DE1547361A1

DE1547361A1 - Zeichenprojektionsgeraet

Info

Publication number: DE1547361A1
Application number: DE19661547361
Authority: DE
Inventors: Gessel Guy O
Original assignee: Industrial Electronic Engineers Inc
Current assignee: Industrial Electronic Engineers Inc
Priority date: 1965-09-20
Filing date: 1966-08-03
Publication date: 1969-11-13
Also published as: GB1093068A; DE1547361B2; US3332318A

Description

PATEN !ANWALι c . - .

DR. ING. KARL BdEHMERT DiPL-ING. ALBERT BOEHMERT

28 BREMEN, FELDSTR. 24 1547361

(0421) 491760

Industrial Electronic «...

I 228 10. März 1969

INDUSTRIAL ELECTRONIC ENGINEERS, INC., Van Nuys, Kalifornien (V. St. A.)

Zeichenprojektionsgerät

Die Erfindung betrifft ein Zeichenprojektionsgerät mit einem durchscheinenden Bildschirm und einer Vielzahl von konvergierenden Projektionssystemen, die hinter dem Bildschirm zur wahlweisen Projektion verschiedener Zeichen auf dem Bildschirm angeordnet sind, wobei jedes Projektionssystem eine Lichtquelle» einen Kondensor und eine Zeichenmaske aufweist.

Derartige Zeichenprojektionsgeräte werden normalerweise in großen «engen zusammengestellt, um mehrstellige Zahlen, Worte oder andere Symbole zur Anzeige zu bringen. Dabei

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1 Marionen 'Art. 7§T Al«. 2 Nr. 1 fht? 3 dos ITfidemnigflöS. V. *. 9.1967)

weist «jedes Projektionsgerät üblicherweise ein rechteckiges Bildfenster auf, welches in der Gesamtanzeigevorrichtung den für einen einzigen Buchstaben, eine Ziffer oder ein Symbol bestimmten Raum einnimmt. Da mit «jedem Projektionsgerät eine verhältnismäßig große Anzahl von Ziffern oder Buchstaben zur Anzeige gebracht werden kann, ist es möglich, durch Wahl von bestimmten Ziffern oder Buchstaben in den einzelnen Geräten verschiedene mehrstellige Zahlen oder Worte anzuzeigen. Die zu der Gesamtanzeigevorrichtung zusammengestellten Projektionsgeräte müssen relativ gedrängt aufgebaut sein, damit nur der übliche Zwischenraum zwischen den Ziffern bzw. Buchstaben von mehrstelligen Zahlen bzw. Worten vorhanden ist.

Sin wesentlicher Schritt zum Zusammendrängen der in einem Zeichenprojektionsgerät erforderlichen Elemente wurde bekanntlich (US Patent 3 041 600) dadurch getan, daß die einzelnen Linsen einer Vielzahl von konvergierenden Projektionssystemen in einer Linsenplatte vereinigt wurden, und zwar derart, daß jeweils die Kollektorlinsen, die Kondensorlinsen und die Projektionslinsen aller in einem Zeichenprojektionsgerät enthaltenen Projektionssysteme auf einer Linsenplatte zusammengeschlossen wurden. Bei bekannten Ausführungen sind die im Strahlungspfad des zugehörigen Projektionssystems befindlichen Zeichenmasken an der dem Bildschirm zugekehrten Seite des aus einer Linse bestehenden Kondensors angeordnet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zeichenprojektionsgerät anzugeben, welches bei besonders geringen räumlichen Abmessungen eine im Vergleich zu bekannten Geräten bessere Helligkeit und Qualität des auf einem Bildschirm abgebil-

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deten Bildes gewährleistet. Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die Qualität des Bildes auf dem Bildschirm eines solchen Anzeigegerätes in hohem Maße verbessert werden kann, indem die üblichen stark brechenden Kondensorlinsen durch jeweils zwei Linsen ersetzt werden, von denen die erste (wie sie in dem optischen Strahlengang von der Lichtquelle aus angeordnet sind) eine Kollimatorlinse ist und die zweite eine Kondensorlinse mit gegenüber den bisher üblichen Kondensorlinsen beträchtlich niedrigerer Brechkraft, und Indem die Zeichenmaske zwischen der Kollimator™ und Kondensorlinse angeordnet wird.

Ausgehend von einem Zeiehenprojektionsgerät der eingangs bezeichneten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der jeden Projektionssystem eigene Kondensor aus einer die einfallenden Lichtstrahlen etwa parallel richtenden Kollimatorlinse und einer die parallel gerichteten Lichtstrahlen sammelnden bzw. kondensierenden Linse aufgebaut ist; und daß die dem Projektionssystem zugeordnete Zeichenmaske zwischen den beiden Linsen angeordnet und von den parallelen Lichtstrahlen ausgeleuchtet ist. Die Anordnung der abzubildenden Zeichenmasken bzw. des Films zwischen zwei Kondensorlinsen bietet vor allem den Vorteil der Vergrößerung der nutzbaren Fläche der Zeichenmaske, was zur Folge hat, daß das Bildfenster des Zeichenprojektionsgerätes mit ungefähr der doppelten Helligkeit gegenüber mit einer einsigen Sondensorlinse ausgestatteten üblichen Vorrichtungen dieser Art ausgeleuchtet wird. Da die Zelchenmaeken ait Xm wesentlichen parallel verlaufenden Lichtstrahlen ausgeleuchtet werden, arbeitet das neue System wesentlich verzerrungs»

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freier, erfordert geringere Vergrößerung und liefert eine gleichmäßigere Ausfüllung des Bildfensters.

Gemäß einer zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kondensorlinsen und die Zeichenmasken aller Projektionssysteme zu einer Vielfach-Linsen-Zeichenmasken-Anordnung vereinigt sind, bestehend aus einer ersten Linsenplatte, auf deren den Lichtquellen zugekehrten Seite alle Kollimatorlinsen angeordnet sind, aus einer zweiten Linsenplatte, auf deren dem Bildschirm zugekehrten Seite alle Kondensorlinsen ausgebildet sind, und aus einem in enger Anlage zwischen den benachbarten Seiten der beiden Linsenplatten angeordneten Film mit einer Viel- ' zahl von Zeichenmasken, wobei die Anordnung der Linsen und Zeichenmasken so getroffen ist, daß der Strahlengang jedes Projektionssystems ausgehend von einer Lichtquelle über die zugehörige Kollimatorlinse, die zugehörige Zeichenmaske und die zugehörige Kondensorlinse zum Bildschirm verläuft. Die einzelnen Kollimator- und Kondensorlinsen, die für die Bildung einer Vielzahl von optisch getrennten Projektionssyytemen in einea Projektionsgerät nötig sind, werden also jeweils in geeigneter Weise auf einer Linsenplatte angeordnet oder in diese eingeformt, wobei eine einzige Linsenplatte die Vielzahl von Kollimatorlinsen und eine weitere Linsenplatte sämtliche Kondensorlinsen bildet. Diese Linsenplatten besitzen vorteilhafterweise eine spärische Form, wie sie in dem vorerwähnten US Patent 3 091 500 beschrieben ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

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Pig. 1 die Darstellung eines Strahlengangs,

welcher die Linsenelemente in der üblichen Anordnung zeigt;

Fig. 2 die Barstellung eines Strahlengangs, der

die Linsenelemente in der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Vielzahl von Zeichenmasken, wie sie in Projektionsgeräten nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

In Fig. 1 ist ein übliches Zeichenprojektionsgerät dargestellt. Es besteht aus einer Vielzahl von Lichtquellen 12, einer Linsenplatte 14 mit einer Vielzahl von Kollektorlinsen 16, einer Linsenplatte 18 mit einer Vielzahl von hochbrechenden Kondensorlinsen 20, einer Vielzahl von Zeichenmasken 21, einer dritten Linsenplatte 22 mit einer Vielzahl von Objektivlinsen 24 und einem durchscheinenden Bildfenster 25, wodurch eine Vielzahl von konvergierenden Projektionssystemen für die Anzeige von den von dem Gerät zu projizierenden Zeichen oder Symbolen gebildet wird. Bei dem üblichen Zeichenprojektionsgerät dieses Typs sind ungefähr 10 bis 12 getrennte Projektionssysteme vorgesehen, die eine - entsprechende Anzahl von Birnen 12, Linsen 20, Hasken und Objektivlinsen erfordern, welche alle auf das Bildfenster fokussiert sind.

Unmittelbar vor den Lichtquellen ist die Linsenplatte 14 angeordnet. Diese Platte besitzt vorzugsweise ebenso wie die Platten 18 und 22 eine sphärische Krümmung, welche ungefähr dem Abstand vom Mittelpunkt des Fensters 25 entspricht, da dies die optimale Anordnung für das Konvergieren der verschiedenen Projektionssysteme auf dem Bildfenster ist. Eine Vielssahl von Linsen 16, deren Funktion

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darin besteht, das Licht von der Lichtquelle zu sammeln und es auf die Kondensorlinsen zu fokussieren, ist auf der Linsenplatte 14· angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Linsen in die Linsenplatte, welche aus einem transparentenMaterial hergestellt ist, eingeformt .

In ähnlicher Weise besitzt die Linsenplatte 18 eine Vielzahl von Kondensorlinsen 20, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in die aus einem transparenten Material bestehende Platte eingeformt sind. Um eine genügende Helligkeit auf dem Bildfenster zu erzielen, so daß die Anzeige auch unter ungünstigen Bedingungen, beispielsweise bei hellem Tageslicht, gelesen werden kann, besitzen die einzelnen Linsen 20 einen verhältnismäßig kleinen Krümmungsradius.

Die Linsen 20 dienen dazu, das von den Linsen 16 gesammelte Licht in den Raum zu konzentrieren, der von dem zu projizierenden Zeichen begrenzt wird. Daher werden die von der Linsenplatte 16 ausgehenden Lichtstrahlen 28 unmittelbar nach Auftreffen auf der Oberfläche der Linsen 20 abgelenkt und zu einem konvergierenden Strahlenbündel geformt. Wenn die Lichtstrahlen 28 an der Vorderseite der Platte austreten, ist der Abstand zwischen ihnen im Verhältnis au dem Abstand beim Auftreffen auf der Rückseite beträchtlich verringert, Der Abstand zwischen den Lichtstrahlen beim Auftreffen auf die Kondensorlinse begrenzt das Format des Zeichens oder des Symbols, wenn dieses auf dem Bildschirm scharf abgebildet werden soll.

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Beim Austreten aus einer der Linsen 20 durchläuft das Licht die betreffende Zeichenmaske und gelangt zu einer Linsenplatte 22, die eine Vielzahl von Fiqjektionelinsen trägt. Sie Punktion der Linsen 24 auf dieser Platte besteht darin, das zu projizieren.de Zeichen auf das Bildfenster zu zentrleren.

Die Linsenplattenkombination nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Gemäß dieser Figur weist das Zeichenprojektionsgerät 50 eine Vielzahl von Lichtquellen 32, eine erste Linsenplatte 34, eine zweite Linsenplatte 36, eine Vielzahl von Zeichenmasken 58, eine dritte Linsenplatte 40, eine vierte Linsenplatte 42 und ein Projektionsfenster 44 auf, wobei diese Kombination ebenfalls eine Vielzahl von konvergierenden Projectionssystemen bildet. Jede dieser Linsenplatten ist mit einer Vielzahl von einzelnen Linsen versehen, welche von ihr gehalten werden oder in sie eingeformt sind.

Der Aufbau und das Verhältnis der Teile untereinander entsprechen in der Einheit 30 im wesentlichen denen in der Einheit 10 in Fig. 1 mit der Ausnahme, daß zwei Linsenplatten 36 und 40 vorgesehen sind, welche die Kondensorlinsenanordnung 18 der üblichen Vorrichtung ersetzen und deren Funktion besser ausfüllen sollen«

Bei der Untersuchung des Zusammenwirkens der Linsenplatten 36 und 40 ergibt sich, daß die Linsen 37 in der Platte 36 die Funktion haben, das von der Platte 34 durchgelassen Licht parallel zu machen (zu kollimieren). Im Gegensatz zu den Kondensorlinsen in den bekannten Anordnungen besitzen die Linsen 37 einen beträchtlich größeren Krüamungs-

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radius. Statt die auf die Oberfläche auftreffenden Strahlen konvergent zu machen, wird der Krümmungsradius nun nur so gewählt, daß er ausreicht, die auf die Vorderseite auftreffenden Lichtstrahlen so weit abzulenken, bis sie ungefähr parallel sind. Daher durchsetzt ein Parallelstrahlbündel und kein kovergierendes Lichtstrahlbündel die Zeiclienmaske 38, und aus diesem Grunde können die Zeichen in der Maske 38 zweimal so groß sein wie in der Zeichenmaske 21 der Wcannten Vorrichtung, was eine entsprechende Erhöhung der durchgelassenen Lichtmenge mit sich bringt.

Beim Austreten aus der Maske durchlaufen die Lichtstrahlen die Kondensorlinsen 39, die in die Platte 4Ό eingeformt sind, und beim Austreten aus diesen Linsen sind sie zusammengefaßt und auf eine spezielle Linse 46 in der Platte 42 konzentriert. Die Linsenplatte 42 ist eine Projektionslinsenplatte, die die gleiche Punktion ausübt wie die Linsenplatte 22 in der Einheit 10.

Der aus der Kombination von Kollimatorlinsen 37 und Kondensorlinsen 39 bestehende Kondensor ermöglicht es, ein paralleles Lichtstrahlenbündel durch die Maske hindurchtreten zu lassen. Diec bedeutet im Vergleich zu der bekannten Anordnung, daß mm ein beträchtlich größeres Feld für die Lichtstrahlen beim Auftreffen auf eine Zeichenmaske vorhanden ißt, wobei das Feld ungefähr dem Abstand zwischen den Strahlen beim Auftreffen auf die Vorderseite der Platte 36 entspricht.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel bedeutet dies, daß

das Zeichenformat eine Fläche von etwa 0,23 cm einnehmen kann. Im Vergleich dazu betrug das Format bei einem vergleichbaren bekannten System etwa 0,11 cm . Das Format bei dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung ist daher

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ungefähr zweimal so groß wie das bei der bekannten Vorrichtung, wodurch die lichtsammelnde Wirkung des Systems erhöht wird und mit Lampen gleicher Leistung eine Bildhelligkeit auf dem Bildfenster erzielt wird, welche zweimal so groß ist wie bei dem herkömmlichen System.

Dadurch, daß das Sammeln des Strahlenbündels nun mit einem doppelten Linsensystem durchgeführt wird, können die Krümmungsradien der beiden Linsen beträchtlich vergrössert werden. Zusätzlich zur Erhöhung der Bildhelligkeit ergeben diese größeren Radien auch eine Verringerung der Verzeichnung der auf dem Bildfenster projizierten Bilder sowie eine gleichmäßigere Ausleuchtung des Fensters.

Eine typische Zeichenmaske für zahlreiche Zeichen ist in Fig. 3 dargestellt. Die Maske enthält die Ziffern von O bis 9 und Plus- und Minus-Symbole. Normalerweise bestehen die Masken aus einem Film, auf dem lichtdurchlässige Buchstaben abgebildet sind, oder aus einem anderen lichtundurchlässigen Material in das Zeichen eingeätzt sind. Der Film ist so ausgebildet, daß er zwischen den Kollimator- und Kondensorlinsenplatten des in Fig. 2 dargestellten Systems angeordnet werden kann.

Um einen gedrängteren Aufbau der Anzeigeeinheit zu erzielen, können die Kollimatorlinsen 37 und die Kondensorlinsen 39 so geformt sein, daß der Umfang der einzelnen Linsen polygonale oder rechteckige Form besitzt.

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Claims

HH Industrial Electronic .... PATENTANSPRÜCHE

1. Zeichenprojektionsgerät mit einem durehscheinenden Bildschirm und einer Vielzahl von konvergierender Projektionssysteme, die hinter dem Bildschirm zur wahlweisen Projektion verschiedener Zeichen auf dem Bildschirm angeordnet sind, wobei jedes Projektionssystem eine Lichtquelle, einen Kondensor und eine Zeichenmaske aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der jedem Projektionssystem eigene Kondensor aus einer die einfallenden Lichtstrahlen etwa parallel richtenden Kollimatorlinse (37) und einer die parallel gerichteten Lichtstrahlen sammelnden bzw. kondensierenden Linse (39) aufgebaut ist; und daß die dem Projektionssystem zugeordnete Zeichenmaske (38) zwischen den beiden Linsen (37*39) angeordnet und von den parallelen Lichtstrahlen ausgeleuchtet ist.

2. Zeichenprojektionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensorlinsen (37,39) und die Zeichenaasken aller Projektionssysteme zu einer Vielfach-

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Linsen-Zeichenmasken-Anordnung vereinigt sind, bestehend aus einer ersten Linsenplatte (36)» auf deren den Lichtquellen (32) zugekehrten Seite alle Kollimatorlinsen (37) angeordnet sind, aus einer zweiten Linsenplatte (40), auf deren dem Bildschirm (44) zugekehrten Seite alle Kondensorlinsen (39) ausgebildet sind, und aus einem in enger Anlage zwischen den benachbarten Seiten der beiden Linsenplatten angeordneten Film mit einer Vielzahl von Zeichenmasken (38,48), wobei die Anordnung der Linsen und Zeichenmasken so getroffen ist, daß der Strahlengang jedes Projektionssystems ausgehend von einer Lichtquelle (32) über die zugehörige Kollimatorlinse (32), die zugehörige Zeichenmaske (38) und die zugehörige Kondensorlinse (39) zum Bildschirm verläuft.

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