DE3243879C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückprojektionsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Rückprojektionsvorrichtung ist aus dem japanischen Gebrauchsmuster 50-1 47 518 bekannt. Bei ihr ist für die Fresnel-Linse eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, mit der die optische Mitte der Fresnel-Linse gegenüber der Projektionsachse des Projektors nach oben nach unten verschoben werden kann, je nachdem, ob der optimale Betrachtungsbereich oberhalb oder unterhalb der Schirmmitte liegen soll. Die Linsenfläche muß größer sein als die Fläche des Bildschirms, und zwar um einen solchen Betrag, um den die Linse nach oben bzw. nach unten verschoben werden kann. Das erfordert eine Schirmbefestigung und eine Halterung, in der die große Fesnel-Linse gehalten und gleitend verschoben werden kann. Das erfordert wiederum um größeres Gehäuse.

Aus der britischen Patentschrift 14 32 243 ist eine Rückprojektionsvorrichtung bekannt, bei der die optische Achse der Projektionseinrichtung exakt durch die optische Mitte der Fresnel-Linse verläuft. Um Reflexionserscheinungen am Schirm zu unterdrücken, ist auf seiner Vorderseite mit lichtabsorbierenden Streifen und auf seiner Rückseite mit dem Querschnitt linsenförmigen Erhebungen versehen. Am Rande des Schirms sind Öffnungen zwischen den lichtabsorbierenden Streifen nach innen versetzt, um eine bessere Verteilung der Bildhelligkeit zu erreichen. Bei dieser Rückprojektionsvorrichtung ist es nicht möglich, den optimalen Betrachtungsbereich wahlweise über oder unter die Schirmmitte zu legen.

In der DE-AS 14 72 179 ist ein Overhead-Projektor beschrieben, bei dem das Bild, das projiziert werden soll, sich zwischen der Fresnel-Linse und dem Projektionsobjektiv befindet. Dabei ist die optische Mitte der Fresnel-Linse außerhalb ihrer geometrischen Mitte gelegt, um einen Ausgleich der von der Fresnel-Linse reflektierten Strahlen zu erreichen. Die Einbaustellung der Fresnel-Linse kann nicht geändert werden.

Ausgehend von dem Projektionsgerät nach dem japanischen Gebrauchsmuster 50-1 47 518 ist es Aufgabe der Erfindung, eine Rückprojektionsvorrichtung so auszugestalten, daß bei ihr ermöglicht wird, den optimalen Betrachtungsbereich wahlweise über die Schirmmitte oder unter die Schirmmitte zu legen, ohne daß es erforderlich wird, die Fresnel-Linse größer als den Schirm auszugestalten.

Diese Aufgabe wird mit einer Rückprojektionsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 gelöst, die erfindungsgemäß nach der im Kennzeichenteil dieses Anspruches angegebenen Weise ausgestaltet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht und zum Teil im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer Rückprojektionsvorrichtung 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. 1 dargstellten Fresnelschen Linse, um eine verschobene Position der optischen Achse der Fresnelschen Linse zu veranschaulichen.

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

Fig. 4 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. 4 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 Rückprojektionsvorrichtung 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 linsenförmigen Elementen bzw. Rasterlinsen aufweist, die auf seiner einen Seite oder Frontseite gebildet sind. Eine konvexe Linse, 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 O′ von ihrer geometrischen Mitte O 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 1a umgekehrt oder gewechselt werden können. Dies bedeutet, daß die Fresnelsche Linse 2 und der Schirm 20 gemeinsam an einem Rahmen 1b 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 5 an dem Gehäuse 1 zu befestigen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist innerhalb des Gehäuses 1, und zwar in dessen unterem Bereich, ein Projektor 3 untergebracht, der aus einer Kathodenstrahlröhre 31 und aus einer Projektionslinseneinrichtung 32 besteht. Innerhalb des Gehäuses 1, und zwar in dessen rückwärtigem Schrägteil, der oberhalb des Projektors 3 vorgesehen ist, befindet sich ein Reflektor oder Spiegel 4. Demgemäß wird ein von dem Projektor 3 aus abgegebenes oder projiziertes Bild auf dem Reflektorspiegel 4 einmal reflektiert, woraufhin das betreffende Bild durch die Fresnelsche 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 geometrische Mitte O des Schirms 20 hindurchtritt, um eine Verzerrung des projizierten Bildes zu vermeiden.

Wenn das so projizierte Lichtbild durch die Fresnelsche Linse 2 hindurchtritt, wird mit Rücksicht darauf, daß die optische Achse O′ der Fresnelschen Linse 2 von der geometrischen Mitte O des Schirmes 20 aus um die Strecke d gemäß Fig. 2 nach oben verschoben ist oder über dieser Mitte liegt, das Lichtbild in der Fresnelschen Linse 2 in einer solchen Art und Weise gebrochen, daß die optische Achse a des von dem Projektor 3 her projizierten Lichts gegenüber ihrer Verlängerungslinie (Strichpunktlinie) um einen Winkel R nach oben verschoben ist, was durch eine optische Achsenlinie Y veranschaulicht ist. Dadurch wird ein optimaler Betrachtungsbereich oberhalb der geometrischen Mitte O 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 optischen Achse X-X′ einer Fresnelschen Linse 12 zusammenfällt, dann wird das von dem Projektor 13 aus projizierte Licht an einem Punkt b auf der optischen Achse X-X′ der Fresnelschen Linse 12 konvergiert oder fokussiert.

Wenn demgegenüber der Projektor 13 derart nach unten verschoben wird, daß eine optische Projektionsachse E des von dem Projektor 13 aus projizierten Lichts parallel zu der optischen Achse X-X′ der Fresnelschen Linse 12 verläuft, 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-X′ unter einem Neigungswinkel R schneidet, woraufhin eine Fokussierung an einem Punkt A erfolgt, 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 R in bezug auf eine verlängerte Linse Z der optischen Projektionsachse E verläuft, die parallel zu der optischen Achse X-X′ verläuft.

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

Wie in Fig. 4 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 entgegengesetze ist zu den in Fig. 1 und 2 gezeigten Positionen, oder daß die optische Achse O′ der Fresnelschen Linse 2 von der geometrischen Mitte O des Schirmes 20 aus um die Strecke d nach unten verschoben ist oder um diese Strecke unterhalb der betreffenden geometrischen 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 optische Projektionsachse a unter dem Winkel R schneidet - nach unten geleitet. Demgemäß wird das gesamte Lichtbild nach unten gerichtet, so daß der optimale Betrachtungsbereich unterhalb der Mitte des Schirmes 20 liegt.

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 betroffenden 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 von 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 Kathodenstrahlröhren 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.

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. Wenn die Fresnelsche Linse, deren optische Achse beispielsweise zuvor von der geometrischen 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 geometrischen Mitte des Schirmes aus hervorgerufen werden. Wenn die optische Achse der Fresnelschen Linse von der geometrischen 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 geometrischen Mitte des Schirmes aus realisiert werden. Wenn der Schirm weitgehend eine quadratische bzw. viereckige Form aufweist, ist es darüber hinaus möglich, die Fresnelsche Linse auswechselbar an dem Gehäuse in vier Ausrichtungen anzubringen, um den optimalen Betrachtungsbereich in einer gewünschten Position bereitzustellen.

Wie oben beschrieben, ist bei der Rückprojektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die optische Achse der Fresnelschen Linse von der geometrischen 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 Oberweite her zu betrachten, die Fresnelsche Linse derart an dem Gehäuse zu befestigen ist, daß die optische Achse dieser Fresnelschen Linse oberhalb der optischen Projektionsachse liegt. 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 Fesnelschen Linse unterhalb der 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 geometrischen 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.

Claims (4)

1. Rückprojektionsvorrichtung mit einem Gehäuse (1), das ein Schirmbefestigungsteil (1a) aufweist, mit einem Rückprojektionsschirm (20), der an dem Schirmbefestigungsteil (1a) angebracht ist, mit einer aus einem Projektor (3) und einem Spiegel (4) bestehenden Bildprojektionseinrichtung, die ein Bild auf den Rückprojektionsschirm (20) von dessen Rückseite her projiziert, mit einer Fresnellinse (2), die auf der Rückseite des Projektionsschirmes (20) angeordnet ist, wobei die optische Achse der Fresnelline (2) gegenüber der optischen Achse der Bildprojektionseinrichtung versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnellinse (2) durch Versetzen ihrer opischen Achse gegenüber ihrer geometrischen Mitte um einen Abstand (d) asymmetrisch ausgebildet ist, und daß die Fresnellinse (2) an dem etwa gleich großen Rückprojektionsschirm lösbar angebracht und mittels eines gemeinsamen Rahmens (1b) in zwei Stellungen befestigbar ist, wobei in der ersten Stellung die optische Achse (O′) der Fresnellinse (2) gegenüber der durch die geometrische Mitte des Rückprojektionsschirmes (20) verlaufenden optischen Achse (a) der Projektionseinrichtung in eine erste Richtung, insbesondere nach oben, und in der zweiten Stellung in der dazu entgegengesetzten zweiten Richtung, insbesondere nach unten, versetzt angeordnet ist.

2. Rückprojektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildprojektionseinrichtung zumindest eine Kathodenstrahlröhre (31) und zumindest eine Projektionslinseneinrichtung (32) umfaßt, die vor der betreffenden Kathodenstrahlröhre (31) angeordnet ist.

3. Rückprojektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Spiegel (4) zwischen dem Rückprojektionsschirm (20) und der Projektionslinse (32) angeordnet ist.

4. Rückprojektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Frontseite des Rückprojektionsschirmes (20) eine Vielzahl von Linsenrastelementen gebildet ist.