DE69533324T2

DE69533324T2 - Rückprojektionsanzeigesystem

Info

Publication number: DE69533324T2
Application number: DE69533324T
Authority: DE
Inventors: Masanori Ogino; Yoshiaki Iwahara; Shoji 681-106 Kuroda; Shuichi Sakamoto; Takashi Itoh; Makoto Kamiya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: EP0706077B1; DE69533324D1; DE69534138T2; EP1248145B1; EP0706077A1; EP1248145A1; EP1528427A2; EP1528427A3; DK0706077T3; DK1248145T3; DE69534138D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochpräzisionsrückprojektionsanzeigesystem, welches einen verbesserten Kontrast und eine horizontale Richtcharakteristik und ein breiteres vertikales Blickfeld aufweist.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
1 zeigt den Aufbau einer gewöhnlichen Rückprojektionsanzeige mit einer einzigen Projektionslinse. In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Farb-CRT als ein Originalbildgebungsmittel, Bezugszeichen 2 steht für ein Projektionslinsenmittel und Bezugszeichen 3 steht für ein durchlässiges Bildschirmmittel.
2 zeigt den Aufbau eines gewöhnlichen lichtdurchlässigen Bildschirms. Für Einzelheiten seines Betriebsprinzips schauen Sie nach in JP-A-58-59436, US-Patent Nr. 4,725,134, US-Patent Nr. 33,795 und JP-A-60-263932. Bezugszeichen 4 steht für ein Fresnel-Blatt zur Umformung von divergierenden einfallenden Lichtstrahlen in parallele Lichtstrahlen und Bezugszeichen 5 steht ein für ein linsenförmiges Blatt zur Streuung von Lichtstrahlen in der horizontalen Richtung.
3A zeigt eine vergrößerte Teildraufsicht des linsenförmigen Blattes 5 im Schnitt. Bezugszeichen 6 veranschaulicht die linsenförmige Linsenoberfläche, die auf der Lichteingabeseite gebildet wird, Bezugszeichen 7 veranschaulicht eine Umgebungslichtabsorptionsstreifen, Bezugszeichen 8 veranschaulicht einen lichtdurchlässigen Teil und Bezugszeichen 4' (Verweis auf 2) veranschaulicht eine linsenförmige Linsenoberfläche zur Streuung von Lichtstrahlen in der vertikalen Richtung. Bezugszeichen 9 veranschaulicht Lichtstrahlen, gestreut im Bereich von ungefähr 40° nach den rechten und linken Seiten, Bezugszeichen 10 und 10' veranschaulichen Lichtstrahlen, welche divergiert werden sollen, im Bereich von ungefähr 50° oder mehr nach den rechten und linken Seiten. Die oben beschriebene herkömmliche Technik weist wenigstens eins der drei folgenden Probleme auf.

(1) Wie veranschaulicht in 3A, muss um den Bildkontrast zu verbessern, die Breite T des lichtdurchlässigen Teils 8 so klein wie möglich sein, ungefähr 40% oder weniger vom Matrixabstand W der linsenförmigen Linse 6 (ein T/W-Verhältnis wird genannt ein Dienstfaktor der Lichtdurchlässigkeit). Mit diesen Einstellungen jedoch, werden die Lichtstrahlen 10, 10', welche im Bereich von ungefähr 50° oder mehr nach den rechten und linken Seiten abgelenkt werden sollen, durch die schwarzen Streifen 7 unterbrochen, wie in 3A gezeigt. Die herkömmliche Technik ist deswegen mit einem Problem verbunden, dass das Bild in einem Bereich von 50° oder mehr nach den rechten und linken Seiten nicht beobachtet werden kann, wenn der Kontrast verbessert werden soll.
(2) Das linsenförmige Blatt 5 ist im Allgemeinen aus transparentem Methacrylatharz durch Extrusionsrollengießen hergestellt. Um ein Hochpräzisionsbild auf einem Schirm mit einer Diagonallänge von ungefähr 50 Inch (1 m Breite und 0,75 m Höhe) anzuzeigen, muss der Matrixabstand W der linsenförmigen Linse 6 ungefähr 0,4 mm oder weniger Betragen und die Dicke des linsenförmigen Blattes 5 muss ungefähr 0,6 mm oder weniger betragen. Probleme, die von einer Genauigkeitsgrenze des Extrusionsrollengießens verursacht werden, werden mit Bezug auf 4A und 4B beschrieben werden. Bezugszeichen 5, 6, 7 und 8 in 4A und 4B veranschaulichen ähnliche Elemente, wie jene, gezeigt in 3A. In den Beispielen, gezeigt in 4A und 4B, ist die Kante des lichtdurchlässigen Teiles 8 an seiner Lichtausgabeoberfläche rund hergestellt, wegen der ungenügenden Gießgenauigkeit. Die Dicke des linsenförmigen Blattes 5, gezeigt in 4A, ist ebenfalls kleiner als der entworfene Wert, wobei die Dicke des linsenförmigen Blattes 5, gezeigt in 4B, ebenfalls größer ist als der entworfene Wert. Die Lichtstrahlen 14, 14' haben unzureichende divergierende Winkel nach den rechten und linken Seiten, wegen der runden Kanten und Lichtstrahlen 15, 15' veranschaulichen eine Totalreflektion an der Lichtausgangsoberfläche. Es ist deswegen schwierig mit der herkömmlichen Technik einen Schirm von hoher Genauigkeit und hoher Qualität herzustellen.
(3) Der Erfinder hat ein weiteres Problem herausgefunden mit einem linsenförmigen Blatt, was die Dicke von ungefähr 0,6 mm oder weniger aufweist, das es dazu neigt, sich unter seinem eigenen Gewicht zu verziehen. Dieser Fall ist veranschaulicht in der vertikalen Schnittansicht von 3B. Bezugszeichen 60 und 60' veranschaulichen einen Bildschirmrahmen zur Stützung des Schirms mit Drehmoment, und Bezugszeichen 5 veranschaulicht ein verzogenes linsenförmiges Blatt.

Analyseergebnisse von Euler's Verziehungsformel werden unten angegebenen.
t: Dicke
E ≈ 200 kg/mm² (Young's Betrag)
l ≈ 0,75 m (Bildschirmhöhe) F2 ≈ 0,5 m3l (Druck der Bildschirmhälftenhöhe) (2)m₃ ≈ 1,2 g/cm³ (Dichte)

– F₂ ≈ 0,45 g/mm²
– t/l > 0,00083
–

Die Formel (1) ist eine allgemeine Eulersche Verziehungsformel und die Formel (2) ist eine Eigengewichtdruckformel.
Wie von den obigen Formeln erkannt werden kann, ist ein Auftreten des Eigengewichtsverzugphänomens theoretisch für einen 50-Inch Schirm mit einem linsenförmigen Blatt von 0,62 mm Dicke oder weniger bewiesen.
Ein weiteres Problem der herkömmlichen Technik ist ein beschränkter Kontrast von ca. 160 : 1 oder weniger auf Grund von Überstrahlungen an dem Verbindungsabschnitt zwischen den Projektionslinsenmitteln und den original Bildgebungsmitteln 1, sogar, wenn ein Raumlicht abgeschaltet wird. Der Kontrast, der vom menschlichen Auge visuell und physiologisch aufnehmbar ist, liegt bei ungefähr 300 : 1. Es wurde deswegen gewünscht, den Kontrast weiter zu verbessern.
Ein weiteres Problem der herkömmlichen Technik liegt darin, dass der Bildkontrast vermindert wird durch die Reflektion von Raumbeleuchtungsumgebungslicht, falls das Licht sehr hell ist.
Ein weiteres Beispiel vom Aufbau einer herkömmlichen Rückprojektionsanzeige wird in 5 gezeigt. In 5 steht Bezugszeichen 101 für einen Schirm, Bezugszeichen 102 steht für eine Projektionslinse, Bezugszeichen 103 veranschaulicht eine Originalbildgebungsoberfläche, Bezugszeichen 104 veranschaulicht ein Originalbildgebungsmittel, Bezugszeichen 105 steht für einen Ausgabeverstärker, Bezugszeichen 106 steht für einen Vorverstärker, und Bezugszeichen 107 veranschaulicht einen Bildsignaleingabeanschluss. Falls der Bildschirm eine CRT ist, dann besteht die Originalbildgebungsoberfläche 103 in der Schirmseite der CRT und falls die Anzeige eine Flüssigkristallanzeige ist, dann besteht sie aus einem Flüssigkristallpanel.
Ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen lichtdurchlässigen Schirms wird in 6 gezeigt. In 6 steht Bezugszeichen 106 für ein Fresnel-Blatt, Bezugszeichen 109 steht für ein linsenförmiges Blatt zur vertikalen Lichtstreuung, Bezugszeichen 110 veranschaulicht ein Linsenblatt zur horizontalen Lichtstreuung, Bezugszeichen 112 veranschaulicht eine vertikale mikrolichtstreuungslinsenförmige Lichtoberfläche, welche einen Abstand von ca. 80 μm aufweist, Bezugszeichen 111 steht für eine makrolichtsammelnde Fresnel-Linsenoberfläche, welche einen Abstand von ca. 100 μm aufweist, Bezugszeichen 113 veranschaulicht eine horizontale mikrolichtstreuungslinsenförmige Linsenoberfläche, welche einen Abstand von ca. 500 μm aufweist, und Bezugszeichen 114 veranschaulicht eine Schwarzstreifenoberfläche. 7 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Zwischenraumes des Blattes 10. Die Lichtfortpflanzungsrichtung ist durch eine durchgezogene Linie mit Pfeilen angegeben. Bezugszeichen 114' veranschaulicht einen lichtdurchlässigen Teil und Bezugszeichen 114 veranschaulicht einen schwarzen Streifenteil. Eine lichtstreuende Teilchenlage ist allgemein auf einem der Blätter 8, 9 und 10 vorgesehen. Zur genauen Erklärung von 6 und 7 schauen Sie in dem oben zitierten US-Patent Nr. 4,725,134 nach, welches durch den gleichen Erfinder vorgeschlagen wird.
8 und 9 stellen Graphen dar, welche die horizontale und vertikale Richtcharakteristik des Schirms, der in 7 gezeigt ist, veranschaulichen. Ein geeigneter visueller Bereich ist im Allgemeinen vorgegeben durch einen Winkelbereich mit einer relativen Helligkeit von einem Drittel oder höher. Dieser Winkelbereich wird in dieser Ausführungsform Streuwinkel genannt. Wie aus 8 und 9 erkannt werden kann, beträgt mit der herkömmlichen Technik der horizontale Streuwinkel ungefähr mehr als 90° und der vertikale Streuwinkel beträgt ungefähr 20°, wobei diese Winkel konstant über den gesamten Schirm sind. Der Verstärkungsfaktor dieses Schirms ist ungefähr 6.
Diese Schirmeigenschaften sind ausreichend für gegenwärtige Fernsehsysteme, welche ungefähr 250 Abtastzeilen pro Feld benutzen, aber ungeeignet für einen Computerschirm, der ungefähr 1000 oder mehr Abtastzeilen aufweist. Der Grund dafür wird durch folgendes klar gestellt.
10 zeigt eine vertikale Richtcharakteristik und einen geeigneten visuellen Bereich eines herkömmlichen Schirms. Bezugszeichen 115 veranschaulicht einen ausgangsseitigen Brennpunkt eines herkömmlichen Schirms.
Ein zentraler Strahl von Lichtstrahlen, die von jedem Punkt des Schirms ausgegeben werden, pflanzt sich in Richtung dieses Brennpunktes fort. H ist eine effektive Höhe des Schirmes. Eine durchgezogene Linie mit einem Pfeil veranschaulicht die Lichtfortpflanzungsrichtung, der Bereich auf der Innenseite der verdeckten Linien ist ein geeigneter visueller Bereich.
Im Falle des Schirmes von einem allgemeinen Fernsehsystem, ist es bekannt, dass der Abstand von dem Schirm zu jedem Betrachter, d. h. ein geeigneter visueller Bereich, 3H bis 8H beträgt. Der geeignete visuelle Bereich, der in 10 gezeigt ist, beinhaltet diesen Bereich von 3H bis 8H. Deswegen ist dieser Bereich geeigneten für einen Schirm eines allgemeinen Fernsehsystems.
Im Falle eines Schirms für eine Computeranzeige, welche 1000 oder mehr Abtastzeilen aufweist, jedoch betrachtet der Benutzer den Schirm an einem Ort, der näher am Schirm liegt, als bei einem allgemeinen Fernseher. 11 veranschaulicht diesen Fall. Bezugszeichen 116 gibt die Verteilung von Augenorten an. Es ist gewünscht, dass der kürzeste Abstand ca. 1H beträgt. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, hat die herkömmliche Technik die vertikale lichtstreuungslinsensenförmige Linse 112, die in 6 gezeigt wird, einheitlich intensiviert, um den vertikalen Streubereich, der in 9 gezeigt wird, auf das Doppelte zu verbreitern (ungefähr 40°). Dieser Ansatz jedoch vermindert die Schirmverstärkung auf ungefähr die Hälfte und die Helligkeit auf jedem Punkt des gesamten Schirms um die Hälfte, was das Problem der Schwierigkeit der Betrachtung eines Bildes auf dem Schirm wegen der verminderten Helligkeit aufwirft. Falls die Lichtquellenstärke verdoppelt wird, um die verminderte Helligkeit zu kompensieren, wird die Leistungsaufnahme groß und erfordert zusätzliche Kosten zur Wärmeableitung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Rückprojektionsanzeigesystem bereitzustellen, welches einen hohen Kontrast aufweist, welches dazu geeignet ist, die oben beschriebenen Probleme in Verbindung mit herkömmlichen Techniken zu lösen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Anwendungsfelder von Projektionsanzeigen zu erweitern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rückprojektionsanzeige bereitzustellen, deren vertikaler Streuwinkel durch eine vertikale Lage des Schirmes moduliert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rückprojektionsanzeige bereitzustellen, welche eine Funktion zur Kompensation wenigstens eines Teils einer relativen Helligkeitsänderung des Schirms aufweist, welche durch eine Modulation des vertikalen Streuwinkels verursacht wird.
Um die obigen Ziele zu erreichen, wird ein Rückprojektionsanzeigesystem gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Überstrahlungsverhinderungsmittel können zwischen den Originalbildgebungsmitteln und den Projektionslinsenmitteln eingebracht werden, wobei die Überstrahlungsverhinderungsmittel Polarisiermittel und Viertelwellenlängenplattenmittel beinhalten.
Polarisiermittel können verwendet werden zur Verhinderung, dass ein Kontrast durch Raumbeleuchtungsumgebungslicht vermindert wird.
Leitende Filmmittel können zur Verstärkung der Plattenmittel eines Schirms durchlässiger Bauart angebracht werden.
Das Verstärkungsplattenmittel (transparent) ist mit dem Verbindungsmittel verbunden (transparent) mit dem linsenförmigen Blatt auf der Lichtausgabeseite, wodurch jede Luftlage entfernt wird. Die Brechungsindices der Verstärkungsplattenmittel und der Verbindungsmittel werden so gewählt, dass sie einen Brechungsindexunterschied von 0,1 oder weniger zum linsenförmigen Blatt aufweisen. Dadurch kann eine Erhöhung der Grenzflächenreflektionsverluste vermieden werden. Der Sinus eines Streuwinkels von Licht, welches durch die Verbindungsmittel durchtritt, kann auf ungefähr 1/1,5 reduziert werden.
Es ist deswegen möglich, den Lichtverlust durch schwarze Streifen mehr als bei herkömmlicher Technik zu reduzieren und einen horizontalen Streuwinkel von 50° oder mehr, nach den rechten und linken Seiten in der Luft vorzusehen.
Der Dienstfaktor des lichtdurchlässigen Teils kann auf 40% oder weniger gesetzt werden, und der Dienstfaktor des schwarzen Streifenteils kann auf 60% oder mehr gesetzt werden, was weitaus besser ist, als der gewöhnliche Dienstfaktor von 40%, und deswegen wird der Kontrast verbessert. Der horizontale Streuwinkel ist nicht nachteilig beeinflusst durch die Variation der Dicke des linsenförmigen Blattes, welches sich aus einer Variation der Gießbedingungen ergibt, weil die Brechungsindices der Verstärkungsplattenmittel und der Verbindungsmittel dem Brechungsindex des linsenförmigen Blattes angepasst sind. Die Polarisiermittel der Modifikation absorbieren Beleuchtungsumgebungslicht zu ungefähr 50% und verhindern dadurch eine Verringerung des Kontrastes.
Mit Überstrahlungsverhinderungsmitteln wird Licht, welches zum Teil durch die Projektionslinsenmittel reflektiert wird, daran gehindert, zu den Originalbildgebungsmittel wieder zurückzukehren, weil die Lichtpolarisationsebene um 90° verdreht ist. Es ist deswegen möglich zu verhindern, dass der Kontrast durch Überstrahlungen verringert wird.
Die Polarisationsrichtung der Polarisationsmittel für Raumbeleuchtungsumgebungslicht wird senkrecht auf jene der Polarisationsmittel des Schirms durchlässiger Bauart gesetzt. Das Raumbeleuchtungsumgebungslicht wird deswegen von dem Polarisationsmittel durch den Schirm absorbiert, so dass der Kontrast verbessert werden kann.
Die leitfähigen Filmmittel werden mit dem elektronischen System der Projektionsanzeige verbunden, so dass elektrostatisch geladener Staub daran gehindert wird, sich auf den Schirm zu legen und deswegen kann eine Kontrastverminderung, welche durch Staub verursacht wird, vermieden werden. Eine Menschmaschinenschnittstellentechnik kann angewendet werden, indem ein Schirm mit solchen leitenden Filmmitteln, wie einem Stifteingabelaptopcomputer, zur Vereinfachung seiner einfachen Bedienung verwendet wird. Eine Vielzahl von linsenförmigen Blättern können aufeinander angebracht werden und verbunden mit der Grundoberfläche der Verstärkungsplattenmittel, welche die Breite vom doppelten oder mehr als eines linsenförmigen Blattes aufweisen, unter Verwendung von Leitungsmitteln. Ein Großbildschirm, der eine Größe hat, die über die maximale Breite des linsenförmigen Blatts hinausgeht, welcher hergestellt werden soll, kann deswegen einfach zusammengesetzt werden. Anwendungsbereiche von Rückprojektionsanzeigen können deswegen erweitert werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Schirm durchlässiger Bauart bereitgestellt, welcher abstandsmodulierende linsenförmige Linsenmittel zur Streuung von Licht in der vertikalen Richtung aufweist.
Gemäß der Erfindung werden Lichtdichte-Modulationsmittel vorgesehen, zur Modulation einer Lichtdichte auf der originalen Bildgebungsoberfläche.
Der Matrixabstand, der abstandsmodulierten linsenförmigen Linsenmittel in einem Bereich, wo ein breiter vertikaler Streuwinkel benötigt wird, wird so gesetzt, dass er das ein-, zweifache oder mehr des Matrixabstandes beträgt, in der Nähe eines Bereichs, wo ein engster vertikaler Streuwinkel benötigt wird. Der Streuwinkel des linsenförmigen Linsenmittels ist im Allgemeinen proportional zu dem Matrixabstand, weil die linsenförmigen Linsenmittel dadurch gebildet werden, dass eine Anzahl von Linsenelementen, die dasselbe Profil aufweisen, in einer eindimensionalen Richtung nebeneinander angebracht werden. Der vertikale Streuwinkel, in einem Bereich wo der breiteste vertikale Streuwinkel benötigt wird, kann deswegen auf das ein-, zweifache verbreitert werden.
Das lichtdichte Modulationsmittel erhöht die Lichtdichte auf der Originalbildgebungsoberfläche in einem Bereich, wo ein breitester Sammelwinkel benötigt wird. Es ist deswegen möglich, wenigstens teilweise, eine geringere Helligkeit in einem Bereich, wo der breiteste Sammelwinkel benötigt wird, zu kompensieren.
Falls die originale Bildgebungsoberfläche durch eine CRT-Bildschirmplatte gebildet wird, kann eine Lichtdichte durch Steuerung der Intensität eines Elektronenstrahls unter Verwendung eines elektronischen Schaltkreises moduliert werden. Spezifisch kann der Verstärkungsfaktor eines Videosignalverstärkers synchron mit der vertikalen Abtastung gesteuert werden. Falls die originale Bildgebungsoberfläche durch ein Flüssigkristallpanel gebildet wird, kann die Lichtdichte durch zwei Verfahren moduliert werden. Mit einem ersten Verfahren wird die Lichtdichte eines Bildsignals, auf ähnliche Weise wie oben beschrieben, gesteuert. Mit dem zweiten Verfahren wird die Lichtdichte von Licht, das auf das Flüssigpanel einfällt, optisch gesteuert. Eine Kombination des ersten und zweiten Verfahren kann ebenso verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus einer allgemeinen Projektionsanzeige, welche eine einzige Projektionslinse verwendet;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche den Ausbau einer gewöhnlichen lichtdurchlässigen Anzeige veranschaulicht, welche durch die in 1 gezeigte Anzeige verwendet wird;
3A, 3B sind Diagramme, welche die Probleme in Verbindung mit dem Schirm, der in 2 gezeigt ist, erklären;
4A, 4B sind Diagramme, welche die Probleme in Verbindung mit dem Schirm, der in 2 gezeigt ist, erklären;
5 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer allgemeinen Projektionsanzeige, welche eine einzelne Projektionslinse verwendet;
6 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche den Ausbau eines herkömmlichen Schirms durchlässiger Bauart veranschaulicht, die durch die Anzeige, welche in 5 gezeigt ist, verwendet wird;
7 zeigt ein Diagramm zur Erklärung der Probleme, die in Verbindung mit dem Schirm, der in 6 gezeigt ist, auftreten;
8 zeigt einen Graphen, welcher die relative Helligkeit des Schirms, der in 6 gezeigt ist, veranschaulicht;
9 zeigt einen Graphen, welcher einen vertikalen Streuwinkel des Schirms, der in 6 gezeigt ist, veranschaulicht;
10 ist ein Diagramm zur Erklärung eines geeigneten visuellen Bereiches einer Anzeige, die in 5 gezeigt ist;
11 zeigt ein Diagramm zur Erklärung einer geeigneten Verteilung von Betrachtern für die Anzeige, die in 5 gezeigt ist;
12 zeigt eine vergrößerte Draufsicht im Schnitt, einer Ausführungsform eines linsenförmigen Blattes und einer transparenten Verstär kungsplatte eines Schirms, der von einer Anzeige dieser Erfindung verwendet wird;
13A, 13B stellen Diagramm zur Erklärung der Effekte von linsenförmigen Linsenblättern und transparenten Verstärkungsblättern, die in 12 gezeigt sind, dar;
14 zeigt eine weitere Ausführungsform eines linsenförmigen Linsenblatts und einer transparenten Verstärkungsplatte;
15 zeigt ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus einer weiteren Ausführungsform einer Anzeige;
16 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Betriebs zur Eliminierung von nachteiligen Auswirkungen von Überstrahlungen in der Anzeige, die in 15 gezeigt ist;
17 zeigt ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus einer weiteren Ausführungsform einer Anzeige;
18 zeigt ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus einer weiteren Ausführungsform einer Anzeige;
19 zeigt einen Graphen zur Erklärung der Reflektionsindices der Ausführungsform, die in 18 gezeigt ist;
20 zeigt ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus einer weiteren Ausführungsform einer Anzeige;
21 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Erklärung eines Verfahrens zur Anbringung eines linsenförmigen Linsenblattes auf einer Anzeige;
22 zeigt eine Seitenansicht zur Erklärung eines Verfahrens zur Anbringung eines Schirms auf einer Anzeige;
23 zeigt eine Seitenansicht zur Erklärung eines weiteren Verfahrens zur Anbringung eines Schirms auf einer Anzeige;
24 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Schirms, der bei dieser Erfindung Verwendung findet;
25 zeigt eine Seitenansicht eines abstandsmodulierten vertikalen linsenförmigen Linsenblattes, das in 24 gezeigt ist;
26 zeigt ein Diagramm zur Erklärung eines geeigneten visuellen Bereichs einer Anzeige, die den Schirm, der in 24 gezeigt ist, verwendet;
27 zeigt eine Seitenansicht zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform eines linsenförmigen Linsenblattes der Erfindung;
28 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Schirms, die durch eine Anzeige verwendet wird;
29 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform eines Schirms, der durch eine Anzeige verwendet wird;
30 zeigt eine Seitenansicht, welche eine weitere Ausführungsform eines linsenförmigen Linsenblattes veranschaulicht;
31 zeigt ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau einer Anzeige gemäß der Erfindung veranschaulicht;
32 zeigt Wellenformen, die den Betrieb der Ausführungsform, die in 31 gezeigt ist, erklären;
33 zeigt ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Anzeige gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
34 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Schirmes veranschaulicht; und
35 zeigt ein schematisches Diagramm, welche den optischen Pfad für den Entwurf eines Prismenwinkels zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Hauptteil einer grundsätzlichen Ausführungsform ist in 12 gezeigt. In dieser Figur bezeichnen Bezugszeichen 5 ein linsenförmiges Blatt, Bezugszeichen 6, 7 und 8 bezeichnen jeweils eine linsenförmige Linsenoberfläche, einen schwarzen Streifenteil und einen lichtdurchlässigen Teil.
Bezugszeichen 11 steht für ein transparentes Verstärkungsplattenmittel dieser Erfindung. Die gesamte Dicke des transparenten Verstärkungsplattenmittels und des linsenförmigen Blattes wird so gesetzt, dass sie den schon beschriebenen Formeln 1 und 2 genügt. Bezugszeichen 12 steht für ein transparentes leitfähiges Mittel dieser Erfindung. Die Brechungsindices von beiden Mitteln 11 und 12 sind so gesetzt, dass sie einen Unterschied von ungefähr 0,1 vom Brechungsindex von ungefähr 1,5 des linsenförmigen Blattes 5 haben.
Als ein Material des leitfähigen Mittels 12 kann ein acrylharzbasierendes Haftagens, Silikongel oder ähnliches verwendet werden.
Als ein Material der Verstärkungsplattemittel 11 kann Glas, Metacrylharz, Styrenharz, Polycarbonatharz oder ähnliches verwendet werden.
Das leitfähige Mittel kann durch folgende Schritte gebildet werden:

(1) Drucken von schwarzen Streifen 7 auf das linsenförmige Blatt 5 auf der Lichtausgabeseite;
(2) Beschichtung des leitfähigen Mittels 12 auf das linsenförmige Blatt 5 auf der Lichtausgabeseite;
(3) Befestigung des verarbeiteten linsenförmigen Blattes an dem Verstärkungsplattenmittel 11, während die Verstärkungsplattenmittel 11 und das verarbeitete linsenförmige Blatt durch einen Roller oder ähnliches zusammengedrückt werden, um sie in engen Kontakt miteinander zu bringen und eine Luftlage und Schaum daran zu hindern, zwischen ihnen eingebracht zu werden; und
(4) Aushärtung der leitfähigen Mittel 12 durch Anwendung ultravioletter Strahlen oder durch Einbringung desselben in eine Hochtemperaturatmosphäre.

Der Streuwinkel von Licht, der durch den lichtdurchlässigen Teil 8 der Anzeige, die in 12 gezeigt wird, durchtritt und die wie oben konstruiert ist, kann bei 40° oder weniger gehalten werden (Sinus^–1 1/1,5). Es ist deswegen möglich Licht daran zu hindern, von dem schwarzen Streifen 7 abgeschattet zu werden. In 12 bezeichnet Bezugszeichen 9 Lichtstrahlen, die im Bereich von ungefähr 40° nach den rechten und linken Seiten gestreut werden, und Bezugszeichen 10 und 10' veranschaulichen Lichtstrahlen, die außerhalb des Bereichs von ungefähr 50° nach den rechten und linken Seiten gestreut werden.
13A zeigt ein linsenförmiges Blatt 5, welches eine kleine Dicke aufweist; 13B zeigt ein linsenförmiges Blatt 5, welches eine große Dicke aufweist. Beide linsenförmige Blätter 5 haben den Dienstfaktor D_f2 = P2/P0 von 40% oder weniger in ihrem lichtdurchlässigen Teil 8, welcher gerundet ist, wegen einer ungenügenden Gießgenauigkeit. Bezugszeichen 15, 15', 16 und 16' veranschaulichen Lichtstrahlen, die einen Streuwinkel von 50° nach den rechten und linken Seiten haben.
Wie aus 12 erkannt werden kann und 13A und 13B, hat die Anzeige, die wie oben aufgebaut ist, die folgenden vorteilhaften Wirkungen:

(1) es kann ein horizontaler Streuwinkel von ungefähr 50° oder mehr nach den rechten und linken Seiten erhalten werden. Es ist deswegen möglich ein Bild von allen Ecken eines Raumes zu betrachten.
(2) Ein Erfordernis für eine Präzision eines Gießgerätes kann erleichtert werden. Der Herstellungsertrag kann deswegen verbessert werden und eine kosteneffiziente Anzeige kann realisiert werden.
(3) Der Dienstfaktor D_f1 im schwarzen Streifen kann auf 60% oder mehr erhöht werden, so dass ein Kontrast verbessert werden kann, d. h., D_f1 = P1/P0 > 60%, wo P0 ein Abstand (Matrixabstand) der linsenförmigen Linse 6 und ein Abstand des schwarzen Streifens 7 darstellt, und P1 die Breite eines schwarzen Streifens darstellt. P2 in 12 ist die Breite eines lichtdurchlässigen Teils 8.
(4) Ausgehend davon, dass der durchschnittliche Brechungsindex 1,5 ist und eine Brechungsindexdifferenz 0,1 beträgt, dann beträgt die Reflektivität R einer Grenzfläche zwischen dem linsenförmigen Blatt 5 und dem leitfähigen Mittel 12 und zwischen den leitfähigen Mitteln 12 und dem Verstärkungsplattenmittel 11 ein Niveau von ungefähr 0,1%. Es ist deswegen möglich zu verhindern, dass der Kontrast verringert wird. R = [(n1 – n2)/(n1 + n2)]2 ≈ (0,1/3)2 ≈ 0,1% (4)wobei n₁ und n₂ Brechungsindices des optischen Mediums darstellen.
(5) Weil die Ausgabeoberfläche des Verstärkungsplattenmittels 11 flach ist, kann ein reflektionsverhindernder Film (nicht gezeigt) auf dieser flachen Oberfläche gebildet werden, um die Verbesserung des Kontrastes zu erleichtern.

Darüber hinaus kann farbfilterndes Material, so wie z. B. Neodymatome (Nd) in die Verstärkungsplattenmittel gemischt werden, um Hauptwellenlängenbestandteile, wie z. B. rot, grün und blau, zu übertragen und andere Zwischenfarbkomponenten zu absorbieren, so dass die Farbreinheit und der Kontrast verbessert werden kann. Obwohl es sehr schwierig ist Neodym in linsenförmige Linsenmittel zu mischen, welche einen Hochpräzionsgießprozess erfordern, ist das Mischen von Neodym in Verstärkungsplattenmittel, welche keine hohe Genauigkeit erfordern, einfach.
Lichtdämpfendes Material, so wie z. B. Neodym oder Kohlenstoffatome können in das Medium der transparenten Verstärkungsplattenmittel 11 gemischt werden, um einen Kontrast zu verbessern, obwohl eine Lichtfortpflanzungswirksamkeit mehr oder weniger vermindert wird. Diese Erfindung ist nicht anwendbar auf ein Anzeigesystem, welches drei Primärfarbenprojektionsröhren verwendet, welche horizontal angebracht sind und drei Projektionslinsen (eine allgemeine Bauart von Projektionsanzeigen, die kürzlich auf diesem technischen Feld benutzt wurden), weil ein derartiges Projektionsbauartanzeigesystem es erfordert, eine farbverschiebungsverminderungslinseförmige Linsenoberfläche auf dem linsenförmigen Blatt auf seiner Lichtausgabeseite anzubringen.
Diese Erfindung ist lediglich anwendbar auf ein spezielles System, wie z. B. ein Einzellinsenprojektionssystem, oder ein dreifarbenvertikales Inlineanordnungsbauartsystem.
Die grundlegende Ausführungsform, die in 12 gezeigt ist, wurde beschrieben. Als nächstes wird eine Abwandlung der grundlegenden Ausführungsform mit Bezug auf 14 beschrieben. Bezugszeichen, außer 13, gezeigt in 14, stehen für die gleichen Elemente, wie jene die in 12, 13A und 13B gezeigt wurden. Bezugszeichen 13 steht für einen Polarisierer, zum Durchlass von lediglich horizontalen polarisierten Komponenten (des lichtelektrischen Feldes).
Hinzufügung des Polarisierers vermindert die Helligkeit des projizierten Lichtstrahls um ungefähr die Hälfte, jedoch kann er verhindern, dass der Kontrast durch Raumbeleuchtungsumgebungslicht verringert wird. Dieser Effekt kann weiter verstärkt werden, indem diese Abwandlung mit jeder der Strukturen, die in 15, 17 und 18 gezeigt sind, kombiniert wird, was später beschrieben werden wird.
34 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform. In dieser Zeichnung, bezeichnen Bezugszeichen 4, 5, 6, 7, 8, 11 und 12 Elemente, die schon beschrie ben wurden. Bezugszeichen 17 steht für ein vertikal streuendes linsenförmiges Linsenmittel zur Streuung von Licht um +/–5° oder mehr in der vertikalen Richtung. Dieses Mittel 17 wird auf der Eingabeseite des transparenten Verstärkungsplattenmittels 11 gebildet vor dem schon beschriebenen Zusammenbau von Plattenmitteln 11 und des linsenförmigen Blatts 5 durch die leitfähigen Mittel 12. Ein Verfahren zur Berechnung eines maximal benötigten Prismenwinkels für den Linsenabschnitt des vertikal streuenden linsenförmigen Linsenmittels 17 wird mit Bezug auf 35 beschrieben werden (welche den optischen Pfad veranschaulicht) und die folgende Gleichung.
In 35 und der obigen Gleichung, bedeutet n₂ einen Brechungsindex der transparenten Verstärkungsplattenmittel 11 und n₁ bedeutet einen Brechungsindex der leitenden Mittel 12, ausgehend davon, dass n₂ ungefähr 1,6 ist und n₁ ungefähr 1,5 ist, beträgt θ ungefähr 42°, um denselben Streuwinkel γ von 5° oder größer, gemäß der obigen Gleichung, aufzuweisen. Deswegen, kann der Lichtstreuwinkel γ von +/–5° erhalten werden, indem ein Profil jeder vertikalen Streulinse 17 gebildet wird, was die Form eines Bogens hat, der einen Fächerwinkel von ungefähr +/–42° oder größer aufweist.
Die vertikale Streulinsenlinse 17, die in einer integralen Struktur, welche in 34 gezeigt wird, zusammengebaut ist, ist nicht der Luft ausgesetzt, deswegen kann eine Reflektion an ihrer Grenzfläche auf 0,1 oder weniger, gemäß Gleichung (4), unterdrückt werden. Ein gewünschter vertikaler Streuwinkel kann erhalten werden, ohne den Kontrast zu vermindern. Die Beschreibung der Ausführungsform, die in 34 gezeigt wird, ist nunmehr vervollständigt.
15 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform. Bezugszeichen 1, 2 und 3' veranschaulichen gleiche Elemente, wie diejenigen, die vorher beschriebenen wurden.
Bezugszeichen 2' veranschaulicht einen Zylinder der Projektionslinsenmittel 2, Bezugszeichen 18, 19 und 20 veranschaulichen Linsenelemente, die Projektionslinsenmittel 2 aufbauen, Bezugszeichen 21 veranschaulicht eine Kühllösung, Bezugszeichen 22 veranschaulicht einen Behälter für die Kühllösung, Bezugszeichen 23 veranschaulicht Polarisierungsmittel zum Durchlassen lediglich horizontal polarisierter Komponenten und Bezugszeichen 24 und 25 veranschaulichen Viertellängenplattenmittel, die grundlegende Achsen von Doppelbrechung aufweisen, die um 45° gegenüber der horizontalen Ebene geneigt sind. Die Polarisiermittel 23 und die Viertelwellenlängenmittel 24 bauen ein Überstrahlungseliminierungsmittel der Erfindung auf. Es ist wirksam Viertellängenplattenmittel 25 mit Polarisiermittel 14, gezeigt in 14, zu verwenden.
Der Aufbau des Anzeigesystems, das in 15 gezeigt wird, wurde oben beschrieben. Als nächstes wird das Betriebsprinzip dieses Systems beschrieben mit Bezug auf 16.
In 16 sind die Polarisationsrichtungen der elektrischen Feldkomponenten des Lichts durch 26 bis 33 angegeben. Licht, welches von den Originalbildgebungsmitteln gebildet wird, hat sowohl vertikale als auch horizontale Komponenten, wie durch 26 angegeben. Lediglich die horizontal polarisierten Komponenten werden von den Polarisiermitteln 23 erhalten, wie durch 27 angegeben. Die horizontal polarisierte Welle wird zu einer kreisförmig polarisierten Welle durch die Wellenlängenplattenmittel verändert, wie durch 28 angegeben. Die kreisförmig polarisierte Welle wird zu einer horizontal polarisierten Welle durch die Viertellängenplattenmittel 25 verändert, wie durch 29 angegeben. Die horizontal polarisierte Welle wird ausgegeben als die gleiche horizontale polarisierte Welle von den Polarisiermitteln 13 des Schirms, wie durch 30 angegeben. Teilweise reflek tiertes Licht an der Grenzfläche der Linsenelemente 18, 19 und 20 wird zu Überstrahlungen, wie durch 31 angegeben. Die Überstrahlungen werden zu vertikal polarisierten Wellen durch die Viertelwellenlängenplattenmittel 24 verändert, wie in 32 angedeutet. Lediglich die horizontal polarisierten Komponenten treten durch die Polarisiermittel 23 hindurch und die vertikal polarisierten Komponenten werden abgefangen, so dass die Überstrahlungen, wie durch 33 angedeutet, abgefangen werden.
Überstrahlungen werden daran gehindert, zu den Originalbildgebungsmitteln 1 zurückzukehren, so dass der Kontrast des Bildes nicht verschlechtert wird. Die Beschreibung mit Bezug auf 15 und 16 ist nunmehr vervollständigt.
Als nächstes wird eine Veränderung der obigen Ausgestaltung beschrieben mit Bezug auf 17. Bezugszeichen 2, 2', 3', 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 und 25 stehen für gleiche Elemente, wie jene, die in 15 gezeigt sind. Bezugszeichen 34 steht für eine Weislichtprojektionsquelle, Bezugszeichen 35 steht für einen Reflektionsspiegel, Bezugszeichen 36 steht für ein Flüssigkristallpanel als Originalbildgebungsmittel und Bezugszeichen 37 veranschaulicht eine lichtsammelnde Fresnel-Linse. Das Betriebsprinzip dieses Anzeigesystems ist ähnlich zu dem Anzeigesystem, das in 16 gezeigt wird, und deswegen wird auf seine Beschreibung verzichtet.
Eine weitere Ausführungsform wird in 18 veranschaulicht. Bezugszeichen 38 steht für einen Präsentationsraum. Bezugszeichen 39 steht für einen durchlässigen Schirm der Erfindung, der zuvor beschrieben wurde, welcher an der Wand des Präsentationsraumes angebracht ist und der einen Polarisierer zum Durchlass lediglich horizontal polarisierter Komponenten beinhaltet. Bezugszeichen 40, 41 und 42 stehen für Fenster zum Einlass von Außenlicht, wobei an jedem ein vertikaler Polarisierer angebracht ist. Bezugszeichen 43 und 44 stehen für eine Raumbeleuchtungslichtquelle, Bezugszeichen 45 und 46 stehen für einen Polarisierer, zum Durchlass lediglich vertikal polarisierter Komponenten. Bezugszeichen 47 steht für einen vertikalen Polarisierer, welcher die Wand des Präsentationsraumes bildet.
Die Beschreibung des Aufbaus, der in 18 gezeigt wird, ist nunmehr vervollständigt. Als nächstes wird das Betriebsprinzip dieser Ausführungsform mit Bezug auf 19 beschrieben. Kurven 48 und 49 zeigen die Grenzflächenreflektivität einer S-Welle und einer P-Welle an. Dieser Graph wird gebildet unter der Annahme, dass ein Brechungsindex von jeder nicht-metallischen Substanz, die den Raum aufbaut, ungefähr 1,5 beträgt. Die S-Welle hat eine Polarisationsrichtung parallel mit einer Grenzfläche und die P-Welle hat eine Polarisationsrichtung (Richtung des elektrischen Feldvektors) in einer Ebene (Eingangsebene), die durch eine Normale zu einer Grenzfläche und einer Lichtfortpflanzungsrichtung gegeben ist.
Wie in 19 gezeigt, wird die Reflektivität einer P-Welle zu 0 in einem sogenannten Brewster-Winkel (tan^–1 1/1,5: ungefähr 55°). Die Reflektivität einer P-Welle ist immer kleiner als die einer S-Welle. Die Oberfläche an einem Dokument, das auf einem Schreibtisch des Präsentationsraums platziert ist, ist horizontal. Deswegen, ist die S-Welle horizontal polarisiert in Bezug auf das Dokument und die P-Welle ist vertikal polarisiert in Bezug auf das Dokument. Wenn lediglich vertikal polarisierte Komponenten des Raumbeleuchtungslichtes angeordnet sind, um sich im Fernfeld fortzupflanzen, können Überstrahlungen auf dem Dokument eliminiert werden. Die Anordnung, die in 18 gezeigt wird, vereinfacht es deswegen, das Dokument auf dem Schreibtisch zu lesen. Externes Umgebungslicht, das den Bildschirm 39 erreicht, besteht hauptsächlich aus vertikal polarisierten Komponenten, welche durch ein horizontal polarisierendes wellendurchlässiges Polarisiermittel auf dem Schirm absorbiert werden. Es ist deswegen möglich die Verschlechterung eines Kontrastes eines Bildes auf den Schirm zu minimieren. Die Beschreibung in Bezug auf 18 und 19 ist demnach vervollständigt.
Eine weitere Ausführungsform ist in 20 veranschaulicht, welche eine senkrechte Schnittansicht eines Schirms der Durchlassbauart zeigt. Bezugszeichen 50 veranschaulicht ein leitfähiges Filmmittel, das auf Verstärkungsplattenmittel 11 auf der Lichtausgabeseite gebildet wird. Das Material der leitfähigen Filmmittel kann Indiumzinnoxid sein. Bezugszeichen 51 steht für ein elektronisches System der Anzeige nach Projektionsbauart. Die leitfähigen Filmmittel 50 sind über das elektronische System 51 geerdet, so dass der Schirm daran gehindert wird durch statische Elektrizität aufgeladen zu werden, die Geschwindigkeit der Anlagerung von Staub auf der Oberfläche des Schirms wird deswegen verringert und die Kontrastverschlechterung ist gemindert. Eine Menschmaschinenschnittstellentechnik kann angewendet werden unter Verwendung eines Schirms mit einem derartigen Film, wie z. B. einem Stifteingabelaptopcomputer, was eine leichte Bedienbarkeitsfunktion verbessert (z. B. kann der Schirm auf eine Weise verwendet werden, wie eine Tafel oder ein Whiteboard, auf welchem Schriftzeichen und Graphiken handgeschrieben werden können).
21 und 22 zeigen Diagramme zur Erklärung eines Aufbauverfahrens für einen Schirm mit großen Ausmaßen, der eine Diagonallänge von ungefähr 100 Zoll oder mehr aufweist.
In 21 bedeutet Bezugszeichen 11 ein transparentes Verstärkungsplattenmittel, welches eine Breite von 2 m oder mehr und eine Dicke von ungefähr 3 mm aufweist. Bezugszeichen 5 und 5' stehen für linsenförmige Blätter, welche eine Breite von ungefähr 1 aufweisen. Ein leitfähiges Mittel (nicht gezeigt) ist zuvor auf der Ausgabeseite jedes der linsenförmigen Blätter 5 und 5' beschichtet, welche dann auf dem Verstärkungsplattenmittel 11 auf der Eingangsseite aufgebracht werden, um derartig einen großen Schirm zusammenzubauen.
Mit herkömmlichen Techniken, werden die linsenförmigen Blätter miteinander verbunden, ebenso an den benachbarten Seitenwänden 52. Diese schwierige Ar beit wird bei der Erfindung nicht benötigt und die Zusammenbauarbeit wird einfach.
22 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines großen Schirms, der um 7° nach vorne geneigt ist. Bezugszeichen 60 und 60' stehen für einen Schirmstützrahmen, Bezugszeichen 4 steht für ein Fresnel-Blatt, was eine Dicke von ungefähr 2 mm oder weniger aufweist, Bezugszeichen 5 steht für ein linsenförmiges Blatt, welches eine Dicke von ungefähr 0,5 mm aufweist, Bezugszeichen 12 steht für ein Verbindungsmittel, was eine Dicke von ungefähr 0,2 mm aufweist und Bezugszeichen 11 steht für ein transparentes Verstärkungsplattenmittel, was eine Dicke von ungefähr 3 mm aufweist.
Mit diesem Aufbau, können das Fresnel-Blatt 4 und das linsenförmige Blatt 5 in engen Kontakt miteinander durch ihr eigenes Gewicht gebracht werden. 23 veranschaulicht ein verändertes Anbringungsverfahren. Bezugszeichen 61 veranschaulicht eine rechtwinklige Säule, die an den oberen Abschnitt des Fresnel-Blattes 4 angeklebt ist, um das Gewicht des Fresnel-Blattes 4 auf das obere Ende der Verstärkungsplatte 11 einzubringen, und das Verziehen des Fresnel-Blattes 4 zu verhindern. Eine Ausführungsform eines Schirms, welche in der vorliegenden Erfindung verwenden werden soll, die in 24 dargestellt ist, wird beschrieben. Bezugszeichen außer 112', veranschaulichen Elemente, wie jene die in 6 gezeigt sind. Bezugszeichen 112' veranschaulicht ein abstandsmoduliertes linsenförmiges Linsenmittel, dessen vergrößerte Schnittansicht in 25 gezeigt wird. Die vertikalen Streuwinkel werden durch v1 bis v4 angegeben. Die vertikalen Streuwinkel v1 und v2 nehmen einen Kontaktwert von ungefähr 20° vom unteren Ende des Schirms bis zur halben Höhe desselben ein, der vertikale Streuwinkel v3 beträgt ungefähr 30° und der Streuwinkel v4 am oberen Ende des Schirms beträgt ungefähr 40°. Der Matrixabstand der linsenförmigen Linsen auf dem Bildschirmbereich (in der Nähe des oberen Endes), wo der breitestes Streuwinkel benötigt wird, wird ungefähr auf das doppelte dessen gesetzt, als auf dem Bildschirmbereich, (unteres Ende bis halbe Höhe). In praktischem Einsatz, wenn dieses Streu winkelbereichsverhältnis auf 1,2 oder mehr gesetzt wird, kann die Helligkeitsverminderung beträchtlich unterdrückt werden. Das charakteristische Merkmal dieser Erfindung ist das Streuwinkelbereichsverhältnis auf 1,2 oder mehr zu setzen.
Der geeignete visuelle Bereich des Schirms aus 25 wird in 26 veranschaulicht. Der Brennpunkt der Fresnel-Linse 111, die in 25 auf der Lichtausgabeseite gezeigt wird, ist in einer Position 117, die den Abstand von 3H vom Schirm 101 aufweist. Zentrale Strahlen von jedem Punkt auf dem Schirm pflanzen in Richtung dieses Brennpunktes 117 fort. Der Schirm 101 ist nach vorne um 10° geneigt.
Wie in 26 gezeigt, beträgt der vertikale Streuwinkel am oberen Ende des Schirms 20°, nach den oberen und unteren Seiten, 40° insgesamt (gestreut nach der unteren Seite mehr als 20° wegen der Nicht-Linearität der Snell-Gesetze), und der vertikale Streuwinkel im Schirmbereich vom unteren Ende bis zur halben Höhe beträgt 10° nach den oberen und unteren Seiten, 20° insgesamt. Der Bereich, der von verdeckten Linien umgeben wird, entspricht dem geeigneten visuellen Bereich. Wie mit Bezug auf 11 verstanden wird, ist der ausgestaltete Schirm zur Verwendung mit einem hochauflösenden Computerdisplay geeignet.
Die Schnittansicht des abstandsmodulierten linsenförmigen Linsenmittels 112', das in 25 gezeigt ist, kann von konvexer Linsenform, einer konkaven Linsenform, einer zylindrischen Linsenform, oder höherer Ordnung gekurvter Linsenform sein. Der maximale Streuwinkel einer zylindrischen Linse beträgt ungefähr 40°. Falls eine hyperbolisch gekrümmte Linse verwendet wird, kann der maximale Streuwinkel breiter gewählt werden. Die Beschreibung der Ausführungsform, die in 24 gezeigt wird, ist nunmehr vervollständigt.
Eine Modifikation dieser Ausführungsform wird in 27 veranschaulicht. In dieser Modifikation wird ein abstandsmoduliertes linsenförmiges Linsenmittel 112' auf der Lichtausgabeseite gebildet, im Gegensatz zu dem, was in 24 gezeigt ist. Die anderen Elemente sind die gleichen, wie jene, die in 24 gezeigt werden.
Eine weitere Modifikation des Schirms wird in 28 veranschaulicht. In dieser Modifikation wird das Blatt 109, das in 24 gezeigt wird, weggelassen, und ein abstandsmoduliertes linsenförmiges Linsenmittel 112' wird auf Lichteingabeseite des Fresnel-Blattes 108 ausgebildet. Obwohl die Anzahl der schirmaufbauenden Elemente durch diese Abwandlung vermindert werden kann, ist es wahrscheinlich, dass der Streuwinkel der unteren Seite breiter wird als der Streuwinkel auf der oberen Seite am oberen Ende des Schirms, so dass diese Modifikation bevorzugt in spezifischen Anwendungen eingesetzt wird.
Eine Modifikation eines Schirms, der für eine sogenannte Multischirmanwendung geeignet ist, welche aus zwei oder mehr Unterschirmen, die übereinander gestapelt sind, besteht, wird in 28 veranschaulicht. Der Brennpunkt einer Fresnel-Linse 111 auf der Lichtausgabeseite wird oft auf einen Unendlichkeitspunkt im Falle eines allgemeinen Multischirms gesetzt. Es wird gewünscht die Kontinuität der vertikalen Richtcharakteristik an der Grenze zwischen der ersten und zweiten Lage des Unterschirms sicherzustellen. Eine Abwandlung des Schirms, die geeignet zur Verwendung eines Subschirms auf der oberen Lage ist, wird in 29 veranschaulicht.
In 29 sind Elemente anders, als linsenförmige Linsenmittel 112'' ähnlich zu jenen die vorher beschrieben wurden. 30 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Blattes 109. In 30 sind die vertikalen Streuwinkel durch v1, v2, v3 und v4 angegeben, welche einen breiteren Winkel in umgekehrter Reinfolge als zitiert aufweisen. Diese linsenförmige Linsenoberfläche wird erzeugt, indem im Wesentlichen die Hälfte des aufeinanderfolgenden linsenförmigen Linsenelements in einem Bereich in der Nähe des größten Abstands gebildet werden. Das Profil jedes linsenförmigen Linsenelements kann von der Form sein, die teilweise eine zylindrische Form annähert oder eine ellipsoide Form durch gerade Liniensegmente annähert. Falls die längere Achse einer Ellipse mit der normalen Richtung des Schirms ausgerichtet wird, und ihre Exzentrizität in der Mitte zwischen 1 und einem inversen Brechungsindex des optischen Mediums gesetzt wird, dann ist der Schirm wirkungsvoll hergestellt für die Anwendungen, welche flache und gleichförmige vertikale Richtcharakteristiken erfordern.
In der Ausführungsform, die in 24 gezeigt wird und ihren Abwandlungen, kann der Abstand der abstandsmodulierten linsenförmigen Linsenmittel 112' oder 112'' auf 0 (einfache gerade Ebene) in einem Bereich, der lediglich engste Streuwinkel benötigt, gesetzt werden. Dies deswegen, weil eine lichtstreuende Partikellage auf einem der Blätter 108, 109 und 110 bereitgestellt wird, wie zuvor mit Bezug auf die gewöhnliche Technik beschrieben, so dass die lichtstreuende Partikellage eine niedrige Streuwinkelgrenze bereitstellt. Ein weiteres linsenförmiges Linsenmittel, welches einen Streuwinkel von ungefähr 10° aufweist, kann an der Lichteingabeoberfläche des Blattes 108 bereitgestellt werden, was in 29 gezeigt wird, oder an der Lichtausgabeoberfläche des Blattes 109. Mit dieser Anordnung, kann der scharfe Abschnitt der vertikalen Richtcharakteristik (siehe 9) zu einem sanften Abfall verändert werden. Der Abstand der vertikalen linsenförmigen Linsen kann im Bereich von einigen Zehntel Mikrometer bis ungefähr 1 mm liegen und kann kleiner als eine Pixelgröße in Abhängigkeit von speziellen Anwendungen gesetzt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung, welche die Ausführungsform, aus 24 verwendet, wird beschrieben. Ein elektronisches Lichtdichte-Modulationsmittel dieser Ausführungsform wird zunächst mit Bezug auf 31 beschrieben. In 31 sind Elemente, außer Elementen 117, 118 und 119, ähnlich zu jenen, die zuvor beschrieben wurden.
Bezugszeichen 117 veranschaulicht ein elektronisches Lichtdichte-Modulationsmittel, welches aus einer Verstärkungssteuerung besteht zur Steuerung der Ver stärkung proportional zu einem Eingangssignal an einem Eingangspin 118. Ein Block 119 stellt einen kombinierten Schaltkreis eines Synchronisationssignaltrenners und eines Wellengenerators dar. Der Betrieb des elektronischen Lichtdichte-Modulationsmittels wird mit Bezug auf ein Signalwellenformdiagramm, das in 32 gezeigt ist, beschrieben. In 32 wird eine Ausgangssignalwellenform des Vorverstärkers 106 durch 106' angegeben, eine Signalwellenform am Eingangspin 118 wird durch 118' angegeben und eine Ausgabewellenform der Verstärkungssteuerung 117 wird durch 117' angegeben, gezeigt. Bezugszeichen 119 veranschaulicht einen vertikalen Abtastzeitabschnitt und Bezugszeichen 120 veranschaulicht eine vertikale Pausenperiode, der vertikale Abtastabschnitt und die vertikale Pausenperiode bilden einen vertikalen Abtastabschnitt Tv. Die Wellenform bei 121 entspricht dem oberen Ende des Schirms, die bei 122 entspricht dem Schirm auf halber Höhe und die bei 123 entspricht dem Schirm an seinem unteren Ende. In diesem Beispiel, welches in 23 gezeigt wird, wird der Verstärkungsfaktor in einem Bereich des oberen Endes bis zur halben Höhe erhöht. Auf diese Weise kann die Verstärkungsleistung der Schirme, die in 24, 25, 27 und 28 gezeigt werden, ausgeglichen werden.
Die Wellenform 117', die in 32 gezeigt wird, gestattet eine Erhöhung der relativen Helligkeit am oberen Schirmende, was eine geeignete Kombination zur Verfügung stellt für bestimmte Anwendungen.
Die Beschreibung der elektrischen Lichtdichte-Modulationsmittel ist demnach abgeschlossen.
Ein Beispiel eines optischen Lichtdichte-Modulationsmittels ist in 33 veranschaulicht. In 33 sind Elemente anders als 124 bis 128 ähnlich zu jenen, die zuvor beschrieben wurden. Bezugszeichen 103 steht für ein Flüssigkristallpanel oder eine Glühbirne. Bezugszeichen 124 steht für eine Lichtquelle, Bezugszeichen 125 bezeichnet einen Reflektionsspiegel und Bezugszeichen 126 steht für ein Lichtdichte-Modulationsmittel, was eine Glasplatte darstellt, dessen untere Hälfte aus einer eindimensionalen Meniskuslinse besteht. Die Lichtstrahlen, die von dem Lichtdichte-Modulationsmittel ausgegeben werden, werden durch durchgezogene Linien mit Pfeilen 128 am oberen Ende angezeigt und durch durchgezogene Linien mit Pfeilen 127 am unteren Ende angezeigt. Wie aus 33 erkannt werden kann, kann die Dichte der Lichtstrahlen bei 127 mehr erhöht werden, als jene der Lichtstrahlen bei 128. Die Dichte kann weiter erhöht werden, weil die Lichtdichten-Modulationsmittel 126 dicker gemacht werden. Mit dem Aufbau, der in 33 gezeigt wird, kann der Verstärkungsfaktor und die Helligkeit auf dem Schirm 101 am oberen Ende kompensiert werden und daran gehindert werden sich zu vermindern.
Die Ausführungsform, gezeigt in 31 und 32, stellt eine relativ große Leistung, lediglich in einem Bereich des oberen Schirmendes, zur Verfügung, um zu verhindern, dass sich die Schirmhelligkeit vermindert. Auf diese Weise kann eine gute Darstellung erhalten werden, indem die gesamte Leistungsaufnahme bei einem Minimum gehalten wird.
Anstatt der Verwendung eines eindimensionalen Linsenmeniskusmittels 126, das in 33 gezeigt ist, kann der obere Lichtabgabebereich der Lichtquelle 124 breiter als der untere Lichtabgabebereich gemacht werden, um die Lichtdichte zu verändern.
Mit dem Aufbau der Erfindung kann die horizontale Schirmrichtcharakteristik einen Streuwinkel von 50° oder mehr nach den rechten und linken Seiten aufrechterhalten. Der Dienstfaktor des lichtdurchlässigen Teils kann auf 40% oder weniger gesetzt werden und der, eines schwarzen Streifenteils kann auf 60% oder mehr gesetzt werden, wodurch der Kontrast verstärkt wird und es verhindert wird, dass ein Herstellungsertrag verringert wird durch eine Veränderung der Gießbedingungen. Darüber hinaus, kann die Eigengewichtsverzerrung des linsenförmigen Blattes vermieden werden.
Weiterhin können Polarisiermittel zum Durchlass lediglich horizontal polarisierter Lichtkomponenten ungefähr 50% des Raumbeleuchtungsumgebungslichtes absorbieren, was auf dem Bildschirm auftrifft, wobei der Kontrast weiter verbessert wird.
Darüber hinaus, können Überstrahlungsverhinderungsmittel weiter den Kontrast verbessern.
Darüber hinaus, verbessern Polarisiermittel, die zwischen einem Schirm und einer Raumbeleuchtungslichtquelle eingebracht sind, zum Durchlass lediglich vertikal polarisierter Lichtkomponenten, weiterhin den Kontrast des wiedergegebenen Bildes und vermindern Überstrahlungen auf der Oberfläche eines Dokumentes auf einem Schreibtisch.
Darüber hinaus, kann der vertikale Streuwinkel, der auf die Verteilung von Betrachteraugen abgestimmt ist, geeignet für jede vertikale Position auf einem Schirm gesetzt werden und eine Zuführung von lediglich einer geringen Leistungsaufnahme verhindert, dass die Schirmhelligkeit verschlechtert wird. Es ist deswegen möglich die Ermüdung von Betrachteraugen zu erleichtern und einen Schirm mit hohem kommerziellen Wert zu Verfügung zu stellen.

Claims

Rückprojektionsanzeigesystem umfassend: Originalbilddarstellungsmittel (103); Projektionslinsenmittel (102); Bildschirmmittel durchlässiger Art (101); und Lichtdichtemodulationsmittel (117), wobei die Bildschirmmittel durchlässiger Art wenigstens ein Fresnelblatt (108), eine horizontale linsenförmige Linse (110) zur Streuung des Lichtes in der horizontalen Richtung, und eine vertikale linsenförmige Linse (109) zur Streuung des Lichtes in der vertikalen Richtung aufweisen, wobei die vertikalen Linsenmittel als abstandsmodulierte linsenförmige Linsenmittel (112') ausgestaltet sind, wobei der Matrixabstand der abstandsmodulierten linsenförmigen Linsenmittel in dem Bereich (V₄) wo der breiteste vertikale Streuungswinkel benötigt wird das 1,2-fache oder mehr jenes Matrixabstandes beträgt der in dem Bereich (V₁) benötigt wird, wo der engste vertikale Streuungswinkel benötigt wird und die lichtdichtemodulierenden Mittel (117) die Lichtdichte des Bildes auf den bilddarstellenden Mitteln in einer Fläche erhöhen, die der Fläche (V₄) entspricht, wo der breiteste vertikale Streuungswinkel in Bezug auf die Lichtdichte in einem Bereich benötigt wird, die dem Bereich (V₁) entspricht, wo der schmalste vertikale Streuwinkel benötigt wird.
Rückprojektionsanzeigesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtdichtemodulationsmittel (117) eine Verstärkungssteuerung zur Steuerung der Amplitude eines Bildsignals darstellen.
Rückprojektionsanzeigesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtdichtemodulationsmittel (126) ein eindimensionales Meniskuslinsenmittel (126) sind.