DE4143221C2

DE4143221C2 - Optisches System für einen Projektor

Info

Publication number: DE4143221C2
Application number: DE4143221A
Authority: DE
Inventors: Soon Hyung Kwon
Original assignee: Gold Star Co Ltd
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1991-12-30
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2011-12-31
Also published as: DE4143221A1; US5283602A; JPH04296737A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Bild-Projektor und insbesondere auf ein optisches System für einen solchen Projektor, welches imstande ist, die Trapezverzerrung, welche das auf einen Bildschirm projizierte Bild als umgekehrte, trapezartige Form erscheinen läßt, zu kompensieren, wobei das optische System ein Bild in jeder gewünschten Höhe auf dem Bildschirm plaziert, ohne daß die Trapezverzerrung in Erscheinung tritt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2, welche ein optisches System für einen Projektor nach dem Stande der Technik zeigen, umfaßt das System eine Lichtquelle 1 zum Aussenden von Licht, ein Kondensor-Element (light condensing part) 2 zum Sammeln des von der Lichtquelle 1 ausgehenden Lichtes, ein Projektionsobjekt 3 mit einem Bild, welches auf einen Bildschirm projiziert werden soll, eine Bild-Projektions-Linse 4 zur Projektion des Bildes von dem Objekt 3 und einen Projektionsschirm 5, auf den das Bild projiziert wird.

Konventionell wird als Objekt 3 eine planare Anzeige verwendet, welche einen Film und Flüssigkristalle aufweist.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Konstruktion des bekannten Projektors dergestalt, daß die Lichtquelle 1, das Kondensor-Element 2, das Projektionsobjekt 3 und die Bild-Projektions-Linse 4 auf einem gemeinsamen optischen Pfad angeordnet sind, und darüber hinaus dieser optische Pfad identisch ist mit der Mittelachse des auf den Projektionsschirm 5 projizierten Bildes.

Wenn nun beim Projizieren des Bildes auf den Projektionsschirm 5 mit dem bekannten Projektor der Hauptlichtstrahl BC durch die Mittelpunkte des Projektionsobjekts 3 und der BildProjektions-Linse 4 hindurchtritt, um senkrecht auf die Oberfläche des Projektionsschirmes 5 aufzutreffen, tritt keine Trapezverzerrung auf, da die mittlere Höhe des Projektors identisch ist mit der mittleren Höhe des Bildes auf dem Projektionsschirm 5. Wenn der Hauptlichtstrahl BC jedoch schräg auf die Oberfläche des Projektionsschirmes 5 auftrifft, also die mittlere Höhe des Projektors nicht identisch ist mit der mittleren Höhe des Bildes auf dem Projektionsschirm 5, wird das Bild im oberen Teil des Projektionsschirmes 5 graduell unscharf (defocused), so daß dort gemäß Fig. 2 eine Trapezverzerrung auftritt, wobei ein umgekehrtes, trapezartiges Bild auf dem Projektionsschirm 5 erscheint, obwohl der zu projizierende Gegenstand ein rechteckförmiges Projektionsobjekt 3 ist.

Die Trapezverzerrung aufgrund des Auseinanderfallens der mittleren Höhen von Projektor und Bild auf dem Projektionsschirm bedingt, daß die Qualität des Bildes auf dem Projektionsschirm sich verschlechtert, daraus ergibt sich ein Problem der Verschlechterung der Bildqualität des TV-Projektions-Systems (projection television system), mit welchem der Projektor ausgestattet ist.

Im Bemühen zur Lösung des zuvor geschilderten Problems des Auftretens der Trapezverzerrung muß der Projektor horizontal angeordnet sein, um seine mittlere Höhe mit der des Bildes auf dem Projektionsschirm in Deckung zu bringen. Demzufolge wird die Höhe des Projektionsschirmes gezwungenermaßen auf die Aufstellhöhe des Projektors beschränkt. Demgemäß wird der Projektor gewöhnlich auf einer relativ hohen Position aufgestellt, um seine mittlere Höhe mit der des Projektionsschirmes, welcher gewöhnlich auch in einer relativ hohen Position aufgestellt werden muß, in Einklang zu bringen.

Darüber hinaus ist ein weiterer Typ eines Projektors bekannt, welcher fähig ist, die Trapezverzerrung zu kompensieren. Bei dieser Art von Projektor sind die Zentren des Projektionsobjektes 3 und der Projektions- Linse 4 bezogen auf die optische Achse des Projektors exzentrisch angeordnet, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise kann diese Projektorart die Trapezverzerrung kompensieren, wobei das auf den Projektionsschirm 5 projizierte Bild eine Form aufweist, welche identisch ist mit der Form des Projektionsobjektes 3 und darüber hinaus überall gleich scharf (uniformly focused) ist.

Jedoch weist diese Projektorart, welche fähig ist, die Trapezverzerrung zu kompensieren, einen Nachteil dahingehend auf, daß das Bild auf dem Bildschirm mit einer Aufwärtstendenz wiedergegeben wird, und die Höhe, bei der die Kompensation der Trapezverzerrung vollzogen wird, auf eine ganz bestimmte Höhe beschränkt ist, was eine beträchtliche Schwierigkeit bei der Kompensation der Trapezverzerrung des Bildes auf dem Projektionsschirm zur Folge hat. Weiterhin läßt sich eine perfekte Kompensation der Trapezverzerrung nicht erreichen.

Aus der japanischen Patentanmeldung 61-99118 ist ein weitere Projektor bekannt, bei dem ein hoher Ausnutzungsgrad der Lichtquelle und ein exzellenter Kontrast dadurch erreicht werden, daß das von der Lichtquelle ausgesendete Licht mittels farbselektiver halbdurchlässiger Spiegel hinsichtlich seiner Wellenlänge separiert wird und wobei die einzelnen Lichtstrahlen zur Erzeugung eines Farbbildes mittels eines Lichtübertragungsmodulators moduliert werden. Auch mit diesem bekannten Projektor läßt sich eine zufriedenstellende Kompensation der Trapezverzerrung nicht erreichen.

Weil die Technik der Flüssigkristalle (liquid crystal LC) beachtliche Fortschritte gemacht hat, werden darüber hinaus im allgemeinen Flüssigkristalle für den Projektor verwendet, indem ein solcher Projektor mit Flüssigkristall-Anzeige (liquid crystal display LCD) für ein Farbfernseh-Projektions-System (projection color television system) vorgesehen ist, welches eine hohe Bildqualität und einen großen Bildschirm erfordert. Jedoch kann der bekannte LCD-Projektor nicht wirkungsvoll für das Farbfernseh-Projektions-System eingesetzt werden, weil dieses System ständig seine Installationsposition wechselt und darüber hinaus die gleiche Bildform wie die des Originalbildes als Abbildung auf dem Projektionsschirm erfordert.

Fig. 4 zeigt ein representatives Beispiel eines bekannten LCD-Projektors, welcher mit drei LCD-Anzeigen versehen ist und fähig ist, die Trapezverzerrung des Bildes zu kompensieren. Wie dargestellt ist, weist der LCD- Projektor eine kompakte Konstruktion auf und führt Farblicht-Trennung und Farblicht-Zusammenführung durch.

Wie in Fig. 4 dargestellt, enthält der LCD-Projektor eine weiße Lichtquelle 10 zum Aussenden von weißem Licht, einen um 45° geneigten Ultraviolett/Infrarot-Strahlen filternden halbdurchlässigen Spiegel 11, welcher zu einem optischen Pfad des von der Lichtquelle 10 ausgesendeten Lichtes geneigt unter einem Neigungswinkel von 45° angeordnet ist, ein vertikales Ultraviolett/Infrarot- Strahlen-Auffang-Filter 12, welches senkrecht zum optischen Pfad angeordnet ist, ein um 45° geneigtes Blaulicht-Filter 13, welches geneigt zum optischen Pfad angeordnet ist, und fähig ist, rotes und grünes Licht zu reflektieren, jedoch blaues Licht durchzulassen und einen Blaulicht-Reflexionsspiegel oder einen geneigten Totalreflexionsspiegel 14, welcher auf dem optischen Pfad an einer dem Filter und Spiegel 11 gegenüberliegenden Position angeordnet ist, um das blaue Licht aus dem Blaulicht-Filter 13 zu reflektieren. Auf dem vom Blaulicht-Filter 13 abgelenkten optischen Pfad ist ein um 45° geneigter Grünlicht-Reflexionsspiegel 15 angeordnet, welcher das grüne Licht reflektiert und das rote Licht durchläßt.

Darüber hinaus sind auf dem vom Totalreflexionsspiegel 14 reflektierten optischen Pfad hintereinander eine Sammellinse 16 und ein erstes monochromes LCD-Element 17 angeordnet, wobei das LCD-Element 17 zur Behandlung des Blaulicht-Signales dient. Ein Blaulicht-Filter oder ein Grünlicht-Reflexionsspiegel 18 ist vor dem ersten LCD- Element 17 angeordnet, um das grüne Licht zu reflektieren und das blaue Licht durchzulassen. Auf dem vom Grünlicht- Reflexionsspiegel 15 abgelenkten optischen Pfad sind hintereinander eine Sammellinse 19 und ein zweites monochromes LCD-Element 20 angeordnet, wobei das LCD- Element 20 zur Behandlung des Grünlicht-Signales dient. Eine Sammellinse 21 und ein drittes monochromes LCD- Element 22 sind vor dem Grünlicht-Reflexionsspiegel 15 angeordnet, wobei das LCD-Element 22 zur Behandlung des Rotlicht-Signales dient.

Ein um 45° geneigter Reflexionsspiegel 23 ist vor dem dritten monochromen LCD-Element 22 angeordnet. Darüber hinaus ist am Kreuzungspunkt des vom Totalreflexionsspiegel 23 ausgehenden optischen Pfades und des vom Grünlicht-Reflexionsspiegel 18 ausgehenden optischen Pfades ein Rotlicht-Filter 24 angeordnet, welches fähig ist, das rote Licht durchzulassen und grünes und blaues Licht zu reflektieren.

Der Totalreflexionsspiegel 23 und das Rotlicht-Filter 24 sind geneigt unter einem Neigungswinkel von 45° auf dem gleichen optischen Pfad entsprechend angeordnet.

Darüber hinaus ist vor dem Rotlicht-Filter 24 ein Projektionsobjektiv 25 angeordnet, das ein Bild auf einem Projektionsschirm 26 erzeugt, auf den es projiziert wird.

Hierbei enthält ein Farblicht-Trennungs-Element des bekannten LCD-Projektors das Blaulicht-Filter 13, den Totalreflexionsspiegel 14 und den Grünlicht- Reflexionsspiegel 15, während ein Farblicht-Zusammenführ- Element des LCD-Projektors den Totalreflexionsspiegel 23, das Rotlicht-Filter 24 und den Grünlicht- Reflexionsspiegel 18 aufweist.

Die Arbeitsweise des bekannten LCD-Projektors mit der zuvor geschilderten Konstruktion ist den Fachleuten auf diesem Gebiet gut bekannt, so daß auf eine detaillierte Beschreibung dieser Arbeitsweise des bekannten LCD-Projektors an dieser Stelle verzichtet werden kann.

Für den Fall, daß der bekannte LCD-Projektor, welcher fähig ist, die Trapezverzerrung zu kompensieren, bei der Kompensation einer Aufwärtsbewegung des optischen Pfades der Bild-Projektions-Linse 25 in der gleichen Weise wie bei dem Projektor mit einem einzigen Paneel gemäß den Fig. 1 bis 3 beschrieben, unterliegt, kommt es zu einem Nachteil dahingehend, daß das Ausmaß der Kompensation der Trapezverzerrung durch den Umfang der Aufwärtsbewegung der Bild-Projektions-Linse 25 begrenzt wird. Mit anderen Worten ist bei einer Anordnung des bekannten optischen Systems eines LCD-Projektors das Ausmaß der Aufwärtsbewegung der Projektions-Linse durch die Größe des Projektors begrenzt, bedingt durch die Abmessungen des enthaltenen optischen Systems, so daß der Umfang der Kompensation der Trapezverzerrung zwangsweise auf einen kleinen Bereich beschränkt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches System für einen Projektor zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden und welches mit einem Spiegel versehen ist, welcher zwischen einem Projektionsobjekt und einem Projektionsobjektiv angeordnet und entlang einem optischen Pfad des optischen Systems parallel verschiebbar ist, wobei die Trapezverzerrung des auf einen Bildschirm an beliebiger Position projizierten Bildes unabhängig von der Höhe zuverlässig kompensiert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein optisches System mit den Merkmalen des einzigen Patentanspruchs.

Die vorstehenden und weitere Merkmale, Eigenschaften und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung besser verständlich. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform eines bekannten optischen Systems eines Projektors nach dem Stande der Technik, bei dem

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Konstruktion des optischen Systems zeigt und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des optischen Systems nach Fig. 1 zeigt, bei dem die Trapezverzerrung eines auf einen Projektionsschirm projezierten Bildes gezeigt wird,

Fig. 3 in schematischer Darstellung das optische System des Projektors nach den Fig. 1 und 2, bei dem die Trapezverzerrung des Bildes kompensiert wird,

Fig. 4 schematischer Darstellung ein optisches System eines bekannten LCD-Projektors mit drei LCD-Tafeln bei dem die Trapezverzerrung des Bildes nach der gleichen Methode wie der in Fig. 3 dargestellten kompensiert wird,

Fig. 5 bis 8 das erfindungsgemäße optische System für einen Projektor, bei dem

Fig. 5 eine schematische Darstellung des optischen Systems zum Erläutern des grundlegenden Prinzips des Projektors zeigt,

Fig. 6 eine schematische Darstellung des optischen Systems zum Erläutern der Kompensation der Trapezverzerrung eines auf einen Bildschirm projizierten Bildes zeigt,

Fig. 7 eine schematische Darstellung mit dem grundlegenden Prinzip des erfindungsgemäßen optischen Systems zeigt,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des optischen Systems zeigt, um das erfindungsgemäße Prinzip der Kompensation der Trapezverzerrung zu erläutern und

Fig. 9 eine Darstellung gemäß Fig. 4, jedoch die vorliegende Erfindung zeigend.

In Fig. 5 ist das grundlegende Prinzip des erfindungsgemäßen optischen Systems für einen Projektor gezeigt, wobei das optische System eine Lichtquelle 101 zum Aussenden von Licht, ein Kondensor 102 und ein Projektionsobjekt 103 hintereinander entsprechend auf einem optischen Pfad des von der Lichtquelle 101 ausgesendeten Lichtes angeordnet und einen Spiegel 106, welcher vor dem Projektionsobjekt 103 mit einem Neigungswinkel von 45° angeordnet ist, um die bevorzugte Richtung des von der Lichtquelle 101 ausgesendeten Lichtes - also den optischen Pfad des Lichtes - zu verändern, aufweist. Auf dem vom Spiegel 106 abgelenkten optischen Pfad ist ein Projektionsobjektiv 104 zur Projektion des Projektionsobjektes 103 auf einen Projektionsschirm 105 angeordnet, um auf dem Projektionsschirm 105 ein Bild zu erzeugen.

In dem oben genannten optischen System ist der Spiegel 106 entlang dem optischen Pfad parallel verschiebbar angeordnet. Daher wird, wenn der Spiegel 106 parallel in Richtung auf das Projektionsobjekt 103 entlang dem optischen Pfad verschoben wird, das Zentrum der Bild- Projektions-Linse 104 stufenweise verändert, um an einer höheren Position angeordnet zu werden, welche dem Zentrum des Projektionsobjektes 103 entspricht, wodurch eine Aufwärtsbewegung der Projektion des Bildes erfolgt.

Die Parallelbewegung des Spiegels 106 entlang dem optischen Pfad kann auf einfache Weise erreicht werden durch konventionelle Verschiebungselemente, welche im allgemeinen aus Gleitführungsschienen, Schrauben und dergleichen oder auch aus völlig anderen Verschiebeelementen bestehen kann, ohne daß der Grundgedanke dieser Erfindung verlassen wird.

Daher kann auf die Beschreibung von Konstruktion und Arbeitsweise der Verschiebeelemente ruhig verzichtet werden.

Nachfolgend wird die Kompensation der Trapezverzerrung des auf dem Bildschirm erscheinenden Bildes im Detail beschrieben.

In Fig. 5 ist der Projektionsschirm 105 auf der Mittelachse X des Projektionsobjektivs 104 angeordnet, so daß der Einfallswinkel und der Ausfallswinkel des Hauptlichtstrahles BC in bezug auf den Spiegel 106 jeweils 45° betragen, damit eine Trapezverzerrung des Bildes auf dem Projektionsschirm 105 nicht auftritt.

Betrachtet man nun Fig. 6, welche die Kompensation der Trapezverzerrung des Bildes für dieses optische System zeigt, wird das Bild durch das optische System nach oben projiziert, indem der Spiegel 106 nach unten bewegt wird, um den Einfallswinkel und den Ausfallswinkel des Hauptlichtstrahles BC in bezug auf den Spiegel 106 auf einen Wert unterhalb von 45° zu bringen.

Bei dieser Aufwärts-Projektion wird das von der Lichtquelle 101 ausgesendete Licht zunächst vom Kondensor 102 fokussiert, danach durch das Projektionsobjekt 103 geführt und trifft anschließend mit einem Einfallswinkel kleiner als 45° auf den Spiegel 106 auf, um von diesem mit einem Ausfallswinkel kleiner als 45° reflektiert zu werden. Auf diese Weise wird das vom Spiegel 106 reflektierte Licht anschließend durch das Projektionsobjektiv 104 geführt, wobei der Projektor das Bild auf den Projektionsschirm 105 nach oben projiziert, d. h. auf eine relativ höhere Position als die der Mittelachse X des Projektionsobjektivs 104.

Auf diese Weise wird durch das erfindungsgemäße optische System für einen Projektor erreicht, daß durch Aufwärts- und Abwärts-Bewegung des Spiegels 106 ohne Auftreten einer Trapezverzerrung ein klares Bild auf den Projektionsschirm 105 projiziert wird. Darüber hinaus ist die Höhe, bei welcher die Trapezverzerrung zuverlässig kompensiert werden kann, nicht beschränkt, so daß das gewünschte klare Bild an jeder beliebigen Position auf dem Projektionsschirm 105 erzeugt werden kann, ohne daß eine Trapezverzerrung auftritt und unabhängig von der Höhe des Projektionsschirmes 105.

Obwohl zuvor beschrieben wurde, daß der Spiegel 106 auf dem optischen Pfad des von der Lichtquelle 101 ausgesendeten Lichtes geneigt unter einem Neigungswinkel von 45° angeordnet ist, weiß ein Fachmann auf diesem Gebiet, daß der Neigungswinkel des Spiegels 106 in bezug auf die Veränderung der relativen Position zwischen Lichtquelle 101 und Projektionsobjektiv 104 auch geändert werden kann.

Das erfindungsgemäße Prinzip der Kompensation einer Trapezverzerrung wird nun in Zusammenhang mit den Fig. 7 und 8 im Detail beschrieben.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, liegen, wenn das Projektionsobjekt 103 und das Projektionsobjektiv 104 an der Ebene durch den Spiegel 106 gefaltet werden, die Lichtquelle 101, der Kondensor 102, das Projektionsobjekt 103 und das Projektionsobjektiv 104 auf einer geraden Linie, wie mit der gestrichelten Linie in Fig. 7 angedeutet werden soll.

Die Form des Bildes, wenn das Licht, welches durch den Kondensor 102 fokussiert wird und anschließend durch das Projektionsobjekt 103 und schließlich durch das Projektionsobjektiv 104 geführt wird, ist im Falle der Anordnung, wie sie durch die durchgezogenen Linien in Fig. 7 dargestellt ist, die gleiche wie die des Bildes, wenn das Licht, welches durch den Kondensor 102 fokussiert wird und anschließend durch das Projektionsobjekt 103 und schließlich durch das Projektionsobjektiv 104 geführt wird, im Falle der Anordnung, wie sie durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 dargestellt ist.

Andererseits, wenn der Spiegel 106 in einer nach unten bewegten Position angeordnet ist, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8 angedeutet ist, wird der optische Pfad des Hauptlichtstrahles BC in bezug auf die gemeinsame Mittellinie Y der Lichtquelle 101, des Kondensors 102 und des Projektionsobjektes 103 verändert und ebenso bezüglich der Mittellinie X des Projektionsobjektivs 104. Daher bewegt sich das Licht entlang einem neuen optischen Pfad, auf dem der Einfalls- und Ausfallswinkel des Lichtes in bezug auf den Spiegel 106 entsprechend weniger als 45° betragen, wobei gleichzeitig eine Aufwärts-Projektion des Bildes auf den Projektionsschirm 105 erfolgt.

Zu diesem Zeitpunkt wird das wahre Projektionsobjekt Oa so projiziert, als ob es an einer Position eines angenommenen Projektionsobjektes Ob angeordnet wäre, dabei ist es möglich, ein klares Bild ohne das Auftreten einer Trapezverzerrung zu erhalten.

Je tiefer der Spiegel 106 bewegt wird, desto höher schiebt sich die Position des projizierten Bildes, wobei ohne das Auftreten einer Trapezverzerrung auf dem Projektionsschirm 105 ein klares Bild projiziert wird, welches an einer höheren Position als der des Projektors angeordnet ist.

Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung ein optisches System eines LCD-Projektors mit drei LCD-Tafeln nach vorliegender Erfindung, wobei die Trapezverzerrung des Bildes bei diesem LCD-Projektor nach der gleichen Methode wie der in Fig. 6 dargestellten kompensiert wird. Der Projektor nach der "Drei-LCD-Tafel"-Art nach Fig. 9 weist ein optisches System mit der gleichen Konstruktion wie der des konventionellen Projektors nach Fig. 4 auf. Wie dargestellt, enthält der LCD-Projektor eine Lichtquelle 110 zum Aussenden eines weißen Lichtes, einen Ultraviolett/Infrarot-Strahlen-filternden Spiegel 111, welcher geneigt bezüglich des optischen Pfades des von der Lichtquelle 110 ausgehenden Lichtes unter einem Neigungswinkel von 45° angeordnet ist, ein vertikales Ultraviolett/Infrarot-Strahlen-Auffang-Filter 112, welches senkrecht zum optischen Pfad angeordnet ist, ein um 45° geneigtes Blaulicht-Filter 113, welches geneigt bezüglich des optischen Pfades angeordnet ist und in der Lage ist, rotes und grünes Licht zu reflektieren und blaues Licht durchzulassen und einen geneigten Totalreflexionsspiegel (ein Blaulicht-Reflexionsspiegel) 114, welcher auf dem optischen Pfad an einer Position entgegengesetzt zum filternden Spiegel 111 angeordnet ist, um das Blaulicht aus dem Blaulicht-Filter 113 zu reflektieren. Auf dem vom Blaulicht-Filter 113 abgelenkten optischen Pfad ist ein um 45° geneigter Grünlicht-Reflexionsspiegel 115 angeordnet, welcher das grüne Licht reflektiert und rotes Licht hindurchläßt.

Darüber hinaus sind auf dem vom Totalreflexionsspiegel 114 ausgehenden optischen Pfad hintereinander ein Kondensor 116 und ein erstes monochromes LCD-Element 117 angeordnet, wobei das LCD-Element 117 zur Behandlung des Blaulicht-Signals vorgesehen ist. Ein Blaulicht-Filter oder ein Grünlicht-Reflexionsspiegel 118 ist vor dem ersten LCD-Element 117 angeordnet, um das grüne Licht zu reflektieren und das blaue Licht hindurchzulassen. Auf dem optischen Pfad ausgehend von dem Grünlicht- Reflexionsspiegel 115 sind hintereinander ein Kondensor 119 und ein zweites monochromes LCD-Element 120 angeordnet, wobei das LCD-Element 120 zur Behandlung des Grünlicht-Signals vorgesehen ist. Ein Kondensor 121 und ein drittes monochromes LCD-Element 122 sind vor dem Grünlicht-Reflexionsspiegel 115 angeordnet, wobei das LCD-Element 122 zur Behandlung des Rotlicht-Signals dient.

Ein um 45° geneigter Totalreflexionsspiegel 123 ist vor dem dritten monochromen LCD-Element 122 angeordnet. Darüber hinaus ist am Kreuzungspunkt des vom Totalreflexionsspiegels 123 ausgehenden optischen Pfades und des vom Grünlicht-Reflexionsspiegels 118 ausgehenden optischen Pfades ein Rotlicht-Filter 124 angeordnet, welches in der Lage ist, rotes Licht durchzulassen und grünes und blaues Licht zu reflektieren.

Der Totalreflexionsspiegel 123 und das Rotlicht-Filter 124 sind auf dem gleichen optischen Pfad unter einem jeweiligen Neigungswinkel von 45° angeordnet.

Darüber hinaus ist vor dem Rotlicht-Filter 124 ein Projektionsobjektiv 125 angeordnet, das ein Bild auf einen Projektionsschirm 126 projiziert, um dort ein Bild zu erzeugen.

Natürlich können der jeweilige Neigungswinkel des Totalreflexionsspiegels 123 und des Rotlicht-Filters 124 im Zusammenhang mit der Veränderung der relativen Position von Lichtquelle 110 zum Projektionsobjektiv 125 entsprechend verändert werden.

Bei diesem "Drei-LCD-Tafel"-Projektor bewegen sich der Totalreflexionsspiegel 123 und das Rotlicht-Filter 124, welche auf dem optischen Pfad angeordnet sind, parallel bezüglich der monochromen LCD-Elemente 117, 120 und 122 zur gleichen Zeit, um die Trapezverzerrung zu kompensieren.

Auf diese Weise läßt sich das Bild nach oben oder nach unten auf den Projektionsschirm 126 projizieren, wobei gleichzeitig eine Trapezverzerrung komplett kompensiert werden kann, bedingt durch die Parallelverschiebung des Totalreflexionsspiegels 123 und Rotlicht-Filters 124 bezüglich der monochromen LCD-Elemente 117, 120 und 122.

Der Totalreflexionsspiegel 123 und das Rotlicht-Filter 124 sind auf einem Träger 127 befestigt, um zur gleichen Zeit parallel verschoben werden zu können. Der Träger 127 ist angetrieben durch konventionelle Antriebsmittel, welche im allgemeinen aus Gleitführungsschienen, Schrauben und dergleichen bestehen und wird darüber hinaus von einer konventionellen Steuereinheit gesteuert. Die konventionelle Konstruktion und Arbeitsweise des Trägers 127 sind dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt, so daß auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann.

Während der Bewegung des Trägers 127 werden die optischen Charakteristika zwischen dem Projektionsobjekt und des Projektionsobjektivs 125 ununterbrochen fortgesetzt, dabei werden die drei Farb-Darstellungen, also die rote, grüne und blaue Farbdarstellung auf den Projektionsschirm 105 ohne jede Farbveränderung projiziert.

Wie weiter oben beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung ein optisches System für einen Projektor mit den Vorteilen vor, daß ein klares Bild ohne das Auftreten einer Trapezverzerrung auf einem Bildschirm an einer beliebigen Position unabhängig von der Höhe des Projektors und der Höhe des Projektionsschirmes projiziert wird, und welches sich darüber hinaus für ein Farbfernseh-Projektions-System eignet, welches im allgemeinen einen großen Bildschirm und eine hohe Bildqualität erfordern und darüber hinaus Veränderungen seiner Installationsposition zuläßt.

Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu illustrativen Zwecken dargestellt sind, weiß der Fachmann, daß verschiedenste Veränderungen, Zusätze und Alternativen möglich sind, ohne den Grundgedanken und den Sinn der Erfindung, wie er sich im Patentanspruch äußert, zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

Lichtquelle

2

Kondensor-Element

3

Projektionsobjekt

4

Bild-Projektions-Linse

5

Schirm

10

Lichtquelle

11

UV/IR-Strahlen filternder Spiegel

12

UV/IR-Strahlen-Auffang-Filter

13

Blaulicht-Filter

14

Totalreflexionsspiegel

15

Grünlicht-Reflexionsspiegel

16

Sammellinse

17

Erstes LCD-Element

18

Grünlicht-Reflexionsspiegel

19

Sammellinse

20

zweites LCD-Element

21

Sammellinse

22

drittes LCD-Element

23

Totalreflexionsspiegel

24

Rotlicht-Filter

25

Bild-Projektions-Element

26

Schirm

101

Lichtquelle

102

Kondensor-Element

103

Projektionsobjekt

104

Bild-Projektions-Linse

105

Schirm

106

Spiegel

110

Lichtquelle

111

UV/IR-Strahlen filternder Spiegel

112

UV/IR-Strahlen-Auffang-Filter

113

Blaulicht-Filter

114

Totalreflexionsspiegel

115

Grünlicht-Reflexionsspiegel

116

Sammellinse

117

erstes LCD-Element

118

Grünlicht-Reflexionsspiegel

119

Sammellinse

120

zweites LCD-Element

121

Sammellinse

122

drittes LCD-Element

123

Totalreflexionsspiegel

124

Rotlicht-Filter

125

Bild-Projektions-Element

126

Schirm

127

Träger
BCHauptlichtstrahl
XMittelachse der Bild-Projektions-Linse

103

YMittelachse der Lichtquelle

101

Oawahres Objekt
Obangenommenes Objekt

Claims

1. Optisches System für einen Projektor mit folgenden Bestandteilen:

1. einer Lichtquelle (110)
2. farbselektive halbdurchlässige Spiegel (113, 115) zum Trennen des von der Lichtquelle (110) ausgesendeten Lichtes in rotes, grünes und blaues Licht,
3. Kondensoren (116, 119, 121) zum Fokussieren des jeweils von den farbselektiven halbdurchlässigen Spiegeln (113, 115) ausgehenden farbigen Lichtes,
4. LCD-Elementen (117, 120, 122) zum Beeinflussen des jeweils von den Kondensoren (116, 119, 121) fokussierten Lichtes roter, grüner und blauer Farbe,
5. Lichtüberlagerungselementen (118, 124) zum Überlagern des jeweils von den LCD-Elementen (117, 120, 122) ausgehenden farbigen Lichtes und
6. Projektionsobjektiv (125) zum Projizieren des jeweiligen von den Lichtüberlagerungselementen (118, 124) ausgehenden farbigen Lichtes auf einen Schirm (126), um auf dem Schirm (126) ein Farbbild zu erzeugen,

wobei das erste Lichtüberlagerungselement aus einem farbselektiven halbdurchlässigen Spiegel (118) und das zweite Lichtüberlagerungselement aus einem Totalreflexionsspiegel (123) und einem farbselektiven halbdurchlässigen Spiegel (124) besteht, wobei der Totalreflexionsspiegel (123) und der farbselektive halbdurchlässige Spiegel (124) des zweiten Lichtüberlagerungselementes geneigt zur optischen Achse angeordnet sind, welche durch Trennungs-Elemente (113, 115) Projektionsobjektiv (125) und Projektionsschirm (126) festgelegt wird und wobei das zweite Lichtüberlagerungselement (123, 124) parallel zur optischen Achse der Lichtquelle (110) bewegbar ist.