Projektor

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Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem Projektor als Projektionsgerät. Für den mathematischen Fachbegriff siehe Projektion (Mathematik).
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Leitz-Prado-Diaprojektor für manuellen Bilderwechsel

Ein Projektor (lat. proicere „vorwärtswerfen, hinwerfen“) ist ein optisches Gerät, das eine meist vergrößerte Abbildung eines Gegenstandes auf eine Bildwand wirft. Praktische Anwendungsfälle sind die Darbietung von Dias, Bildern, Grafiken oder Daten in Präsentationen, die Demonstration von Computerprogrammen, Ersatz für eine Tafel und Filmvorführungen. Projektoren zum Anschluss an analoge und digitale Signalquellen wie Computer oder Videorecorder werden auch Videoprojektoren oder kurz Beamer genannt. Spezielle technische Projektionsanwendungen finden sich in der optischen 3-D-Messtechnik z. B. in der Streifenprojektion oder beim Lichtschnittverfahren.

Inhaltsverzeichnis

Optische Projektion [Bearbeiten]

Optische Projektoren enthalten als wesentliche optische Elemente ein sehr helles Leuchtmittel und ein Projektionsobjektiv, mit deren Hilfe auf einer in geeigneter Entfernung stehenden Projektionsfläche ein vergrößertes Abbild eines realen, d. h. physisch vorhandenen kleineren Bildes bzw. Originales erzeugt wird, Ausnahme: abbildende Sonnenteleskope.

Durchlichtprojektion [Bearbeiten]

Durchlichtprojektoren (Diaskope) sind beispielsweise der Diaprojektor oder der Tageslichtprojektor. Durchlichtprojektoren durchstrahlen ein Medium, wie ein Diapositiv oder eine bedruckte oder beschriebene Kunststofffolie. Sind besonders kontrastreiche Schwarzweiß-Projektionen gefragt, verwendet man anstelle eines Diafilms auf Glas aufgebrachte Metallmasken (siehe auch Gobo).

Die vom Leuchtmittel ausgehenden Lichtstrahlen sind ungerichtet. Daher findet zunächst eine Kollimation der Lichtstrahlen statt. Es folgt meist ein Wärmeschutzfilter, der das Medium vor infraroten Strahlungsanteilen schützt. Die letzte Linse vor dem Medium bündelt das Licht durch das Medium in die Objektivebene. Dieses optische System wird als Kondensor bezeichnet. Das mit der Bildinformation versehene Lichtbündel wird dann durch ein Projektionsobjektiv auf einen Schirm projiziert. Filmprojektoren, Vergrößerer und Mikrofilmlesegeräte funktionieren grundsätzlich ähnlich.

Flüssigkristall-Durchlichtprojektoren [Bearbeiten]

Videoprojektoren mittels Flüssigkristallanzeigen sind meistens Projektoren, bei welchen ähnlich wie bei den früheren Diaprojektoren die Flüssigkristallanzeigen (LCDs) zur Bilddarstellung im Durchlicht verwendet werden. Bevorzugt werden für die drei Farben separate Flüssigkristallanzeigen zur Bilddarstellung eingesetzt und das kombinierte Farbbild durch eine geeignete Optik erzeugt.

Auflichtprojektion [Bearbeiten]

Mit einem Episkop, umgangssprachlich auch Auflicht-Projektor, werden undurchsichtige, flache Gegenstände, Papierbilder oder Abbildungen aus Büchern auf eine Bildwand projiziert.[1] Dabei wird die Vorlage beleuchtet und das diffus reflektierte Licht über einen Spiegel durch ein Objektiv auf die Bildwand projiziert. Episkope sind lichtschwach bzw. erfordern starke Lichtquellen.[2]

Reflexionsprojektion [Bearbeiten]

Neben Tageslichtprojektoren mit obenliegender Lichtquelle nutzen folgende Technologien reflektierende Vorlagen zur Projektion.

Mikrospiegelarrays [Bearbeiten]

Mikrospiegelarrays (kurz DMD), die häufig in Videoprojektoren eingesetzt werden, nutzen die Reflexion eines Lichtstrahls an kleinen beweglichen Spiegeln zur Projektion von Bildern und Filmen. Die Spiegel befinden sich auf einem Mikrochip und werden einzeln digital angesteuert. Jeder Spiegel (Pixel) hat zwei Positionen. In der einen reflektiert er das Licht zur Abbildungsoptik, so dass der Punkt in der Projektion hell erscheint. In der anderen reflektiert er das Licht an der Optik vorbei und der Punkt erscheint somit im Bild dunkel. Mit dieser Technik können nicht nur Standbilder, sondern auch Videos oder die Bildschirmausgabe eines Computers projiziert werden.

Flüssigkristall-Reflexionsprojektoren [Bearbeiten]

Das Verfahren LCoS (Liquid Crystal on Silicon) nutzt reflektierende Flüssigkristallanzeigen als Lichtmodulatoren zur Projektion.

Laserprojektion [Bearbeiten]

Bei der Laserprojektion werden direkt auf der Projektionsfläche raster- oder vektororientierte Grafiken erzeugt. Es ist eine nicht optisch abbildende Projektion. Beim Laserprojektor werden dazu drei rasterartig (meistens durch bewegte Spiegeloptik) über die Projektionsfläche geführte Laserstrahlen der Grundfarben Rot, Grün und Blau verwendet, die einzeln in ihrer Helligkeit moduliert werden können.

Laserscanner erzeugen dagegen ein- oder auch mehrfarbige Vektorgrafiken.

Mittels Laser können bei Lightshows Projektionen einzelner Linien und auch Mehrfachlinien erzeugt werden. Während bei Einzellinien refraktive Optik verwendet wird (Powell-Linsen, Zylinderlinsen), ermöglichen diffraktive Optische Elemente in Kombination mit Powell-Linsen die Projektion von Mehrfachlinien und Matrizen.

Magazine des Diaprojektors [Bearbeiten]

Ein Rundmagazin oder auch Karussellmagazin wird für den Endlosbetrieb eines Diaprojektors genutzt. In ihm werden alle Dias in einem Kreis angeordnet und fallen dann, je nach Wahl entsprechend vor die Linsen (Fallschachtprinzip). Beim Diawechsel wird das Dia nach oben zurück geschoben, das Rundmagazin weiter gedreht und das nächste Bild vor die Linsen bewegt.

Eine andere Technik ist das Stangenmagazin.

Geschichte [Bearbeiten]

Projektoren ohne elektronische Bilderzeugung [Bearbeiten]

Der erste Projektionsapparat war vermutlich die Laterna Magica (lat.), „Zauberlaterne“. Sie wurde in verschiedenen Ausführungen gebaut. Mit einer dieser Ausführungen konnte man zwischen zwei Bildern einen weichen Übergang erzeugen, indem man die Projektionslampe langsam nach oben und unten schob. Es gibt auch Dreifachprojektoren mit Blenden für pausenlosen Wechsel. Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts wurden kombinierte Projektoren angeboten, die sowohl als Durchlicht- als auch als Auflichtprojektoren funktionierten[3].

Zu Beginn der Fotografie war es nur möglich, aus Fotoplatten durch Kontaktkopie Fotos zu entwickeln und anzuschauen. Später wurden Techniken entwickelt, um die Bilder mit einem Vergrößerungsgerät vergrößert herzustellen oder sie als Dia einem größeren Publikum zugänglich zu machen. Damit war der Weg zum Kleinbild geebnet, da es nicht mehr nötig war, im Format des späteren Bildes zu fotografieren.

Der erste Kleinbild-Diaprojektor stammt von Leitz (Wetzlar) und erschien 1926, ein Jahr nachdem die erste Kleinbildkamera (Leica) auf den Markt gebracht worden war. Dieser Projektor (Uleja) war der Urvater all der Diaprojektoren, die später mit Magazinführung, Autofocus, Überblendtechnik und Fernbedienung das Betrachten von Diapositiven ermöglichten. Im Zuge der Digitalisierung in der Fotografie gibt es heute nur noch wenige Hersteller dieser Projektoren.

In europäischen Kinos waren in den stummen 1920er Jahren die Projektoren von Ernemann, Goerz, Zeiss, Gaumont und AEG am weitesten verbreitet. Im Kino war der so genannte Abwinkler sehr beliebt, eine Einrichtung, die bewirkt, dass die Bilder gewissermaßen aus dem Raum auf die Bildwand und wieder von ihr weg fliegen. Einen Vorführapparat, der das Filmmaterial besonders schonte, in dem das Filmband nicht ruckartig, sondern kontinuierlich durchlief, stellte Ernst Leitz vor: den Mechau-Projektor, benannt nach seinem Erfinder Emil Mechau. Trotz einiger Vorteile war er letztendlich zu groß und zu teuer, um sich in den Kinos durchsetzen zu können.[4]

Projektoren mit elektronischer Bilderzeugung [Bearbeiten]

Die erste erfolgreiche großflächige Projektion elektronisch erzeugter Bilder wurde dank dem von ETHZ-Professor Fritz Fischer 1939 erfundenen Eidophor-Verfahren möglich. Nach mehreren Jahren Entwicklungsarbeit brachte die Schweizer Firma Gretag AG Eidophor-Systeme anfangs der 1960er-Jahre auf den Markt. Bis in die 1980er-Jahre war dies die einzige Möglichkeit, großflächige Videobilder in Kinogröße darzustellen. Einer der Kunden war die US-Weltraumbehörde NASA, welche dieses System in einem Raumfahrtkontrollzentrum verwendete.

Projektoren basierend auf Kathodenstrahlröhren (engl. CRT) verwendeten im Gegensatz zu Fernsehgeräten spezielle Röhren mit höherer Bildhelligkeit, welche über eine Optik auf einen Bildschirm projiziert wurde (Heimkino). Teurere Ausführungen besaßen drei Röhren, eine für jede Grundfarbe. Solche 3CRT-Projektoren wurden schon kurz nach Einführung des Farbfernsehers angeboten. Die Lichtstärke solcher Projektoren war begrenzt, sodass nur relativ kleine Projektionsflächen in abgedunkelten Räumen befriedigende Ergebnisse brachten.

Schon 1968 versuchte John A. van Raalte in den RCA-Laboratorien mit einem Elektronenstrahl (engl. e-beam addressing) anstelle der bei Eidophor verwendeten Ölschicht eine Flüssigkristallschicht entsprechend dem Bildinhalt zu deformieren, um auf dieser Reflexionsschicht das Licht zu modulieren.[5][6]

Mit einer transparenten, matrixförmig passiv angesteuerten Flüssigkristallanzeige (LCD), in einem Diapositivrähmchen montiert, führte Peter J. Wild im Forschungszentrum von Brown, Boveri & Cie 1971 in Baden und auf einer SID-Konferenz 1972 einen experimentellen LCD-Projektor in Durchlicht vor[7]. Allerdings war zu jenem Zeitpunkt mit den damals verfügbaren Flüssigkristallanzeigen nur eine bescheidene Auflösung mit relativ wenigen Bildelementen möglich.[8][9]

Obschon das Konzept von Aktiv-Matrix-Displays mit Ansteuerung über Schalttransistoren nach Vorarbeit durch Bernard Lechner bei RCA seit 1971 bekannt war und ein Westinghouse-Team unter der Leitung von T. Peter Brody die erste Laborausführung einer LCD-Matrix mit Ansteuerung über Dünnfilmtransistoren (TFTs) realisierte[10], dauerte es noch mehrere Jahre, bis geeignete TFTs die Integration derartiger Kombinationen von LCD und TFTs für kommerzielle Produkte erlaubten. Erste LCD-Videoprojektoren dieser Technik kamen ab 1988 von der US-Firma Projectavision, Inc. sowie den japanischen Anbietern Sharp und Epson auf den Markt und ersetzten bald die Eidophor-Systeme.

Die Entstehungsgeschichte der verschiedenen Projektionsanzeigen ist in einer englischsprachigen Dokumentation von Texas Instruments (TI) zusammengestellt worden, unter besonderer Berücksichtigung der TI-Erfindung des Digital Light Processing (DLP) mittels des Digital Micromirror Device (DMD). Anfänglich wurden mit der ursprünglichen Technik ab etwa 1980 Drucker und andere Applikationen entwickelt. Ab 1989 startete ein Programm zur Entwicklung entsprechender Projektoren. Der erste kommerziell erhältliche DLP-Projektor von TI wurde im April 1996 vorgestellt.[11]

Literatur [Bearbeiten]

  • Tümmel, Herbert (1986): Deutsche Laufbildprojektoren für 35- und 70-mm-Film: ein Katalog. Hrsg: Stiftung Deutsche Kinemathek, Berlin, vergriffen. Digitalisierte Ausgabe (2006): [2].

Weblinks [Bearbeiten]

 Commons: Projektoren – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary Wiktionary: Projektor – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise [Bearbeiten]

  1. ↑ Wolfgang Grau, Hugo Heine: ’’ Technik der Projektion. ’’ Beuth Verlag GmbH Berlin 1980 Seite 393, 416
  2. ↑ F. Paul Liesegang ’’Das Projektionswesen.’’ in: ’’Wissenschaftliche Anwendungen der Photographie, erster Teil.’’ Verlag von Julius Springer Wien 1931 Seite 251
  3. ↑ http://www.l-camera-forum.com/leica-wiki.de/images/f/fc/1907-gesamt.pdf
  4. ↑ S. Walter Fischer: Technisches. In: L'Estrange Fawcett: Die Welt des Films. Amalthea-Verlag, Zürich, Leipzig, Wien 1928, S. 196–197
  5. ↑ Vgl. Patent US3708712: Intelligence-Handling Device Having Means for Limiting Induced Electrostatic Potential. Veröffentlicht am 2. Januar 1973, Erfinder: John A. Van Raalt, V. Christiano.
  6. ↑  John A. Van Raalte: Reflective liquid crystal television display. In: Proceedings of the IEEE. 56, Nr. 12, 1968, S. 2146–2149, doi:10.1109/PROC.1968.6827.
  7. ↑ P.J. Wild, Matrix-addressed liquid crystal projection display. In: Digest of Technical Papers, International Symposium, Society for Information Display, June 1972. S. 62–63.
  8. ↑ Vgl. Patent CH539315: Informationsträger für Projektionszwecke. Angemeldet am 3. Dezember 1971, veröffentlicht am 15. Juli 1973, Erfinder: Alfred de Quervain, Peter Wild.
    Patent US3895866: Information-bearing devices and projection display systems therefor. Veröffentlicht am 22. Juli 1975, Erfinder: Alfred de Quervain, Peter Wild.
  9. ↑ Peter J. Wild: Bewegliche Ordnung. In: Franz Betschon et al. (Hrsg.): Ingenieure bauen die Schweiz – Technikgeschichte aus erster Hand. Verlag Neue Zürcher Zeitung, Zürich 2013, ISBN 978-3-03823-791-4, S. 418.
  10. ↑  T. P. Brody, J. A. Asars, G. D. Dixon: A 6 #215; 6 inch 20 lines-per-inch liquid-crystal display panel. In: IEEE Transactions on Electron Devices. 20, Nr. 11, Nov, S. 995–1001, doi:10.1109/T-ED.1973.17780.
  11. ↑ [1] (PDF-Datei; 847 kB)| From cathode rays to digital micromirrors – A history of electronic projection display technology
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