DE2260985A1

DE2260985A1 - Strahlungsverteilungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2260985A1
Application number: DE19722260985
Authority: DE
Inventors: James John Depalma; Harvey Orlo Hoadley; Harold Frederick Langworthy; Beverly Frederick Palmer; Roger Steven Vanheyningen; Robert Norton Wolfe
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1972-12-13
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE2260985B2; DE2260985C3; FR2163511A1; FR2163511B1

Description

Eastman Kodak Company, Rochester, N.Y., U.S.A.

StrahlungsVerteilungsvorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Projektionsschirme und andere StrahlungsVerteilungsvorrichtungen, wie beispielsweise Lichtreflektoren und Lichtbrechungsvorrichtungen, Beleuchtungshilfsmittel für fotografische Bilder, Verkehrszeichen, Reklamevorrichtungen, usw; die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Vorrichtungen . _/

Es wurde bereits eine große Anzahl von Strahlungsvorrichtungen vorgeschlagen, um beispielsweise die folgenden Ziele zu erreichen: Ein genau einstellbares Feld, durch welches die einfallende Strahlung wieder verteilt wird; gleichförmige Strahlungsdichte im gesamten Feld; hoher Wirkungsgrad infolge einer Trennung des Rückverteilungsstrahlungsfeldes vom Umgebungsfeld und infolge minimaler Absorptionsverluste an der Strahlungswiederverteilungsoberflache derartiger Vorrichtungen; eine günstige Abweisung der von anderen unerwünschten Strahlungsquellen auf die Vorrichtung auftreffenden Strahlung.

Zur Erreichung von Strahlungsverteilungsvorrichtungen mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale wurden zwei Wege be-

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schritten. Der eine Weg ist rein empirisch und betrifft die Auswertung im Handel verfügbarer reflektierender, brechender oder diffuser Werkstoffe,um festzustellen, ob sie für eine spezielle Anwendung zweckmäßig sind. Beispiele für die auf empirischen Wege entwickelten Projektionsschirme sind die im US Patent 3 408 132 beschriebenen hochreflektierenden Projektionsschirme, die im Handel unter dem Warenzeichen "Kodak Ektalite Projektionsschirm" verfügbar sind.

Der zweite Weg zum Erhalt verbesserter Strahlungsverteilungsvorrichtungen ist analytisch und benutzt die Ableitung mathematischer Ausdrücke zur Definition der Form einer jeden Elementarfläche der Verteilungsoberfläche, damit die gewünschte Verteilung der einfallenden Strahlung erreicht wird; auch die Herstellung der optischen Oberfläche erfolgt entsprechend diesen Ausdrücken. Linsenartige Projektionsschirme und allgemein Lichtbrechungsvorrichtungen sind Beispiele für den analytischen Weg.

Die bisher bekannten Strahlungsverteilungsvorrichtungen sind jedoch nicht in jeder Beziehung zufriedenstellend. Normalerweise muß man auf bestimmte zweckmäßige Merkmale verzichten, um andere für einen bestimmten speziellen Anwendungsfall erforderliche Merkmale zu erhalten. Beispielsweise wurden auf dem Gebiet der Projektionsschirme bereits Schirme angegeben, welche Reflexionsoder Brechungsoberflächen aufweisen, die, jedenfalls in der Theorie, einfallendes Bildlicht derart rückverteilen, daß die Leuchtdichte jeder Elementarfläche der Schirmoberfläche im wesentlichen konstant über ein vorgegebenes Beobachtungswinkelfeld ist. Derartige Schirme haben jedoch häufig Nachteile, indem sie insbesondere keinen hohen Wirkungsgrad besitzen und das verfügbare Bildlicht verschwenden, wobei diese Schirme darüber hinaus nur mit Schwierigkeiten oder in der Praxis überhaupt nicht in großen Mengen herstellbar sind. Vergleiche dazu beispielsweise die in den US Patenten 3 257 900 und 2 870 673 beschriebenen Schirme. Andererseits sind Projektionsschirme mit hohem Wirkungsgrad und einfacher herstellbaren Oberflächen häufig nicht in der Lage, einfallendes Licht gleichförmig und in einer gesteuerten Weise zu verteilen, wobei diese Oberflächen üblicherweise soge-

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nannte helle Flecken zeigen oder Zonen von nicht gleichmäßiger Leuchtdichte aufweisen. "

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Strahlungsverteilungsvorrichtung vorzusehen, die nicht nur die von einer Strahlungsquelle ausgehende Strahlung maximal ausnützt und im wesentlichen die ganze Strahlung nur durch eine Zone wieder verteilt, wo diese Strahlung verwendbar ist, sondern die Verteilung erfolgt auch in einer solchen Weise, daß in der Anwendungszone im wesentlichen gleichförmige Strahlungsdichte erzielt wird.

Darüber hinaus soll von unerwünschten Strahlungsquellen herrührende Strahlung nicht in die Anwendungszone hinein wiederverteilt werden, wodurch das Signal/Rausch-Verhältnis für jeden Umgebungslichtzustand maxlmiert wird. Auch sollen die Strahlungsverteilungsvorrichtungen einfach und in großen Mengen herstellbar sein.

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, und um diö Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, sieht die Erfindung eine Strahlungsverteilungsvorrichtung vor, die aus einer Vielzahl aneinandergrenzender optischer Mikroelemente besteht, deren jedes im wesentlichen gemäß einem mathematischen Ausdruck geformt ist, der fordert, daß sämtliche darauf einfallende Strahlung so wiederverteilt wird, daß eine gleichmäßige Strahlungsdichte in einem vorbestimmten Winkelfeld erzeugt wird, während außerhalb dieses Feldes die Strahlungsdichte im wesentlichen null ist. Vorzugsweise ist die Strahlungsverteilungsoberflache einer solchen Vorrichtung eben und jedes der die Oberfläche bildenden Mikroelemente ist in spezieller Weise geformt und angeordnet, und zwar abhängig von der entsprechenden Stellung an der Oberfläche, um die einfallende Strahlung nur durch einen Raumwinkel wiederzuverteilen, der gerade groß genug ist, um die Zone einzuschließen, die Strahlung von der Vorrichtung aufnehmen soll. Als Alternative ist die Verteilungsoberfläche der Vorrichtung im wesentlichen sphärisch oder zylindrisch gekrümmt und sämtliche Mikroelemente sind im wesentlichen in der gleichen Weise geformt, wobei die Schirmkrümmung bei der Wiederverteilung der Strahlung in die ge-

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_ 4 wünschte Zone unterstützend wirkt.

Gemäß den oben erwähnten Grundsätzen ausgebildete Projektionsschirme sind gut zur Strahlungsverteilung geeeignet, wobei sich aber herausgestellt hat/ daß das Aussehen eines derartigen Schirms bei normaler Raumbeleuchtung ästhetisch nicht befriedigend ist. Idealerweise sollte die das Tiefenprofil jeder Rille darstellende Wellung vollkommen in Phase mit derjenigen sämtlicher anderer Rillen sein. Da die Rillen jedoch notwendigerweise der Reihe nach geschnitten werden, ist es außerordentlich schwierig, die ideale Phasenbeziehung von Rille zu Rille aufrechtzuerhalten, weil nämlich das Werkstück,aus dem der Projektionsschirm hergestellt wird, an dem Schneidmesser in einer Reihe von mit gleichem Abstand vorgesehenen Paralleldurchgängen vorbeigeführt werden muß, wobei aber kleine Geschwindigkeitsänderungen des Werkstücks und kleine Frequenzänderungen des zur Modulation des Schneidmessers verwendeten Signals auftreten. Infolge solcher kleinen Änderungen weist die Schirmoberfläche zufällige Streifen von hellen und dunklen Zonen auf, die parallel zu den Rillen verlaufen und dem Auge nicht angenehm erscheinen. Auch kann die Anordnung kleiner Mikroelemente von gleicher Größe Brechungsinterferenzen hervorrufen, die ihrerseits zur Folge haben, daß ein Mikroelement heller oder dunkler erscheint als es eigentlich sollte, was wiederum von dem speziellen Beobachtungspunkt im Zuschauerraum abhängt; möglicherweise kann auch dort Farbe auftreten, wo keine sein sollte.

Zur Überwindung dieser Probleme und zur Erzeugung eines wirkungsvollen Projektionsschirms mit hohen ästhetischen Eigenschaften und im wesentlichen konstanter Luminanz in einem vorbestimmten Zuschauer-Raumwinkel kennzeichnet sich die Erfindung durch eine Vielzahl aneinandergrenzender optischer Mikroelemente, die eine Zufallsgröße besitzen, jedoch die gleiche Bildlichtverteilungsform aufweisen. Es wurde festgestellt, daß eine Schirmoberfläche mit Mikroelementen von gemeinsamer Form, aber zufällig verteilten Größen ein samtartiges Aussehen bei normalen Raumlichtbedingungen hat, was für das Auge äußerst angenehm ist.

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Wie bereits oben erwähnt, bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Strahlungsverteilungsvorrichtung. Die Erfindung bezweckt, eine einfache und wirtschaftliche Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, um äußerst genau dreidimensionale Konturen in ein Werkstück einzuschneiden, welches darauf entweder als Strahlungsverteilungsvorrichtung oder als Mutterform verwendet werden kann, von welcher darauffolgend derartige Vorrichtungen abgeformt oder in anderer Weise wirtschaftlich vervielfältigt werden können.

Ferner bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von sowohl Vorderseiten- und Rückseiten-Projektionsschirmen anzugeben, die eine Vielzahl aneinandergrenzender optischer Mikroelemente in parallelen linearen Reihen aufweisen, wobei jedes Mikroelement im wesentlichen das gesamte Bildlicht derart verteilt, daß sich eine gleichmäßig Bildstrahlungsdichte in einem ganzen vorbestimmten Zuschauerraum ergibt, und wobei im wesentlichen das ganze von anderen Lichtquellen kommende Licht von diesem Zuschauerraum wegreflektiert wird..

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß Strahlungsverteilungsvorrichtungen oder Mutterformen, in denen die Wiederverteilungsoberfläche eine Vielzahl aneinanderstoßender paralleler Rillen - deren jede eine längs der Rillenlänge veränderbare Tiefe aufweist - besitzt, wirtschaftlich durch Verwendung von Vorrichtungen und Verfahren herstellbar sind, die üblicherweise in der Tonauf zeichnungs-Industrie verwendet werden. Durch Befestigung eines Tonaufzeichnungskopfes im Werkzeughalter einer üblichen Fräsmaschine und durch Anlegen eines elektrischen Signals geeigneter Amplitude und Wellenform an den Eingang kann das Schneidmesser des Aufzeichnungskopfes verwendet werden, um Präzisionskonturen in die Werkstückoberfläche zu schneiden, wenn Werkstück und Messer relativ zueinander bewegt werden, und zwar in einer Reihe von parallelen mit gleichem Abstand angeordneten Durchläufen. Dabei ist eine Schaltung vorgesehen, um die Schneidstellung des Aufzeichnungskopfmessers so zu modulieren, daß optische Mikroelemente von einer Form geschnitten werden, welche bei Beleuchtung durch eine in einer vorbestimmten Lage bezüglich der Wiederver-

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teilungsoberfläche angeordneten Lichtquelle gleichförmige Strahlungsdichte in einem vorbestimmten Feld erzeugen.

Wie bereits erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Projektionsschirm eine Vielzahl aneinandergrenzender optischer Mikroelemente von zufälliger Größe, jedoch gleicher Bildflußverteilungskontur aufweisen. Es wurde festgestellt, daß eine Schirmoberfläche mit zufällige Größen aufweisenden Mikroelementen von gemeinsamer Form bei normalen Raumlichtbedingungen eine samtartige, dem Auge gefällige Erscheinung besitzt. Gemäß der Erfindung wird eine solche Schirmoberfläche dadurch erzeugt, daß man ein geeignetes elektrisches Signal an das Schneidmesser eines Tonaufzeichnungskopfes während des Rillenschneidvorgangs des Schirmes oder der Schirmmutterform anlegt. Zur Erzeugung des geeigneten elektrischen Signals ist eine Schaltung vorgesehen, um das Messer-Treibsignal mit einem Rauschsignal frequenzzumodulieren, wodurch optische Mikroelemente erzeugt werden, die sich zufällig in Ihrer Länge entlang der Rillenlänge verändern, und um die Amplitude des frequenzmodulierten Signals so zu ändern, daß die Tiefe (oder Höhe) jedes Mikroelements proportional der Elementlänge bleibt, so daß jedes Mikroelement unabhängig von der Größe das einfallende Bildlicht durch den gleichen Raumwinkel wie alle anderen Mikroelemente verteilt (d.h. alle Mikroelemente haben das gleiche optische Leistungsvermögen).

Insbesondere sieht die Erfindung vor, daß durch Modulation der Schneidstellung des Messers derart, daß beim Schneiden aneinandergrenzender Rillen in die Oberfläche einer unbearbeiteten Mutterform die Tiefe jeder Rille sich mit einer zufälligen Ortsfrequenz ändert, wodurch alternativ konvexe und konkave optische Mikroelemente von zufälliger Länge, jedoch im wesentlichen identischer Kontur (Form) und optischem Leistungsvermögen erzeugt werden. Eine Schaltung ist dabei vorgesehen, um ein vorbestimmtes Messer-Antriebsignal mit Niederfrequenzrauschen frequenzzumodulieren, und um die Schneidtiefe entsprechend der Augenblicksfrequenz des Messer-Antriebssignals zu variieren.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere auch aus den Unteransprüchen.

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Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen von Vorderseiten- bzw. Rückseiten-Projektionssystemen, wobei die Strahlungsverteilungseigenschaften von solchen gemäß der Erfindung ausgebildeten, Systemen dargestellt sind;

Fig. 3 den idealen Kurvenverlauf der Strahlungsdichte einer Strahlungsverteilungsvorrichtung;

Fig. 4-6 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer reflektierenden Strahlungsverteilungsvorrichtung, und zwar in Draufsicht und in Schnittansichten längs der Linien 5-5 bzw. 6-6;

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Vorrichtung, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strahlungsverteilungsvorrichtungen benutzt wird, und die einen· Stereo-Tonaufzeichnungskopf aufweist;

Fig. 8 die Antriebsvorrichtung für die Schneidnadel oder das Messer des in Fig. 7 gezeigten Tonaufzeichnungskopfes;

Fig. 9 eine Seitenansicht der Schneidnadel und des hierfür vorgesehenen Trägers;

Fig. 10 eine Vorderansicht der Schneidnad.el, wobei deren Schneidprofil dargestellt ist;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der zur Bewegung einer Mutterform relativ zur in Fig. 7 gezeigten Schneidvorrichtung dienenden Vorrichtung;

Fig. 12 den Unterschied der an die Schneidnadel angelegten Wellenform gegenüber der dadurch erzeugten Nadelbewegung;

Fig. 13 eine elektrische Schaltung zum Betrieb der Schneidnadel, um eine Seite der in den Figuren 4-6 dargestellten Strahlungsverteilungsvorrichtung herzustellen;

Fig. 14 die zusätzliche logische Schaltung, welche erforderlich ist, um die Schaltung gemäß Fig. 13 derart abzuwandeln, daß die gesamte in den Figuren 4-6 dargestellte Oberfläche erzeugt wird;

Fig. 15 die Art und Weise, mit der die ins Positive gehende Rampe

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oder Schräge einer Sägezahnwellenform geformt wird, um eine gewünschte Nadel-Antriebswellenform zu erhalten;

Fig. 16 das Eingangssignal zur Schneidnadel, wenn dieses sich in einer gegenüber der Mittue der Mutterform versetzten Schneidlage
befindet?

Fig. 17-19 eine gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbfeispiel der Erfindung ausgebildete Strahlungsverteilungsvorrichtung, und zwar in Draufsicht und in Schnitten längs der Linie 18-18
bzw. 19-19;

Fig. 20 eine elektrische Schaltung zum Antrieb der Schneidnadel
in einer solchen Weise, daß eine Mutterform erzeugt wird, von der - wie in den Figuren 17-19 veranschaulicht - Strahlungsverteilungsvorrichtungen hergestellt werden können;

Fig. 21 ein Blockschaltbild einer Schaltung, die zum Antrieb der Schneidnadel eines Tonaufzeichnungskopfes dient, um eine Mutterform zu erhalten, von der gemäß der Erfindung Projektionsschirmoberflächen herstellbar sind;

Fig. 22 ein elektrisches Schaltbild der Phasenverzögerungsschaltung (Nacheilschaltung) der Fig. 21;

Fig. 23 ein elektrisches Schaltbild der Amplitudenkompensationsschaltung der Fig. 21;

Fig. 24 ein elektrisches Schaltbild der in Fig. 21 gezeigten
Formungsschaltung;

Fig. 25 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Teilstück einer
Strahlungsverteilungsvorrichtung, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung herstellbar
ist;

Fig. 26 und 27 einen Längs- und Querschnitt der in Fig. 25 gezeigten Vorrichtung, wobei die Schnitte längs der Linien 3-3
bzw. 4-4 gelegt sind;

Fig. 28 eine Abtastelektronenmikrographie einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten StrahlungsVerteilungsvorrichtung;

Fig. 29 eine Fotografie, welche eine gemäß einem Ausführungsbei-

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spiel der Erfindung strukturierte Projektionsschirmoberfläche mit einer Schirmoberfläche vergleicht, die gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde.

Wie bereits oben erwähnt, können die erfindungsgemäßen Strahlungsverteilungsvorrichtungen (genauer: Strahlungs-Wiederverteilungsvorrichtungen) in all den Fällen verwendet werden, wo es zweckmäßig oder erforderlich ist, die (Wieder-)Verteilung oder (Wieder-) Ausrichtung von Strahlungsenergie von einer Oberfläche zu steuern, die durch eine Quelle bestrahlt wird, welche gegenüber dieser Oberfläche eine bestimmte (vorhersagbare) Lage einnimmt. Es wurde festgestellt, daß derartige Vorrichtungen mit besonderem Vorteil als Projektionsschirme verwendet werden können, und zwar sowohl als Vorderseiten-Projektionsschirme als auch als Rückseiten-Projektionsschirme; diese Projektionsschirme sind dabei in der Lage, für eine genau definierte Zuschauerfläche oder ein Betrachtungsfeld ein Projektionsbild hervorzubringen, welches eine im wesentlichen gleichmäßig Leuchtdichte besitzt, und zwar unabhängig von der Sichtposition in dieser Zuschauerfläche. Demgemäß werden im folgenden Projektionsschirme und Verfahren zu deren Herstellung als bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben; es sollte dabei jedoch berücksichtigt werden, daß die Projektionsschirme lediglich als Beispiele für die Anwendungen der Erfindung dienen, und daß auch andere Anwendungsfälle, einschließlich der bereits erwähnten, von der Erfindung mit umfaßt werden.

Die Strahlungs-Wiederverteilungsoberflache (kurz ausgedrückt: Strahlungsverteilungsfläche) der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wurde mathematisch basierend auf den Sätzen der geometrischen Optik und den folgenden Postulaten abgeleitet, die eine Strahlungsverteilungsvorrichtung definieren sollen, welche ideale Strahlungsverteilungseigenschaften aufweist s

I. Jede Elementarfläche auf der Verteilungsfläche der Vorrichtung soll sämtliche darauf von einer beabsichtigten Strahlungsquelle auffallende Strahlung mit einem Raumwinkel wiederverteilen, der gerade groß genug ist, um das vorher definierte Feld zu umfassen,

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in dem die wiederverteilte Strahlung verwendbar ist. (Eine diesem Postulat genügende Strahlungsverteilungsfläche hat maximalen Wirkungsgrad und benutzt die gesamte verfügbare Strahlung)

II. Jede Elementarfläche auf der Strahlungsverteilungsfläche der Vorrichtung soll die einfallende Strahlung derart verteilen, daß die Strahlungsdichte einer jeden derartigen Fläche konstant ist, und zwar unabhängig davon, wo innerhalb des Raumwinkels, durch den die Strahlung wiederverteilt wird, die Messung erfolgt. (Bei Projektionsschirmen ist eine diesem Postulat genügende Oberfläche eine solche, die überall innerhalb der beabsichtigten Zuschauerfläche ein Bild von gleichförmiger Helligkeit bzw. Leuchtdichte bietet, während außerhalb dieser Zuschauerfläche gar kein Bild auftritt).

In den Figuren 1 und 2 sind in zweidimensionaler Darstellung Projektionssysteme dargestellt, welche Projektoren P und Rückseiten- bzw. Vorderseiten-Projektionsschirme S und S¹ aufweisen. Das vom Projektor kommende Bildlicht wird auf die Oberflächen 10 der Projektionsschirme geworfen, wobei der Rückseiten-Projektionsschirm S aus einem durchsichtigen Werkstoff hergestellt ist. Jede Oberfläche weist - wie gezeigt - eine Vielzahl geformter optischer Mikroelemente 11 auf, die zum Zwecke der Veranschaulichung stark vergrößert und in konkaver Gestalt dargestellt sind. Tatsächlich hat jedes Mikroelement vorzugsweise eine solche Größe, daß der vorgesehene dichteste Betrachter das Element nicht mehr auflösen kann; das Element ist seiner Form entweder konkav oder konvex. Die Form jedes Mikroelements ist derart gewählt, daß der darauf unter einem Winkel θ - gemessen von einer Verbindungslinie zwischen Projektorlinse 15 und Schirmmitte C - einfallende Lichtstrom durch einen Betrachtungswinkel H wiederverteilt wird, der gerade groß genug ist, um das vorher festgelegte Zuschauervolumen V zu umfassen. Der Betrachtungswinkel H besteht aus einem linken Betrachtungswinkel A und einem rechten Betrachtungswinkel B, wobei diese Winkel gegenüber einer Senkrechten N zur Schirmoberfläche gemessen sind. Sämtliche Winkel werden dann als positiv bezeichnet, wenn sie im Gegenuhrzeigersinn von einer Senkrechten zur Schirmoberfläche gemessen werden. Da die Mikroelementgröße

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verglichen mit dem Abstand zwischen Mikroelement und Projektor recht klein ist, wird angenommen, daß sämtliche ein bestimmtes Mikroelement treffenden Lichtstrahlen parallel verlaufen.

Auf mathematischem Wege kann gezeigt werden, daß zur Befriedigung der obigen Postulate I und II - wobei das beabsichtigte Zuschauervolumen entweder in einer Quer- oder Längsebene durch Zuschauer··- winkel A und B begrenzt ist - jedes konvexe optische Mikroelement mit der Strahlungsverteilungsoberflache Quer- und Längsschnitte aufweisen muß, die durch mindestens ein Segment der folgenden Kurve definiert sind:

(1) u = + f(w;n) = +(YT^w (fw-2n) + arc cos Fw) ,

wobei η der Brechungsindex des Mikroelements ist (n ist dann -1, wenn das Mikroelement reflektiert); u und w sind die Mikroelementkoordinaten/ wobei w in einer Richtung parallel zur Strahlenbahn der auf das Mikroelement einfallenden Strahlung gemessen wird, während u in der Ebene des Querschnitts senkrecht zu w gemessen wird. Dabei hat w einen Wert innerhalb der folgenden Grenzen:

cos (A - Θ¹) ^ w - 1, wenn f (w;n) positiv und das Mikroelement brechend ist;

cos (B + Θ¹ ) ^ w ^ 1, wenn f (w;n) negativ und das Mikroelement brechend ist;

cos (B + Θ) - w ^ 1, wenn f (w?n) positiv und das Mikroelement reflektierend ist;

cos (A - θ ) - w - 1, wenn f (w;n) negativ und das Mikroelement reflektierend ist;

wobei θ die Projektion derjenigen Winkel in die u-w-Ebene ist, die durch eine das Mikroelement und den Projektor verbindende Linie und die Normale (Senkrechte) zur Schirmoberfläche gebildet werden; ferner ist η = sin θ/sin Θ'.

In ähnlicher Weise kann auch gezeigt werden, daß jedes konkave

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optische Mikroelement der Projektionsschirmoberfläche Quer- und Längsschnitte aufweisen muß, die durch mindestens einen Teil der folgenden Kurve gebildet werden:

(2) u = + g(w.;n) = + ,(ff+w (iPw" -2n) + arc cosf^w) , wobei w einen Wert innerhalb der folgenden Grenzen besitzt:

-1-¹W- -cos (B + θ')# wenn g (w;n) positiv und das Mikroelement brechend ist;

2
-1-¹W- -cos (A - 0')f wenn g (w;n) negativ und das Mikroelement

brechend ist;

_1 i _w i: -cos (A - Θ) , wenn g (w;n) positiv und das Mikroelement reflektierend ist;

-1-¹W- -cos (B + θ) , wenn g (w;n) negativ und das Mikroelement reflektierend ist;

Die obigen Gleichungen (1) und (2y¹"%efinieren die Form, welche für ein Mikroelement erforderlich ist, um ein ideales goniophotometrisches Ansprechen (d.h. konstante Strahlungsdichte zwischen horizontalen Zuschauerwinkeln A und B und vertikalen Zuschauerwinkeln A¹ und B¹) zu erzeugen; vergleiche Fig. 3. Aus diesen Gleichungen ergibt sich, daß die Schirmleistungsfähigkeit unabhängig von der Größe und dem Sinn (konkav oder konvex) jedes Mikroelements bezüglich benachbarter Mikroelemente ist. Die Mikroelemente könnten somit über die gesamte Schirmoberfläche hinweg Zufallsgrößen und einen zufälligen Sinn (konkav oder konvex) aufweisen, solange nur die durch die Gleichungen (1) und/oder (2) definierten Formen eingehalten werden; diese Formen hängen nur von dem Winkel ab, mit dem einfallendes Licht auf die Mikroelementoberflache auftrifft, von den horizontalen und vertikalen Zuschauerwinkeln, durch welche das Licht hindurch verteilt werden muß, um die beabsichtigte Zuschauerfläche zu umfassen, und schließlich im Falle von Rückseiten-Projektionsschirmen vom Brechungsindex des Materials, aus dem die Mikroelemente geformt sind. Um die Herstellung eines solchen Schirmes zu erleichtern, sollten die Mikroelemente im wesentlichen die gleiche Größe aufweisen und in zusammenhängenden linearen Reihen angeordnet sein, wobei

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jedes Mikroelement einen (in Querrichtung verlaufenden) Querschnitt besitzt, der überall im gleichen Sinn, vorzugsweise konkav, gekrümmt ist, während jedes Mikroelement einen solchen Längs-Querschnitt besitzt, dessen Form in einem entgegengesetzten Sinn zu demjenigen benachbarter Mikroelemente in der gleichen Reihe verläuft. Der bevorzugte Längs-Querschnitt jeder Reihe von Mikroelementen verläuft daher wellenförmig von konkav nach konvex, usw. Eine derartige Oberfläche ist in den Figuren 4-6 dargestellt.

Ein gemäß der Erfindung strukturierter Schirm weist daher - wie in den Figuren 4-6 gezeigt - eine eine Vielzahl zusammenhängender linearer Nuten oder Rillen 16 definierende Oberfläche auf, wobei die Rillen - wie gezeigt - in einer Vertikalrichtung von der oberen zur unteren Kante des Schirmes verlaufen. Wo sich die Kanten einer Rille mit denjenigen benachbarter Rillen schneiden, werden Kamm- oder Schnittlinien 17 ausgebildet. Der Querschnitt jeder Rille ist - wie in Fig. 5 gezeigt - überall konkav und durch obige Gleichung (2) definiert. Das Tiefenprofil oder der Längs-Querschnitt jeder Rille ändert sich in abwechselnder Weise oder verläuft wellenförmig von konvex nach konkav, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht ist, wobei die konvexen und konkaven Teile durch Gleichungen (1) bzw. (2) definiert sind. Somit werden für jede ganze Wellenlänge der Tiefenwellung zwei Mikroelemente ausgebildet, wobei das eine konkav und das andere konvex ist. Die Längsbegrenzungen jedes Mikrpelements sind die Linien 18, längs derer sich der Sinn des Tiefenprofils von konkav nach konvex oder umgekehrt ändert. Die seitlichen Grenzen jedes Mikroelements werden natürlich durch die Kammlinien 17 gebildet. Wie man am besten in den Schnittansichten der Figuren 5 und 6 erkennt, werden die Mikroelemente allmählich "geneigt", wenn ihr entsprechender Abstand von der Schirmmitte C ansteigt. Der Grad dieser Neigung ist durch die Größe und Gestalt der Betrachtungsfläche und somit die Werte der Betrachungswinkei A und B bestimmt. Der Sinn dieser Neigung (d.h. zum Schirmmittelpunkt hin oder von diesem weg) hängt davon ab, ob der Schirm ein Reflexionsschirm oder ein Brechungsschirm ist; reflektierende Mikroelemente sind - wie in den Figuren 5a, 5c, 6a und 6c gezeigt - auf die Schirinmitte hin ge-

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neigt, während brechende Mikroelernente von der Schirmmitte weg geneigt sind. Allgemein sind die Mikroelemente bezüglich eir--

so
ander/orientiert, daß diejenigen Linien sich im wesentlichen an einem gemeinsamen Punkt in der Zuschauerfläche schneiden, welche durch sich schneidende Ebenen gebildet werden, die die horizontalen und vertikalen Winkel halbieren, durch welche jedes Element Bildlicht zu den Zuschauern hin verteilt.

Die Fotografie in Fig. 29 vergleicht bei Raumlicht eine Projektionsschirmoberfläche 10 der oben beschriebenen Art, mit einer Projektionsschirmfläche 10¹, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung strukturiert ist. Die Oberfläche 10 weist eine Vielzahl zusammenhängender Nuten von im wesentlichen gleichförmiger Breite auf, die - wie in Fig. 1 zu erkennen - in Vertikalrichtung verlaufen. Die Tiefe jeder Nut oder Rille ändert sich periodisch und wellenförmig längs der Rillenlänge mit einer im wesentlichen konstanten Ortsfrequenz, auf welche Weise eine Reihe optischer Mikroelemente definiert Werden, die im wesentlichen gleich der halben Wellenlänge sind und in ihrer Form längs der Rillenlänge abwechselnd konkav bzw. konvex sind. Die körperlichen Abmessungen jedes Mikroelements sind derart gewählt, daß sie der am dichtesten vorgesehene Betrachter nicht auflösen kann. Typischerweise liegt die Mikroelementbreite und Länge zwischen 0,001 Zoll (0,0254 mm) und 0,010 Zoll (0,254 mm), während die Spitze - zu - Spitze-Rillentiefe annähernd 0,003 Zoll (0,0762 mm) beträgt.

Während sich die Tiefe jeder der die Oberfläche 10 bildenden Rillen mit der gleichen Ortsfrequenz wellenförmig verändert, ändert sich die Phase dieser Wellungen von Rille zu Rille. Diese Phasenänderung hat im wesentlichen keine nachteilige Wirkung auf die Schirmleistungefähigkeit, sie bewirkt jedoch, daß die Schirmoberfläche ein etwas streifiges Aussehen besitzt, was vom

ästhetischen Standpunkt aus nicht befriedigt.

Aus diesem Grunde ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Projektionsschirmoberfläche 10¹ vorge-

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sehen, die im wesentlichen die gleichen Lichtverteilungseigenschaften wie Oberfläche 10 besitzt, jedoch bei Betrachtung unter normalen Lichtbedingungen ästhetisch wesentlich angenehmer ist, weil an Stelle des streifigen Aussehens der Oberfläche 10 ein samtartiges Aussehen tritt. Schirmoberfläche 10' weist ebenso wie die Oberfläche 10 eine Vielzahl.gewellter aneinanderliegender, sich in einer Vertikalrichtung erstreckender Rillen auf, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Anders als bei Oberfläche 10 ändert sich jedoch die Tiefe der Rillen der Oberfläche 10¹ nicht mit einer im wesentlichen konstanten Ortsfrequenz. Die Rillentiefe ändert sich vielmehr gemäß einer zufälligen Wellenlänge innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängebereichs, um optische Mikroelemente zu bilden, deren Größe sich in entsprechender Weise zufällig ändert. Vorzugsweise liegt der Bereich der Mikroelementgröße innerhalb annähernd + 20% einer mittleren Größe. Darüber hinaus ist anders als bei Oberfläche 10 die Mikroelementtiefe (oder Höhe, was vom Sinn - konkav oder konvex - des Mikroelements abhängt) nicht gleichmäßig über die Schirmoberfläche 10' verteilt. Vielmehr ändert sich die Mikroelementtiefe proportional zu seiner Länge, so daß jedes Mikroelement unabhängig von seiner Größe eine im wesentlichen durch die obigen Gleichungen (1) oder (2) definierte Form und eine optische Leistungsfähigkeit wie alle anderen Mikroelemente hat.

Es wurde festgestellt, daß zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strahlungsverteilungsvorrichtungen verschiedene Vorrichtungen und Verfahren verwendbar sind, die üblicherweise in der Tonaufzeichnungsindustrie verwendet werden. In Fig. 7 ist eine Vorrichtung in Seitenansicht dargestellt, die zum Schneiden der strahlungsverteilenden Mikroelemente verwendet wird; die Vor- " richtung befindet sich dabei in einer Schneidstellung gegenüber einem unbearbeiteten, noch mit Mikroelementen zu versehenden Arbeitsstück 20.

Die Mikroelemente können direkt in irgendein,■ohne weiteres bearbeitbares Material eingeschnitten werden/ welches dann selbst als die Strahlungsverteilungsvorrichtung benutzbar wäre. Das bevorzugte Herstellungsverfahren besteht jedoch darin, daß man eine Mutterform aus einem bearbeitbaren Material, wie beispielsweise

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Azetat oder Wachs, herstellt, aus welcher dann eine negative Matrize oder ein Preßwerkzeug mit der richtigen Forjn hergestellt wird. Die negative Matrize kann dann zur Erzeugung zahlreicher positiver Strahlungsverteilungsvorrichtungen verwendet werden, und zwar durch die bekannten wirtschaftlichen Vervielfachungsverfahren, wie beispielsweise Stanzen oder Pressen. Die bevorzugten Verfahren zur Vervielfachung der Strahlungsverteilungsvorrichtungen ausgehend von Mutterformen werden im folgenden beschrieben. ( Azetat steht für Zelluloseazetat)

Die Schneidvorrichtung weist - wie in Fig. 7 gezeigt - einen konventionellen Stereo-Tonaufzeichnungskopf 30 auf, der eine Schneidnadel (Messer) S besitzt. Es könnte auch ein monauraler Tonaufzeichnungskopf verwendet werden; es wird jedoch ein Stereokopf bevorzugt, wegen der hohen Qualität der üblichen Stereoköpfe und wegen der für derartige Stereoköpfe

verfügbaren Zusatzeinrichtungen. Wie bei

allen Tonaufzeichnungsköpfen wird die Schneidstellung der Nadel (Messer) durch die Wellenform des an den Aufzeichnungskopf angelegten elektrischen Signals bestimmt; dieses elektrische Signal wird beispielsweise durch Eingangskabel 31 angelegt. Der Aufzeichnungskopf ist durch ein zylindrisches Futter 33 an einem Fräsmaschinenwerkzeughalter 32 befestigt. Dabei sind ferner Mittel zur Steuerung der Vertikalstellung des Futters 33 im Werkzeughalter 32 vorgesehen, um so eine grobe Vertikaleinstellung des Aufzeichnungskopfes 30 oberhalb des Werkstückes vorzusehen. Das Werkstück kann beispielsweise eine Aluminiumplatte 36 mit einem Azetatüberzug 37 aufweisen, dessen Dicke ausreicht, um die Formen der zu schneidenden Mikroelemente aufzunehmen. Der Aufzeichnungskopf 30 weist eine Schneidanordnung 40 mit einem sich horizontal erstreckenden Tragarm 41 auf, der gleitend auf in einem Sattel 42 vorgesehenen Präzisionsgängen befestigt ist.. Durch diese Anordnung kann die Horizontalstellung der Schneidanordnung 40 verändert werden. Einstellschrauben 43a und 43b dienen zur Festlegung (Verriegelung) des Armes 41 in einer gewünschten Horizontalstellung. Der Sattel ist schwenkbar um einen am Aufzeichnungskopf 30 befestigten Stift 44 angeordnet, so daß das einen Teil der Schneidanordnung 40 bildende Schneidmesser S in

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Eingriff mit dem Überzug 37 bewegt werden kann. Die Drehbewegung eines Nockens 46 dient zum Anheben und Absenken des Messers bezüglich der Oberseite des Überzugs 37, und zwar durch Berührung eines starr mit dem Sattel 42 verbundenen Armes 47. Die an die Schneidanordnung angelegte nach unten gerichtete Kraft wird durch eine Schraube 48 gesteuert, welche zur Einstellung der Spannung in einer Feder 49 dient. Die genaue Tiefe des Schnittes wird durch Einstellung einer Schraube 50 gesteuert, die den Vertikalabstand der Messerspitze (Nadelspitze) gegenüber einer eine kleine Glaskugel aufweisenden Folgevorrichtung 51 verändert, die auf der noch nicht geschnittenen Oberfläche des Überzugs 37 läuft, und zwar um einen kurzen horizontalen Abstand gegenüber der Nadel versetzt.

Es wurde¹ festgestellt, daß der folgende Tonaufzeichnungskopf zum Schneiden von Projektionsschirmmutterformen besonders gut geeignet ist: Tonkopf der Westrex Corporation, Modell 3D StereoDisc. Fig. 8 zeigt eine vereinfachte Konstruktionsdarstellung derjenigen Vorrichtung, die die Nadelbewegung steuert; man erkennt, daß jeder Aufzeichnungskanal des Stereo-Aufzeichnungskopfes eine Magnetspulenanordnung 60 besitzt, deren jede eine in getrennten Polstücken 64 und 65 angeordnete Treiberspule 62 enthält; die Polstücke 64 und 65 sind an einem einzigen Magnet 66 befestigt.

Die Spulenanordnungen sind am Nadelhalter durch in Längsrichtung steife, aber in Seitenrichtung biegsame Glieder 68 befestigt. Diese Glieder sind in der Mitte versteift, um eine übermäßige seitliche Auslenkung zu verhindern. Dieser Aufbau bewirkt ein steifes Vorwärts-Antriebssystem mit hoher Auslenkung in seitlicher Richtung.

Das Tragglied für die Nadel ist in Fig. 9 dargestellt. Die Verwendung einer freitragenden Feder 70 ermöglich es, daß die Nadel eine gleichförmige Impedanz (Widerstand) gegenüber komplexen Bewegungen in jeder Richtung in der Vertikalebene senkrecht zur Zeichnung besitzt.

Die Schneidspitze 72 der Nadel S ist vorzugsweise aus Saphir oder Diamant hergestellt und wird durch eine Heizspule 73· auf eine

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solche Temperatur aufgeheizt, daß die Azetatoberfläche des Werkstückes erweicht wird. Wenn die durch die obigen Gleichungen Y schriebene Oberfläche genau hergestellt werden müßte, so müBce man für jeden Rillenschnitt eine Nadel mit einem unterschiedlichen Schneidprofil benutzen. Der Erfindung liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, daß dann, wenn die beabsichtigte Zuschauerfläche von Zuschauerwinkeln weniger als + 40° gegenüber der Normalen eingeschlossen sind, die ideale Schirmoberfläche in zufriedenstellender Weise dadurch angenähert werden kann, daß man ein einziges Schneidmesser verwendet, dessen Schneidprofil durch Gleichung (1) bei θ = 0 definiert ist, und wobei die Messerachse während des Schneidvorgangs derart geneigt wird, daß es stets parallel zu der Ebene verläuft, die den Zuschauerwinkel halbiert, durch welchen die Rille, welche gerade geschnitten wird, den Bildfluß verteilen muß, um, die beabsichtigte Betrachtungsfläche zu umfassen. Die erforderliche Kurve ist in Fig. 10 durch das Schneidprofil der Messer-Schneidspitze 72 veranschaulicht, wobei diese Kurve gegenüber einer Sinushalbwelle etwas abgeflacht ist.

Bei der Herstellung der Projektionsschirmmutterformen mit der oben beschriebenen Vorrichtung wird das Werkstück relativ zum beheizten Schneidmesser in einer Reihe von mit gleichem Abstand und parallel erfolgenden Querdurchgängen bewegt. Gleichzeitig wird die Schneidstellung des Messers elektronisch bezüglich der Werkstückoberfläche verändert, um den gewünschten Längsquerschnitt oder das Tiefenprofil zu erzeugen. In Fig. 11 ist die Vorrichtung zur Bewegung des Werkstücks relativ zum Messer dargestellt. Eine derartige Vorrichtung weist - wie gezeigt - einen Tisch 80 zur Aufnahme des Werkstücks während des Schneidvorgangs auf. Der Tisch 80 ist vorzugsweise aus einem nicht magnetischen Metall, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt, damit er die magnetische Schneidanordnung 40 nicht stört. In der Oberseite des Tisches 80 ist eine Kreisnut 85 vorgesehen. An der Basis der Nut 85 ist eine (nicht gezeigte) Öffnung vorgesehen, die mit einer an der Kante des Tisches angeordneten Düse 86 in Verbindung steht. Mit der Düse 86 steht über einen Schlauch 87 eine (nicht gezeigte) Vakuumquelle in Verbindung. Durch diese Anordnung wird das Werkstück sicher an der Oberseite des Tisches durch eine Vakuumkupplung befestigt. Der Tisch 80 ist

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seinerseits mechanisch an einem beweglichen Träger 88 befestigt und bildet den x-y-Tisch 89 einer Fräsmaschine. Der Träger 88 ist in x-Richtung bewegbar, und seine Stellung wird durch einen über eine Leitspindel 91 wirkenden üblichen Schrittmotor 90 mit Präzision gesteuert. Der Träger 88 seinerseits sitzt auf einem ebenfalls einen Teil des x-y-Tischs der Fräsmaschine bildenden Schlitten 93. Der Schlitten 93 kann in der y-Richtung durch einen hydraulischen Pneumatikmotor 95 bewegt werden, der genau die Geschwindigkeit steuert, mit.welcher der Tisch durch die Kolbenstange 96 bewegt wird.

Um Projektionsschirmmutterformen mit Quer- und Längsschnitten herzustellen, wie sie in Fig. 5 bzw. 6 dargestellt sind, muß das Schneidmesser mit einem Signal betrieben werden, dessen Wellenform sich entsprechend der y-Stellung des Messers auf der freien (noch nicht geschnittenen) Oberfläche ändert. Darüber; hinaus ist es - wie oben erwähnt - auch erforderlich, den Winkel zu verändern, unter welchem das Messer mit dem freien Schirm in Berührung kommt, und zwar entsprechend der x-Stellung des Messers auf der Werkstückoberfläche.

Zur Aufrechterhaltung der richtigen Orientierung zwischen dem Schneidmesser und dem Werkstück bei der Bewegung des Werkstücks in x-Richtung ist der Fräsmaschinenwerkzeughalter motorisiert, so daß der Aufzeichnungskopf in der x-z-Ebene entsprechend einem elektrischen Eingangssignal geneigt werden kann. Die x-z-Stellung des Messers wird nach jeder geschnittenen Rille geändert, so daß jederzeit während des Schneidvorgangs der Winkel t zwischen der Längsachse des Messers und der Arbeitsoberfläche der folgenden Gleichung genügt:

t = arc tg(ljt) ,

wobei χ von der Werkstückmitte aus gemessen ist, während ρ die Projektion in die x-z-Ebene des Abstandes von der Werkstückmitte zu derjenigen Linie ist, auf der sich Ebenen im wesentlichen schneiden, welche die erforderlichen Zuschauerwinkel der geschnittenen Rillen halbieren. Der motorisierte Werkzeughalter der Fräsmaschine wird durch den Ausgang des Schrittmotors 90 ge-

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steuert.

Zur Bewegung des Schneidmessers in einer Vertikalebene und mit einer Geschwindigkeit, die dann, wenn das Werkstück mit einer konstanten Geschwindigkeit relativ dazu bewegt wird, den gewünschten Längsquerschnitt oder das Tiefenprofil ergibt, muß das gleiche Signal um 180° außer Phase an beide Antriebsspulen 62 gelegt werden. Da darüber hinaus das Messer nicht für eine reine Vertikalbewegung angeordnet ist, sondern vielmehr für eine Schwenkbewegung auf der Auslegerfeder 70, um so eine in gestrichelten Linien dargestellte bogenförmige Bahn zu durchlaufen, ist es erforderlich, das Messer mit einer Wellenform anzusteuern, die sich etwas von derjenigen unterscheidet, die dem gewünschten Längsquerschnitt entspricht. Wenn an das Schneidmesser - vergleiche dazu Fig. 12 - eine Wellenform 101 angelegt wird, so hat die sich ergebende Rille ein durch die asymmetrische Wellenform 102 dargestelltes Tiefenprofil. Um diese Asymmetrie zu kompensieren, ist es erforderlich, das Schneidmesser mit einer dies ausgleichenden asymmetrischen Wellenform 103 zu betreiben, welche die bogenförmige Messerbewegung in das gewünschte Tiefenprofil (beispielsweise Wellenform 101) umwandelt. Es sei bemerkt, daß bei der Technik des TonaufZeichnens diese Asymmetrie automatisch bei der Wiedergabe durch die Wiedergabenadel kompensiert wird, die ebenfalls schwenkbar angeordnet ist und sich längs einer bogenförmigen Bahn bewegt ähnlich derjenigen, längs welcher das die ursprüngliche Mutterform schneidende Messer bewegt wird. Um jedoch bei Projektionsschirmen (Projektionswänden) das gewünschte Profil zu erreichen, muß diese Asymmetrie durch eine Schaltung kompensiert werden, welche die gewünschte Wellenform in entsprechender Weise abwandelt.

In den Figuren 13 und 14 ist eine Schaltung zum Betrieb des Schneidmessers dargestellt, um ein Tiefenprofil von der beispielsweise in Fig. 5 gezeigten Art zu erzeugen. Zur Erleichterung des Verständnisses der Schaltung wird zunächst nur derjenige Teil beschrieben, der zum Schneiden der halben - entweder der oberen oder unteren Hälfte - Schirinmutterform verwendet wird. Die zum Schneiden der gesamten Schirmoberfläche erforderlichen zusätzlichen logischen Kreise sind in Fig. 14 dargestellt.

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Die in Fig. 13 gezeigte Schaltung dient zur Erzeugung der elektrischen Wellenform, durch welche das Schneidmesser derart moduliert werden kann, daß Mikroelemente mit Tiefenprofilen gleich den in den Figuren 5a und 5b dargestellten Profilen erzeugt werden. Es wurde erkannt, daß man die erforderliche elektrische Wellenform dadurch erhalten kann, daß man eine Sägezahnwellenform - in sich ändernden Größen abhängig von der y-Stellung des Schneidmessers - zu der asymmetrischen Wellenform hinzuaddiert, die zur Erzeugung des gewünschten Tiefenprofils an der Schirmmitte (y - O) erforderlich ist. Zur Erzeugung der erforderlichen Sägezahnwelle ist ein Sägezahnwellengenerator 130 vorgesehen, der ein Flip-Flop 131, einen Grenzwertdetektor 132, Widerstände R1 und R2, eine Diode D1, einen Kondensator C1 und einen Operations- oder Funktionsverstärker A1 aufweist. Der Verstärker A1 ist als Integrator geschaltet, um eine lineare Rampe (Anstieg) zu erzeugen, während die Spannung V an der Stelle g konstant ist. Wenn V negativ ist, dann geht die Rampenausgangsgröße V des Sägezahnwellengenerators ins Positive. Wenn V die positive Schwelle des Grenzwertdetektors 132 übersteigt, wird Flip-Flop 131 umgeschaltet, um V positiv zu machen, wobei dann

V ins Negative geht. Wenn V einen negativen Grenzwert erreicht, s s

wird das Flip-Flop wiederum umgeschaltet und macht V wieder negativ. Der Operationsverstärker A1 hat vorzugsweise komplementäre Ausgänge und der Grenzwertdetektor 132 arbeitet durch Feststellung des negativen Grenzwerts von zuerst einem Ausgang und dann vom anderen. Die Neigungen der ins Positive und ins Negative verlaufenden Rampen des Sägezahns werden durch Diode D1 und Widerstände RT und R2 gesteuert, wobei letzterer veränderbar ist. Die Diode D1 leitet dann nicht, wenn V negativ ist, und sie leitet nur dann, wenn V positiv ist. Daher ist die ins Positive gehende Rampe langsamer als die ins Negative gehende Rampe, weil die Neigung der ersteren durch den nur durch den Widerstand R1 fliessenden Strom bestimmt ist, während die Neigung der ins Negative gehenden Rampe durch den durch beide Widerstände R1 und R2 fliessenden Strom bestimmt ist. Durch Veränderung des Wertes des Widerstandes R2 kann die Neigung der ins Negative gehenden Rampe verändert werden. "Schnellgeneigt" steht im folgenden für "steil" und "langsamgeneigt" für "flach"·.

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Die Sägezahnausgangsgröße des Generators 130 wird dann in eine nicht lineare Formungsschaltung 140 eingespeist, die - wi< j.n Fig. 15 gezeigt - die lineare Rampe 141 in die asymmetrische Wellenform 142 umwandelt, die zum Antrieb des Schneidmessers erforderlich ist, um die gewünschte Form der Mikroelemente in Schirmmitte zu erreichen. Um zu verhindern, daß der Teil der Formungsschaltungsausgangsgröße, der während des Rücklaufs (der schnellgeneigten, ins Negative gehenden Rampe) des Sägezahns auftritt, an das Schneidmesser angelegt wird, ist ein Austastgatter 143 vorgesehen, welches das Eingangssignal von der Formungsschaltung nur dann durchläßt, wenn V negativ ist (d.h. während der langsamen Rampe). Die Ausgangsgröße der Formungsschaltung 140 erzeugt ein Tiefenprofil für die Schirmelemente bei y = 0. Zur Erzeugung des erforderlichen Tiefenprofils,wenn die y-Stellung des Schneidmessers allmählich ansteigt, ist es erforderlich, das y = 0 Tiefenprofil allmählich zu "neigen". Dieses allmähliche Neigen wird dadurch erreicht, daß man mit allmählich ansteigender y-Stellung des Schneidmessers allmählich die Sägezahnwellenform V der Ausgangsgröße der Formungsschaltung 140 hinzuaddiert. Diese Addition wird durch den Operationsverstärker A2 erreicht. Um den Beitrag der Sägezahnwelle zu verändern, wird der Widerstand R3 mechanisch durch die y-Stellung des Fräsmaschinenschlittens verändert. In Fig. ist die Ausgangsgröße f des Verstärkers A2 dargestellt für den Fall,daß sich das Schneidmesser in einer längs der y-Achse gegenüber der Schirmmitte verschobenen Stellung befindet.

Zur Erzeugung einer elektrischen Wellenform, durch welche das Schneidmesser derart moduliert werden kann, daß die Rillentiefe auf beiden Seiten der Schirmmitte richtig geändert wird, ist es erforderlich, eine Schaltung vorzusehen, um die Richtung der schnellen und langsamen Neigungen des Sägezahns auszutauschen (d.h. den Sinn des Sägezahns zu ändern), wenn das Schneidmesser die Schirmmitte durchläuft. Darüber hinaus ist es notwendig, die Formaustastung derart umzuschalten, daß das Gatter 143 während des schnellgeneigten Teils des Sägezahns arbeitet, und zwar unabhängig davon, ob es sich um einen ins Positive oder Negative gehenden Teil handelt. Fig. 14 zeigt die erforderliche

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Schaltung. Um den Sinn des Sägezahns bei y = O umzuschalten, ist die Steilkennlinien-Diode D1 der Fig. 13 durch ein exklusives ODER-Gatter 150 ersetzt, dessen Ausgang durch ein Flip-Flop gesteuert wird. Der Ausgang des Flip-Flops 151 wird durch einen Schalter am Fräsmaschinenschlitten gesteuert und vom einen in den anderen Zustand geschaltet, wenn die Schirmmitte (y - O) am Schneidmesser vorbeigeht. Um beide Seiten der Schirmoberfläche ordnungsgemäß zu schneiden, benötigt man eine zusätzliche Formungsschaltung 152, da die durch die bogenförmige Bewegung des Schneidmessers bewirkte Asymmetrie nicht von dem speziellen Teil des Schirmes abhängt, der geschnitten wird. Die Ausgangsgröße der geeigneten Formungsschaltung wird während des langsamen Rampenteils der Ausgangsgröße des Sägezahngenerators an den Verstärker A2 angelegt, und zwar durch Austastgatter 143 und 153, die durch ein negiertes UND-Gatter 155 bzw. ein ODER-Gatter gesteuert werden.

In Fig. 21 ist eine bevorzugte Schaltung zur Betreibung des Schneidmessers in einer solchen Weise vorgesehen, daß die-Größe der ausgeschnittenen Mikroelemente eine sich zufällig ändernde Größe aufweisen, wobei die Fähigkeit dieser Elemente,das Bildlicht gleichförmig durch einen gemeinsamen Zuschauerraumwinkel zu verteilen, nicht gestört wird; die Schaltung ist als Blockschaltbild dargestellt. Das an die Antriebsspulen des Schneidmessers zur Erzeugung von Rillen mit einer durch die obigen Gleichungen definierten Profiltiefe angelegte Signal ist - vom Standpunkt der Fourier-Analyse aus gesehen - reich an Harmonischen. Wenn daher das Signal mit nicht zerstörter Gestalt durch den Tonyerstärker des Aufzeichnungskopfes laufen soll, so muß seine Grundfreguenz nahe dem unteren Ende des flachen Teils des Durchlaßbandes des Verstärkers liegen, wobei sie aber auch nicht so tief liegen darf, daß sie der Phasenverzerrung ausgesetzt ist, die mit der Niederfrequenz-Abschaltkennlinie auftritt. Aus diesem Grunde wurde die mittlere Frequenz des Wellengenerators 100 - der zur Erzeugung der Grundsinuswelle benutzt wird, aus welcher schließlich das Messerantriebssignal abgeleitet wir-d - als 200 Herz gewählt, und es ergibt sich dann, daß die Länge der Mikroelemente durch die Geschwindigkeit bestimmt ist, mit der der

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unbearbeitete Schirm in y-Richtung am Schneidmesser vorbeibewegt wird. Zur zufälligen Veränderung der Größe jedes Mikroelements um + 20% einer mittleren Größe muß die Frequenz des an das Schneidmesser angelegten Signals zufällig um + 20% um 200 Herz herum oder von '160 - 240 Herz geändert werden. Um diese Zufallsvariation zu erzeugen, wird die Ausgangsgröße des Sinuswellengenerators 100 durch ein Rauschsignal frequenzmoduliert. Ein derartiges Rauschsignal wird durch einen üblichen Rauschgenerator 104 erzeugt, dessen Ausgangsgröße durch einen Tiefpaßfilter 106 läuft, der eine Grenzfrequenz von ungefähr 20 Herz besitzt. Die Gleichstromkomponente des Rauschsignals wird durch Kondensator C1 eliminiert. Die Amplitude des Rauschgenerators ist derart eingestellt, daß die Frequenzabweichungen des Schneidsignals fast vollständig innerhalb der Grenzen von + 20% der Mittenfrequenz von 200 Herz liegen. Nach dem Durchlauf durch einen Trennverstärker (Pufferverstärker) A1 wird das Niederfrequenzrauschen an den Sinuswellengenerator angelegt. Der Generator gehört zu derjenigen Bauart, die eine Ausgangsfrequenz basierend auf der Amplitude einer Eingangsspannung erzeugt.

Wenn die Frequenz des Schneidsignals geändert würde, während seine Amplitude konstant bleibt, so würde sich die Form jedes Mikroelements längs der Rillenlänge ändern, wobei jedes Mikroelement Licht durch Zuschauer-Raumwinkel verteilen würde, die durch deren spezielle Form bestimmt wären. Damit die optische Kraft (Leistungsfähigkeit) jedes Mikroelements unabhängig von seiner Größe konstant bleibt, muß die Amplitude des Schneidsignals in Übereinstimmung mit seiner Frequenz derart geändert werden, daß die Amplitude stets proportional zur Wellenlänge des Schnitts oder umgekehrt proportional zur Schneidsignalfrequenz ist. Dies schließt ein, daß die Schneidsignalamplitude sich unter der Steuerung des gleichen Modulations (Rausch)-Signals befinden muß, welches den Ausgang des Generators 100 frequenzmoduliert. Daher wird die Ausgangsgröße des Rauschgenerators auch an eine im folgenden im einzelnen beschriebene Amplitudenkompensationsschaltung 105 angelegt.

Damit das Schneidmesser derart angetrieben wird, daß es symme-

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trische Mikroelemente längs der Rillenlänge ausschneidet, muß - wie bereits oben erwähnt - eine asymmetrisch verzerrte Wellenform an die Antriebsspulen des Schneidmessers angelegt werden, welche, infolge der bogenförmigen Bewegung des Messers, in die gewünschte rillenschneidende Messerbewegung umgesetzt wird. Es wurde gefunden, daß man die erforderliche Asymmetrie im wesentlichen dadurch erreichen kann, daß man zu der sinusförmigen Ausgangsgröße des Generators 100 einen kleinen Betrag seiner zweiten Harmonischen hinzufügt, und zwar in Phase mit der Grundfrequenz. Eine übliche Rechteckschaltung 110, die ein. Analog-Vervielfachermodul mit dem gleichen an beiden Eingängen angelegten Signal aufweist, wird zur Erzeugung der zweiten harmonischen Welle (Sinus 2x) aus der Grundwelle verwendet. Kondensator C2 dient zur Elimination

der Gleichstromkomponente der Ausgangsgröße (Sinus x) der Schaltung 110. Da der Mittelpunkt der sich ergebenden Wellenform der Sinus x-Wellenform um 45 nacheilt, ist es erforderlich, daß man die Ausgangsgröße des Wellengenerators durch eine Phasenverzögerungsschaltung 113 schickt, bevor sie mit der zweiten Harmonischen im Summier-Operationsverstärker A5 kombiniert wird. Die Ausgangsgröße des Summierverstärkers A5 wird dann einer Formungsschaltung 120 eingespeist, welche die asymmetrische Ausgangsgröße des Summierverstärkers A5 in die zum Antrieb des Schneidmessers erforderliche asymmetrische Wellenform umwandelt« Die Ausgangsgröße der Formungsschaltung 120 wird der Amplitudenkompensationsschaltung 105 zugeführt, welche die Amplitude der Formungsschaltungsausgangsgröße auf einen Pegel verändert, der umgekehrt proportional zu seiner augenblicklichen Frequenz ist. Sodann wird die Ausgangsgröße der Amplitudenkompensationsschaltung 105 an beide Eingangskanäle des Stereo-Tonaufzeichnungsverstärkers angelegt.

Wenn die Ausgangsfrequenz des Generators 100"konstant ist, so kann die von Schaltung 113 geforderte Phasennacheilung von 45° durch eine einfache RC-Schaltung erreicht werden. Wenn jedoch die Ausgangsgröße des Generators 100 frequenzmoduliert ist, wie beispielsweise durch den Rauschgenerator 104j, dann ändert sich der Blindwiderstand des Kondensators mit der augenblicklichen Frequenz entsprechend der Formel X = 1/2 /ffC. Das bedeutet„ daß

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dann, wenn die Frequenz sich ändert, sowohl die Phasennacheilung als auch die Amplitude der Ausgangsgröße einer Änderung unterworfen ist. Um dieses Problem zu lösen, sieht die Erfindung etx*ö Phasenverzögerungsschaltung mit konstanter Reaktanz vor; diese Schaltung ist schematisch in Fig. 22 gezeigt.

Die Ausgangsfrequenz des Wellengenerators 100 ändert sich - wie bereits erwähnt - entsprechend der Rauschspannung ν vom Verstärker A1. Die Ausgangsgröße des Wellengenerators ist - wie in Fig. 22 gezeigt - an eine einen Widerstand R10 und einen Kondensator C2 aufweisende Phasenverzögerungsschaltung angelegt. Der Operationsverstärker A4 ist ein eine hohe Eingangsimpedanz aufweisender Trennverstärker mit dem Verstärkungsfaktor eins, der sicherstellt, daß die Wirkung der Phasenverzögerungsschaltung nicht dadurch geändert wird, daß eine Aufladung durch den Widerstand R11 und die Eingangsimpedanz an Klemme Z des Moduls M-1 auftritt. Das Modul M-1 ist ein Analogteiler, der als ein Verstärker mit einer Spannungsverstärkung von Z zu X wirkt, was durch Steuerung des an die Klemme Y angelegten elektrischen Signals verändert werden kann.

Das in der in Fig. 22 gezeigten Weise angeschaltete Modul M-1 bewirkt, daß der effektive Wert des Kondensators C2 größer ist als sein tatsächlicher Wert. Die Veränderung der Verstärkung des Moduls M-1 hat eine entsprechende Änderung des effektiven Wertes der Kapazität von C1 zur Folge. Das Spannungssteuersignal für das Modul M-1 erhält man durch Addition einer konstanten Spannung zur Modulationsrauschspannung im Operationsverstärker A3. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Widerstände R7, R8 und R9 so ausgewählt, daß die Ausgangsgröße des Verstärkers A3 annähernd -(3 + 3,9 ν ) Volt beträgt, wenn die Augenblicksfrequenz des Wellengenerators 200 (1 + ν ) Herz ist.

Entsprechend der in Fig. 22 dargestellten Schaltung wird der Effektivwert der Kapazität in Übereinstimmung mit der Ausgangsfrequenz des Wellengenerators 100 derart geändert, daß die Reaktanz X des Kondensators C2 eine maximale Änderung von nur 1,6% besitzt, wenn ν sich im Bereich von + 0,2 Volt ändert, wo-

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bei die Ausgangsfrequenz des Wellengenerators 100 sich zwischen 160 und 240 Herz ändert. Ein nicht kompensierter Kondensator würde bei den gleichen Frequenzänderungen seine Reaktanz über einen Gesamtbereich von 41,7% seines Mittelwertes ändern. Die Wirkung der Schaltung konstanter Reaktanz der Fig. 8. besteht also darin, daß sowohl die Phasenverschiebung als auch die Amplitude der Ausgangsgröße des Verstärkers A4 im wesentlichen konstant gehalten wird, wenn sich die Wellengeneratorfrequenz unter dem Einfluß der Rauschspannung ändert. Zur Änderung des Betrages der zweiten Harmonischen, die zur Ausgangsgröße des Verstärkers A4 hinzuaddiert oder subtrahiert wird, ist ein in der gezeigten Weise angeschaltetes Potentiometer Pi vorgesehen.

Damit das Schneidmesser Mikroelemente mit Zufallsgröße jedoch ähnlicher Form schneidet, ist es erforderlich, die Amplitude der Ausgangsgröße mit veränderbarer Frequenz der Formungsschaltung 120 derart zu verändern, daß das Produkt aus Amplitude und Frequenz im wesentlichen konstant ist. Die Ausgangsgröße der Formungsschaltung 120 wird - wie in Fig» 23 gezeigt - der Eingangsklemme Z eines Analog-Teilermoduls M-3 zugeführt. Die Ausgangsgröße X dieses Moduls M-3 ist proportional zu Z/Y. Die Rauschspannung ν vom Trennverstärker A1 wird in den Operationsverstärker A2 eingespeist, der eine konstante Spannung hinzuaddiert, so daß die Ausgangsgröße des Verstärkers A2 proportional zu -(1 + ν ), und daher auch proportional zur Augenblicksfrequenz des Wellengenerators ist. Sodann wird die Ausgangsgröße des Verstärkers A2 der Eingangsklemme Y des Moduls M-3ν zugeführt„ ^ der zur Teilung der Augenblicksamplituden der Eingangssignale dient und ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude umgekehrt proportional zur Frequenz ist. Die an die Klemme Z angelegte Frequenz steigt an, wenn die Amplitude des an die Klemme Y angelegten (eine negative Polarität aufweisenden) Signals erhöht wird.

Zur Erzeugung der gewünschten Wellenform aus der asymmetrisch verzerrten Sinuswellenausgangsgröße des Summierverstärkers A5 wird die Ausgangsgröße des Verstärkers der Formungsschaltung zugeführt. Dieses Signal wird - wie in Fig. 24 gezeigt - in Segmente unterteilt, damit aufeinanderfolgend die Durchlaß-

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Spannungsabfälle an den Dioden D1-D1O überwunden werden können. Die Dioden D1-D5 dienen zur segmentartigen Zerlegung der ins Positive gehenden Teile des Eingangssignals, während die Dioden D6-D1O die negativen Teile zerlegen. Der Operationsverstärker A6 summiert die Beiträge dec verschiedenen Segmente und erzeugt ein Differenzsignal & χ mit einer Wellenform, welche die Differenz darstellt, durch welche sich die gewünschte Wellenform (Gleichung (2) plus Verzerrung) von der asymmetrisch verzerrten Sinuswelle unterscheidet. Die Beiträge der einzelnen Segmente der Ausgangsgröße des Verstärkers A6 werden durch Veränderung der Werfe der Widerstände Rl4 - R18 eingestellt. Die Ausgangsgröße des Verstärkers A6 ist durch ein Potentiometer P2 in der Amplitude einstellbar. Die gewünschte Wellenform zum Antrieb des Schneidmessers wird einfach durch Hinzuaddieren des Differenzsignals Δ χ -^x hat eine entgegengesetzte Polarität bezüglich des ungeformten Signals, und zwar infolge des Polaritätsumkehreffekts des Verstärkers A6 - zum ungeformten Signal erhalten. Diese Addition wird durch den Operationsverstärker A7 ausgeführt. Widerstände R19 und R20 sowie ein Potentiometer P3 dienen zur Steuerung der Verstärkung des Summierverstärkers A7. Sodann wird die Ausgangsgröße des Verstärkers A7 dem Eingang des Analog-Teilermoduls M-3 der Amplitudenkompensationsschaltung zugeführt.

Zur Ingangsetzung des Schneidvorgangs wird ein Knopf gedrückt, der die Schneidanordnung 40 um Stift 44 in eine Schneidstellung verschwenkt, wodurch der hydraulisch-pneumatische Motor 95 den Fräsmaschinenschlitten in y-~ Richtung bewegt und bewirkt, daß die oben beschriebene elektronische Schaltung das Schneidmesser entsprechend der Wellenform des angelegten elektrischen Signals antreibt. Nachdem eine Rille (Nut) vorbestimmter Länge geschnitten ist, wird ein (nicht gezeigter) Mikroschalter durch den Schlitten 93 betätigt, der sodann den pneumatischen Motor 95 anhält und

■i einen Solenoid (Elektromagnet) erregt, welcher den Nocken 46 des Aufzeichnungskopfes im Uhrzeigersinn in eine Stellung bewegt, um die Schneidanordnung in eine Ruhestellung zu bewegen, und wobei ferner der Schrittmotor 90 betätigt wird, so daß dieser den Träger 88 um eine vorbestimmte Strecke in x-Richtung bewegt. Der Mikroschalter bringt auch den Fräsmaschinenschlitten in seine

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Startstellung auf der y-Achse zurück, wobei der Schlitten seinerseits einen zweiten Mikroschalter betätigt. Bei Betätigung dreht der zweite Mikroschalter den Nocken 46 im Gegenuhrzeigersinn, damit der Aufzeichnungskopf in eine Arbeits-Schneidstellung geschwenkt werden kann, um den Schneidvorgang zu wiederholen. Dieser Vorgang setzt sich ohne Unterbrechung solange fort, bis die ganze Schirmmutterform geschnitten ist.

Wenn das beheizte Messer S eine Nut in den Azetatüberzug schneidet, so wird aus der Werkstückoberfläche ein kontinuierlicher Span oder ein Schnittstück herausgezogen. Um diesen Span fortlaufend vom Werkstück wegzuziehen, ist eine Vakuumdüse 162 (vergleiche Fig. 7) mit einer Vakuumquelle über einen Schlauch 163 verbunden und benachbart zum Messer S während des Schneidvorgangs angeordnet. Die Maximaltiefe des durch das Messer im Azetatüberzug hervorgerufenen Schnitts wird durch eine Kugelfolgevorrichtung 51 gesteuert, die - wie bereits oben erwähnt- auf einem noch nicht geschnittenen Teil des Überzugs nahe dem Messer läuft. Der Aufzeichnungskopf weist eine Vorrichtung auf, um den Abstand zwischen der Messerspitze und der Basis der Kugel konstant zu halten. Vorzugsweise sind Rillenabstand und minimale Rillentiefe derart eingestellt, daß kein Steg oder ebene Flächen zwischen benachbarten Rillen vorhanden sind.

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In den Figuren 17 bis 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines im ganzen mit 200 bezeichneten Projektionsschirms dargestellt. Wie bei dem bereits beschriebenen Schirm weist die Oberfläche des Schirms 200 eine Vielzahl aneinanderliegender Mikroelemente auf, deren Grenzen in Querrichtung durch die von sich schneidenden Kanten benachbarter linearer Rillen 202 gebildeten Kammlinien 201, und in Längsrichtung durch periodische Verschiebungen definiert sind, die längs der Linien 203 im Rillentiefenprofil von konkav zu konvex auftreten. Jedoch anders als bei dem bereits beschriebenen Schirm, ist die Form sämtlicher die Oberfläche des Schirms 200 bildender Mikroelemente im wesentlichen identisch, wobei jedes derart geformt ist, daß es normal einfallendes Bildlicht durch die gleichen Horizontal- und Vertikal-Zuschauerwinkel gleichförmig verteilt (d.h. mit konstanter Leuchtdichte) . Jedes Mikroelement hat durch die obigen Gleichungen definierte Quer- und Längsschnitte. Um dem obigen Postulat I zu genügen (jede Elementarfläche der Schirmoberfläche verteilt Licht nur durch einen Winkel, der gerade groß genug ist, um die vorbestimmte Beobachtungsfläche zu umfassen), muß jedes Mikroelement auf der Schirmoberfläche derart orientiert sein, daß die die Vertikal- und Horizontal-Zuschauerwinkel halbierenden Ebenen sich mit ähnlichen Halbierungsebenen aller anderen Mikroelemente an einem von der Schirmoberfläche entfernt liegenden Punkt schneiden. Vorzugsweise erreicht man diese Orientierung dadurch, daß man der Schirmoberfläche eine im wesentlichen sphärische Gestalt gibt, wobei die Mitte der sphärischen Krümmung dem gewünschten Schnittpunkt der optischen Achsen der Mikroelemente entspricht.

An Stelle einer wirksamen Einstellung der Orientierung jedes Mikroeiements durch Krümmung der Schirmoberfläche kann dem Postulat I auch dadurch genüge getan werden, daß man den Winkel einstellt, unter welchem Licht auf jedes Mikroeleraent auftrifft. Im Falleeines Rückseiten-Projektionsschirms könnte eine derartige Einstellung dadurch erreicht werden, daß man die Rückseite 205 (die dem Projektor am nächsten liegende Oberfläche) des Projektionsschirms mit einer Linse der Fresnel-Bauart versieht. Es können natürlich auch Kombinationen aus Fresnel-Linsen und anderen Schirmkrümmungen, wie beispielsweise einer zylindrischen

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Krümmung, verwendet werden.

Zur Herstellung der Schirme der in den Figuren 17 - 19 dargestellten Bauart wird zunächst eine ebene Mutterform mit den oben beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren hergestellt. Von der Mutterform wird eine biegsame negative Matrix (Matrize) hergestellt, die sodann gebogen wird und zur Herstellung entsprechend gekrümmter positiver Projektionsschirme durch die im folgenden beschriebenen Formungsverfahren benutzt wird.

Zur Herstellung der Mutterform werden den beiden Kanälen des oben beschriebenen Stereo-Tonaufzeichnungskopfes durch die obigen Gleichungen (1) und (2), bei θ = O, definierte elektrische Wellenformen zugeführt. In Fig. 20 ist die zur Erzeugung der erforderlichen Wellenform benötigte elektronische Schaltung schematisch dargestellt. Wie bereits oben erwähnt, unterscheidet sich diese Wellenform von einer echten Sinuswelle dadurch, daß die Spitzen abgeflacht sind, und zwar bezüglich der eine niedrigere Amplitude aufweisenden Wellenteile. Darüber hinaus ist es erforderlich, wie bereits oben erwähnt, zur Erzeugung eines Rillentiefenprofils entsprechend einer gewünschten Wellenform, das Schneidmesser mit einer asymmetrischen Wellenform zu betreiben, welche durch die bogenförmige Messerbewegung in die gewünschte Wellenform umgewandelt wird. Zur Erzeugung der erforderlichen Wellenform wird die Ausgangsgröße ( sin x) eines üblichen Sinuswellengenerators 209 zunächst asymmetrisch durch eine asymmetrische Schaltung 210 verzerrt, um die bogenförmige Messerbewegung zu kompensieren; sodann erfolgt die Formung durch eine Formungsschaltung 211. , um die zum entsprechenden Antrieb des Schneidmessers S erforderliche Wellenform zu erzeugen. Dabei wurde erkannt, daß die erforderliche asymmetrische Verzerrung durch Hinzufügung eines kleinen Betrages der zweiten Harmonischen zur Sinuswellenform erhalten werden kann. Eine Rechteckschaltung 212/ wie beispielsweise ein Analog-Multipliziermodul, wird zur Erzeugung der zweiten Harmonischen (sin 2x) aus der Grundwelle verwendet. Zur Elimination der Gleichstromkomponente aus der Rechteckschaltungsausgangsgröße benutzt man einen Kondensator C2 , um so ein ins Positive und ins Negatxve verlaufendes Signal zu erzeugen. Da der Mittelpunkt der sich ergebenden

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Wellenform gegenüber der sin x-Wellenform um 45° nacheilt, muß die Ausgangsgröße des Sinuswellengenerators durch eine einfache RC-Phasenverzögerungsschaltung 213 geschickt werden. Auf diese Weise werden die beiden Wellen in Phase durch den Operationsverstärker A3 addiert. t>er Betrag der Asymmetrie in der Ausgangsgröße des Verstärkers A3· hängt natürlich von der Spitze-zu-Spitze-Amplitude der hinzugefügten zweiten Harmonischen ab. Ein Potentiometer P 1 dient zur Veränderung der Amplitude der zweiten Harmonischen, bevor diese zur Grundwelle hinzuaddiert wird.

Zur Erzeugung der gewünschten Wellenform aus der asymmetrisch verzerrten Sinuswellenausgangsgröße der Schaltung 210 wird diese Ausgangsgröße der Formungsschaltung 211 zugeführt. Das Eingangssignal zur Formungsschaltung 211 wird in Segmente zerlegt, weil aufeinanderfolgend die Durchlaßspannungsabfälle an den Dioden D3 , D4 , D5 , D6 , D7 , D8 , D9 , D1O , D11 und D 12 überwunden werden müssen. Die Dioden D3 , D4 , D5 , D6 und D7 dienen zur Zerlegung der positiven Teile des Eingangssignals, während die Dioden D8 , D9 , D1O , D11 und D12 zur Zerlegung der ins Negative gehenden Teile benutzt werden. Operationsverstärker A4 summiert die Beiträge der verschiedenen Segmente und erzeugt ein Differenzsignal Ax mit einer Wellenform, die die Differenz darstellt, durch welche sich die gewünschte Wellenform von der asymmetrisch verzerrten Sinuswelleneingangsgröße unterscheidet. Die Beiträge der einzelnen Segmente zur Ausgangsgröße des Verstärkers A4 werden durch Veränderung der Werte von Widerständen R5 , R6 , R7 , R8 und R9 eingestellt. Die Ausgangsgröße des Verstärkers A4 ist durch Potentiometer P2 in seiner Amplitude einstellbar. Widerstände R1O und R11 sowie Potentiometer P2 dienen zur Steuerung der Verstärkung des Verstärkers A5 . Einfach durch Hinzuaddieren des Differenzsignals Δ χ - dieses hat eine Polarität entgegengesetzt zu derjenigen des ungeformten Signals, und zwar infolge der Polaritätsumkehrwirkung des Verstärkers A4 - zum ungeformten Signal erhält man die gewünschte Wellenform zum Antrieb des Schneidmessers. Diese Addition wird durch Operationsverstärker A5 ausgeführt.

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Widerstände R1O und R11 sowie Potentiometer P3 dienen zur Steuerung der Verstärkung, die durch den Summierverstärker A5 erzeugt wird. Die Ausgangsgröße des Verstärkers A5 wird sodann als die Eingangsgrößen für beide Antriebsspulen des Stereo-Auf zeichnungskopfes zum Antrieb des Schneidmessers benutzt.

Nach Herstellung der Projektionsschirmmutterformen gemäß den oben beschriebenen Verfahren und mit der oben beschriebenen Vorrichtung können davon weitere Projektionsschirme hergestellt werden, indem man zunächst eine negative Matrix oder eine Mutterform vom Original herstellt, worauf dann von der negativen Mutterform positive Schirme aus einem Harzwerkstoff gegossen werden. Vor-, zugsweise wird die negative Mutterform aus RTV-60 Silikongummi der Pa. General Electric hergestellt; der RTV-60 Silikongummi wird dadurch hergestellt, daß man drei (engl.) Gramm von Dibutyl-Zinn-Dilaurat -RTV-Aushärtkatalysator zwei (engl.) Pfund HTV-6O Gummi zusetzt; die Mischung wird mit einem elektrischen Rührer 5 Minuten lang gerührt und sodann in ein Glockenglas gebracht, welches auf einen Druck von 150 Mikron Quecksilber 20 Minuten lang evakuiert wird. Nachdem Seitenwände an der Kante der Originalmutterform befestigt sind, kann die RTV-Gummimischung in diese Form gegossen werden, ohne daß Luft eingefangen wird. Nach dem Aushärten kann die Gummiform zum Giessen von Projektionsschirmen benutzt werden.

Die oben beschriebene Vorrichtung und die oben beschriebenen Verfahren dienen zur Erzeugung ebener Projektionsschirmoberflächen mit aneinandergrenzenden optischen Mikroelementen, die, obwohl sie eine zufällige oder gleichförmige Größe innerhalb eines vorbestimmten Größenbereichs haben (bestimmt durch die Amplitude der Rauschspannung, wenn diese verwendet wurde), im wesentlichen identische Form haben. Darüber hinaus ist die Orientierung eines jeden der Mikroelemente derart, daß seine optische Achse im wesentlichen parallel zu den Achsen sämtlicher anderer Mikroelemente verläuft. Durch Steuerung oder Einstellung des Winkels, unter welchem ankommendes Bildlicht auf jedes Mikroelement auftrifft, kann der Schirmwirkungsgrad wesentlich vergrößert werden; diese Steuerung des Winkels erfolgt beispielsweise durch Krümmung der

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Verteilungsoberfläche (im Falle eines Vorderseiten- oder Reflexions-Projektionsschirms) oder durch Verwendung der Oberfläche in Verbindung mit einer fresnelartigen Linse (im Falle eines Rückseiten- oder Brechungs-Projektionsschirms). Da der Raumwinkel, durch welchen jedes Mikroelement das Bildlicht zurückverteilt, eine Funktion seines Einfallswinkels auf die Mikroelementoberflache ist, kann die ordnungsgemäße Auswahl des Einfallswinkels als ein Mittel benutzt werden, um das von jedem Mikroelement rückverteilte Bildlicht auf den Zuschauerraum zu richten.

Zur Herstellung von sphärisch oder in anderer Weise gekrümmten Vorderseiten-Projektionsschirmen der in den Fig. 17 bis 19 gezeigten Art wird die Gumminegativform vor dem Giessen auf einem in geeigneter Weise gekrümmten Träger angeordnet. Sodann wird - nach Entgasung - Maraglas-Kunstharz (ein Giessharz der Marblette Corp., Long Island City, New York) in die Form eingegossen. Nach einer mehrere Stunden dauernden Erwärmung in einem Ofen auf 200 F zur Aushärtung des Harzes kann das Giesstück mit einem Aluminiumüberzug zur Bildung eines Vorderseiten-Projektionsschirms überzogen werden. Brechende oder Rückprojektionsschirme können aus einer ebenen Mutterform durch Einschluß einer fresnelartigen Linse in die Giesstücke hergestellt werden.

Die Vorrichtung der Fig. 25 weist eine Vielzahl aneinandergrenzender Nuten 10 auf, deren Tiefe sich kontinuerlich längs der Nutenlänge in einer periodischen symmetrischen Weise ändert, wie dies am besten in Fig. 26 dargestellt ist. Wie man aus Fig. 27 erkennt, hängt der querliegende Querschnitt der Nuten nur von der Nutentiefe ab, wo der Schnitt durchgeführt wurde; d.h.: Wenn der Schnitt bei gleichen Tiefen gelegt wird, dann ist der querliegende Querschnitt von Nut zu Nut der gleiche. Da sich die Tiefe jeder Nut längs der Nutenlänge entsprechend einer vorbestimmten periodischen Wellenform ändert, sind die optischen Mikroelemente 11 jede halbe Wellenlänge der Wellenform definiert» wobei sich diese Mikroelemente abwechselnd von konkav nach konvex ändern. Wo benachbarte Nuten einandertreffen, werden Kammlinien (Steglinien oder,Gratlinien) 12 gebildet. Die Breite W

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jedes Mikroelements ist natürlich durch die Nutenbreite oder den Abstand zwischen benachbarten Steglinien 12 bestimmt. Die Länge L jedes Mikroelements ist zwischen den Punkten d gemessen, welche die mittlere Nutentiefe oder diejenigen,Punkte darstellen, an denen sich der Sinn des Nutenprofils von konkav zu konvex oder umgekehrt ändert. Wenn die Vorrichtung als Projektionsschirm verwendet wird, so ist die Größe jedes Mikroelements vorzugsweise zu klein, um von der dichtesten beabsichtigten Beobachtung aufge-

-4 löst zu werden; die Größe ist beispielsweise 10 Quadratzoll

(6,45 χ 10~⁴ cm²).

In Fig. 28 ist eine Abtastelektronenmikrographie eines Teils einer Schirmmutterform gezeigt, die gemäß der oben beschriebenen Vorrichtung und Verfahren hergestellt wurde. Es ist dabei ohne weiteres ersichtlich, daß die Ortsfrequenz der Nuten wesentlich kleiner ist, als diejenige der Tiefeänderungen. Die Tatsache, daß die Tiefenprofile von Nut zu Nut nicht vollkommen in Phase sind, zeigt keine wesentliche Einwirkung auf die Schirmleistungsfähigkeit. . . "* ■

Wie bereits einleitend erwähnt, sind Vorderseiten- und Rückseiten-Projektions schirme lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch andere abstrahlende Vorrichtungen, beispielsweise die bereits erwähnten, können gemäß der Erfindung vorgesehen sein.

w ist auf Eins normiert und stellt die Achse eines Mikroelementes dar; diese Achse ist eine Linie von der Mitte des Mikroelements zum Projektor. Wegen der Normierung hat w einen Maximalwert von Eins. Wenn der tatsächliche Wert von w sich von Eins unterscheidet, müssen die Werte.von u und ν proportional bestimmt werden. Der Ursprung der u, ν und w Achsen liegt am Schnittpunkt der oben definierten w Achse mit der makroskopischen Ebene des Schirms, wobei natürlich die Ebene der u und ν Achsen den gleichen Winkel mit der makroskopischen Ebene des Schirms einschließt, wie dies die w Achse mit einer Senkrechten zur makroskopischen Ebene des Schirms tut.

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Claims

Patentansprüche £ 4 6 U SJ O 5

1. Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsverteilungsvorrichtung mit einer Vielzahl aneinandergrenzender optischer Mikroelemente, um sämtliche einfallende Strahlung gleichförmig über ein vorgegebenes Winkelfeld rückzuverteilen, dadurch gekennzeichnet, daß

parallele geradlinige Rillen in die Oberfläche eines unbearbeiteten Werkstücks mit dem Messer eines elektromechanischen Wandlers - wie beispielsweise eines Tonaufzeichnungskopfes eingeschnitten werden, wobei das Schneidmesser ein Profil entsprechend einer vorbestimmten Kurve aufweist, und wobei gleichzeitig die Schneidtiefe des Messers entsprechend einer vorbestimmten Wellenform moduliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmten modulierten Wellenform ein Signal mit Zufallsfrequenz hinzuaddiert ist, welches eine Amplitude umgekehrt proportional zur Augenblicksfrequenz des an den Aufzeichnungskopf angelegten Signals besitzt.

3. Vorrichtung zur Herstellung einer StrahlungsVerteilungsvorrichtung mit einer eine Vielzahl von Rillen aufweisenden Strahlungsverteilungsoberflache, wobei jede Rille ein Tiefenprofil entsprechend einer vorbestimmten Wellenform aufweist, gekennzeichnet durch

eine Nutenschneidvorrichtung mit mindestens einem Schneidmesser und mit diesem wirkungsmäßig gekoppelten Steuermitteln, die auf ein elektrisches Signal zur Steuerung der Schneidstellung des Messers ansprechen, eine Vorrichtung zum Bewegen des unbearbeiteten Materials relativ zum Messer, um eine Vielzahl aneinandergrenzender Rillen herauszuschneiden, wobei eine Signalerzeugungsvorrichtung betriebsmäßig mit den Steuermitteln gekoppelt ist, um ein elektrisches Signal mit einer solchen Wellenform zu erzeugen, daß die Stellung des Messers in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche während der Relativbewegung verändert wird, wodurch eine Rille mit einem Tiefenprofil geschnitten wird, welche sich entsprechend der vorbestimmten Wellenform ändert.

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4. Vorrichtung nach Anspruch -3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Signalvorrichtung eine Signal liefert, wodurch eine Rille geschnitten wird, deren Tiefe wellenförmig mit einer sich zufällig ändernden Ortsfrequenz hin- und hergeht, und zwar innerhalb eines vorbestimmten Ortsfrequenzbereichs.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenschneidvorrichtung einen Tonaufzeichnungskopf aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenschneidvorrichtung einen stereophonen Tonaufzeichnungskopf aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 öder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungsvorrichtung einen Sinuswellengenerator und einen damit arbeitsmäßig gekoppelten Fehlersignä-1 generator aufweist, wobei durch eine Subtrakionsvorrichtung das Fehlersignal vom Sinuswellensignal abgezogen wird, um das zur - Steuerung verwendete elektrische Signal zu erzeugen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Sägezahnwellengenerator und mit der Bewegungsvorrichtung gekoppelte Mittel, um die Sägezahlwelle dem elektrischen Signal in sich änderndem Ausmaß während der genannten Relativbewegung hinzuzuaddieren.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenschneidvorrichtung ein Schneidmesser aufweist, dessen Schneidprofil im wesentlichen durch mindestens ein Segment der folgenden Kurve definiert ist:

I₁ I ι

U=- g(w;n) = -(X1 + w (\-w -2n) + arc cos V~w),

dabei ist η der Brechungsindex des den Projektionsschirm bildenden Materials (n ist -1, wenn die Oberfläche reflektierend wirkt); u und w sind die Kurvenkoordinaten, wobei w in einer

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Richtung parallel zur Rillentiefe und u in einer Richtung parallel zur Rillenbreite gemessen ist; w hat einen Wert innerhalb der folgenden Grenzen:

2
-1 »w t -cos A, wenn g von (w;n)negativ ist; und

2
-Üw ±-cos B, wenn g von w;n) positiv ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungsvorrichtung einen spannungsgesteuerten Sinuswellengenerator und einen damit gekoppelten Rauschgenerator aufweist, um die Frequenz der sinusförmigen Ausgangsgröße zufällig zu ändern.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungsvorrichtung Mittel zur asymmetrischen Verzerrung der Sinusausgangsgröße des Sinuswellengenerators aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungsvorrichtung mit den Verzerrungs- und Rauschmitteln verbundene Vorrichtungen aufweist, um die Amplitude der asymmetrisch verzerrten Ausgangsgröße der Verzerrungsmittel umgekehrt proportional zur Augenblicksfrequenz der Ausgangsmittelausgangsgröße zu verändern.

13. Strahlungsverteilungsvorrichtung, insbesondere ein Projektionsschirm, mit einer eine Vielzahl paralleler Rillen bildenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Rillen (16 in Fig. 4 und 5; 202 in Fig. 17 und 18) eine Tiefe aufweist, die längs der Rillenlänge wellenförmig hin- und hergeht, um eine Reihe alternativ konkaver und konvexer optischer Mikroelemente (11 in Fig. 6) zu bilden, von denen jedes derart geformt ist, daß es einfallende Strahlung derart wiederverteilt, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Strahlungsdichte unter vorbestimmten vertikalen und horizontalen Feldwinkeln auftritt, wobei die Mikroelemente derart angeordnet sind, daß die Ebene, welche einen der Zuschauerwinkel halbiert und sich senkrecht zur Rillenlänge erstreckt,

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sich mit in gleicher Weise definierten Ebenen aller anderen Mikroelemente im wesentlichen längs einer ersten Linie schneidet, die parallel zur Oberfläche verläuft und in einer Ebene senkrecht zur Rillenlinie liegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zylindrisch um die erste Linie herum gekrümmt· ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen geradlinig verlaufen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen angrenzend aneinander angeordnet sind, um Steglinien (17 in Fig. 5; 12 in Fig. 27) am Verbindungspunkt benachbarter Rillen zu bilden, wobei diese Steglinien in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche und im wesentlichen parallel zur Rillenlänge wellenförmig hin-¹ und hergehen. "

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Mikroelemente derart angeordnet ist, daß die Ebene, welche den anderen der Feldwinkel schneidet und sich parallel zur Rillenlänge erstreckt, sich mit in gleicher Weise definierten Ebenen sämtlicher Mikroelemente im wesentlichen längs einer zweiten Linie schneidet, die sich senkrecht mit der ersten Linie schneidet und in einer Ebene parallel zur Schirmoberfläche liegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß· die Rillen geradlinig verlaufen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zylindrisch um die zweite Linie herum gekrümmt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche im wesentlichen reflektierend ausgebildet ist, um so die von einer Strahlungsquelle ausgehende Strahlung

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in ein Feld zurückzureflektieren, welches auf der gleichen Schirmseite wie die Quelle liegt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm einschließlich der Oberfläche im wesentlichen durchsichtig ist, um so die von einer auf einer Seite des Schirmes angeordneten Quelle ausgehende Strahlung in ein auf der entgegengesetzten Seite des Schirmes liegendes Feld zu brechen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

die Oberfläche sphärisch um den Schnitt der ersten und zweiten Linien herum gekrümmt 4-St.

23. Vorrichtung, insbesondere Projektionsschirm, zur Erzeugung eines vorbestimmten Betrachtungsfeldes eines darauf durch eine Projektionsvorrichtung projezierten Bildes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Oberfläche, die eine Vielzahl aneinandergrenzender Rillen aufweist, deren jede eine periodisch längs der Rillenlänge wellenförmig hin- und hergehende Tiefe aufweist, wodurch eine Reihe alternativ konkaver und konvexer optischer Mikroe leinen te gebildet wird, und wobei jede dieser Rillen einen querverlaufenden Querschnitt besitzt, der durch mindestens ein Segment der ersten Kurve

u = ig(w;n) = -{t|1+w (C=W -2n) + arc cos ^Fw)

definiert ist, wobei w in einer Richtung parallel zum Weg des einfallenden Bildlichtes gemessen wird, während u in einer Richtung senkrecht zu w und in der Ebene des Querschnitts gemessen wird; η ist dabei der Brechungsindex des Mikroelements (n ist -1, wenn das Mikroelement reflektierend wirkt); w hat einen Wert innerhalb der folgenden Grenzen:

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-1 - -ν/ - -cos (B + θ¹) , wenn g(w;n) positiv und das Mikroelement brechend ist;

-1 -w- -cos (A - Θ¹), wenn g(w;n) negativ und das Mikroelement brechend ist;

-1 -w- -cos (A - θ ), wenn g(w;n) positiv und das Mikroelement reflektierend ist;

-1 -w- -cos (B + θ ), wenn g(w;n) negativ und das Mikroelement reflektierend ist;

wobei θ die Projektion in die u-w Ebene von demjenigen Winkel ist, der durch eine sich parallel zum einfallenden Bildlicht erstreckende Linie und die Normale zur Schirmoberfläche gebildet wird; η ist gleich sin θ/sin Θ¹ und A und B sind die Zuschauerwinkel gemessen gegenüber einer Normalen zur Schirmoberfläche und in der Ebene des Querschnitts, durch welche das einfallende Licht verteilt werden muß/ um gerade das erwähnte Betrachtungsfeld zu umschließen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Mikroelemente einen in einer Ebene parallel zur Rillenlänge und senkrecht zur Oberfläche ausgeführten Längs-Querschnitt aufweist, der im wesentlichen durch mindestens ein Segment der erwähnten ersten Kurve, wobei A und B und u in der Ebene des Längs-Querschnitts gemessen sind, und durch mindestens ein Segment der folgenden Kurve bestimmt ist: u = -f(w;n) = ± (VT-w (Kw""+ 2n) + arc cos Tw) ,

wobei w Werte innerhalb der folgenden Grenzen besitzt:

cos (A - 0')-w-1, wenn f(w;n) positiv und das Mikroelement

•brechend ist;

cos (B + Ö'J-w^i/ wenn f(w;n) negativ und das Mikroelement

brechend ist;

cos (B + θ )^£w-1, wenn f(w;n) positiv und das Mikroelement

reflektierend ist;

cos (A - θ )%-1 wenn f (W;n) negativ und das Mikroelement

reflektierend ist.

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25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Rück-Projektionsschirm zur Darstellung eines darauf projezierten Bildes für einen bestimmten Zuschauerraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm eine Schicht (Platte) aus im wesentlichen durchsichtigen Material aufweist, und zwar mit einer ersten Oberfläche, die eine Vielzahl aneinanderstoßender Rillen besitzt, deren jede einen querverlaufenden Querschnitt aufweist, der durch mindestens ein Segment der folgenden Kurve definiert ist:

u = - g(w;n) = - (fT+w ( Pw" -2n) + arc cos ^-w) , wobei w und u die Kurvenkoordinaten sind und w in einer Richtung parallel zur Bahn des einfallenden Lichtes gemessen wird, während u in einer Richtung senkrecht zu w und in der E te des Querschnitts gemessen wird; η ist der Brechungsindex des erwähnten Materials und w hat einen Wert innerhalb der folgenden Grenzen:

-1 - w - -cos (B + Θ¹), wenn g(w;n) positiv ist, und _1 < _w 5 -cos (A - Θ¹)/ wenn g(w;n) negativ ist,

wobei A und B die Winkel - gemessen ausgehend von der Normalen zu der ersten Oberfläche in der Ebene des Querschnitts - sind, durch welche jede Rille das Bildlicht wieder verteilt, um gerade den Zuschauerraum zu umfassen; ferner ist sin Θ¹ ■ ■ sin θ/η, wobei θ die Projektion desjenigen Winkels in die u-w Ebene ist, der durch die sich parallel zum einfallenden Licht erstreckende Linie und die Normale zur ersten Oberfläche gebildet wird.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß

die erste Oberfläche im wesentlichen eben ausgebildet ist, und daß die Materialschicht oder der Materialbogen eine zweite Oberfläche im Abstand und im wesentlichen parallel zur ersten Oberfläche aufweist, welche Mittel aufweist, die eine Linse der Fresnelbauart bilden.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß

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jede der Rillen eine längs der Rillenlänge periodisch hin- und hergehende Tiefe besitzt, um eine Reihe alternativ konkaver und konvexer optischer Mikroelemente zu bilden.

28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere ein Rück-Projektionsschirm, um ein darauf projeziertes Bild für einen vorbestimmten Zuschauer- . raum darzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm eine Schicht (Lage) aus einem im wesentlichen durchsichtigen Werkstoff aufweist, dessen erste Oberfläche eine Vielzahl aneinandergrenzender Rillen besitzt, deren jede einen in Querrichtung verlaufenden Querschnitt besitzt, der durch mindestens ein Segment der folgenden Kurve bestimmt ist:

u = -f(w;n) = -CfT¹¹W {(w" + 2n) +arc cos \Tw) ,

wobei w und u die Kurvenkoordinaten sind, von denen w in einer Richtung parallel zur Bahn des einfallenden Bildlichtes und u in einer Richtung senkrecht zu w in der Ebene des Querschnitts gemessen wird; η ist der Brechungsindex des Materials und w hat einen Wert innerhalb folgender Grenzen:

cos (A - Θ¹) - w - 1, wenn f(w;n) positiv ist, und

cos (B + Θ¹) - w ^ 1, wenn f(w;n) negativ istj

dabei sind A und B die von der der Normalen zur ersten Oberfläche in der Ebene des Querschnitts gemessenen Winkel, durch welche jede Rille das einfallende Bildlicht verteilt, um gerade den Zuschauerraum zu umfassen, und sin Θ¹ = sin θ/η,wobei θ die Projektion des Winkels in die u-w Ebene ist, der durch die sich parallel zum einfallenden Bildlicht erstreckende Linie und die Normale zur ersten Oberfläche gebildet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche im wesentlichen eben verläuft, und daß die Materialschicht eine zweite mit Abstand und parallel gegenüber der ersten Oberfläche angeordnete Oberfläche aufweist^die Mittel zur Ausbildung einer Linse der Presnelbauart aufweist.

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HH

30. Vorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Vielzahl optischer Mikroelemente, insbesondere zur Verteilung von Bildlicht an eine Zuschauerflache, dadurch gekennzeichnet, daß

die Mikroelemente innerhalb eines vorbestimmten Größenbereichs zufällige Größe aufweisen und im wesentlichen identische optische Leistungsfähigkeit haben.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe sämtlicher W
mittleren Größe liegt.

die Größe sämtlicher Mikroelemente innerhalb von - 20% einer

32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroelemente aneinandergrenzend angeordnet sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroelemente in aneinandergrenzenden Reihen angeordnet sind.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen geradlinig verlaufen.

35. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mikroelemente alternativ eine konkave und konvexe Form längs der Reihen haben.

36. Vorrichtung, insbesondere Projektionsschirm, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Oberfläche mit einer Vielzahl anelnandergrenzender geradliniger Rillen, deren jede eine längs der Rillenlänge sich wellenförmig mit einer zufälligen Ortsfrequenz innerhalb eines vorbestimmten Ortsfrequenzbereichs ändernden Tiefe besitzt, um eine Reihe aneinandergrenzender Mikroelemente von Zufallslänge zu bilden, wobei jedes der Mikroelemente eine Höhe besitzt (die längs der Normalen zur Schirmoberfläche gemessen ist), welche proportional zu der Länge ist, so daß sämtliche Mikroelemente im wesentlichen identische optische Leistung besitzen.

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37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmoberfläche zylindrisch um eine Linie herum gekrümmt ist, die mit Abstand von der Schirmoberfläche angeordnet ist und sich senkrecht zur Rillenlänge erstreckt.

38. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zylindrisch um eine Linie herum gekrümmt ist, die von der Schirmoberfläche entfernt liegt und sich parallel zur Rillenlänge erstreckt.

39. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche sphärisch derart gekrümmt ist, daß die optischen Achsen sämtlicher Mikroelemente an einem entfernt von der Schirmoberfläche liegenden Punkt konvergieren.

40. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß

jedes der Mikroelemente normal einfallendes Bildlicht in einen vorbestimmten Zuschauerraum verteilt, der in einer Ebene quer zur Rillenlänge und senkrecht zur Schirmoberfläche durch Zuschauerwinkel A und B begrenzt ist, und zwar gemessen gegenüber einer Normalen zu der Oberfläche, und wobei jedes der Mikroelemente einen Querschnitt besitzt, der im wesentlichen durch mindestens einen Abschnitt der ersten Kurve

U = - g(w;n) = -("ff+w (f-w -2n) + arc cos Ip^)

definiert ist,

wobei η der Brechungsindex des Mikroelements ist (n = -1, wenn das Mikroelement reflektiert); u und w sind die Koordinaten des Mikroelements/Wobei, w in einer Richtung parallel zur Bahn der einfallenden Strahlung gemessen ist, während u in der Ebene des Querschnitts senkrecht zu w gemessen wird; w hat einen Wert innerhalb der folgenden Grenzen:

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•1i w i-cos B, wenn g(w;n) positiv und das Mikroelement

brechend ist, und wenn g(w;n) negativ und das Mikroelement reflektierend ist; und

2
•liw ^-cos A, wenn g(w;n) negativ und das Mikroelement

brechend ist, und wenn g(w;n) positiv und das Mikroelement reflektierend ist.

41. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für eine durchsichtige Oberfläche jedes der Mikroelemente einen Längs-Querschnitt aufweist, der im wesentlichen durch mindestens ein Segment der ersten Kurve definiert ist, wobei A und B in der Ebene des Längs-Querschnitts gemessen sind, und wobei der Längs-Querschnitt durch mindestens ein Segment der zweiten Kurve definiert ist, die wie folgt lautet:

u = - f (w;n) = -(Vi-W (fw - 2n) + arc cos fvr) ,

wobei w einen Wert innerhalb der folgenden Grenzen besitzt:

2
cos Avwii, wenn f(w;n) positiv und das Mikroelement brechend

ist, und wenn f(w;n) negativ und das Mikroelement reflektierend ist; und

2
cos B:£w£:1, wenn f(w;n) negativ und das Mikroelement brechend

ist, und wenn f(w;n) positiv und das Mikroelement reflektierend ist.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche im wesentlichen sphärisch gekrümmt ist, um die optischen Achsen sämtlicher Mikroelement an einem Punkt entfernt von der Schirmoberfläche zu konvergieren.

43. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere ein Rück-Projektionsschirm für die Darstellung eines darauf projezierten Bildes für einen vorbestimmten Zuschauerraum, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Schirm eine Lage aus einem im wesentlichen durchsichtigen Werkstoff mit ersten und zweiten Oberflächen aufweist, die sich in im wesentlichen parallelen Ebenen erstrecken, wobei die erste Oberfläche eine Vielzahl optischer Mikroelemente zur Verteilung des Bildlichtes an die Zuschauerfläche aufweist, und wobei diese Mikroelemente zufällige Größen inner*- halb eines vorbestimmten Größenbereichs aufweisen, aber eine im wesentlichen identische optische Leistungsfähigkeit besitzen, wobei schließlich die zweite-Oberfläche eine Linse der Fresnelbauart bildet, um den Winkel einzustellen, mit dem das Bildlicht auf die Mikroelemente auftrifft.

44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroelemente in im wesentlichen geradlinigen aneinanderstoßenden Reihen angeordnet sind.

45. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mikroelemente alternativ konkav und konvex in ihrer Form längs der Reihen sind.

46. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroelemente so geformt sind, daß sie normal einfallendes Bildlicht in der Weise verteilen, daß in der gesamten Zuschauerfläche eine im wesentlichen konstante Luminanz erzeigt wird.

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