22 nimmt gemäß Fig. 6B ebenfalls eine rechteckige Form an, da die Linsen 16 und 17 so angeordnet sind, daß ihre Hauptachsen 18 und 19 waagerecht verlaufen. Daher kommen die verschiedenen Bilder in der senkrechten Richtung auf dem Schirm 14 zur Deckung, wenn sie gemischt werden, um ein Farbbild zu erzeugen. Gleichzeitig wird bei dem gemischten Bild eine Farbverschiebung in der senkrechten Richtung des Schirms vermieden.

In der Praxis sind jedoch das projizierte rote Bild 21 und das projizierte grüne Bild 22 in der waagerechten Richtung des Schirms gemäß Fig. 7 um die Strecke 2d gegeneinander versetzt, da zwischen den Hauptachsen 18 und 19 der Linsen 16 und 17 der gleiche Abstand 2d vorhanden ist. Mit anderen Worten, auf dem Schirm 14 tritt eine Waagerechtverschiebung zwischen dem roten Bild 21 und dem grünen Bild 22 auf. Dagegen fällt das projizierte blaue Bild auf dem Schirm mit dem projizierten roten Bild 21 zusammen.

Um diese Waagerechtverschiebung zu korrigieren, sind die Kathodenstrahlröhren 11, 12 und 13 bei der Anordnung nach Fig. 4 gegenüber den Linsen 16 und 17 versetzt. Mit anderen Worten, die Mittelachsen 23 und 24 der Kathodenstrahlröhren 11 und 12 verlaufen zwar parallel zu den Hauptachsen 18 und 19 der Linsen 16 und 17, sind jedoch gemäß Fig. 4 jeweils um eine Strecke e nach außen versetzt. Auch die Mittelachse der Kathodenstrahlröhre 13 ist gegenüber der Hauptachse 18 der Linse 16 um die Strecke e versetzt, so daß der mittlere Lichtstrahl des blauen Bildes der Kathodenstrahlröhre 13 mit dem mittleren Lichtstrahl des roten Bildes zusammenfällt, wenn der blaue Lichtstrahl durch den Halbspiegel 15 reflektiert wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 bei der die Senkrechtverschiebung zwischen den verschiedenen projizierten Bildern durch die Versetzung der Linsen 16 und 17 gegenüber dem Mittellot 20 des Schirms 14 korrigiert wird, während die Waagerechtverschiebung zwischen den verschiedenen projizierten Bildern durch die Versetzung der drei Kathodenstrahlröhren gegenüber den Hauptachsen der Linsen 16 und 17 korrigiert wird, werden die roten, grünen und blauen Bilder auf dem Schirm 14 vereinigt und gemischt, ohne daß eine Verzerrung oder Farbverschiebung in der senkrechten oder waagerechten Richtung eintritt.

Die von den Mittelpunkten der Stirnflächen der Kathodenstrahlröhren 11, 12 und 13 ausgehenden Lichtstrahlen müssen durch die Linsen 16 und 17 am Mittelpunkt des Schirms 14 fokussiert werden. Genauer gesagt müssen diese Lichtstrahlen längs der Achsen der Linsen 16 und 17 zum Mittelpunkt des Schirms gelangen, ohne durch die Linsen abgelenkt zu werden. Im Hinblick hierauf gilt für die Beziehung zwischen d und e die nachstehende Gleichung:

Hierin bezeichnet a den Abstand zwischen den Stirnflächen der drei Kathodenstrahlröhren und den Linsen 16 und 17 und b den Abstand zwischen den Linsen und dem Schirm 14, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Ferner besteht bekanntlich zwischen a und b die nachstehende Beziehung:

Hierin bezeichnet f die Brennweite der Linsen 16 und 17. Somit besteht zwischen d und e die nachstehende Beziehung:

oder

Die vorstehende Beschreibung gilt für einen Projektor, bei dem die Hauptachsen 18 und 19 der Linsen 16 und 17 sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung parallel zum Mittellot 20 des Schirms 14 verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, die Hauptachsen 18 und 19 der Linsen 16 und 17 nur in der senkrechten oder nur in der waagerechten Richtung parallel zum Mittellot 20 des Schirms 14 verlaufen zu lassen.

Obwohl die beschriebene Anordnung das Problem der Erzielung einer genauen Ausrichtung der Bilder auf dem Betrachtungsschirm überwindet, ist noch ein Restproblem der Lösung vorhanden, das unter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 beschrieben wird.

Wie oben beschrieben, wird die vertikale optische Verformung der einander überlagerten Bilder dadurch überwunden, daß die Linsen 16 und 17 mit den optischen Achsen 18 bzw. 19 so angeordnet werden, daß diese parallel und von der Vertikalen 20 zu dem Betrachtungsschirm 14 versetzt sind. Zusätzlich wird eine Korrektur der horizontalen Verschiebung zwischen den Bildern dadurch vorgenommen, daß die Kathodenstrahlröhren 11, 12 und 13 so angeordnet werden, daß ihre Mittelachsen von den optischen Achsen 18 und 19 der Linsen 16 und 17 abgesetzt sind. Eine Folge dieser Anordnungen bzw. Maßnahmen besteht jedoch darin, daß die Verteilung der Helligkeit der Bilder über die Breite des Betrachtungsschirms 14 unsymmetrisch in bezug auf die Mitte des betreffenden Betrachtungsschirms 14 ist, da nämlich die optischen Achsen 18 und 19 von der Vertikalen 20 aus versetzt sind.

Dies bedeutet, daß die Verteilungen der Helligkeiten der durch die Linse 16 projizierten roten und blauen Bilder so sind, wie dies die Kurve 25 in Fig. 8 veranschaulicht, und daß die Verteilung der Helligkeit des durch die Linse 17 projizierten grünen Bildes so ist, wie dies die Kurve 26 in Fig. 9 zeigt. Die Breite des Betrachtungsschirms 14 ist mit L gegeben. Aus Fig. 8 geht hervor, daß die roten und blauen Farben auf der rechten Seite des Betrachtungsschirms 14 verstärkt sind und daß die blaue Farbe auf der linken Seite des Betrachtungsschirms 14 verstärkt ist.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Sie besitzt eine Auffangplatte 27 vor den Linsen 16 und 17. Die Auffangplatte 27 fängt teilweise die roten und blauen Lichtstrahlen mit ihren rechten Seiten auf, und außerdem fängt sie teilweise den blauen Lichtstrahl mit ihrer linken Seite auf. Mit dieser Anordnung können die Verteilungen der Helligkeiten der roten und blauen Bilder über die Breite des Betrachtungsschirmes 14 nahezu symmetrisch in bezug auf die Mitte des betreffenden Betrachtungsschirms 14 gemacht werden, wie dies in Fig. 10 durch die Linie 28 veranschaulicht ist. Darüber hinaus kann die Verteilung der Helligkeit des grünen Bildes über die Breite des Betrachtungsschirmes 14 ebenfalls nahezu symmetrisch in bezug auf die Mitte des betreffenden Betrachtungsschirms 14 gemacht werden, wie dies die Linie 29 in Fig. 10 veranschaulicht. Auf diese Art und Weise kann ein gleichmäßiger Farbton über den Betrachtungsschirm 14 hinweg erzielt werden, wenn rote, grüne und blaue Bilder in Ausrichtung zueinander durch Anwendung der Anordnung gemäß Fig. 9 überlagert werden. Alternativ dazu kann ein Paar von Auffangplatten 30 zwischen den Linsen 16 und 17 und dem Betrachtungsschirm 14 angeordnet werden, um die Lichtstrahlen aufzufangen, wie dies durch gestrichelte Linien in Fig. 9 veranschaulicht ist. Bei dieser Modifikation fängt die rechte Auffangplatte 30 das rote und blaue Licht auf, und die linke Auffangplatte 30 fängt teilweise den grünen Lichtstrahl auf.

Claims (4)

1. Farbvideoprojektionsanordnung mit einem Betrachtungsschirm, auf dem eine Vielzahl von projizierten Bildern in Ausrichtung zueinander überlagert werden kann,
mit einer Vielzahl von Kathodenstrahlröhrenschirmen zur Lieferung der Bilder,
mit einer Vielzahl von Fokussierungseinrichtungen, welche die Bilder von den Kathodenstrahlröhrenschirmen auf den Betrachtungsschirm in Ausrichtung zueinander zur Bildung eines überlagerten Bildes projizieren,
wobei die optischen Achsen der Vielzahl von Fokussierungseinrichtungen weitgehend parallel zueinander verlaufen
und wobei die Mittelachse zumindest einer der Kathodenstrahlröhrenschirme von der entsprechenden einen optischen Achse der Fokussierungseinrichtungen so abgesetzt ist, daß die projizierten Bilder auf dem Betrachtungsschirm miteinander koinzidieren,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Auffangeinrichtung (27; 30) vorgesehen ist, die so angeordnet ist, daß sie teilweise das von zumindest einem der Kathodenstrahlröhrenschirme emittierte Licht zur Kompensation der Ungleichmäßigkeit der Verteilung der Helligkeit der projizierten Bilder auffängt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Kathodenstrahlröhren (31, 32, 33) vorgesehen sind, welche die genannte Vielzahl von Kathodenstrahlröhrenschirmen bereitstellen und welche rote, grüne bzw. blaue Videobilder liefern,
daß die Vielzahl der Fokussierungseinrichtungenn zwei Linsen (16, 17) umfassen,
daß der Lichtstrahl eines ersten Videobildes durch einen halbreflektierenden Spiegel (15) hindurchgeleitet und durch die erste Linse (16) abgelenkt wird,
daß der Lichtstrahl eines zweiten Videobildes durch die zweite Linse (17) abgelenkt wird
und daß der Lichtstrahl eines dritten Videobildes durch den halbreflektierenden Spiegel (15) reflektiert und durch die erste Linse (16) abgelenkt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangeinrichtung (27) eine Platte (27) umfaßt, die so angeordnet ist, daß ihr einer Endbereich teilweise Licht von den ersten und dritten Videobildern auffängt und daß ihr anderer Endbereich teilweise Licht von dem zweiten Videobild auffängt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangeinrichtung (27) eine erste Platte (30), die zum Teil Licht von den ersten und dritten Videobildern auffängt, und eine zweite Platte (30) umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie teilweise Licht von dem zweiten Videobild auffängt.