DE3789340T2

DE3789340T2 - Rückprojektionsschirm mit verbesserter Leuchtdichtengleichmässigkeit.

Info

Publication number: DE3789340T2
Application number: DE3789340T
Authority: DE
Inventors: Ralph Hampton Bradley
Original assignee: Philips Electronics North America Corp
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2007-09-15
Also published as: JPH083603B2; EP0260758B1; KR950012701B1; DK483287A; DK483287D0; US4701020A; DK170846B1; EP0260758A2; JPS63132228A; EP0260758A3; DE3789340D1; KR880004538A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rückprojektionsschirme, welche zur Wiedergabe eines von einer Bildquelle projizierten Bilds Verwendung finden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Rückprojektionsschirm, der eine vordere linsengerasterte Linsenanordnung zur Verteilung des Lichts von der Bildquelle und eine hintere Fresnellinse zum Empfangen des Lichts von der Bildquelle und Parallelrichten dieses Lichts für die linsengerasterte Linsenanordnung verwendet.
Rückprojektionsschirme werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, wie z. B. für Fernsehen, Videospiele, Filmmedien-Displays, Mikrofilm- Lesegeräte, Radar- und elektronische Anzeigen in der Luftfahrt, Flugsimulatoren und Verkehrsleit-Lichtanlagen. Bei diesen Anwendungen wird ein hinter dem Schirm liegendes Bild nach vorne entlang einer Projektions-Mittelachse auf den Schirm projiziert, welcher das Bild für die vor dem Schirm befindlichen Betrachtern wiedergibt.
Ein Problem, welches bei solchen Rückprojektionssystemen auftritt, ist, daß die Lichtenergie dazu neigt, sich entlang der Projektionsachse zu konzentrieren. Dies ist besonders bei solchen Anwendungen lästig, bei denen eine der Zimmergröße entsprechende Zuschauerzahl, wie beispielsweise beim Projektionsfernsehen, zu erwarten ist. In diesen Fällen wird sich der Betrachtungswinkel normalerweise wenig in vertikaler Richtung, aber stark in horizontaler Richtung verändern.
Ein Ziel des Bildschirmentwicklers besteht darin, eine gleichmäßige Ausleuchtung des Schirms zu erreichen und auch das Schirmbild über einen möglichst weiten horizontalen Betrachtungswinkel zu verteilen.
Im US-Patent Nr. 4.573.764 derselben Anmelderin wie der vorliegenden Anmeldung wird ein Rückprojektionsschirm beschrieben, welcher einen bemerkenswert weiten horizontalen Betrachtungswinkel von über plus/minus 850, bezogen auf die Projektionsachse, erreicht, wobei die Leuchtdichte aus jedem horizontalen Betrachtungswinkel nicht weniger als 40 Prozent der maximalen Leuchtdichte beträgt. Dies wird erreicht durch Kombination einer herkömmlichen kreisförmigen Fresnellinse zum Parallelrichten des Lichts mit einer linsengerasterten Linsenanordnung zur Lichtverteilung, bei welcher die einzelnen Linsenelemente kritische Auslegungsparameter haben, einschließlich Verhältnis von Höhe zu Breite und Gesamtbreite zu Spitzenbreite, sowie Spitzenbereiche, welche durch zwei seitliche konvexe und in der Mitte konkave zylindrische Elemente gekennzeichnet sind, wodurch man eine außergewöhnliche horizontale Streuung von Licht bei gleichzeitiger minimaler Farbverschiebung erhält.
Streuung der Lichtstrahlen in vertikaler Richtung wird im allgemeinen durch ein Streumittel erreicht, welches zwischen der das Licht parallel richtenden Fresnellinse und der lichtverteilenden linsengerasterten Linsenanordnung angeordnet ist. Ein solches Streumittel führt auch zu einer Reduzierung der Farbverschiebung durch eine gleichmäßigere horizontale Streuung der Lichtstrahlen.
Im Fall des Projektionsfernsehens ist es gewöhnlich nicht erforderlich, das Licht über einen großen eingeschlossenen Winkel zu verteilen, da sich die einzelnen vertikalen Betrachtungswinkel für die Zuschauer in der Regel nur um wenige Grad voneinander unterscheiden. Andererseits ist es vorteilhaft, den vertikalen eingeschlossenen Winkel des Betrachtungsfelds der Zuschauer so weit wie möglich zu reduzieren, da dieser Winkel in etwa umgekehrt proportional zum Schirm- Verstärkungsfaktor, definiert als für eine bestimmte Beleuchtung des hinteren Schirms (Eingang) erhaltene Helligkeit (Ausgang) des vorderen Schirms.
Jedoch erscheint in einem Projektionsfernsehsystem, welches einen Weitwinkelbildschirm der beschriebenen Art verwendet, ein heller Streifen horizontal über dem Schirm, wenn das Streumittel geändert wird, um den vertikalen Betrachtungswinkel zu reduzieren; dieser Streifen wird immer starker sichtbar, wenn das vertikale Betrachtungsfeld weiter reduziert wird, und bewegt sich im Kopf des Betrachters zusammen mit vertikalen Verschiebungen.
Daher ist es eine der Aufgaben der Erfindung, diesen hellen Streifen auf Weitwinkel-Rückprojektionsschirmen der beschriebenen Art zu verkleinern oder zu beseitigen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Leuchtdichtegleichmäßigkeit solcher Rückprojektionsschirme.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines derartigen Rückprojektionsschirms mit reduziertem vertikalem Betrachtungswinkel.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Erhöhung der Bildschirmverstärkung, ohne daß der helle Streifen entsteht.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Ein erfindungsgemäßer Rückprojektionsschirm einschließlich einer vertikal ausgerichteten linsengerasterten Linsenanordnung zur Lichtverteilung und einer kreisförmigen Fresnellinse zum Parallelrichten des Lichts mit einer endlichen ersten Konjugierten und einer unendlichen zweiten Konjugierten bietet eine verbesserte Leuchtdichtegleichmaßigkeit durch Hinzufügen einer horizontal ausgerichteten linearen Fresnellinse mit einer unendlichen ersten Konjugierten und einer endlichen zweiten Konjugierten in der vertikalen Ebene zum Bildschirmaufbau.
Im US-Patent Nr. 3.580.661 wird ein Rückprojektionsschirm beschrieben, welcher eine kreisförmige Fresnellinse zum Parallelrichten des von einem Bildprojektor kommenden Lichts und eine Anordnung von Linsenrasterelementen zur horizontalen Verteilung des parallel gerichteten Lichts in einem Betrachtungsfeld umfaßt. Ferner umfaßt der Schirm eine vertikal ausgerichtete lineare Fresnellinse, um die horizontale Verteilung des Lichts in den Zuschauerraum zu verbessern.
Es ist zu bemerken, daß das US-Patent Nr. 3.580.661 einen Rückprojektionsschirm beschreibt, welcher neben einer kreisförmigen Fresnellinse und einer vorderen linsengerasterten Anordnung auch eine lineare Fresnellinse umfaßt. Diese Linse ist jedoch vertikal orientiert und soll das Licht horizontal verteilen, zusätzlich zur horizontalen Verteilung durch die vordere linsengerasterte Anordnung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat jede Linse der linsengerasterten Linsenanordnung ein Verhältnis von Höhe zu Mittenabstand von mindestens 1 : 1 und ein Verhältnis von Mittenabstand zu Spitze von mindestens 2 : 1 sowie eine die Seitenteile berührende Spitzenfläche, welche zwei äußere konvexe zylindrische oder flache Teile und einen konkaven zylindrischen Teil in der Mitte umfaßt.
Gemaß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Schirm in zwei Teile unterteilt, und zwar in einen vorderen Teil einschließlich der linsengerasterten Linsenanordnung an der Vorderseite und in einen hinteren Teil einschließlich einer kreisförmigen Fresnellinse, wobei die lineare Fresnellinse entweder auf der Rückseite des vorderen Teils oder auf einer der kreisförmigen Fresnellinsenfläche gegenüberliegenden Fläche des hinteren Teils angeordnet ist.

Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 perspektivisch einen Rückprojektions-Farbfernsehsystems mit einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemaßen Rückprojektionsschirms;
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie B-B eines Teils der linsengerasterten Anordnung der Fig. 1; und
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie A-A des vorderen Schirms der Fig. 1 mit Darstellung des vorderen und hinteren Teils.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es folgt eine kurze Beschreibung eines Farbfernsehprojektionssystems mit einem Weitwinkelbildschirm der im US-Patent 4,573,764 beanspruchten Art. Eine detailliertere Beschreibung findet sich in dem Patent, das hiermit durch Nennung hierin aufgenommen ist.
Fig. 1 zeigt ein Rückprojektions-Farbfernsehsystem 10 mit einem Rückprojektionsschirm 12. Bildsignale werden von den Fernsehempfangskreisen 14 empfangen und über einzelne rote, grüne und blaue Kathodenstrahlröhren (CRT)/ Linsen-Projektorbaugruppen 16,18 und 20 auf die hintere Fläche 22 des Projektionsschirms 12 projiziert. Die drei CRT-/Linsen-Projektorbaugruppen enthalten jeweils eine CRT und die zugehörige Projektoroptik und sind horizontal zum Schirm 12 angeordnet. Die grüne Baugruppe 18 ist so positioniert, daß ihre optische Achse 26 mit der Projektions-Mittelachse zusammenfällt, während die roten und blauen Baugruppen 16 und 20 mit der optischen Achse 24 bzw. 28 seitlich und im Winkel zur grünen Achse 26 versetzt sind.
Der hintere Teil 22 des Schirms 12 beinhaltet eine kreisförmige Fresnellinse mit einer endlichen ersten Konjugierten und einer unendlichen zweiten Konjugierten (wobei Konjugierte definiert wird als Entfernung der Stelle, an der die Hauptlichtstrahlen von der Fresnellinse zusammenlaufen) zum Parallelrichten der Streulichtstrahlen von der CRT-Projektorbaugruppe 18.
Der Ausdruck "unendlich" bedeutet hier, daß er den Bereich der Konjugierten vom minus 5- bis plus 5fachen des erwarteten mittleren Abstandes von den Zuschauern umfaßt.
Der vordere Teil 30 des Schirms 12 beinhaltet eine Anordnung vertikal ausgerichteter und zueinander paralleler Linsenrasterelemente oder kleiner Linsen 32 in engen Abständen, welche so geformt sind, daß das Licht horizontal über einen weiten Betrachtungswinkel α im Betrachtungsfeld 33 verteilt wird.
Fig. 2, ein Querschnitt durch drei dieser kleinen Linsen, zeigt die bevorzugte optische Oberfläche für Weitwinkelbetrachtung. Jedes Linsenrasterelement 32 hat Seitenflächen 34 und 36 und eine obere Spitzenfläche 38. Die Seitenflächen 34 und 36 können geradlinig sein, sind aber vorzugsweise nach außen gewölbt und haben eine mittlere Neigung R und R', die so gewählt ist, daß der gewünschte Innenreflexionsgrad, um das Licht von einer Projektionsquelle auf die obere Spitzenfläche 38 zu lenken, erreicht wird. Die Spitzenfläche 38 hat eine Wellenform, die sich aus der Nebeneinanderstellung von zwei äußeren konvexen zylindrischen Elementen und einem konkaven zylindrischen Element in der Mitte ergibt.
Das Verhältnis der Breite W' der oberen Spitzenfläche 38 zur als Mittenabstand bezeichneten Breite W der Linsen muß mindestens 2 : 1, vorzugsweise mindestens 3 : 1, betragen. Das Verhältnis von Linsenhöhe h zum Mittenabstand W muß mindestens 1 : 1, vorzugsweise mindestens 3 : 2 betragen.
Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A des Schirms 12 und zeigt den hinteren Teil 22 mit einer herkömmlichen kreisförmigen Fresnellinse 220 an seiner Vorderseite und den vorderen Teil 30 mit einer linsengerasterten Linsenanordnung 300 an seiner Vorderseite. Wie die Erfindung lehrt, befindet sich eine horizontal ausgerichtete lineare Fresnellinse 310 hinter der linsengerasterten Anordnung 300, hier an der Rückseite des vorderen Teils 30 dargestellt. Diese lineare Fresnellinse hat eine endliche zweite Konjugierte, vorzugsweise von etwa 1,5 bis 9 Meter (5 bis 30 Fuß) vor der Linsenoberfläche, wobei der spezifische Wert so gewählt ist, daß er im Bereich des 1- bis 3fachen des erwarteten mittleren Sehabstands im Betrachtungsfeld liegt.
Eine solche horizontal ausgerichtete lineare Fresnellinse hat die Wirkung, daß mittlere vertikale Strahlen auf eine Stelle vor dem Schirm entsprechend der zweiten Konjugierten der Fresnellinse gerichtet werden und dadurch die Gesamt- Leuchtdichtegleichmäßigkeit des Schirms erhöhen.
Andere als die in Fig. 2 dargestellte Anordnung sind möglich, sofern die linsengerasterte Anordnung in vorderster Position bleibt. So kann beispielsweise die Lage der beiden Fresnellinsen vertauscht werden, oder beide Fresnellinsen können an gegenüberliegenden Flächen des hinteren Teils 22 angeordnet werden. Besteht die linsengerasterte Linsenanordnung aus zwei Flächen deckungsgleicher oder nicht deckungsgleicher linsengerasterter Anordnungen, sollte die lineare Fresnellinse vorzugsweise hinter der kreisförmigen Fresnellinse positioniert werden, so daß das projizierte Licht zuerst durch die lineare Fresnellinse tritt.
Bei linsengerasterten Anordnungen mit nur einer Fläche sollte die lineare Fresnellinse jedoch, wie in Fig. 3 dargestellt, vorzugsweise zwischen der linsengerasterten Anordnung und der kreisförmigen Fresnellinse positioniert werden, so daß das projizierte Licht zuerst durch die kreisförmige Fresnellinse tritt, und die erste Konjugierte der linearen Fresnellinse unendlich sein, so daß die Lichtstrahlen sich an der zweiten Konjugierten der linearen Fresnellinse konzentrieren.
Die Berechnung der Neigungswinkel für die Facetten der linearen Fresnellinse entspricht der für eine herkömmliche kreisförmige Fresnellinse mit einer unendlichen ersten Konjugierten, außer daß die Facetten linear statt kreisförmig sind.
Die lineare Fresnellinse wird gewöhnlich für eine unendliche erste Konjugierte und eine zweite Konjugierte von ca. 4,5 bis 2,5 m (15 bis 8 Fuß) ausgelegt. Mit den zur Berechnung der Fresnel-Facettenwinkel üblichen Gleichungen, vorzugsweise auf sphärische Aberration korrigiert, erhält man kleinere Facettenwinkel für die lineare Fresnellinse als für die herkömmliche, die gewöhnlich mit einer ersten Konjugierten von 0,75 bis 1,5 m (30 bis 60 Zoll) und einer unendlichen zweiten Konjugierten ausgelegt wird.
Ein höchst erwünschtes Merkmal der bevorzugten Ausführungsform ist es, daß die lineare Fresnellinse für eine Reihe unterschiedlicher Bildschirmgrößen gleich ausgelegt sein kann und von der Brennweite des Projektionsobjektivs und der Vergrößerung des Systems unabhängig ist. Dies bedeutet, daß die Werkzeugbestückung für die Kopiervorlage für die lineare Fresnellinse nicht für jeden zu fertigenden Projektionsschirm eingerichtet werden muß.
Erfindungsgemaß hergestellte Rückprojektionsschirme können mittels verschiedener Verfahren, einschließlich Formpressen, Spritzguß, Extrudieren, Warmwalzen, Gießen und Photopolymerisation, produziert werden. Diese Bildschirme können aus optisch transparenten oder durchscheinenden Feststoffen wie zum Beispiel anorganischen Gläsern und einer Reihe von Kunststoffen hergestellt werden. Außerdem kann der Bildschirm aus mehreren Stoffen zusammengesetzt sein. Ein bevorzugter Werkstoff ist Polymethylmethacrylat.
Wie oben erwähnt, werden im allgemeinen Streumittel bei derartigen Rückprojektionsschirmen eingesetzt, um die vertikale Verteilung des von den Projektionsobjektiven gelieferten Lichts zu steigern. Diese Streuung kann durch eine Quelleigenschaft des lichtbrechenden Materials, aus dem der Schirm hergestellt wird, bewirkt oder durch Strukturierung irgendeiner Oberfläche, vorzugsweise aber nicht der vorderen linsengerasterten Fläche, hervorgerufen werden, oder aus einer Diffusionsschicht in einem Verbundschichtstoff bestehen, oder aus einer Kombination dieser Methoden erzeugt werden. In der Regel sollte das Streumittel das vertikale Betrachtungsfeld auf 8 bis 30 Grad, vorzugsweise 12 bis 22 Grad, vergrößern.
Das Betrachtungsfeld wird hier konservativ als das Zweifache des Winkels zwischen einem Punkt maximaler Helligkeit und einem Punkt der halben maximalen Helligkeit definiert. Im allgemeinen ist die Steigerung der durch die lineare Fresnellinse bewirkten Leuchtdichtegleichmäßigkeit umso größer, je kleiner das vertikale Betrachtungsfeld ist.
Bei Verwendung einer linsengerasterten Anordnung der in Fig. 2 dargestellten Art in Verbindung mit einer herkömmlichen, das Licht parallel richtenden kreisförmigen Fresnellinse in einem Rückprojektionsschirm gemäß Darstellung in Fig. 3, jedoch ohne die lineare Fresnellinse, tritt beim Versuch, die Bildschirmverstärkung durch Verkleinerung des Streuwinkels (und folglich des vertikalen Betrachtungswinkels) zu erhöhen, ein lästiger heller waagerechter Lichtstreifen im mittleren Bereich des Schirms auf.
Durch Verwendung der linearen Fresnellinse auf die hier beschriebene Art und Weise wird dieser helle Streifen erheblich reduziert oder ganz beseitigt, und somit können höhere Verstarkungen für diese Weitwinkelbildschirme erzielt werden, als dies zuvor der Fall war.
Dies beruht auf der Tatsache, daß ein Betrachter, dessen Augen sich auf Höhe der vertikalen Position der mittleren Strahlen durch die Bildschirmmitte und ebenso in einer Entfernung vom Bildschirm befinden, welche der zweiten Konjugierten der linearen Fresnellinse entspricht, gleichzeitig in allen vertikalen Teilen des Bildschirms eine maximale Leuchtdichte sieht. Außerdem verändert sich in allen Teilen des Bildschirms die Helligkeit mit derselben Geschwindigkeit, wenn der Betrachter seine vertikale Betrachtungsposition ändert. Schließlich erlebt der Betrachter, wenn er sich zum Bildschirm hin oder von diesem weg bewegt, eine sehr geringe Veränderung der Helligkeit der verschiedenen Teile des Bildschirms, bezogen auf den hellen Teil des Bildschirms aus angemessenen Betrachtungsabständen, nicht nur aus dem der zweiten Konjugierten der linearen Fresnellinse entsprechenden Abstand. Infolgedessen wird durch Hinzufügen der linearen Fresnellinse die Sichtbarkeit der Wiedergabe durch eine wesentliche Steigerung der Übereinstimmung der Leuchtdichte des wiedergegebenen Bilds mit dem idealen Bild verbessert.
Es ist bekannt, daß der scheinbare Kontrast von Bildern, die auf solchen Rückprojektionsschirmen wiedergegeben werden, durch Einbringen eines lichtabsorbierenden Materials wie zum Beispiel einer sogenannten "schwarzen Maske" zwischen die Linsen zur Reduzierung des reflektierten Raumlichts verbessert werden kann. Fig. 2 zeigt die Abdeckung des Bildschirms 12 mit einer schwarzen Maske, wozu ein wesentlicher Teil der Nut 46 zwischen den Linsen mit schwarzen diskreten Partikeln 48, die sichtbares Licht absorbieren können gefüllt wird und diese Partikel mit einer Haut 50, welche sich zwischen den Linsenrippen 32 und über die Nut 46 erstreckt, festgehalten werden. Die Konstruktion einer derartigen schwarzen Maske ist im US-Patent 4.605.283, erteilt am 12. August 1986, beschrieben.
Durch Berechnung der Helligkeit des Bildschirms oben und unten bei verschiedenen Betrachtungsabständen mit und ohne die lineare Fresnellinse und Vergleich der Ergebnisse läßt sich erkennen, daß die Bildung des hellen Streifens reduziert wird. Ein solcher Vergleich wurde für ein 1,15 m (46 Zoll)- Projektionsfernsehsystem für ein vertikales Betrachtungsfeld von 16 Grad durchgeführt. Die Berechnungen beziehen sich auf einen Betrachter, dessen Augen sich auf der vertikalen Höhe befinden, bei der er die maximale Helligkeit in der Bildschirmmitte sieht. Die Zahlen in den Tabellen wurden für ein Verhältnis von Bildschirmhöhe zu - breite von 3 : 4 bei einer Bildschirmhöhe von 0,70 m (27,6'') und mit einer Gaußschen vertikalen Leuchtdichteverteilung in Abhängigkeit vom vertikalen Betrachtungswinkel berechnet. Ergebnisse sind in Tabelle I und II dargestellt, wobei der Durchschnitt der oberen und unteren Bildschirmhelligkeit, berechnet mit verschiedenen
Betrachtungsabständen, relativ zur Helligkeit in Bildschirmmitte (ein Zeichen für die gleichmäßige Leuchtdichte) zwischen 0,6 und 4,3 m (2-14 Fuß) aufgeführt ist. TABELLE I 1,15 m (46'')-Projektionsfernsehschirm (Diagonalmaß) OHNE LINEARE FRESNELLINSE Betrachtungsabstand Bildschirmverstarkung oben/unten, bezogen auf Verstärkung in Mitte Meter Fuß TABELLE II 1,15 m (46'')-Projektionsfernsehschirm (Diagonalmaß) LINEARE FRESNELLINSE: BRENNWEITE = 3 m (10 Fuß) Betrachtungsabstand Bildschirmverstärkung oben/unten, bezogen auf Verstärkung in Mitte Meter Fuß
Aus den Tabellen ist ersichtlich, daß die Leuchtdichtegleichmäßigkeit durch Einbau der linearen Fresnellinse in den Projektionsschirm um 11 Prozent bei 4,2 m (14 Fuß) bis auf über 700 Prozent bei 0,6 m (2 Fuß) gesteigert wird.
Der Einbau der horizontalen linearen Fresnellinse hat folgende Auswirkung: Soweit es die horizontale Verteilung der Strahlen durch den Schirm betrifft, verhält sich der Schirm so, als ob er eine konventionelle kreisförmige Fresnellinse mit einer unendlichen zweiten Konjugierten hätte, soweit es jedoch die vertikale Verteilung betrifft, verhält sich der Schirm so, als ob er eine konventionelle kreisförmige Fresnellinse mit einer endlichen zweiten Konjugierten hätte.
Die horizontale lineare Fresnellinse eignet sich besonders gut für einen Schirm mit vertikaler Linsenanordnung, bei der die Form der Linsen nicht von ihrem horizontalen Abstand von der Schirmmitte abhängt, da eine solche Anordnung optimal für alle horizontalen Positionen auf dem Schirm funktionieren kann.
Ein anderer Weg, den Zweck der vorliegenden Erfindung zu erreichen, besteht in der Konstruktion einer zusammengesetzten Fresnellinse mit nur einer Oberfläche, so daß der Neigungswinkel der einzelnen Facetten der Linse sich abhängig vom Azimutalwinkel ändert, wodurch man eine Fresnellinse mit unterschiedlichen Konjugierten im vertikalen und horizontalen Querschnitt erhält. Dies läßt sich durch Verwendung eines Schleifapparats mit eingebauter Kurvenvorrichtung erreichen. Die Kurve muß nur den Winkel ändern, in dem das Schleifwerkzeug abhängig vom Azimutalwinkel gehalten wird. Mit diesem Verfahren lassen sich Fresnellinsen mit Facetten in gleichen Abständen herstellen, das heißt mit einem konstanten Mittenabstand der Facetten. Die Leistung dieser zusammengesetzten Fresnellinse wäre genau richtig für vertikale und horizontale Querschnitte durch die Mitte der Fresnellinse und wäre höher bei allgemeinen Azimutalwinkeln als bei ausschließlicher Verwendung einer herkömmlichen kreisförmigen Fresnellinse mit unendlicher zweiter Konjugierter.
Das Verfahren mit einer einzelnen zusammengesetzten Fresnellinse ist besonders attraktiv in Verbindung mit einem einteiligen Schirm. Ein derartiger Aufbau mit einem einteiligen Schirm bietet als Vorteile stärkeren Kontrast und mechanische Festigkeit.
Einige weitere Abwandlungen der Erfindung wurden erwogen. Zum Beispiel können Hybridlinsenanordnungen, bei denen der Querschnitt der Schliffoberflächen der horizontalen linearen Fresnellinse um eine Krümmung ergänzt wird, so wirken, daß die Hauptstrahlen in einen gesteuerten Bereich von Winkeln gestreut werden, womit eine genaue Steuerung des vertikalen Betrachtungsfelds ermöglicht wird.
Eine weitere Erweiterung der Erfindung ist die vertikale Verschiebung der "Mitte" der linearen Fresnellinse, um die mittlere Richtung des vom Projektionsschirm kommenden Lichts anzuheben oder auf andere Weise zu optimieren. Wegen der relativ geringen optischen Leistung, die von der linearen Fresnellinse im Vergleich zu einer herkömmlichen kreisförmigen Fresnellinse verlangt wird, und aufgrund der Tatsache, daß die Linse nur im vertikalen Querschnitt eine optische Leistung hat, führt die Verschiebung der linearen Fresnellinse zu einer relativ geringfügigen Abnahme des Wirkungsgrads.
Wie bekannt ist, ist ein weiteres Mittel zum Anheben der mittleren Richtung des Lichts vom Schirm ein Segmentprisma.
Schließlich kann, wenn die kreisförmige Fresnellinse so gestaltet ist, daß das durch sie durchtretende projizierte Licht konvergiert (d. h., die zweite Konjugierte ist eine endliche Strecke im Betrachtungsraum), eine vertikale lineare Fresnellinse mit negativer Leistung die Winkel in den horizontalen Querschnitten so korrigieren, daß sie senkrecht zur vertikalen linsengerasterten Anordnung werden.

Claims

1. Farbfernseh-Rückprojektionsschirm (12) mit einer Vorderseite und einer gegenüberliegenden Rückseite und mit:

- einer kreisförmigen, im wesentlichen parallel richtenden Fresnellinsenkomponente (220)

- einer Anordnung (300) länglicher Linsenrasterelemente an der Vorderseite, welche sich in einer ersten Richtung zum Verteilen von Licht in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erstrecken

- Streumitteln zum Verteilen von Licht in der ersten Richtung, gekennzeichnet durch eine weitere lineare Fresnellinsenkomponente (310) mit länglichen Fresnel-Facetten, die sich in der zweiten Richtung zum Konvergieren von Licht in der ersten Richtung erstreckt.

2. Schirm nach Anspruch 1, bei dem die linsengerasterte Linsenanordnung (300) zueinander parallele, nebeneinander angeordnete Linsenrasterelemente (32) umfaßt, welche sich über die gesamte Länge des Schirms in der ersten Richtung erstrecken und in der zweiten Richtung durch einen zuvor festgelegten Abstand, Mittenabstand (W)genannt, voneinander getrennt sind.

3. Schirm nach Anspruch 2, bei dem jedes Linsenrasterelement (32) eine Spitzenfläche (38), mit beidseitig konvexen zylindrischen oder flachen Teilen und einem konkaven zylindrischen Mittelteil, ein Verhältnis von Höhe zu Mittenabstand von mindestens 1 : 1 und ein Verhältnis von Mittenabstand zu Spitzenbreite von mindestens 2 : 1 aufweist.

4. Schirm nach Anspruch 1, mit zwei Teilen, einem Vorderteil (30) und einem Rückteil (22), wobei jedes Teil (22), (30) eine vordere und hintere Oberfläche hat: die in der ersten Richtung ausgerichtete linsengerasterte Linsenanordnung (300), die sich an der vorderen Oberfläche des Vorderteils (30) befindet; die kreisförmige Fresnellinse (220), die sich an einer Oberfläche des Rückteils (22) befindet; und die lineare Fresnellinse (310), die sich an der Rückseite der linsengerasterten Linsenanordnung (300) an einer der übrigen Oberflächen befindet.

5. Schirm nach Anspruch 4, bei dem die lineare Fresnellinse (310) zwischen der linsengerasterten Linsenanordnung (300) und der kreisförmigen Fresnellinse (220) angeordnet ist.

6. Schirm nach Anspruch 5, bei dem sich die lineare Fresnellinse (310) an der hinteren Oberfläche des Vorderteils (30) befindet.

7. Schirm nach Anspruch 5, bei dem die lineare Fresnellinse (310) eine unendliche erste Konjugierte und eine zweite Konjugierte innerhalb des Bereichs von circa 1,5 bis 9 m (5 bis 30 Fuß) hat.

8. Schirm nach Anspruch 2, bei dem die linsengerasterte Linsenanordnung (300) lichtabsorbierende Mittel (48) in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Linsenelementen enthält.

9. Schirm nach Anspruch 1, der zusätzlich Mittel zum Anheben der mittleren Richtung des vom Schirm abgestrahlten Lichts umfaßt.

10. Schirm nach Anspruch 9, bei dem das Mittel ein Segmentprisma umfaßt.

11. Schirm nach Anspruch 1, bei dem die kreisförmigen und linearen Fresnellinsenkomponenten zu einer einzelnen Fresnellinse mit einer zusammengesetzten Oberfläche zusammengefaßt werden, wodurch sich die zweite Konjugierte der zusammengesetzten Linse von endlich in vertikaler Richtung in unendlich in horizontaler Richtung ändert.

12. Schirm nach Anspruch 11, bei dem die zusammengesetzte Fresnellinse eine minimale zweite Konjugierte im Bereich von circa 1,5 bis 9 m (5 bis 30 Fuß) hat.