DE19519417A1

DE19519417A1 - Lenticulare optische Einrichtung

Info

Publication number: DE19519417A1
Application number: DE19519417A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Thiel
Original assignee: Kodak GmbH
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-11-28

Description

Die Erfindung betrifft ein lenticulare optische Einrichtung aus einem transparenten Kunststoff.

Lenticulare optische Einrichtungen bzw. Linsenanordungen werden seit vielen Jahren verwendet, um interessante und nützliche optische Effekte zu bewirken. Gängige Linsenanord nungen bestehen aus einem transparenten, blattförmigen Kunststoff oder einem anderen Material, das auf einer Seite eine ebene Fläche besitzt. Auf der anderen Seite hingegen besitzt das blattförmige Material eine Vielzahl paralleler Vertiefungen. Die Form der Vertiefungen ist im Querschnitt parabolisch oder halbkreisförmig, so daß jede der Vertiefun gen das Licht wie eine Linse streut. Auf der flachen Seite der Linsenanordnung ist ein Bild oder Projektionsschirm vor gesehen.

Die Linsenanordnung wird mittels Extrusion hergestellt. Die Vertiefungen werden durch das Extrusionswerkzeug selbst, eine mit entsprechenden Vertiefungen geformten Zylinder oder mittels eines erhitzten Stempels hergestellt, wobei der Stempel ein entsprechendes Muster an Vertiefungen aufweist. Sind feinere Linsenstrukturen erforderlich, so kann diese Struktur mittels Elektronenstrahlätzen hergestellt werden.

Bei großflächigen lenticularen Linsenanordnungen stößt man auf Probleme, da diese unter erhöhtem Aufwand zu fertigen sind, eine große Menge Kunststoffmaterial verbrauchen und ebenfalls ein erhöhtes Eigengewicht aufweisen.

Das Patent US-A-4,176,655 beschreibt eine Vorrichtung zur besseren Ausnutzung der eingestrahlten Solarenergie. Eine transparente, lenticulare Einrichtung ist mit einer Platte abgeschlossen, die gegenüber den Vertiefungen angeordnet ist. Dadurch werden Kanäle ausgebildet, in denen eine zur Speicherung der Sonnenenergie verwendete Flüssigkeit fließt. Die einzelnen Linsen fangen das Sonnenlicht bei unterschied lichen Einstrahlwinkeln ein und leiten es an die Flüssigkeit weiter. Somit wird eine effektive Ausnutzung der einge strahlten Sonnenenergie erreicht. Diese Vorrichtung löst jedoch nicht die vorstehend erwähnte Problematik bei groß flächigen Anordnungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Projektions schirm zu schaffen, der auch in großen Formaten kostengün stig herstellbar und leicht transportierbar ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, daß die Brennwei te der lenticularen optischen Einrichtung auf einfache Weise veränderbar ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die optische Einrichtung aus einer Vielzahl langgestreckter, in einer Ebene angeordneter und mit Flüssigkeit befüllbarer Kammern besteht, die in mit Flüssigkeit gefülltem Zustand eine len ticulare Struktur aufweisen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist, daß die selbe auf einfache weise produziert werden kann, da die gesamte geometrische Form der Anordnung besonders einfach ist. Die gesamte optische Einrichtung besitzt im wesentli chen einen langgestreckten, rechteckförmigen Querschnitt, in dem in linearer Anordnung eine Vielzahl von querschnitts gleichen Kammern vorgesehen sind. Diese Kammern sind mit eine Flüssigkeit befüllbar, wodurch sich eine lenticulare Struktur ausbildet.

Die optische Einrichtung besitzt im nicht mit Flüssigkeit gefüllten Zustand eine ebene Deckplatte und eine ebene Bodenplatte. Die Boden- und die Deckplatte sind durch eine Vielzahl von äquidistanten Stegen voneinander getrennt. Zwi schen den Stegen sind die Kammern ausgebildet, die einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und in einer Ebene angeordnet sind. Der Flüssigkeitsdruck im Inneren der Kam mern führt zu einer Wölbung der Deckplatte zwischen den ein zelnen Stegen. In Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck kann die Brennweite der optischen Einrichtung entsprechend den Projektionsbedingungen eingestellt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels wird der Gegenstand der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau der nicht mit Flüssigkeit gefüllten len ticularen optischen Einrichtung im Querschnitt,

Fig. 2 die Einrichtung aus Fig. 1 mit Flüssigkeit gefüllt im Querschnitt,

Fig. 3 den Strahlengang durch die mit Flüssigkeit gefüllte optische Einrichtung von zwei verschiedenen Betrachtungswinkeln aus und

Fig. 4a und 4b die mit Flüssigkeit gefüllte lenticulare optische Einrichtung in der Draufsicht und ein Ausführungsbeispiel der lenticularen optischen Einrichtung in perspektivischer Darstellung.

Die optische Einrichtung 1 wird durch ein Extrusionverfahren hergestellt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht sie aus einer ebenen Deckplatte 6 und einer gegenüber der Deckplatte angeordneten Bodenplatte 4. Bodenplatte und Deckplatte sind voneinander durch eine Vielzahl von äquidistanten Stegen 8 beabstandet. Es ist zu bemerken, daß die Deckplatte 6 eine geringere Dicke aufweist wie die Bodenplatte 4. Der Quer schnitt der optischen Einrichtung ist langgestreckt und rechteckförmig. Die äquidistanten Stege 8 formen zusammen mit der Boden- und der Deckplatte eine Vielzahl von recht eckförmigen, hohlen Kammern 2, die langgestreckt sind und sich senkrecht zur Zeichenebene erstrecken.

Als bevorzugtes Material zur Herstellung der optischen Ein richtung wird Poly-ethylenglykol-terephthalat (PET), Poly carbonat (PC) oder Polystyrol (PS) verwendet. Der Brechungs index des verwendeten Materials liegt zwischen 1.3 und 1.5. und der Elastizitätsmodul liegt zwischen 2000 Megapascal (MPa) und 2500 Megapascal (MPa). Der Stegabstand p kann sich im Bereich zwischen 3mm und 30mm bewegen und ist im wesent lichen von der Größe des Projektionsschirms und der gewünschten Auflösung abhängig.

In Fig. 2 ist die optische Einrichtung 1 in mit Flüssigkeit befülltem Zustand dargestellt. Die in den Kammern 2 befind liche Flüssigkeit, übt auf die Deckplatte 8 einen Druck aus. Dadurch bildet sich zwischen den einzelnen Stegen jeweils eine Wölbung 10 aus, die im wesentlichen die Form eines Kreissegments mit dem Radius r besitzt. Diese Wölbung 10 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene entlang der Kammer 2. Die Stärke der Wölbung ist über den Flüssigkeitsdruck innerhalb der Kammer steuerbar und damit veränderbar. Da durch kann die Brennweite der optischen Einrichtung schnell auf unterschiedliche Anforderungen eingestellt oder angepaßt werden. Die Mittel zur Druckeregulierung sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und brauchen im einzelnen nicht näher dargestellt werden. Der Abstand t des Scheitel punkts P der Wölbung 10 von der Rückwand der Bodenplatte 4 liegt je nach gewählter Schirmgröße zwischen 6 Millimeter (mm) und 60 Millimeter (mm).

Wasser ist eine der bevorzugten Flüssigkeiten zum Befüllen der Kammern 2, da es preiswert ist, eine gute Verfügbarkeit besitzt und keinen Risikofaktor für die Umwelt darstellt. Ferner liegt der Brechungsindex bei ungefähr 1.3. Bei der Verwendung von Wasser empfiehlt es sich Zusätze zu verwen den, die ein Gefrieren und/oder einen biologischen Abbau verhindern. Im Grunde aber kann jede optisch klare Flüssig keit verwendet werden, die einen Brechungsindex zwischen 1.3 und 1.5 aufweist.

In Fig. 3 ist der Strahlengang innerhalb des erfindungsgemä ßen optischen Einrichtung dargestellt. Die Flüssigkeit ist dem Brechungsindex des Materials der optischen Einrichtung angepaßt. An der Rückwand der Bodenplatte 4 ist ein Bild oder ein Projektionsschirm 14 vorgesehen. Der Strahlengang ist für unterschiedliche Blickwinkel eingezeichnet. Die gestrichelt-gepunktete Linie ist die optische Achse A ein zelner Linsen der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung 1. Betrachtet man das Bild parallel zur optischen Achse, so liegt der Brennpunkt auf dem Pixel V_n des Bildes. Betrachtet man das Bild unter einem Winkel bezüglich der optischen Ach se, so wandert der Brennpunkt auf das benachbarte Pixel V_n+1.

Um eine Verdampfung der Flüssigkeit aus den Kammern 2 zu verhindern, werden diese luftdicht verschlossen. Die opti sche Einrichtung ist, wie in Fig. 4a dargestellt nicht kom plett mit Flüssigkeit gefüllt. Somit werden Elastizitäts schwankungen des Materials bei extremen Temperaturschwankun gen ausgeglichen. Ferner wird dadurch die thermische Ausdeh nung der Flüssigkeit ermöglicht. Die in Fig. 4b dargestellte perspektivische Ansicht der optischen Einrichtung zeigt die Vielzahl der langgestreckten Kammern 2. In den Stegen 8 zwi schen den einzelnen mit Flüssigkeit gefüllten Kammern 2 sind kleine Löcher 14 vorgesehen, die zwischen den einzelnen Kam mern für einen Druckausgleich sorgen.

Claims

1. Lenticulare optische Einrichtung (1) bestehend aus einem transparenten Kunststoff, gekennzeichnet durch eine Vielzahl langgestreckter, in einer Ebene angeordneter und mit Flüssigkeit befüllbarer Kammern (2), die in mit Flüssigkeit gefülltem Zustand eine lenticulare Struktur auf weisen.

2. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bodenplatte (4), eine von derselben beabstandete Deckplatte (6), die dünner als die Bodenplatte (4) ist, und eine Vielzahl lang gestreckter, äquidistanter Stege (8) zwischen der Bodenplat te (4) und der Deckplatte (6) vorgesehen und derart angeord net sind, daß langgestreckte Kammern (2) mit im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet sind.

3. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie vorzugs weise aus Poly-ethylenglykol-terephthalat (PET) Polycarbonat (PC) oder Polystyrol (PS) besteht.

4. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Kunststoff einen Brechungsindex zwischen ca. 1.3 und 1.5 und einen Elastizitätsmodul von 2000 bis 2500 Megapascal (MPa) aufweist.

5. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüs sigkeit (11) zum Befüllen der Kammern (2) einen Brechungsin dex besitzt, der dem des Materials für die optische Einrich tung angepaßt ist.

6. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Was ser ist.

7. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (p) der Stege (8) untereinander zwischen 3 Millime ter (mm) und 30 Millimeter (mm) beträgt.

8. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck platte in mit Flüssigkeit befülltem Zustand jeweils zwischen zwei benachbarten Stegen (8 _n und 8 _n+1) eine einem Kreisseg ment mit Radius r entsprechende Wölbung (10) aufweist.

9. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand t vom Scheitelpunkt P der Wölbung (12) zur Rückwand der Bodenplatte (4) zwischen 6 Millimeter (mm) und 60 Millimeter (mm) liegt.

10. Lenticulare optische Einrichtung (1) insbeson dere nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung großflächiger Projektionsschirme.

11. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein darzustellendes Bild (14) unmittelbar an der Bodenplatte (4) der optischen Einrichtung angebracht ist.

12. Lenticulare optische Einrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (10) und damit die Brennweite über den Flüssigkeitsdruck im Inne ren der Kammern (2) steuerbar und damit veränderbar ist.