DE69534138T2

DE69534138T2 - Bildanzeigegerät mit Rückprojektion

Info

Publication number: DE69534138T2
Application number: DE69534138T
Authority: DE
Inventors: Masanori Ogino; Yoshiaki Iwahara; Shoji Kuroda; Shuichi Sakamoto; Takashi Itoh; Makoto Fujisawa-shi Kamiya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: EP1528427A2; EP0706077A1; DE69533324T2; EP1528427A3; DK1248145T3; DK0706077T3; EP1248145B1; DE69533324D1; EP1248145A1; EP0706077B1; DE69534138D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochpräzises Rück-Projektions-Anzeigesystem, das einen verbesserten Kontrast und horizontale Richtfähigkeit und ein verbreitertes vertikales Gesichtfeld aufweist.
Beschreibung des betroffenen Standes der Technik
Die 1 zeigt die Struktur einer konventionellen Rück-Projektions-Anzeige mit einer einzigen Projektionslinse. In der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Farbbildschirm als ein Originalbilddarstellungsmittel, Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Projektionslinsenmittel und Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Bildschirmmittel durchlässiger Art.
2 zeigt die Struktur eines herkömmlichen Bildschirms durchlässiger Art. Für die Details seines Betriebsprinzips bezieht man sich auf JP-A-58-59436, US-Patent Nr. 4,725,134, US-Patent Nr. Re. 33,795 und JP-A-60-263932. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Fresnel-Blatt zum Transformieren von divergierenden, einfallenden Lichtstrahlen in parallele Lichtstrahlen und Bezugszeichen 5 bezeichnet ein linsenförmiges Blatt zum divergieren von Lichtstrahlen in der horizontalen Richtung.
3A ist eine vergrößerte, teilweise Schemaansicht im Querschnitt des linsenförmigen Blattes 5. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet die linsenförmige Linsenoberfläche, welche auf der Lichteingangsseite gebildet ist, das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Umgebungslichtabsorbierstreifen, das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Licht durchlässigen Teil und das Bezugszeichen 4' (man beziehe sich auf 2) bezeichnet eine linsenförmige Linsenoberfläche zum Divergieren von Lichtstrahlen in der vertikalen Richtung. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet Lichtstrahlen, welche in dem Bereich von 40° auf die rechte und linke Seite divergiert sind, die Bezugszeichen 10 und 10' bezeichnen Lichtstrahlen, welche in dem Bereich von in etwa 50° oder mehr auf die rechte und linke Seite zu divergieren sind.
Die oben beschriebene herkömmliche Technik weist mindestens die nachfolgenden drei Probleme auf.

(1) Wie in 3A dargestellt, muss zum Verbessern eines Bildkontrastes die Breite T des Licht durchlässigen Teils 8 so schmal als möglich sein, in etwa 40% oder weniger des Array-Abstands W der linsenförmigen Linse 6 (ein T/W-Verhältnis wird bezeichnet als ein Tastverhältnis der Lichtausstrahlung). Jedoch werden mit diesen Einstellungen die Lichtstrahlen 10, 10', welche in dem Bereich von in etwa 50° oder von mehr auf die rechte und die linke Seite zu divergieren sind, durch die schwarzen Streifen 7, wie in 3A gezeigt, abgefangen. Die herkömmliche Technik ist daher mit einem Problem verbunden, dass ein Bild nicht in dem Bereich von 50° oder mehr nach einer rechten oder linken Seite wahrgenommen werden kann, wenn ein Kontrast zu verbessern ist.
(2) Das linsenförmige Blatt 5 wird im Allgemeinen aus einem transparenten Methacrylatharz durch Extrusions-Roll-Formen hergestellt. Um ein Hochpräzisionsbild auf einem Bildschirm anzuzeigen, welcher eine diagonale Länge von in etwa 50 Inch (1 m Breite und 0,75 m Höhe) aufweist, muss der Array-Abstand W der linsenförmigen Linse 6 in etwa 0,4 mm oder weniger sein und die Dicke des linsenförmigen Blattes 5 muss in etwa 0,6 mm oder weniger sein. Die Probleme, welche durch eine Präzisionsgrenze des Extrusions-Roll-Formens verursacht werden, werden unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben. Die Bezugszeichen 5, 6, 7 und 8 in 4A und 4B bezeichnen ähnliche Elemente zu denje nigen, die in 3A gezeigt sind. Bei den Beispielen, die in 4A und 4B gezeigt sind, ist die Kante des Licht durchlässigen Teils 8 bei seiner Lichtauslassoberfläche auf Grund einer unzureichenden Formungspräzision rund gemacht. Die Dicke des linsenförmigen Blattes 5, das in 4A gezeigt ist, ist außerdem schmaler als ein bestimmter Wert, wohingegen die Dicke des linsenförmigen Blattes 5, das in 4D gezeigt ist, außerdem größer als der bestimmte Wert ist. Lichtstrahlen 14, 14' weisen unzureichende Divergierungswinkel nach der rechten und der linken Seite wegen der runden Kanten auf und Lichtstrahlen 15, 15' geben eine vollständige Reflektion an der Lichtauslassoberfläche wieder. Daher ist es schwierig für die konventionelle Technik einen Bildschirm von hoher Qualität und hoher Präzision herzustellen.
(3) Der Erfinder hat ein anderes Problem herausgefunden, dass ein linsenförmiges Blatt, welches eine Dicke von in etwa 0,6 mm oder weniger aufweist, dazu tendiert, nach unten auszubeulen bzw. sich zu verziehen auf Grund seines Gewichts. Dieser Fall ist in der vertikalen Querschnittsansicht der 3B dargestellt. Die Bezugszeichen 60 und 60' stellen einen Bildschirmrahmen zum Tragen des Bildschirms mit einem Moment und Bezugszeichen 5 stellt ein ausgebeultes linsenförmiges Blatt dar.

Unten werden Analyseergebnisse einer Eulerschen Ausbeulungsformel gegeben.
t: Dicke
E = ≈ 200 kg/mm² (Youngmodul)
l ≈ 0.75 m (Bildschirmhöhe) F2 ≈ 0.5 m3l (Druck auf halber Bildschirmhöhe) (2)m₃ ≈ 1.2 g/cm³ (Dichte)
∴ F₂ ≈ 0.45 g/mm²
∴ t/l > 0.0008
Die Formel (1) ist eine allgemeine Ausbeulungs-Verhinderungsformel nach Euler und die Formel (2) ist ein Eigengewicht-Druck.
Wie von den obigen Formeln gesehen werden kann, wird ein Auftreten eines Eigengewicht-Ausbeul-Phänomens theoretisch für einen 50-Inch-Bildschirm nachgewiesen, welcher ein linsenförmiges Blatt von 0,62 mm Dicke oder weniger aufweist.
Ein anderes Problem der herkömmlichen Technik ist ein beschränkter Kontrast von in etwa 160:1 oder weniger auf Grund des Flimmerns an dem verbundenen Abschnitt zwischen dem Anzeige-Linsenmittel 2 und dem Originalbild-Darstellungsmittel 1, auch wenn das Raum erleuchtende Umgebungslicht vollständig ausgeschaltet ist (auch wenn ein Raumlicht ausgeschaltet ist). Ein Kontrast, der visuell und psychologisch durch menschliche Augen wahrnehmbar ist, liegt bei 300:1. Es wurde daher gewünscht, einen Kontrast weiter zu verbessern.
Noch ein weiteres Problem der herkömmlichen Technik ist, dass ein Bildkontrast durch Reflektion eines Raum erleuchtenden Umgebungslichts auf den Bildschirm reduziert wird, wenn das Licht sehr hell ist.
Ein anderes Beispiel der Struktur eines herkömmlichen Rück-Projektions-Anzeigesystems ist in 5 gezeigt. In 5 bezeichnet das Bezugszeichen 101 einen Bildschirm, das Bezugszeichen 102 bezeichnet eine Projektionslinse, das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Originalbilddarstellungsoberfläche, das Bezugszeichen 104 bezeichnet ein Originalbilddarstellungsmittel, das Bezugszeichen 105 bezeichnet einen Ausgangsverstärker, das Bezugszeichen 106 bezeichnet einen Vorverstärker und das Bezugszeichen 107 bezeichnet einen Bildsignaleingangsanschluss. Wenn die Anzeige ein Bildschirm (bzw. CRT) ist, ist die Originalbilddarstellungsoberfläche 103 eine Stirnplatte des Bildschirms, und wenn die Anzeige eine Flüssigkristallanzeige ist, ist es eine Flüssigkristallscheibe. Ein Beispiel der Struktur eines herkömmlichen durchlässigen Bildschirms ist in 6 gezeigt. In 6 bezeichnet das Bezugszeichen 108 ein Fresnel-Blatt, das Bezugszeichen 109 bezeichnet ein vertikal Licht-divergierendes linsenförmiges Blatt, Bezugszeichen 110 bezeichnet ein horizontal Licht-divergierendes linsenförmiges Blatt, das Bezugszeichen 112 bezeichnet eine vertikal Mikro-Licht-divergierende linsenförmige Linsenoberfläche, welche einen Abstand von in etwa 80 μm aufweist, das Bezugszeichen 111 bezeichnet eine Makro-Licht-konvergierende Fresnel-Linsenoberfläche, welche einen Abstand von in etwa 100 μm aufweist, das Bezugszeichen 113 bezeichnet eine horizontal Mikro-Licht-divergierende linsenförmige Linsenoberfläche, welche einen Abstand von in etwa 500 μm aufweist und das Bezugszeichen 114 bezeichnet eine schwarze Streifenoberfläche. 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abstandes (bzw. Pitch) des Blattes 10. Die Lichtausbreitungsrichtung wird durch eine durchgehende Linie mit Pfeilen angegeben. Das Bezugszeichen 114' bezeichnet einen Licht durchlässigen Teil und das Bezugszeichen 114'' bezeichnet einen schwarzen Streifenteil. Eine Lichtdivergier-Teilchenschicht ist im Allgemeinen an einem der Blätter 8, 9 und 10 vorgesehen. Detaillierte Erläuterungen der 6 und 7 bezie hen sich auf das oben genannte US-Patent 4,725,134, das durch den vorliegenden Erfinder vorgeschlagen ist.
8 und 9 sind Graphiken, welche die horizontale und vertikale Richtfähigkeit des Bildschirms zeigen, der in 7 gezeigt ist. Ein geeigneter visueller Bereich wird im Allgemeinen definiert, der Winkelbereich mit einer relativen Helligkeit von 1/3 oder höher zu sein. Dieser Winkelbereich wird Divergierwinkel in dieser Ausführungsform genannt. Mit der herkömmlichen Technik, wie es aus den 8 und 9 gesehen werden kann, ist der horizontale Divergierwinkel in etwa über 90° und der vertikale Divergierwinkel ist in etwa 20°, wobei die Winkel über den gesamten Bildschirm konstant sind. Die Verstärkung dieses Bildschirms ist in etwa 6.
Diese Bildschirmeigenschaften sind für ein derzeitiges Fernsehsystem ausreichend, welches in etwa 250 Abtastlinien pro einem Feld verwendet, jedoch für einen Computerbildschirm unzureichend, welcher 1000 oder mehr Abtastlinien aufweist. Der Grund für dies wird im Nachfolgenden verdeutlicht werden.
10 zeigt eine vertikale Richtfähigkeit und einen geeigneten visuellen Bereich eines herkömmlichen Bildschirms. Das Bezugszeichen 115 bezeichnet einen ausgangsseitigen Konjugierpunkt eines herkömmlichen Bildschirms.
Ein Mittelstrahl von Lichtstrahlen, welche von jedem Punkt ausgegeben werden, breitet sich in Richtung dieses Konjugierpunktes 115 aus. H ist eine tatsächliche Höhe des Bildschirms. Eine durchgezogene Linie mit einem Pfeil bezeichnet die Lichtausbreitungsrichtung, der Bereich an der Innenseite der schrägen Linien ist ein geeigneter visueller Bereich.
In dem Fall eines Bildschirms eines allgemeinen Fernsehsystems ist es bekannt, dass der Abstand von dem Bildschirm zu jedem Betrachter, d.h. ein geeigneter visueller Bereich, 3H bis 8H ist. Der geeignete visuelle Bereich, der in 10 gezeigt ist, enthält diesen Bereich von 3H bis 8H. Daher ist dieser Bereich geeignet für einen Bildschirm eines allgemeinen Fernsehsystems.
Jedoch in dem Fall eines Bildschirms einer Computeranzeige, welcher 1000 oder mehr Abtastlinien aufweist, jedoch beobachtet ein Benutzer den Bildschirm bei einer Position näher zu dem Bildschirm als einem allgemeinen Fernseher. 11 stellt diesen Fall dar. Das Bezugszeichen 116 bezeichnet die Verteilung von Augenpositionen. Es ist wünschenswert, dass der kürzeste Abstand in etwa 1H ist. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, hat die herkömmliche Technik die vertikal Licht-divergierende linsenförmige Linse 112, die in 6 gezeigt ist, gleichförmig verstärkt, zum Verbreitern des vertikalen Divergierwinkels, der in 9 gezeigt ist, um das doppelte (in etwa 40°). Jedoch verringert dieser Ansatz die Bildschirmverstärkung um in etwa 1/2 und die Helligkeit an jedem Punkt des gesamten Bildschirms um in etwa 1/2, was ein Problem einer Schwierigkeit im Betrachten eines Bildes auf dem Bildschirm auf Grund der verringerten Helligkeit darstellt. Wenn eine Lichtquellenleistung verdoppelt wird, um die verschlechterte Helligkeit zu kompensieren, wird ein Stromverbrauch groß werden und man verursacht zusätzliche Kosten für die Hitzeableitung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rück-Projektions-Anzeigesystem mit einem guten Kontrast bereitzustellen, das fähig ist, die oben beschriebenen Probleme, welche mit der herkömmlichen Technik zusammenhängen, zu lösen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bildschirm durchlässiger Art bereitzustellen, der einen breiten horizontalen Divergierwinkel von 50° oder mehr nach der rechten Seite und der linken Seite aufweist, und welcher eine verbesserte horizontale Richtfähigkeit aufweist.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bildschirm durchlässiger Art bereitzustellen, der fähig ist, das Problem eines Eigengewicht-Ausbeulens zu eliminieren.
Es ist weiter eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anwendungsgebiete von Rück-Projektions-Anzeigen zu erweitern.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsanzeige bereitzustellen, deren vertikaler Divergierwinkel durch eine vertikale Position auf dem Schirm moduliert ist.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsanzeige bereitzustellen, welche eine Funktion eines Kompensierens von mindestens einem Teil eines relativen Helligkeitswechsels des Bildschirms aufweist, der durch die Modulation des vertikalen Divergierwinkels verursacht ist.
Um die obigen Aufgaben zu lösen, wird ein Rück-Projektions-Anzeigesystem bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind Flackerverhindungsmittel zwischen den Originalbild-Darstellungsmitteln und den Projektionslinsenmitteln angeordnet, wobei die Mittel zum Verhindern des Flackerns Polarisatormittel und Viertelwellenlängen-Plattenmittel umfassen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden Polarisatormittel verwendet, um einen Kontrast daran zu hindern durch Raum erleuchtendes Umgebungslicht abgesenkt zu werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind leitfähige Folienmittel an den Verstärkungsplattenmitteln des Bildschirms durchlässiger Art befestigt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Aufbauverfahren eines großformatigen Bildschirms bereitgestellt, der eine diagonale Länge von 100 Inch oder mehr aufweist.
Die Verstärkungsplattenmittel (transparent) sind durch das Verbindungsmittel (transparent) an dem linsenförmigen Blatt auf der Lichtausgangsseite gekoppelt, wobei jedwede Luftschicht entfernt wird. Die Brechzahlen der Verstärkungsplattenmittel und der Verbindungsmittel werden so gesetzt, dass sie einen Brechzahl-Unterschied von 0,1 oder weniger von derjenigen des linsenförmigen Blattes aufweisen. Eine Zunahme eines Reflektionsverlustes an der Zwischenschicht kann daher vermieden werden. Der Sinus eines Divergierwinkels des Lichts, das durch die Verbindungsmittel hindurchgeht, kann um in etwa 1/1,5 reduziert werden.
Es ist daher möglich, einen Verlust von Licht, das durch einen schwarzen Streifen abgefangen wird, mehr zu reduzieren, als die herkömmliche Technik, und einen horizontalen Divergierwinkel von 50° oder mehr zu der rechten Seite und der linken Seite in der Luft aufzuweisen.
Das Tastverhältnis am Licht durchlässigen Teil kann auf 40% oder weniger gesetzt werden und das Tastverhältnis an dem Teil der schwarzen Streifen kann auf 60% oder mehr gesetzt werden, was weit besser als das herkömmliche Tastverhältnis von 40% ist, wobei hierdurch ein Kontrast verbessert wird. Der horizontale Divergierwinkel wird nicht negativ beeinträchtigt durch eine Variation der Dicke eines linsenförmigen Blattes, die aus einer Variation der Gießbedingungen her resultiert, da die Brechungszahlen der Verstärkungsplattenmittel und der Verbindungsmittel zur Brechungszahl des linsenförmigen Blattes passen. Die Polarisatormittel der Modifikation absorbieren ausstrahlendes Umgebungslicht um in etwa 50%, wobei dadurch der Kontrast daran gehindert wird, verringert zu werden.
Mit den Flatterverhinderungsmitteln wird Licht, das teilweise durch die Projektionslinsenmittel reflektiert wird, daran gehindert, zurück zu dem Originalbilddar stellungsmittel zu kehren, da die polarisierte Ebene des Lichts um 90° gedreht ist. Daher ist es möglich, den Kontrast daran zu hindern, durch Flackern bzw. Flimmern abgesenkt zu werden.
Die Polarisationsrichtung der Polarisatormittel für Raum erleuchtendes Umgebungslicht ist rechtwinklig zu derjenigen der Polarisatormittel in dem Bildschirm durchlässiger Art gesetzt. Das Raum erleuchtende Umgebungslicht wird daher durch die Polarisatormittel in dem Bildschirm durchlässiger Art absorbiert, so dass der Kontrast verbessert werden kann.
Das leitfähige Folienmittel ist mit dem elektronischen System der Projektionsanzeige verbunden, so dass elektrostatisch aufgeladener Staub daran gehindert wird, sich an dem Bildschirm anzusetzen und damit kann die Kontrastverschlechterung, welche durch Staub verursacht wird, vermieden werden. Eine Mensch-Maschinenschnittstellentechnik kann durch Verwenden des Bildschirms mit solchen leitfähigen Folienmitteln angewendet werden, wie ein Stift-Eingabe-Laptop-Computer, was eine leicht zu verwendende Funktion verbessert.
Mit dem Aufbauverfahren der Ausführungsform werden eine Mehrzahl von linsenförmigen Blättern nebeneinander gesetzt auf und gekoppelt mit der unteren Oberfläche der Verstärkungsplattenmittel, wobei sie eine zweifache oder größere Breite von derjenigen des linsenförmigen Blattes aufweisen, unter Verwendung der Verbindungsmittel. Daher kann ein großformatiger Bildschirm, welcher eine Größe über derjenigen einer maximalen Breite eines herzustellenden linsenförmigen Blattes aufweist, mit Leichtigkeit montiert werden. Die Anwendungsgebiete der Rück-Projektions-Anzeige können daher erweitert werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, welche die Aufgabe eines Wechselns des vertikalen Divergierwinkels an jedem Punkt auf einem Bildschirm in der vertikalen Richtung löst, ist ein Bildschirm durchlässiger Art bereitgestellt, welcher Abstand-modulierte linsenförmige Linsenmittel zum Divergieren von Licht in der vertikalen Richtung aufweist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind Lichtdichte-Modulatormittel zum Modulieren einer Lichtdichte auf einer Originalbilddarstellungsoberfläche bereitgestellt.
Der Array-Abstand der Abstand-modulierten linsenförmigen Linsenmittel in dem Bereich, wo ein breitester vertikaler Divergierwinkel erfordert wird, wird auf das 1,2-fache oder mehr des Array-Abstandes nahe an dem Bereich gesetzt, wo der schmalste vertikale Divergierwinkel erfordert wird. Der Divergierwinkel der linsenförmigen Linsenmittel ist im Allgemeinen proportional zu dem Array-Abstand, da das linsenförmige Linsenmittel durch Anordnen einer Anzahl von Linsenelementen gebildet ist, welche ein ähnliches Profil in einer eindimensionalen Richtung aufweisen. Der vertikale Divergierwinkel an diesem Bereich, wo der breiteste vertikale Divergierwinkel erforderlich ist, kann daher um in etwa das 1,2-fache erweitert werden.
Die Lichtdichte-Modulatormittel verbessern die Lichtdichte auf der Originalbilddarstellungsoberfläche an dem Bereich, wo der breiteste Konvergierwinkel erforderlich ist. Es ist daher möglich, zumindest teilweise, für eine geringere Helligkeit an dem Bereich zu kompensieren, an welchem der breiteste Konvergierwinkel erforderlich ist.
Wenn die Originalbilddarstellungsoberfläche durch eine Bildschirm-Stirnplatte gebildet ist, kann eine Lichtdichte durch Steuern der Intensität eines Elektronenstrahls durch Verwenden einer elektronischen Schaltung moduliert werden. Noch genauer wird die Verstärkung eines Videosignalverstärkers synchron mit einer vertikalen Abtastung gesteuert. Wenn die Originalbilddarstellungsoberfläche durch eine Flüssigkristallplatte gebildet wird, kann die Lichtdichte durch zwei Verfahren moduliert werden. Bei dem ersten Verfahren wird die Verstärkung ei nes Bildsignals auf ähnlich Art und Weise, wie oben beschrieben, gesteuert. Bei dem zweiten Verfahren wird die Intensität des einfallenden Lichtes auf die Flüssigplatte optisch gesteuert. Eine Kombination des ersten und zweiten Verfahrens kann auch verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, welches die Struktur einer allgemeinen Projektionsanzeige zeigt, welche eine einzige Projektionslinse verwendet;
2 ist eine Perspektivansicht, welche die Struktur eines herkömmlichen Bildschirms durchlässiger Art zeigt, welcher die Anzeige, die in 1 gezeigt ist, verwendet;
3A und 3B sind Diagramme, welche die Probleme erläutern, die mit dem Bildschirm, der in 2 gezeigt ist, verbunden sind;
4A und 4B sind Diagramme, welche die Probleme erläutern, welche mit dem in 2 gezeigten Bildschirm verbunden sind;
5 ist ein schematisches Diagramm, welches eine andere allgemeine Projektionsanzeige zeigt, die eine einzige Projektionslinse verwendet;
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Struktur eines herkömmlichen Bildschirms durchlässiger Art zeigt, der die Anzeige verwendet, die in 5 gezeigt ist;
7 ist ein Diagramm, welches die Probleme erläutert, die mit dem Bildschirm, der in 6 gezeigt ist, verbunden sind;
8 ist eine Graphik, welche die relative Helligkeit des Bildschirms zeigt, der in 6 gezeigt ist;
9 ist eine Graphik, welche einen vertikalen Divergierwinkel des Bildschirms zeigt, der in 6 gezeigt ist;
10 ist ein Diagramm, welches einen geeigneten visuellen Bereich der Anzeige erläutert, die in 5 gezeigt ist;
11 ist ein Diagramm, welches die Verteilung von geeigneten Betrachtern für die Anzeige erläutert, die in 5 gezeigt ist;
12 ist eine vergrößerte schematische teilweise Draufsicht in Querschnitt, welche eine Ausführungsform eines linsenförmigen Blattes und einer transparenten Verstärkungsplatte eines Bildschirms zeigt, der durch eine Anzeige dieser Erfindung verwendet wird;
13A und 13B sind Diagramme, welche die Wirkungen des linsenförmigen Linsenblattes und der transparenten Verstärkungsplatte erläutern, die in 12 gezeigt sind;
14 zeigt eine andere Ausführungsform eines linsenförmigen Linsenblattes und einer transparenten Verstärkungsplatte;
15 ist ein schematisches Diagramm, welches die Struktur einer anderen Ausführungsform einer Anzeige dieser Erfindung zeigt;
16 ist ein Diagramm, welches die Operation eines Eliminierens von negativen Effekten durch Flackern in der Anzeige erläutert, die in 15 gezeigt ist;
17 ist ein schematisches Diagramm, welches die Struktur einer anderen Ausführungsform einer Anzeige dieser Erfindung zeigt;
18 ist ein schematisches Diagramm, welches die Struktur einer anderen Ausführungsform einer Anzeige dieser Erfindung zeigt;
19 ist eine Graphik, welche die Reflektionsindizes der Ausführungsform erläutert, die in 18 gezeigt ist;
20 ist ein schematisches Diagramm, welches die Struktur einer anderen Ausführungsform einer Anzeige dieser Erfindung zeigt;
21 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Verfahren zum Montieren eines linsenförmigen Linsenblattes einer Anzeige dieser Erfindung erläutert;
22 ist eine Seitenansicht, welche ein Verfahren zum Montieren eines Bildschirms einer Anzeige dieser Erfindung erläutert,
23 ist eine Seitenansicht, welche ein anderes Verfahren zum Montieren eines Bildschirms einer Anzeige dieser Erfindung erläutert;
24 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine andere Ausführungsform eines Bildschirms zeigt, der durch eine Anzeige dieser Erfindung verwendet wird;
25 ist eine Seitenansicht des Abstand-modulierten vertikalen linsenförmigen Linsenblattes, das in 24 gezeigt ist;
26 ist ein Diagramm, welches einen geeigneten visuellen Bereich der Anzeige erläutert, die den Bildschirm verwendet, der in 24 gezeigt ist;
27 ist eine Seitenansicht, welche eine andere Ausführungsform eines linsenförmigen Linsenblattes der Erfindung zeigt;
28 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine andere Ausführungsform eines Bildschirms zeigt, der durch eine Anzeige der Erfindung verwendet wird;
29 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine andere Ausführungsform eines Bildschirms zeigt, der durch eine Anzeige der Erfindung verwendet wird;
30 ist eine Seitenansicht, welche eine andere Ausführungsform eines linsenförmigen Linsenblattes der Erfindung zeigt;
31 ist ein schematisches Diagramm, welches die Struktur einer Anzeige gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
32 zeigt Wellenformen, welche den Betrieb der Ausführungsform, die in 31 gezeigt ist, erläutern;
33 ist ein schematisches Diagramm, welches die Struktur einer Anzeige gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
34 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine andere Ausführungsform eines Bildschirms dieser Erfindung zeigt; und
35 ist ein schematisches Diagramm, welches einen optischen Weg für die Konstruktion eines Prismenwinkels zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Hauptteil einer grundlegenden Ausführungsform ist in 12 gezeigt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 5 ein linsenförmiges Blatt, die Bezugszeichen 6, 7 und 8 bezeichnen jeweils eine linsenförmige Linsenoberfläche, einen schwarzen Streifenteil und einen Licht durchlässigen Teil.
Das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein transparentes Verstärkungsplattenmittel dieser Erfindung. Die Gesamtdicke des transparenten Verstärkungsplattenmittels und des linsenförmigen Blattes ist festgelegt, um die schon beschriebenen Formeln (1) und (2) zu erfüllen. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein transparentes Verbindungsmittel dieser Erfindung. Die Brechzahlen beider Mittel 11 und 12 sind festgelegt, einen Unterschied von in etwa 0,1 gegenüber der Brechzahl von in etwa 1,5 des linsenförmigen Blattes 5 aufzuweisen.
Als ein Material der Verbindungsmittel 12 kann ein auf Acrylharz basierendes Klebemittel, Silikongel oder ähnliches verwendet werden.
Als ein Material der Verstärkungsplattenmittel 11 kann Glas, Methacrylatharz, Styrolharz, Polycarbonatharz oder ähnliches verwendet werden.
Die Verbindungsmittel können durch die Schritte gebildet werden von:

(1) Drucken von schwarzen Streifen 7 auf das linsenförmige Blatt 5 auf der Lichtausgangsseite;
(2) Beschichten der Verbindungsmittel 12 auf das linsenförmige Blatt 5 auf der Lichtausgangsseite;
(3) Anhaften des verarbeiteten linsenförmigen Blattes auf die Verstärkungsplattenmittel 11 unter einem unter Druck setzen der Verstärkungsplattenmittel 11 und des verarbeiteten linsenförmigen Blattes durch eine Rolle oder ähnlichem, um sie in engen Kontakt miteinander zu bringen und eine Luftschicht und Schäume daran zu hindern, dazwischen einzudringen; und
(4) Aushärten der Verbindungsmittel 12 durch Anwenden von Ultraviolettstrahlen auf sie oder durch ihr Platzieren in einer Hochtemperaturumgebung.

Der Divergierwinkel von Licht, welcher durch den Licht durchlässigen Teil 8 der Anzeige, die in 12 gezeigt ist, hindurchgeht und wie oben konstruiert ist, kann um 40° oder weniger aufrecht gehalten werden (Sinus^–11/1,5). Es ist daher möglich, Licht daran zu hindern, durch die schwarzen Streifen 7 abgefangen zu werden. In 12 bezeichnet das Bezugszeichen 9 Lichtstrahlen, welche in dem Bereich von in etwa 40° nach der rechten und nach der linken Seite divergiert sind, und die Bezugszeichen 10 und 10' bezeichnen Lichtstrahlen, welche außerhalb des Bereichs von in etwa 50° nach der rechten und nach der linken Seite divergiert sind.
13A zeigt ein linsenförmiges Blatt 5, welches eine geringe Dicke aufweist und 13B zeigt ein linsenförmiges Blatt 5, welches eine große Dicke aufweist. Beide linsenförmigen Blätter 5 weisen ein Tastverhältnis D_f2 = P2/P0 von 40% oder weniger an dem Licht durchlässigen Teil 8 auf, welches abgerundet ist, auf Grund einer ungenügenden Formungspräzision. Die Bezugszeichen 15, 15', 16 und 16' bezeichnen Lichtstrahlen, welche einen Divergierwinkel von 15° nach der rechten und nach der linken Seite aufweisen.
Wie es aus den 12 und 13A und 13B zu sehen ist, weist die Anzeige, welche wie oben konstruiert ist, die folgenden vorteilhaften Wirkungen auf:

(1) Ein horizontaler Divergierwinkel von in etwa 50° oder mehr zu der rechten und der linken Seite kann erhalten werden. Es ist daher möglich, ein Bild von allen Ecken eines Raumes zu betrachten.
(2) Ein Erfordernis für eine Präzision einer Formungsvorrichtung kann behoben werden. Der Herstellungsertrag kann daher verbessert werden und eine kosteneffiziente Anzeige kann realisiert werden.
(3) Das Tastverhältnis D_f1 an dem schwarzen Streifen kann auf 60% oder mehr erhöht werden, so dass ein Kontrast verbessert werden kann, d.h. D_f1 = P1/P0 > 60%, wobei P0 ein Abstand (Array-Abstand) der linsenförmigen Linse 6 und ein Abstand des schwarzen Streifens 7 ist, und P1 eine Breite des schwarzen Streifens ist. P2 in 12 ist eine Breite des Licht durchlässigen Teils 8.
(4) Unter der Annahme, dass die durchschnittliche Brechzahl 1,5 ist und ein Brechzahlunterschied 0,1 ist, weisen die Reflektionsvermögen R an den Schnittstellen zwischen dem linsenförmigen Blatt 5 und dem Verbindungsmittel 12 und zwischen dem Verbindungsmittel 12 und dem Verstärkungsplattenmittel 11 eine geringe Höhe von in etwa 0,1% auf. Es ist daher möglich, den Kontrast daran zu hindern, verschlechtert zu werden, R = [(n1 – n2)/(n1 + n2)]2 ≈ (0,1/3)2 = 0,1% (4)wobei n₁ und n₂ Brechzahlen von optischen Medien sind.
(5) Da die Ausgangsoberfläche der Verstärkungsplattenmittel 11 flach ist, kann eine Reflexionsverhinderungsschicht (nicht gezeigt) auf dieser flachen Oberfläche gebildet werden, um es zu erleichtern, den Kontrast zu verbessern. Des Weiteren kann Farb-Filtermaterial, wie z.B. Neodym-Atome (Nd), in die Verstärkungsplattenmittel gemischt werden, um Hauptwellenlängenkomponenten, wie z.B. rot, grün und blau zu leiten und andere Zwischen-Farbkomponenten zu absorbieren, so dass eine Farbreinheit und der Kontrast verbessert werden können. Obwohl es sehr schwierig ist, Nd in das linsenförmige Blatt zu mischen, was die hohe Präzision während dem Formungsprozess erfordert, ist ein Mischen von Nd in einem Verstärkungsplattenmittel, das nicht eine hohe Präzision erfordert, leicht.

Lichtabmilderndes Material, wie z.B. Neodym- oder Kohlenstoff-Atome, können in dem Medium der transparenten Verstärkungsplattenmittel 11 gemischt sein, um einen Kontrast zu verbessern, obwohl eine Lichtausbreitungs-Effizienz mehr oder weniger verringert wird.
Diese Erfindung ist nicht anwendbar auf ein Anzeigesystem, welches drei Haupt-Farb-Projektionsröhren verwendet, die horizontal angeordnet sind, und drei Projektionslinsen (eine allgemeine Art einer Projektionsanzeige, die kürzlich in diesem technischen Gebiet verwendet wurde), da solch ein Projektionsanzeigesystem es erfordert, eine Farbverschiebung-reduzierende linsenförmige Linsenoberfläche auf dem linsenförmigen Blatt an seiner Lichtausgangsseite zu montieren. Die Erfindung ist nur auf ein besonderes System anwendbar, wie z.B. ein Einzel-Projektionslinsen-System oder ein Drei-Farben-vertikal-in-Reihe-Anordnungs-System.
Die grundlegende Ausführungsform, die in 12 gezeigt ist, wurde beschrieben. Als nächstes wird eine Modifikation der grundlegenden Ausführungsform mit Bezugnahme auf 14 beschrieben werden. Die anderen Bezugszeichen außer 13, die in 14 gezeigt sind, bezeichnen ähnliche Elemente zu denjenigen, die in 12 und 13a und 13b bezeichnet sind. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Polarisator zum Leiten von lediglich horizontal-polarisierten Komponenten (des licht-elektrischen Feldes).
Das Hinzufügen des Polarisators reduziert die Helligkeit eines ausgestrahlten Lichtstrahls um in etwa ein halb. Jedoch kann es einen Kontrast daran hindern, von Raum-erleuchtendem Umgebungslicht verschlechtert zu werden. Diese Wirkung kann weiter verstärkt werden durch Kombinieren dieser Modifikation mit jeder der Strukturen, die in den 15, 17 und 18 gezeigt sind, was später beschrieben werden wird.
34 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszeichen 4, 5, 6, 7, 8, 11 und 12 diejenigen Elemente, die schon beschrieben wurden. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet ein vertikal-ausstrahlendes, linsenförmiges Linsenmittel zum Divergieren von Licht um +/–5 Grad oder mehr in der vertikalen Richtung. Dieses Mittel 17 ist auf der Lichteingangsseite des transparenten Verstärkungsplattenmittels 11 gebildet, vor der schon beschriebenen Montage des Plattenmittels 11 und des linsenfömigen Blattes 5 durch die Verbindungsmittel 12. Ein Verfahren zum Berechnen eines maximalen Prismenwinkels, der für den Linsenabschnitt des vertikal-ausstrahlenden, linsenförmigen Linsenmittels 17 notwendig ist, wird mit Bezugnahme auf 35 (welche einen optischen Weg zeigt) und die nachfolgende Gleichung beschrieben werden.
In 35 und der obigen Gleichung stellt n₂ einen Index einer Brechung des transparenten Verstärkungsplattenmittels 11 dar, und n₁ stellt einen Brechungsindex des Verbindungsmittels 12 dar. Unter der Annahme, dass n₂ ≈ 1,6 ist und n₁ ≈ 1,5 ist, ist θ in etwa 42 Grad, um einen Divergierwinkel γ von 5 Grad oder größer gemäß der obigen Gleichung aufzuweisen. Daher kann der Lichtdivergierwinkel γ von +/–5 Grad erhalten werden durch Bilden des Profils jeder vertikal-ausstrahlenden linsenförmigen Linse 17 in der Form eines Bogens, der einen Fächer-Winkel von in etwa +/–42 Grad oder größer aufweist.
Die vertikal-ausstrahlende linsenförmige Linse 17, die in einer integralen Struktur, die in 34 gezeigt ist, montiert ist, wird nicht der Luft ausgesetzt. Daher kann eine Reflektion an ihrer Schnittstelle auf in etwa 0,1% oder weniger gemäß der Gleichung (4) unterdrückt werden. Ein gewünschter vertikal-ausstrahlender Winkel kann erhalten werden, ohne einen Kontrast zu verschlechtern. Die Beschreibung der Ausführungsform, die in 34 gezeigt ist, wurde somit vervollständigt.
15 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar. Die Bezugszeichen 1, 2 und 3' bezeichnen ähnliche Elemente zu denjenigen, die früher beschrieben wurden.
Das Bezugszeichen 2' bezeichnet einen Zylinder der Projektionslinsenmittel 2, die Bezugszeichen 18, 19 und 20 bezeichnen Linsenelemente, welche die Projektionslinsenmittel 2 bilden, das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Kühlmittellösung, das Bezugszeichen 23 bezeichnet ein Polarisatormittel zum Hindurchlassen von lediglich horizontal-polarisierten Komponenten, und die Bezugszeichen 24 und 25 bezeichnen Viertel-Wellenlängen-Plattenmittel, welche eine grundlegende Doppelbrechungsachse aufweisen, welche auf 45 Grad von der horizontalen Ebene geneigt ist. Die Polarisatormittel 23 und die Viertel-Wellenlängen-Plattenmittel 24 bilden ein Flacker-Vermeidungsmittel der Erfindung. Es ist effektiv, die Viertel-Wellenlängen-Plattenmittel 25 mit den Polarisatormitteln 14, die in 14 gezeigt sind, zu verwenden.
Die Struktur des Anzeigesystems, das in 15 gezeigt ist, wurde oben beschrieben. Als nächstes wird das Operationsprinzip dieses Systems mit Bezugnahme auf 16 beschrieben werden.
In 16 sind die Polarisationsrichtungen der elektrischen Feldkomponenten von Licht bei 26 bis 33 angegeben. Licht, welches von dem Originalbilddarstellungsmittel projiziert wird, weist vertikale und horizontale Komponenten auf, wie es bei 26 angegeben ist. Lediglich die horizontal-polarisierten Komponenten werden durch das Polarisatormittel 23 abgeleitet, wie bei 27 angegeben. Die horizontal-polarisierte Welle wird umgewandelt zu einer zirkular-polarisierten Welle durch die Viertel-Wellenlängen-Plattenmittel 24, wie bei 28 angegeben. Die zirkular-polarisierte Welle wird in eine horizontal-polarisierte Welle durch die Viertel-Wellenlängen-Plattenmittel 25 umgewandelt, wie es bei 29 angegeben ist. Die horizontal-polarisierte Welle wird als die gleiche horizontal-polarisierte Welle von dem Polarisatormittel 13 des Bildschirms ausgegeben, wie es bei 30 angegeben ist. Licht, das teilweise an den Schnittstellen der Linsenelemente 18, 19 und 20 reflektiert, wird zu einem Flackern bzw. Flimmern, wie es bei 31 angegeben ist. Das Flackern wird zu einer vertikal-polarisierten Welle durch die Viertel-Wellenlängen-Plattenmittel 24 umgewandelt, wie es bei 32 angegeben ist. Lediglich die horizontal-polarisierten Komponenten gehen durch das Polarisatormittel 23 hindurch, und die vertikal-polarisierten Komponenten werden abgefangen, so dass das Flackern abgefangen wird, wie es bei 33 angegeben ist.
Lichtreflexe werden daran gehindert, zurück zu dem Originalbild-Darstellungsmittel 1 zu kehren, so dass der Kontrast eines Bildes nicht verschlechtert wird. Die Beschreibung mit Bezugnahme auf 15 und 16 ist somit vervollständigt worden.
Als nächstes wird eine Modifikation der obigen Ausführungsform mit Bezugnahme auf 17 beschrieben werden. Die Bezugszeichen 2, 2', 3', 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 und 25 stellen ähnliche Elemente zu denjenigen dar, die in 15 gezeigt sind. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet eine Weißlicht-Projektions-Quelle, das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Reflektionsspiegel, das Bezugszeichen 36 bezeichnet eine Flüssigkristallplatte als das Originalbild-Darstellungsmittel, und das Bezugszeichen 37 bezeichnet eine Licht-konvergierende Fresnel-Linse. Das Funktionsprinzip dieses Anzeigesystems ist ähnlich zu dem Anzeigesystem, das in 16 gezeigt ist, und somit wird die Beschreibung davon weggelassen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in 18 dargestellt. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Vorführraum. Das Bezugszeichen 39 bezeichnet einen Übertragungsbildschirm der Erfindung, welcher vorher beschrieben wurde, der an der Wand des Vorführraums montiert ist und einen Polarisator umfasst zum Durchlassen von lediglich horizontal-polarisierten Komponenten. Die Bezugszeichen 40, 41 und 42 stellen Fenster zum Einlassen von äußerem Licht dar, wobei jedes mit einem vertikalen Polarisator montiert ist. Die Bezugszeichen 43 und 44 stellen eine Raum-erleuchtende Lichtquelle dar, und die Bezugszeichen 45 und 46 bezeichnen einen Polarisator zum Durchlassen von lediglich vertikal-polarisierten Komponenten. Das Bezugszeichen 47 bezeichnet einen vertikalen Polarisator, welcher die Wand des Vorführraums bildet.
Die Beschreibung der Struktur, die in 18 gezeigt ist, ist somit vervollständigt. Als nächstes wird das Operationsprinzip dieser Ausführungsform mit Bezugnahme auf 19 beschrieben werden. Die Kurven 48 und 49 geben die Schnittstellen-Reflektionsvermögen einer S-Welle und einer P-Welle an. Diese Graphik ist gebildet unter einem Annehmen, dass eine Brechzahl von jeder der nichtmetallischen Substanzen, welche den Raum bilden, in etwa 1,5 ist. Die S-Welle weist eine Polarisationsrichtung parallel mit einer Schnittstelle auf, und die P-Welle weist eine Polarisationsrichtung (Richtung des elektrischen Feldvektors) in einer Ebene (Eingangsebene) auf, welche durch eine Normale einer Schnittstelle und einer Lichtausbreitungsrichtung definiert ist.
Wie in 19 gezeigt, wird das Reflektionsvermögen einer P-Welle null bei einem sogenannten Brewster-Winkel (tan^–1 1/1,5: in etwa 55 Grad). Das Reflektionsvermögen einer P-Welle ist immer geringer als dasjenige einer S-Welle. Die Oberfläche eines Dokuments, das auf einen Tisch des Vorführraums gesetzt ist, ist horizontal. Daher ist die S-Welle eine horizontal-polarisierte Welle relativ zu dem Dokument, und die P-Welle ist eine vertikal-polarisierte Welle relativ zu dem Dokument. Wenn lediglich die vertikal-polarisierten Komponenten von Raumerleuchtendem Licht angeordnet sind, sich auf ein weites Feld zu verbreiten, kann grelles Licht auf dem Dokument vermieden werden. Die Anordnung, welche in 18 gezeigt ist, macht es daher leicht, das Dokument auf dem Tisch zu lesen. Äußeres Umgebungslicht, welches den Bildschirm 39 erreicht, besteht hauptsächlich aus vertikal-polarisierten Komponenten, welche lediglich durch ein horizontal-polarisiertes wellendurchlässiges Polarisatormittel 13 in dem Bildschirm absorbiert werden. Daher ist es möglich, eine Verschlechterung eines Kontrasts eines Bilds auf dem Bildschirm zu minimieren. Die Beschreibung mit Bezugnahme auf 18 und 19 ist somit vervollständigt worden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in 20 dargestellt, welche eine vertikale Querschnittsansicht eines Bildschirms durchlässiger Art ist. Das Bezugszeichen 50 bezeichnet ein leitfähiges Folienmittel, welches auf dem Verstärkungsplattenmittel 11 auf der Lichtausgangsseite gebildet ist. Das Material des leitfähigen Folienmittels 50 kann Indium-Zinn-Oxyd sein. Das Bezugszeichen 51 bezeichnet ein elektronisches System für die Projektionsanzeige. Das leitfähige Folienmittel 50 ist über das elektronische System 51 geerdet, so dass der Bildschirm daran gehindert ist, durch statische Elektrizität aufgeladen zu werden, die Schnelligkeit von Staub, der sich auf der Oberfläche des Bildschirms ansammelt, wird reduziert, und die Kontrastverschlechterung wird verringert. Eine Mensch-Maschine-Schnittstellentechnik kann angewendet werden durch Verwenden des Bildschirms mit solch einer leitfähigen Folie, wie z.B. ein Laptop-Computer mit Stifteingabe, wobei so eine leicht zu verwendende Funktion verbessert wird (z.B. kann der Bildschirm auf die Art und Weise einer schwarzen Tafel oder weißen Tafel verwendet werden, auf welcher Buchstaben und Graphiken handgeschrieben werden können).
21 und 22 sind Diagramme, welche ein Montageverfahren für einen großformatigen Bildschirm erläutern, der eine diagonale Länge von in etwa 100 Inches (254,28 cm) oder mehr aufweist.
In 21 bezeichnet das Bezugszeichen 11 ein transparentes Verstärkungsplattenmittel, welches eine Breite von in etwa 2 m oder mehr aufweist und eine Dicke von in etwa 3 mm. Die Bezugszeichen 5 und 5' bezeichnen linsenförmige Blätter, welche eine Breite von in etwa 1 aufweisen. Ein Verbindungsmittel (nicht gezeigt) wird vorher auf die ausgangsseitige Oberfläche von jedem der linsenförmigen Blätter 5, 5' geschichtet, welche dann auf das Verstärkungsplattenmittel 11 auf der Lichteingangsseite gesetzt werden, um hierdurch einen großformatigen Bildschirm zu montieren.
Mit der herkömmlichen Technik werden die linsenförmigen Blätter auch an gegenüberliegenden Seitenwänden 52 zusammengeklebt. Diese schwierige Arbeit ist bei dieser Erfindung nicht erforderlich, und die Montagearbeit wird einfach.
22 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines großformatigen Bildschirms, der um in etwa 7 Grad nach vorne gekippt ist. Die Bezugszeichen 60 und 60' bezeichnen einen Bildschirmstützrahmen, das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Fresnel-Blatt, welches eine Dicke von in etwa 2 mm oder weniger aufweist, das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein linsenförmiges Blatt, welches eine Dicke von in etwa 0,5 mm aufweist, das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Verbindungsmittel, welches eine Dicke von in etwa 0,2 mm aufweist, und das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein transparentes Verstärkungsplattenmittel, welches eine Dicke von in etwa 3 mm aufweist.
Mit dieser Struktur können das Fresnel-Blatt 4 und das linsenförmige Blatt 5 in engen Kontakt miteinander über ihre Eigengewichte hergestellt werden. 23 stellt ein modifiziertes Montageverfahren dar. Das Bezugszeichen 61 bezeichnet eine rechteckige Säule, welche an den oberen Abschnitt eines Fresnel-Blattes 4 angeklebt ist, um das Gewicht des Fresnel-Blattes 4 auf das obere Ende einer Verstärkungsplatte 11 anzulegen, unter einem Verhindern des Ausbeulens des Fresnel-Blattes 4.
Eine andere Ausführungsform eines Bildschirms dieser Erfindung, die in 24 dargestellt ist, wird beschrieben werden. Die anderen Bezugszeichen außer 112' bezeichnen ähnliche Elemente zu denjenigen, die in 6 gezeigt sind. Das Bezugszeichen 112' bezeichnet ein Abstand-moduliertes linsenförmiges Linsenmittel, dessen vergrößerte Querschnittsansicht in 25 gezeigt ist. Die vertikalen Divergierwinkel sind bei v1 bis v4 angegeben. Die vertikalen Divergierwinkel v1 und v2 nehmen einen Kontaktwert von in etwa 20 Grad von dem unteren Ende des Bildschirms zu der Halbhöhe desselbigen ein. Der vertikale Divergierwinkel v3 ist in etwa 30 Grad, und der Divergierwinkel v4 an dem oberen Ende des Bildschirms ist in etwa 40 Grad. Der Array-Abstand der linsenförmigen Linse an dem Bildschirmbereich (nahe dem oberen Ende), dort wo der breiteste Divergierwinkel erforderlich ist, ist auf in etwa das Zweifache als am Bildschirmbereich (unteres Ende bis Halbhöhe) gesetzt. Während der tatsächlichen Verwendung kann, wenn dieses Divergier-Winkelverhältnis auf das in etwa 1,2-fache oder mehr gesetzt ist, die Helligkeitsverschlechterung beträchtlich unterdrückt werden. Das charakteristische Merkmal dieser Erfindung ist es, das Divergier-Winkelverhältnis auf das 1,2fache oder mehr zu setzen.
Der geeignete visuelle Bereich des Bildschirms aus 25 ist in 26 dargestellt. Der konjugierte Punkt der Fresnel-Linse 111, welcher in 25 auf der Lichtausgangsseite gezeigt ist, ist an einer Position 117, welche einen Abstand von 3H von dem Bildschirm 101 hat. Mittlere Strahlen verbreiten sich von jedem Punkt auf dem Bildschirm in Richtung zu diesem konjugierten Punkt 117. Der Bildschirm 101 ist um in etwa 10 Grad nach vorne gekippt.
Wie in 26 gezeigt, ist der vertikale Divergierwinkel am oberen Ende des Bildschirms 20 Grad zu der oberen und unteren Seite, 40 Grad insgesamt (zu der unteren Seite mehr als 20 Grad divergiert aufgrund der Nicht-Linearität gemäß den Snell-Gesetzen), und der vertikale Divergierwinkel an dem Bildschirmbereich von dem unteren Ende bis zur Halbhöhe ist 10 Grad zu der oberen Seite und unteren Seite, 20 Grad insgesamt. Der Bereich, welcher von schrägen Linien umgeben wird, entspricht dem geeigneten visuellen Bereich. Wie man unter Bezugnahme auf 11 versteht, ist die Ausführungsform des Bildschirms geeignet für ein Verwenden mit einer Hochauflösungs-Computeranzeige.
Der Querschnitt der Abstand-modulierten linsenförmigen Linsenmittel 112', die in 25 gezeigt sind, kann von einer konvexen Linsenform, einer konkaven Linsenform, einer zylindrischen Linsenform oder einer gekrümmten Linsenform höherer Ordnung sein. Der maximale Divergierwinkel einer zylindrischen Linse ist in etwa 40 Grad. Wenn eine hyperbolisch gekrümmte Linse verwendet wird, kann der maximale Divergierwinkel breiter gemacht werden. Die Beschreibung der Ausführungsform, die in 24 gezeigt ist, wurde somit vervollständigt.
Eine Modifikation dieser Ausführungsform ist in 27 dargestellt. Bei dieser Modifikation ist ein Abstand-moduliertes linsenförmiges Linsenmittel 112' auf der Lichtausgangsseite im Gegensatz zu demjenigen, das in 24 gezeigt ist, gebildet. Die anderen Elemente sind die gleichen wie diejenigen, die in 24 gezeigt sind.
Eine andere Modifizierung des Bildschirms ist in 28 dargestellt. Bei dieser Modifizierung ist das Blatt 109, welches in 24 gezeigt ist, weggelassen, und ein Abstand-moduliertes linsenförmiges Linsenmittel 112' ist auf der Lichteingangsseite des Fresnel-Blattes 108 gebildet. Obwohl die Anzahl von Elementen, welche den Bildschirm bilden, durch diese Modifizierung reduziert werden kann, ist der Divergierwinkel der unteren Seite mehr wahrscheinlich breiter zu werden als der Divergierwinkel der oberen Seite an dem oberen Ende des Bildschirms, so dass diese Modifizierung bevorzugt bei spezifischen Anwendungen angewendet wird.
Eine Modifizierung des Bildschirms dieser Erfindung, die geeignet ist für eine Anwendung bei einem sogenannten Multi-Bildschirm, welcher zwei oder mehr Unter-Bildschirme aufweist, die übereinander gestapelt sind, ist in 28 darge stellt. Der konjugierte Punkt einer Fresnel-Linse 111 auf der Lichtausgangsseite wird oft auf einen unendlichen Punkt gesetzt im Falle eines allgemeinen Multi-Bildschirms. Es ist wünschenswert, eine Kontinuität der vertikalen Richtfähigkeits-Eigenschaften an der Grenze zwischen der ersten und zweiten Stufe von Unter-Bildschirmen sicherzustellen. Eine Modifizierung des Bildschirms, die geeignet ist für eine Verwendung des Unter-Bildschirms bei einer oberen Stufe ist in 29 dargestellt.
In 29 sind andere Elemente als ein Abstand-moduliertes linsenförmiges Linsenmittel 112'' ähnlich zu denjenigen, die zuvor beschrieben wurden. 30 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Blattes 109. In 30 sind die vertikalen Divergierwinkel angegeben bei v1, v2, v3 und v4, wobei sie einen breiteren Winkel in der umgekehrten genannten Reihenfolge aufweisen. Diese linsenförmige Linsenoberfläche ist realisiert durch im Wesentlichen Formen von lediglich den einen Hälften von aufeinanderfolgenden linsenförmigen Linsenelementen an dem Bereich nahe dem größten Abstand. Das Profil von jedem linsenförmigen Linsenelement kann von einer Form sein, welche sich teilweise durch gerade Liniensegmente einer zylindrischen Form oder einer ellipsoidalen Form annähert. Wenn die längere Achse einer Ellipse mit der normalen Richtung des Bildschirms ausgerichtet wird und ihre Exzentrizität auf ein Mittel zwischen 1 und einem Inversen des Brechungsindex eines optischen Mediums gesetzt wird, ist dieser Bildschirm effektiv für die Anwendungen gemacht, welche flache und gleichförmig vertikale Richtfähigkeits-Eigenschaften erfordern.
In der Ausführungsform, die in 24 gezeigt ist, und ihren Modifizierungen kann der Abstand der Abstand-modulierten linsenförmigen Linsenmittel 112' oder 112'' auf null gesetzt werden (einfache flache Ebene) an dem Bereich, welcher nur einen engsten Divergierwinkel erfordert. Dies ist so, da eine Licht-ausbreitende Partikelschicht auf einem der Blätter 108, 109 und 110 vorgesehen ist, wie vorher mit Bezug auf die herkömmliche Technik beschrieben, so dass diese Licht-ausstreuende Partikelschicht eine geringere vertikale Divergierwin kelgrenze liefert. Ein anderes linsenförmiges Linsenmittel, welches einen Divergierwinkel von in etwa 10 Grad aufweist, kann zu der Lichteingangsoberfläche des Blattes 108, das in 29 gezeigt ist, bereitgestellt werden oder zur Lichtausgangsoberfläche des Blattes 109. Mit dieser Anordnung kann der scharfe Abschnitt der vertikalen Richtfähigkeits-Eigenschaften (man bezieht sich auf 9) zu einer sanfteren Neigung gewechselt werden. Der Abstand der vertikalen linsenförmigen Linse kann in dem Bereich von einigen Zehntel μm bis in etwa 1 mm sein und kann kleiner als eine Pixel-Größe gesetzt werden, abhängend von den spezifischen Anwendungen.
Eine andere Ausführungsform, welche bevorzugt mit der Ausführungsform, die in 24 gezeigt ist, verwendet wird, wird beschrieben werden. Ein elektronisches Lichtdichte-Moduliermittel dieser Ausführungsform wird zunächst mit Bezugnahme auf 31 beschrieben werden. In 31 sind die anderen Elemente als die Elemente 117, 118 und 119 ähnlich zu denjenigen, die vorher beschrieben wurden.
Das Bezugszeichen 117 bezeichnet ein Lichtdichte-Moduliermittel, welches ein Verstärkungssteuerungsgerät zum Steuern der Verstärkung im Verhältnis zu einem Eingangssignal an einem Anschluss 118 ist. Ein Block 119 ist ein kombinierter Schaltkreis eines Synchronisiersignal-Separators und eines Wellengenerators. Der Betrieb der elektronischen Lichtdichte-Moduliermittel wird mit Bezugnahme auf ein Signal-Wellenform-Diagramm beschrieben, das in 32 gezeigt ist. In 32 ist eine Ausgangssignal-Wellenform des Vorverstärkers 106 bei 106' angegeben, eine Signal-Wellenform an dem Anschluss 118 ist bei 118' angegeben, und eine Ausgangs-Wellenform des Verstärkungssteuerungsgerätes 117 ist bei 117' angegeben. Das Bezugszeichen 119 bezeichnet eine vertikale Abtastperiode, und das Bezugszeichen 120 bezeichnet eine vertikale Dunkeltastungsperiode, wobei die vertikale Abtastperiode und die vertikale Dunkeltastungsperiode eine vertikale Abtastperiode Tv bilden. Die Wellenform bei 121 entspricht dem oberen Ende des Bildschirms, diejenige bei 122 entspricht der Halbhöhe des Bildschirms, und diejenige bei 123 entspricht dem unteren Ende des Bildschirms. Bei diesem Beispiel, das in 32 gezeigt ist, wird die Verstärkung an dem Bereich von dem oberen Ende des Bildschirms zu der Halbhöhe erhöht. Auf diese Weise kann die Verstärkungsleistung der Bildschirme, die in 24, 25, 27 und 28 gezeigt sind, kompensiert werden.
Die Wellenform 117', die in 32 gezeigt ist, erlaubt es, die relative Helligkeit an dem oberen Ende des Bildschirms zu erhöhen, wobei dadurch eine eigene Kompensierung realisiert wird, die geeignet ist für eine spezifische Anwendung.
Die Beschreibung der elektronischen Lichtdichte-Moduliermittel ist somit vervollständigt.
Ein Beispiel eines optischen Lichtdichte-Moduliermittels ist in 33 dargestellt. In 33 sind die anderen Elemente als die Elemente 124 bis 128 ähnlich zu denjenigen, die zuvor beschrieben wurden. Das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Flüssigkristallplatte oder eine Glühlampe. Das Bezugszeichen 124 bezeichnet eine Lichtquelle, das Bezugszeichen 125 bezeichnet einen Reflektionsspiegel, und das Bezugszeichen 126 bezeichnet ein Lichtdichte-Moduliermittel, welches eine Glasplatte ist, deren untere Hälfte eine eindimensionale Meniskus-Linse ist. Lichtstrahlen, welche von dem Lichtdichte-Moduliermittel 126 ausgegeben werden, werden durch durchgezogene Linien mit Pfeilen 128 an dem oberen Ende des Bildschirms angegeben und durch durchgezogene Linien mit Pfeilen 127 an dem unteren Ende des Bildschirms. Wie es aus 33 gesehen werden kann, kann die Dichte der Lichtstrahlen bei 127 mehr als diejenige der Lichtstrahlen bei 128 erhöht werden. Die Dichte kann weiter erhöht werden, sowie das Lichtdichte-Moduliermittel 126 dicker gemacht wird. Mit der Struktur, die in 33 gezeigt ist, können die Verstärkung und Helligkeit des Bildschirms 101 an dem oberen Ende kompensiert werden und daran gehindert werden, abzunehmen.
Die Ausführungsform, welche in 31 und 32 gezeigt ist, liefert eine relativ hohe Leistung nur zu dem Bereich an dem oberen Ende des Bildschirms, um so die Bildschirmhelligkeit daran zu hindern, abzunehmen. Auf diese Weise kann eine gute Leistung erhalten werden unter einem Halten des gesamten Stromverbrauchs bei einem Minimum.
Anstatt eines Verwendens der eindimensionalen Meniskus-Linsenmittel 126, die in 33 gezeigt sind, kann der obere Lichtemissionsbereich der Lichtquelle 124 breiter gemacht werden als der untere Lichtemissionsbereich, um die Lichtdichte zu wechseln.
Mit der Struktur der Erfindung können die Bildschirm-horizontal-Richtfähigkeits-Eigenschaften einen Divergierwinkel von 50 Grad und mehr zu der rechten und der linken Seite aufrechterhalten. Das Tastverhältnis des lichtdurchlässigen Teils kann auf 40% oder weniger gesetzt werden, und dasjenige an dem schwarzen Streifenteil kann auf 60% oder mehr gesetzt werden, wobei hierdurch ein Kontrast verbessert wird und ein Herstellungsertrag daran gehindert wird, durch eine Variierung von Formungsbedingungen abgesenkt zu werden. Des Weiteren kann das Ausbeulen aufgrund des Eigengewichts eines linsenförmigen Blattes vermieden werden. Des Weiteren kann das Polarisatormittel zum Hindurchlassen von lediglich horizontal-polarisierten Lichtkomponenten in etwa 50% des Raum-erleuchtenden Umgebungslichtes absorbieren, das auf den Bildschirm angelegt wird, was weiter den Kontrast verbessert.
Noch des Weiteren verbessern die Flackerlicht-Verhinderungsmittel weiter den Kontrast.
Des Weiteren verbessern die Polarisatormittel, welche zwischen einem Bildschirm und einer Raum-erleuchtenden Lichtquelle angeordnet sind zum lediglich Hindurchlassen von vertikal-polarisierten Lichtkomponenten, weiter den Kontrast eines reproduzierten Bildes und reduzieren grelles Licht auf der Oberfläche eines Dokuments auf einem Tisch.
Noch des Weiteren kann der vertikale Divergierwinkel, welcher zu der Verteilung von den Augen eines Betrachters passt, richtig gesetzt werden bei jeder vertikalen Position eines Bildschirms, und ein Hinzufügen von lediglich einem geringen Stromverbrauch hindert die Bildschirmhelligkeit daran, verschlechtert zu werden. Daher ist es möglich, eine Müdigkeit von Augen von Betrachtern zu lindern und einen Bildschirm mit einem hohen kommerziellen Wert bereitzustellen.

Claims

Rückprojektionsanzeigesystem umfassend: Originalbild-Darstellungsmittel (1); Projektionslinsenmittel (2); und Bildschirmmittel durchlässiger Art (3), wobei die Bildschirmmittel durchlässiger Art (3) mindestens ein Fresnel-Blatt (4) aufweisen, welches auf der Lichteingangsseite angeordnet ist und ein linsenförmiges Blatt (5), das auf der Lichtausgangsseite angeordnet ist, wobei das linsenförmige Blatt (5) mit einer vertikal gestreiften linsenförmigen Linsenoberfläche (6) auf der Lichteingangsseite gebildet ist, wobei die linsenförmige Linsenoberfläche (6) Licht in horizontaler Richtung ablenkt und mit schwarzen Streifen (7), welche auf der Ausgangsseite des linsenförmigen Blattes angeordnet sind und nicht-transparente, vorragende Teile bilden, wobei die Breite jedes schwarzen Streifens auf 60% oder mehr des Array-Abstandes der linsenförmigen Linsenoberfläche gesetzt ist, und die Bildschirmmittel durchlässiger Art des Weiteren lichtdurchlässige, verstärkende Plattenmittel (11) und lichtdurchlässige Verbindungsmittel (12) aufweisen, wobei die Verbindungsmittel (12) integral die verstärkenden Plattenmittel (11) mit lichtdurchlässigen konkaven Teilen (8) des linsenförmigen Blattes (5) auf der Lichtausgangsseite verbinden, wobei jede Luftschicht entfernt wird, und die gesamte Dicke des linsenförmigen Blattes (5) und der ver stärkenden Plattenmittel (11) auf eine Dicke gesetzt ist, die ausreichend ist, das Ausbeulen auf Grund des Eigengewichts zu verhindern.
Rückprojektionsanzeigesystem nach Anspruch 1, weiter aufweisend Polarisatormittel (13) zum Hindurchlassen von lediglich horizontal polarisierten Lichtkomponenten, wobei die Polarisatormittel integral mit dem verstärkenden Plattenmittel (11) auf der Lichteingangsseite gebildet sind.
Rückprojektionsanzeigesystem nach Anspruch 1, weiter aufweisend Mittel zum Verhindern des Flackerns (23, 24), wobei die Mittel zum Verhindern des Flackerns Polarisatormittel (23) und Viertelwellenlängen-Plattenmittel (24) aufweisen, welche zwischen den Projektionslinsenmitteln (2) und den Originalbild-Darstellungsmitteln (1) angeordnet sind und die Richtung der elementaren Doppelbrechungsachse der Viertelwellenlängen-Plattenmittel (24) um in etwa 45° von der Richtung des polarisierten Lichtes, welches durch die Polarisatormittel (23) hindurch geht, gekippt ist.
Rückprojektionsanzeigesystem nach Anspruch 1, wobei ein vertikal streuendes linsenförmiges Linsenmittel (17) auf der Lichteingangsseite der Verstärkungsmittel (11) gebildet ist, wobei das vertikal streuende linsenförmige Linsenmittel (17) integral mit dem Bildschirmmittel durchlässiger Art derart gebildet ist, um nicht den Linsenabschnitt des vertikal streuenden linsenförmigen Linsenmittels (17) der Luft auszusetzen.
Rückprojektionsanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Polarisatormittel (45, 46) zum Durchlassen von lediglich vertikal polarisiertem Licht zwischen einer raumbeleuchtenden Lichtquelle (43, 44) und dem Bildschirmmittel durchlässiger Art (39) angeordnet ist.
Rückprojektionsanzeigesystem nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine vertikale linsenförmige Linse (17) zum Ablenken von Licht in vertikaler Richtung, wobei die vertikale linsenförmige Linse (17) als ein Abstand-moduliertes linsenförmiges Linsenmittel gebildet ist und der Array-Abstand des Abstand-modulierten linsenförmigen Linsenmittels an dem Bereich, wo der breiteste vertikale Ablenkungswinkel gefordert ist, auf das 1,2-fache oder mehr des Array-Abstandes des Bereichs gesetzt ist, wo der schmalste vertikale Ablenkungswinkel erfordert wird.
Rückprojektionsanzeigesystem nach Anspruch 1, wobei das linsenförmige Blatt (5) aus einer Mehrzahl von linsenförmigen Linsenblättern (5, 5') besteht, wobei die Mehrzahl von linsenförmigen Blättern (5, 5') nebeneinander gestellt und an den Verstärkungsplattenmitteln (11) angeklebt sind, wobei so die Mehrzahl von linsenförmigen Linsen (5, 5') in einem Körper kombiniert werden.
Rückprojektionsanzeigesystem nach Anspruch 1, weiter aufweisend rechteckige Strahlmittel (61), wobei die rechteckigen Strahlmittel (61) an den oberen Abschnitt des Fresnel-Blattes (4) geklebt sind und am oberen Ende des linsenförmigen Blattes (5) aufgehängt sind, das mit den Verstärkungsplattenmitteln ausgestattet ist, wobei dadurch ein Ausbeulen des Fresnel-Blattes (4) verhindert wird, wobei die Dicke des Fresnel-Blattes (4) dünner als eine gesamte Dicke des linsenförmigen Blattes (5) und der Verstärkungsplattenmittel (11) ist.