DE2912719A1

DE2912719A1 - Durchprojektionsschirm

Info

Publication number: DE2912719A1
Application number: DE19792912719
Authority: DE
Inventors: Michael J Brown
Original assignee: A FREEN Ltd
Current assignee: A FREEN Ltd
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1979-10-11
Also published as: JPS54134431A; IT7948519A0; BR7902040A; NL7902173A; FR2422185A1; BE875231A; GB2022861A; AU4548479A; IT1162620B

Description

PATENTANWÄLTE 291// I "

Dipl.-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DiPL-In₉-CDANNENBERG- Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

28Π34 O GR. ESCHENHEIMER STR.

TELEFON: C0611) _2870l4 _6QQQ _FRANKFURT AM MAIN

29. März 1979 Gu/Kn

A. FREEN LIMITED
2238 - 200 Granville Street Vancouver, British Columbia, Canada V6C 154

Durchprojektionsschirm

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchprojektionsschirm für die Wiedergabe von Bildern an der Vorderseite des Schirmes, welche Bilder auf die Rückseite des Schirmes von einer Bildquelle her projiziert sind.

Derartige Schirme werden für die Projektion von Filmen und/oder Werbung, für projizierte Fernsehbilder, Spielergebnisse und dergleichen verwendet.

Es gibt verschiedene Typen derartiger Durchprojektionsschirme. Um die Helligkeit der Bilder zu verbessern, wurden die Schirme gelegentlich linsenförmig hergestellt, d.h. mit einer Vielzahl von das Licht brechenden Linsen, die in den Schirm eingebaut waren, um die Durchlässigkeit des Lichtes vom Schirm zum Beobachtungsraum zu verbessern.

Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 830 556 einen derartigen Durchprojektionsschirm, der eine Reihe von einzelnen Linsen für die Übertragung des projizierten Lichtes in ein Betrachtungsgebiet aufweist, wobei die Linsen an der rückwärtigen Seite des Schirmes ausgebildet sind. Um ein vorbestimmtes Verteilungsmuster der durchgelassenen Lichtintensität zu erreichen, hat jede dieser Linsen des Schirmes eine Linsenfläche, die aus Oberflächenteilen zusammengesetzt ist, von denen jeder ein individuell bestimmtes Profil hat, und zwar entsprechend dem Verteilungsmuster.

Durch eine geeignete Ausbildung der Linsenflächen kann die Lichtintensität beispielsweise gleichförmig über den Betrachtungswinkel verteilt werden. Sie kann auch so verteilt werden, daß eine größere Intensität in einer oder mehreren Gebieten des Betrachtungsgebietes herrscht als in den anderen Gebieten.

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Um die Reflexionen von Streulicht oder Störlicht in das Betrachtungsgebiet zu verringern, kann eine Maske mit Öffnungen für das dort hindurchgehende Licht an einer Fläche des Schirmes unter Abstand davon angeordnet werden. Die Maske kann auch in den Schirm eingebettet werden. Sie besteht aus geeignetem lielatatsortierendem Material und hat den Vorteil, daß dadurch der- Kontrast zwischen dem durch den Schirm hin™ durchprojizierten Bild und dem 8törlicht, welches vom Schirm reflektiert wird,, erhöht wird.

Die Praxis bei der Yerwendung derartiger Durchprogektionsschirme zeigt,, daß Ungenauigkeiten in der Herstellung der Linsen entweder zu einer spektralen Dispersion (Streuung) des hindurchgelassenen Lichtes führt oder es zeigen sieb. dunkle und helle Streifen am Schirm. Die Linsen müssen also mit sehr hohen Pertigungstoleranzen hergestellt tierden_s was sowohl bezüglich der betreffenden Werkzeuge wie auch der betreffenden Forsten gilt.

Bei der Verwencfcung derartiger Schirme entstellt weiterhin ein Problem, weil das die Rückwand des Schirmes unter einem Winkel streifende Licht, der vom senkrechten Projektionswinkel abweicht, das Bild beeinträchtigt^ wenn nicht die Oberflächen der Linsen über den Schirm entsprechend angepaßt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Durchprojektionsschirm vorzuschlagen, der der spektralen Dispersion entgegenwirkt, die von Fertigungsungenauigkeiten bei der Herstellung der Linsen des Schirmes herrühren_o Auch soll eine Beeinträchtigung des Bildes bei einem derartigen Schirm₉ herrührend von Änderungen im Einfallwinkel des projlzlertea Lichtes auf die Rückseite des Schirmes vermieden werden. Weiterhin soll der Betrachtungswinkel ver·=

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größert werden und es soll die Reflexion von Streulicht, ausgehend von nichtmaskierten Gebieten des Schirmes verringert werden.

Die Erfindung geht somit aus von einem Durchprojektionsschirm mit einer Linsenanordnung zum Brechen des auf die Rückseite des Schirms projizierten Lichts und zur Wiedergabe des gebrochenen Lichts als Bild an der Vorderseite des Schirms, wobei die Linsenanordnung eine Vielzahl von über die Fläche des Schirms verteilten Linsen aufweist, ferner mit einer am Schirm angebrachten Maske zur Verringerung der Reflexion von Streulicht, die aus Lichtabsorbierendem Material besteht und Öffnungen für das Projektionslicht aufweist. Zur Lösung der erwähnten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusor mit der Linsenanordnung in Wirkverbindung steht, der das durch den Schirm projizierte Licht zerstreut durchläßt.

Der Diffusor besteht vorzugsweise aus einer oder mehreren Streuflächen, die direkt an der Linsenanordnung oder an einer Platte oder einer Folie aus liclatbrechendem Material ausgebildet sind, die die Linsenanordnung ihrerseits ausbilden. Der Diffusor kann aber auch an einer getrennten Platte oder Folie aus lichtdurchlässigem Material ausgebildet sein, die mit der Linsenanordnung oder mit der Platte der Linsenanordnung verbunden ist, beispielsweise verklebt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

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Fig. 1 perspektivisch und schematisch eine Anordnung, bei der ein neuartiger Durchprojektionsschirm verwendet wird;

Fig. 2 perspektivisch die Teile eines solchen Schirmes in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ähnlich Fig. 2 bei einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine neuartige Linsenanordnung des Schirmes nach der Erfindung;

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Fig. 4 in kleinerem Maßstab zur Erläuterung weiterer Einzelheiten der Erfindung.

Die in Fig. 1 gezeigte Projektionsanordnung umfaßt einen Projektor 1, mit dem ein optisches Bild auf eine Rückseite

2 eines Durchprojektionsschirmes 3 geworfen wird. Der Schirm

3 umfaßt zwei Linsenkomponenten 4 und 5, die im folgenden noch näher erläutert werden.

Von der Vorderseite des Schirmes 3 wird ein Bild in ein Betrachtungsgebiet 6 projiziert.

Die Linsenkomponenten 4 und 5 bestehen bei der Ausführungsform nach Fig. 2 aus zwei Platten aus lichtdurchlässigem Material, an denen die Linsen ausgebildet sind.

Die Linsenanordnung der Linsenkomponente 4 besteht aus einer Vielzahl von parallelen, linearen, konvexen Linsen 8 und die

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Linsenkomponente 5 besteht entsprechend aus einer Vielzahl von parallelen, linearen, konvexen Linsen 7.

Die Linsen 8 erstrecken sich unter rechten Winkeln zu den Linsen 7. Die Linsenkomponenten 4 und 5 können daher, wenn sie am Schirm 3, wie in Fig. 1 gezeigt, angeordnet sind, derart angeordnet werden, daß die Linsen 8 das durch den Schirm durchlassende Licht vertikal ablenken, während die Linsen 7 dieses Licht horizontal ablenken.

Die Linsen 7 und 8 sind so geformt, wie es in der erwähnten US-PS 3 830 556 beschrieben ist, deren Offenbarung hiermit auch zur Offenbarung dieser Erfindung hinzugezogen wird. Das Licht jeder dieser Linsen wird in das gesamte Betrachtungsgebiet 6 gebrochen. Die Linsen haben weiterhin eine Vielzahl von Linsenflächenteilen, so daß Gebietsteile des Bildes durch betreffende Linsenteile in entsprechende Gebietsteile des Betrachtungsgebietes 6 projiziert werden. Die Gestalt dieser Linsenflächenteile ist entsprechend der durch diese Teile zu den betreffenden Betrachtungsgebietsteilen hindurchgehenden Lichtintensität bestimmt. Dadurch, kann die Diffusion der Lichtintensität über das Betrachtungsgebiet 6 gesteuert werden.

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, wobei ebenfalls zwei Linsenkomponenten vorgesehen sind, die aus parallelen, linearen, konvexen Linsen 10 bzw. 11 bestehen, die an den aneinander entgegengesetzten Seiten einer Platte ausgebildet sind. Auch diese Linsen 10 und 11 erstrecken sich senkrecht zueinander und bewirken daher jeweils eine horizontale bzw. vertikale Ablenkung des hindurchgelassenen Lichtes. Sie sind,wie vorstehend beschrieben, geformt und steuern dadurch die Verteilung der Lichtintensität über das Betrachtungsgebiet.

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Die bisher beschriebene Anordnung nach Fig. 1 und auch die Schirme nach Fig. 2 und 3 sind in der erwähnten US-PS beschrieben. Diese Druckschrift erwähnt auch die Verwendung einer Maske zum Verringern der Reflexion von Streulicht.

Es wurde nun gefunden, daß derartige Durchprojektionsschirme beträchtlich verbessert werden können, wenn das durch den Schirm hindurchgelassene Licht gestreut wird.

Erfindungsgemäß ist somit ein Teil des neuartigen Schirmes mit einer Streufläche versehen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

In Fig. 4 ist der Durchprojektionsschirm mit Pos. 12 bezeichnet. Er hat eine rückwärtige Fläche, die mit einer Vielzahl von parallelen, linearen, konvexen Linsen 14 ausgebildet ist. Die Linsenflächen dieser Linsen sind entsprechend der Lehre der erwähnten US-PS 3 830 556 geformt, um die Verteilung der Lichtintensität über das Betrachtungsgebiet zu steuern.

Die Vorderfläche des Schirmes 12 ist aber nicht glatt ausgebildet sondern trägt eine Streufläche 15.

Weiter unten wird noch näher erläutert, daß die Streufläche

15 auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden kann.

An der Streufläche 15 und fluchtend sowie überlappend mit den sich in Längsrichtung sich erstreckenden Kantenteilen der aufeinanderfolgenden Linsen 14 sind Maskierungsstreifen

16 aus lichtabsorbierendem Material vorgesehen, die sich parallel zueinander und zu den Linsen 14 erstrecken.

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Durch den Schirm 12 hindurchgehendes Licht geht auch durch die Streufläche 15 an den Öffnungen zwischen den Streuflächen hindurch, die von den Streifen 16 ausgebildet werden, wie dies in Fig. 5 näher erläutert ist. In dieser Fig. 5 sind zwei Lichtstrahlen 18 und 19 gezeigt, die auf einander benachbarte Kantenteile der Linsen 14 auftreffen.

An der Fläche dieser Linsen 14 werden die Lichtstrahlen 18 und 19 aufeinander zu gebrochen. Nach einer weiteren Brechung an der Vorderfläche des Schirmes 12 verlassen die Lichtstrahlen den Schirm als Strahlen 18a bzw. 19a, wobei im Augenblick angenommen sei, daß an der Vorderfläche des Schirmes 12 keine Streuung stattfindet.

Der Ablenkungswinkel der Lichtstrahlen ist in Fig. 5 mit dL bezeichnet.

Versuche haben ergeben, daß ohne Verwendung der Streufläche 15 der gesamte Betrachtungswinkel des Lichtes in einer beliebigen Ebene gleich 2&ist und etwa bei 100° liegt, wobei eine gleichförmige Sichtbarkeit des betreffenden Bildes für den Betrachter gegeben ist. Anstatt aber eine glatte Oberfläche an der Vorderseite des Schirmes 12 zu verwenden, wird dort die Streufläche 15 angeordnet. Dadurch wird der Ablenkwinkel der Lichtstrahlen vergrößert, wie dies durch den ausgehenden Lichtstrahl 19b angedeutet ist, der in Fig. gestrichelt eingezeichnet ist. Dieser entspricht dem ausgehenden Lichtstrahl 19a, der aber, wie erwähnt, ohne die Streufläche 15 erhalten wird. Der Betrachtungswinkel wird dadurch also vergrößert, und zwar um einen Winkel ß.

Durch Verwendung der Streufläche bzw. des Diffusors 15 kann somit der gesamte Betrachtungswinkel bzw. Ablenkwinkel des die Vorderfläche des Schirmes verlassenden Lichtes von etwa

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100° auf etwa 175° vergrößert werden.

Die Verwendung der Streufläche 15 bietet noch weitere wichtige Vorteile.

Es wurde beispielsweise festgestellt, daß, wenn eine besondere Winkelsteuerung nicht notwendig ist, die vertikale Linsenanordnung weggelassen werden kann, wodurch natürlich die Herstellungskosten des Schirmes verringert werden und auch die Herstellung des Schirmes erleichtert wird, insbesondere wenn ein großflächiger Schirm notwendig ist und der Schirm durch Extrusion hergestellt wird.

Die Streufläche 15 wirkt der spektralen Dispersion wesentlich entgegen und auch der Erscheinung von dunklen und hellen Streifen quer über den Schirm, die von Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Linsen herrühren.

Wenn die Linsen der Linsenanordnung eines Linsenschirmes alle dieselbe Form haben, so wird der Wirkungsgrad des Schirmes verschlechtert, weil Licht vom Projektor die Rückseite des Schirmes unter verschiedenen Winkeln streift, die von der Senkrechten abweichen. Diese Winkel werden größer, wenn der Projektor näher am Schirm angeordnet ist. Diesem Nachteil kann die Verwendung einer Fresnellinse entgegenwirken, die jedoch teuer ist.

Es wurde gefunden, daß dieses Problem durch Verwendung der Streufläche 15 im wesentlichen ausgeschaltet werden kann.

Verglichen mit einer nichtstreuenden Fläche hat die Streufläche 15 den weiteren Vorteil, daß sie die Reflexion von Störlicht von den nichtmaskierten Gebieten des Schirmes

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verringert. Wird die Maskierung 16 über der Streufläche 15 angeordnet, wie in Fig. 4 gezeigt, so wird der Effekt der Glanzlosigkeit der Maske verbessert.

Der Schirm kann aus Glas oder anderem geeigneten transparentem Kunststoffmaterial bestehen. Die Streufläche kann einstückig an der Oberfläche des Schirmes ausgebildet werden, und zwar entweder gleichzeitig mit der Ausbildung der Linsen oder in einem getrennten Herstellungsverfahren.

Die Linsen können durch ein Spritzgußverfahren, durch Preßformen, Vakuumformen, Extrusion oder andere Formverfahren für Kunststoffmaterial hergestellt werden.

Um die Linsen und die Streufläche gleichzeitig herzustellen, kann eine geätzte Formfläche verwendet werden.

Die Formfläche wird beispielsweise dadurch geätzt, daß sie unter gesteuerten Bedingungen mit Säure versehen wird. Entweder wird auf diese Weise die fertige Form geätzt oder eine Vorform, sofern mehrere Formschritte verwendet werden.

Es kann auch eine aus festem Material gebildete Fläche, beispielsweise aus Kunststoff oder Glas, dadurch elektrisch geformt werden, daß die Fläche mit einer sehr feinen Beschichtung aus leitendem Material metallisiert wird.

Ähnliche Techniken können im Inneren einer Vakuumform eingesetzt werden oder bei Walzen oder Rollen, die bei einem Extrusionsverfahren verwendet werden.

Die Streuungseigenschaften der Streufläche sind vorzugsweise ähnlich denjenigen, die beim sogenannten Bildglas ("picture glass") vorgefunden werden, welches handelsüblich ist.

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Oder es sind Streuungseigenschaften, die bei Acrylglas ("Plexiglas") Nr. P-95 oder P-94 vorliegen.

Die Streufläche kann auch dadurch ausgebildet werden, daß auf eine flache Fläche aus Kunststoff oder Glas eine Beschichtung desjenigen Typs angebracht wird, die bei herkömmlichen Biirchprojektions schirmen ohne Linsen vorgesehen sind, beispielsweise als sogenanntes Polacoat nach der Her= stellung der Linsen.

Die Maskierungsstreifen 16 können entweder durch Lithographier, Siebdruck, Offsetdruck oder andere Druckverfahren aufgebracht werden.

Anstatt die Streufläche an derjenigen Seite des Schirmes anzubringen, die den Linsen gegenüberliegt, kann die Streu·= fläche auch an den Linsen selbst ausgebildet werden.

In jedem Fall wird es bevorzugt, wenn die Linsenprofile so geformt sind, da8 sie den Eigenschaften der Streufläch© ent=- sprechen.

Durch Verwendung von Streuflächen mit unterschiedlichen Eigenschaften kann ein Schirm mit Linsen vorbestimmten Profil© an verschiedene Anwendungen angepaßt werden. Dadurch kann die Herstellung von Schirmen mit unterschiedlichen Linsen= profilen erübrigt werden.

Im vorstehenden wurde beschrieben, daß die Streufläche an der Schirmfläche ausgebildet und mit dieser einstückig ist, oder als Beschichtung an der Schirmfläche vorliegt. Die Streuflache kann aber auch an einer getrennten Platte oder Folie aus lichtdurchlässigem Material vorgesehen sein, die

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dann mit der Linsenanordnung verbunden ist.

Durch die Anordnung der Streufläche unter Abstand hinter djen Linsen kann, wie Versuche gezeigt haben, die spektrale Dispersion verbessert oder die Ausbildung der Streifen verringert werden. Wird der Abstand jedoch vergrößert, so wird das Bild nicht mehr so klar.

Der Wirkungsgrad der von der Mitte des Schirmes am weitesten entfernten Linsen wird verbessert, wenn die Streufläche an einer getrennten Platte an der Rückseite des Schirmes angeordnet ist. Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß die getrennte Platte das Streulicht von der Vorderseite des Schirmes nicht beeinflußt.

Durch Anordnung mehrerer verschiedener Streuplatten mit unterschiedlichen Streumaterialien oder Streuflächen kann eine entsprechende Vielzahl von unterschiedlichen Schirmen unter Verwendung derselben Linsen hergestellt werden.

Der erwähnten US-PS 3,830,556 entspricht die DE-OS 2,260,885 der Anmelderin.

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Claims

Patentansprüche:

1. Durchprojektionsschirm mit einer Linsenanordnung zum Brechen des auf die Rückseite des Schirms projezierten Lichts und zur Wiedergabe des gebrochenen Lichts als Bild an der Vorderseite des Schirms, wobei die Linsenanordnung eine Vielzahl von über die Fläche des Schirms verteilten Linsen aufweist, ferner mit einer am Schirm angebrachten Maske zur Verringerung der Reflexion von Streulicht, die aus lichtabsorbierendem Material besteht und Öffnungen für das Projektionslicht aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusor (15) mit der Linsenanordnung (4, 5; 10, 11; 14) in Wirkverbindung steht, der das durch den Schirm (3; 12) projezierte Licht (18, 19) zerstreut durchläßt.

2. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Diffusor (15) an der Linsenanordnung (14), und zwar mit dieser einstückig, ausgebildet ist, nämlich als wenigstens eine Streufläche der Linsenanordnung.

3. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Diffusor (15) eine Vielzahl von Streuflächen aufweist, die die Öffnungen der Maske (16) einnehmen.

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4. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Streuflächen direkt an der Linsenanordnung

(14) ausgebildet sind.

5. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Diffusor eine Streufläche aufweist, die direkt an der Linsenanordnung (14) ausgeformt ist.

6. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Diffusor (15) eine streuende Beschichtung an der Linsenanordnung (14) aufweist.

7. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Diffusor aus einer Folie aus streuendem Material besteht.

8. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Linsenanordnung (14) erste und zweite parallele lineare Linsengebilde (4, 5; 10, 11) aufweist, die sich in jeweils senkrechten Richtungen erstrecken, daß die Maske lineare Maskierungsstreifen (16) parallel zu einem der Linsengebilde aufweist, und daß der Diffusor

(15) streifenförmige Streuteile zwischen den Maskierungsstreifen aufweist.

9. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Linsengebilde an ersten bzw. zweiten Folien aus lichtbrechendem Material geformt sind, wobei die Mas-

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kierungsstreifen (16) und die Teile der Streufläche an der Vorderseite eines der Folien vorgesehen sind, welche Vorderseite die Vorderseite des Schirmes (3) darstellt.

10. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Streuteile der Fläche Teile einer gemeinsamen Streufläche (15) sind, die sich über die Vorderseite erstreckt, wobei die Maskierungsstreifen (16) an dieser Streufläche vorgesehen sind.

11. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Linsengebilde (4, 5; 10, 11) an einander entgegengesetzten Seiten einer einzigen Folieplatte aus lichtbrechendem Material ausgebildet sind.

12. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsengebilde aus einem einzigen Satz von parallelen, linearen Linsen besteht und an lediglich einer Seite des Schirmes (3) vorgesehen ist, wobei die Maske lineare Maskierungsstreifen (16) parallel zu den Linsen aufweist, die sich mit in Längsrichtung erstreckenden Kantenteilen von aufeinanderfolgenden Linsen befinden, mit denen sie fluchten und die sie überlappen, und daß der Diffusor (15) streifenförmige, streuende Oberflächenteile zwischen den Maskierungsstreifen aufweist.

13. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die streuenden Oberflächenteile und die Maskierungs-

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streifen (16) an einer flachen Seite des Schirmes (3) vorgesehen sind und daß die Linsen (14) an der anderen Seite des Schirmes ausgebildet sind.

14. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die streuenden Oberflächenteile Teil einer gemeinsamen Streufläche (15) sind, die sich über die flache Seite des Schirmes (3) erstreckt, und daß die Maskierungsstreifen (16) an der gemeinsamen Streufläche vorgesehen sind.

Patentanwalt: I

/ r-¹

S). Gudel

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