WO1999053375A1 - Transverse projector - Google Patents

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Jan Hess
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Jan Hess
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    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements

Definitions

  • the invention relates to a device for
  • Projection television sets have been used as rear projectors
  • the transverse projector Fig.l has on the one hand the projector part l, as is usually the case, consisting of a lamp, concave mirror, condenser lens, image element (s) and the projection lenses.
  • the image element can be based on a wide variety of technologies, CD / DRI panel, DLP chip, etc.
  • the defined inclination of an LCD panel in the beam path for example, can be done with the least effort over the entire range
  • Partial system of cylindrical lenses 3 which acts like an inverted telescope and reduces the angle, but only one dimension, that which is perpendicular to the image plane and which is decisive for the depth of the housing, Fig. 1, The dimension of the projector light bundle
  • the deflecting mirror 2 is, in contrast to the otherwise proposed design forms in such devices, very inexpensive.
  • the narrow side perpendicular to the picture surface is flat, its long side has
  • the cross-projector has two projector parts l, each of which is provided with polarization optics (prism, thin glass pane package, etc.) S. If their polarized light is then rotated by 90 ° relative to one another, the viewer can achieve very realistic spatial images by using polarization filter glasses by separating the two perspectively shifted partial images
  • the image surface must have special properties, such as that its surface is metallic or reflects at least in a similar way.
  • the flat angle of incidence of the light probably makes a structural
  • the structuring with a large number of partial cylinders and partial spherical cutouts receives that for the polar.
  • the distortion caused by the shape of the deflecting mirror 2 can be compensated for by a one-sided, slightly concave shaping of the image area 4, ie the lines curving towards the center of the image area in the direction of the mirror then meet the image area after a correspondingly extended distance.
  • a 3D projector model equipped with a rear screen this structure even accommodates working with polarized light.
  • the front screen is slightly convex on one side towards the viewer.
  • the screen is always curved in its dimension parallel to the mirror 2 Fig.3.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

The invention relates to a device in which the light bundle of the projector propagates approximately parallel to the image area and presents an anamorphotic compression which strongly compresses the bundle in a dimension perpendicular to the image area. A mirror which is slightly parabolic on one side is positioned at the edge of the image area and reflects the image back onto said image area. In this way the anamorphotic compression is compensated by the acute angle of incidence of the light onto the image area.

Description

Beschreibung description
Quer-ProjektorCross projector
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zurThe invention relates to a device for
Darstellung von vornehmlich Videobildern durch Projektion, untergebracht in einem besonders flachen Gehäuse.Presentation of primarily video images by projection, housed in a particularly flat housing.
Als Rück-Projektoren sind Projektionsfernsehgeräte seitProjection television sets have been used as rear projectors
S langem im Handel erhältlich. Ihre Marktnische ist die große Bildfläche , die von Röhrenfernsehgeräten unter vertretbarem Aufwand nicht erreicht werden kann. So bilden sie den Übergang zwischen "normalen" Fernsehgeräten und der kinomäßigen Videoprojektion. Die Attraktivität dieser Geräte ließe sich O erheblich steigern , wenn ihr sperriges Erscheinungsbild überwunden werden könnte und wenn sie, bei Bedarf auch an die Wand montiert , einen dezenteren Eindruck hinterlassen würden. Um eine geringe Gehäusebautiefe zu realisieren macht es sich notwendig das Pro ektorenlicht in einem sehr flachen Winkel S auf die Bildfläche treffen zu lassen. Diese Methode verfolgend sind bereits mehrere Patente veröffentlicht. Die hier beschriebene Vorrichtung kennzeichnen folgende Merkmale. Der Quer-Projektor Fig.l besitzt zum einen den Projektorenteil l,wie wohl üblich bestehend aus Lampe , Hohlspiegel , O Kondensorlinse, Bildelement ( en)und den Projektionslinsen. Das Bildelement kann auf den verschiedensten Technologien basieren , CD/DRI-Panel ,DLP-Chip usf.. Durch die definierte Schrägstellung etwa eines LCD-Panels im Strahlengang läßt sich mit dem geringsten Aufwand die sich über die gesamteS long available in stores. Their market niche is the large picture area that tube TV sets cannot achieve with reasonable effort. In this way, they form the transition between "normal" television sets and cinema-like video projection. The attractiveness of these devices could be significantly increased if their bulky appearance could be overcome and if they, if necessary also mounted on the wall, left a more subtle impression. In order to realize a small housing depth, it is necessary to let the pro ector light hit the image area at a very flat angle S. Following this method, several patents have already been published. The device described here features the following features. The transverse projector Fig.l has on the one hand the projector part l, as is usually the case, consisting of a lamp, concave mirror, condenser lens, image element (s) and the projection lenses. The image element can be based on a wide variety of technologies, CD / DRI panel, DLP chip, etc. The defined inclination of an LCD panel in the beam path, for example, can be done with the least effort over the entire range
IS Bildfläche änderende Tiefenschärfe korrigieren. Es sind aber auch andere Vorkehrungen an der Optik denkbar. Auf den Umlenkspiegel 2 trifft das Projektorenlichtbündel , welches sich in etwa parallel zur Bildfläche 4 bewegt , anamorphotisch gestaucht. Hierfür durchläuft das Licht ein sich dem Projekto-Correct depth of field changing IS image area. However, other precautions on the optics are also conceivable. The projector light bundle, which moves approximately parallel to the image area 4, strikes the deflecting mirror 2 in an anamorphic manner. For this, the light runs through the project
30renteil anschließendes System aus Zylinderlinsen 3 das ähnlich wie ein umgedrehtes Fernrohr wirkend den Winkel , jedoch nur einer Dimension , jener senkrecht zur Bildfläche stehenden und für die Gehäusebautiefe entscheidenden , verkleinert , Fig .1 , Die Ausdehnung -des Projektorlichtbündels in der DimensionPartial system of cylindrical lenses 3, which acts like an inverted telescope and reduces the angle, but only one dimension, that which is perpendicular to the image plane and which is decisive for the depth of the housing, Fig. 1, The dimension of the projector light bundle
35 parallel zur Bildfläche 4 beeinflußt das anamorphotische Linsensystem dagegen nicht. So hat also das Lichtbündel am Spiegel 2 die Breite jener Bildschirmseite an der dieser sich befindet. Seine letztendliche Aufspannung in die zweite anamorphotisch gestauchte Dimension erfolgt allein durch die perspektivische Verzerrung,35 parallel to the image area 4, however, does not affect the anamorphic lens system. So the light beam on mirror 2 has the width of the screen side on which it is located. Its ultimate expansion into the second anamorphic compressed dimension is due to the perspective distortion,
5 hervorgerufen durch den sehr flachen Auftreffwinkel des5 caused by the very flat impact angle of the
Lichts auf den Bildschirm. Der Umlenkspiegel 2 ist, im Gegensatz zu den sonst vorgeschlagenen Gestaltungsformen bei solchen Geräten, sehr kostengünstig. Die senkrecht zur Bildfläche stehende schmale Seite ist eben, seine Längsseite besitzt je-Light on the screen. The deflecting mirror 2 is, in contrast to the otherwise proposed design forms in such devices, very inexpensive. The narrow side perpendicular to the picture surface is flat, its long side has
Λθ doch eine leichte Krümmung in parabolform, es genügt aber auch ein einfacher konstanter Biegeradius. In der aufgefächerten Ebene parallel ausgerichtet wird deshalb das Licht auf die Bildfläche geworfen. Diese kann sich sowohl an der Rück,- als auch an der Vorderseite des Gehäuses befinden Fig.2/1.Λθ a slight curvature in parabolic form, but a simple constant bending radius is also sufficient. In the fanned-out plane, the light is thrown onto the screen. This can be located on the back as well as on the front of the housing Fig. 2/1.
Λξ Ist sie vorn so erreicht man die größtmögliche Ausnutzung des von hinten auftreffenden Lichts dadurch, daß die transparente Bildschirmscheibe auf ihrer innenliegenden Seite eine Vielzahl von prismenförmigen Erhebungen aufweist Fig.l. Diese lenken dann annähernd restlos alles Licht in RichtungΛξ If it is in the front, the greatest possible utilization of the light from behind is achieved by the fact that the transparent screen panel has a large number of prism-shaped elevations on its inside Fig.l. These then almost completely direct all light in the direction
2,0 des Betrachters. Eine rückseitige und das Licht nur reflektierende Bildfläche Fig.2 ist sinnvoll , sollen zwei Teilbilder aus polarisiertem Licht wiedergegeben werden. Hierfür besitzt der Quer-Projektor zwei Projektorenteile l,die je mit einer Polarisationsoptik( Prisma , Dünnglasscheibenpaket o.a.) S versehen sind. Ist dann ihr polarisiertes Licht um 90° gegeneinander verdreht können unter Verwendung einer Polarisationsfilterbrille dem Betrachter durch die so erreichte augenperspektivische Trennung der beiden perspektivisch verschobenen Teilbilder sehr realistische räumliche Bilder geboten2.0 of the viewer. A picture surface on the back and reflecting the light only makes sense if two partial images of polarized light are to be reproduced. For this purpose, the cross-projector has two projector parts l, each of which is provided with polarization optics (prism, thin glass pane package, etc.) S. If their polarized light is then rotated by 90 ° relative to one another, the viewer can achieve very realistic spatial images by using polarization filter glasses by separating the two perspectively shifted partial images
30 erden. Weil eine diffuse Reflexion die Polarität des Lichts zerstört muß hier die Bildfläche spezielle Eigenschaften haben, etwa die daß ihre Oberfläche metallisch ist od. zumindest in ähnlicher Weise reflektiert. Der flache Auftreffwinkel des Lichts macht wahrscheinlich auch hier eine Struk-30 earth. Because a diffuse reflection destroys the polarity of the light, the image surface must have special properties, such as that its surface is metallic or reflects at least in a similar way. The flat angle of incidence of the light probably makes a structural
35turierung der Bildschirmoberfläche notwendig Fig.2.35 tur the screen surface ation necessary Fig.2.
So erhält z.B. die Strukturierung mit einer Vielzahl von Teilzylinder , -Teilkugelausschnitten die für das polar. Licht notwendige Reflexionsweise, wobei trotzdem das Licht in einem weiten Winkel aufgefächert wird. Die durch die Form des Umlenkspiegel 2 auftretende Verzerrung läßt sich durch eine einseitige leicht konkave Formung der Bildfläche 4 kompensieren d.h. die zur Mitte der Bildfläche sich in Richtung Spiegel hin krümmenden Linien treffen dann nach einer entsprechend verlängerten Wegstrecke auf die Bildfläche. Bei einem mit rückseitigen Bildschirm bestückten 3D Projektorenmodell kommt diese Struktur der Arbeit mit polarisiertem Licht sogar entgegen. Der vorderseitige Bildschirm ist zum Betrachter hin einseitig leicht konvex. Der Bildschirm ist immer in seiner Dimension parallel zum Spiegel 2 gekrümmt Fig.3.For example, the structuring with a large number of partial cylinders and partial spherical cutouts receives that for the polar. Light necessary way of reflection, although the light is fanned out at a wide angle. The distortion caused by the shape of the deflecting mirror 2 can be compensated for by a one-sided, slightly concave shaping of the image area 4, ie the lines curving towards the center of the image area in the direction of the mirror then meet the image area after a correspondingly extended distance. In the case of a 3D projector model equipped with a rear screen, this structure even accommodates working with polarized light. The front screen is slightly convex on one side towards the viewer. The screen is always curved in its dimension parallel to the mirror 2 Fig.3.
Denkbar ist auch noch eine Möglichkeit das anamorphotische Linsensystem 3 einzusparen. Dafür würde genügen, daß das Bildelement im Projektorenteil schon entsprechend der ge- wünschten anamorphotischen Verzerrung gefertigt ist, also z.B. eine stark rechteckige Form besitzt. Da aber Projektoren eine punktförmige Lichtquelle benötigen stellt sich hier das Problem der Lichtausnutzung ein. Auch ließe sich die Bildfläche völlig plan ausführen, wenn eine entsprechende elektronische Korrektur am Bildelement der Spiegelverzerrung entgegenwirkt. Jedoch haben solche Maßnahmen eine Ausfransung der Linien zur Folge. It is also conceivable to save the anamorphic lens system 3. It would suffice for this that the picture element in the projector part is already made in accordance with the desired anamorphic distortion, e.g. has a strongly rectangular shape. However, since projectors require a point light source, the problem of light utilization arises here. The image area could also be made completely flat if a corresponding electronic correction on the image element counteracts the mirror distortion. However, such measures result in fraying of the lines.

Claims

4Patentansprüche 4 patent claims
1.) Quer-Projektor zur Erzeugung großformatiger Bilder mittels Projektion innerhalb eines sehr flachen Gehäuses dadurch gekennzeichnet , daß das in etwa parallel zur Bildfläche sich ausbreitende Projektorenlichtbündel eine stark1.) Cross-projector for generating large-format images by means of projection within a very flat housing, characterized in that the projector light bundle which extends approximately parallel to the image surface is a strong one
5 anamorphotische Stauchung in seiner Dimension senkrecht zur Bildfläche aufweist-hervorgerufen durch ein den Bildwinkel einseitig verkleinerndes sich dem Projektorenteil anschließendes System von Zylinderlinsen-bevor es auf den sich am Rand der Bildfläche befindenden Umlenkspiegel fällt,5 has an anamorphic compression in its dimension perpendicular to the image area - caused by a system of cylindrical lenses which adjusts the image angle on one side and which adjoins the projector part - before it falls on the deflecting mirror located at the edge of the image area,
40 der die Eigenschaft besitzt, in seiner senkrecht zur Bildfläche stehenden Seite eben zu sein, in seiner mit dem Bildflächenrand laufenden Seite aber eine parabole Kontur bzw. eine von konstanter Krümmung ( Zylinderausschnitt ) zu haben, die bewirkt, daß die aufgefächerte Pro jektorenlichtbündel-40 which has the property of being flat in its side perpendicular to the image surface, but having a parabolic contour or one of constant curvature (cylinder cutout) in its side running with the image surface edge, which causes the fanned-out projector light beam
Λζ dimension parallel ausgerichtet auf die Bildfläche fällt, welche sich an der Vorder , -od. Rückseite des Quer-Projek- tors befinden kann.Λζ dimension aligned parallel to the picture surface, which is on the front, -od. The rear of the cross projector.
1.1) Quer-Projektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die anamorphotische Lichtbündel-Stauchung nicht1.1) Cross-projector according to claim 1, characterized in that the anamorphic light beam compression is not
10 durch ein System von Zylinderlinsen erfolgt , sondern allein durch ein die gewünschte Stauchung bereits aufweisendes Bildelement ( z .B. LCD-Panel ) .10 is carried out by a system of cylindrical lenses, but solely by means of a picture element (e.g. LCD panel) which already has the desired compression.
1.2) Quer-Projektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich in ihm befindende und mit je einem Pola- lSrisator versehene Projektoren jeweils perspektivisch leicht verschobene Teilbilder im um 90° gegeneinander verdrehten polarisierten Licht wiedergeben, die unter Benutzung einer Polarisationsfilter-Brille dem Betrachter einen räumlichen Bildeindruck vermitteln. 1.2) Transverse projector according to claim 1, characterized in that two projectors located in it and each provided with a polar riser each reproduce perspectively slightly shifted partial images in polarized light rotated by 90 ° relative to one another, which the viewer uses polarizing filter glasses convey a spatial image impression.
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