DD151827A1 - FLUSH FOR A THROUGHPROJECTION SCREEN - Google Patents

Abstract

Bei einer Streuscheibe fuer einen Durchprojektionsschirm soll die lichttechnische Ausbeute erhoeht und der technisch-oekonomische Aufwand verringert werden. Deshalb soll d. Streuscheibe eine ausschliesslich geordnete flaechenhafte Verteilung der Streuelemente aufweisen, die eine stark unterschiedliche Lichttrennung in vertikaler und horizontaler Richtung bewirken. Gleichzeitig wird nach einem guenstigen Kompromiss zwischen der optischen Aufloesung des Projektionsschirmes und zwischen der Richtungsverteilung des gestreuten Lichtes gesucht. Erfindungsgemaess besitzt die optisch zerstreuend wirksame Oberflaeche der Streuscheibe senkrecht im Gesichtsfeld stehender parallele symmetrische Furchen, laengs welcher in gleichen Abstaenden linsenartige Elemente angeordnet sind. Diese linsenartigen Elemente werden insbesondere durch konvexe oder konkave Woelbungen mit schwach rauher Oberflaeche gebildet.In the case of a diffusing screen for a through-projection screen, the photometric yield is to be increased and the technical-economic expenditure to be reduced. Therefore d. Lens have an exclusively ordered surface distribution of the scattering elements, which cause a very different light separation in the vertical and horizontal directions. At the same time, a favorable compromise is sought between the optical resolution of the projection screen and the directional distribution of the scattered light. According to the invention, the optically dissipating surface of the lens has parallel symmetrical grooves perpendicular to the field of view, along which lenticular elements are arranged at equal intervals. These lens-like elements are formed in particular by convex or concave surfaces with a slightly rough surface.

Description

Titel der Erfindung:Title of the invention:

Streuscheibe für einen DurchprojektionsschirmDiffuser for a rear projection screen

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Streuscheibe für einen Durchprojektionsschirm eines Projektors mit einem projezierenden Strahlengang und bei beidäugiger Betrachtung.The invention relates to a lens for a projection screen of a projector with a projecting beam path and when viewed from both eyes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

In der DD-PS 139904In DD-PS 139904

sind als Lösungen des Problems angegeben:are given as solutions to the problem:

- eine lineare, ungeordnete Struktur der zerstreuenden Oberfläche, welche durch Schleifen erzeugt wird und eine starke horizontale und geringere vertikale Lichtzerstreuung quer und längs der Schleifspuren verursachta linear, disordered structure of the scattering surface, which is created by grinding and causes a strong horizontal and lower vertical light scattering across and along the grinding tracks

- eine lineare, geordnete Struktur, welche eine horizon- *J5 tale Strahlaufspaltung quer zu den Teilungsfurchen erzeugt und welche zur Erzeugung der gewünschten Streulicht· charakteristik mit einer schwach streuenden Streuscheibe zu kombinieren ist.a linear, ordered structure which produces a horizontal jet splitting transversely to the division grooves and which is to be combined with a weakly scattering diffusing screen in order to produce the desired scattered light characteristic.

In DE-GLI 7224262In DE-GLI 7224262

wurde eine lineare, Ungeordnete Struktur, kombiniert mit einer trüben Schicht für einen Aufprojektionsschirm vorschlagen, welche eine starke horinzontale und geringe vertikale Lichtzerstreuung bewirkt.has proposed a linear, disordered structure, combined with a hazy layer for a projection screen, which produces strong horizontal and low vertical light scattering.

Der Mangel beider Lösungen besteht in der jeweils benötigten ungeordneten Streustruktur, besondere wenn geringeThe lack of both solutions consists in the respectively required disorderly scattering structure, special if small

Streuwinkel angestrebt werden.Streuwinkel be sought.

Diese beeinträchtigt die optische Auflösung des Projektionsschirms und verursacht eine Granulierung des Bildes, dj.e mit einer griesigen, farbigen Eigenstruktur des Schirms verbunden ist.This impairs the optical resolution of the projection screen and causes a granulation of the image, which is connected to a gritty, colored intrinsic structure of the screen.

Die Kombination einer geordneten und einer ungeordneten Streustruktur bei einem Durchprojektionsschirm wird in DE-AS 2320762 behandelt. Damit sind die für die ungeordneten Streustrukturen typischen Begrenzungen der optischen Auflösung im Verhältnis zu den Streueigenschaften verbunden.The combination of an ordered and a disordered scattering structure in a through-projection screen is dealt with in DE-AS 2320762. Thus, the limitations of the optical resolution typical of the disordered scattering structures in relation to the scattering properties are connected.

Die in der DE-PS 2902508 vorgeschlagene orientierte Einbettung von Teilchen mit Spärolith-Kristallstruktur bringt die angestrebte Anisotropie der Lichtzerstreuung, sie ergibt aber insgesamt eine ungeordnete Struktur mit den ihr eigenen Längein. Ferner ist bei dieser Anisotropie der Lichtzerstreuung zwar (im üblichen Anwenäungsfall) die horizontale Lichtzerstreuung wesentlich stärker als die vertikale, aber die direkte Lichtrichtung wird von der übertragenen Leuchtdichte her stets bevorzugt.The oriented embedding of particles having a sparolite crystal structure proposed in DE-PS 2902508 brings about the desired anisotropy of the light scattering, but overall results in a disordered structure with its own length. Furthermore, in this anisotropy of the light scattering (in the usual application), the horizontal light scattering is much stronger than the vertical one, but the direct light direction is always preferred by the transmitted luminance.

Es ist außerdem bekannt (US-PS 3754811), eine zeilenweise Anordnung der Streuelemente zu verwenden, deren Breiten längs einer Zeile innerhalb gewisser Grenzen statistisch variiert werden. Damit ergeben sich nicht einheitliche Streuelemente, welche damit auch nicht genau dem Optimum zwischen optischer Auflösung und Streueigenschaften entsprechen können·It is also known (US-PS 3754811) to use a line by line arrangement of the scattering elements whose widths are statistically varied along a line within certain limits. This results in non-uniform scattering elements, which thus can not correspond exactly to the optimum between optical resolution and scattering properties.

Die in der DE-AS 2248676 beschriebene fotolithografische Herstellungsmethode ergibt in erster Linie ein geordnetes System miteinander gleicher, quadratischer oder hexagonaler Streueleraente. Daraus folgt eine isotrope Streulicht-The photolithographic production method described in DE-AS 2248676 results primarily in an ordered system with each other equal, square or hexagonal Streueleraente. This results in an isotropic scattered light

. verteilung. Eine Anisotropie ist' prinzipiell nur durch еіц-е Verzerrung der Form der Streuelcmente erreichbar. Um eine stärkere horizontale als vertikale Lichtzerstreuung zu erreichen, müssen die Streuelemente entsprechend schmaler, distribution. Anisotropy is in principle achievable only by еіц-е distortion of the shape of the scattering elements. In order to achieve a greater horizontal than vertical light scattering, the scattering elements must be correspondingly narrower

als hoch sein, so daß zumindest eine der Abmessungen den optimalen Bereich verläßt.be high, so that at least one of the dimensions leaves the optimum range.

Bei der in der DE-OS 2646407 beschriebenen V/abenlinsenanordnu'Ag mit einer Lochblendenmaske, ergibt sich eine isotrope Lichtverteilung.'In the described in DE-OS 2646407 V / abenbenninsenanordnu'Ag with a pinhole mask, resulting in an isotropic light distribution.

Die DE-PS 2O462IO ("Stereoaufsatzgerät für fotografische Kameras") beinhaltet eine Prisraen-Rasteranordnung. Sie bewirkt eine in zwei zueinander rechtwinkligen Schnitten gleiche Lichtzerstreuungswirkung, so lange die Streuelemente quadratisch gestaltet sind. Eine unterschiedliche Lichtzerstreuungswirkung in zueinander rechtwinkligen Schnitten kann nur durch eine entsprechend rechteckige Ausbildung der Streuelemente erreicht werden·The DE-PS 2O462IO ("stereo attachment for photographic cameras") includes a Prisraen grid arrangement. It causes a same in two mutually perpendicular sections Lichtzerstreuungswirkung, as long as the scattering elements are designed square. A different light scattering effect in mutually rectangular sections can only be achieved by a correspondingly rectangular formation of the scattering elements.

Die DE-AS 2Ö29SOO ("Durchlichtprojektionsschirm mit gewünschter Richtcharakteristik") beschreibt eine Anordnung, bei der mehrere Y/aben-Linsen-Platten mit geeigneter Wabe der relativen Positionen der einzelnen Linsenelemente nacheinander im optischen Strahlengang stehen* Damit kann die Hauptrichtung des durchgehenden Lichtes bestimmt werden.The DE-AS 2Ö29SOO ("transmitted light projection screen with the desired directional characteristic") describes an arrangement in which several Y / aben lens plates with suitable honeycomb of the relative positions of the individual lens elements successively in the optical beam path * Thus, the main direction of the transmitted light is determined become.

Die in der US-PS 3827798 ("Optical element of reduced thickness") beschriebene wabenförmige Anordnung diskreter Linsen ergibt als optische Wirkung eine isotrope Lichtzerstreuung. Die französische Patentschrift PR-PS Z 334977 beinhaltet eine mosaikartige Anordnung gleicher Linsenelemente und eine Anordnung gekreuzter Konvex-Linsen und erzeugt eine isotrope Lichtzerstreuung.The honeycomb arrangement of discrete lenses described in US Pat. No. 3,827,798 ("Optical Element of Reduced Thickness") results in isotropic light scattering as an optical effect. The French patent PR-PS Z 334977 includes a mosaic-like arrangement of the same lens elements and an arrangement of crossed convex lenses and produces an isotropic light scattering.

Ziel der Erfindunr::Aim of the invention ::

Ziel der Erfindung, ist die Verrinßernnß des technischökonomischen Aufwandes sowie die Verbesserung der lichttechnisch on Ausbeute.The aim of the invention is the Verrinßernnß of the technical and economic effort and the improvement of photometrically on yield.

Darlegung des Wesens der Erfindung;Explanation of the essence of the invention;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln eine Streuscheibe mit ausschließlich geordne "ier flächenhai'ter Verteilung der Streuelemente, die eine stark unterschiedliche Lichtstreuung in vertikaler und horizontaler Richtung bewirken, zu schaffen, bei der die Abmessungen*der Streuelemente quer zur Lichtrichtung in zwei zueinander rechtwinkligen Schnitten angenähert gleich sind und bei der ein Optimum zwischen optischerAuflösung des Projektionsschirmes und der Richtungsverteilung des getrennten Lichtes erreicht wird.The invention is based on the object with the simplest possible means to create a diffuser with exclusively geordne "ier flächenhai'ter distribution of the scattering elements, which cause a very different light scattering in the vertical and horizontal directions, in which the dimensions * of the scattering elements transverse to the direction of light are approximately equal in two mutually perpendicular sections and in which an optimum between optical resolution of the projection screen and the directional distribution of the separated light is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Streuscheibe für einen Durchprojektionsschirm eines Projektors mit einem projezierenden Strahlengang und bei beidäugiger Betrachtung dadurch gelöst, daß die optisch zerstreuend wirksame Fläche der Streuscheibe mit senkrecht im Gesichtsfeld stehenden parallelen, symmetrischen Furchen versehen ist, längs welcher in gleichen Abständen linsenartige Elemente angeordnet sind.This object is achieved in a diffuser for a screen of a projector with a projecting beam path and in both eyes solved in that the optically dispersing effective surface of the lens is provided with vertically in the field parallel symmetrical grooves along which at equal intervals lens-like elements are arranged.

Es ist vorteilhai't, wenn die linsenartigen Elemente durch Grübchen mit nahezu kugeliger, schwach rauher Oberfläche in den Furchen gebildet sind. Y/eiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei Durchprojektionsschiriaen aus.Plastwerkstoff die optisch zerstreuend wirkenden Oberflächen der Streuscheiben als Kopien von Imtterformen angefertigt sind, die Furchen aufweisen, in welche Grübchen mit nahezu kugeliger, rauher Oberfläche eingebracht) sind«It is advantageous if the lens-like elements are formed by pits having a nearly spherical, slightly rough surface in the grooves. In addition, it is advantageous if, in the case of through-projection cladding made of plastic material, the optically scattering surfaces of the scattering disks are made as copies of imitation molds which have grooves into which dimples with a nearly spherical, rough surface are introduced.

Außerdem ist von Vorteil, wenn die Grübchen durch Laser-Materialabtragung entstehen. Die optisch zerstreuend wirksame Oberfläche der Streuscheibe weist senkrecht im Gesichtsfeld stehende parallele Furchen auf, längs welcher linsenartige Elemente angeordnet sind. Diese linsenartigen Elemente werden durch nahezu kugelförmige Grübchen oder Buckelchen mit schwach rauher Oberfläche realisiert.It is also advantageous if the dimples are formed by laser material removal. The optically dissipating surface of the lens has perpendicular in the field of view parallel grooves along which lens-like elements are arranged. These lens-like elements are realized by nearly spherical dimples or humps with a slightly rough surface.

Damit besitzt die Oberfläche eine geordnete flächenhafte Verteilung der Streuelemente. Das Licht wird auf zwei betrachtende Augen verteilt und gleichzeitig so zerstreut, daß *eine "günstige Beweglichkeit des Kopfes des Betrachters gewährleistet wird· Für beide Augen wird innerhalb eines in wesentlichen gleichen vertikalen und horizontalen Bewegungsspielraums des Kopfes des Betrachters eine ♦weitgehend gelichmäßige Leuchtdichte und ein günstiger Kompromiß zwischen dem optischen Auflösungsvermögen und der Richtungsverteilung des getrennten Lichtes erreicht.Thus, the surface has an ordered areal distribution of the scattering elements. The light is distributed to two viewing eyes and at the same time so dispersed that * a favorable mobility of the head of the viewer is ensured · For both eyes within a substantially same vertical and horizontal range of motion of the head of the observer ♦ a largely luminescent luminance and luminance achieved a favorable compromise between the optical resolution and the directional distribution of the separated light.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll nachstehend anhand eins in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing.

,15 Es zeigen, 15 Show it

Pig 1 : Projektionseinrichtung mit erfindungsgemäßer Streuscheibe in DraufsichtPig 1: Projection device with inventive lens in plan view

Pig 2 : Projektionseinrichtung mit erfindungsgemäßer Streuscheibe in SeitenansichtPig 2: Projection device with inventive lens in side view

Pig 3 : Ausschnittsweise vergrößerte Oberflächenstruktur der StreuscheibePig 3: Sectionally enlarged surface structure of the lens

In Figur 1 ist eine Projektionseinrichtung in Draufsicht dargestellt. Im Strahlengang eines von einem Projektionsobjektiv 1 ausgesendeten Lichtstrahles 2 sind im Abstand S vom Projektionsobjektiv 1 eine Feldlinse 3 und eine Streuscheibe 4 angeordnet.^ Das Projektionsobjektiv 1 ist BeetanSteir eines Projektors mit einer Strahlungsquelle, einem Kondensor und mit einem zu projezierenden Lichtbild, wobei aus Gründen der Vereinfachung und Übersichtlichkeit Уоп diesem Projektor lediglich das Projektionsobjektiv 1 ' in der Zeichnung abgebildet ist.FIG. 1 shows a plan view of a projection device. In the beam path of a light beam 2 emitted by a projection lens 1, a field lens 3 and a diffusing screen 4 are arranged at a distance S from the projection lens 1. The projection lens 1 is a projector with a radiation source, a condenser and a light image to be projected, for reasons For the sake of simplicity and clarity, only the projection objective 1 'in the drawing is shown for this projector.

Die Feldlinse 3 und die Streuscheibe 4 realisieren einen Durchprojektionsschirm, über den die Pupille 5 (Lichtaustrittsöffnung) des Projektionsobjektivs 1 mit der Feldlinse 3 an der Stelle A¹ der Projektionsebene 6 abgebildet wird. Die Streuscheibe 4 weist eine senkrecht verlaufende Furchenstruktur mit einem Flankenneigungswinkel von + 12,4 auf. Durch die Neigung von Flanken 7 in der Oberflächenstruktur der Streuscheibe 4 wird das ursprünglich bei A¹ projizierte Pupillenbild der Pupille 5 in zwei Teilpupillenbilder bei A- und Ap aufgespaltet. Diese beiden Teilpupillenbilder sind bei einem Abstand S¹ der Projektionsebene 6 von der Streuscheibe 4 in der Größenordnung von 300 mm in einem Abstand von 65 mm horizontal seitlich voneinander entfernt, und an diese Stellen sind die Augen des Betrachters zu bringen.The field lens 3 and the diffusing screen 4 realize a screen through which the pupil 5 (light exit opening) of the projection lens 1 with the field lens 3 is imaged at the point A ^{1 of} the projection plane 6. The diffuser 4 has a vertical groove structure with an edge inclination angle of + 12.4. Due to the inclination of flanks 7 in the surface structure of the lens 4, the pupil image of the pupil 5 originally projected at A ^{1 is} split into two sub-pupil images at A and Ap. These two partial pupil images are at a distance S ^{1 of} the projection plane 6 from the lens 4 in the order of 300 mm at a distance of 65 mm horizontally laterally apart from each other, and at these points are the eyes of the observer to bring.

In Figur 3 ist die Oberflächenstruktur der Streuscheibe 4 ausschnittsweise vergrößert dargestellt. Die Streuscheibe besteht aus Plastmaterial 8, dessen Oberfläche die um den Flankenneigungswinkel geneigten Flanken 7 aufweist.In Figure 3, the surface structure of the lens 4 is shown partially enlarged. The diffuser is made of plastic material 8, the surface of which has the edges inclined by the edge inclination angle 7.

Auf den Flanken 7 der Oberflächen-Furchenstruktur sind annähernd kugelförmige Grübchen 9 mit schwach rauher Oberfläche angeordnet, deren Scheitelpunkte etwa auf der Mitte einer der Flanken 7 liegen. Die Scheitelpunkte auf benachbarten gegeneinander geneigten Flanken 7 sind um den hal-"ben Abstand der Scheitelpunkte auf einer der Flanken 7 gegenüber versetzt. Durch diese Oberflächenstruktur der Streuscheibe 4 bilden sich senkrecht zu den Flanken 7 verlaufende, schlangenlinienartige Furchen 10. Bei einem Teilungsabstand der Furchen 10 von 0,1 mm haben die Scheitelpunkte der Grübchen 9 längs einer Flanke 7 den Abstand o,05 mm. Um eine Beweglichkeit der Augen des Betrachters von + 15 mm zu erlauben, besitzen die Grübchen 9 einen Krümmungsradius von 0,56 mm, ihre Tiefe beträgt etwa 0,9/UmArranged on the flanks 7 of the surface groove structure are approximately spherical dimples 9 with a slightly rough surface whose vertices lie approximately at the center of one of the flanks 7. The vertices on adjacent mutually inclined flanks 7 are offset by half the distance between the vertices on one of the flanks 7. This surface structure of the diffusing screen 4 forms serpentine lines 10 extending perpendicularly to the flanks 7. At a pitch of the furrows 10 of 0.1 mm, the apexes of the dimples 9 have the distance o, 05 mm along a flank 7. In order to allow the eyes of the observer to move by + 15 mm, the dimples 9 have a radius of curvature of 0.56 mm Depth is about 0.9 / um

Claims (4)

Erfindungsanspruch;Invention entitled; 1, Streuscheibe i'ür einen Durchprojektionsschirm eines Projektors mit einem projizierenden Strahlengang und bei beidgugiger Betrachtung, gekennzeichnet dadurch, daß die optisch zerstreuend wirksame Fläche der Streuscheibe mit senkrecht im Gesichtsfeld stehenden parallelen, symmetrischen Furchen versehen ist, längs welcher in gleichen Abständen linsenartige Elemente angeordnet sind.1, lens i'ür a Durchprojektionsschirm a projector with a projecting beam path and in beidgugiger viewing, characterized in that the optically dissipating effective surface of the lens is provided with perpendicular in the field parallel symmetric grooves along which arranged at equal intervals lens-like elements are. 2, Streuscheibe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die linsenartigen Elemente durch Grübchen mit nahezu kugeliger^ schwach rauher Oberfläche in den Furchen gebildet sind·2, diffusion plate according to item 1, characterized in that the lenticular elements are formed by pits having nearly spherical ^ slightly rough surface in the grooves · 3. Streuscheibe nach Punkt 1 ,gekennzexunut; u uauux'ch, daß bei Durchprojektionsschirmen aus Plastwerkstoif die optisch zerstreuend wirkenden Oberflächen der Streuscheiben als Kopien von iäitterformen angefertigt sind, die- Furchen aufweisen, in welche Grübchen mit nahezu kugeliger, schwach rauher Oberfläche eingebracht sind.3. Diffuser according to point 1, gekennzexunut; u uuux'ch that in Durchprojektionsschirmen made of plastic, the optically dissipative acting surfaces of the lenses are made as copies of iitter forms, which have grooves in which pits are introduced with a nearly spherical, slightly rough surface. 4..Streuscheibe nach Punkt 3 gekennzeichnet durch Grübchen infolge Laser-I.iaterialabtragung-.4.Study disk according to item 3 characterized by dimples as a result of laser I.iaterialabtragung-. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings