DE2852688A1

DE2852688A1 - Bildprojektor, insbesondere farbfernsehbildprojektor

Info

Publication number: DE2852688A1
Application number: DE19782852688
Authority: DE
Inventors: Arthur Raymond Tucker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1979-06-13
Also published as: US4151554A; GB2009957A; NL7811828A; GB2009957B; JPS6346640B2; FR2411524A1; AU520825B2; AU4221778A; JPS54100226A; CA1105748A; CH636232A5; BE872542A

Description

DR.-ING. OIPL.-1NG. M. SC. OiPL -PHYS. DT. OIPL.-ΡΗΥΞ.

HÖGER - STELLRECHT - GRIE5S3ACH - HAE

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 43 176 b Anmelder: Arthur Raymond Tucker

k - I63 7 Pairglen Road

30.November 1978 Titusville, Florida 32730

U.S.A.

Beschreibung

Bildprojektor, insbesondere Farbfernsehbildprojektor

Die Erfindung betrifft einen Bildprojektor, insbesondere einen Farbfernsehbildprojektor., zur überlagerung der von mindestens zwei bilderzeugenden Einrichtungen erzeugten Einzelbilder zu einem projizierten Gesamtbild. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit Farbfernsehbildprojektoren des Typs, bei dem für jede der Grundfarben des Farbfernsehens eine besondere Kathodenstrahlröhre vorgesehen ist, wobei dann die einfarbigen Einzelbilder der einzelnen Kathodenstrahlröhren überlagert werden, um ein einziges Gesamtbild mit der vollen Farbskala zu erhalten, welches in Abmessungen projiziert werden kann, welche wesentlich grosser sind als die Abmessungen der Bildschirme der einzelnen Kathodenröhren selbst.

Es ist seit langem erkannt worden, dass unter Anwendung von Projektionsverfahren Fernsehprogramme auf sehr grossen Bildflächen vorgeführt werden können. Zu diesem Zweck wurden Kathodenstrahlröhren entwickelt, welche Bilder hoher Intensität liefern, die für die Projektion auf Bildflächen bzw. Bildschirme geeignet sind, die wesentlich grosser sind als die Prontplatten bzw. Bildschirme der Röhren selbst. Bei der Projektion von Farbfernseh-Bildern derartig hoher Intensität hat es sich als vorteilhaft ervfiesen, für jede der Primärfarben

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des Farbfernsehens eine getrennte Kathodenstrahlröhre zu verwenden und die Einzelbilder zu einem Gesamt-Farbbild zu überlagern, welches für die Betrachtung auf einer grossen Bildwand geeignet ist. Bei den im Handel erfolgreicheren Farbfernseh-Bildprojektoren handelt es sich um solche, bei denen die drei Grundfarben-Kathodenstrahlröhren längs Achsen ausgerichtet sind, die es ermöglichen, die drei Einzelbilder mit den Grundfarben konvergieren zu lassen und auf einem Projektionsschirm zur Deckung zu bringen. Eine derartige Projektionsanordnung hat jedoch verschiedene Nachteile. Zunächst müssen die drei Einzelbilder getrennt justiert werden, um den Trapezeffekt und die Verschiebung der Brennebene zu kompensieren. Weiterhin muss bei der Verwendung von Bildschirmen mit hoher Verstärkung eine Kompensation für die FärbSchattierungen ermöglicht werden, da die Projektion der Einzelbilder in den drei Grundfarben von drei verschiedenen Quellen aus erfolgt, Ausserdem ist dann, wenn nach der Einstellung der Projektionsvorrichtung auf eine bestimmte Projektionsdistanz eine Änderung der Projektionsdistanz zwischen dem- Projektor und dem Projektionsschirm herbeigeführt werden soll, eine komplizierte und zeitraubende Neueinstellung erforderlich.

Es wurde bereits angeregt, dass die vorstehend dargelegten Nachteile bei Verwendung eines Projektors mit einer einzigen Austrittsöffnung vermieden werden könnten. Dementsprechend wurden Bildprojektoren entworfen, bei denen die von getrennten Kathodenstrahlröhren in den Grundfarben erzeugten Einzelbilder unter Verwendung dichroitischer Spiegel zusammengefasst bzw. überlagert wurden, um ein einziges Gesamtbild für die

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Projektion durch eine einzige Projektionsöffnung zu erhalten. Es zeigte sich jedoch, dass in der Praxis bei einem derartigen Bildprojektor die Projektions-Kathodenstrahlröhren und die zugeordneten dichroitischen Spiegel sehr dicht beieinander angeordnet werden müssen. Andererseits bringt die Forderung nach Bildern hoher Intensität einen entsprechend hohen Leistungsbedarf mit sich, so dass entsprechend grosse Wärmemengen abgeführt werden müssen, so dass es sich letztlich als unmöglich erwies, die vorgeschlagenen Bildprojektoren für Bilder hoher Intensität zu verwirklichen. Im einzelnen führte der Einsatz von Kühleinrichtungen mit tangentialen Kühlluftströmen früher oder später zum Springen der Frontplatten der Projektions-Kathodenstrahlröhren. Ausserdem erwies sich aufgrund der hohen zur Anwendung kommenden Spannungen die Staubausfällung auf den Frontplatten der Röhren als ein Problem. Schliesslich ergaben sich dann, wenn die dichroitischen Spiegel unter Verwendung eines Substrats bzw. Trägers gebaut wurden, der schwer genug war, um den auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen standzuhalten, optische Probleme hinsichtlich unerwünschter Bildreflexionen an zweiten Grenzflächen und hinsichtlich der Änderungen des Brechungsindex im Strahlengang.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bildprojektor anzugeben, bei dem Einzelbilder hoher Intensität auf engem Raum zu einem Gesamtbild überlagert werden können, welches durch eine einzige Projektionsöffnung abgestrahlt werden kann, ohne dass schädliche thermische, mechanische und optische Effekte auftreten und ohne dass die Notwendigkeit für komplizierte, insbesondere elektronische, Justier- und Einstellmassnahmen besteht.

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Diese Aufgabe wird durch einen Bildprojektor gelöst, der durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

a) Es ist ein von einer Gehäusewand begrenztes Gehäuse mit einer geschlossenen Kammer vorgesehen;

b) die bilderzeugenden Einrichtungen sind mit der Gehäusewand so verbunden, dass sie mit der Kammer in Verbindung stehen;

c) in der Gehäusewand ist ein transparentes Fenster vorgesehen; '■ ". .

d) in der Kammer sind farbselektive Spiegeleinrichtungen angeordnet_s mit deren Hilfe das Einzelbild von mindestens einer der bilderzeugenden Einrichtungen derart zu dem Fenster lenkbar ist, dass die von den bilderzeugenden Einrichtungen erzeugten Einzelbilder einander fluchtend überlagerbar sind;

e) die Kammer ist mit einer transparenten Flüssigkeit gefüllt, die mit den bilderzeugenden Einrichtungen, den Spiegeleinrichtungen, dem Fenster und der Gehäusewand in Kontakt steht und die zur Verlagerung der Brennebene der überlagerten Einzelbilder in unmittelbare Mähe des

. Fensters einen relativ hohen Brechungsindex aufweist;

und

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f) es ist ein dem Fenster zugeordnetes Projektionslinsensystem zum Projizieren der an dem Fenster auftretenden, überlagerten Einzelbilder vorgesehen.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der erfindungsgemässe Bildprojektor als Farbfernsehbildprojektor ausgebildet ist_s bei dem Einzelbilder in den Grundfarben des Farbfernsehbildes mit Hilfe getrennter Fernsehprojektions-Kathodenstrahlröhren mit hoher Intensität in einer Anordnung erzeugt werden, in der die Frontplatten bzw. Bildschirme der Röhren einander relativ eng benachbart sind und ausserdem sehr nahe an Spiegeleinrichtungen angeordnet sind, die dazu dienen, die Einzelbilder zu einem vollständigen Gesamtfarbbild zu überlagern, welches für eine Projektion durch eine einzige Projektionsöffnung geeignet ist, wobei sich die Bildschirme der Röhren und die Spiegeleinrichtungen in einer Kammer befinden, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, welche einen relativ hohen Brechungsindex besitzt, um die Brennebene des Gesamtbildes in unmittelbare Nähe der Auslass- bzw. Projektionsöffnung zu bringen.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Flüssigkeit in der Kammer einen Brechungsindex besitzt, der im wesentlichen gleich dem Brechungsindex der Materialien der Frontplatten der Kathodenstrahlröhren, der Substrate der Spiegel und des Fensters in der Projektionsöffnung ist, da bei der Verwendung einer derartigen Flüssigkeit unerwünschte Reflexionen an zweiten Flächen und Schrägstrahlverzerrungen verhindert bzw. verringert werden können.

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Vorteilhaft ist es ferner, wenn bei einem Bildprojektor gemäss der Erfindung Kühleinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die in der Kammer und den verschiedenen Bauteilen entstehende Wärme durch die in der Kammer befindliche Flüssigkeit hindurch abgeführt werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil erfindungsgemässen Farbfernsehbildprojektoren besteht ferner darin, dass die Notwendigkeit für die Durchführung bestimmter Färbkorrekturen entfällt, während andere Farbkorrekturen unter Verwendung derjenigen Elemente, die die Einzelbild-Projektions-Kathodenstrahlröhren miteinander verbinden, durchgeführt werden können, um die Einzelbilder in der gewünschten Weise zu einem Gesamtfarbbild zu überlagern, derart, dass die Bedienung des Bildprojektors vereinfacht und die Verwendung eines wirtschaftlicher herstellbaren Projektionslinsensystems ermöglicht wird. Tatsächlich lässt sich erfindungsgemäss erreichen, dass man mit nur einem Projektionslinsensystem auskommt, welches einfach aufgebaut ist und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Bildprojektoren gemäss der Erfindung besteht darin, dass die Gefahr von überhitzungen und Strahlungsschaden beträchtlich verringert werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen» Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische perspektivische Gesamtansicht eines erfindungsgemässen Bildprojektors in

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Form eines Parbfernsehbildprojektors;

Pig. 2 eine teilweise schematisierte Draufsicht auf den Bildprojektor gemäss Fig. 1, wobei einige Teile zur Verdeutlichung weggebrochen sind;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch den Bildprojektor gemäss Fig. 1 längs der Linie 3-3 in dieser Figur und

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch eine abgewandelte Ausführ ungs form eines Bildprojektors gemäss der Erfindung, etwa in der Ebene der Längsachse des Projektions linsensystems desselben.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung und speziell deren Figuren 1 und 2 teilweise schematisch einen erfindungsgemässen Projektor 10 in Form eines Färbfernseh-Bildprojektors. Der Projektor 10 besitzt einen Rahmen 12, der beim Ausführungsbeispiel drei bilderzeugende Einrichtungen 14 bis 18 trägt, die als Farbfernseh-Projektions-Kathodenstrahlröhren mit hoher Intensität ausgebildet und T-förmig angeordnet sind, wobei die erste Röhre 14 und die zweite Röhre 16 auf einer gemeinsamen Achse X liegen, während die dritte Röhre 18 bezüglich einer Achse Y ausgerichtet ist, die in der gleichen Ebene liegt wie die Achse X, jedoch senkrecht zu dieser verläuft. Jede Röhre 14 bis 18 besitzt einen Hals 20, der in üblicher Weise von dem Joch 22 eines Ablenksystems umgeben ist, wobei das Joch 22 von einem Bügel 24 getragen wird, der gegenüber einem Montageblock 28 selektiv in Richtung des Pfeils 26 verschwenkbar ist. Der Mon-

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tageblock 28 ist seinerseits an dem Rahmen 12 angeordnet und in Längsrichtung verschieblich, wie dies durch den Pfeil 30 angedeutet ist und ausserdem seitlich in Richtung eines Pfeils 32. Auf den Zweck der Beweglichkeit des Montageblockes 28 relativ zum Rahmen 12 wird nachstehend noch näher eingegangen.

Jede Röhre 14 bis 18 besitzt eine Prontplatte bzw. einen Bildschirm 3¹Jj auf dem ein Fernsehbild hoher Intensität erzeugbar ist. Jedes dieser Bilder ist einfarbig, wobei die Bilder beim Ausführungsbeispiel in den beim Farbfernsehen üblichen Grundfarben erzeugt werden, so dass das Bild auf dem Bildschirm 3^ der ersten Röhre 14 beispielsweise blau ist, während das Bild auf dem Bildschirm 34 der zweiten Röhre 16 rot ist und das Bild auf dem Bildschirm 34 der dritten Röhre 18 grün. Auf dem Rahmen 12 ist ein Gehäuse 40 angeordnet, welches eine Wand 42 aufweist, die im Inneren des Gehäuses eine Kammer 44 begrenzt. Vorzugsweise ist das Gehäuse 40 als Parallelepiped ausgebildet und besitzt sechs Wandbereiche in Form zweier einander gegen-r überliegender Seitenwände 46 und 48_s einer Rückwand 50, einer Vorderwand 52, einer oberen Wand 54 und eines Bodens 56. Die drei Röhren 14,16 und 18 stehen durch Öffnungen 58 in den Seitenwänden 46 und 48 sowie in der Rückwand 50 derart in das Gehäuse vor, dass ihre Bildschirme 34 mit der Kammer 44 in Verbindung stehen.

In der Kammer 44 sind zum Zusammenfassen der Einzelbilder der drei Bildschirme 3^ zu einem einzigen Farbbild mit allen Farben gekreuzte farbselektive Spiegel 60 und 62 angeordnet. Geeignete farbselektive Spiegel sind im Handel erhältlich und werden als

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dichroitische Spiegel bezeichnet und sind üblicherweise aus einem transparenten Substrat aufgebaut, welches mit einem Überzug bzw. einer Beschichtung versehen ist. Im einzelnen besitzt der Spiegel 60 einen transparenten Grundkörper in Form eines transparenten Substrats 64, welches eine Schicht 66 trägt, und ist unter einem spitzen Winkel A bezüglich der X-Achse derart ausgerichtet, dass er das blaue Bild der Röhre 14 in Richtung auf die Vorderwand 52 projizieren kann. Der Spiegel 62 besitzt ebenfalls ein transparentes Substrat 64, welches eine Schicht 68 trägt, wobei die Schicht 68 mit der X-Achse einen spitzen Winkel B einschliesst und geeignet ist, das rote Bild der zweiten Röhre 16 in Richtung auf die Vorderwand 52 zu projizieren» Die Schichten 66 und 68 sind so ausgewählt, dass die Farbe der von den Spiegeln 60 und 62 in Richtung auf die Vorderwand 52 projizierten Strahlen der Farbe des Bildes der betreffenden Kathodenstrahlröhren 14 bzw. entspricht. Die Winkel A und B betragen vorzugsweise etwa 45°. Das grüne Bild von der dritten Röhre 18 passiert die beiden Spiegel 60 und 62 ohne Reflexionen. Auf diese Weise werden die drei einzelnen einfarbigen Bilder, welche von den drei Röhren 14 bis 18 erzeugt werden, zusammengefasst bzw. einander überlagert, um in der Ebene der Vorderwand 52 ein Farbbild mit allen Farben zu erzeugen. In der Vorderwand 52 ist nun ein transparentes Fenster 70 vorgesehen, dem ein Projektionslinsensystem 72 zugeordnet ist, derart, dass das Farbbild im Bereich des Fensters 70 durch das Linsensystem 72 zum Zwecke der Betrachtung auf einen weiter entfernten Bildschirm (nicht dargestellt) projiziert werden kann.

Zur Erzielung einer optimalen Effektivität sind die Bildschirme

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34 der Röhren l4, 16 und 18. sehr dicht bei den Spiegeln 60 und 62 angeordnet und daher untereinander eng benachbart. Wegen der hohen Intensität der Einzelbilder,die auf dem Bildschirm 3^ erzeugt werden, wird nun aber im Inneren der Kammer 44 eine grosse Wärmemenge erzeugt. Zum wirksamen Abführen dieser Wärme ist die Kammer 44 mit einer Flüssigkeit 74 gefüllt und dichtend verschlossen. Die Flüssigkeit 74 steht in direktem Kontakt mit den Bildschirmen 34 und den Spiegeln 60 und 62 sowie mit der Wand 42 des Gehäuses 40. An der oberen Wand 54 und dem Boden 56 sind zum Abführen von Wärme aus der Kammer Kühleinrichtungen vorgesehen, die vorzugsweise als Kühlblöcke mit Kühlrippen 76 ausgebildet sind₃ welche Kühlluftkanäle 78 bilden, durch welche Kühlluft mit Hilfe eines Gebläses 80 hindurchgeführt werden kann., das über Luftleitungen 84 mit Kühlluftverteilern 82 verbunden ist. Zur weiteren Erhöhung der Kühlwirkung können die Kühlrippen in die Flüssigkeit 74 im Inneren der Kammer 44 hineinreichen _s wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, wo die Kühlrippen innere Fortsätze 76A aufweisen. Auf diese Weise wird die durch die Erzeugung der Einzelbilder hoher Intensität an den Bildschirmen 34 erzeugte Wärme mit Hilfe der Flüssigkeit 74 wirksam von den Bildschirmen 34 und den Spiegeln 60,62 abgeleitet und ausserhalb der Kammer durch die KÜhlexnrichtungen abgeführt.

Die Flüssigkeit 74 wird in die Kammer 44 durch ein Füllrohr in der oberen Wand 54 eingefüllt. Wie aus Fig. 3 deutlich wird, dient das Füllrohr 86 dabei gleichzeitig als Sammelvorrichtung für Gasblasen und als Expansionskammer, so dass gewährleistet ist, dass die Kammer 44 jederzeit vollständig mit Flüssigkeit

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ist. Das Füllrohr 86 ist mittels eines (Schraub-)Verschlusses

87 verschlossen. Jede der Öffnungen 58 ist von einer ringförmigen Dichtung 88 aus elastischem Material umgeben, welche mit einer balgförmigen Verlängerung 90 versehen ist, die nach aussen über die zugeordnete Röhre 14,16 bzw. 18 gezogen ist. Die Dichtungen 88 bzw. ihre Verlängerungen 90 sind an den einzelnen Röhren 16 bis 18 jeweils mit Hilfe eines Spannbandes 92 (nach Art einer Schlauchklemme) befestigt. Die Dichtungen

88 sorgen für eine wirksame Abdichtung der Kammer 44 an den Öffnungen 58 für die Röhren 14 bis 18, während die balgartigen Verlängerungen 90 eine begrenzte Longitudinalbewegung, seitliche Bewegung und Schwenkbewegung der Röhren gegenüber dem Gehäuse 40 ermöglichen, so dass die Lage der Bildschirme 34 und damit die Lage der von ihnen erzeugten Bilder relativ zueinander und bezüglich der Spiegel 60 und 62 justiert werden kann. Im einzelnen erfolgt die Justierung, welche durch die selektive Beweglichkeit der Bügel 24 und der Montageblöcke 28 ermöglicht wird, derart, dass die Einzelbilder im Bereich des Fensters exakt passend überlagert werden. Jede der Röhren 14 bis 18 kann also einzeln fluchtend ausgerichtet und fokussiert werden. Auf diese Weise kann dementsprechend auch die Fokussierung für jede Einzelfarbe getrennt erfolgen.

Die Flüssigkeit 74 wird so ausgewählt, dass ihr Brechungsindex dem Brechungsindex der Materialien der Bildschirme 34 der Röhren 14,16 und 18, der Substrate 64 der Spiegel 60 und und des Fensters 70 in der Vorderwand 52 so gut wie praktisch möglich entspricht. Vorzugsweise wird als Material für die genannten Elemente Glas verwendet, während als Flüssigkeit

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Glyzerin oder eine Mischung von Glyzerin und Wasser verwendet wird. Die Flüssigkeit 74 sollte ausserdem transparent, unbrennbar und mögliehst gut wärmeleitend sein. Durch Wahl einer Flüssigkeit mit einem aufgrund der genannten Kriterien ausgewählten Brechungsindex können Änderungen des Brechungsindex längs des Strahlengangs durch die Flüssigkeit und an den von der Flüssigkeit berührten Grenzflächen vermieden werden, wodurch zusätzliche Reflexionen an Grenzflächen und Schrägstrahlabweichungen verringert werden.

Folglich können die Substrate 64 dick genug gemacht werden, um den thermischen und mechanischen Belastungen standzuhalten, denen die Spiegel 60 und 62 ausgesetzt sind, ohne dass man sich Sorgen um Reflexionen machen müsste, die sonst gegebenenfalls an Oberflächen 94 der Spiegel 60,62 auftreten könnten. Ausserdem hat ein relativ hoher Brechungsindex der Flüssigkeit 74 die Wirkung, dass die Brennebene dichter an das erste Linsenelement 100 des Projektionslinsensystems 72 herangelegt wird, wodurch gegenüber einem Projektor, bei dem die Kammer 44 mit Luft gefüllt wäre, der Einsatz eines schnelleren Linsensystems ermöglicht wird. Ein verbessertes Kontrastverhältnis wird ferner dadurch erreicht, dass das Ausmaß der, Streuung nach hinten auf ein Minimum reduziert wird, da die Gesamtdicke des Mediums zwischen der Phosphorschicht auf den Bildschirmen 34 und der Austrittsöffnung für den Strahlengang im Bereich des Fensters 70 grosser ist als die Weglänge, die das Erreichen des kritischen Winkels"mit den entsprechenden inneren Reflexionen ermöglichen würde. Die durch die Flüssigkeit 74 in der Kammer 44 herbeigeführte Flüssigkeitskopplung bringt somit vor-

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teilhafte optische Effekte rait sich und ist nicht nur hinsichtlich der Wärmeableitung vorteilhaft. Darüberhinaus fördert die Flüssigkeit 74 die Absorption und Abschwächung schädlicher Röntgenstrahlen, wodurch die von den Kathodenstrahlröhren ausgehende Strahlungsgefahr verringert wird.

Wie aus Fig. 2 deutlich wird, ist das Fenster 70 als flache Glasplatte ausgebildet. Das Fenster kann jedoch auch eine gekrümmte Oberfläche 102 aufweisen, wie dies für das Fenster 104 bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 gilt. Bei dieser Ausgestaltung bildet das Fenster 104 in Verbindung mit der Flüssigkeit 74 in der Kammer 44 eine Flüssigkeits-Korrekturlinse bzw. einen Feld-Abflacher (field flattener), wodurch die Konstruktion für das Projektionslinsensystem 72 vereinfacht wird. Wie aus Fig. 4 ferner deutlich wird, können die Spiegeleinrichtungen in Form dichroitischer Spiegel ausgebildet werden, von denen jeder eine Schicht 106 aufweist, die dichtend zwischen zwei transparenten Platten 108 eingeschlossen ist, die in diesem Fall den transparenten Grundkörper jedes der Spiegel bilden» Auf diese Weise wird das Material der Schicht 106 gegen alle schädlichen Einwirkungen geschützt, die sich aufgrund des direkten Kontaktes zwischen der Schicht 106 und der Flüssigkeit 74 ergeben könnten.

Wie oben beschrieben, ermöglicht das Vorhandensein selektiv verstellbarer Bügel 24 und Montageblöcke 28 in Verbindung mit den flexiblen Dichtungen 88 das individuelle Ausrichten und Fokussieren jeder der Röhren 14 bis 18, während die Flüssigkeitskopplung im Inneren der Kammer 44 des Gehäuses 40 erhalten

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bleibt. Aufgrund dieser Anordnung kann für jede Farbe einzeln eine axiale Fokussierung herbeigeführt werden. Der Bildschirm jeder der Röhren 14 bis l8 weist einen speziellen Phosphor zur Erzeugung eines blauen, roten bzw. grünen Bildes auf. Jedes Bild wird durch die gekreuzten dichroitischen Spiegel 60 und 62, die in die Mitte der Flüssigkeit 7^ in dem Gehäuse hO versenkt sind, gefaltet und in seiner spektralen Bandbreite beschnitten. Da der Schnittpunkt 110 der gekreuzten Spiegel weit ausserhalb jeder Brennebene liegt, hat die Tatsache, dass ein derartiger Schnittpunkt vorhanden ist, keinen sichtbaren Effekt auf das projizierte Bild. Die Fähigkeit, genau definierte Einzelbilder in einer Farbe zu erzeugen, ermöglicht in Verbindung mit der Fähigkeit, die Bildgrösse und -form elektronisch zu korrigieren, Farbkorrekturen sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung, so dass, wenn überhaupt, nur minimale Farbkorrekturen mit Hilfe des Projektionslinsensystems 72 durchgeführt werden müssen. Das Linsensystem 72 ist somit einfach aufgebaut und wirtschaftlich zu fertigen, da keine Materialen mit unterschiedlichem Brechungsindex und mit unterschiedlicher Streuung benötigt werden und da auch keine "negative" Elemente benötigt werden, um am Linsensystem 72 eine Farbkorrektur herbeizuführen. Aus diesem Grunde ist es in der Praxis möglich, ein monochromatisches Kunststoff-Linsensystem einzusetzen, wodurch sich eine beträchtliche Verringerung der Produktionskosten erreichen lässt.

Die Kombination der vorstehend beschriebenen Einzelmerkmale führt zu einem Farbfernseh-Bildprojektor mit einer einzigen Austrittsöffnung. Der Projektor ist einfach aufgebaut und er-

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weist sich im Einsatz als zuverlässig., da alle Primär- bzw. Einzelbilder symmetrisch erzeugt v/erden und ohne weiteres ausgerichtet werden können, um ein mehrfarbiges Farbbild zu erhalten, xirelches klar und scharf · ist. Die Symmetrie der Anordnung der Kathodenstrahlröhren 14 bis 18 und der Spiegel 60 und 62 verringert die Notwendigkeit elektronischer Korrekturen, wodurch die Aufzeichnung der einfarbigen Einzelbilder stabilisiert und die Möglichkeit eröffnet wird, die Einzelbilder zuverlässig zu einem vollständigen Farbbild zu überlagern» Das einzige erfindungsgemäss erforderliche Projektionslinsensystem ermöglicht die Projektion und Fokussierung des vollständigen Farbbildes in einem weiten Bereich von Projektionsentfernungen auf einfachere Weise als bei üblichen photographischen Projektoren.

Während die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele detailliert erläutert wurde, versteht es sich, dass dem Fachmann, ausgehend von diesen Ausführungsbeispielen, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen,, ohne dass er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

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Claims

□ R.-ING. DIPL.-INS.M. SC. DIPL. PHY" j. DR. DIPL-PHVS. HÖGER - STELLRECH" --HRlESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART 7 R ζ 2 R R β A 43 176 b ' Anmelder: Arthur Raymond Tucker k - 163 7 Fairglen Road 30.November 1978 .Titusville, Florida 32780 U.S.A. Patentansprüche:

1. Bildprojektor, insbesondere Farbfernsehbildprojektor, zur überlagerung der von mindestens zwei bilderzeugenden Einrichtungen erzeugten Einzelbilder zu einem projizierten Gesamtbild, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Es ist ein von einer Gehäusewand (42) begrenztes Gehäuse (40) mit einer geschlossenen Kammer (44) vorgesehen;

b) die bilderzeugenden Einrichtungen (14 bis 18) sind mit der Gehäusewand (42) so verbunden, dass sie mit der Kammer (44) in Verbindung stehen;

c) in der Gehäusewand (42,52) ist ein transparentes Fenster (7O;1O4) vorgesehen;

d) in der Kammer (44) sind 'farbselektive Spiegeleinrichtungen (60 bis 68; 106 bis 108) angeordnet, mit deren Hilfe das Einzelbild von mindestens einer (1.4,16) der bilderzeugenden Einrichtungen (14 bis 1.8) derart zu dem Fenster (70; 104) lenkbar ist, dass die von den bilderzeugenden Einrichtungen (14 bis 18") erzeugten Einzelbilder einander fluchtend überlagerbar sind;

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e) die Kammer (44) ist mit einer transparenten Flüssigkeit (7^) gefüllt, die mit den bilderzeugenden Einrichtungen (l4 bis 18), den Spiegeleinrichtungen (60 bis 68;1O6 bis 108), dem Fenster (7O;1O4) und der Gehäusewand (42) in Kontakt steht und die zur Verlagerung der Brennebene der überlagerten Einzelbilder in unmittelbare Nähe des Fensters (70;104) einen relativ hohen Brechungsindex aufweist;

und

f) es ist ein dem Fenster (70;104) zugeordnetes Projektionslinsensystem (72) zum Projizieren der an dem Fenster (70;104) auftretenden, überlagerten Einzelbilder vorgesehen.

2. Bildprojektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Gehäusewand (42) Kühleinrichtungen (76 bis 84) verbunden sind, mit deren Hilfe Wärme aus der Kammer (44) durch die Flüssigkeit (74) hindurch ableitbar ist.

3. Bildprojektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtungen einen Kühlblock aufweisen, der mit der Gehäusewand (42) verbunden ist und mit dem Äusseren der Kammer (44) in Verbindung steht,und dass Kühlmittelfördereinrichtungen (80 bis 84) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Kühlblock ausserhalb der Kammer (44) mit Hilfe eines Kühlmittelstroms kühlbar ist.

4. Bildprojektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) im wesentlichen

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quaderförmig ausgebildet ist und sechs Wandbereiche aufweist, dass die bilderzeugenden Einrichtungen (14 bis 18) derart angeordnet sind, dass erste und zweite bilderzeugende Einrichtungen (I4,l6) in entsprechenden, einander gegenüberliegenden, ersten und zweiten Seitenwänden (46,48) angeordnet sind und eine dritte bilderzeugende Einrichtung (18) in einem dritten Wandbereich (50),der zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand (46,48) liegt,und dass das Fenster in einem vierten Wandbereich (52) vorgesehen ist, der dem dritten Wandbereich (50) gegenüberliegt.

5. Bildprojektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegeleinrichtungen (60 bis 68; 106 bis 108) eine reflektierende Schicht (66,68;1O6) aufweisen, die von einem transparenten Element (64;1O8") getragen wird,und dass die Flüssigkeit (74) einen Brechungsindex aufweist, der im wesentlichen gleich dem Brechungsindex des transparenten Elementes (64;1O8) ist.

6. Bildprojektor nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Element zwei transparente Platten (IO8) aufweist, zwischen denen die reflektierende Schicht (IO6) zum Schutz gegen einen direkten Kontakt mit der Flüssigkeit (74) angeordnet ist.

7. Bildprojektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bilderzeugenden Einrichtungen als Fernseh-Projektions-Kathodenstrahlröhren (14 bis 18) ausgebildet sind, deren Bildschirme (34) derart in der

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Gehäusewand (42) angeordnet sind, dass sie mit der Kammer (44) in Verbindung stehen,und dass mit jeder der Kathodenstrahlröhren (14 bis 18) ein einfarbiges, für eine Projektion geeignetes Einzelbild erzeugbar ist.

8. Bildprojektor nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex der Flüssigkeit (74) etwa gleich dem Brechungsindex des Materials der Bildschirme (34) der Kathodenstrahlröhren (14 bis l8) und des Fensters (70;104) ist.

9. Bildprojektor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass drei Fernseh-Projektions-Kathodenstrahlröhren für die Erzeugung jeweils einer der drei Fernseh-Grundfarben vorgesehen sind, dass die Achsen der Kathodenstrahlröhren (16 bis 18) auf Achsen (X,Y) liegen, die in einer Ebene senkrecht zueinander verlaufen, dass die Spiegeleinrichtungen (60 bis 68; 106 bis 108) zxirei einander kreuzende dichroitische Spiegel (60,62) aufweisen, dass jeder der Spiegel (60,62) unter einem spitzen Winkel (A,B) bezüglich der Achse einer zugeordneten Kathodenstrahlröhre (14,16) ausgerichtet ist, um nur das die eine Grundfarbe aufweisende Einzelbild von der ihm zugeordneten Kathodenstrahlröhre (14,l6) zu dem Fenster (7O;1O4) umzulenken,und dass das Fenster (70;104) senkrecht zu einer der Achsen (Y) angeordnet ist.

10. Bildprojektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (A,B) etwa 45° beträgt.

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A 43 ITC b
•k - 163
30.November 1978 - 5 -

11. Bildprojektor nach einem der Ansprüche 1 bis 1O₅ dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (104) eine gekrümmte Oberfläche (102) aufweist und in Verbindung mit dem Projektionslinsensystem (72) ein optisches Element darstellt.

12. Bildprojektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet j dass Justiereinrichtungen (24,28) vorgesehen -sind, mit deren Hilfe mindestens eine der bilderzeugenden Einrichtungen (14 bis 18), insbesondere der Kathodenstrahlröhren (14 bis 18),. zur Herbeiführung einer genauen Deckung der überlagerten Einzelbilder gegenüber mindestens einer anderen bilderzeugenden Einrichtung (14 bis 18), insbesondere einer Kathodenstrahlröhre (14 bis 18)^ justierbar ist.

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