DE2630362C2

DE2630362C2 - Frontprojektionsschirm

Info

Publication number: DE2630362C2
Application number: DE2630362A
Authority: DE
Inventors: John Wilson Flemington N.J. Brown
Original assignee: Qantix Corp
Current assignee: Qantix Corp
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1986-09-11
Also published as: US4012115A; CA1085201A; DE2630362A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frontprojektionsschirm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 37 82 805 ist ein Frontprojektionsschirm vorstehend bezeichneter Art bekannt, der mit vertikalen keilförmigen Rippen versehen ist, deren Flanken zur Zerstreuung des Lichts in unterschiedliche horizontale Blickwinkel gekrümmt sind. Die dem Projektor zugewandte Lichtaufnahmefläche ist zusätzlich mit einer gewölbten Riffelung versehen, die aus horizontal verlaufenden, vertikal aneinandergereihten Zy-Iindersegmentabschnitten aufgebaut ist. Dieser Aufbau dient dazu, das von der Reflexionsfläche herkommende und durch die Lichtaufnahmefläche austretende Licht unter verschiedenen Winkeln in vertikaler Richtung zu streuen und dadurch das Blickfeld in vertikaler Richtung zu erweitern. Mit diesem bekannten Frontprojektionsschirm sind zwar vorteilhafte Ergebnisse in bezug auf die Fähigkeit erzielt worden, zu den Zuschauern nur Licht zurückzuwerfen, das unter einem kleinen vorbe· stimmten horizontalen Winkel auf die Bildwand auffällt, es hat sich jedoch gezeigt, daß der, wenn auch geringe, direkt an der Lichtaufnahmefläche reflektierte Anteil des insgesamt einfallenden Lichts, sei es Projektionslicht oder Umgebungslicht, für den Betrachter störende Erscheinungen hervorruft, die sich beispielsweise in siner vertikalen glitzernden Linie auf dem Frontprojektionsschirm darstellen.

In der US-PS 29 74 564 ist ein System beschrieben, mit dem das Auftreten einer derart glitzernden Linie, die auf die Vorderflächenreflexion zurückzuführen ist, vermieden werden kann. Zu diesem Zweck weist der Frontprojektionsschirm, der eine transparente Vorderflächenbeschichtung besitzt, reflektierende Flächen im Abstand hinter dem Frontprojektionsschirm auf, die in bezug auf die flache, transparente Vorderfläche geneigt oder schräggestellt sind. Da die Vorderfläche dieses Frontprojektionsschirms flach ist, wird der Schirm

ίο selbst derart befestigt, daß seine vordere Oberfläche in bezug auf das Blickfeld geneigt oder schräggestellt ist, wodurch die das Glitzern hervorrufenden reflektierten Strahlen in einen Bereich außerhalb des Blickfeldes abgelenkt werden. Die Neigung des Frontprojektions-Schirmes wird so gewählt, daß die reflektierenden Flächen in bezug auf das projizierte Licht gekippt sind, um das projizierte Bild in das Blickfeld zu bringen. Der Projektor muß aus diesem Grunde außerhalb des Blickfeldes liegen. Wegen der Neigung des Pröjektionsschirmes müssen die geneigten reflektierenden Flächen kompliziert geformt werden, um über die Gesamtfläche des Schirms eine gleiche Intensität zu erzielen. Ein weiterer Nachteil des in dieser Druckschrift beschriebenen Frontprojektionsschirms ist darin zu sehen, daß aufgrund der Neigung des. Schirms eine verhältnismäßig große Fläche erforderlich ist, um eine geeignete von Vorderflächenreflexionserscheinungen freie Betrachtungsfläche zu schaffen, wobei zusätzlich Raum und Fläche für den Projektor vorgesehen werden muß.

Zwar ist aus der US-PS 32 36 150 ein Frontprojektionsschirm bekannt, mit dem bereits gelehrt wird, störende Reflexions-Lichtanteile von den Lichtanteilen zu trennen, die zur Projektion dienen. Die hierfür getroffenen Maßnahmen unterscheiden sich vom Erfindungsgegenstand jedoch dadurch, daß eine Struktur gewählt wird, durch die die auftreffenden Lichtstrahlen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung abgelenkt reflektiert werden und dadurch ein entsprechendes Blickfeld abdecken. Zu diesem Zweck ist die Reflexionsfläche mit einer ebenen Abdeckung versehen, an der ebenfalls ein Teil des auftreffenden Lichtes reflektiert wird. Weil diese Reflexion jedoch unerwünscht und störend ist, ist zur Beseitigung dieser Störungen der Frontprojektionsschirm bezüglich der Blickfeldachse schräg angeordnet, was einen erhöhten Aufwand für die Anordnung des Projektionssystems und die Umlenkung von dessen Lichtstrahlen erfordert.

Aus der US-PS 31 91 495 sind ebenfalls Maßnahmen bekannt, die zur Ausschaltung von störendem aus der

so Umgebung stammenden Reflexionslicht dienen. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand ist hier allerdings an der Rückseite des Frontprojektionsschirms eine Absorptionsschicht angebracht, vor der im Inneren des Schirms eine netzartige Struktur vorgesehen ist, die an bestimmten Stellen Licht in die Absorptionsschicht hindurchtreten läßt und an den anderen Stellen spiegelnd reflektiert. Dies erhöht jedoch den herstellungstechnischen Aufwand dieses bekannten Frontprojektionsschirms erheblich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Frontprojektionsschirm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit dem mit einfachen und raumsparenden Maßnahmen die auf der Vorderflächenreflexion beruhenden und für den Betrachter störenden Erscheinungen ausgeschaltet werden können. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

- Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der sägezahnförmigen Rippen auf der dem Projektor zugewandten Seite der Lichtaufnahmefläche wird erreicht, daß an diesen Rippen reflektiertes und nicht durch diese zur Reflexionsfläche hindurchtrttendes Licht so abgelenkt wird, daß es außerhalb des von der Reflexionsfläche reflektierten, das Blickfeld bestimmenden Bereichs liegt Hierdurch sintl in diesem für die Zuschauer maßgebenden Bereich störende Erscheinungen, wie beispielsweise Glitzern oder dergleichen, sicher ausgeschaltet So werden beispielsweise dann, wenn ein Projektor oberhalb des unteren Randes der Bildwand angeordnet ist, die an der Lichtaufnahmefläche reflektierten Lichtstrahlen durch den gelfcrümmten Abschnitt der Rippen so weit nach unten abgelenkt daß sie nicht mehr störend in Erscheinung treten können. Der im Stand der Technik noch vorhandene obere Bereich der auf der Vorderseite des Schirms vorgesehenen rippenartigen Elemente ist erfindungsgemäß eliminiert, so daß sich dessen nachteilige Effekte nicht mehr auswirken können. Durch die sägezahnförmige Linsenstruktur wird darüber hinaus die Gleichmäßigkeit der Helligkeit in vertikaler Richtung über den Bildschirm nicht beeinträchtigt, da sich an den horizontalen geraden Flankenabschnitt der sägezahniörmigen Rippen direkt bzw. unmittelbar der gekrümmte Abschnitt der nächsten Rippe anschließt, so daß es auf einer vertikalen Linie keine Steilen gibt, an denen mehr (oder weniger) von der Reflexionsseite her kommende Lichtstrahlen austreten als an anderen Stellen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung «ind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 bewirkt eine vertikale Zerstreuung des projizieren Lichts, wodurch die Heiligkeit des Frontprojekiiönsschinns vergleichmäßigt wird.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 3 wird erreicht, daß ein gewisses, durch den Frontprojektionsschirm hindurchtretendes Umgebungslicht durch die ebenen Flächen auf der Rückseite des Frontprojektionsschirms hindurchtreten können, so daß sie nicht mehr in das Blickfeld zurückgesandt werden können. Auf diese Weise werden Fremdlicht-Störungsquellen wirksam beseitigt.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schrägsnsicht des Frontprojektionsschirms mit Projektor,

F i g. 2 eine Vorderansicht eines Teils des in F i g. 1 dargestellten Frontprojektionsschirms, und

F i g. 3 eine Rückansicht des in F i g. 2 dargestellten Teils des Frontpro-jektionsschirms.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 befindet sich fein Froniprojektionsschirm 10, der im folgenden als Bildwand bezeichnet ist, vor einem Blickfeld. Ein Projektor 11 ist so angeordnet, daß er von einer Stelle in unmittelbarer Nähe zum unteren Rand des Blickfelds Licht auf die Vorderfläche der Bildwand 10 projiziert. In den Fig.2 und 3 sind Einzelheiten der Konstruktion der eo Vorderfläche und Hinterfläche eines repräsentativen Bereichs 12 der Bildwand 10 dargestellt. Wie es bei den Bildwänden gemäß den US-Patenten 37 82 805 und 39 66 301 der Fall ist, ist die Bildwand 10 aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt, das einen vorbestimmten kritischen Winftel der Totalreflexion von weniger 45" aufweist, wobei eine Vielzahl paralleler Rippen 13 auf der Hinterfl'ifhe der Bildwand ausgebildet ist Jede der parallelen Rippen 13 besitzt gekrümmte Flanken, die in einer Spitze enden. Die gekrümmten Flanken erstrecken sich aus unmittelbarer Nähe zur Hinterfläche von dieser weg unter einem Winkel, der gleich oder größer als 45" ist Der Winke! zwischen einer Seitentangente an der Flanke und der Hinterfläche nimmt bei Annäherung an die Spitze kontinuierlich ab. Dieser Winkel ist größer als der vorbestimmte kritische Winkel der Totalreflexion an der Spitze oder genau so groß, aber geringer als 45°. Die Vielzahl der parallelen Rippen 13 dient als Reflektor, wie es in dem US-Patent 37 82 805 ausführlich beschrieben ist

Die Rippen 13 sind durch eine Vielzahl von ebenen Flächen 14 intermittierend unterbrochen. Die ebenen Flächen 14 sind an Stellen eingefügt wo das auf die Vorderfläche der Bildwand einfallende projizierte Licht nicht für eine Reflexion fokussiert werden würde. Deshalb geht ein gewisses durch die Bildwand 10 hindurchtretendes Umgebungslicht durch &: flachen Teile der ebenen Flächen 14 hindurch und es wird nicht in das Blickfeld zurückgesandt Für eine vollständige Beschreibung der Funktion und der Anordnung der flachen ebenen Flächen 14 wird auf die US-Patentschrift 39 66 301 verwie'-isn.

Die Vorderfläche der Bildwand 10 weist eine Vielzahl paralleler Rippen 16 auf, von denen jede einen Abschnitt eines Zylinders darstellt. Anders als bei den Bildwänden gemäß US-PS 37 82 805 und 39 66 301, bei denen die den Rippen 16 entsprechenden vorderen Rippen kontinuierliche Zylinderabschnitte besitzen und keine abrupt endende Oberflächen aufweisen, enden die vorderen Rippen 16, sobald eine an ihnen angelegte Seitentangente parallel zum Hauptkörper bzw. zur Ebene der Bildwand 10 ist. An dieser Stelle endet die Rippe und es erhebt sich die nächste Rippe aus der Bildwand. Auf diese Weise wird eine sägezahnförmige Vorderfläche mit gekrümmten Neigungsabschnitten erreicyL Die Krümmung der Rippen 16 in der Form des Zylinderabschnitts bewirkt eine vertikale Zerstreuung des projizierten Lichts.

Wegen des beschriebenen Aufbaus wird das von dem Projektor 11 austretende Licht, das nicht durch die Vorderfläche der Bildwand 10 hindurchtritt, sondern statt dessen von ihr reflektiert wird, durch die geneigten Teile der Rippen 16 nach unten abgelenkt, wenn sie von einer Stelle oberhalb des unteren Rands 17 der Bildwand 10 ausgehen. Wird der Projektor 11 etwas unterhalb dieses Niveaus angeordnet, dann wird deshalb das gesamte von der Vorderfläche der Bildwand 10 reflektierte Licht nach unten und nicht in das Blickfeld vor der Bildwand 10 abgelenkt. Das durch die Vorderfläche der Bildwand 19 hi'ndurchtretende Licht wird in Richtung Blickfeld zurückgeworfen (wie es durch die Krümmung der Rippen 13 und 16 definiert ist). Durch die Verwundung der geneigten gekrümmten vorderen Rippen 16 unterscheidet die Bildwand bzw. der Schirm zwischen dem Licht, das von der Vorderfläche reflektiert wird, indem es nach unten abgelenkt wird, und dem Licht, das durch den Schirm hindurchgeht und von den Rippen 13 durch eine Totalreflexion zurückgeworfen wird, das zum Projektor allgemein zurückgestrahlt wird.

Hierz,·. 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Frontprojektionsschirm aus lichtdurchlässigem Material mit einer Vielzahl paralleler, jeweils zwei konvexe, total reflektierende Begrenzungsflächen aufweisender Rippen auf der Rückseite des Schirms und einer Vielzahl paralleler, zu den Rippen der Rückseite unter einem Winkel von 90 Grad verlaufender Rippen auf der Vorderseite, dadurchgekennzeichnet, daß die Rippen (16) der Vorderseite sägezahnf örmig mit einer auf der Schirmebene senkrecht stehenden und einer zu dieser Ebene schräg abfallenden Oberfläche ausgebildet sind, wobei an die schräge Fläche einer Rippe (16) unmittelbar die senkrechte Fläche der nächsten Rippe anschließt und die Neigung der schrägen Fläche gegenüber der Schirmebene so gewählt ist, daß der an der Vordersdt«jdes Schirms (10) reflektierte Anteil des Projektionslichts außerhalb des Bereichs liegt, in den der aus dem Schirm nach Reflexion an der Rückseite austretende Teil des Lichts fällt

2. Frontprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Schirmebene schräg abfallenden Oberflächen asr sägezahnförmigen Rippen (16) gekrümmt sind, so daß das aus einer gegebenen Richtung empfangene Licht unter verschiedenen Winkeln zerstreut wird.

3. Frontprojektionsschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) auf der Rückseite des Schirms. (10) gekrümmte Flanken aufweisen und durch eine Vielzahl von sich wiederholenden ebenen Flächen (14) intermittierend unterbrochen sind, die parallel zu den Rippen (16) der Vorderseite verlaufen.