DE2608285C2 - Farbbild-Projektionsvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Farbbild-Projektionsvorrichtung mit Belichtung von hinten, enthaltend eine Anzahl von Farbbildquellen zur Erzeugung unterschiedlicher Farbbilder, eine Anzahl von Projektionslinsen, die jeweils vor den einzelnen Farbbildquellen angeordnet sind, sowie einen Schirm, dessen den Farbbildquellen zugewandte erste Seite und dessen abgewandte zweite Seite als Linsenfläche ausgebildet ist.

Es sind Projektionsvorrichtungen mit Belichtung von hinten bekannt, bei denen zur Projektion eines vergrö- 6ö Berten Bildes von einer Bildqueile auf einen Schirm ein Zylindcrünsensystem Verwendung findet. Üblicherweise wird dabei eine Bildquelle benutzt. Verwendet man jedoch eine Kathodenstrahlröhre als Bildquelle, so ist eine einzige Kathodenstrahlröhre nicht ausreichend, um eine genügende Helligkeit zu erzeugen. Man hat ferner auch schon Projektionssysteme mit mehreren Kathodenstrahlröhren als Bildquellen verwendet und hierbei auf einen Schirm ein durch Halbspiegel zusammengesetzes Bild projiziert Aufgrund des durch die Halbspiegel verursachten Lichtverlustes kann jedoch keine ausreichende Helligkeit erzielt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Farbbild-Projektionsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Farbbild ausreichender Helligkeit ohne Farbschattierung auf dem Sc\irm erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Krümmungsradius der Linsen der ersten Fläche so gewählt ist, daß sich ein vorbestimmter Betrachtungswinkel des Schirmes ergibt, und daß der Krümmungsradius der Linsen der zweiten Räche so gewählt ist, daß die Lichtachsen der von den Farbbildquellen projizierten Bilder parallel zueinander verlaufen und dadurch eine Farbschattierung des auf dem Schirm erzeugten Farbbildes vermieden wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransnrüche und werden im folgenden im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch eine bekannte Farbbild-Projektionsvorrichtung,

Fig.2 eine Persfiiktivansicht eines Teiles des erfindunsgemäßen Projektionsschirmes,

F i g. 3 einen vergrößerten Vertikalschnitt durch den erfindungsgemäßen Projektionsschirm gemäß F i g. 2,

Fig.4 einen vergrößerten Horizontalschnitt durch den Projektionsschirm gemäß F i g. 2.

Die in F i g. 1 in einem Vertikalschnitt veranschaulichte Dreiröhren-Farbprojektionsvorrichtung enthält eine Kathodenstrahlröhrengruppe 1 mit drei Kathodenstrahlröhren, die vertikal derart angeordnet sind, daß sie drei unterschiedliche Primärfarbbilder in roter, grüner und blauer Farbe projizieren. Dabei ist \R die Kathodenstrahlröhre für das Rotfarbebik? IC die Kathodenstrahlröhre für das Grünfarbebild und 1 ßdie Katliodenstrahlröhre für das Blaufarbebild. Eine Projektionslinse 2R ist in der optischen Achse ZR der Kathodenstrahlröhre \R angeordnet, entsprechend eine Projektionslinse 2G auf der optischen Achse SG der Kathodenstrahlröhre IGundeine Projektionslinse 2flauf der optischen Achse 8ßder Kathodenstrahlröhre Iß.

Weiterhin ist eine Fresnel-Korrekturlinse 3 sowie ein Zylinderlinsenschirm 4 vorgesehen. Die Einstellung ist so gewählt, daß die von den Kathodenstrahlröhren 1/f, IG und Iß ausgehenden Lichtstrahlen auf die Linsenfläche des Schirmes 4 fallen. Die Korrekturlinse 3 dient dazu, die Richtung der von den Projektionslinsen 2R. 2ß auf den optischen Achsen SR₁SB an bestimmten Stellen divergierenden Lichtstrahlen nach innen zu ändern und dann die divergierenden Lichtstrahlen auf den Schirm 4 zu projizieren. Dieser Schirm 4 enthält eine Vielzahl von parallel angeordneten Zylinderlinsen 4a. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich diese Zylinderlinsen 4a in seitlicher, d.h. horizontaler Richtung. Auf der von den Zylinderlinsen 4a abgewandten Seite des Schirmes 4 befindet sich eine lichtstreuende Fläche, auf die ein lichtabsorbierendes Material 4i> aufgebracht ist, wodurch Außenlicht absorbiert wird mit Ausnahme der Stellen, die den Brennlinien der Zylinderlinsen 4,i entsprechen. Die Erläuterung der horizontalen Komponenten der einzelnen Lichtstrahlen wird hier weggelassen.

Bei dieser Ausführung werden die von den cin/clncn Kathodenstrahlen 1 /? bis Iß ausgehenden Lichtstrahlen

diffundiert. Das Lichtstrahlenbündel der Kathodenstrahlrohre IG wird unter einem Diffusionswinkel (Betrachtungswinkel) SG diffundiert, das Lichtstrahlenbündel der Kathodenstrahlröhre 1R unter einem Diffusionswinkel SR und das Lichtstrahlenbündel der Kathodenstrahlröhre 1B unter einem Diffusionswinkel SB. Ein aus den Primärfarbbildern der Kathodenstrahlröhren IR bis Iß zusammengesetztes Farbbild besitzt daher einen verhältnismäßig engen Betrachtungswinkel W; unter allen darüber hinausgehenden Betrachtungswinkeln tritt dagegen ein sogenannter Farbschatten im Farbbild ein. Auf diese Weise läßt sich somit ein Farbbild mit richtigem Farbton nicht erzielen.

Um die Farbschattierung zu vermeiden, kann man natürlich die Verwendung eines Schirmes ohne Richtungsbevorzugung in Betracht ziehen, wie beispielsweise eines aus gemahlenem Glas hergestellten Schirmes. In einem solchen Falle ergibt sich jedoch eine wesentlich geringere Helligkeit, womit der durch Verwendung mehrerer Kathodenstrahlröhren erzielte Vorteil wieder enifäÜL

Im folgenden wird nun ein Ausführungsbeiapiel der Erfindung erläutert, bei dem drei KathodenstraWröhren verwendet werden, um die Helligkeit zu vergrößern, ferner ein Schirm, der eine Spezialkonstruktion aufweist, durch die jede Farbschattierung vermieden wird.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält im Prinzip dieselben Elemente wie die Anordnung gemäß Fig. 1, d.h. eine Kathodenstrahlröhrengruppc 1 mit drei Kathodenstrahlröhren \R,\G und Iß, ferner Projektionslinsen 2R, 2G und 2ß, eine gemeinsame Korrekturlinse 3 sowie ein Schirmsystem 10, von dem ein Teil in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist.

Das Schirmsystem tO enthält einen ersten Schirm 11 und einen daneben angeordneten zweiten Schirm 12. Der erste Schirm 11 ist auf beiden Seiten 13 und 14 mit Zylinderlinsen 13a bzw. 14a versehen, die in horizontaler Richtung verlaufen. Der zweite Schirm 12 ist auf der dem ersten Schirm 11 zugewandten ersten Seite t5 mit in vertikaler Kichtung verlaufenden Zylinderlinsen 15a versehen. Auf der anderen, eben ausgebildeten Seite 16 sind Streifen 17 aus nichtabsorbierendem Material vorgesehen. Die Abmessungen der Schirme 11 und 12 sind so gewählt, daß die Länge l\ in vertikaler Richtung 686 mm und die Länge h in horizontaler Richtung 914 mm beträgt; dies sind die Abmessungen eines sog. »45«-Projektionsschirmes.

Die Seite 13 des ersten Schirmes 11 besteht, wie bereits erwähnt, aus in horizontaler Richtung verlaufenden Zylinderlinsen 13a und gewährleistet einen angemessenen Betrachtungswinkel, der damit das Betrachtungsfeld des Schirmes bestimmt. Der Krümmungsradius η der einzelnen Zylinderlinsen 13a beträgt 1 mm: die Abstandsteilung p\ zwischen benachbarten Zylinderlinscn 13a beträgt 0,8 mm.

Um eine so gekrümmte Fläche zu erhalten, daß die optischen Achsen SR, 8G und 8ß der Kathodenstrahlröhren \R, \G und Iß miteinander zusammenfallen oder daß alle optischen Achsen der von den einzelnen Kathodenstrahlröhren ausgehenden Lichtbündel parallel zueinander verlaufen, wird die zweite Fläche 14 des ersten Schirmes 11 als Linsenfläche ausgebildet, die aus einer Vielzahl von Zylinderlinsen 14a besteht, die ebenso wie die Linsen 13a der Seite 13 in horizontaler Richtung verlaufen. Der Krümmungsradius ο der Zyünderlinsen 14a beträgt I mm; die Abstandsneigung pi zwischen benachbarten Zyliwderlinsen 14a in vertikaler Richtung beträgt 0,8 mm. Der Abstand Λ zwischen den Zylinderlinsen 13a der ersten Seite 13 und den Zylinderlinsen 14a der zweiten Seite 14 beträgt i mm.

Wie F i g. 3 zeigt, treten die von den Kathodenstrahlröhren \R, XG und Iß ausgehenden Lichtbündel SR, SG' und SB' durch die Korrekturlinse 3 hindurch und werden dann von den Zylinderlinsen 13;) auf der ersten Seite 13 des Schirmes 1 konvergiert, hiernach näherungsweise auf die Oberfläche der zweiten Seite 14 fokussiert und dann gestreut. Das Lichtbündel SG' der

to Kathodenstrahlröhre IC, das rechtwinklig auf den ersten Schirm 11 auftrifft, wird somit zum Zentrum der betreffenden Zylinderlinsen 14a konvergiert und dann unter einem vertikalen Betrachtungswinkel 2 0V (±12°) gestreut Dieser vertikale Betrachtungswinkel 2 θ Wird durch den Krümmungsradius r_x der Zylinderlinse 13a auf der ersten Seite 13 des Schirmes 11 bestimmt. Das Lichtbündel SR' der Kathodenstrahlröhre l/?,das auf den ersten Schirm 11 unter einem nach unten gerichteten Winkel von 8° auftrifft, wird zu einer tiefer liegenden Stelle der betreffenden Zyli·· ierlinsen 14a der zweiten Fläche i4 konvergiert und dann unier einem vertikalen Betrachtungswinkel von 2 SV (±12°) gestreut. Das von der Kathodenstrahlröhre Iß ausgehende Lichtbündel 8ß', das auf den ersten Schirm 11 unter einem efvas nach oben gerichteten Winkel von 8° auftrifft, wird zu einer oberen Stelle der betreffenden Zylinderlinsen 14a konvergiert und dann unter einem vertikalen Betrachtungswinkel von 2 0V (±12°) gestreut. Die optischen Achsen SR, SG und 8ß tier Kathodenstrahlröhren Ii?, IG und Iß fallen somit in ihrer Richtung durch die Zylinderlinsen 14a zusammen, so daß jede Farbschattierung vermieden wird. Die F i g. 3 und 4 zeigen nur den Strahlungsgang durch eine Zylinderlinse; es ist jedoch offensichtlich, daß sich für alle Zylinderlinsen ein gleichartiger Strahllingsverlauf ergibt.

Um den richtigen horizontalen Betrachtungswinkel zu erzielen, der das Betrachtungsfeld des Schirmes bestimmt, besteht die erste Seite 15 des zweiten Schi-mes 12 aus einer Vielzahl von Zylinderiinsen 15a, die in vertikaier Richtung parallel zueinander verlaufen. Der Krümmungsradius ο jeder dieser Zylinderlinsen 15a beträgt 0,4 mm; die Abstandsteilung pj zwischen benachbarten Linsen 15a in horizontaler Richtung beträgt 0,6 mm.

Die zweite Fläche 16 des zweiten Schirmes 12 ist eben ausgebildet und mit Streifen 17 aus lichtabsorbierendem Material verschen. Hierdurch soll eine Reflexion von Umgebungslicht vermieden werden. Die in vertikaler Richtung verlaufenden Streifen 17 besitzen dieselbe Ab-Standsteilung pj wie die Zylinderlinsen 15a auf der ersten Seite 15 des zweiten Schirmes 12. Mit U ist der Spal· zwischen benachbarten Streifen 17 aus lichtabsorbierender.. Material bezeichnet und mit /5 die Breite der einzelnen Streifen 17. Das Verhältnis von U zu /5 wird wie 1 :2 gewählt, dit Dicke l_b des zweiten Schirmes 12 wird mit 1,0 mm gewählt.

Die von den Kathodenstrahlröhren 1/?, IG und Iß ausgehenden Lichtbündel SR', SG' und 8ß'werden somit nach Passieren der Korrekturlinse 3 durch die Zylinderlinsen 15a auf der ersten Seite 15 des zweiten Schirmes 12 konvergiert (vgl. Fig.4). Das in horizontaler Richtung auf die zweite Fläche 16 des Schirmes 12 konvergierte Lichtbündel wird dann wieder gestreut. Bei einer solchen Ausführung beträgt der horizontale Betrachtungswinkel 2 OH= ±30°. Er wird bestimmt durch den Krümmungsradius rj der Zylinderlinsen 15a.

Bei dem erfindungsgemäßen Projektionssystem (mit Schirmbelichtung von hinten) werden die von mehreren

Bildquelleii unterschiedlicher Farbe erzeugten Lichtbündel durch die einzelnen Projektionslinsen und eine Korrekturlinse etwa auf dieselbe Stelle des Schirmes geworfen. Die den Büdqueüen gegenüberliegende erste Seite dieses Schirmes aus transparentem Material ist ^r> dabei als gekrümmte Fläche ausgebildet, so daß sich ein bestimmter Betrachtungswinkel ergibt, der das Betrachtungsfeld des Schirmes bestimmt. Die der ersten Seite abgewandte zweite Seite ist gleichfalls als eine gekrümmte Fläche ausgebildet und bewirkt, daß die optisehen Achsen der von den mehreren Bildquellen ausgehenden Lichtbündel in ihrer Richtung etwa zusammen fallen, nachdem die Lichtbündel diese zweite Fläche passiert haben. Auf diese Weise erzielt man nicht nur eine ausreichende Helligkeit, sondern vermeidet das is Auftreten einer Farbschattierung. Auch die übrigen Faktoren, wie horizontale und vertikale Auflösung, horizontaler und vertikaler Betnirhtiingshrrpirh mw Hin für von hinten belichtete Projektionssysteme dieser Art wesentlich sind, können in gewünschter Weise beeinflußt werden.

Während bei den bekannten Ausführungen der gewünschte Betrachtungswinkel durch Aufrauhen der Fläche eines Schirmes erzielt werden muß. wird erfindungsgemäß der gewünschte Betrachtungswinkel in der oben erläuterten Weise erzielt. Demgemäß gewährleistet das erfindungsgemäße Projektionssystem eine erheblich feinere Bildqualität und bessere Auflösungsverhältnisse.

Der Grad der Streuung der Lichtbündel kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch Veränderung der Krümmungsradien der Zylinderlinsen frei gewählt werden, was eine Verbesserung der Helligkeit im Bereich des ganzen Schirmes ermöglicht.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann man beispielsweise für die erste und zweite Fläche des ersten Schirmes bestimmte kleine Linsen vorsehen oder die zweite Fläche als trapezförmige Fläche ausbilden, um die optischen Achsen der von den Bildquellen ausgehenden Lichtbündel zusammenfallen zu lassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

45

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60

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Farbbild-Projektionsvorrichtung mit Belichtung von hinten, enthaltend eine Anzahl von Färbbildquellen zur Erzeugung unterschiedlicher Farbbilder, eine Anzahl von Projektionslinsen, die jeweils vor den einzelnen Farbbildquellen angeordnet sind, sowie einen Schirm, dessen den Farbbildquellen zugewandte erste Seite und dessen abgewandte zweite Seite als Linsenfläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Linsen der ersten Fläche so gewählt ist, daß sich ein vorbestimmter Betrachtungswinkel des Schirmes ergibt, und daß der Krümmungsradius der Linsen der zweiten Räche so gewählt ist, daß die Lichtachsen der von den Farbbildquellen projizierten Bilder parallel zueinander verlaufen und dadurch eine Farbschattierung des auf dem Schirm erzeugten Farbbildes vermieden wird.

2. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Farbbildquelle eine Kathodenstrahlröhre enthält, die ein unterschiedliches Primärfarbbild erzeugt.

3. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß cite erste und die zweite Fläche je eine Vielzahl von Zylinderlinsen enthalten, wobei die Achsen der ersten und zweiten Zylinderlinsen parallel zueinander verlaufen.

4. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Schirm vorgesehen isi, der eine von "L₃ ,inderlinsen gebildete Seite und eine eben ausgebildete Seite aufweist, wobei die Achsen der Zylinderii .sen dieses zweiten Schirmes rechtwinklig zu den Achsen der Zylinderlinsen des ersten Schirmes verlaufen.

5. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Seite des zweiten Schirmes einen Überzug von lichtabsorbierendem Material aufweist, mit Ausnahme der Stellen, die den Brennlinien der Zylinderlinsen des zweiten Schirmes zugeordnet sind.

6. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Projektionslinsen und dem Schirm eine Korrekturlinse angeordnet ist.