Проекционная система Советский патент 1987 года по МПК G03B35/24 

Изобретение относится к кинофототехнике, конкретно к устройствам для проекции изображений, и может быть использовано в аудиовизуальной Техни- ке.

Целью изобретения является повышение качества изображения.

На фиг. 1 изображена общая схема проекционной системьц на фиг, 2 - увеличенный фрагмент голографическо- го экрана проекционной cиcтeмыi на фиг 3 г- принципиальная схема записи вспомогательной голограммы при соз- голографического экрана j на фкгt 4 - увеличенный фрагмент ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ схемы на фиг, 3; на фиг, 5 - принципиальная схема записи растра голографических оптических элементов на фиг. 6 - оптическая схема экспонирования спектрозональных светочувствительньпс пластин при создании голографического экрана; на фиг, 7 - фрагмент оптической схемы на фиг. 6; на фиг, 8 - оптическая схема контактного экспонирования го- лографической и спектрозональной пластин при создании голографическо- |Го экрана; на фиг. 9 - фрагмент оптической схемы на фиг. 8,

т

ные изображения зрачка проекционного объектива проектора 1 в излучении, (Например, ртутно-кадмиевой лампы с

jj выделенными четьфьмя линиями спектра 435, 509, 578 и 644 нм, не перекрываются на подложке голографического экрана 3, поскольку изменение фокусного расстояния голографических опти

10 ческих элементов 2 л при их освещении светом с длиной волны , отличающейся от длины волны света, использованного при записи голографических оптических элементов 2 - Л,

15 определяется соотношением uf

(,--А; )/ Л(1), где f - фокусное Г расстояние; голографических оптических элементов 2, i 1,2,3,4, и для света с длинами волн, лежащими на

20 границах видимого спектра, относительное смещение uf/f 0,2, При этом каждая отдельная j-я группа голограмм 5-8 занимает на подложке область, равную апертуре j-ro гологра25 фического оптического элемента 2. Го лограммы в группах представляют собой интерференционные картины монохроматических пучков света с длиной волны ; (здесь i 1,2,3,4; голоfn,«

тических элементов 2., Для изготовления растра внеосевых голографических) оптических элементов 9 предварительно записывается вспомогательная го30 грамма 5 записана с Л 644 нм, 6-я Проекционная система содержит г - 578 нм, 7-я Л 509 нм, 8-я (фиг. 1),проектор 1, пластину 2с . } 435 нм) и расположены на под- растром внеосевых голографических оп- ложке голографического экрана 3 по- тических элементов и голографический следовательно в направлении макси- экран 3, вьтолненньш в виде отдель- 35 ьной дисперсии голографических оп ных групп голограмм на единой подложке, количество которых равно количеству голографических оптических элементов (фиг. 2). Растр внеосевых голо- графических оптических элементов 2 40 лограмма 9 с помощью линзорастровой представляет собой неперекрывающиеся пластины 10 (в данном случае исполь- голограммы - линзы 4 (здесь цилиндрические) , размещенные на единой положке и записанные в монохроматическом свете с длиной волны Л m лежащей в середине видимого спектра, например 9 540 нм. Расстояние между подложками голографических оптических элементов 2 и голографического экрана 3 таково, что изображение зрачка 50 проекционного объектива проектора 1 в

зована пластина с цилиндрическим растром) , Голограмма 9 представляет собой интерференционную картину мо- 45 нохроматических пучков света с длиной волны Af 540 нм, причем предметный пучок света формируется линзорастровой пластиной 10 из пучка сходящегося в точку, а опорный пучок Р, например., параллельный (фиг, 3) Для записи растра голографических оптических элементов 2 гологра- фическую пластину устанавливают между голограммой 9 и плоскостью,, где восстанавливаются каустики линз растра 10 таким образом, что расстояние от эмульсионного слоя голографи- ческой пластины 2 до этой плоскости равно фокусному расстоянию линз раизлучении с длиной волны Л формируется на подложке голографического экрана 3, Размер зрачка проекционно- То проектора 1, схема проекции и ди- Драгирующая сила голографических оптических элементов 2 выбраны таким образом, что пучки монохроматического света, формирующие расфокусирован

т

ные изображения зрачка проекционного объектива проектора 1 в излучении, Например, ртутно-кадмиевой лампы с

выделенными четьфьмя линиями спектра 435, 509, 578 и 644 нм, не перекрываются на подложке голографического экрана 3, поскольку изменение фокусного расстояния голографических оптических элементов 2 л при их освещении светом с длиной волны , отличающейся от длины волны света, использованного при записи голографических оптических элементов 2 - Л,

определяется соотношением uf

(,--А; )/ Л(1), где f - фокусное Г расстояние; голографических оптических элементов 2, i 1,2,3,4, и для света с длинами волн, лежащими на

границах видимого спектра, относительное смещение uf/f 0,2, При этом каждая отдельная j-я группа голограмм 5-8 занимает на подложке область, равную апертуре j-ro голографического оптического элемента 2. Го лограммы в группах представляют собой интерференционные картины монохроматических пучков света с длиной волны ; (здесь i 1,2,3,4; голоfn,«

тических элементов 2., Для изготовления растра внеосевых голографических) оптических элементов 9 предварительно записывается вспомогательная гограмма 5 записана с Л 644 нм, 6-я г - 578 нм, 7-я Л 509 нм, 8-я } 435 нм) и расположены на под- ложке голографического экрана 3 по- следовательно в направлении макси- ьной дисперсии голографических оп лограмма 9 с помощью линзорастровой пластины 10 (в данном случае исполь-

грамма 5 записана с Л 644 нм, 6-я г - 578 нм, 7-я Л 509 нм, 8-я } 435 нм) и расположены на под- ложке голографического экрана 3 по- следовательно в направлении макси- ьной дисперсии голографических оп лограмма 9 с помощью линзорастровой пластины 10 (в данном случае исполь-

зована пластина с цилиндрическим растром) , Голограмма 9 представляет собой интерференционную картину мо- нохроматических пучков света с длиной волны Af 540 нм, причем предметный пучок света формируется линзорастровой пластиной 10 из пучка сходящегося в точку, а опорный пучок Р, например., параллельный (фиг, 3) Для записи растра голографических оптических элементов 2 гологра- фическую пластину устанавливают между голограммой 9 и плоскостью,, где восстанавливаются каустики линз растра 10 таким образом, что расстояние от эмульсионного слоя голографи- ческой пластины 2 до этой плоскости равно фокусному расстоянию линз

стра 10. Предметный пучок света формируется с помощью голограммы 9, а опорный пучок расходится из центра, совпадающего с центром зрачка проекционного объектива проектора 1 (фиг 5). Координаты центров расходящихся волновых фронтов для записи растра голографических оптических элементо 2 выбирают исходя из требований приблизительного равенства углов дисперсии света у голографических оптических элементов 2 по всему полю экрана 3.

При этом координаты центра проекции Х,У, связаны с координатами XjY точки, в которую сходится волновой фронт при записи голограммы 9 (фиг. в случае, когда угловые размеры экрна 3 малы при наблюдении от центра

проекции, т.е. УМОКС/ t f ма высота экрана, с учетом нормали N.K плоскости голограммы в текущей точк А, (фиг. 5) угла падения В опорного луча и угла об , под которым распространяется продифрагировавший луч, при У, 0

У - X

У -Ajj

2(Х,-Х2) ЗХ,

Для изготовления голографического экрана 3 предварительно с помощью объектива проектора последовательно в излучении с длинами волн А, , Л Ti , Tk 4 через пластину с растром голографических оптических элементов 2 экспонируют четыре фотопластины 11, имеющие высокий коэффициент контрастности (фиг. 6). Затем с их помощью .изготавливают контактные контратипы 12 (фиг. 8 и 9), Голографический экран 3 записывают аналогично записи

Цветного голографического экрана с помощью опорных пучков света, расходящихся из центра, совпадающего с центром зрачка проекционного объектива проректора 1, и предметных пучков, сходящихся в центр зоны видения. При каждом экспонировании в контакте с эмульсионным слоем голографической пластины 2 со стороны падения опорных и предметных пучков света по реперным точкам устанавливают пластину 12, соответствующую данной длине волны, Голографический экран 3 можно записать и с помощью пучков света, падающих со стороны зоны видения. При этом необходимо поменять положе), 20

10

Г

25

,

ние эмульсионного слоя на пластинах 2, 11, 12 и экране 3. Этот способ за- писи может быть полезен для получения широкой зоны видения, например при записи экрана с помощью рассеивате- ля.

Устройство работает следующим образом.

Цветное изображение фокусируют в плоскости голографического экрана 3.- Изображения зрачка проекционного объектива из-за дисперсии голографических оптических элементов 4 (фиг. 2) 15 фор нруются на расстоянии Af от подложки голографического экрана 3. Пучки лучей света с длинами волн Л, , Х , Л , Л ц падают на площадку голо- графического экрана 3 в области, где записаны голограммы, соответственно 5-8. Монохромовые пучки света не пересекаются на подложке голографичес- кого экрана 3, а, диафрагируя на своих голограммах в каждой группе, отклоняются в зону видения. Ширина зоны видения в плоскости максимальной дисперсии голографических оптических элементов 2 определяется в основном относительным отверстием гологра- 30 фических оптических элементов 2, а также зависит от способа записи голо- графического экрана 3. Если он записан по схеме, изображенной на фиг.8, то данная проекционная система позволяет наблюдать увеличенное объемное цветное изображение с сохранением горизонтального параллакса. В этом случае зрачок проекционного объектива проектора 1 должен быть вьтолнен в виде щели с длинной стордной, параллельной плоскости пола зрительного зала. Для рассматриваемой проекционной системы при проекции плоских изображений может быть использован источник света с непрерывным спектром излучения. При этом пучки лучей с промежуточной длиной волны ф X, J A5 4

могут перекрывать смежные голограммы в группах. Однако они никогда-не попадут в область отдельной группы голограмм, соответствующей соседнему го- лографическому оптическому элементу. Таким образом, в этом случае хроматические аберрации частично компенсируются, хотя и не устраняются полностью.

В примере конкретного выполнения устройства координаты положения зрачка проекционного объектива проектора

35

40

45

50

55

относительно экрана (фиг, 5) X, « 1,5 м, У( 0, при высоте экрана Умакс 0,5 м.

Координаты точки, в которую схо дится волновой фронт при записи вспомогательной голограммы 9, получены из (1), учитывая величину относительного отверстия голографического оптичес™ кого элемента 2 растра X, 1,25 м,, УЛ 0,41 м, шаг растра голографического оптического элемента равен 400 мк, расстояние от подложки пластины с голографическими оптическими элементами 2 до подложки голографического экрана 3 1500 мк, высота выходного зрачка проекционного объектива 3 см, зона видения может быть в любой области за экраном 3 на расстоянии- от него не менее 0,8 м.

13451616

ментами и голографический экран, выполненный в виде размещенных на подложке отдельных групп голограмм состоящих из к элементов, при этом количество rpynif голограмм равно количеству элементов растра,а i-e голограммы в группах голограмм представляют собой зарегистрированные терференционные картины монохроматических пучков света с длиной волны Л; , где i 1,2,,..,к, о т л и ч а lorn а я с я тем, что, с целью повышения качества изображения за счет

5 уменьшения хроматических аббераций системы, растровые элементы вьтолне- ны в виде голограмм, полученных в монохроматическом излучении длиной

волны Х

hi

а голограммы каждой груп20

пы экрана расположены на подложке последовательно в направлении максимальной дисперсии соответствующих голограмм растра, при этом

Формула изобретения

Проекционная система, содержащая проектор, пластину с растровыми эле- 25

увеличено

волны Х

hi

а голограммы каждой груп

пы экрана расположены на подложке последовательно в направлении максимальной дисперсии соответствующих голограмм растра, при этом

,, а А, с А ст .

И

Фиг.1

Изобретение относится к кинрфо- тотехнике и м.б. использовано в визуальной технике. Цель изобретения - повышение качества изображения за счет уменьшения хроматических аберраций устр-ва. В проекционной системе растровые элементы пластины 2 выполнены в виде голограмм, полученных в монохроматическом излучении длиной волны . Голографический экран 3 представляет собой группы голограмм, размещенные на единой подложке последовательно в направлении макс.дисперсии соответствующих голограмм растровых элементов. Ширина зоны видения в плоскости макс.дисперсии элементов пластины 2 обусловлена относительным отверстием этих элементов, а также способом записи экрана 3. 9 ил. V 2 S ел 0ue.f

фиг 5

фиг.7

фи&9