-
Die Erfindung betrifft eine Projektionsfläche zur Frontprojektion, welche die Eigenschaft aufweist, dass diese das Projektionslicht streuend reflektiert und andere Lichtanteile, welche Umgebungslicht und/oder mehrfach rück gestreutes Projektionslicht sind, unterdrückt.
-
In
US 729,323A wird eine Projektionsfläche zur Frontprojektion beschrieben, welche muldenförmige, rechteckige Höhlungen aufweist. An die Höhlungen schließen sich dünne Wände an, welche unmittelbar aneinandergefügt sind, so daß eine wabenförmige Struktur entsteht. Die einfallenden Lichtbündel des Projektionslichtes werden von den gewölbten Höhlungen reflektiert. Die Wände sind aus einem nicht reflektierenden Material, so daß schräg einfallendes Umgebungslicht absorbiert werden soll.
-
Eine ähnliche wabenförmige Struktur wird in
JP 6 332 074A beschrieben. Dort werden sechseckige Retroreflektoren aneinander gefügt, so daß eine große Projektionsfläche entsteht.
-
Bekannt ist weiterhin das Problem, dass helle Bildinhalte, welche mit einem Sternenprojektor oder digitalen Projektor insbesondere in eine Kuppel projiziert werden, das gesamte Bild aufhellen, der Bildkontrast geht verloren. So gelangt ein nicht unerheblicher Teil des an der Kuppel gestreuten Lichtes nicht in den Zuschauerraum sondern wird mehrfach in der Kuppel gestreut und führt zu einem sehr deutlich reduzierten Bildkontrast. Der Stand der Technik ist, das die Kuppel mit einem Anstrich versehen wird, der nur eine Reflektivität von zirka 40% aufweist. Dieser Wert hat sich als guter Kompromiss zwischen einer auf der einen Seite hohen Bildhelligkeit und einem auf der anderen Seite noch akzeptablen Bildkontrast des projizierten Bildes herausgestellt. Andere Kuppelauskleidungen werden gegenwärtig nicht eingesetzt.
-
Die Erfindung soll daher, eine Projektionsfläche liefern, welche als Auskleidung für eine Planetariumskuppel dient. Diese soll das Licht des Sternenprojektors mit einer vorbestimmten Reflektivität zurück in den Zuschauerraum reflektieren und gleichzeitig in der Kuppel mehrfach gestreutes Licht effektiv unterdrücken.
-
Das Bild auf einer Auskleidung einer Kuppel muss von allen Plätzen in der Kuppel aus gut sichtbar sein. Es darf keine Abschattungen und keine Chromatischen Fehler aufweisen. Außerdem muss die als Auskleidung dienende Projektionsfläche einfach technologisch herzustellen und billig sein, dass damit zum Beispiel Kuppelflächen in der Größenordnung von zirka 1000 m2 zu akzeptablen Kosten hergestellt werden können.
-
Da die Strahlwege im Allgemeinen umkehrbar sind, bewirken die Lösungen nach dem Stand der Technik bei einer Beschneidung des Akzeptanzwinkelspektrums der Projektionsfläche immer auch eine Beschneidung des Emissionswinkelspektrums/Rückstreuwinkelspektrums.
-
Die Erfindung soll das Problem lösen, den Kontrast einer Projektionsfläche zu verbessern. Das Licht der Projektionsquelle soll mit möglichst hoher Rückstreueffizienz zurückgeworfen werden, ohne das Abschattungs- und Farbeffekte auftreten. Gleichzeitig sollen Licht von Störlichtquellen, wie Tages- oder Kunstlicht und rückgestreutes Projektionslicht möglichst vollständig absorbiert werden. Dabei soll der Rückstreuwinkel des Nutzlichtes einstellbar sein, prinzipiell aber in den gesamten Halbraum erfolgen können.
-
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 17 sind vorteilhafte Ausgestaltungen. Patentanspruch 18 betrifft ein Planetarium in dem die erfindungsgemäße Projektionsfläche in die Kuppel eingebaut ist.
-
Gemäß der Erfindung wird eine Retroreflektorstruktur mit einer Transformationsstruktur kombiniert, welche das Winkelspektrum den Lichtleitwert erhaltend transformiert.
-
Die Projektionsfläche zur Frontprojektion besteht aus einer frontseitigen Oberfläche, welche eine Transformationsstruktur und einer rückseitigen Oberfläche, welche eine Retroreflektorstruktur aufweist, wobei die Transformationsstruktur durch gitterartig sowie alternierend aneinander angrenzend angeordnete Lichtleiter mit Seitenwänden und durch Eintrittsflächen gebildet wird. Die Lichtleiter weisen ein trapezförmiges Profil auf, wobei sich der Querschnitt der Lichtleiter von einer Lichtaustrittsöffnung ausgehend zur Retroreflektorstruktur hin vergrößert. Weiterhin weist die Retroreflektorstruktur mindestens zwei zueinander in einem Winkel von 90° stehende Reflexionsflächen auf, wobei zumindest eine der Reflexionsflächen unterhalb einer Eintrittsfläche und zumindest eine andere der Reflexionsflächen unterhalb der Lichtleiter angeordnet sind.
-
Die Seitenwände der Lichtleiter habe von innen her eine spiegelnde Wirkung und von außen her eine absorbierende Wirkung.
-
Die Lichtaustrittsöffnungen der Lichtleiter sind transparent oder streuend ausgeführt. Vorzugsweise sind die Lichtaustrittsöffnungen plan. Diese können jedoch auch konkav oder konvex gewölbt sein.
-
Die Lichtleiter haben an die Retroreflektorstruktur angrenzend einen größten Querschnitt, welcher einen Flächenfüllfaktor der Transformationsstruktur von 50% ergibt. Die weiteren 50% sind mit den Eintrittsflächen ausgefüllt. Selbstverständlich kann von der hälftigen Aufteilung der regelmäßig angeordneten Strukturen auch abgewichen werden. So ist vorzugsweise der Flächenanteil der Eintrittsflächen größer als der Flächenanteil der von den Lichtleitern ausgefüllt ist. Die Seitenwände der Lichtleiter können eben oder gewölbt ausgebildet werden.
-
In einer Ausführungsform haben die vier Seitenwände der Lichtleiter, an die Retroreflektorstruktur angrenzend, zunächst einen quaderförmigen Bereich, an den sich der konisch auslaufende Bereich anschließt.
-
Die Eintrittsflächen und/oder die Reflexionsflächen können eben oder gewölbt ausgebildet sein. Die gewölbten Ausführungen liefern eine zusätzliche Strahlformung. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Flächenfüllfaktoren ungleich 50% geeignet.
-
Eine erste bevorzugte Ausführung der Projektionsfläche weist eine Transformationsstruktur auf, die durch gitterartig angeordnete dreieckförmige Eintrittsflächen und dreieckförmige Lichtleiter gebildet wird.
-
Die Lichtleiter haben dann jeweils drei Seitenwände. Die zugehörige Retroreflektorstruktur wird durch jeweils drei tetraederförmig angeordnete Reflexionsflächen gebildet, wobei jeweils die Spitzen der Retroreflektortetraeder genau unter der Mitte der Lichtaustrittsöffnung der Lichtleiter sowie unterhalb der Mitte der Eintrittsflächen positioniert sind.
-
Eine zweite bevorzugte Ausführung der Projektionsfläche weist eine Transformationsstruktur auf, die durch gitterartig angeordnete rechteckförmige Eintrittsflächen und rechteckförmige Lichtleiter gebildet wird. Die Lichtleiter haben dann jeweils vier Seitenwände. Die zugehörige Retroreflektorstruktur wird durch zwei dachkantenartig angeordnete Reflexionsflächen gebildet, wobei die eine Reflexionsfläche unterhalb einer Eintrittsfläche und die andere Reflexionsfläche unterhalb der Lichtleiter positioniert sind.
-
Die Lichtleiter und die zugeordneten Eintrittsflächen können einen rechteckförmigen und/oder einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Dabei haben die Lichtleiter an die Retroreflektorstruktur angrenzend einen größten Querschnitt, welcher einen Flächenfüllfaktor der Transformationsstruktur von 50% ergibt. Die weiteren 50% sind mit den Eintrittsflächen ausgefüllt. Selbstverständlich kann von der hälftigen Aufteilung der schachbrettartig angeordneten Strukturen auch abgewichen werden. So ist vorzugsweise der Flächenanteil der Eintrittsflächen größer als der Flächenanteil der von den Lichtleitern ausgefüllt ist.
-
In einer ersten Variante besteht die Projektionsfläche aus einem ausgedehnten flächigen transparenten Materialstück, in welches frontseitig die Transformationsstruktur mit den Lichtleitern und rückseitig die Retroreflektorstruktur eingeprägt sind. Vorzugsweise sind die Seitenwände der Lichtleiter verspiegelt und eine schwärzende Oberflächenschicht ist auf der Spiegelschicht aufgebracht. In einer zweiten Variante besteht die Projektionsfläche aus einem ausgedehnten flächigen transparenten ersten Materialstück, in welches die Lichtleiter in Hohlform eingearbeitet sind. Weiterhin besteht die Projektionsfläche aus einem ausgedehnten flächigen transparenten zweiten Materialstück, in welches die Retroreflektorstruktur frontseitig in Hohlform eingearbeitet ist. Die zwei Materialstücke sind zueinander positioniert ganzflächig so miteinander verbunden, dass die Rückreflexion der Retroreflektoren, die jedem der Lichtleiter zugeordnet sind, in den Lichtleiter hinein erfolgt. Vorzugsweise weisen die inneren Seitenwände der Lichtleiter eine schwärzende Oberflächenschicht (8) auf, die von einer Spiegelschicht (7) überzogen sind.
-
Weitere Varianten nutzen jeweils eine Kombination der ersten und zweiten Variante. Die Projektionsfläche besteht in einem Fall aus einem ausgedehnten flächigen transparenten ersten Materialstück, in welches die Lichtleiter in Hohlform eingearbeitet sind und sie bestehet aus einem ausgedehnten flächigen transparenten zweiten Materialstück, in welches die Retroreflektorstruktur rückseitig eingeprägt ist, wobei die zwei Materialstücke zueinander positioniert ganzflächig miteinander verbunden sind.
-
Die Projektionsfläche beseht in einem weiteren Fall aus einem ausgedehnten flächigen transparenten ersten Materialstück, in welches die Lichtleiter frontseitig eingeprägt sind und sie bestehet aus einem ausgedehnten flächigen transparenten zweiten Materialstück, in welches die Retroreflektorstruktur frontseitig in Hohlform eingearbeitet ist, wobei die zwei Materialstücke zueinander positioniert ganzflächig miteinander verbunden sind.
-
In einer Ausführungsform ist die rückseitige Oberfläche der Retroreflektorstruktur auf einem Trägermaterial befestigt. Dieses Trägermaterial kann ein Stoff, eine Folie oder eine Wand sein. Insbesondere wird mit der Projektionsfläche die Kuppel eines Planetariums ausgekleidet. Dort kommen die Unterdrückung von Fremdlichtanteilen und die Unterdrückung des rückreflektierten Projektionslichtes besonders wirkungsvoll zur Geltung. Die Erfindung bezieht sich daher insbesondere auf ein Planetarium mit einer Kuppelfläche, welche mit der erfindungsgemäßen Projektionsfläche ausgekleidet ist.
-
Die Retroreflektorstruktur kann dabei insbesondere die Form von aneinander gesetzten Dachkantprismen oder Cornercubes aufweisen.
-
Als mögliche technische Ausgestaltungen der Transformationsstruktur für das Winkelspektrum werden neben anderen Möglichkeiten Taper und CPCs besonders bevorzugt.
-
Um das unerwünschte Störlicht zu unterdrücken sind die Außenseiten der Taper bzw. CPCs verspiegelt und mit einer dünnen schwarzen, bevorzugt glänzenden, Schicht versehen. Durch eine glänzende Schwarzschicht, wird ein Teil des Lichtes, das vom Projektor kommt und streifend auf die Spitzenflanken fällt, zum Teil in die Fußflächen reflektiert und man erreicht so einen effektiven Eintrittsflächenfüllfaktor von über 50%.
-
Die erfindungsgemäß kombinierten Strukturen bewirken, daß das gleichmäßig auf die Projektionsfläche einfallende Projektionslicht, welches aus einem sehr geringen Winkelbereich um den Normalvektor der Wandebene kommt, den Lichtleitwert erhaltend transformiert wird. Das reflektierte Projektionslicht wird nur aus einem sehr kleinen Teil der Fläche mit gefordertem breitem Rückstreuwinkelspektrum emittiert.
-
Die Wirkung der kombinierten Struktur ist ähnlich einer „optischen Diode”, also der Hinweg des Projektionslichtes auf die Projektionsfläche und Rückweg des von der Projektionsfläche reflektierten Projektionslichtes ist entkoppelt. So entsteht die Möglichkeit, durch die Transformationsstruktur nur das Akzeptanzwinkelspektrum zu beschneiden, ohne das Emissionswinkelspektrum zu verändern.
-
Die Umverteilung des sehr gerichteten Projektorlichtes auf den ganzen Zuschauerraum wird bei dieser Anordnung nicht durch Streuung erreicht, sondern durch eine den Lichtleitwert erhaltende Reflektion.
-
Die Transformationsstruktur realisiert durch ihre Form ein bestimmtes Akzeptanzwinkelspektrum, welches auf die Anwendung optimiert werden kann. Lichtbündel deren Eingangswinkel größer als der Akzeptanzwinkel sind, werden von der Struktur nicht verarbeitet werden, diese Strahlen sollen möglicht gar nicht erst in die Struktur eintreten. Sie werden den schwarzen Außenseiten der Kegelstümpfe absorbiert. Um dieses „äußere” Winkelspektrum an das „innere” Winkelspektrum anzupassen kann es notwendig sein, die Kegelstümpfe auf einen quaderförmigen Sockel zu stellen, der nur das äußere Winkelspektrum verändert und damit zur Anpassung an das innere Winkelspektrum optimiert werden kann.
-
Ein weiterer Vorteil der Struktur ist die prinzipielle Möglichkeit Speckeleffekte bei der Verwendung sehr kohärenter Projektoren durch das dargestellte Grundprinzip zu verhindern.
-
Da die Strukturen skaliert werden können (Strukturgröße der Spitzen sollte dabei deutlich kleiner als die optische Auflösung der Projektion sein), kann die Struktur auch als Leinwand für Mikro-/Nano-Beamer eingesetzt werden, die von der Technik besonders profitieren könnten, da diese Geräte durch den Batteriebetrieb immer eine begrenzte Leuchtdichte aufweisen werden, die außerdem immer in beleuchteten Räumen verwendet werden können und damit immer im erreichbaren Kontrast begrenzt sein werden. Für diese Anwendung würde man die Struktur aus eher flexibleren transparenten Materialien realisieren, um ein Aufrollen der Leinwand zu ermöglichen.
-
Die reflektierenden Flächen der Retroreflektorstruktur und der pyramidenförmigen Lichtleiter können über Totalreflexion oder bevorzugt über eine z. B. metallische Verspiegelung erfolgen. Eine metallische Verspiegelung bietet dabei die Vorteile, die Funktion der Oberflächen bei Verschmutzung zu erhalten und außerdem die Polarisation einer einfallenden Welle weitestgehend zu erhalten. Sowohl die Strukturen als auch die Verspiegelungen werden dann auf Polarisationserhaltung optimiert, um die Struktur auch als Projektionsfläche für pseudo-dreidimensionale Projektion mit Polarisations-Kanaltrennung zu verwenden.
-
Als Anwendungsgebiete sind alle Arten von Projektionen vorgesehen, welche eine Frontprojektion realisieren. Insbesondere Projektionsleinwände für hell erleuchtete Konferenzräume, für Projektion unter freiem Himmel (public viewing) und für die Kuppelauskleidung in einem Planetarium.
-
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigen:
-
1: Querschnitt durch den Retroreflektor mit einem kegelförmigen Lichtleiter in der Transformationsstruktur
-
2: Aufsicht auf den Retroreflektor mit dem kegelförmigen Lichtleiter
-
3: Querschnitt durch den Retroreflektor mit einem parabelförmigen Lichtleiter in der Transformationsstruktur
-
4: Aufsicht auf den Retroreflektor mit dem parabelförmigen Lichtleiter
-
5: Querschnitt durch den Retroreflektor mit einem zylindrischen und parabelförmigen Lichtleiter in der Transformationsstruktur
-
6: Querschnitt durch den Retroreflektor mit dem kegelförmigen Lichtleiter in der Transformationsstruktur und mit einer sphärischen Eintrittsfläche
-
7: Gitterartige, dreieckförmige Anordnung der Lichtleiter und der Eintrittsflächen
-
8: Gitterartige, dreieckförmige Anordnung von Retroreflektoren in Tetraederform
-
9: Draufsicht auf eine Projektionsfläche, welche aus der Transformationsstruktur gemäß 7 und der Retroreflektorstruktur gemäß 8 aufgebaut ist
-
10: Dem Aufbau gemäß 3 entsprechende „inverse Struktur” mit hohlkörperförmigen Teilen
-
11: Beispiel einer Variante mit einer Transformationsstruktur als Hohlkörper und einer Retroreflexionsstruktur als Vollkörper.
-
Alle Ausführungen der erfindungsgemäßen Projektionsfläche 1 kombinieren eine Retroreflektorstruktur 2 und eine Transformationsstruktur 3. Diese sind beispielhaft in 1 im Querschnitt gezeigt.
-
Die kombinierten Strukturen werden großflächig aus einem transparenten Material wie z. B. Polycarbonat zum Beispiel durch Heißprägen hergestellt. Anschließend erfolgen reflektierende Beschichtungen und eine absorbierende Beschichtung einzelner Oberflächenbereiche.
-
Die Retroreflektorstruktur 2 besteht aus einzelnen in einem Winkel zueinander stehenden Flächen 6, welche eine Verspiegelungsschicht auf ihrer rückseitigen Oberfläche aufweisen.
-
Speziell besteht die Retroreflektorstruktur 2 im Beispiel aus vielen aneinander angrenzenden Dachkantenprismen, welche die verspiegelten Wände aufweist, die mit einem Flankenwinkel von 45° zueinander stehen. Die Dachkantenprismen werden aus technologischen Gründen bevorzugt. Geeignet sind jedoch auch pyramidenförmige und tetraederförmige Ausbuchtungen, welche retroreflektierend sind.
-
Vier Seitenwände 5 bilden einen trapezförmige Lichtleiter 16. Viele dieser Lichtleiter 16 bilden einen ersten Teil der schachbrettartig aufgeteilten Transformationsstruktur 3. Die Seitenwände 5 der Lichtleiter 16 tragen eine Verspiegelungsschicht 7, welche von einer schwärzenden Oberflächenschicht 8 überdeckt wird. Die schachbrettartige Transformationsstruktur wird in einem zweiten Teil durch Eintrittsflächen 4 gebildet. Im Beispiel sind die Eintrittsflächen 4 eben und grenzen an eine Vorderseite der Retroreflektorstruktur 2 an und füllen diese mit einer Flächenfüllung von 50% aus. Die trapezförmigen Lichtleiter 16 grenzen mit ihrem größten Querschnitt ebenfalls an die Vorderseite der Retroreflektorstruktur 2 an und füllen diese mit einer Flächenfüllung mit 50% aus. Die Lichtleiter 16 weisen eine abgeflachte transparente Spitze auf, welche die Lichtaustrittsöffnung 9 bildet. Im Beispiel sind die Seitenwände 5 dieser Pyramidenstümpfe metallisch verspiegelt und mit einer optisch möglichst schwarzen Lackschicht ablackiert. Die Strukturgröße beträgt zirka 0,01...5 mm und wird so gewählt, dass ein vor der Projektionsfläche sitzender Beobachter die Strukturen nicht auflösen kann.
-
Ein einfallendes Lichtbündel 10 des Projektionslichtes, welches aus einem sehr geringen Winkelbereich um den Normalvektor der Wandebene kommt, trifft auf die schachbrettartig strukturierte Transformationsstruktur 3 auf. Es dringt durch die Eintrittsflächen 4 in die Retroreflektorstruktur 2 ein und wird über die Reflexionsflächen 6 und 6' in die Lichtleiter 16 hinein reflektiert. An den verspiegelten Seitenwänden 5 werden die reflektierten Lichtbündel 11 zur Lichtaustrittsöffnung 9 hin reflektiert und treten dort als ausfallendes Lichtbündel 12 aus.
-
Die Lichtanteile des einfallenden Lichtbündels 10, welche auf die schwarzen Seitenwände 5 der kegelstumpfartigen Lichtleiter 16 fallen, werden absorbiert. Falschlichtanteile 13 werden ebenfalls an der schwarzen Oberfläche 8 der Seitenwände 5 absorbiert.
-
Durch die Reflektion in den trapezförmigen Lichtleitern 16 werden die Strahlen „aufgesteilt”, bedingt durch die Lichtleitwerterhaltung. Die ausfallenden Lichtbündel 12 treten dann unter deutlich größerem Winkelspektrum aus der transparenten Lichtaustrittsöffnung 9 der Lichtleiter 16 aus. Die Flächenverhältnisse der in Projektion von oben gesehenen schwarzen Flächen der Seitenwände 5 zu den Lichtaustrittsöffnungen 9 werden so gewählt, dass die Strahlen den gesamten Zuschauerraum ausleuchten. Um Abschattungseffekte durch leicht unterschiedliche Projektorpositionen zu vermeiden, kann die Oberfläche der Lichtaustrittsöffnungen 9 an den Pyramidenstümpfe auch streuend ausgeführt sein.
-
Die erfindungsgemäße Projektionsfläche eignet sich insbesondere für Projektionen, bei denen üblicherweise schwierige Projektionsbedingungen vorliegen, wie Projektion bei Tageslicht oder bei Vorhanden sein von Kunstlicht und bei Projektionen in kuppelförmigen Räumen, wie zum Beispiel in einem Planetarium. Für eine Anpassung an eine bestimmte Anwendung werden folgende 2 Größen optimiert und angepasst: der Maßstab der Struktur an den Betrachterabstand oder die Kuppelgröße und die Flankenwinkel der Pyramidenstümpfe an den Raumbereich in denen die Projektoren stehen können. Wird die Struktur nun so ausgelegt, dass der gesamte Zuschauerraum einer Kuppel ausgeleuchtet wird, so fallen auch immer rückreflektierte Anteile des Lichtes auf andere Kuppelflächenabschnitte. Diese Falschlichtanteile 13, (die das Störlicht darstellen) kommen aber im Wesentlichen nicht aus Richtung des Projektors und werden damit an den schwarzen Seitenwänden 5 der Pyramidenstümpfe absorbiert.
-
Weiterhin kann der in 1 als ebene transparente Eintrittsfläche dargestellte Bereich als Mikrolinsen ausgeführt sein, wodurch der Flächenfüllfaktor der transparenten Bereiche über 50% erhöht werden kann, ohne die anderen Eigenschaften zu beeinflussen.
-
2 zeigt einen Ausschnitt der Projektionsfläche 1 gemäß 1 in einer verkleinerten Darstellung in der Sicht eines Betrachters des durch die Projektionsfläche 1 erzeugten Bildes. Die Figur zeigt die schachbrettartige Anordnung der Eintrittsflächen 4 und der Lichtleiter 16.
-
3 zeigt eine Ausführung der Projektionsfläche 1 bei der die Seitenwände 5 der Lichtleiter 16 parabelförmig ausgebildet sind.
-
4 zeigt einen Ausschnitt der Projektionsfläche 1 gemäß 3 in einer verkleinerten Darstellung in der Sicht eines Betrachters des durch die Projektionsfläche 1 erzeugten Bildes. In diesem Beispiel sind die Grundflächen der Eintrittsflächen 4 für das Projektionslicht 10 sowie die Lichtleiter 16 nicht nur quadratisch ausgebildet. In einer Anordnung in Reihen haben die pyramidenstumpfförmigen Lichtleiter 16' sowohl an ihrer Grundfläche als auch an ihrer Lichtaustrittsfläche 9' einen rechteckigen Querschnitt und die Eintrittsflächen 4 sind rechteckig.
-
Diese „asymmetrische” Schachbrettstruktur der Lichtleiter 16 und Eintrittsflächen 4 hat die Wirkung, dass die Akzeptanzwinkel in den Diagonalen begrenzt werden. Diese Struktur ermöglicht eine deutlich bessere Begrenzung des Akzeptanzwinkelspektrums in Richtung der Felddiagonalen.
-
5 zeigt ein weiteres Beispiel. In diesem weisen die Seitenwände 5 der Lichtleiter 16 jeweils zwei Abschnitte auf, einen quaderförmigen Bereich 15, welcher an die Reflektorstruktur 3 angrenzt, und einen folgenden parabolisch geformten Bereich der Seitenwände 5. Damit gelingt es den ”äußeren” Akzeptanzwinkel auf den „inneren” Akzeptanzwinkel anzupassen. In 5 ist beispielhaft weiterhin gezeigt, daß die Rückseite der Retroreflektorstruktur 2 auf einem Trägermaterial 14 befestigt ist. Das Trägermaterial kann beispielweise eine Wand oder eine Planetariumskuppel sein.
-
6 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die Eintrittsflächen 4 eine nicht ebene Gestalt haben, sie sind vorzugsweise sphärisch gekrümmt. Weiterhin können die Reflexionsflächen 6 der Retroreflektorstruktur eine gewölbte Form haben. Die gewölbten Eintrittsflächen 4 tragen somit einzeln oder in Kombination den sphärischen Reflexionsflächen 6 sowie mit den Lichtleitern 16 der Transformationsstruktur 3 zur Lichtleitwert erhaltenden Transformation bei. Die Lichtleiter 16 können auch hier als Taper oder CPC (Compound Parabolic Concentrator) ausgeführt sein.
-
Diese Variante hat den Vorteil, daß man Flächenfüllfaktoren der Eintrittsflächen von über 50% erreichen kann und damit die Effizienz weiter verbessern kann.
-
Die 7 bis 9 zeigen eine Projektionsfläche 1 mit einem dreieckförmigen Strukturaufbau. Gemäß 7 wird die Transformationsstruktur 3 durch gitterartig angeordnete Dreiecke gebildet. Die Eintrittsflächen 4 sind dreieckförmig und die Lichtleiter 16 weisen drei Seitenwände 5 auf. Die Retroreflektorstruktur 2 wird in 8 in der Draufsicht gezeigt. Die Reflexionsflächen 6 sind tetraederförmig angeordnet und bilden einen Retroreflektor 17. Die Anordnung der Retroreflektoren 17 und die Anordnung der Lichtleiter 16 sowie der Eintrittsflächen 4 erfolgen in einer gleichen Ausrichtung zu einer Querachse und in einem gleichen Gitterabstand. Dadurch gelingt es, die Retroreflektorstruktur 2 und die Transformationsstruktur 3 in eine solche Zuordnung zu bringen, dass jeweils die Spitzen der tetraederförmigen Retroreflektoren 17 jeweils genau unter der Mitte eine Lichtaustrittsöffnung 9 der Lichtleiter 16 sowie in die Mitte der Eintrittsflächen 4 positioniert werden können. In 9 stellen die Voll-Linien die Transformationsstruktur 3 dar und die gepunkteten Linien stellen die Retroreflektorstruktur 2 dar.
-
Alle Strukturen wie diese beispielhaft in den Figuren gezeigt sind, können so, wie dargestellt oder in beiden Teilen invers sowie teilweise invers realisiert werden. Invers meint, dass die aus transparentem Material dargestellten Strukturen auch als Hohlstrukturen ausgeführt sein können. Die Strukturen können auch als verspiegelte und schwarz ablackierte Fläche im Volumen eines transparenten Stoffes erzeugt werden.
-
10 zeigt beispielhaft eine Projektionsfläche, nach einem Aufbau gemäß 3 als „inverse Struktur” dar. Die Reflexionsflächen 6 der Retroreflektorstruktur 2 sind als Hohlform in ein Material geprägt. Deren Oberflächen sind mit Spiegelschichten 7 versehen. Die Lichtleiter 16 der Transformationsstruktur 3 sind als Hohlform in ein transparentes Material geprägt. Die Seitenwände 5 wurden mit einer schwärzenden Oberflächenschicht 8 versehen, auf die dann eine Spiegelschicht 7 aufgebracht wurde.
-
11 zeigt beispielhaft eine Mischform mit einer Retroreflektorstruktur 2, in Vollform, bei der die Spiegelschicht 7 der Reflexionsflächen 6 rückseitig aufgebracht sind, und mit einer Transformationsstruktur 3, bei der die Lichtleiter 16 als Hohlform in ein transparentes Material eingeformt sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Projektionsfläche
- 2
- Retroreflektorstruktur
- 3
- Transformationsstruktur
- 4
- Eintrittsfläche
- 5
- Seitenwände
- 6
- Reflexionsfläche
- 7
- Spiegelschicht
- 8
- schwärzende Oberflächenschicht
- 9
- Lichtaustrittsöffnung
- 10
- Einfallendes Lichtbündel (Projektionslicht)
- 11
- Reflektiertes Lichtbündel
- 12
- ausfallendes Lichtbündel
- 13
- Falschlichtanteil
- 14
- Trägermaterial
- 15
- quaderförmiger Bereich
- 16
- Lichtleiter
- 17
- Retroreflektor
- 18
- Spitze des Retroreflektors
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 729323 A [0002]
- JP 6332074 A [0003]
