SE457022B - Projektionsanordning innefattande ett objekthuvud, ett mellan ljuskaellor och objektivhuvud belaeget objektfoenster, och ett antal ellipsoidspeglar - Google Patents

Description

1D 15 20 25 30 457 022 effekt av den i kravet 1 angivna uppfinningen är att man inte får några bildfel trots att objekthuvudet är beläget i en excentrisk position.

En fördel med den excentriskaobymthmuvudpositionen är, att den projicerade bilden kan förskjutas från det läge som er- hålles vid central objektivhuvudposition.

Fönstrets yta kan vara orienterad i huvudsak horisontell, var- vid objektivhuvudet är beläget pá en nivå ovanför fönstret, varjämte objektivhuvudet på i sig konventionellt sätt är till- ordnat medel för avlänkning av ljuset till allmänt horison- tell riktning. Objektivhuvudet är med fördel beläget i ett plan som utgör normalplan till fönsterplanet och som innehåller fönstrets främre eller bakre kant, såsom betraktat i den all- mänt horisontella projektionsriktningen. Om då objektivhuvudet är beläget i huvudsak i ett plan som utgör normalplan till fönsterytan och som är definierat av fönstrets främre kant, bör avlänkningsmedlet vara en spegel, eftersom projektionsan- ordningen då fungerar som en äkta over-headprojektbr, så att en projektoroperatör kan lägga en rättvänd stordia på fönster- ytan medan han är vänd mot publiken, varvid bilden projiceras rättvänd för publiken på en skärm bakom operatören. Ljuskällan kan då placeras i närheten av fönstrets bakre kant så att vär- met från ljuskällan inte besvärar operatören, och så att ellip- soidspegelns dimension i normalriktningen till fönsterplanet minimeras. Men det bör även stå klart att man kan avlänka ljuset åt andra hållet med ett avlänkningsmedel i form av ett Amici- prisma, eller någon annan avlänkanäe bildvändande anordning.

Speciellt då projektionsanordningen innehåller avlänkningsmedel och fönsterytan är orienterad i huvudsak horisontell, kan projektionsanordningen vara anordnad att monteras i när- heten av taket i ett rum, med fönsterytan väsentligen paral- lell med takytan, varvid objektivhuvudet befinner sig på en _ nivå strax under fönsterytan. Härigenom kommer det projicera- de ljusets övre begränsning att kunna förläggas intill tak- 10 15 20 25 30 35 457 022 3 ytan. Fönstret kan innefatta en bildformande LCD-skärm så att anordningen utgör en TV-projektor. Det bör emellertid stå klart att en sådan TV~projektor med fördel kan utformas utan avlänk- ningsmedel och med objektfönstret vertikalt. Objektivet kommer då att vara i höjd med objektfönstrets nedre kant.

Objektfönstret kan med fördel innefatta en materialskiva vars transmission i huvudsak är anpassad till intensitetsfördel- ningen för det projektionsljus, vilket ankommer till fönstret, så att ljuset som passerar materialskivan har i huvudsak jämn intensitet.

Ovan har uppfinningen berörts i formen av en enda ellipsoidspegel, vilken är så placerad att det avgående ljuset täcker väsentligen hela anordningens fönsterarea. Det bör emel- lertid stå klart att man i stället för en enda ellipsoidspegel kan placera ett antal mindre ellipsoidspegelelement intill varandra, vilka har sin ena fokalpunkt belägen väsentligen i objektivhuvudet, och vilka i sin andra fokalpunkt har en tillhörande ljuskälla. Det bör då stå klart att en ljuskälla kan ligga väsentligen i fokalpunkten till flera mindre ellips- oidspegelelement. Det inses vidare att en sålunda sammansatt spegel bestående av åtminstone två ellipsoidspegelelement, kan ges en betydligt mindre “höjd", dvs. dimension i normal- riktningen till fönsterytan.

Vidare bör det stå klart att en projektionsanordning enligt uppfinningen enkelt kan anordnas för projektion med mycket hög ljusintensitet. Eventuellt kan då såsom ovan an- tytts, projektionsanordningen utnyttjas såsom en TV-projek- tionsanordning med mycket hög ljusstyrka. Därvid kan ljuskäl- lan eventuellt vara sådan att dess färg kan varieras. Ett sätt att åstadkomma en sådan ljuskälla är att sammankoppla lysdioder av olika färger med hjälp av optiska fibrer - före- trädesvis relativt grova plastfibrer. Man kan då dynamiskt anpassa belysningen till bildens momentana färginnehåll och därigenom få en utökning av färgdynamiken.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till de bilagda ritningarna. l0 15 20 25 30 35 457 022 RITNINGAR Figur l visar schematiskt en projektionsanordning enligt uppfinningen. Figur 2 visar schematiskt en alternativ projek- tionsanordning enligt uppfinningen. Figur 3 visar ett Objektiv- huvud vari avlänkningsspegeln ligger i ett rätvinkligt prisma.

Figur 4 visar en ljuskälla för projektionsanordningen. Figur 5 och 6 visar ytterligare utföringsformer av projektionsanord- ningen enligt uppfinningen.

UTFÖRINGSEXEMPEL På figur l visas en ljuskälla l med en lampreflektor 2 och ett IR-filter 3. En ellipsoidspegel 4 är belägen under ett objektfönster 5. En avlänkningsspegel 6 och ett objektiv 7 är belägna ovanför objektfönstret 5 för projektion av en bild på den vertikala bildskärmen 8. Avståndet mellan det horisontel- la objektfönstret 5 och objektivhuvudet 6, 7 betecknas med H.

Objektivhuvudet är beläget i ett vertikalplan som innehåller fönstrets framkant. Ljuskällan l är belägen på ett horison- tellt avstånd A framför fönstrets framkant. Det vertikala av- ståndet från fönsterplanet ned till ljuskällan betecknas med B. Avståndet mellan objektivhuvudet 6, 7 och skärmen 8 beteck- nas med S. Objektfönstrets 5 höjd betecknas med T.

Det ljus som från ljuskällan l går till ellipsoidspegeln 4 betecknas med ll. Det ljus som från ellipsoidspegeln går till objektivhuvudet 6, 7 betecknas med 12. Det ljus som från objektivhuvudet går till skärmen betecknas med l3. Valet av värdet på parametern H kan för enkla objektiv i huvudsak be- stämmas av den förstoring man önskar frân objektfönstret 5 till skärmen 8 vid ett visst värde på parametern S, varvid i huvudsak gäller att H=S/m, där m = förstoringen. Dä avlänk- ningen ombesörjes av en spegel, måste naturligtvis H vara större än T. Men, med hänvisning till figuren 3, kan natur- ligtvis spegeln ersättas med en speglande yta 6 på ett prisma 9, varvid objektivet kan vara fördelat med en del 7a före och en del 7b efter prismat 9 så att H kan vara mindre än T, varvid man exempelvis kan utnyttja totalreflektion vid pris- mats 9 spegelyta 6. Vidare är det möjligt att variera bränn- 10 15 20 25 30 35 457 022 5 vidden på objektivet exempelvis genom variation av avståndet mellan i objektivet ingående optiska element för att därige- nom fokusera för olika avstånd S. Man kan ocksâ i objektivet införa en zoom-funktion, varigenom man vid konstant avstånd får en möjlighet att variera bildens storlek på skärmen. Det är möjligt att låta IR-filter 3, spegeln 4 och objektfönstret 5 utgöra väggar i en sluten låda, varigenom man undviker konta- mination av spegeln 4 och insidorna av IR-filtret 3 och objekt- fönstret 5. En fläkt kan placeras i anslutning till ljuskäl- lan l.

Den på figur 2 visade utföringsformen av projektorn mot- svarar den enligt figur l, med undantag för placeringen av ljuskällan l, och utförandet av avlänkningsorganet 6. Pâ ut- föringsformen enligt figur 2 är sålunda avlänkningsorganet 6 ett Amici-prisma, som är orienterat för avlänkning av ljuset åt andra hållet relativt figur l. Vidare är ljuskällan 1 belägen vid den kant av objektfönsterytan 5 som är frånvänd den fönsterkant Sb vid vilken objektivet 7 ligger. Om projek- torn enligt figur 2 skall användas för projicering av stordia- bilder, måste,operatören lägga bilden upp och ned om han vill sitta vänd mot publiken. Men om projektorn bara allmänt skall användas som projektor utan hänsyn till bekvämligheten för en operatör, exempelvis om bildmaterialet är en LCD-skärm i Objektfönstret 5, är sådana överväganden försumbara.

På figurerna l och 2 har projektorn illustrerats all- mänt som en over-headprojektor med horisontell objektfönster- yta 5, exempelvis i nivån för ett bord eller dylikt, och med bildskärmen 8 belägen ovanför den horisontella objektfönster- ytan 5. Det bör emellertid stå klart att projektorn med för- del kan vara takmonterad med objektfönsterytan 5 väsentligen horisontell och med objektivhuvudet 6, 7 på en nivå under objektfönsterytan 5, så att det avlänkade ljusets övre be- gränsning kan anordnas parallell med en horisontell takyta.

En sådan takmontering av en projektor enligt uppfinningen kan vara särskilt gynnsam i föreläsningslokaler eller klassrum i skolor eller dylikt.

Pâ figur 4 visas en uppbyggnad av en ljuskälla som är varierbar till sin färg. Den innefattar n stycken primärljus- 10 15 20 25 30 35 457 022 källor exempelvis lysdioder i färgerna blått, grönt och rött (dl till dn), vilka gruppvis via de n ljusfibrerna 61 till 6n sammanlänkas i de m ljusfiberkopplarna cl till cm in i de m ljusfibrerna 51 till Sm, vilka i sin tur gruppvis sammanlänkas i de l ljusfiberkopplarna b1 till bl in i de l ljusfibrerna 41 till 41, vilka alla sammanlänkas via ai in i ljusfibern 3, som avslutas med ljusöppningen 21, vilken sålunda kan utgöra ljuskällan 1 i figurerna 1 och 2.

Ovan har projektionsanordningen visats innehålla en enda ellipsoidspegel 4 som är anordnad att belysa hela objektföns- terytan 5. Men det bör stå klart att denna ellipsoidspegel 4 kan ersättas med två eller flera ellipsoidspeglar som ligger kant i kant med varandra och är anordnade så att deras ena fokalpunkt väsentligen sammanfaller och deras andra fokalpunkt ligger i en ljuskälla. Härigenom är det naturligtvis möjligt att sammansatta nämnda flertal ellipsoidspeglar på sådant sätt att de kräver mindre utrymme än en enda ellipsoidspegel såsom på figurerna l och 2.

På figur 5 visas en projektionsanordning som motsvarar den enligt figur l med undantag för att den inte har något avlänkningsorgan, varvid ojektivhuvudet är beläget i huvudsak i ett plan som är normalplan till fönsterplanet och som inne- håller en fönsterkant.

Objektfönstret 5 är normalt i huvudsak rektangulärt och dess kanter är då i huvudsak rätlinjiga.

Ljuskällan l kan anordnas på godtyckligt ställe så länge som spegelns 4 ena fokalpunkt ligger i projektionshuvudet och ljuset endast passerar en gång genom objektfönstret. De ljus- källeplaceringar som framgår av figurerna l och 2 föredrages.

Anordningarna enligt figurerna l, 2 och 5 kan vara symmetriska relativt ritningsplanet. Projektorn kan vara takmonterad på sådant sätt att den begränsningsyta av ljuset 13 som är all- mänt vinkelrät mot skärmen 8, är vänd uppåt.

En fördel med uppfinningen är, att en begränsningsyta av ljuset 13 kan anordnas i huvudsak vinkelrät mot skärmen 8.

Då anordningen placeras på ett bord eller dylikt kan ljusets 13 nämnda begränsningsyta anordnas horisontell och vänd nedåt; 10 lS 20 25 30 35 457 022 7 Vid placering av anordningen i överliggande position, exempelvis invid ett innertak, kan ljusets 13 nämnda begräns- ningsyta vara vänd uppåt och ligga exempelvis invid och parallell med takytan.

Placeringen av objektivhuvudet mitt ovanför kanten av objektfönstret ställer stora krav på optiken i objektivhuvu- det. Dessa krav kan uppfyllas med asfärisk optik och/eller genom användande av ljuskällor med liten lyskropp. I vissa fall är det emellertid inte nödvändigt att objektivhuvudet är placerat mitt ovanför kanten av objektfönstret utan-man kan låta objektivhuvudet ligga någonstans mellan mitt ovan- för kanten och mitt ovanför mittpunkten mellan kanten och centrum av objektfönstret. Detta är speciellt fallet för projektion av bilder (t.ex. TV-bilder på en LCD-skärm) utan avlänkningsmedel. På figur 6 visas en anordning där en sådan kompromiss gjorts, vilket underlättar konstruktionen av objek- tivet utan att man förlorar nämnvärt i betraktningskomfort.

Anordningen i figur 6 har en utformning motsvarande den i figur 2 med undantag från att den inte har något av- länkningsmedel och att objektivet 7 placerats i ett plan ortogonalt mot objektfönstret 5 på avståndet L från objekt- fönstrets nedre kant Sd. Ljusstrålarna ri, r2 och r3 reflek- teras mot ellipsoidspegeln 4 till strålarna si, s2 resp. s3.

Strâlen sl passerar objektfönstret 5 vid övre kanten 5u, s2 vid mittpunkten Sm och s3 vid nedre kanten Sd. Strâlarna sl, s2 och s3 reflekteras diffust mot skärmen 8 till bl.a. strålarna ti, t2 resp. t3, vilka går vidare till en betrakta- res öga 9, som ungefär är i höjd med bildens på skärmen 8 mittpunkt 8m. För avståndet L bör i huvudsak gälla att o_<_L¿'1~/4 (l) där T = objektfönstrets 5 höjd.

Med den projektionsprincip som visas på figur 6 kan betraktaren se bilden från samma riktning som den registre- rats, vilket är av stor betydelse för bildupplevelsen, inte minst när det gäller tredimensionella bilder.

För de ovan beskrivna projektionsanordningarna kan man generellt säga att objektivhuvudet 7 i huvudsak är placerat 457 022 i ett plan, som är vinkelrätt mot det plana cbjektfönstret 5 och parallellt med en tangent till objektfönstrets 5 periferi, till vilken planets avstånd (L) bestäms av relationen (l) . ll .v m' Il

Claims (8)

10 15 20 25 457 Û22 P a t e n t k r a v

1. Projektionsanordning innefattande ett objektivhuvud, ett i stràlgången mellan ett antal ljuskällor och objektiv- huvudet beläget fönster för ett objekt vars bild skall proji- ceras och ett antal ellipsoidspeglar (4) belägna i stràlgàn- gen mellan ljuskällorna (1) och objektfönstret (5), varvid ellipsoidspeglarnas (4) ena fokalpunkt väsentligen samman- faller med någon av ljuskällorna (l) och varvid ellipsoid- speglarnas (4) andra fokalpunkt väsentligen sammanfaller med objektivhuvudet (7), huvudet (7) i huvudsak är placerat i ett plan, som är vinkel- rätt mot det plana objektfönstret (5) och parallellt med en k ä n n e t e c k n a d av att objektiv- tangent till objektfönstrets periferi, till vilken planets avstånd (L) i huvudsak bestäms av relationen 0 3 L 3 T/4 där T = objektfönstrets (5) höjd. k ä n n e t e c k - n a d av att antalet ellipsoidspeglar (4) respektive ljus- källor är lika med ett.

2. Projektionsanordning enligt krav 1,

3. Projektionsanordning enligt något av kraven 1 - 2, k ä n n e t e c k n a d terad i huvudsak horisontellt, och att objektivhuvudet (7) inbegriper medel (6) för avlänkning av det projicerade ljuset (13) till allmänt horisontell riktning. av att objektfönstrets yta är orien-

4. Projektionsanordning enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att objektfönstrets (5) yta är orienterad i huvudsak vertikalt i närheten av taket i ett rum för projektion mot en väsentligen vertikal skärm (8) med objek- tivhuvudet (7) i höjd med objektfönstrets (5) nedre del. 10 15 20 457 022 10

5. Projektionsanordning enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d av att objektfönstrets (5) yta är orienterad i huvudsak vertikalt i närheten av golvet i ett rum för projektion mot en väsentligen vertikal skärm (8) med objektivhuvudet (7) i höjd med objektfönstrets (5) övre del.

6. Projektionsanordning enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att objektivhuvudet (7) är pla- cerat vid den i projektionsriktningen främre kanten (Sf) av objektfönstret (5) och att avlänkningsmedlet (6) är en spegel såsom ett trekantsprisma (9).

7. Projektionsanordning enligt något av kraven 1 - 6, k ä n n e t e c k n a d av att objektivhuvudet (7) är placerat vid den i projektionsriktningen bakre kanten (5b) av objektfönstret (5) och att avlänkningsmedlet (6) inne- håller en bildvändande anordning såsom ett Amici-prísma.

8. Projektionsanordning enligt något av kraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d av att objektfönstret (5) inne- fattar en materialskiva vars transmission är anpassad till intensitetsfiüfiblnünfim för ljus fràn ljuskällan inom det syn- liga spektrumet, för àstadkommande av en utjämning av ljus- intensiteten. rd