DE9002794U1 - Projektor für die Farbprojektion von mittels LCD-Modulen erzeugten Bildern - Google Patents
Projektor für die Farbprojektion von mittels LCD-Modulen erzeugten BildernInfo
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Description
it ,(AlCNj A1IV WA1JUt
>
7. März 1990
Meine Akte: 1112
Grunwald Projektoren AG, Schlattstraße 215,
FL 9491 Ryggell (Liechtenstein)
.Projektor für die Farbprojektion von mittiis LCO-Hoduisn
erzeugten Bildern
Die Erfindung betrifft «inen Projektor für die Farbprojektion von mittels LCD-Modulen erzeugten Bildern, bestehend aus einer Lichtquelle, einer Nondsnsorlinse, mehreren
mit Polarisatoren versehenen LCD-Modulen und einem Objektiv, die in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet
sind.
Für die Farbprojektion von mittels LCD-Modulen erzeugten Bildern gibt es bisher mehrere Möglichkeiten, die auf
der Projektion von mit drei LCD-Modulen erzeugten Bildern beruhen. Bei der einen Möglichkeit sind drei
Projektoren mit je einem LCD in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Diese Möglichkeit dreier gemeinsam in einem Gehäuse untergebrachter Projektoren hat
zwar den Vorteil einer hohen Lichtstärke des Bildes, ist jedoch in der Herstellung aufwendig und in der
Bedienung durch die Notwendigkeit einer genauen überlagerung der drei projizierten Bilder sehr schwierig zu
handhaben.
Bei einer anderen Möglichkeit sind auf der Schreibfläche
eines Overhead-Projektors drei LCD-Module übereinander
angeordnet. Diese Möglichkeit ist aber ebenfalls mit
darin bestehen, daß ein an sich für die Folien-Projek-
. tion konstruierter Overhead-Projektor benutzt wird,
sondern auch darin bestehen, daß eine schlechte Konver
genz (Überlagerung der ^arb^n) erzielt wird, daß eine
schlechte Lichtausbeute ^rhalten wird und daß große
LCD-Module benötigt werden, die in der Anschaffung teuer si..d. Auch die Kühlung ist bei dieser Art der
Projektion problematisch.
Overhead-Projektoren sind generell für Folien konstruiert. Overhead-Projektoren haben unterschiedliche
Auflageflächen, unterschiedliche optische Systeme und
unterschiedliche Lichtquellen. Eine Auflage von mehreren LCD-Modulen, die ein teiloptisches System beinhaltet
und universell einsetzbar sein soll, kann nicht bei allen Overhead-Projektoren funktionieren und hat als
Kompromißgerät einige Nachteile und Schwächen.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil solcher Ausfiihringsformen von Projektoren besteht darin, daß bei der
Projektion an erhöht liegende Projektionsflächen, wie
s-^
sie in Klassenräumen, Konferenzzimmern und Hörsälen
vorhanden sind, damit die Zuschauer über die Köpfe benachbart sitzender Personen herüberschauen können,
trapezförmige Verzeichnungen und Ausleuchtungsprobleme auftreten.
Insbesondere bei der zwei*an Art der Projektoren ist
die Kühlung problematisch, weil für die auf den Projektor übereinander aufgelegten drei LCD-Module nicht die
Projektorkühlung eingesetzt werden kann.
Als Fo 1 arisatoren werden im allgemeinen Polarisationsfolien verwendet, als Kondensor 1insen meist Fresnellinsen.
Eine weitere Möglichkeit ist der TFT-LCD, bei dem eine
Vielzahl von Rot-Grün-Blau-Pixeln vorgesehen sind. Dabei wird jeder Pixel von einem zugeordneten Transistor
angesteuert. Bis heute ist wegen der sehr klein herzustellenden Pixel eine hohe Auflösung nicht erreichbar.
Wegen der notwendigen Winzigkeit der Pixel ist der TFT-LCD enorm teuer.
In der Entwicklung befindet sich auch ein mit Druckfolie ausgestatteter LCD. Bei diesem wird jeder waagerechte
Pixel in drei Unterpixel aufgeteilt und mit einer roten, grünen und blauen Folie überzogen. Hier wird
der Preis sehr hoch sein, die Anordnung schl.MclH sehr
viel Licht und wird daher auch Kühlprobleme bereiten.
Bei der Sharp-Epson-Methode werden die Lichtstrahlen durch teildurchlässige Spiegel in rote, grüne und
blaue Lichtbündel aufgeteilt, die dann jeweils durch einen LCD-Modul geschickt werden. Hier treten Probleme
der Lichtverteilung und der Herstellung auf.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der
Technik. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit. einfachen Mitteln einen leicht zu bedienenden und
nahezu verzeichnungsfreien Projektor für die Farbprojek-
tion von mittels LCD-Modulen erzeugten Bildern zu schaffen, der klein und leicht ist, ein komplettes
Projektionssystem mit eigener Lichtquelle aufweist, gut kühlbar ist und über eine gute Lichtausbeute
verfügt.
Die Erfindung besteht darin, daß bei dem Projektor vor und hinter der Gruppe VoH mit Pol 5i"i 55&Idigr;&Ogr;&Ggr;6&Pgr; Versehenen
LCD-Modulen je ein Prisma angeordnet ist, die den Strahlengang unter einem stumpfen Winkel so ablenken,
daß der Strahlengang vor und hinter der aus den Prismen und den mit Polarisatoren versehenen LCD-Modulen
bestehenden Gruppen parallel versetzt verläuft, und daß vor dem der Lichtquelle zugewandten Prisma und
hinter dem dem Objektiv zugewandten Prisma je eine Kondensorlinse angeordnet ist.
Dieser Projektor bildet ein komplettes Projektionssystem mit eigener Lichtquelle und kann durch die Auslegung
allein auf die Projektion der mit Hilfe der LCD-Module cii uiiuc" SO uUSycicyu W 6 ~ u &bgr; &Pgr; , &ugr;&agr;&ugr; &thgr;&idiagr;&igr;&igr;&thgr; y 'u &ugr; c
Lichtausbeute erzielt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Achse des Objektives und die Ebenen der LCD-Module schräg zum Strahlengang vor
und hinter der aus den Prismen und den LCD-Modulen bestehenden Gruppe angeordnet sind, wobei die Achse
des Objektives senkrecht zu den Ebenen der LCD-Moduie steht.
Damit das projizierte Bild verzeichnungsfrei an der Projektionswand erscheint, ist es zweckmäßig, den
Strahlengang etwa 15° zur Horizontalen verlaufen zu lassen und die Prismen so auszulegen, daß sie den
Strahlengang um 15° erst in die Horizontale und dann wieder um 15° aus der Horizontalen ablenken, wobei die
LCD-Module in vertikalen Ebenen und die Achse des Objektives in einer horizontalen Ebene angeordnet
werden.
Vorteilhaft ist e 5 , W 6 &Ggr;&igr; &Ggr;&igr; die P &Ggr; 1 5 iii 8 &Ggr;&igr; ü &Ggr;&igr; d K ö &Ggr;&igr; d 8 &Ggr;&igr; 5 O &Ggr; &dgr; &Ggr;&igr;
durch die Fresnel 1insen realisiert sind.
Für die Kühlung ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen LCD-Module einen ausreichenden Abstand haben, um
ausreichend Kühlluft "zwischen den Modulen hindurchtreten zu lassen. Das ist bei diesem System optisch ohne
Schwierigkeiten möglich, da parallel verlaufende Lichtstrahlen durch die LCD-Module hindurchtreten.
Diese Projektionsanordnung ist wesentlich leichter kühlbar, wenn mindestens ein Polarisator auf einem
Prisma oder einer Fresnellinse angeordnet ist. Die gegen Erhitzung sehr empfindlichen LCD-Module kö.men
durch die Verlegung von Polarisatoren auf die Prismen oder Fresnel Iinsen leichter gekühlt werden. Durch
diese Maßnahme wird der Hitzeeffekt durch die Lichtzurückhaltung der Polarisatoren von den empfindlichen
LCD-Modulen weggenommen und auf die Prismen bzw. Fresnel Iinsen übertragen.
die Erzielung einer ausreichenden Tiefenschärfe, wie sie für eine gute Abbildung bei den drei zu durch-
strahlenden LCD-Modulen erforderlich ist, is., es
zweckmäßig, wenn der Lichtweg von der Lichtquelle um
Paket der LCD-Module erheblich länger als der Lichtweg
von den Modulen zum Objektiv ist. Bei den heute vorhandenen Lichtquellen ist dieses eine Grundbedingung für
eine gleichmäßig gute Abbildung aller drei LCD-Module.
Um die Gehäusedbmessungen nicht zu groß werden zu
lassen, ist es zweckmäßig, wenn im Licntwey von der
Lichtquelle zum Paket der Module mindestens ein Umlenkspiegel angeordnet ist, der vorzugsweise als Kaltlichtspiegel
gefertigt ist. Im Normalfall sind sogar zwei Umlenkspiegel vorgesehen. Diese haben den Sinn, wen'1
es sich um Kaltlichtspiegel handelt, die Wärmestrahlen
nicht zu reflektieren und damit die LCD-Module vor Erhitzung zu schützen. Der andere wichtige Grund für
die Anordnung dieser Umlenkspiegel ist die Verlängerung
des Lichtweges von der Lichtquelle zum Paket der Module.
Beim Bau eines erfindungsgemäßen Projektors ist es wichtig, eine ausreichende Tiefenschärfe lu erzielen.
Da das aus drei LCD-Modulen bestehende Paket relativ dick ist, ist es problematisch, ?n allen Ebenen gleichmäßig
scharf abzubilden. Deshalb ist es notwendig, den langen Lichtweg von der Lampe zur Kondensor 1inse zu
realisieren. Um diesen langen Lichtweg r. einem relativ klein ausgeführten Gehäuse unterzubringen, sind die
Umlenkspiegel notwendig. Erfindungsgemäß gestaltet man
die Konstruktion so, daß auf der dem Objektiv abgewandten Seite des Gehäuses zwei Umlenkspiegel übereinander
angeordnet sind, welche von der im Fußteil des Gehäuses
genähert unter dem Objektiv angeordneten Lampe den Lichtweg über einen Teil seiner Länge genähert vertikal
verlaufen lassen, wobei die Fresnellinsen, die Prismen und das Paket von LCD-Modulen zwischen dem zweiten
(gezählt in Lichtlaufrichtung) Umlenkspiegel und dem Objektiv angeordnet sind.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Projektionssystem,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein anders gestaltetes
Projektionssystem,
Aus der Lichtquelle 1 austretendes Licht fällt auf eine erste als Kondensor arbeitende Fresnellinse 2
(Fig. 1). Diese Fresnellinse 2 richtet die auffallenden Lichtstrahlen zu parallelen Lichtstrahlen aus, die
parallel auf das Prisma 3 fallen, welches als Stufenpris ma ausgebildet ist (ähnlich wie die Fresnellinse eine
Stufenlinse ist). Aus dem Prisma 3, in das parallel gerichtetes Licht eintrat, tritt dieses Licht auch
parallel wieder aus und durchläufft drei LCD-Module 4 mit ihnen zugeordneten Polarisatoren 5, weiche vorzugsweise auf die Farbkombinationen Magenta, Gelb und Cyan
eingestellt sind. Die LCD-Module 4 und die Polarisato-
- 8 V
ren 5 bilden eine Baugruppe, in der Zwischenräume als Kühlkanäle 6 belassen sind. Aus dieser Baugruppe 4,5,6
der LCD-Module 4 und Polarisatoren 5, die vorzugsweise in Form von Polarisationsfolien ausgebildet sind,
tritc das parallel eintretende Licht auch Mieder parallel aus und fällt in das Prisma 7, welches das
Licht unter demseiDen Winkel in entgegengesetzter Richtung zum Prisma 3 ablenkt, so daß parallel orient ?rtas Licht auf die nachgeordnete Fresnellinse 7
fällt. Diese bündelt das austretende Licht, welches nachfolgend in das Objektiv 8 eintritt und durch
diese? auf die Projektionswand 9 projiziert wird.
Zweckmäßigerweise verläuft der Strahlengang unter einem Winkel von 15° zur Horizontalen außerhalb des
Bereiches zwischen den beiden Prismen. Zwischen den beiden Prismen verläuft der Strahlengang horizontal.
Die Anordnung der Objektivachse ist zweckmäßigerweise horizontal, die Anordnung der LCD-Module vertikal.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die Polarisatoren,
die den Prismen 3 zugewandt sind, als Polarisationsfolien direkt auf den Prismen 3 angeordnet. In diesem
Ausführungsbeispiel sind lediglich vier Polarisationsfolien vorgesehen. Dadurch wird bei den beiden äußeren
LCD-Modulen nur eine Seite mit einem Polarisator belegt, während der mittleie I.CD-Modu) frei von Polarisatoren ist. Die Kühlmöglichkeit der LCD-Module ist
hierdurch wesentlich verbessert.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Projektor. Bei diesem ist die Lichtquelle in einem
Fußteil 14 untergebracht, welches genähert unter dem Objektiv 8 angeordnet ist. Auf der diesen beiden
Bauteilen gegenüberliegenden Rückwand des Projektorgehäuses 1 sind zwei Umlenkspiegel 13 angeordnet, die
beide als Kaltlichtspiegel ausgebildet sind. Durch
diese beiden Umlenkspiegel wird der genähert horizontals Strahlenverlauf von der Lampe in einen genähert vertikalen Strahlenverlauf umgelenkt. Bure'*. den za-eitcn
umlenkspiegel wird dann der Strahlengang in einen schräg nach oben verlaufenden Strahlengang reflektiert.
Durch ein Suii.^se 15 wird Kühlluft angesaugt und in
drei Teils+römen der Lichtquelle 1, dem Paket von
LCD-Modulen 4 und der t»ektronU: 16 zugeführt.
Durch die Möglichkeit, mit weniger als sechs Polarisationsfolien auszukommen und die benötigten zumindest
zum Teil von den LCD-Modulen auf die Prismen oder Fresnellinse·! zu verlegen, wird eine erheblich verbesserte Lichtstärke des projizierten Bildes erreicht, und
dieses bereits durch die verbesserten Kühlmöglichkeiten an den LCD-Modulen.
1 Lichtquelle
2 Fresnellinse
3 Prisma
■ r &eegr; u~~l.. 1
LVit/- riuuu &igr;
5 Polarisator
6 Kühlkanal
7 Fresnellinse
8 Objektiv
9 Projektionswand
10 Projektorgehäuse
11 Lichtstrahlen
12 optische Achse
13 Umlenkspiegel
14 Fußteil
15 Elektronik
16 Gebläse
17 Lufteinlassöffnung
18 Luftauslassöffnungen
19 Luftkanal trennwand
20 Luftkanal
21 luftkanal
22 Luftkanal
Claims (9)
1. Projektor für die Farbprojektion von mittels LCD-Modulen erzeugten Bildern,
bestehend aus einer Lichtquelle, einer kondensorlinse,
mehreren mit Polarisatoren versehenen LCD-Modulen und einem Objektiv, die in einem gemeinsamen Strahlengang
angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor und hinter der Gruppe von mit Polarisatoren
(5) versehenen LCD-Modulen (4) je ein Prisma (3) angeordnet ist, die den Strahlengang unter einem
stumpfen Winkel so ablenken, daß der Strahlengang vor und hinter der aus den Prismen (3) und den mit Polarisatoren (5) versehenen LCD-Modulen (4) bestehenden
Gruppe parallel versetzt verläuft,
und ^laß vor dem der Lichtquelle (1) zugewandten Prisma
(3) und hinter dem dem Objektiv (8) zugewandten Prisma (3) je eine Kondensorlinse (2,7) angeordnet ist.
2. Projektor nach Anspruch i,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse des Objektives (8) und die Ebenen der LCD-Module (4) schräg zum Strahlengang vor und hinter
der aus den Prismen (3) und den LCD-Modulen (4) bestehenden Gruppe angeordnet sind,
wobei die (Achse des Objektives (8) senkrecht zu den
Ebenen der LCD-Module (4) steht.
3. Projektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ebene der Kondensor 1insen (2,7) senkrecht zu
der sie durchsetzenden optischen Achse verlauft
4. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Prismen {3} durch Stufenprismen und die Kondensorlinsen (2,7) durch Fresnel Iinsen realisiert sind.
5. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet·;
daß die LCD-Module mit Abstand unter Bildung von Kühlkanälen (6) voneinander angeordnet sind.
6. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Polarisator auf einem Prisma (3) oder einer
Fresnellinse (2,7) angeordnet ist.
7. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichtweg von der Lichtquelle (1) zum Paket der
LCD-Module (4) erheblich langer als der Lichtweg von den Modulen zum Objektiv ist.
8. Projektor nach Anspruch 1 - 7, dadurch gekennzeichnet,
daß im Lichtweg von der Lichtquelle (1) zum Paket der Module (4) mindestens ein Umlenkspiagel (13) angeordnet
ist, der vorzugsweise als Kaltlichtspiegel gefertigt ist.
9. Projektor nach Anspruch 1, 7 und dadurch gekennzeichnet,
daß auf der dem Objektiv (8) abgewandten Seite des Gehäuses
zwei Umlenkspiegel übereinander angeordnet sind, welche vjo der im Fußteil (14) des Gehäuses genähert unter dem Objektiv
angeordneten Lampe den Lichtweg über einen Teil seiner Länge genähert vertikal verlaufen lassen,
wobei die Fresnel 1insen (2,7), die Prismen (3) und das Paket von LCD-Modulen zwischen dem zweiten (gezählt in
Lichtlaufrichtung) Umlenkspiegel (i3B) und dem Objektiv
(8) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9002794U DE9002794U1 (de) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | Projektor für die Farbprojektion von mittels LCD-Modulen erzeugten Bildern |
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