DE68920045T2

DE68920045T2 - Fernsehvorführungssystem.

Info

Publication number: DE68920045T2
Application number: DE68920045T
Authority: DE
Inventors: Dietrich Grabis; Peter Knoll
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1989-09-23
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2009-09-24
Also published as: WO1990004903A1; EP0440675A1; US4918535A; DE68920045D1; EP0440675B1; JPH04502986A

Description

Die Erfindung betrifft ein Fernseh-Betrachungssystem, spezieller Fernseh- Anzeigen auf großen Fernseh-Bildschirmen in Kombination mit kompakt bauenden Fernsehgeräten.

Hintergrund.

Fernsehgeräte mit großen Betrachtungsschirmen benötigen ein Gehäuse erheblicher Tiefe, ein Umstand, der bei großen Fernseh-Bildröhren besonders unerwünscht ist. Außerdem sind derartige Geräte mit großen Bildröhren ziemlich schwer, da die Bildröhre mit zunehmender Größe an Gewicht stark zunimmt.
Es wurde vorgeschlagen, flachere Fernsehgeräte mit Hilfe von Kathodenstrahlröhren zu realisieren, bei denen die das Fernseh (TV)-Bild ergebenden Strahlen abgelenkt werden. Die TV-Bildröhren werden seitlich in Bezug auf den Abbildungsschirm der Röhre angeordnet. Der Elektronenstrahl in der Röhre wird im Röhrenhals beschleunigt und geeigner reguliert. Anschließend wird der Strahl mit einer geeigner vorgesehenen, negativ aufgeladenen Elektrode zur Ablenkung auf die phosphoreszierende Schicht des TV-Abbildungsschirms abgelenkt. Mit dieser Lösung gelingt eine erhebliche Verkleinerung des Gerätes nicht, weil das Strahlerzeugungssystem immer noch einen erheblichen Raumbedarf hat. Die Helligkeit ist bei einer derartigen Anordnung unbefriedigend. Das beschriebene System kann nur mit relativ kleinen Bildschirmen realisiert werden, weil beim Einsatz größerer Bildschirme eine verzerrungsfreie Ablenkung nicht erzielbar ist. Außerdem eskalieren die Kosten deratiger Systeme mit zunehmender Bildschirmgröße stark.
Es wurde auch vorgeschlagen drei Kathodenstrahlröhren nebeneinander anzuordnen, die entsprechend ihren Grundfarben separate Teilbilder über einen schwenkbaren Ablenkspiegel auf einen Projektionsschirm am Gehäuse projizieren, so daß die jeweiligen primärfarbigen Bilder auf dem Bildschirm überlagert werden (siehe Deutsche Patentschrift DE-05 28 53 831). Diese Anordnung hat sich als ungeeignet zur kommerziellen Realisierung erwiesen, da zum Gewinnen des Betrachtungsbildes der Spiegel und der Betrachtungsschirm in einem Betrachtungsposition gekippt werden müssen und anschließend die Relativlage von Spiegel, Betrachtungsschirm und TV-Bildröhren sorgfältig zu justierein ist. Das Gerät wird im offenen Zustand verstaubt und verunreinigt, so daß schließlich störende Flecken und ähnliches auf dem Betrachtungsschirm erscheinen. Die Anordnung baut groß und ist, da drei TV-Bildröhren erforderlich sind, teuer. Bei großflächiger Projektion sind Verzerrungen und unscharfe Bereiche, ähnlich wie defokussierte Bildbereiche, praktisch unvermeidlich, insbesondere zum Schirmrand hin. In der Praxis ist es unmöglich die Primärbilder von den drei TV-Bildröhren in genauer Passung auf die gesamte Projektionsfläche zu projizieren.
Da das Spiegelsystem offen und ausgesetzt ist, ergeben Lichtreflexionen am Spiegel infolge von Fremdlicht und andere Lichtreflexionen schlechtere Kontraste und lästige Geisterbilder, die beim Betrachten der TV-Anzeige stören.
In der Zeitschrift Optical Engineering (Vol. 27, No. 1, Januar 1988, Seiten 16 bis 22) ist unter dem Titel "Current trends in optics for projection TV" (Moderne Tendenzen bei optischen Systemen für das Projektions-Fernsehen) ein Projektionssatz beschrieben, bei dem in einer Kammer ein CRT-Anzeige hinter einem Betrachtungsschirm angeordnet ist. Zwischen der CRT-Anzeige und dem Betrachtungsschirm liegen eine Linse und einer oder mehrere Spiegel zum Falten eines optischen Weges. Von Nachteil ist hierbei, daß die Ebenen der CRT-Anzeige und des Betrachtungsschirmes nicht parallel zueinander liegen. Auch die Spiegel liegen nicht parallel, insbesondere nicht parallel zu den oberen und unteren Rändern des Betrachtungsschirmes, so daß das Fixieren der Spiegel in der Kammer schwierig ist. Ein weiterer Gesichtspunkt ist, daß aufgrund der Lage der CRT-Anzeige, der Spiegel und der Anzeige ein optisch gefalteter Projektionsabschnitt ergibt, bei dem verschiedene Projektionspunkte nicht optisch abstandsgleich zwischen dem Projektionsschirm der CRT-Anzeige und dem Betrachtungsschirm sind. Fokussieren aller Punkte auf dem Betrachtungsschirm ist daher nicht möglich.
Die Patentschrift JP 58-191580 A beschreibt ein Projektions-Fernsehgerät, bei dem zwei Spiegel in einer Kammer angeordnet sind. Die Spiegel liegen nicht parallel zueinander, auch nicht die CRT-Anzeige und der Betrachtungsschirm. Die oben erwähnten Probleme bestehen also auch hier.

Die Erfindung.

Ein Erfindungszweck ist die Angabe eines Fernseh-Projektionssystems, bei dem die Projektion einer Fernseh-Anzeige problemlos möglich ist, eine erhebliche Bautiefe der Gerätes nicht notwendig ist und - verglichen mit bekannten Geräten - mit geringerem Gewicht und einfacher ausgeführt werden kann. Dieser Zweck wird gemäß den in Anspruch 1 beanspruchten Merkmalen erreicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Fernseh-Projektionssystem bilden die zwei Spiegel ein optisch gefaltetes System, welches die TV-Anzeige auf den Betrachtungsschirm abbildet. Als TV-Bildröhre wird vorzugsweise eine Miniatur-Kathodenstrahlröhre eingesetzt. Das Spiegelsystem ergibt Flexibilität im Anordnen der TV-Bildröhre bezüglich des Betrachtungsschirms. Die Anordnung kann räumlich beliebig positioniert werden, d.h. die TV-Projektionsröhre läßt sich bezüglich des Betrachtungsschirms seitlich oder darunter anordnen. Für bestimmte Installationen ist ein im wesentlichen vertikaler Weg der Lichtstrahlen wünschenswert.
Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird die TV-Bildröhre - vorzugsweise eine Miniatur-Kathodenstrahlröhre - gegen die Mittelachse des Betrachtungsschirms versetzt, und erfolgt Anordnung zwischen dem Schirm der TV-Bildröhre und dem Betrachtungsschirm so, daß Punkte innerhalb des Sichtfeldes, die projiziert werden und den gleichen Winkel bezüglich einer zentralen Brennlinie einnehmen, immer den gleichen optischen Weg zwischen den Projektionsschirm der TV-Bildröhre und dem Betrachtungsschirm haben.
Die Ablenkspiegel können von beliebiger, geeigneter Art sein. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsart haben aber die Ablenkspiegel einen nicht- metallischen Träger bzw. Lager und sind so angeordnet, daß der Einfallswinkel des Lichtstrahls wenigstens geringfügig größer ist als der kritische Winkel für Totalabsorption.
Ein Vorteil des Systems ist die einfachere optische Projektion. Mit Hilfe eines optischen Linsensystems, in Verbindung mit einem Falt-Spiegelsystem, wird ein TV-Projektionssystem in flacher Bauweise gewährleistet und zusätzlich ist ein geringeres Gesamtgewicht des Systems erzielbar.
Eine Miniatur-Kathodenstrahlröhre ist speziell deshalb vorzuziehen, weil sie ein kleineres und leichteres Gesamtsystem ermöglicht. Seitliche Versetzung der TV-Bildröhre bezüglich des Abbildungsschirmes - oder, bei vertikaler Anordnung, Versetzung nach oberhalb oder unterhalb des Betrachtungsschirms - ermöglicht einen besonders raumsparenden Aufbau des optischen Faltsystems. Das Linsensystem ergibt, zusammen mit dem Spiegel, eine Projektion des Bildes auf den Betrachtungsschirm ohne Verzerrung und unscharfe oder verwaschene Bereiche, so daß sich eine zusätzliche Fokussierung erübrigt. Zu flache Bauweise des Geräts und Systems trägt zusätzlich derartige Führung des Lichtstrahls bei, daß er innerhalb des Grenzbereiches des kritischen Winkels, bei dem Totalabsorption des Lichtes erfolgt, liegt. Mit einem so aufgebauten System und einer entsprechenden Anordnung der Spiegel ist ein besonders flaches und raumsparendes Gerät oder System erzielbar.
Entsprechend einem Merkmal der Erfindung kann eine Fresnellinse, z.B. eine Kreuzlinse, vor dem Betrachtungsschirm - bezogen auf den Lichtstrahlweg - für noch stärkere, verzerrungsfreie Vergrößerung des projizierten Bildes benutzt werden.
Das System ist problemlos für Schwarz-Weiß (B/W)- wie auch Farbfernsehen anpaßbar. Je nach dem welcher Typ TV-Bildröhre benutzt wird, können Filter wie Farbfilter, Zirkularpolarisationsfilter oder Graufilter in den Lichtstrahlweg gelegt werden - vorzugsweise vor dem Betrachtungsschirm -, um auf diese Weise Störungen durch Reflexion, Blendung, Geisterbilder und ähnliches zu begrenzen oder vollständig zu beseitigen.
Das optische Faltsystem kann mit nur einem einzigen Spiegel ausgeführt werden. Durch Beschränken auf nur einen einzigen Spiegel ist ein besonders einfach und komfortabel aufgebautes TV-System erzielbar. Dadurch, daß, je nach Wunsch, ein einziger Spiegel verwendet wird oder mehrere, ist eine problemlose Übertragung der TV-Anzeige vom Bildschirm der TV-Bildröhre auf den Betrachtungsschirm möglich, wahrend dem Systementwerfer ein breiter Spielraum zum Anpassen an den verfügbaren Raum in Vorführbereichen bleibt.
Zeichnungen zur Veranschaulichung einer bestimmten Ausführungsart der Erfindung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einer CRT und zwei Spiegeln,
Fig. 2 eine stark schematisierte Ansicht der Anordnung von Filtern bezüglich eines Betrachtungsschirms, teilweise auseinandergezogen.

Ausführliche Beschreibung

Funktion:

Nach Darstellung in Fig. 1 wird die auf dem Bildschirm 8 der CRT 1 erzeugte Anzeige durch das optische Linsensystem 2 vergrößert und auf den ersten Spiegel 3 projiziert. Der erste Spiegel 3 bildet, zusammen mit dem Betrachtungsschirm 10, ein gefaltetes optisches System mit geringem Raumbedarf des zur Projektion benutzten Projektionsgeräts. Entsprechend einem Merkmal der Erfindung kann eine Fresnellinse 11 hinter dem oder anstelle des Betrachtungsschirms 11 angeordnet werden.
Mit einer Kreuz-Fresnellinse aus einem oder zwei Elementen - vorzugsweise aus Acrylharz optischer Qualität gepreßt - ist eine noch stärke verzerrungsfreie Vergrößerung des TV-Bildes möglich.
Der Fig. 1 ist weiter zu entnehmen, daß der Strahl vom Projektionsschirm 8 der CRT 1 über das optische System 2 zu dem erwähnten ersten Spiegel 3 projiziert wird, von dort Projizieren der TV-Anzeige auf einen zweiten Spiegel 4 erfolgt der annähernd parallel zu dem Spiegel 3 liegt. Das Bild von dem ersten Spiegel 3 wird durch das optische Linsensystem 2 vergrößert. Anschließend wird die TV-Anzeige von hinten auf den Betrachtungsschirm 10 projiziert. Der Ort des Betrachters - schematisch mit dem Augensymbol gezeigt - ist in Fig. 2 ebenfalls angegeben. Diese Anordnung ist ziemlich kompakt und kann noch kompakter als in Fig. 1 oder für stärkere Vergrößerung gestaltet werden. Bei derartiger Projektion ist das Bild von der CRT 1 auf dem Projektionsschirm 10 verkehrt. Somit muß bei Benutzen dieses Systems die CRT 1 für Umkehrprojektion gesteuert werden, was elektronisch problemlos möglich ist, oder ist die CRT 1 um 180º zu drehen. Das Ablenksystem für den Elektronenstrahl der CRT 1 kann problemlos, per Elektronik, durch geeignete Signalverarbeitung in der Ablenkschaltung so gestaltet werden, daß das Bild seitenverkehrt oder höhenverkehrt erscheint.
Das System nach Fig. 1 kann zum Projizieren von B/W- oder Farbfernsehen benutzt werden. Für Farbfernsehen wird als CRT 1 vorzugsweise eine Miniatur- Farb-CRT benutzt, und bei entsprechenden Anordnungen ist ein Grau- oder Neutralfilter im Weg der projizierten TV-Anzeige wünschenswert. Bei einem Schwarz-Weiß-System wird als CRT 1 eine B/W-Bildröhre benutzt, und bei entsprechenden Anordnungen besitzt der Betrachtungsschirm 10 vorzugsweise ein Farbunterdrückungsfilter 13 und/oder einen Zirkularpolarisationsfilter 12 vor dem Betrachtungsschirm 10 im Wege der Lichtstrahlen L. Die Filter 12, 13 sind in der stark schematisierten und teilweise auseinandergezogenen Fig. 2 zur Verdeutlichung gestrichelt bzw. strichpunktiert dargestellt. Für TV-Farbanzeigen kann das Farbfilter zum Reduzieren von Fremdlicht und Reflexionen durch nur ein Graufilter ersetzt werden.
Entsprechend einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist die CRT 1 vorzugsweise eine Hochintensitäts-CRT, so daß selbst bei erheblicher Vergrößerung mit unvermeidlichem, mehrfachem Oberflächenauftreffen ein kontrastreiches und helles Bild erzielt wird.
Die Lichtquelle zum Erzeugen der TV-Anzeige muß nicht unbedingt eine CRT sein, vielmehr können auch andere Lichtemissionsquellen benutzt werden, z.B. Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Plasmaanzeigen oder Vakuum-Fluoreszenzgeräte oder Elektrolumineszenzanzeigen (ELDs).
Die Anordnung von Fig. 1 ist horizontal ausgerichtet dargestellt, könnte aber natürlich auch beliebig räumlich gerichtet sein, z.B. wie mit dem Pfeil A in dieser Figur schematisch gezeigt. Durch Anordnen der Lichtquelle 1 unterhalb des Betrachtungsschirmes 10 wird eine besonders kompakte Anordnung für Apparaturen mit Vertikalkonsole erzielt.
Das in Fig. 1 gezeigte Linsensystem ist stark schematisiert.

Claims

1. Fernseh-Projektionssystem mit zumindest einem der folgenden Bilderzeugungsmittel:

Miniatur-Kathodenstrahlröhre,

Hochintensitäts-Kathodenstrahlröhre,

Leuchtdiode,

Flüssigkristallanzeige,

Plasmaanzeige,

Vakuum-Fluoreszenzanzeige,

Elektrolumineszenz-Anzeige,

und mit einem TV-Bildschirm (8) zum Erzeugen einer TV-Anzeige und einem Betrachtungsschirm (10) zum Betrachten eines projizierten Sildes der TV- Anzeige auf dem TV-Bildschirm (8), wobei der erwähnte TV-Bildschirm (8) hinter dem erwähnten Betrachtungsbildschirm (10) parallel mit einer kleinen Winkeltoleranz zum Betrachtungsschirm (10) gelegt ist, so daß Punkte innerhalb des Sichtfeldes, die projiziert werden und den gleichen Winkel bezüglich einer zentralen Brennlinie einnehmen, den gleichen optischen Weg zwischen dem TV-Bildschirm (8) und dem Betrachtungsschirm (10) haben, mit zwei Spiegeln (3, 4) in einem optischen Weg zwischen dem TV-Bildschirm (8) und dem Betrachtungsschirm (10) zum Ablenken der Anzeige vom TV-Bildschirm (8) zu dem Betrachtungsschirm (10) und einem optischen, vergrößernden Linsensystem (2) in dem erwähnten optischen Weg zwischen dem TV-Bildschirm (8) und den erwähnten zwei Spiegeln (3, 4), wobei das erwähnte, optische vergrößernde Linsensystem (2) so angeordnet ist, daß Projizieren der TV-Anzeige von dem TV-Bildschirm (8) auf einen ersten Spiegel (3) erfolgt, dann von dem ersten Spiegel auf einen zweiten Spiegel (4), wobei die erwähnten ersten und zweiten Spiegel (3, 4) jeweils parallel zu jeweiligen, durch obere und untere Ränder des Betrachtungsschirmes (10) definierte Linien angeordnet sind, wobei die erwahnten Spiegel in Kombination mit dem erwähnten Linsensystem ein optisch gefaltetes System bilden, in dem die erwähnten zwei Spiegel (3, 4) wechselnd entlang den erwähnten oberen und unteren Rändern angeordnet sind, so daß die erwähnten Spiegel in zwei parallelen Ebenen liegen, wodurch dazwischen ein freier Raum bleibt, den der erwähnte, gefaltete optische Weg kreuzt und der auf der Vorderseite durch den erwähnten Betrachtungsschirm (10) begrenzt wird, während die erwähnten Bilderzeugungsmittel (1) am anderen Ende des erwähnten Raumes angeordnet sind.

2. System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der erwähnten Spiegel (3, 4) einen nichtmetallischen Träger besitzt und der Einfallswinkel jedes Lichtstrahls (L) innerhalb des optischen Weges geringfügig größer ist als der kritische Winkel, bei dem Totalabsorption erfolgt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2 mit zusätzlich einer Fresnellinse (11) in dem erwähnten optischen Weg, angeordnet vor dem Betrachtungsschirm (10).

4. System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Projektionsschirm (8) ein Schwarz-Weiß-Bild bietet und ein Farbfilter (12) sowie einen Zirkularpolarisationsfilter (13) vor dem Betrachtungsschirm (10) angeordnet sind.

5. System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die TV-Anzeige eine TV-Farbanzeige ist, sowie ein Graufilter (12) und Zirkularpolarisationsfilter (13) vor dem Betrachtungsschirm (10) angeordnet sind.

6. System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeicnnet, daß die erwähnten Bilderzeugungsmittel hinter dem erwähnten Betrachtungsschirm (10) angeordnet sind, sowie dadurch, daß zumindest einer der erwähnten Spiegel ein Spiegel mit solcher Anordnung ist, daß der Einfallswinkel von den erwähnten Anzeige-Erzeugungsmitteln zumindest geringfügig größer ist als der kritische Winkel bei dem Totalabsorption erfolgt.

7. System nach Anspruch 1 oder 2, zusätzlich mit einem Farbfilter und einem Zirkularpolarisationsfilter (12, 13) vor dem erwähnten Betrachtungsschirm (10).