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Ecran récepteur d'images pour projection par transparence particulièrement pour images de télévision.
L'invention est relative à un écran récepteur d'images pour projection par transparence, particulièrement pour images de télévision, et qui comporte un réseau de lentilles diergen- tes et une lentille convergente disposée à proximité de ces pre -mières lentilles. Ainsi, on obtient, par un choix approprié de la distance de foyer, que le rayon de projection traverse toutes les lentilles séparément, parallèlement à leurs axes op- tiques, ces axes étant également parallèles entre eux et ainsi il sort du réseau projecteur des cônes de rayons élémentaires qui ont également leurs axes parallèles entre eux.
Il convient d'abord d'expliquer qu'au lieu d'un réseau de lentilles divergentes, on peut peut également employer un ré- seau de lentilles convergentes, étant donné qu'on peut également obtenir une divergence optique appropriée aux buis de.l'invention.
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Les rayons sont également alors toujours condenses suivant un anglespecial déterminé d'après la distance de foyer fixe et commune pour toutes les lentilles. Il est évidemment aussi pos- sible dans certains cas d'utiliser, en remplacement du réseau de lentilles, une surface divergente diffuse, par exemple un écran mat. La lentille convergente , située à proximité devant le réseau de lentilles, présente une cannelure de surface de forme annulaire ou par bandes, comme dans les lentilles de.
Fresnel. La direction parallèle du faisceau de rayons sortant des lentilles de réseau, tel qu'il a éte précédemment proposé, et par laquelle l'objectif est reproduit dans l'infini, présen- te le désavantage qua tous les observateurs se trouvant dans l'espace ne peuvent pas encore reconnaître et observer totale- ment l'image projetée avec une clarté etun tranchantsuffi- sants.
Afin d'éviter ceci, on produira, selon l'invention, au moyen de la lentille convergente , une image réelle et agrandie de l'objectif de projection dans le plan occupé par las observa- teurs.
L'invention est illustrée à titre d'exemple dans diverses formes de réalisation dans les dessins annexés.
La figure 1 est une représentation schématique de l'action divergente d'une des nombreuses lentilles divergentes ou couver -gentes.-
La figure 2 est une vue schématique reproduisant l'objectif projecteur dans le plan des observateurs .
La figure 3 est une illustration schématique montrant la dispersion du courant de lumière dans l'espace pour une repro- duction fortement agrandie de l'objectif, dans le plan des ob- servateurs.
La figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif pour la déformation transversale de la reproduction de l'objectif dans le plan des observateurs.
La figure 5 est une illustration schématique de la dispar-
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sion du courant de lumière dans l'espace pour une reproduc- tion déformée transversalement de l'objectif, dans le plan des observateurs.
La figure 6 montre, en coupe, les cannelures de la lentil -le convergente avec des zones mortes dans le trajet des rayons.
La figure 7 montre, en coupe, la combinaison d'une lentille convergente et d'un réseau de lentilles, montée dans une rnontu- re périphérique;
La figure 8 montre un réseau de lentilles en verre artifi -ciel, avec bulles d'air occluses.
Les rayons de lumière qui tombent parallèle-tient sur une lentille divergente 1 ont un foyer virtuel 2 et dispersent , après passage à travers la lentille 1, suivant un cône diver- gent détermine. Les rayons de lumière qui tombent parallèlement sur une lentille convergents 3 se réunissent, après passage à travers la lentille 3, en un foyer réel 4, et se dispersent suivant un cône divergent similaire à celui du cas précédent.
L'éloignement des foyers 2 et 4 des lentilles 1 et 3 est infiniment petit par rapport à l'éloignement des observa- teurs du réseau de lentilles, de façon que, pour les observateurs,,, l'impression optiques reste la même dans les deux cas (fig.1).
L'image de l'écran lumineux 5 du tube de Braun 6 entre les points 5a et 5b est reproduite dans l'objectif 7. Il se formera alors sur l'écran de projection 9¯ une image de l'écran lumineux entre les points 5b' et 5a'. L'objectif 7 entre les points 7a et 7b est maintenant reproduit par la lentille convergente cannelée 8- dans le plan des observateurs 10, entre les points 7b' et 7a' (fig.2).. Ceci est réalisé par un réglage approprié de la distance de foyer de la lentille convergente cannelée.
La distance de l'objectif de l'écran, par exemple pour les pro- jecteurs de télévision, est déterminée par les caractéristiques mécaniques de l'appareil récepteur, la distance de l'écran des observateurs, par la dimension d'image de la projection et par le nombre de lignes. Quand ces valeurs sont fixées, on peut faci-
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lement calculer la distance de foyer f requise d'après la for- mule de lentilles µ + 1/d = 1/f,dans laquelle D désigne ltéloi- gnement écran lumineux-objectif et d l'éloignement objectif- observateur. Il résulte de cette disposition une clarté unifor -me du champ d'image complet pour les observateurs.
Choisir la largeur totale de la rangée des observateurs comme diamètre de l'image d'objectif est défavorable, étant donné qu'au-des- sus et en dessous du champ visuel des observateurs se trouvent des zones qui sont traversées sans utilité par le courant lu- mineux. Vu de l'avant, en direction vers les observateurs, il se produit alors une zone de champ visuel 11 allongée et dispo- sée au milieu, zone qui est éclairée d'une façon moyenne, ce- pendant qu'au-dessus et en-dessous su trouvent des zones de courant lumineux en forme d.e segments circulaires 12a et 12b, qui sont également éclairées comme la zone médiane, mais qui res- tent non utilisées pour les observateurs (fig.3).
Quand on rend l'image de l'objectif aussi grande qu'une tête d'homme, une seule personne seulement peut d'abord bénéficier de l'avantage complet de la disposition selon l'invention. Le nombre de personnes est ainsi limité d'après la grandeur de la reproduc- tion. Généralement cependant, comme admis ci-devant, un plus grand nombre d'observateurs viendra en considération que celui qu'on peut disposer dans la zone de reproduction d.e l'objectif.
Dans ce but, d'après un autre élément de l'invention, l'image de l'objectif dans le plan desobservateurs etqui aura, par exem -ple, la grandeur correspondant au corps humain, sera déformée en largeur dans une mesure correspondant à l'étendue de la série des observateurs dans l'espace en largeur. Ceci est obtenu, par exemple, en utilisant un écran récepteur d'images 13 pourvu de cannelures verticales et , disposée devant cet écran, une lentille convergente 8, comportant des cannelures annulaires (fig.4). Le cercle hachuré entre les points 7b' et 7a' désigne la zone remplie
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de courant de lumière obtenu d'après la fig.3.
Le cercle cen- tral entre les points 7b''et 7a'' représente la zone corres- pondante sans utilisation de l'écran cannelé longitudinale- ment, mais pour une dimension de reproduction moindre. 14 désigne la zone déformée transversalement en forme d'ellipse, qui comprend tous les observateurs (fig.5). De cette manière on réussit à produire, dans l'espace, une zone éclairée en forme d'ellipse et dans laquelle une observation d'image géné -ralemant bonne est devenue possible. Ceci signifie alors, pour cette .zone, une augmentation de lumière considérable. Qelui des observateurs qui se déplace avec les yeux hors de cette zone ou qui se trouve encore en dehors de cette zone, ne pourra plus rien voir de l'image.
Il convient encore de remarquer que la largeur des canne- lures de surface de la lentille convergente sera autant que possible plus petite que la largeur de la ligne d'image à projeter, dans le cas où l'on projette une image de télévi- sion. Elle comportera avantageusement la moitié de la largeur de la ligne d'image. On sera alors assuré que les cannelures circulaires ne pourront plus être remarquées par l'observa- teur.
Dans les cas où le maintien de cette question prépare des difficultés, il suffit, jusqu'à un degré déterminé, de rendre les zones obscures dans le trajet de rayons qui se for- me entre deux cannelures plus étroites que la largeur de la ligne. lies rayons de lumière qui tombent sur les côtés 15a des cannelures 15, côtés qui sont inclinés transversalement par rapport au courant de lumière, seront guidés parallèlement à travers la lentille convergente. Parcontre, les rayons de lu- mière qui tombent sur les côtés 15b des cannelures 15, qui sont à peu près parallèles au courant de lumière, seront réfac- tés de tella façon qu'ils se perdent comme zone morte 16 pour utilisation (fig.6),.
L'écran récepteur d'images peut également être fabriqué en verre artif iciel. On a pu constater que pareillement l'em-
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ploi d'une lentille convergente à surface cannelée, faite en matières artificielles organiques,qui sont appropriées au point de vue optique et thermoplastique, comme, par exemple, les rési- nes artificielles, le plexiglas, le Trolitul, donne les effets voulus dans la direction des rayons de lumière. On peut alors fa- briquer déjà à très basse température (70 - 200 des écrans de réseau de prix réduit, ainsi que des lentilles convergentes cannelées.
Alternativement, on peut ainsi fabriquer aussi bien le réseau de lentilles ainsi que la lentille convergente en matières artificielles,ou séparément le réseau de lentilles ou la lentille convergente.
L'écran d'images peut également être constitué en une couche transparente, dans laquelle on a occlus des bulles en substance moins dense optiquement. Sur pareil écran ne peut se fixer la peut poussière et souillures comme cela/se faire sur les faces cour- bes des lentilles, ceci du fait que ces bulles sont inaccessi- bles . four la même, raison, ces surfaces courbes ne peuvent plus être endommagées. Le nettoyage des faces d'écran est ex- trêmement facile, étant donné que les faces de délimitation sont parfaitement planes.
On procède ainsi par c@@lusion d'un réseau uni de petites bulles dans une couche planparallèle, dont l'exposant de réfrac -tion est plus grand que celui des bulles. Dans le cas limite le plus favorable, on choisit un réseau de petites bulles d'air dans un milieu de réfraction optique. Ces bulles fonctionnent alors,comme si elles avaient d.es faces de réflexion biconvexes , comme lentilles divergentes et répondent, de ce chef, aux mêmes buts que le réseau de l'écran de lentilles connu.
Par un choix approprié du diamètre des bulles et de l'ex- posant de réfraction de la couche, on peut régler la distance de foyer des lentilles élémentaires et ainsi l'action directrice.
Un procédé particulièrement avantageux pour laproduction d'un réseau consiste dans le fait de disperser des bulles d'air dans la masse fondue d'un produit de réfraction, en laissant ces
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bulles monter dans un plan, dans lequel une plaque coupe la surface supérieure de la masse en fusion, on laisse alors durcir cette masse.. Quand on coupe ou enlève alors par meulage la surface de la masse figée qui est garnie de bulles d'air,on obtient le réseau tel que décrit et illustré dans la fig,8 des dessins.
On peut également imaginer d'utiliser au lieu de la lentil- le convergente un tissu en fils de verre artificiel, lesquels sont établis de telle façon qu'ils puissent accomplir un fonc- tion directrice de lumière; on peut, par exemple, prendre des fils de forme prismatique. Enfin, il est encore prévu que la surface de réseau 17 de l'écran récepteur d'images et les canne- lures de la lentille convergente 8¯ peuvent être disposées l'une verh l'autre, l'espace intercalaire entre elles étant alors re- couvert extérieurement par une monture périphérique appropriée 18., qui peut être réglable (fig.7). On prévient ainsi les ef- fets mécaniques, particulièrement la souillure des faces du ré- seau de lentilles ou de la surface cannelée de la lentille con- vergente.
Les écrans récepteurs d'images selon l'invention peu- vent évidemment être appliqués dans tous les domaines de la tech -nique de projection d'images. Ils trouveront cependant leur utilisation principale dans la technique de télévision, étant donné que les diamètres des nombreuses lentilles conver- gentes et divergentes peuvent rester grands en raison d'ailleurs du réseau de télévision présent.
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Image receiving screen for transparency projection, particularly for television images.
The invention relates to an image receiving screen for projection by transparency, particularly for television images, and which comprises an array of different lenses and a converging lens disposed near these first lenses. Thus, we obtain, by an appropriate choice of the focal distance, that the projection ray passes through all the lenses separately, parallel to their optical axes, these axes also being parallel to each other and thus it leaves the projector network of the cones. elementary rays which also have their axes parallel to each other.
It should first be explained that instead of an array of diverging lenses, one can also employ an array of converging lenses, since an optical divergence suitable for boxwoods can also be obtained. 'invention.
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The rays are also then always condensed according to a special angle determined according to the fixed focal distance common to all the lenses. It is obviously also possible in certain cases to use, as a replacement for the lens array, a diffuse divergent surface, for example a matt screen. The converging lens, located close in front of the lens array, has an annular or strip-shaped surface groove, as in the lenses of.
Fresnel. The parallel direction of the beam of rays exiting the grating lenses, as previously proposed, and by which the objective is reproduced in infinity, presents the disadvantage that all observers in space. cannot yet fully recognize and observe the projected image with sufficient clarity and sharpness.
In order to avoid this, according to the invention, by means of the converging lens, a real and enlarged image of the projection objective in the plane occupied by the observers will be produced.
The invention is illustrated by way of example in various embodiments in the accompanying drawings.
Figure 1 is a schematic representation of the divergent action of one of the many divergent or couver -gentes lenses.
FIG. 2 is a schematic view reproducing the projector lens in the plane of the observers.
FIG. 3 is a schematic illustration showing the scattering of the light stream in space for a greatly enlarged reproduction of the objective, in the plane of the observers.
Figure 4 is a sectional view of a device for the transverse deformation of the reproduction of the objective in the plane of the observers.
Figure 5 is a schematic illustration of the dispar-
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Zion of the light current in space for a transversely distorted reproduction of the objective, in the plane of the observers.
FIG. 6 shows, in section, the grooves of the converging lens with dead zones in the path of the spokes.
FIG. 7 shows, in section, the combination of a converging lens and an array of lenses, mounted in a peripheral window;
Figure 8 shows an array of artificial glass lenses, with occluded air bubbles.
The rays of light which fall parallel to a divergent lens 1 have a virtual focus 2 and disperse, after passing through the lens 1, following a determined diverging cone. The rays of light which fall in parallel on a converging lens 3 meet, after passing through the lens 3, in a real focus 4, and are dispersed along a divergent cone similar to that of the previous case.
The distance of the foci 2 and 4 from the lenses 1 and 3 is infinitely small compared to the distance of the observers from the array of lenses, so that, for the observers ,, the optical impression remains the same in the two cases (fig. 1).
The image of the bright screen 5 of the Braun tube 6 between points 5a and 5b is reproduced in the lens 7. It will then form on the projection screen 9¯ an image of the bright screen between the points 5b 'and 5a'. The objective 7 between points 7a and 7b is now reproduced by the converging fluted lens 8- in the plane of the observers 10, between points 7b 'and 7a' (fig.2). This is achieved by an appropriate adjustment of the focal distance of the converging fluted lens.
The distance of the lens from the screen, for example for television projectors, is determined by the mechanical characteristics of the receiving apparatus, the distance from the screen to observers, by the image dimension of the projection and by the number of lines. When these values are fixed, one can easily
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Now calculate the required focus distance f from the lens formula µ + 1 / d = 1 / f, in which D denotes the light screen-objective distance and d the objective-observer distance. This arrangement results in uniform clarity of the entire image field for observers.
Choosing the full width of the row of observers as the diameter of the objective image is unfavorable, since above and below the visual field of the observers are areas which are traversed uselessly by the current. luminous. Seen from the front, in the direction towards the observers, there then occurs an elongated visual field zone 11 arranged in the middle, which zone is illuminated in a moderate way, however, above and in below are areas of light current in the form of circular segments 12a and 12b, which are also illuminated like the middle area, but which remain unused for observers (fig. 3).
When making the lens image as large as a human head, only one person can first benefit from the full advantage of the arrangement according to the invention. The number of people is thus limited according to the size of the reproduction. Usually, however, as admitted above, a larger number of observers will be considered than can be placed in the target breeding area.
For this purpose, according to another element of the invention, the image of the objective in the plane of the observers and which will have, for example, the magnitude corresponding to the human body, will be distorted in width to an extent corresponding to the extent of the series of observers in space in width. This is obtained, for example, by using an image receiving screen 13 provided with vertical grooves and, placed in front of this screen, a converging lens 8, comprising annular grooves (FIG. 4). The hatched circle between points 7b 'and 7a' indicates the filled area
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light current obtained according to fig. 3.
The central circle between points 7b '' and 7a '' represents the corresponding zone without using the longitudinally fluted screen, but for a smaller reproduction dimension. 14 indicates the zone deformed transversely in the shape of an ellipse, which includes all the observers (fig. 5). In this way one succeeds in producing, in space, an illuminated zone in the shape of an ellipse and in which a generally good image observation has become possible. This then means, for this zone, a considerable increase in light. Anyone observers who move outside this area with their eyes or who are still outside this area will no longer be able to see anything of the image.
It should also be noted that the width of the surface grooves of the converging lens will be as much as possible smaller than the width of the image line to be projected, in the case of projecting a television image. . It will advantageously comprise half the width of the image line. It will then be ensured that the circular grooves can no longer be noticed by the observer.
In cases where the maintenance of this question creates difficulties, it suffices, to a certain degree, to make the areas obscure in the ray path which forms between two grooves narrower than the width of the line. The rays of light which fall on the sides 15a of the grooves 15, which sides are inclined transversely with respect to the stream of light, will be guided in parallel through the converging lens. On the other hand, the rays of light which fall on the sides 15b of the grooves 15, which are roughly parallel to the stream of light, will be reflected in such a way that they are lost as dead zone 16 for use (fig. 6) ,.
The image receiving screen can also be made of artificial glass. It has been observed that similarly the
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The use of a converging lens with a fluted surface, made of artificial organic materials, which are optically and thermoplastically suitable, such as, for example, artificial resins, plexiglass, Trolitul, gives the desired effects in the direction of light rays. At very low temperature (70 - 200) low-cost grating screens can then be manufactured, as well as fluted convergent lenses.
Alternatively, it is thus possible to manufacture both the lens array as well as the converging lens from artificial materials, or the lens array or the converging lens separately.
The image screen may also consist of a transparent layer, in which bubbles which are substantially less optically dense have been occluded. On such a screen the dust and dirt can not be fixed like that / be done on the curved faces of the lenses, this because these bubbles are inaccessible. same, reason, these curved surfaces can no longer be damaged. Cleaning the screen faces is extremely easy, since the boundary faces are perfectly flat.
This is done by c @@ lusion of a united network of small bubbles in a planparallel layer, the refractive exponent of which is greater than that of the bubbles. In the most favorable borderline case, a network of small air bubbles is chosen in an optical refractive medium. These bubbles then function, as if they had biconvex reflecting faces, as divergent lenses and therefore serve the same purposes as the known lens screen array.
By an appropriate choice of the diameter of the bubbles and of the refractive exponent of the layer, the focal distance of the elementary lenses and thus the directing action can be adjusted.
A particularly advantageous method for the production of a network consists in dispersing air bubbles in the melt of a refractive product, leaving these
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bubbles rise in a plane, in which a plate cuts the upper surface of the molten mass, this mass is then allowed to harden. When the surface of the fixed mass which is filled with air bubbles is then cut or removed by grinding , the network is obtained as described and illustrated in FIG. 8 of the drawings.
One can also imagine using instead of the converging lens a fabric made of artificial glass threads, which are made in such a way that they can perform a directing function of light; it is possible, for example, to take wires of prismatic shape. Finally, provision is also made for the grating surface 17 of the image receiving screen and the grooves of the converging lens 8¯ may be placed one on the other, the space between them then being covered on the outside by a suitable peripheral frame 18., which may be adjustable (fig.7). This prevents mechanical effects, particularly soiling of the faces of the lens array or the fluted surface of the converging lens.
The image receiving screens according to the invention can obviously be applied in all fields of image projection technology. However, they will find their main use in television technology, since the diameters of the many converging and diverging lenses can remain large, moreover, due to the television network present.
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