DE2029800A1 - Lichtdurchlässiger Schirm, msbe sondere Bildschirm - Google Patents

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys.Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr.21-22 Tel.298462

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KABUSHIKIKAISHARICOH No. 3-6, Naka-nmgome 1-chome, Öta-ku, Tokyo

!lichtdurchlässiger Schirm, insbesondere Bildschirm,

Die Erfindung betrifft einen lichtdurchlässigen Schirm, insbesondere Bildschirm.

Es ist ein Richtungsreflektor bekannt, der aus einer Vielzahl von kleinen Glaskugeln besteht, die auf einer Fläche der Reflektorschicht angeordnet sind. Wenn diese Einrichtung als Schirm benutzt wird, auf den zur Betrachtung ein Bild projiziert wird, konvergieren die vom Schirm

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reflektierten Lichtstrahlen in der Nähe des Projektors. Da die Reflektion richtungsabhängig ist, ist es möglich, zwischen den Bildern auf dem Schirm zu unterscheiden, wenn mehrere Projektoren benutzt werden, um mehrere Bilder überlagert auf den Schirm zu werfen. In der Regel müssen jedoch die Augen in der Nähe der Projektoren sich befinden, was zur Folge hat, daß die Projektoren im Wege sind und das Gesichtsfeld des Beobachters stören.

Ein lichtdurchlässiger Schirm, bei dem eine konvexe Linse oder Fresnel-Linse, die im allgemeinen als Feldlinse bezeichnet wird, be-' nutzt wird, ist bislang als Einrichtung zum Betrachten von projizierten Bildern benutzt worden, ohne daß hierdurch eine Störung durch die Gegenwart des Projektors auftritt. Ein derartiger Schirm hat jedoch den Nachteil, daß er bezüglich seiner Größe starken Einschränkungen unterworfen ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Mittelpunkt der optischen Achse im Schirm selbst liegt, so daß es schwierig ist, eine gute Sicht von einer anderen Stelle als einer auf der optischen Achse liegenden Stelle zu erhalten. Wenn mehrere Projektoren zur ' Projizierung von mehreren Bildern benutzt werden, ist der Konvergierungspunkt der Lichtstrahlen (relativ zu den Projektoren) symmetrisch in Bezug auf den Mittelpunkt der optischen Achse verschoben und zwar in vertikaler und horizontaler Richtung. Eine große Zahl von Schirmen muß in derselben Ebene angeordnet werden, um einen Schirm großer Ausdehnung zu erhalten. Wenn ein Bild auf einen derartigen Schirm ge worfen wird, so konvergieren die Lichtstrahlen an mehreren Stellen, so daß es nicht möglich ist, daö gesamte Bild von einer Stelle aus auf einmal zu betrachten.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Nachteilen abzuhelfen und einen verbesserten, lichtdurchlässigen Schirm, insbesondere Bildschirm, in Vorschlag zu bringen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der lichtdurchlässige Schirm aus einer Vielzahl von aus konvexen Linsen bestehender Linsensysteme besteht, durch welche zwei engbenachbarte Schirmflächen gebildet sind und daß die Linsensysteme derart angeordnet und ausgebildet sind, daß parallele oder divergierende Lichtstrahlen einer auf einer Seite des Schirmes angeordneten Lichtquelle nach dem Durchgang durch den Schirm an einer auf der anderen Seite des Schirmes liegenden Stelle konvergieren, deren Lage der Lichtquelle entspricht.

Der erflndungegemäße Bildschirm kann, wie ohne weiteres ersichtlich, eine beliebig große Ausdehnung und Grüße haben, hat aber keine besondere eigene optische Achse, so daß die Lichtstrahlen , die ein Bild erzeugen, von jeder beliebigen gewünschten Stelle ausgehen, den Bildschirm passieren und sodann an einer bestimmten Stelle konvergieren, die der Stelle entspricht, an der die Lichtstrahlenquelle die zur Bilderzeugung benutzt wird, aufgestellt ist. ^s

Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Bildschirm hat eine klare, deutliche oder eine komplexe Richtungsempfindlichkeit und zwar selbst dann, wenn er eine besondere eigene optische Achse hat.

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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines optischen Systemes zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzipes;

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzipes, wobei das optische System gemäß Figur 1 unsymmetrisch angeordnet ist;

Fig. 3 Ansichten zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzipes und mit der Darstellung weiterer bevorzugter Ausführungsformen;

Fig. 5 Schnitte durch eine bevorzugte Ausführungsform eines ¹¹¹¹ Bildschirmes, der aus mehreren optischen Systemen oder

Elementen gemäß den Prinzipdarstellungen nach Figur 1 bis 4 besteht;

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der optischen Charakteristiken des Bildschirmes gemäß Fig. 5 bei dem Aufprojizieren eines Bildes;

Fig. 8 Ansichten zur Erläuterung der optischen Charakteristiken ⁸ des Bildschirmes gemäß Fig. 5, wenn mehrere Projektoren, die in verschiedener Art und Weise angeordnet sind, benutzt werden ,um Bilder auf den Bildschirm zu werfen;

Fig. 11 eine Ansicht zur Erläuterung der optischen Charakteristiken eines Schirmes,der aus mehreren Elementen verschiedener Eigenschaften besteht;

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Fig. 12 eine Ansicht von vorne einer Ausführungsform des Bildschirmes gemäß Fig. 11;

Fig. 13 eine Ansicht von vorne eines Bilds chfrm es der aus zwei Arten von Elementen verschiedener Eigenschaften besteht, wobei die eine Art von Elementen so angeordnet ist, daß ein bestimmtes Symbol gebildet wird, während die andere Art von Elementen so angeordnet ist, daß ein bestimmtes anderes Symbol gebildet wird;

Fig. 14 eine Ansicht zur Erläuterung der optischen Funktion des Bildschirmes gemäß Fig. 13 beim Auftreffen von Lichtstrahlen;

Fig. 15 eine Ansicht zur Erläuterung der optischen Eigenschaften des Bildschirmes gemäß Fig. 6;

Fig. 16 Seitenansichten bevorzugter Ausführungsformen des BiId-^{11110 17} Schirmes gemäß Fig. 15;

Fig. 18 eine Ansicht zur Erläuterung der Anwendung der Erfindung bei einem Sonnenofen;

Fig. 19 eine Ansicht von oben zur Erläuterung der Anwendung der Erfindung bei der Studiobeleuchtung.·

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus mehreren, nachstehend genauer beschriebenen Elementen, die miteinander kombiniert sind wobei jedes der einzelnen Elemente ein optisches System bildet. Das erfindungsgemäße Prinzip wird zunächst unter Bezugnahme auf ein herkömmliches Linsensystem beschrieben.

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Bei dem optischen System gemäß Fig. 1 sind Linsen 1 und 2 mit derselben Brennweite derart angeordnet, daß ihre optischen Achsen miteinander fluchten. Eine Linse 3, deren Brennweite etwa die Hälfte der Brennweite der Linsen 1 und 2 beträgt, hat eine optische Achse die ebenfalls mit den optischen Achsen der Linsen 1 und 2 fluchtet. Die Linsen 1 und 2 sind symmetrisch bezüglich der Linse 3 derart angeordnet, daß der Abstand von der Linse 3 etwa doppelt so groß ist wie die Brennweite der Linse 3. Paralleles auf die Linsen 1 und 2 auftreffendes Licht wird deshalb im Mittelpunkt der Linse 3 fokussiert.

Wenn parallele Lichtstrahlen auf das vorgenannte optische System mit einem Einfallwinkel von θ (gemessen gegenüber der optischen Achse) auftreffen, bilden die Lichtstrahlen einen Bildpunkt P in der Mittelebene. Sodann verlassen die Lichtstrahlen die Linse 3 und divergieren. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung und Ausbildung des Linsensystem es liegt der durch den Mittelpunkt der Linse 1 hindurchgehende Lichtstrahl innerhalb der Linse 3 parallel zur optischen Achse des Linsensystemes und geht sodann vor dem Verlassen des Linsensystemes durch den Mittelpunkt der Linse 2 hindurch. Die das Linsensystem verlassenden Lichtstrahlen bilden einen Winkel Θ. . Der absolute Wert dieses gegenüber der optischen Achse gemessenen Winkels Θ. ist gleich dem absoluten Wert des Winkels θ . Unter Einbeziehung der Winkelrichtung ergibt sich die Beziehung Θ. gleich -O . Der Bildpunkt P ist gleichzeitig auch ein Brennpunkt der Linse 2, so daß die hiervon ausgehenden Lichtstrahlen die auf die Linse 2 auftreffen, letztere als paralleles Licht verlassen. Dementsprechend bilden auch andere Lichtstrahlen als der mittlere Lichtstrahl einen Winkel Gl = -Θ mit der optischen Achse des Linsen-

t) a ^r

systemes, bilden den Bildpunkt F und verlassen die Linse 2 als pa-

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rallele Strahlen. Diese Beziehung ist unabhängig von der Größe des Einfallswinkels θ solange der Bildpunkt P in der Linse 3 liegt.

Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Linsensystemes^bei dem die Linsen unsymmetrisch angeordnet sind. Die Linsen 1, 2 und 3 gemäß Figur 2 haben miteinander fluchtende optische Achsen. Die Linsen 1 und 2 haben Brennpunkte, die zusammenfallen und in der Nähe des Zentrums der Linse 3 liegen, wie dies auch bei der Anordnung gemäß Figur 1 der Fall ist. Die Brennweiten der beiden Linsen 1 und 2 sind jedoch unterschiedlich. Die Brennweite der Linse 1 ist kürzer als die der Linse 2. Die Brennweite der Linse 3 ist derart, daß ein durch das Zentrum der Linse 1 hindurchgehender Lichtstrahl durch das Zentrum der Linse 2 hindurchgeht. Vorzugsweise ist der durch das Zentrum der Linse 1 hindurchgehende Lichtstrahl parallel zur optischen Achse des Linsensystemes. wenn er durch die Linse 3 hindurchgeht. Nachfolgend geht er durch die Linse 2 hindurch. Wenn die Linsen ausreichend dünn sind, können die vorstehenden Beziehungen durch die nachstehenden Formeln beschrieben werden.

Γ	1	1	hieraus folgt	*f2
1I	h	f3		+ f2

In den vorstehenden Formeln sind f., f„ und f_o die Brennweiten der Linsen 1, 2.und 3.

Die vorgenannte Beziehung gilt auch für die Anordnung gemäß Fig. 1, bei der L· und f„ gleich groß und doppelt so groß wie f„ sind. Wenn parallele Lichtstrahlen auf das Linsensystem gemäß Fig. 2 mit einem Einfallswinkel θ_ο auftreffen, wird ein Bildpunkt P in der Mittelebene

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der Linse 3 erzeugt und die Lichtstrahlen sind parallel, wenn sie die Linse 2 verlassen. Der Austrittswinkel G. , den die Lichtstrahlen mit der optischen Achse des Linsensystemes einschließen ist nicht gleich dem Eintrittswinkel θ . Die Beziehung zwischen den

beiden Winkeln G und G. läßt sich durch die nachstehende Formel a b

ausdrücken, die aus Figur 2 abgeleitet werden kann.

tag iGfri ₌ f_T

tag IG I f₂

Die vorstehende Beziehung gilt auch für das Linsensystem gemäß Fig. 1. |G I und IG I betreffen die absoluten Winkelwerte.

D Λ

Bei den Linsensystemen gemäß Fig. 3 und 4 ist die Linse 3 in zwei Linsen 3a und 3b aufgeteilt und zwar entsprechend ihren jeweiligen Funktionen und zum besseren Verständnis der Erfindung. In der Praxis ist diese Anordnung vorteilhaft um die Wirksamkeit des Linsensystemes zu erhöhen.

Die optischen Charakteristiken, die vorstehend bezüglich der Linsensysteme gemäß Figur 1 und 2 dargelegt wurden, gelten auch für die Linsensysteme gemäß Fig. 3 und 4, bei dem außer den beiden Linsen 1 und 2 auch die beiden Linsen 3a und 3b vorgesehen sind. Der Brennpunkt der Linse 3a liegt im Mittelpunkt der Linse 1. Der Brennpunkt der Linse 3b liegt im Mittelpunkt der Linse 2. Ein durch den Mittelpunkt der Linse 1 hindurchgehender Lichtstrahl ist parallel zur optischen Achse des Linsensystem es ,wenn er durch die Linse 3a hindurchgeht. Sodann wird der Lichtstrahl durch die Linse 3b in Richtung auf den Mittelpunkt der Linse 2 gebogen und tritt sodann nach Durchgang durch den Mittelpunkt der Linse 2 aus dem Linsen-

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system aus. Andere Lichtstrahlen haben einen Durchgang, der ähnlich dem vorstehend beschriebenen Strahlengang gemäß Fig. 1 und ist, so daß eine nochmalige Beschreibung entbehrlich ist. Es ist jedoch festzuhalten, daß die Linsen 3a und 3b nicht in Berührung miteinander stehen müssen. Wenn sie voneinander getrennt sind,, gilt die vorstehende Formel nicht. Die Beziehung zwischen dem

Einfallswinkel θ und dem Austrittswinkel Θ. kann durch die nacha b

stehende Formel ausgedrückt werden.

"a

tag I 9_bl f

tag |O_al

In der vorstehenden Formel sind f und f. die Brennweiten der

ab

Linsen 3a und 3b.

Das Verhältnis f./f_e bei dem Linsensystem' gemäß Fig. 1 und das χ a

Verhältnis f_e/f_K bei dem Linsensystem gemäß Fig. 4 ist konstant/ a D

wenn die Elemente einen festen Wert haben. Das Verhältnis f./f „ bzw. f /f. wird deshalb als Brechungsvermögen P eines Linsensystemes in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet. Wenn P = ist, ist der absolute Wert des Einfallswinkels (gemessen gegenüber der optischen Achse) gleich dem Austrittswinkel (gemessen gegenüber der optischen Achse) bzw. es gilt IÖl I «]θ 1. Wenn P größer 1

D a

ist, so ist der absolute Wert des Austrittswinkels größer als der absolute Wert des Einfallswinkels bzw. es gilt (Q. \ τ* ΙΘ--Ι» Wenn P < 1 ist, so ist der absolute Wert des Austrittswinkels kleiner als der absolute Wert des Eintrittswinkels bzw. es gilt \Q^\ ^C /θ«/· Ein Element,bei dem Τ?ητ 1 ist, hat somit ein größeres Brechungsvermögen als ein Element mit P-<£ 1. Bei einer Beziehung von VyV hat somit das Element mit dem Brechungs-

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vermögen P ein größeres Brechungsvermögen als das Element mit dem Brechungsvermögen P^J.

Erfindungsgemäß wird ein Schirm vorgeschlagen, der aus vielen Elementen besteht, die die vorstehenden optischen Eigenschaften aufweisen. Diese Elemente sind derart angeordnet, daß ihre optischen Achsen parallel sind, wie dies in Fig. 5 und 6a dargestellt ist, oder daß ihre optischen Achsen bestimmte Winkel miteinander bilden, wie dies in Fig. 6b dargestellt ist. Unabhängig von der Lage der optischen Achsen sind alle Elemente in einer Ebene angeordnet. Sämtliche Elemente die einen Bildschirm bilden, brauchen nicht, wie vorstehend beschrieben, dasselbe Brechungsvermögen aufweisen. So können z.B. die Elemente, die einen BildscMrm bestimmter Fläche bilden, verschiedene Brechungsvermögen haben, die von dem einen zu dem anderen Bildschirm ende anwachsen. Es ist auch möglich, zwei oder mehrere verschiedene Arten von Elementen mit unterschiedlichem Brechungsvermögen in bestimmter Weise miteinander zu kombinieren. Jedes Linsensystem bzw. jedes Element, welches in der Zeichnung dargestellt ist, muß nicht notwendigerweise aus einem Stück bestehen. Ein Bildschirm der aus einer Gruppe zusammengefügter Linsen oder Elemente besteht, kann durch eine Plastikfolie z.B. aus Acrylharz gebildet sein. Anstelle der Folie kann auch eine Platte benutzt werden. Wie Figur 1 bis 4 zu entnehmen, besteht der erfindungsgemäße Bildschirm aus einer Vielzahl von Linsensystemen, die derart angeordnet sind, daß zwei Flächen gebildet sind, die einen kleinen Abstand voneinander aufweisen. Diese beiden Flächen liegen in unmittelbarer Nachbarschaft, müssen aber nicht parallel zueinander sein und können leicht gekrümmt sein.

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Die Anwendung und Wirkungsweise bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bildschirme wird nachstehend anhand der Figuren 7 ff der Zeichnung beschrieben.

Figur 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Bildschirmes gemäß Fig. 5 auf den mittels eines Projektors A ein Bild projiziert wird, der von dem Bildschirm einen Abstand a aufweist. Nicht alle aber einige der Elemente des Bildschirmes sind in Fig. 5 dargestellt. Die Mittelebene eines jeden Elementes bzw. Linsensystemes ist der Einfachheit halber durch eine gerade Linie dargestellt.

Es sei angenommen, daß ein Lichtstrahlenbündel auf ein beliebiges Element N des Bildschirmes unter einem Einfallswinkel Pan auftrifft, durch den Bildschirm hindurchgeht und hieraus unter einem Austrittswinkel Qbn austritt und schließlich an einem Punkt B konvergiert, der auf der Verlängerung einer durch die Punkte A und O hindurchgehenden Geraden liegt. Diese Gerade bildet einen rechten Winkel mit dem Bildschirm. Die Lage des Punktes O ergibt sich aus Fig. 7 der Zeichnung.

Bei der vorstehenden Anordnung gelten folgende Beziehungen, tag θ an = J=L , tag θ bn = %

tag Qbn _ a tag θ an ⁼ bn

In den vorstehenden Formeln bedeuten bn den Abstand zwischen dem Punkt B und dem Bildschirm, hn den Abstand zwischen den Punkten N und O bzw. die Höhe des Elementes N, fa die Brennweite

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der Linse 3a des Elementes N und fb^ die Brennweite der Linse 3b des Elementes N. Der linke Teil der Gleichung ist gleich dem Verhältnis fa/fb bzw. dem Brechungsvermögen des Elementes N. Hieraus folgt: bn = ax -^-(konstant). Der Wert von jbn ist deshalb konstant ₍wenn alle Elemente das gleiche'.Brechungsvermögen P haben. Wenn bn = b ist, konvergieren die Lichtstrahlen des von dem Projektor A projizierten Bildes in dem Punkt B der auf der Verlängerung der Linie AO liegt und von dem Bildschirm den Abstand b = ax -γ— hat. Wenn sich demzufolge die Augen an der Stelle B befinden, so ist es möglich, die Lichtstrahlen von sämtlichen Steilen des Bildschirmes zu sehen, d„ h. es kann das gesamte Bild betrachtet werden» Wenn sich die Augen an irgendeiner anderen Stelle und somit nicht an der Stelle B befinden, so ist es nicht möglich, das gesamte Bild des Bildschirmes auf einmal zu betrachten.

Wie Figur 1 zu entnehmen«, kehrtsieh die Lage der Lichtstrahlen am Ausgang in bezug auf den Eingang Um₁₁ so daß beim Projizieren eines Bildes auf den Bildschirm gemäß Fig» 7 eine teilweise Umkehrung von Lichtstrahlen in jedem Element auftritt« Um bei der Betrachtung ein gutes Bild zn haben, muß deshalb die Elementengröße derart sein, daß sie über dem Auflösungsvermögen des Auges bei einer Betrachtung aus einer Entfernung b liegt. Unter der An~ nähme, daß ein menschliches Äuge zwei Punkte mit. einem Abstand von 0,2 min aus. einer Entfernung von 25 cm gerade noch gut als zwei getrennte Punkte .erkennen kann, soll der Abstand zwischen d@a Elementen weniger als 8 mm betragen, wenn der Abstand b 10 m _ beträgt. Weiterhin ist zu beachten, daß, wenn der Abstand a so groß in bezug auf die Größe der Elemente ist, daß divergierende.Licht·= strahlen die von dem Projektor ausgehen, als nahezu parallele

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Lichtstrahlen angesehen werden können, wenn sie durch ein Bildschirmelement hindurchgehen, keine Beschränkungen bezüglich der Größe des Abstandes ja bestehen. Hieraus folgt, daß der Wert des Abstandes b mittels der vorgenannten Beziehung in bezug auf einen beliebigen Wert des Abstandes a eingestellt werden kann.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das vorgenannte Merkmal in Anwendung gebracht wird. Mehrere Projektoren sind auf einer Seite des Bildschirmes an verschiedenen beliebig gewählten Stellen angeordnet. Die Figur kann entweder eine Draufsicht oder eine Seitenansicht sein. Wie Fig. 8 zu entnehmen, werden, wenn die Abstände zwischen den Projektoren und dem Bildschirm gegenüber der Größe der Elemente genügend groß sind., mehrere Strahlenbündel _t die überlagert auf den Bildschirm projiziert werden getrennt, und sie konvergieren an verschiedenen Stellen auf der anderen Seite des Bildschirmes,ohne daß sie durch die Stellungen der Projektoren beeinflußt werden.

Figur 9 zeigt zwei Projektoren, die nebeneinander in einer zum Bildschirm parallelen Linie angeordnet sind und einen bestimmten geeigneten Abstand voneinander aufweisen. Wenn Bilder mit dreidimensionaler Bildwirkung in die Projektoren eingesetzt und auf den Bildschirm geworfen werden, kann ein Beobachter auf der anderen Seite des Bildschirmes, die der Projektorseite gegenüber liegt, Bilder sehen, die eine dreidimensionale Wirkung haben. Wenn zum Zeigen einer Reihe von Bildern, d. h. zum Zeigen einer Bewegung, die Bilder in mehrere in einer Reihe angeordneter Projektoren eingesetzt und auf den Bildschirm geworfen werden, so kann ein Beobachter auf der gegenüberliegenden Seite des Bildschirmes,die der Projek-

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torseite gegenüberliegt* durch Bewegung der Augen die Bewegung mit dreidimensionaler Wirkung, d.h. räumlich, sehen. Wenn die Projektoren, wie in Fig. 10 dargestellt, angeordnet sind, kann die dreidimensionale Bildwirkung₍ die der Beobachter hat, noch verstärkt werden.

Figur 11 zeigt die optischen Eigenschaften und Charakteristiken einer Ausfuhr ungsf or m der Erfindung bei der der Bildschirm aus Elementen mit unterschiedlichem Brechungsvermögen besteht. Drei Arten verschiedener Elemente, die sich bezüglich des Brechungsvermögens unterscheiden, werden für den Aufbau des Bildschirmes benutzt.

Wenn die Elemente der Figur 11 ordnungsgemäß angeordnet werden, kann eine bienenwabenförmige Gestalt gemäß Fig. 12 erzeugt werden. Mit den Bezugszeichen 1, 2 und 3 sind die verschiedenen Arten der Elemente bezeichnet. Wenn ein Bild mittels eines Projektors der sich an der Stelle A in Fig. 11 befindet, auf den Bildschirm gemäß Fig. 12 geworfen wird, kann man dasselbe Bild von den Punkten B.,, B« und B« sehen.

Wenn die Elemente der Figur 11 derart angeordnet sind, daß verschiedene Symbole, Figuren oder Zeichen durch die Elemente unterschiedlichen Beugungsvermögens auf dem Bildschirm gebildet werden, so können verschiedene Symbole, Figuren oder Zeichen an den Stellen B-, B, und B, gesehen werden, wenn Licht gleichförmiger Intensität von der Stelle A ausgestrahlt wird.

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GROIN* INSPECTED

Figur 13 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der Elemente 4 benutzt werden um das Symbol bzw. das Zeichen χ zu bilden, während durch Elemente 5 das Zeichen O oder das Zeichen eines Kreises auf dem Bildschirm gebildet wird, wobei der übrige Teil des Bildschirmes lichtundurchlässig oder opak ist. Figur 14 zeigt die optischen Eigenschaften und Charakteristiken der Asführungsform gemäß Figur 13. Wenn ein Filter aus einem roten Körper mit Umgrenzung durch einen grünen Kreis anstelle eines Bildes in den Projektor, der sich an der Stelle A in Fgur 14 befindet, eingesetzt und Licht auf den Bildschirm gemäß Figur 13 geworfen wird, so sieht der Betrachter das Zeichen x in roter Farbe an der Stelle B₁ und das Zeichen O bzw. das Kreiszeichen in grüner Farbe an der Stelle B„. Bei dieser Ausführungsform können somit verschiedene Zeichen auf demselben Bildschirm von verschiedenen Stellen aus gesehen werden. Falls gewünscht, können die Elemente mit unterschiedlichem Brechungsvermögen, die derart angeordnet sind, daß verschiedene Zeichen gebildet werden, unterschiedliche Farben haben. Wenn in diesem Fall eine der Zahl der Farben entsprechende ZaM von Lichtquellen auf einer Bildschirmseite angeordnet und das verschiedenfarbige Licht auf den Bildschirm geworfen wird, so ist es möglich, die Lichtquellen je nach Wunsch an- und abzuschalten, so daß der Betrachter nacheinander die Symbole und Zeichen in verschiedenen Farben sieht.

Figur 15 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die optischen Achsen der einzelnen Elemente die den Bildschirm bilden, nicht mm>mal zu den Oberflächen des Bildschirmes liegen, wie dies in Figur 6a und 6b dargestell ist. Bei dieser Ausführungsform können die den Bildschirm bildenden Elemente derart angeordnet worden, daß

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die optischen Achsen sämtlicher Elemente parallel zur Linie AB liegen, wie dies auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 6a der Fall ist. Das Brechungsvermögen der Elemente kann vom Boden bis zum oberen Rand des Bildschirmes ansteigen. Nach einer anderen Alternative ist es auch möglich, Elemente mit dem gleichen Brechungsvermögen zu benutzen und sie derart anzuordnen, daß die optischen Achsen der Elemente an der Stelle O auf der Linie AB parallel zur Linie AB sind, während die Winkel der optischen Achsen von der Linie AB nach oben oder nach unten auf dem Bildschirm ansteigen und einem Wert von 90 nahe kommen, wie dies in Fig. 6b dargestellt ist, damit die von dem Punkt A ausgehenden Lichtstrahlen in dem Punkt B konvergieren. Die vorgenannten, zu den beiden Rändern des Bildschirmes nach oben und nach unten ansteigenden

e Winkel der optischen Achsen sind gegenüber der Linie AB gmessen.

Wenn ein Bildschirm wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, kann Licht von einer Stelle des Fußbodens durch einen vertikal auf dem Fußboden angeordneten Bildschirm hindurchgeleitet werden, wobei die Lichtstrahlen an einer Steile konvergieren, die sieh in der Höhe des menschlichen Auges auf der'gegenüberliegenden Seite des Bildschirmes befindet, wie dies in Fig. 25 dargestellt ist» In diesem Fall bestehen Einschränkungen bezüglich der Relativlagen der Punkte A und B in bezug auf die Höhe₀ Der Projektor kann jedoch frei in einer Richtung quer zum Schirm versehoben werden, ohne daß sich die gewünschte Wirkung ändert. Es ist deshalb möglich, mehrere Projektoren in einer zum Bildschirm parallelen Reihe anzuordnen.

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Figur 16 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bei der der Bildschirm aus einer Kombination von Elementen, die in bezug auf Figur 15 beschrieben worden sind, besteht, sowie aus Elementen die dadurch gebildet sind, daß die in bezug auf Figur 15 beschriebenen Elemente auf den Kopf gestellt werden. Die Elemente werden ordnungsgemäß ausgerichtet und angeordnet. Wie in der Zeichnunggezeigt, werden Bilder gleichzeitig auf die beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Schirmes von solchen Stellen geworfen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Bildschirmes angeordnet sind. Diese Anordnung macht es möglich, daß Betrachter auf beiden Seiten des Bildschirmes verschiedene Bilder sehen, ohne daß sie hierbei durch die Projektoren beeinträchtigt werden. Der Abstand zwischen dem an der Stelle A., befindlichen Projektor und dem Bildschirm kann gleich oder verschieden von dem Abstand zwischen dem an der Stelle Ag befindlichen Projektor und dem Bildschirm sein. Der Abstand zwischen dem Punkt Bl und dem Bildschirm kann gleich oder verschieden gegenüber dem Abstand zwischen der Stelle B2 und dem Bildschirm sein. Die von dem an der Stelle A- befindlichen Projektor ausgehenden Lichtstrahlen konvergieren außer an der Stelle Bl noch in einem weiteren Punkt der unterhalb des Punktes A, liegt und sich somit nicht im Gesichtsfeld des Betrachters befindet. Dies gilt auch bezüglich der Lichtstrahlen, die von dem an der Stelle A₂ angeordneten Projektor ausgehen.

Figur 17 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bei dem der Bildschirm aus einer Kombination der in bezug auf Figur 15 beschriebenen Elemente besteht, sowie der Elemente die solche Eigenschaften haben, daß Lichtstrahlen des Projektors A₂ der über den Projektor A« angeordnet ist, an der Stelle B konvergieren. Die

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Elemente sind ordnungsgemäß angeordnet. Wie Figur 17 zu entnehmen, werden die Bilder gleichzeitig oder abwechselnd auf einen derartigen Bildschirm vom Boden und der Decke geworfen, lh diesem Fall können die Bilder, die dureh die beiden jeweils an den Stelle» A- und Α« angeordneten Projektoren auf den Bildschirm geworfen werden, gleichzeitig an der Stelle B auf der gegenüberliegenden Seite des Bildschirmes gesehen werde»«, Der Beobachter erhält somit "den Eindruck einer Bewegung, indem die beiden Bilder überlagert projiziert werden oder indem die Projektoren an- und abgeschaltet werden. Es ist auch möglich verschiedene Beobachter verschiedene Bilder betrachten zu lassen, indem die Projektoren an- und abgeschaltet werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß Figur 16 und 17 bestehen dieselben optischen Einschränkungen. Es ist möglieh eines Bildschirm herzustellen, indem eine Kombination der bezüglich der Figur 17 beschriebenen Elemente benutzt wird» Es ist zu beaehten_p daß. von den 4 Stellen, auf welche die Lichtstrahlen durch den an der Stelle A« angeordneten Projektor geworfen werden, drei Stellen unterhalb der Füße des Betrachters liegen, so daß sie nicht das Betrachten . des Bildes beeinträchtigen und stören.

Wenn die Lage der Projektoren und die Lage des Betrachters gemäß Figur 17 bezüglich des Bildschirmes umgekehrt werden, so ist die Anordnung im wesentlichen ähnlich der gemäß Figur 11, indem die Lichtstrahlen, die von einem Punkt ausgehen, an mehreren Stellen konvergieren. Gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 11 besteht jedoch der Vorteil, daß die verschiedenen Konvergierungspunkte nicht auf einer zum Bildschirm normalen Linie liegen, wie dies bei

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der Anordnung gemäß Figur 11 der Fall ist.

Wenn die gemäß den Symbolen der Figur 13 angeordneten Elemente derart angeordnet werden, daß die Elemente 4 entsprechend der Anordnung der Elemente, die eine Konvergenz der Lichtstrahlen des Projektors A, im Punkt B in Figur 17 bewirken, angeordnet werden und die Elemente 5 entsprechend der Anordnung der Elemente angeordnet werden, die Lichtstrahlen des Projektors A„ an der Stelle B in Figur 17 konvergieren lassen, so ist es möglich, daß ein Betrachter verschiedene Symbole an der Stelle B sieht, indem die Lichtquellen der Projektoren an- und abgeschaltet werden, die aus Beleuchtungskörpern oder Lampen gleichförmiger Helligkeit bestehen. Wenn es möglich ist, den Bildschirm ausreichend klein zu bauen, so kann eine derartige Anordnung beim Sucher einer fotografischen Kamera als Anzeige für die Belichtung oder bei Wechselrahmen für austauschbare Linsen in Anwendung kommen.

Die Ausführungsformen der Erfindung gemäß.Figur 7 bis 17 haben optische Eigenschaften, die mit den bekannten Einrichtungen nicht erreichbar sind. Die Erfindung hat, wie dem Vorstehenden zu entnehmen, sehr vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und es werden ausgezeichnete Ergebnisse, insbesondere bei einer Anwendung für Werbe- und Schaustellungszwecke erreicht.

Die optischen Eigenschaften der Erfindung können benutzt werden, um ein Konvergierungs- oder Beleuchtungssystem zu bilden. Figur 18 zeigt eine Einrichtung zur Konzentrierung von Sonnenstrahlen in einem Punkt, d.h. einen erfindungsgemäßen Sonnenofen. Bei bekannten Sonnenöfen werden in der Regel parabolische Reflektoren benutzt.

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Bei bekannten Sonnenöfen ist es nachteilig, daß Schwierigkeiten bestehen, eine Probe in der Nähe des Brennpunktes zu haltern und daß der Betrieb in der Nähe des Brennpunktes Beschränkungen unterworfen ist. Bei herkömmlichen Einrichtungen, die eine Linse, z.B. eine Fresnellinse benutzen, ist es schwierig eine große Linsenöffnung zu erreichen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben die den Schirm bildenden Elemente optische Achsen, die derart angeordnet sind, daß die auf den Schirm auftreffenden Sonnenstrahlen in einem bestimmten Abstand, d.h. im Brennpunkt konvergieren. Es ist s'omit möglich, den Schirm als eine Linsenanordnung mit großer Linsenöffnung frei von Aberrationen in der Form einer ebenen Platte herzustellen.

Figur 19 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung> bei der mehrere Schirme als Beleuchtungssystem in einem Studio benutzt werden, in dem z.B. Aufnahmen von einem Fotomodell gemacht werden. Der rechts von dem Fotomodell aufgestellte Schirm ist derart ausgebildet, daß, wenn Licht auf'den Schirm aufgestrahlt wird, die Lichtstrahlen in einem größeren Abstand vom Schirm konvergieren als ' der Abstand zwischen dem Schirm und dem Fotomodell beträgt.

ein

Bei dieser Anordnung können die/ Linsenelement verlassenden Lichtstrahlen ein wenig vom parallelen Strahlengang abweichen, wenn auch die auf das Linsenr/auftreffenden Lichtstrahlen zueinander parallel sind. Bei dieser Anordnung ist der Schatten des Fotomodells auf dem Boden oder im Hintergrund ein wenig konisch und weniger scharf wie sonst. Mit dieser Anordnung werden auch bessere Ergebnisse erzielt als dies mit einer herkömmlichen Beleuchtung möglich ist, bei der mittels eines weißen Reflektors eine Diffusionsreflektion angewendet wird.

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Der links von dem Fotomodell aufgestellte Schirm ist im Mittelpunkt leicht gebogen. Dieser Schirm kann durch ein Biegen des rechten Schirmes gebildet sein. Der linke Schirm gemäß Figur 19 ist jedoch derart hergestellt, daß der mittlere Teil des Schirmes gemäß Figur entfernt und die beiden verbleibenden Teile an gegenüberliegenden Enden in einem bestimmten Winkel miteinander verbunden werden. Der rechte und der linke Teil des derart gebildeten Schirmes hat jeweils einen bestimmten Brennpunkt. Der Winkel den die beiden Teile miteinander einschließen ist derart gewählt, daß die beiden Brennpunkte zusammenfallen. Wenn eine Lichtquelle im Brennpunkt aufgestellt wird, sind die Lichtstrahlen einander parallel und beleuchten das Fotomodell nach dem Durchgang durch den Schirm. Mittels eines Schirmes, der wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, wird das Fotomodell mit parallelem Licht bestrahlt, welches aus zwei Richtungen kommt, so daß ein leichter Schatten geworfen wird. Durch diese Anordnung erhält man somit einen Effekt, wie er sonst nur bei Anwendungen von zwei Lichtquellen erreicht wird. Es ist möglich, ein sehr weiches Licht zu erzeugen. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Art dieses Schirmes beschränkt. Der Schirm kann für den genannten Zweck aus einer Kombination von zwei oberen Hälften des Schirmes gemäß Figur 15 bestehen, wobei die eine der beiden Hälften auf den Kopf gestellt ist. Ein. derartiger Schirm muß im Mittelpunkt nicht gebogen sein, sondern kann eben sein, wobei gleichwohl dieselben optischen Eigenschaften erzielt werden.

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Zwei weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sin to den Fig. 20 und 21 dargestellt. Fig. 20 zeigt hierbei eine Anordnung,, bei der ein Linsensystem mit dicken Linsen benutzt wird. Der hierbei sich ergebende Strahlengang ist im einzelnen in Fig. 20 dargestellt. Fig. 21

zeigt eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Bildschirmes (teilweise Seitenansicht), der aus zwei Kunststoffplatten besteht. Die genaue Formgebung der beiden Kunststoff platten ist im einzelnen aus Fig. 21 zu entnehmen.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   (ly Lichtdurchlässiger Schirm, insbesondere Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Vielzahl von aus konvexen Linsen bestehender Linsensysteme besteht, durch welche zwei engbenachbarte Schirmflächen gebildet sind und daß die Linsensysteme derart angeordnet und ausgebildet sind, daß parallele oder divergierende Lichtstrahlen einer auf einer Seite des Schirmes angeordneten Lichtquelle nach dem Durchgang durch den Schirm an einer auf der anderen Seite des Schirmes liegenden Stelle konvergieren, deren Lage der Lichtquelle entspricht.
2. 2. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Linsensysteme sämtlich das gleiche Brechungsvermögen haben.
3. 3. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Linsensysteme ein unterschiedliches Brechungsvermögen haben und daß mehrere Linsensysteme des gleichen Brechungsvermögens zu verschiedenen Linsengruppen zusammengefaßt sind, die die Lichtstrahlen der Lichtquelle an verschiedenen Stellen konvergieren.
4. 4. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Linsensysteme optische Achsen unterschiedlicher Richtung haben und daß mehrere Linsen, deren optische Achsen die gleiche Richtung aufweisen, zu verschiedenen Linsengruppen zusammengefaßt sind, welche Lichtstrahlen einer Lichtquelle an verschiedenen Punkten konvergieren.

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5. 5. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Linsensysteme optische Achsen haben, die die gleiche Richtung aufweisen.
6. 6. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Linsensystem aus drei konvexen Linsen besteht, die hintereinander angeordnet sind,

   * wobei die mittlere Linse insbesondere in der Mitte des Abstandes der

   beiden äußeren Linsen angeordnet ist und die Gesamtheit der äußeren Linsen die beiden Schirmflächen bildet.
7. 7. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Linse aus zwei dichtbenachbarten,konvexen Linsen besteht.
8. 8. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Linsensysteme, die eine Linsengruppe bilden, in der Form von

   geometrischen Zeichen und Figuren angeordnet sind.
9. 9. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsensysteme mindestens vier auf einer optischen Achse angeordnete Linsenflächen haben.
10. 10. Lichtdurchlässiger Schirm gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Linsensysteme derart angeordnet und ausgebildet sind, daß beim Auftreffen'paralleler Lichtstrahlen auf eine der beiden äußersten Linsenflächen die Lichtstrahlen in einer wirksamen Mittelebene eines jeden Linsensystem es

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