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Dokumentenidentifikation DE69516802T2 07.12.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0711491
Titel BELEUCHTUNGSYSTEM FÜR FARBBILDPROJEKTION
Anmelder Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL
Erfinder STANTON, Douglas, Ossining, US
Vertreter Gößmann, K., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 90419 Nürnberg
DE-Aktenzeichen 69516802
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.05.1995
EP-Aktenzeichen 959174582
WO-Anmeldetag 24.05.1995
PCT-Aktenzeichen IB9500395
WO-Veröffentlichungsnummer 9534162
WO-Veröffentlichungsdatum 14.12.1995
EP-Offenlegungsdatum 15.05.1996
EP date of grant 10.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.12.2000
IPC-Hauptklasse H04N 9/00

Beschreibung[de]
Beleuchtungssystem für Farbbildprojektion

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem für ein Farbbildprojektionsanordnungssystem, das die nachfolgenden Elemente aufweist:

- ein Lichtventil zum Modulieren von Licht, das darauf trifft, entsprechend einem Bildinhaltsignal,

- wenigstens eine erste und eine zweite Lichtquelle zum Beleuchten des genannten Lichtventils,

- Mittel zum ändern der Farbe des von der genannten Quelle ausgestrahlten Lichtes, so dass das genannte Lichtventil mit wenigstens einer ersten und zweiten Lichtfarbe beleuchtet wird.

Der Ausdruck Bildprojektionsanordnung soll in einem weiten Sinne verstanden werden und umfasst eine Anordnung zum Wiedergeben beispielsweise eines Videobildes, eines graphischen Bildes, numerischer Information oder einer Kombination derselben.

Die meisten kommerziell verfügbaren Bildprojektionssysteme, wie Videoprojektionssysteme, benutzen einzelne Kanäle für jede der drei Primärfarben. Die Systeme brauchen auf diese Weise also drei Lichtventile mit separaten optischen Systemen, die genau auf den Projektionsschirm konvergiert sein müssen, was den Aufwand steigert. Neulich sind Projektionsvideosysteme entwickelt worden, bei denen nur ein einziges Lichtventil benutzt wird. Ein derartiges System ist eine farbteilbildsequentielles System, wobei das normale Videoteilbild, 1/50stel oder 1/60stel einer Sekunde, in drei Teile oder Farbsubteilbilder von 1/150stel oder 1/180stel einer Sekunde aufgeteilt wird. Während der drei Farbsubteilbilder wird das Lichtventil sequentiell mit rotem, grünem und blauem Licht beleuchtet. Während das Lichtventil mit jeder beliebigen Farbe beleuchtet wird, werden die Videodaten, die dieser betreffenden Farbe entsprechen, an dem Lichtventil wiedergegeben. Das Auge vereinigt dann die drei Farbsubteilbilder zu einem einzigen Vollfarbenteilbild. Das Auge vereinigt ebenfalls aufeinanderfolgende Videoteilbilder und Bilder zu einem Bewegtbild-Vollfarbenvideo.

Neulich sind verbesserte Lichtventile, die sich insbesondere zur Verwendung bei Projektionsfernsehsystemen eigenen, verfügbar geworden. Eine solche Anordnung ist eine sog. verformbare Spiegelanordnung (manchmal auch als digitale Spiegelanordnung (Englisch: DMD) bezeichnet), die in der US-Patentschrift Nr. 5.079.544 und in darin genannten Patenten dargestellt sind, wobei das Lichtventil aus eine Anordnung kleiner beweglicher spiegelartiger Pixeln bestehen zum Reflektieren eines Lichtstrahls, entweder zu dem Wiedergabeschirm (EIN) oder weg von der Wiedergabeoptik (AUS). Die Anordnung eignet sich zur Verwendung bei einem teilbildsequentiellen System, weil die Pixel imstande sind sehr schnell umgeschaltet zu werden. Durch Steuerung des EIN-AUS-Verhältnisses der Pixel während jedes Farbsubteilbildes kann die Intensität der Farbe eingestellt werden.

Nebst verbesserten Lichtventilen zum Gebrauch bei Projektionsvideosystemen sind nun auch verbesserte Projektionslampen verfügbar. Diese Projektionslampen sind sehr effizient und haben eine lange Lebensdauer. Weiterhin sind diese Lampen physikalisch relativ klein und haben eine kleine Bogenlänge. Eine geringe Größe und eine kleine Bogenlänge können die Größe und die Kosten der Optik, benutzt zum Projizieren des Lichtes auf das Lichtventil sowie auf den Projektionsschirm reduzieren. Eine kleinere Optik kann die Gesamtkosten eines Videoprojektionssystems wesentlich verringern, da die optischen Elemente des Systems ein wesentlicher Teil der Gesamtkosten bilden. Viele von solchen Lampen sind ebenfalls imstande, mit Zuverlässigkeit auf ein elektrisches Treibersignal zu reagieren, d. h. sie haben eine schnelle Anstiegs- und Abfallzeit und können jeder angemessenen Wellenform folgen, einschließlich Rechteckwellen. Eine solche Lampe ist die Philips CSL-R100W Ultrahochdruck-Projektionslampe.

Viele sonst geeignete Lampen können aber nicht eine gleiche Farbverteilung über das sichtbare Spektrum haben, d. h. sie können in einer oder mehreren Farben ineffizient sein. Weiterhin haben diese Lampen sorgfältig entworfene thermische Eigenschaften, die einen Betrieb auf einem bestimmten Energiepegel erfordern, damit ein optimaler Energieverbrauch gewährleistet ist. Auf entsprechende Weise erfordern solche Lampen eine in der Zeit konsistente Energiezufuhr, wie 100 Watt. Wenn der Lampe mehr Energie zugeführt wird, wird die Lampe eine wesentlich kürzere Lebenszeit haben aber das Herunterdrehen der Energiezufuhr zu der Lampe wird dafür sorgen, dass die Lampe unstabil wird oder sogar ausgeht. Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein aus drei Lampen bestehendes, Einzel- Lichtventil-Projektionsvideosystem zu schaffen, das den ganzen Vorteil dieser verbesserten Projektionslampen liefert indem die Lampen mit optimalen Parametern arbeiten.

Nebst einer Korrektur von Farbspektrumunzulänglichkeiten der in einem Projektionsvideosystem verwendeten Projektionslampen soll ein geeignetes Videoprojektionssystem ebenfalls die Farbkorrektur der dichroitischen Filter schaffen, die benutzt werden zum Umwandeln des weißen Lichtes von den Projektionslampen in die Primärfarben. Dichroitische Filter werden in einem Mengenprozess hergestellt und es gibt von Stück zu Stück Variationen in der Kolorimetrie dieser Filter. Nebst einer Beeinflussung durch das intensive Licht der Projektionslampen können die Farben der dichroitischen Filter verblassen. Deswegen soll jedes geeignete Projektionssystem imstande sein, massenweise Abweichungen und/oder Verblassung der dichroitischen Filter zu kompensieren. Zum Schluss soll ein geeignetes Videoprojektionssystem ebenfalls eine Farbkorrektur auf Basis von Vorzügen des Benutzers schaffen, entweder statisch oder dynamisch.

In US Patentanmeldung Serie Nr. 08/141.145, eingereicht den 21. Oktober 1993 mit dem Titel: "Color Correction System for Video Projector" (veröffentlicht als WO-A-95 11572 am 27. April 1995) wird ein Verfahren beschrieben zur dynamischen Farbkorrektur eines Videoprojektionssystems, wobei eine einzige Projektionslampe, ein Farbrad mit dichroitischen Filtern und ein einziges Lichtventil verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem, das imstande ist ohne Änderung der elektrische Energiezufuhr zu denselben das ausgesendete Licht der Projektionslampen zu ändern, damit es möglich ist die Lampen entsprechend deren Betriebsparametern zu betreiben. Dieses System ist gekennzeichnet durch Sperrmittel, die zwischen wenigstens einer der genannten Quellen und dem genannten Lichtventil vorgesehen sind, wobei diese Sperrmittel einen ersten Betriebszustand haben, in dem sie Licht von der zugeordneten Quelle zu dem genannten Lichtventil durchlassen, und einen zweiten Betriebszustand, in dem sie vermeiden, dass Licht von der zugeordneten Quelle das genannte Lichtventil erreicht; durch Lichttreibermittel zum Aktivieren der genannten Quellen in Synchronisation zu dem Bildinformationseingang zu dem genannten Lichtventil zum sequentiellen Beleuchten des genannten Lichtventils mit der genannten wenigstens ersten und zweiten Lichtfarbe, wobei die genannten Lichtquellentreibermittel wenigstens eine der genannten Quellen mit elektrischer Energie aktivieren, wenn die zugeordneten Sperrmittel sich in dem genannten ersten und dem genannten zweiten Betriebszustand befinden, wobei die genannten Quellentreibermittel Mittel enthalten zum Verteilen der elektrischen Energie über eine erste und eine zweite elektrische Energie, die der genannten Quelle zugeführt wird, wenn die genannten Sperrmittel sich in dem genannten ersten Betriebszustand bzw. dem genannten zweiten Betriebszustand befinden, so dass das ausgestrahlte Licht der genannten Quelle samt Sperrmittel einstellbar ist, während die elektrische Eingangsenergie der Quelle konstant bleibt.

Dies ermöglicht eine Einstellung der Farbtemperatur des Systems auf die Benutzervorzüge ohne Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften der Lampe. An sich bleibt die elektrische Eingangsenergie zu jeder der Lampen innerhalb Betriebsparametern, aber die optische Ausgangsenergie einer spezifischen Farbe, wie diese von dem Lichtventil aus und folglich vom Benutzer aus gesehen wird, wird reduziert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Videoprojektionssystems, wobei eine Anzahl Projektionslampen und ein einziges Lichtventil benutzt werden,

Fig. 2 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eins Farbprojektionsvideosystems, wobei drei Projektionslampen und ein einziges Lichtventil und Mittel zur dynamischen Einstellung der Kolorimetrie des Systems verwendet werden; und

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Treiberimpulse und der gesperrten Impulse für die drei Projektionslampen des in Fig. 2 dargestellten Systems.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beleuchtungssystem für ein Projektionsfarbvideosystem, wobei drei Projektionslampen benutzt werden zum Beleuchten eines einzigen Lichtventils. Diese Bleuchtungsanordnung verdreifacht nahezu die Helligkeit des projizierten Bildes gegenüber einem System mit nur einer Lampe und nur einem Lichtventil. Fig. 1 zeigt ein Beleuchtungssystem 10 zum Beleuchten eines Lichtventils 12 durch drei Projektionslampen 14, 16 und 18. Die Projektionslampen 14, 16, 18 werden von einer Speisequelle 20 durch einen sequentiellen Schalter (Kommutator) 22 betrieben, der von einer Steuerelektronik 23 betrieben wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird das von jeder der Lampen ausgestrahlte weiße Licht dichroitischen Spiegeln 24, 26 zugeführt. Der dichroitische Spiegel 24 reflektiert grünes Licht und lässt blaues Licht durch. Auf diese Art und Weise wird das Licht der Lampe 14 nach Durchgang durch den dichroitischen Spiegel 24 Farbkomponenten haben, anders als blausubtrahiert und das Licht von der Lampe 16 wird nach Reflexion an dem dichroitischen Spiegel 24 grün sein, da die anderen Komponenten an dem Spiegel 24 nicht reflektiert werden. Der dichroitische Spiegel 26 reflektiert rotes Licht und lässt blau und grünes Licht durch. Auf diese Weise werden die roten Komponenten des von der Lampe 18 ausgestrahlten Lichtes an dem dichroitischen Spiegel 26 zu dem Lichtventil 12 reflektiert.

Das netto Ergebnis der Anordnung aus Lampe und Filter ist, dass wenn die Lampe 14 durch den Schalter 22 aktiviert wird, das Lichtventil 12, beispielsweise eine DMD, nur durch blaues Licht beleuchtet wird, wenn die Lampe 16 aktiviert wird, DMD 12 nur durch grünes Licht beleuchtet wird und wenn die Lampe 18 aktiviert wird, das Lichtventil 12 nur durch rotes Licht beleuchtet wird. Integrationsoptik 28, wie diese in US Patent 5.098.184 beschrieben ist, kann zwischen dem dichroitischen Spiegel 26 und dem Lichtventil 12 vorgesehen sein, damit ein einheitliches Beleuch tungsfeld erhalten wird. Das Lichtventil 12 moduliert das Licht unter Ansteuerung von Lichtventilelektronik 33 entsprechend der eintreffenden Videoinformation 34. Nach Modulation durch das Lichtventil 12 geht das Licht weiter zu der Projektionsoptik 30 und dem Wiedergabeschirm 32. Die Lichtventilelektronik 33 liefert ebenfalls ein Synchronisationsausgangssignal 38 zu dem Eingang der Elektronik 23, die den Schalter 22 steuert. Die erzeugten Farbsubteilbilder werden von dem Auge integriert zu einem Vollfarbbild.

Fig. 2 zeigt ein Videoprojektionssystem 60 mit mehreren Lampen und nur einem Lichtventil, wobei dieses System das ausgestrahlte Licht der Projektionslampen variieren kann, zum Schaffen einer Farbregelung, ohne Änderung der den Projektionslampen zugeführten elektrischen Energie, so dass die optimalen Lampenbetriebsumstände beibehalten werden. Das System 60 umfasst ein Lichtventil 62, das von Lichtventilelektronik 64 betrieben wird, die an sich ein Eingangsvideosignal 66 erhält. Das Lichtventil 62 moduliert Licht, das darauf trifft, entsprechend dem Videosignal 66 unter Ansteuerung der Lichtventilelektronik 64. Das Lichtventil 62 wird sequentiell mit rotem, grünem und blauem Licht beleuchtet. Während das Lichtventil 62 mit einer bestimmten Farbe (einem farbigen Subteilbild) beleuchtet wird, werden die Videodaten, die dieser Farbe entsprechen, durch die Lichtventilelektronik 64 am Lichtventil wiedergegeben. Das Auge vereinigt die drei Farbsubteilbilder zu einem einzigen Vollfarbenteilbild und aufeinanderfolgende Videoteilbilder zu einem bewegten Farbvideo. Das modulierte Licht von dem Lichtventil wird von einer Projektionsoptik 68 u einem Wiedergabeschirm 70 projiziert, das eine Vorwärts- oder Rückwärtsprojektionskonfiguration sein kann.

Die Lichtventilelektronik 64 liefert ein Synchronisationssignal 72 zu einer Lampensteuer/treiberschaltung 74. Die Lampensteuer/treiberschaltung 74 hat einzelne Treiber (speise) Ausgänge 76, 78, 80 zu drei einzelnen Projektionslampen 82, 84, 88. In der Ausgangsstrecke der Projektionslampen 82, 84, 88 sind dichroitische Filter 90, 92 vorgesehen. Das dichroitische Filter 90 reflektiert rotes Licht und lässt blaues und grünes Licht durch. Auf diese Art und Weise wird die rote Komponente des weißen ausgesendeten Lichtes der Lampe 82 an dem dichroitischen Spiegel 90 zu dem Lichtventil 62 reflektiert. Das dichroitische Filter 92 reflektiert blaues Licht und lässt grünes Licht durch. Auf diese Art und Weise wird die grüne Komponente des weißen ausgestrahlten Lichtes der Projektionslampe 84 durch das dichroitische Filter 92 durchgelassen und wird auf das Lichtventil 62 auftreffen, nach dem Durchgang durch das dichroitische Filter 90, das auch grünes Licht durchlässt. Das dichroitische Filter 92 wird ebenfalls die blaue Komponente der Projektionslampe 88 reflektieren und das Lichtventil 62 damit beleuchten nach Durchgang durch das dichroitische Filter 90. Auf diese Art und Weise ist das netto Ergebnis der Anordnung aus den Projektionslampen 82, 84, 88 und den dichroitischen Filtern 90, 92, dass die Projektionslampe 82 als die "rote" Beleuchtungslampe funktioniert, dass die Projektionslampe 84 als die "grüne" Beleuchtungslampe funktioniert und dass die Projektionslampe 88 als die "blaue" Projektionslampe funktioniert.

In der Beleuchtungsstrecke der "grünen" Projektionslampe 84 ist ein Sperrelement (Verschlussrad) 94 vorgesehen. Ein zweites Sperrelement 96 ist vor der "blauen" Lampe 88 vorgesehen. Die Sperrelemente 94, 88 sind in ihrer einfachsten Form dargestellt, und zwar als kreisrunde sich drehende Räder, die etwa zum 2/3 durchsichtig sind mit einem lichtdurchlässigen Segment 98 in dem Rad 94 und einem lichtdurchlässigen Element 100 in dem Rad 96. Die Sperrelemente 94 und 96 werden von phasenverriegelten Servomotoren 102, 103 angetrieben, die durch den Sperrelementtreiber 104 gesteuert werden, der ein Steuereingangssignal 105 von der Lampensteuer/treiberanordnung 74 erhält. Die Lampensteuer/treiberanordnung 74 umfasst Benutzereingäge 106R, 106G und 106B, so dass die gesamte Kolorimetrie des projizierten Bildes eingestellt werden kann. Außerdem kann ein Farbsensor 107, vorgesehen an dem Ausgang des Lichtventils 62, ebenfalls ein Signal 108 zu der Lampensteuer/treiberanordnung 74 liefern zur automatischen Einstellung der Farbtemperatur.

Die Synchronisations- und Treiberanordnung für die drei Lampen 82, 84, 88 und die zwei Sperrelemente 94, 96 ist in Fig. 3 dargestellt. Wenn eine äußerst genaue Farbregelung oder ein größerer Einstellbereich erforderlich ist, kann vor einer "roten" Lampe 82 noch ein drittes Sperrelement vorgesehen werden, aber in den meisten Fällen gibt es kein Bedürfnis nach Sperrelementen vor allen Lampen, weil die relative Farbbalance des Systems durch Änderung des ausgestrahlten Lichtes von zwei der drei Primärfarben eingestellt werden kann. Als praktische Lösung wird die nicht gesperrte Lampe von derjenigen Farbe sein, für welche die Lampe am wenigsten spektral effizient ist. Zwecks dieser Beschreibung wird vorausgesetzt, dass es sich dabei um die "rote" Lampe 82 handelt.

Fig. 3 zeigt die elektrische Ausgangsleistung der "roten", "grünen" und "blauen" Lampe durch die Leitungen 76, 78 bzw. 80. Wie unten in der Graphik nach Fig. 3 dargestellt, geben die kleinen Markierungen die Farbsubteilbilder an, wobei das Videoteilbild drei Farbsubteilbilder aufweist. Die unterste Graphik in Fig. 3 zeigt die Ausgangsleistung über die Leitung 76 zu der Lampe 82, welche die rote Beleuchtung bildet. Wie ersichtlich wird der Lampe 82 für ein Farbsubteilbild (in diesem Fall rot) ein positiver Impuls zugeführt. Der Lampe 82 wird für die nächsten zwei Farbsubteilbilder (d. h. das grüne und das blaue Subteilbild) keine Energie zugeführt. Danach wird der Lampe 82 über die Leitung 76 ein negativer Impuls 110' zugeführt. Das Ergebnis dieses Vorgangs ist, dass die Lampe 82 zu einem Drittel des Videoteilbildes mit einer Amplitude AG mit positiven und negativen Impulsen 110 bzw. 110' mit Energie versehen wird, so dass die Lampe unter optimalen Verhältnissen betrieben wird. In Fig. 3 ist die elektrische Energieversorgung zu den Lampen die Amplitude der Impulse mal der Dauer der Impulse. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Amplitude Ag der "roten" Impulse 110 größer als die der anderen Farben, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

Die mittlere Zeitlinie in Fig. 3 zeigt die Energiezufuhr zu der Lampe 88, welche die "blaue" Lampe ist durch die Wirkung des dichroitischen Filters 92. In der Beleuchtungsstrecke der Lampe 88 ist ebenfalls das Sperrelement 96 vorgesehen. Wie ersichtlich, wird die Lampe 88 durch eine Reihe positiver Impulse 112 und negativer Impulse 112' zu einem Drittel des Videoteilbildes mit Energie versehen (d. h. während des "blauen" Farbteilbildes). Die Impulse 112, 112' treten auf, wenn das lichtdurchlässige Segment 100 des Sperrelementes 96 vor der Lampe 88 steht. Die blauen Energieimpulse 112, 112' haben aber eine Amplitude AB (dargestellt durch die Höhe der Impulse 112, 112' in der Graphik B), die kleiner ist als die der roten Impulse 110, 110'. Die gesamte Speisung der nicht gesperrten Impulse 112 und 112' ist kleiner als die gesamte Energieanforderung der Lampe 88. Wie aber obenstehend erwähnt, können viele moderne Projektionslampen nicht mit weniger als mit Vollenergie betrieben werden, im Schnitt über eine Zeitperiode, ohne Betriebsschwierigkeiten, die zu einem vorzeitigen Ausfall der Lampe führen können.

Damit die richtige Energieversorgung der Lampe 88 erhalten wird, wird diese mit einer Reihe ausgleichender Impulse 114, 114' aktiviert, die wieder beide positiv und negativ sind. Die Impulse 114, 114' treten aber auf, wenn der undurchsichtige Teil des Sperrrades 96 in einer derartigen Lage steht, dass das Licht aus der Lampe 88 gesperrt wird. Auf diese Art und Weise gibt es keine Lichtausstrahlung zu dem Lichtventil 62 von der Lampe 88 während der Impulse 114, 114'. Die Dauer und die Amplitude der Impulse 114 und 114' werden eingestellt, damit die gesamte elektrische Energieversorgung der Lampe 88 auf den gewünschten Betrag eingestellt wird, so dass die Betriebsmerkmale nicht beeinträchtigt werden. Die Amplitude AB von nicht gesperrten Impulsen 112', 112 ist kleiner als die der "roten" Impulse 110, 110'. Die gesamte elektrische Energieversorgung der Lampe 88 ist aber die Summe der nicht gesperrten Impulse 112, 112' und der gesperrten Impulse 114. 114'. Das Ergebnis dieses Vorgangs ist, dass der optische Ausgang der Lampe 88 zu dem Lichtventil 62 reduziert ist dass aber der elektrische Eingang auf dem optimalen Pegel bleibt, so dass die optischen Merkmale nicht beeinträchtigt werden.

Auf gleiche Weise wird die "grüne" Lampe 84 mit einer Reihe nicht gesperrter Impulse 116, 116' und einer Reihe gesperrter Impulse 118, 118' betrieben. Es ist ersichtlich, dass die Amplitude AG der nicht gesperrten Impulse 116 die niedrigste ist, was bedeutet, dass der nicht gesperrte elektrische Eingang zu der "grünen" Lampe 84 der niedrigste ist, was der Fall wäre, wenn die Lampe in Grün spektral effizient ist. Auf entsprechende Art und Weise sind die kompensierenden gesperrten Impulse 118. 118' die größten, so dass die gesamte Stromversorgung zu der Lampe 84 auf dem optimalen Pegel bleibt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass, wie die Treiberanordnung aus Fig. 3 zeigt, alle Lampen genau dieselbe elektrische Energieversorgung sehen, so dass die Betriebskennzeichen optimal sind.

Im Betrieb könnte der Benutzer, wenn dieser das Bild am Schirm 70 " zu grün" findet die Steuerung 106G betätigen, wodurch der Lampenregler 74 das Verhältnis der Treiberimpulse an der Leitung 78 zu der Lampe 84 ändert. Wenn eine Re duktion in Grün erwünscht ist, werden nicht gesperrte Impulse 116, 116' in der Amplitude reduziert. Damit aber die genaue elektrische Energieversorgung zu der Lampe 84 beibehalten wird, werden die gesperrten Impulse 118, 118' in der Amplitude gesteigert, so dass die gesamte elektrische Energieversorgung zu der Lampe 84 dieselbe bleibt. Wenn aber die nicht gesperrten Impulse in der Amplitude reduziert werden, wird der gesamte Lichtertrag der Lampe 84 reduziert und folglich wird der Überfluss an Grün kompensiert. Ein ähnlicher Vorgang wird stattfinden in Bezug auf die blaue Lampe 88. Wenn das auf den Schirm 70 projizierte Bild zu blau ist, werden nicht gesperrte Impuls 112, 112' zu der Lampe 88 gesperrt und gesperrte Impulse 114, 114' würden durch Betätigung des Reglers 106B gesteigert werden.

Nun kommt die Frage hoch, wie ein Bild kompensiert werden soll, das "zu rot" ist, da die "rote" Lampe 82 keine Sperranordnung vor sich hat und, wie oben bereits erwähnt, die Energiezufuhr nicht ohne eine etwaige Beeinträchtigung des Funktionierens reduziert werden kann. Die Antwort lautet, dass mit Hilfe der Regler 1066, 106B die blaue und die grüne Energie gesteigert werden kann, so dass der relative Betrag an Rot abnimmt. Die automatische Regelung des Farbsensors 107 würde auch dafür sorgen, dass der Lampenregler/treiber 74 auf ähnliche Art und Weise funktioniert zum Einstellen der Farbbalance auf einen Voreinstellpunkt.

Der Sperrelementtreiber 104 betreibt Motoren 102, 103, so dass die lichtdurchlässigen Teile der Sperrelemente 94, 96 während der Zeit, in der die nicht gesperrten Impulse auftreten, vor die betreffenden Lampen 84, 88 gestellt werden. Der Sperrelementtreiber 104 empfängt einen Steuereingang von dem Lampenregler/treiber 74, der seinerseits gegenüber dem Lichtventil 62 durch die Lichtventilelektronik 64 synchronisiert wird, so dass die Sperrelemente 94, 96 gegenüber den eintreffenden Video- und Beleuchtungssignalen synchronisiert werden. Als praktischer Punkt beschränkt die Anforderung, dass das Lichtventil mit Videodaten geladen sein soll die Start- und Stopppunkte der nicht gesperrten Impulse an definierten nicht beliebigen Stellen. Die gesperrten Impulse 114, 114', 118, 118' können während der anderen Zweidrittel des Videoteilbildes zu jeder Zeit auftreten, wobei die Zeitbestimmung zwischen Sperrelementen 94, 96 und den gesperrten Impulsen folglich nicht kritisch ist. Es ist vielmehr notwendig, dass die gesperrten Impulse während der Periode auftreten, in der der jeweilige Ausgang der betreffenden Lampen gesperrt wird. Weiterhin ist die Wellenform der gesperrten Impulse nicht kritisch und kann jede beliebige Form haben, die ausreicht um die Lampen unter optimalen Betriebsverhältnissen zu betreiben. Die Wellenformen der gesperrten Impulse können ebenfalls benutzt werden um eine Neuzündung der Lampen durch die nicht gesperrten Impulse zu ermöglichen.

Die Anordnungen die zum Sperren des Lichtausgangs von den Projektionslampen benutzt werden, brauchen nicht motorbetriebene Verschlussräder nach Fig. 2 zu sein. Die Sperrelemente können jede geeignete Form haben zum Sperren des Ausgangs der Projektionslampen. Solche geeigneten Sperrelemente können mechanische Verschlüsse sein, die elektrisch betrieben werden, oder Verschlüsse in Form der elektrisch betriebenen dispersiven Flüssigkristallanordnungen. Die einzige Anforderung dabei ist, dass der Verschluss imstande sein soll, synchronisiert zu der Beleuchtung der Lampen zu funktionieren. Sperrelemente mit mechanisch veränderlicher Dichte könnten ebenfalls benutzt werden zum Schaffen der Funktion der Sperrräder, aber dies würde eine dynamische Farbeinstellung voraussetzen.

Der Lampenregler/Treiber 74 kann verschiedenartig implementiert werden. Entsprechend dem Lampentreiber in der oben genannten Serie Nr. 141.145 kann der Regler Treiber 74 aus einem Spannung liefernden Rechteckgenerator bestehen, der mit einem Stromverstärker gekoppelt ist, dessen drei Ausgänge den Spannungseingängen folgen. Es können aber auch viele kommerziell erhältliche Stromversorgungsanordnungen verwendet werden, wobei aber als einzige Anforderung gilt, dass der Regler Treiber imstande sein soll, den Energieausgang zwischen den nicht gesperrten und den gesperrten Impulsen zu proportionieren, so dass die jeder Lampe insgesamt gelieferte Energie konstant bleibt. Die drei einzelnen Farbregler 106R, 106B und 106G können ebenfalls durch einen einzigen "Tönungsregler" ersetzt werden.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nämlich illustrativ für das Prinzip der vorliegenden Erfindung. Für den Fachmann sind im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen und Änderungen möglich.

So kann das Beleuchtungssystem beispielsweise statt drei Lampen zwei oder vier Lampen und ein bzw. drei Sperrelemente aufweisen.


Anspruch[de]

1. Beleuchtungssystem für ein Farbbildprojektionsanordnungssystem, das die nachfolgenden Elemente aufweist:

- ein Lichtventil zum Modulieren von Licht, das darauf trifft, entsprechend einem Bildinhaltsignal,

- wenigstens eine erste und eine zweite Lichtquelle zum Beleuchten des genannten Lichtventils,

- Mittel zum Ändern der Farbe des von der genannten Quelle ausgestrahlten Lichtes, so dass das genannte Lichtventil mit wenigstens einer ersten und zweiten Lichtfarbe beleuchtet wird,

- Sperrmittel, die zwischen wenigstens einer der genannten Quellen und dem genannten Lichtventil vorgesehen sind, wobei diese Sperrmittel einen ersten Betriebszustand haben, in dem sie Licht von der zugeordneten Quelle zu dem genannten Lichtventil durchlassen, und einen zweiten Betriebszustand, in dem sie vermeiden, dass Licht von der zugeordneten Quelle das genannte Lichtventil erreicht;

- Lichtquellentreibermittel zum Aktivieren der genannten Quellen in Synchronisation zu dem Bildinformationseingang zu dem genannten Lichtventil zum sequentiellen Beleuchten des genannten Lichtventils mit der genannten wenigstens ersten und zweiten Lichtfarbe, wobei die genannten Lichtquellentreibermittel wenigstens eine der genannten Quellen mit elektrischer Energie aktivieren, wenn die zugeordneten Sperrmittel sich in dem genannten ersten und dem genannten zweiten Betriebszustand befinden, wobei die genannten Quellentreibermittel Mittel enthalten zum Verteilen der elektrischen Energie über eine erste und eine zweite elektrische Energie, die der genannten Quelle zugeführt wird, wenn die genannten Sperrmittel sich in dem genannten ersten Betriebszustand bzw. dem genannten zweiten Betriebszustand befinden, so dass das ausgestrahlte Licht der genannten Quelle samt Sperrmittel einstellbar ist, während die elektrische Eingangsenergie der Quelle im Schnitt über eine Zeitperiode konstant bleibt.

2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei die genannten Mittel zum Ändern der Farbe des von der genannten ersten, zweiten und dritten Quelle ausgestrahlten Lichtes dichroitische Filter aufweisen, die zwischen den genannten Quellen und dem genannten Lichtventil vorgesehen sind.

3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannten Sperrmittel ein sich drehendes Rad aufweisen, das zwischen wenigstens einer der genannten ersten, zweiten und dritten Quellen und den genannten Mitteln zum Ändern der Farbe des Lichtes vorgesehen ist, wobei die genannten Sperrmittel einen lichtdurchlässigen Teil haben, der den genannten ersten Betriebszustand schafft und einen undurchsichtigen Teil, der den genannten zweiten Betriebszustand schafft.

4. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die genannten Sperrmittel vor zwei der genannten ersten, zweiten und dritten Lichtquellen vorgesehen sind.

5. Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, wobei das genannte Drehrad von einem Servomotor unter Ansteuerung von Sperrmitteltreibermitteln angetrieben wird, wobei diese Mittel einen Steuereingang erhalten zum Synchronisieren der Position des Drehrades entsprechend den Quellentreibermitteln.

6. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder S. weiterhin mit Farbabtastmitteln zum Abtasten der Farbe des durch das Lichtventil modulierten Lichtes.

7. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei die genannten Quellentreibermittel die genannte Quelle mit einer Reihe vorbestimmter Impulse aktivieren.

8. Bildprojektionssystem mit einem Beleuchtungssystem, einem Lichtventil zum Modulieren von Licht, das darauf trifft, und mit einer Projektionsoptik, wobei das Beleuchtungssystem ein System ist, wie dies in den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 beansprucht wird und wobei die genannten Lichtquellentreibermittel die genannten Quellen durch eine Reihe erster und zweiter Impulse elektrischer Energie betreiben, wobei die genannte erste Reihe von Impulsen auftritt, wenn die genannten Sperrmittel sich in dem ersten Betriebszustand befinden und die genannte zweite Reihe von Impulsen auftritt, wenn die genannten Sperrmittel sich in dem genannten zweiten Betriebszustand befinden, und mit Mitteln zum Einstellen der Proportionalität zwischen der elektrischen Energie der ersten Reihe von Impulsen und der elektrischen Energie der genannten zweiten Reihe von Impulsen.

9. Projektionssystem nach Anspruch 8, wobei das genannte Lichtventil eine Anordnung reflektierender Pixel aufweist, die zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand verlagerbar sind.

10. Projektionssystem nach Anspruch 3, weiterhin mit Mitteln zum Einstellen der Proportionalität zwischen der genannten ersten und zweiten Reihe von Impulsen auf Basis eines von den genannten Farbabtastmitteln gelieferten Signals.

11. Projektionssystem nach Anspruch 8, 9 oder 10, weiterhin mit Benutzereingangsmitteln zum Andern der Proportionalität zwischen den ersten und zweiten Impulsen zu den genannten Lampen.







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