DE3243879A1

DE3243879A1 - Rueckprojektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE3243879A1
Application number: DE19823243879
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Kanagawa Horiuchi; Norio Tokyo Ito; Takizo Shioda
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-11-26
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1983-06-01
Also published as: FR2517083B1; GB2111715A; NL192012B; GB2111715B; DE3243879C2; NL192012C; US4439027A; JPS5879731U; NL8204607A; FR2517083A1; CA1192070A

Description

Be Schreibung

Rüclcpro.j ektionsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich generell auf eine Rückprojektionsvorrichtung, bei der ein Bild von der Rückseite her projiziert wird. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Rückprojektionsvorrichtung, bei der eine konvexe Linse, wie eine Fresnelsche Linse, so angeordnet ist, daß ihre optische Achse exzentrisch positioniert ist, und zwar so, daß sie von der Bildmitte eines Schirms ατιβ verschoben ist.

Bei einer bekannten Rückprojektionsvorrichtung di&ser Art werden ein linsenförmiger bzw. Linsenrasterschirm, der dazu dient, dem projezierten Licht zwischen den vertikalen und horizontalen Richtungen unterschiedliche Richtwirkungen zu verleihen, und eine Fresnelsche Linse verwendet, die dazu dient_s die Leuchtdichteverfceilung zu verbessern, um das von einer Lichtquelle her projizierte Bildlicht effektiv auszunutzen» Das Licht wird dabei von dem Leuchtstoff einer Kathodenstrahlröhre oder dergl. emittiert. Darüber hinaus wird die optische Achse der Fresnelschen Linse von der Bildmitte eines Schirms aus verschoben, um die Richtung des Lichtflusses für einen Betrachter zu ändern oder um das projizierte Licht für den Betrachter konvergieren zu lassen, so daß ein optimaler Betrachtungsbereich erzielt ist, in welchem dor Betrachter sich eines hellen Bildes erfreuen kenn.

Zu diesem Zweck ist bei der bekannten Rückprojektionsvor-

1 -j .

richtung dieser Art ein solcher Mechanismus vorgesehen, daß die Fresnelsche Linse gleitbar nach oben und nach unten bewegt wird, um die optische Achse der Fresnelschen Linse nach oben bzw. nach unten zu verschieben und um dadurch die Richtung des von dem Schirm emittierten Lichtstroms zu ändern.

Demgemäß ist es bei der bisher bekannten Rückprojektionsvorrichtung jedoch erforderlich, daß die Fresnelsche Lin- se größer ausgebildet sein muß als der Schirm, und zwar um einen solchen Betrag, um den die Linse nach oben und nach unten verschoben wird. Dies bringt die Forderung mit sich, daß in einem Schirmbefestigungsteil ein Halteglied vorgesehen sein muß, welches die große Fresnelsche Linse gleitbar führen und tragen kann, oder aber ein derartiger gleitbarer Mechanisnius muß dort installiert sein. Deshalb wird das Gehäuse bzw. der Schrank der Rückprojektionsvorrichtung natürlicherweise groß.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Rückprojektionsvorrichtung zu schaffen, die frei ist von den dem Stand der Technik anhaftenden Mangeln.

Darüber hinaus soll eine Rüclcproj elctionsvorrichtung geschaffen verden, bei der Lichtkonvergieruii^sgliedGr, vie eine Fresnelsche Linse usw., in der Größe weitgehend so ausgebildet sind wie ein Schirm, so daß das Gehäuse der betreffenden Vorrichtung klein und die Vorrichtung insgesamt kompakt ausgebildet werden kann. 30

Darüber hinaus soll eine Rückprojektionsvorrichtung geschaffen werden, bei der der Lichtstroms in der Richtung zu einem Betrachter hin konvergieren kann und bei der somit ein optimalei- Betrachtungsbereich für den Betrachter bereitgestellt werden kann.

BAD ORIGINAL

Überdies soll eine Rückprojektionsvorrichtung geschaffen werden, bei der eine Fresnelsche Linse, deren optische Achse zuvor in eine bestimmte exzentrische Position verschoben ist, usw., an dem Schirmbefestigungsteil der Rückprojektionsvorrichtung derart angebracht sein soll "bzw. ist, 'daß die Befestigungsposition der betreffenden Linse an dem Schirmbefestigungsteil in Aufwärtsraid Abwärtsrichtungen gewechselt werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Rückprojektionsvorrichtung geschaffen mit einem Gehäuse, welches einen Schirmbefestigungsteil aufweist, mit einem Rückprojektionsschirm, der an dem Schirmbe£estigungsteil angebracht ist, mit einer Bildprojektionseinrichtung, die ein Bild auf den Rückprojektionsschirm von der Rückseite her projiziert, und mit einer konvexen Linsenein- richtung, die auf der Rückseite des Rückprojektionsschirms angeordnet ist. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Mittenachse der konvexen Linse von einer mechanischen Mitte der konvexen Linse aus verschoben ist .und daß die konvexe Linseneinrichtung an dem Rückprojektionsschirm austauschbar derart angebracht ist, daß eine Lichtachse des Bildes von dem Rückprojektionsschirm aus in eine bestimmte Richtung dadurch abgelenkt wird, daß eine Befestigungsrichtung der konvexen Linseneinrichtung gegenüber dem Schirmbefestigungsteil des Gehäuses geändert wird.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend mit ihren Merkmalen und Vorteilen beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht und zum Teil im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer Rückpro-

I ! Il ·

ti I

jektlon.svorrich.tung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die optische Achse einer Fresnelschen Linse exzentrisch nach oben verschoben ist.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Frontansicht der in Fig. dargestellten Fresnelschen Linse, um eine verschobene Position der optischen Achse der Fresnelschen Linse zu veranschaulichen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung zum Teil im IQ Schnitt zur Erläuterung des Effekts, der hervorgerufen wird, wenn die Fresnelsche Linse exzentrisch verschoben wird.

Fig. h veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen Fall, bei dem die Fresnelsche Linse in der Richtung von der in Fig. 1 gezeigten Position aus vertauscht ist.
Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Vorderansicht die in Fig. h dargestellte Fresnelsche Linse.

Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht und zum Teil im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Nunmehr werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen erläutert, wozu auf die Zeichnungen eingegangen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Rückprojektionsvorrichtung gemäß der Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert werden, in der eine konvexe Linse, wie eine Fresnelsche Linse, an dem Gehäuse der Vorrichtung derart angebracht ist, daß die optische Achse der betreffenden Fresnelschen Linse von der Mitte eines Schirmes aus um eine bestimmte Strecke nach oben verschoben ist.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 der Rückprojektionsvorrich-

tung dargestellt. Das Gehäuse 1 ist mit einem Schirmbefestigungsteil 1a versehen, an dessen Oberflächenseite ein Schirm 20 angebracht ist, der eine halbdurchlässige Zerstreuungsfläche oder eine Vielzahl von linsenfönnigen Elementen bzw. Rasterlinsen aufweist _T die auf seiner einen Seite oder Frontseite gebildet sind. Eine konvexe Linse j wie eine Fresnelsche Linse 2, ist auf der Rückseite des Schirmes 20 angeordnet. Diese Fresnelsche Linse 2 ist so konstruiert, daß - wie dies Fig. 2 erkennen läßt- ihre optische Mitte O¹ von ihrer mechanischen Mitte 0 um eine Strecke d nach oben verschoben ist. Ferner ist die Fresnelsche Linse 2 an dem Schirmbefestigungsteil in einer solchen Art und Weise angebracht, daß ihre oberen und unteren Positionen an dem Schirmbefestigungsteil la umgekehrt oder gewechselt werden können. Dies bedeutet, daß die Fresnelsche Linse 2 und der Schirm 20 gemeinsam an einem Rahmen Ib befestigt werden, der einen Teil des Schirmbefestigungsteiles 1a bildet, wobei die Befestigung mittels Schrauben 5 erfolgt. Wenn die Schrauben 5 gelockert sind, ist es somit möglich, die Fresnelsche Linse 2 und den Schirm 20 von dem Rahmen 1b des Schirmbefestigungsteiles 1a oder des Gehäuses 1 zu lösen, sodann ihre oberen und unteren Stellungen umzukehren und danach die betreffenden Elemente mittels der Schrauben an dem Gehäuse 1 zu befestigen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist innerhalb des Gehäuses 1, und zwar in dessen unteren Bereich, ein Projektor 3 untergebracht, der aus einer Kathodenstrahlröhre 31 und aus einer Projektionslinseneinrichtung 32 besteht. Innerhalb des Gehäuses 1, und zwar in dessen rückwärtigen Schrägteil, der oberhalb des Projektors 3 vorgesehen ist, befindet sich ein Relektor oder Spiegel 4. Demgemäß wird ein von dem Projektor 3 a.us abgegebenes oder projiziertes Bild auf dem Reflektorspiegel k einmal reflektiert, woraufhin das betreffende Bild durch die Fres-

nelsche Linse 2 hindurchtritt und sodann auf den Schirm 20 projiziert wird. In diesem Falle ist die optische Bahn von dem Projektor 3 zu der Fresnelschen Linse 2 und demgemäß zu dem Schirm 20 hin verlängert, so daß das Lichtbild vergrößert ist. Außerdem ist der Projektor 3 derart festgelegt, daß seine optische Projektionsachse a stets rechtwinklig zu der Fresnelschen Linse 2 und zu dem Schirm 20 verläuft sowie durch die mechanische Mitte 0 des Schirmes 20 hindurchtritt, um eine Verzerrung ^des projizierten Bildes zu vermeiden.

Venn das so projizierte Lichtbild durch die Fresnelsche Linse 2 hindurchtritt, wird mit Rücksicht darauf, daß die optische Achse O¹ der Fresnelschen Linse 2 von der mechanischen Mitte 0 des Schirmes 20 aus um die Strecke d gemäß Fig. 2 nach oben verschoben ist odör über dieser Mitte liegt, daß Lichtbild in der Fresnelschen Linse 2 in einer solchen Art und Weise gebrochen, daß die optische Achse a des von dem Projektor 3 ^ner projizierten Lichts von ihrer Längslinie (Strichpunktlinie) aus um einen Winkel θ nach oben verschoben ist, was durch eine optische Achsenlinie Y veranschaulicht ist. Dadurch wird ein optimaler Betrachtungsbereich oberhalb der mechanischen Mitte 0 des Schirmes 20 bereitgestellt, wie dies Fig. 1 veranschaulicht.

Die obige Theorie wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert werden. Wenn die optische Projektionsachse eines Projektors 13» der eine Kathodenstrahlröhre 13-1 und eine Projektionslinseneinrichtung 13-2 enthält, mit einer optische Achse X-X¹ einer Fresnelschen Linse zusammenfällt, dann wird das von dem Projektor I3 aus projizierte Licht an einem Punkt B auf der optischen Achse X-X¹ der Fresnelschen Linse 12 konvergiert oder fokussiert.

Wenn"demgegenüber der Projektor I3 derart nach unten verschoben wird, daß eine optische Projektionsach.se E des von dem Projektor 13 aus projezierten Lichts parallel zu der optischen Achse X-X¹ der Fresnelschen Linse 12 verlauftj und zwar um eine Strecke d versetzt, wie dies Fig. 3 veranschaulicht, dann wird das von dem Projektor 13 emittierte Licht oder der abgegebene Lichtstrom in der Fresnelschen Linse 12 gebrochen, und sodann breitet sich das betreffende Licht längs einer Bahn aus, welche die optische Achse X-X¹ unter einem Neigungswinkel O schneidet, woraufhin eine Fokussierung an einem Punkt A erfolgt j, der oberhalb der optischen Achse X-X' liegt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die optische Projektionsachse E des von dem Projektor 13 emittierten Lichts in der Fresnelschen Linse 12 gebrochen wird und danach mit dem Schnittwinkel O in Bezug auf eine verlängerte Linie Z der optischen Projektionsachse E verläuft, die parallel zu der optischen Achse X-X¹ verläuft „

Die vorliegende Erfindung nutzt die obige Theorie aus, um ein Lichtbild mit einer gewissen Richtwirkung zu projizieren»

¥ie in Fig. h und 5 veranschaulicht, wird in dem Fall, daß die Fresnelsche Linse 2 an dem Gehäuse 1 derart befestigt ist, daß ihre obere und untere Position entgegengesetzt ist zu den in Fig. 1 und 2 gezeigten Positionen, oder daß die optische Achse O¹ der Fresnelschen Linse 2 von der mechanischen Mitte 0 des Schirmes 20 aus um die Strecke d nach unten verschoben ist oder um diese Strecke unterhalb der betreffenden mechanischen Mitte liegt, die optische Projektionsachse a des Projektors 3 in der Fresnelschen Linse 2 gebrochen und von der verlängerten Linie der optischen Achse a aus - wie dies durch die Linie Y veranschaulicht ist, welche die opti-

BAD ORIGINAL

-ιοί sehe Projektionsachse a tauter dem Winkel G schneidet nach, unten geleitet. Demgemäß wird das gesamte Lichtbild nach Tinten gerichtet, so daß der optimale Betrachtungsbereich unterhalb der Mitte des Schirmes 20 liegt. 5

Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind der Schirm 20 und die Fresnelsche Linse 2 gesondert vorgesehen bzw. gebildet. Es ist jedoch auch möglich, die betreffenden Elemente zusammenhängend herzustellen. Dies bedeutet, daß es beispielsweise möglich ist, wie dies Fig. 6 veranschaulicht, auf der Frontseite der Fresnelschen Linse 2 direkt die Diffusionsseite oder Streufläche einer Vielzahl v>n linsenförmigen Elementen bzw. Rasterlinsen vorzusehen, um die als Schirm 20 dienende Frontfläche der Fresnelschen Linse 2 zu bilden.

Ferner kann es auch möglich sein, wie dies Fig. 6 veranschaulicht, einen zweiten Spiegel 6 zwischen dem Projektor 3 und dem Spiegel 4 innerhalb des Gehäuses 1 sowie einen dritten Spiegel 7 vorzusehen, der in die Projektionslinseneinrichtung 32 einbezogen ist.

Außerdem ist es möglich bzw. kann es möglich sein, drei Kathodens tr ahlröhren zu verwenden, die rotes, grünes bzw. blaues Farblicht oder die Primärfarben abgeben, wobei Projektionslinseneinrichtungen vor den betreffenden Kathodenstrahlröhren angeordnet werden, um entsprechende Farbbilder auf dem Schirm als Farbbild zu bilden. 30

Obwohl nicht dargestellt, ist es möglich bzw. kann es möglich sein, die optische Achse der Fresnelschen Linse . von der mechanischen Mitte des Schirmes, aus in eine gewünschte Position in horizontaler Richtung usw. zu verschieben. Venn die Fresnelsche Linse, deren optische Achse beispielsweise zuvor von der mechanischen Mitte

des Schirmes in horizontaler Richtung aus verschoben worden ist, nach links oder nach rechts umgedreht und dann an dem Gehäuse befestigt wird, kann der optimale Betrachtungsbereich auf der linken oder rechten Seite von der mechanischen Mitte des Schirmes aus hervorgerufen werden. Wenn die optische Achse der Fresnelschen Linse von der mechanischen Mitte des Schirmes aus in eine schräge Richtung verschoben wird, dann kann überdies der optimale Betrachtungsbereich auf der linken oder rechten Seite in der schrägen Richtung von der mechanischen Mitte des Schirmes aus realisiert werden. Wenn der Schirm weitgehend eine quadratische bzw. viereckige Form aufweist, ist es darüber hinaus möglich bzw. kann es möglich sein, die Fresnelsche Linse auswechselbar an dem Gehäuse in vier Richtungen oder oben und unten bzw. links und rechts anzubringen, um den optimalen Betrachtungsbereich in einer gewünschten Position bereitzustellen, und zwar in einer der vier Richtungen.

Wie oben beschrieben, ist bei der Rückprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die optische Achse der Fresnelschen Linse von der mechanischen Mitte des Schirmes aus verschoben, und außerdem ist die Fresnelsche Linse an dem Gehäuse derart angebracht, daß ihre Befestigungsposition an dem Gehäuse in einer gewünschten Richtung geändert werden kann, so daß beispielsweise in dem Fall, daß es üblich ist für den Betrachter, ein Bild auf dem Anzeigeschirm der Rückprojektionsvorrichtung von dessen Oberseite her zu betrachten, die Freenelsche Linse derart an dem Gehäuse zu befestigen ist,daß die optische Achse dieser Fresnelschen Linse oberhalb der optischen Projektionsachse liugt. Wenn der Betrachter üblicherweise den Schirm von dessen Unterseite her betrachtet, dann kann demgegenüber die Fresnelsche Linse an dem Gehäuse derart angebracht werden, daß die optische Achse der betreffenden Fresnelschen Linse unterhalb der

- 12 1 optischen Projektionsachse liegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit ein solcher, dem Stand der Technik anhaftender Mangel vermieden werden, gemäß dem das Gehäuse groß ausgebildet werden muß, um die große Fresnelsche Linse aufzunehmen, wenn diese nach oben und nach unten bewegt wird, um ihre optische Achse einzustellen. Demgegenüber genügt bei der Erfindung ein kleines oder kompaktes Gehäuse, um darin die Fresnelsche Linse unterzubringen, deren Größe etwa dieselbe ist wie jene des Anzeigeschirms. Die Fresnelsche Linse, deren optische Achse von der mechanischen Mitte des Schirmes aus verschoben wird, ist an dem Gehäuse auswechselbar angebracht, wobei die Auswechslung bzw. Veränderung in der Richtung zur Schaffung des optimalen Betrachtungsbereichs erfolgt, in welchem der Betrachter sich eines hellen und guten Bildes erfreuen kann. Dabei kann die betreffende optische Achse selektiv in einer gewünschten Position eingestellt werden,beispielsweise in die obere Richtung bzw. in die untere Richtung, usw.

25

30 35

Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-8000 MÖNCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10 Dr. rer. not. W. KÖRBER ^ (089) ' 29 66 84 Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE 26. November 1982 SONY CORPORATION 7-35 Kitashinagawa 6-chome Shinagawa-ku Tokio, Japan Patentansprüche

1. Rückprojektionsvorrichtung mit einem Gehäuse (i), welches einen Schirmbefestigungsteil (1a) aufweist, mit einem Rückprojektionsschirm (20), der an dem Schirmbefestigungsteil (1a) angebracht ist, mit einer Bildprojektionseinrichtung (3)» die ein Bild auf den Rückprojektionsschirm (la) von der Rückseite her projiziert,

und mit einer konvexen Linseneinrichtung (2), die auf der Rückseite des Rückprojektionsschirms (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet daß eine optische Mittenachse der konvexen Linse (2) von einer mechanischen Mitte der konvexen Linse (2) verschoben ist
und daß die konvexe Linseneinrichtung (2) an dem Rückprojektionsschirm (20) derart auswechselbar angebracht ist, daß eine Lichtachse des Bildes von dem Rückprojektionsschirm (20) in einer bestimmten Richtung abgelenkt ist, indem eine Befestigungsrichtung der konvexen Linseneinrichtung (2) gegenüber dem Schirmbefestigungsteil (1a) des Gehäuses (1) geändert wird.

-Z-

2. Rückpro j ektionsvorriclitung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Linseneinrichtung (2) eine Fresnelsche Linse (2) ist.

3. Rückprojektionsvorrichtung nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Bildprojektionseinrichtung (3) zumindest eine Kathodenstrahlröhre (3Τ) und zumindest eine Projektionslinseneinrichtung (32) umfaßt, die vor der betreffenden Kathodenstrahlröhre (3"O angeordnet ist.

*K Rückprojektionsvorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Spiegel (4) zwischen dem Rückprojektionsschirm (20) und der Projektionslinse (32) angeordnet ist.

5. Rückpro j ektionsvorrichtung nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß auf der Frontseite des Rückprojektionsschirms (20) eine Vielzahl von Linsenrasterelementen (2) gebildet ist.

6. Rückprojektionsvorrichtung nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet , daß auf der Frontseite der Fresnelschen Linse (2) direkt eine Vielzahl von linsenförmigen Elementen gebildet ist.