DE10359084A1

DE10359084A1 - Bildwand

Info

Publication number: DE10359084A1
Application number: DE2003159084
Authority: DE
Inventors: Harry K Hahn
Original assignee: Hahn Harry K Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Hahn Harry K Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-07-21
Also published as: WO2005059640A1; AU2004299885A1; CA2550510A1

Abstract

Die Bildwand 1 besteht aus einem platten- oder folienähnlichen Grundmaterial, dessen Oberfläche aus nebeneinander liegend angeordneten Hohl- oder Wölbspiegeln gleicher Größe mit gleichen Spiegelkrümmungen gebildet wird. Die Mikrospiegel der dadurch erzeugten Mikrospiegel-Oberflächen-Struktur 2 haben vorzugsweise eine elliptische Umrissform 4 oder eine gestreckte sechseckige Umrissform 5. Die Mikrospiegel sind auf der Bildwandoberfläche in einem vorgegebenen Raster 3 mit bienenwabenförmiger Struktur derart angeordnet, dass ihre lange Spiegelhalbachse in vertikaler Richtung orientiert ist. Durch die in horizontaler und vertikaler Richtung verschiedenen Krümmungen der Mikrospiegel wird das projizierte Licht 6 in Form eines elliptischen 7 bzw. annähernd elliptischen Lichtkegels 8 reflektiert. Die Mikrospiegel sind räumlich so orientiert, dass sich ihre optischen Achsen in einem definierten Schnittpunkt 18 auf der Bildwandnormalen 26 schneiden, wodurch sich eine räumliche Überlagerungszone 17 aller von den Mikrospiegeln reflektierten Lichtkegel ergibt, in der das reflektierte Bild gesehen werden kann. In Verlustbereiche 19 außerhalb dieser Überlagerungszone 17 wird nur wenig oder kein Licht reflektiert. Dadurch entsteht eine lichtstarke Bildwand mit sehr gutem Kontrast, da die Bildwand durch den kleinen vertikalen Reflexionswinkel relativ unempfindlich gegen Störlicht z. B. Deckenlicht ist. Mit dieser Bildwand können sehr kleine vertikale, aber große horizontale ...

Description

Bei den Auflicht-Bildwänden, die bisher bekannt sind, werden entweder weiße Flächen benutzt, die über den Raumwinkel gleichmäßig reflektieren oder der Bildschirmoberfläche wird eine Reflexionsvorzugsrichtung gegeben z.B. durch die Beimengung von Glasperlen in das Oberflächenbeschichtungsmaterial. Es sind auch Auflicht-Bildwände mit einer Reflexionsvorzugsrichtung bekannt, die metallisch reflektierende Schirmoberflächen besitzen, welche eine parabolisch gekrümmte Oberfläche haben.

Bei allen bisher bekannten Auflichtprojektionsbildwänden ist das gemeinsame Merkmal eine relativ geringe Eignung für die Projektion in hellen Räumen oder unter Tageslicht- bzw. Störlichteinfluß, weil das projizierte Bild im Vergleich zur Umgebungshelligkeit ungenügend hell beim Betrachter ankommt, bzw. weil von der Bildwand reflektiertes Störlicht (z.B. Deckenlicht) das projizierte Bild zu sehr überstrahlt. Außerdem wird Störlicht normalerweise ähnlich stark von der Oberfläche der bekannten Bildwände diffus in Richtung der Betrachter reflektiert, wie das projizierte Bild, was den Kontrast des projizierten Bildes bei heller Raumbeleuchtung bzw. bei starker Außenhelligkeit erheblich verringert.

Das projizierte Bild erscheint dann kontrastlos und farbarm. Bei den parabolisch bzw. elliptisch gekrümmten Schirmen oder bei den gerichtet reflektierenden Glasperlwänden ist die Eignung für Hellraumprojektionen zwar besser, doch haben diese Schirmtypen wiederum den Nachteil einer geringen Seitensichtigkeit, weil das projizierte Bild nur in einem kleinen horizontalen Raumwinkel bzw. Relexionswinkel zurückgestrahlt wird.

Der Erfindung lag deswegen die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Auflichtprojektionsbildwand zu entwickeln, die vor allen Dingen in hellen Räumen (z.B. Konferenzräume) mit Deckenlicht und unter Tageslichteinfluss eingesetzt werden kann, ohne starke Kontrast- oder Helligkeitsverluste der Projektionsdarstellung hinnehmen zu müssen.

Außerdem war es das Ziel eine Auflichtbildwand zu entwickeln, bei der das projizierte Bild in einem großen horizontalen aber in einem kleinen vertikalen Raumwinkel reflektiert wird, um eine hohe Lichtverstärkung zu erzielen. Dabei war es ein weiteres Ziel den horizontalen und den vertikalen Raumwinkel in den das projizierte Bild reflektiert wird genau definieren zu können, Ein weiteres Ziel war es, eine Auflicht-Projektionsbildwand zu entwickeln, bei welcher der gesamte dreidimensionale Raum, in den das Bild reflektiert wird, äußerst genau definiert werden kann.
Eine Auflicht-Projektions-Bildwand nach der Erfindung ist in 1: an einem Beispiel dargestellt. Die Bildwand 1 besteht in der gezeigten erfindungsgemäßen Ausführung Nr. 1 aus einer sphärisch, ellipsoidisch oder paraboloidisch gekrümmten Fläche, deren reflektierende Oberfläche aus der erfindungsgemäßen Mikrospiegel-Oberflächenstruktur 2 besteht.
2: Die erfindungsgemäße Mikrospiegel-Oberflächenstruktur 2 besteht dabei aus Hohl- oder Wölbspiegeln kleiner Abmessung (Mikrospiegel), die in einem vorgegebenen Raster auf der Bildwandoberfläche nebeneinanderliegend angeordnet sind.
Das erfindungsgemäß bevorzugte Raster ist ein Raster mit bienenwabenförmiger Struktur 3. Die Mikrospiegel-Oberflächenstruktur 2 kann dabei sowohl aus einzelnen Mikrospiegeln zusammengesetzt sein oder aus einem durchgängigen Medium bestehen, in das die Mikrospiegel definiert nebeneinanderliegend eingeformt sind. Die erfindungsgenäß bevorzugte Spiegeloberfläche der Mikrospiegel ist dabei eine metallisch glänzende Spiegeloberfläche. Es können jedoch auch Mikrospiegel zum Einsatz kommen mit einer leicht matt metallisch glänzenden Spiegeloberfläche, um den starken Spiegeleffekt der Mikrospiegel geringfügig abzumildern.
Die Größe der Mikrospiegel ist dabei gerade so klein zu wählen, dass die pixelabhängige Bildschärfe der gängigsten Projektoren voll ausgenutzt werden kann, bzw. so, dass sich die Zuschauer nicht durch einen "Rasterpunkteeffekt" gestört fühlen. Da dies je nach Anwendungsfall (z.B. Heimkino oder Stadionleinwand) sehr unterschiedliche maximale Mikrospiegelgrößen zulässt, können die möglichen maximalen Abmessungen der Mikrospiegel in der Praxis ca. in einem Bereich zwischen 0,5-30 mm liegen. Die in der erfindungsgemäßen Mikrospiegelstruktur verwendeten Mikrospiegel haben dabei eine definierte elliptische Umrissform 4, eine definierte ovale Umrissform 65, eine definierte gestreckte sechseckförmige Umrissform 5, oder eine Umrissform die einem definierten Polygonzug entspricht, der eine Ellipse oder ein Oval annähert 66 (z.B. ein definiertes gestrecktes Sechseck, Viereck, Achteck, Zehneck, Zwölfeck usw.) Dabei gilt, je höher die Eckenzahl des Polygons, desto besser die Annäherung. Die erfindungsgemäß bevorzugten Umrissformen sind dabei die definierte elliptische Umrissform 4, die definierte ovale Umrissform 65 oder die definierte sechseckförmige Umrissform 5. Die dreidimensionale Form der Spiegeloberfläche der Mikrospiegel, entspricht dabei abhängig von der gewählten Umrissform, exakt oder annähernd genau der Innen- oder Außenfläche (je nach Verwendung von Hohl- oder Wölbspiegeln) einer Ausschnitts-Kalotte aus einem definierten hohlen (bzw. dünnwandigen) Ellipsoiden, Ovaloiden, Rotationsellipsoiden oder Rotationsovaloiden 71.
2: Die Mikrospiegel sind dabei erfindungsgemäß bezogen auf eine senkrecht montierte Bildwand (Bildwand in Benutzerstellung) mit ihrer langen Halbachse genau in Richtung der Bildwandhöhe bzw. in vertikaler (Y)-Richtung und mit ihrer kurzen Halbachse genau in Richtung der Bildwandbreite bzw. in horizontaler (X)-Richtung auf der Bildwandoberfläche orientiert, wenn diese sich in der Benutzerstellung befindet. 2: Die erfindungsgemäß verwendeten, mit ihrer langen Halbachse in vertikaler Richtung (bzw. in Richtung der Bildwandhöhe) orientierten Mikrospiegel haben die Eigenschaft, dass Sie die ankommende Projektorstrahlung 6 in Form eines elliptischen oder ovalen Lichtkegels 7 oder in Form eines annähernd elliptischen oder annähernd ovalen Lichtkegels 8 (im Falle der polygonförmigen Umrissform, welche eine Ellipse oder ein Oval annähert) zum Betrachter hin reflektieren. Hierbei ist die lange Halbachse des reflektierten elliptischen bzw. ellipsenähnlichen Lichtkegels in horizontaler Richtung und die kurze Halbachse in vertikaler Richtung orientiert.
3: Die in der erfindungsgemäß beschriebenen Oberflächenstruktur verwendeten Mikrospiegel mit der in vertikaler (Y)-Richtung orientierten langen Spiegelhalbachse 9 und der in horizontaler Richtung orientierten kurzen Spiegelhalbachse 10 haben eine schwache vertikale Krümmung 11 (bzw. einen großen vertikalen Krümmungsradius) und eine starke horizontale Krümmung 12 (bzw. einen kleinen horizontalen Krümmungsradius). Hierdurch wird der vertikale Reflexionswinkel 13 (α_Y) des Mikrospiegels wesentlich kleiner als der horizontale Reflexionswinkel 14 (α_X), was erheblich lichtverstärkend wirkt, jedoch einen großen horizontalen Reflexionswinkel der Bildwand zulässt. Die genannte Krümmung der Mikrospiegel kann dabei entweder eine (konkave) Krümmung nach innen (Hohlspiegel) oder eine (konvexe) Krümmung nach außen (Wölbspiegel) sein.
Das Verhältnis des vertikalen Reflexionswinkel 13 zum horizontalen Reflexionswinkel 14 der Mikrospiegel hängt dabei in direkter Weise vom Verhältnis der kurzen Spiegelhalbachse 10 zur langen Spiegelhalbachse 9 der Mikrospiegel ab.
2: Die Form der reflektierten elliptischen oder ovalen Lichtkegel 7 bzw. die Form der annähernd elliptischen oder annähernd ovalen Lichtkegel 8 (im Falle der polygonförmigen Umrissform der Mikrospiegel) ist somit exakt durch das Verhaltnis der langen Spiegelhalbachse 9 der Mikrospiegel zu deren kurzen Spiegelhalbachse 10, sowie durch die Stärke der Mikrospiegelkrümmung und die genaue Umrissform der Mikrospiegel definierbar.
Dadurch ist mit der erfindungsgemäßen Bildwand, mit der beschriebenen Mirospiegel-Oberflächenstruktur, eine genau definierte Reflexion des projizierten Bildes realisierbar. Außerdem kann der räumliche Bereich, in den das Bild reflektiert wird, sehr genau festgelegt werden.
Hierbei gilt

– Je stärker die Krümmung der Mikrospiegel (Hohl- oder Wölbspiegel) ist, desto größer ist der vertikale und der horizontale Reflexionswinkel, mit dem die einfallende Projektorstrahlung reflektiert wird.
– Je größer das Verhältnis der langen zur kurzen Spiegelhalbachse der Mikrospiegel ist, desto größer ist das Verhältnis zwischen dem horizontalen und dem vertikalen Reflexionswinkel, der von den Mikrospiegeln reflektierten Lichtstrahlung.

8/9: Dadurch ist es möglich Bildwände zu realisieren, bei denen der vertikale Reflexionswinkel der Bildwand 16 wesentlich kleiner ist als der horizontale Reflexionswinkel der Bildwand 15, wodurch sich eine hohe Lichtverstärkungswirkung ohne die Einschränkung eines zu kleinen horizontalen Abstrahlwinkels ergibt. (siehe Ausführungs-Beispiele 8 und 9) Um das angestrebte optimalste Reflexionsverhalten der erfindungsgemäßen Bildwand zu erhalten, müssen die Mikrospiegel der erfindungsgemäß bevorzugten bienenwabenförmigen Mikrospiegel-Oberflächenstruktur entsprechend der geplanten Größe der Projektionszone 17 (=Zuschauerraum) eine genau definierte räumliche Orientierung auf der Bildwandoberfläche besitzen. Dabei ist es das Ziel, alle Mikrospiegel möglichst so zu orientieren, dass sich Ihre Spiegelnormalen (optischen Achsen) alle in einem zuvor definierten Schnittpunkt 18 oder auf einer Schnittgeraden mit definierter Länge, in einem bestimmten Abstand vor der Bildwand auf der Bildwand-Normalen 26 schneiden, oder dass sie die Bildwandnormale an einer bestimmten Position in einem vorgegebenen engen Bereich um die Bildwandnormale schneiden. Von der definierten Lage dieses Schnittpunktes bzw. der Schnittgeraden oder des Schnittbereichs hängt das Reflexionsverhalten der Bildwand und das Erreichen der optimalsten Form der Projektionszone 17 mit einer möglichst hohen Lichtverstärkung wesentlich ab. Außerdem wird hierdurch erreicht, dass der Verlust-Bereich 19, in dem sich nicht alle von den Mikrospiegeln reflektierten Lichtkegel überdecken, minimiert wird, wodurch die Projektorleistung optimal genutzt werden kann. Denn nur in der räumlichen Überlagerungszone (= Projektionszone 17), in der sich die von allen Mikrospiegeln ausgehenden reflektierten elliptischen bzw. ellipsenähnlichen Lichtkegel überdecken, kann das gesamte projizierte Bild gesehen werden. Setzt man voraus, dass der Projektor auf der Bildwand-Normalen 26 positioniert ist, dann befindet sich in einem zur Bildwand parallelen schmalen vertikalen Bereich 20, welcher nahe des definierten Schnittpunktes 18 durch die Projektionszone geht, der optimalste Bereich der Projektionszone, weil sich hier die von allen Mikrospiegeln reflektierten Lichtkegel nahezu zu 100% überdecken. Im optimalsten Fall ist dieser Bereich sehr schmal und er liegt auf das vertikale und horizontale Reflexionsverhalten der Bildwand bezogen (siehe horizontaler und vertikaler Schnitt durch die Projektionszone – z.B. 8) annähernd in der gleichen Ebene, was z.B. durch eine genaue Definition der Krümmung der Bildwand (in der Ausführung 1) bzw. durch eine genaue Definition der Schnittgeraden der optischen Achsen aller Mikrospiegel noch weiter optimiert werden kann. (z.B. durch eine definierte ellipsoidische Krümmung der Bildwand)
Erfindungsgemäß wurden 3 Ausführungen entwickelt, um eine definierte räumliche Orientierung der Mikrospiegel in der Art zu erreichen, dass sich ihre optischen Achsen auf der Bildwandnormalen in einem gemeinsamen Schnittpunkt oder auf einer Schnittgeraden vorgegebener Länge schneiden, oder dass sich ihre optischen Achsen in einem vorgegebenen engen räumlichen Bereich um die Bildwandnormale schneiden.
Beschreibung der 3 Ausführungen
erfindungsgemäße Ausführung 1
8: Räumliche Orientierung der Mikrospiegel durch eine definiert sphärisch, ellipsoidisch oder paraboloidisch gekrümmte Bildwand 21. Dabei gilt: Die optische Achse jedes Mikrospiegels steht jeweils senkrecht zur gekrümmten Fläche der Bildwand.
Dadurch schneiden sich z.B. im Falle einer sphärischen Krümmung der Bildwand die optischen Achsen aller Mikrospiegel im Kugelmittelpunkt 22 der sphärisch gekrümmten Bildwand-Fläche. Im Falle einer definierten ellipsoidischen Krümmung der Bildwand schneiden sich die optischen Achsen aller Mikrospiegel auf einer Schnittgeraden definierter Länge, die auf der Bildwandnormalen (bzw. auf der Flächennormalen der Bildwandmitte) liegt.
Die Länge dieser Schnittgeraden hängt dabei von der ellipsoidischen Krümmung ab.
Mit einer ellipsoidisch gekrümmten Bildwand kann das Relexionsverhalten der Bildwand und damit der optimalste Bereich der Projektionszone 20 noch genauer gestaltet werden als mit der sphärischen Krümmung.
8: Im gezeigten Ausführungs-Beispiel einer sphärisch gekrümmten Bildwand 21 wurde zur Vereinfachung der Darstellung die Projektorposition deckungsgleich mit dem Kugelmittelpunkt 22 der sphärisch gekrümmten Bildwand angenommen.
Bei einer Positionierung des Projektors außerhalb des Kugelmittelpunktes 22 auf der Bildwandnormalen 26 ändern sich der vertikale und der horizontale Reflexionwinkel der Bildwand, was im Design der Bildwand, durch eine entsprechende Wahl der Reflexionswinkel der Mikrospiegel berücksichtigt werden muss. Eine Positionierung des Projektors außerhalb der Bildwandnormalen 26 (z.B. bei einer Deckenmontierung des Projektors) kann bis zu einem gewissen Grad durch eine leichte Schwenkung der Bildwand um ihre horizontale Mittelachse gut korrigiert werden.
Erfindungsgemäße Ausführung 2
6/9: Einteilung einer planen Bildwand 23 in eine bestimmte Anzahl von Sektoren 24, mit jeweils unterschiedlicher räumlicher Orientierung 25 der Mikrospiegel, bezogen auf die Bildwand-Normale 26.
Jeder Sektor besitzt dabei eine speziell von seiner Lage auf der Bildwand abhängige definierte Mikrospiegel-Oberflächenstruktur 2. Die Mikrospiegel besitzen dabei in jedem Sektor eine einheitliche räumliche Orientierung 27 ihrer optischen Achsen.
9: Die räumliche Orientierung der Mikrospiegel in den einzelnen Sektoren ist dabei so gewählt, dass sich die optischen Achsen, der jeweils im Sektorzentrum liegenden Mikrospiegel, in einem zuvor definierten Schnittpunkt 18 oder auf einer Schnittgeraden mit definierter Länge schneiden, wobei der Schnittpunkt oder die Schnittgerade in einem bestimmten Abstand vor der planen Bildwand 23 auf der Flächen-Normalen 26 liegt.
Die optischen Achsen der Mikrospiegel, die nicht in der Sektormitte liegen, schneiden dabei einen vorgegebenen engen räumlichen Bereich um den oben genannten Schnittpunkt 18 bzw. um die Schnittgerade herum.
6: Die räumliche Orientierung der Mikrospiegel, oder besser gesagt die Winkelausrichtung der optischen Achsen der Mikrospiegel, ist bei dieser Bildwand-Ausführung in den Eck-Sektoren 28 der Bildwand am stärksten ausgeprägt.
Sowohl die vertikale als auch die horizontale Neigung, der optischen Achsen der Mikrospiegel zur Bildwandnormalen hin, ist in den Eck-Sektoren 28 am größten.
7 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines kleinen Teilausschnittes aus einem solchen Ecksektor. Die Mikrospiegel (Hohlspiegel) haben dabei einen in Richtung der Bildwandhöhe gestreckten sechseckförmigen Umriss.
6: In den Sektoren, die auf der Horizontalen (X)-Mittelachse bzw. auf der Vertikalen (Y)-Mittelachse der Bildwand liegen, sind die Mikrospiegel jeweils nur in horizontaler- oder in vertikaler Richtung entsprechend ihrer Lage zur Bildwandnormalen hin geneigt. Nur in dem Sektor in der Bildwandmitte 29 stehen die optischen Achsen der Mikrospiegel senkrecht zur Bildwandoberfläche, besitzen dort also keine Winkelausrichtung zur Bildwand-Normalen.
5: Die Einteilung der planen Bildwand 23 in Sektoren kann dabei in unterschiedlicher Weise erfolgen. Bevorzugt wird hier eine Einteilung in quadratische oder rechteckige Sektoren 30 bzw. eine von der Bildwandmitte ausgehende konzentrische Einteilung in kreis-, ellipsen- oder ovalförmige Ringsegmente 31 oder eine konzentrische Einteilung in polygonförmige Ringsegmente 32 verschiedener Größe, wobei der jeweils in der Bildwandmitte liegende Sektor entsprechend der Ringform eine Kreisform, eine Ellipsenform, eine Ovalform oder eine Polygonform besitzt. Siehe Beispiele in 5
Es gilt hierbei: Je feiner die Einteilung der Bildwandoberfläche in definierte Sektoren mit unterschiedlicher räumlicher Orientierung bzw. Winkelausrichtung der optischen Achsen der Mikrospiegelstruktur ist, desto optimaler kann das Reflexionsverhalten der Bildwand gestaltet werden, bzw. desto kleiner ist der Verlust-Bereich 19 der nicht nutzbaren reflektierten Projektor-Lichtstrahlung (siehe 9).
9: Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine plane Bildwand 23 zu sehen, die gitterrasterförmig in 25 gleich große Rechtecksektoren 30 eingeteilt wurde. Bei diesem Beispiel wurde zur Vereinfachung der Darstellung die Projektorposition als deckungsgleich, mit dem für das Beispiel definierten Schnittpunkt 18 angenommen. Hierbei ist der Schnittpunkt 18 der Schnittpunkt der optischen Achsen der Mikrospiegel, die in den Sektorzentren liegen.
Die Projektionszone 17 in der sich die von allen Mikrospiegeln reflektierten Lichtkegel überlagern und in der das komplette projizierte Bild gesehen werden kann, ist in den dargestellten Schnitten schraffiert dargestellt. Für die Mikrospiegelstruktur werden bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung der Bildwand Hohlspiegel bevorzugt, da bei Hohlspiegeln die reflektierte Strahlung zunächst zu einem Brennpunkt zusammenläuft, bevor sie sich zerstreut. 7: Hohlspiegel sind daher bei dieser Ausführung vorteilhaft, da sich bei dem treppenförmigen Versatz 33 der Mikrospiegel, der sich bei schräg in die Bildwandoberfläche eingebrachten Mikrospiegeln ergibt, dadurch ein teilweises Abschatten der reflektierten Lichtstrahlung, durch den treppenförmigen Versatz, verhindern lässt.
Erfindungsgemäße Ausführung 3
4: Die dritte Möglichkeit ist die exakte räumliche Orientierung jedes einzelnen Mikrospiegels auf einer planen Bildwand 23 entsprechend seiner Position auf der Bildwandoberfläche. Auch hierbei ist es das Ziel, dass sich die optischen Achsen aller Mikrospiegel, der Mikrospiegeloberflächenstruktur 2, in einem zuvor definierten Schnittpunkt 18 oder auf einer Schnittgeraden definierter Länge schneiden. Dieser definierte Schnittpunkt 18 oder die Schnittgerade, liegt dabei in einem bestimmten Abstand vor der Bildwand auf deren Flächennormalen 26. Die dabei entstehende Projektionszone 17 entspricht dabei fast identisch derjenigen Projektionszone 17 einer Bildwand nach der erfindungsgemäßen Ausführung 1. (siehe Ausführungs-Beispiel 8), bei der auch jeder einzelne Mikrospiegel eine unterschiedliche räumliche Orientierung besitzt, seiner Position auf der, in diesem Fall, gewölbten Fläche entsprechend.
10: Hier ist als Vergleich das schlechte Reflexionsverhalten einer Bildwand dargestellt, bei der die optischen Achsen der Mikrospiegel nicht zu einem gemeinsamen Schnittpunkt bzw. zu einer gemeinsamen Schnittgeraden hin orientiert sind.
Die optischen Achsen der Mikrospiegel sind in diesem Beispiel zueinander parallel. Es ist deutlich zu erkennen, dass die räumliche Überlagerungszone (= Projektionszone 17), in der sich die von allen Mikrospiegeln ausgehenden reflektierten Lichtkegel überdecken, wesentlich kleiner ist als bei den beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungen 1-3 (8/9)
Von den erfindungsgemäßen Ausführungen 1-3 zur definierten Ausrichtung der Mikrospiegel, wird die Ausführung 1 und die Ausführung 2 bevorzugt. Die Ausführung 1 ist dabei die erfindungsgemäß bevorzugte Methode für plattenförmige gewölbte Bildwände, während die Ausführung 2 die erfindungsgemäß bevorzugte Methode für folien- bzw. leinwandförmige (rollbare) Bildwände ist.
Mit der Ausführung 2 können zwar die optischen Achsen der Mikrospiegel nur annähernd in einem definierten räumlichen Bereich, dessen Mitte auf der Bildwandnormalen liegt, zur Deckung gebracht werden, wodurch das Reflexionsverhalten bzw. die Projektionszone 17 der Bildwand nicht ganz so optimal gestaltet werden kann wie bei Anwendung der Ausführung 1, dafür ist die Ausführung 2 jedoch für die sehr wirtschaftliche Herstellung planer folien- bzw. leinwandförmiger (rollbarer) Projektionswände anwendbar. Zum Beispiel mittels eines speziellen Prägewerkzeuges, bzw. einer Prägewalze kann die komplexe sektoriell eingeteilte Mikrospiegel-Oberflächenstruktur gemäß der Ausführung 2 kostengünstig in eine entsprechende Folie bzw. Leinwand eingeprägt werden. Danach ist lediglich noch das Aufbringen einer Spiegelbeschichtung (z.B. durch Metallisieren) und eventuell einer zusätzlichen Schutzschicht notwendig.
Gewölbte Bildwände nach der Ausführung 1 können z.B. mit einem zweiteiligen Press- bzw.
Prägewerkzeug hergestellt werden. Dabei wäre es möglich der Bildwand im gleichen Arbeitsgang die gewünschte Wölbung und die gewünschte Mikrospiegeloberflächenstruktur zu geben.
Gegen Störlicht ist die erfindungsgemäße Bildwand (Ausführungen 1-3) weitestgehend unempfindlich, wenn vor allen Dingen der vertikale Reflexionswinkel der Bildwand entsprechend klein definiert wurde. Wählt man für die Mikrospiegel der Bildwand einen möglichst kleinen vertikalen Reflexionswinkel, dann können viele Störlichtreflexionen von vorne herein nahezu vollständig verhindert werden. Dies soll das Bild 11, auf dem eine entsprechende erfindungsgemäße Bildwand mit kleinem vertikalen Reflexionswinkel in Schnittdarstellung dargestellt ist, verdeutlichen.
Die dargestellte Bildwand besitzt dabei die gleichen Reflexionseigenschaften wie die in dem Ausführungs-Beispiel 8 abgebildete Bildwand.
In dem abgebildeten vertikalen Schnitt durch die Mitte der Projektionszone 17 der Bildwand, (gemäß dem Ausführungs-Beispiel in 8) ist außerdem eine Störlichtquelle 34 und deren Störreflexionen an zwei an den Bildwandrändern liegenden Mikrospiegeln 35 und 36 dargestellt. Die Lage der Störlichtquelle wurde dabei so ausgewählt, dass von den an den Bildwandrändern liegenden Mikrospiegeln 35 (oben) und 36 (unten) gerade kein Störlicht in die definierte Projektionszone 17 (=Zuschauerraum) reflektiert wird.
Aus den konstruierten Störlichtreflexionen (Lichtkegel) 37 und 38, die von den an den Bildwandrändern liegenden Mikrospiegeln 35 (oben) und 36 (unten) ausgehen, kann ersehen werden, dass Störlichtquellen, die innerhalb des kritischen Winkelbereiches 40 liegen, Störreflexionen verursachen, welche teilweise in die Projektionszone 17 reflektiert werden, wogegen Störlichtquellen, die innerhalb des unkritischen Winkelbereiches 39 liegen, lediglich Störlichtreflexionen verursachen, die an der Projektionszone 17 vorbeireflektiert werden, und damit die Zuschauer in der Projektionszone nicht erreichen.
Um einen möglichst großen unkritischen Winkelbereich 39 zu erreichen, ohne Störreflexionen in der Projektionszone zu verursachen, muß daher im wesentlichen ein möglichst kleiner vertikaler Reflexionswinkel 13 der Mikrospiegel erreicht werden (bei vorgegebener Projektorposition und Bildwand Position)
Es gilt außerdem, dass der Kontrast der erfindungsgemäßen Bildwand desto besser wird, je kleiner der vertikale Reflexionswinkel der Mikrospiegel gewählt wird, da die Störlichteinflüsse mit kleiner werdendem vertikalen Reflexionswinkel der Mikrospiegel immer geringer werden.
12: (Schnittdarstellung): Interessant ist auch die Realisierung einer stufenlosen Änderung der Spiegelkrümmung der verwendeten Mikrospiegel. Dadurch kann der horizontale und der vertikale Reflexionswinkel der verwendeten Mikrospiegel und damit auch der horizontale und der vertikale Reflexionswinkel der Bildwand (gleichzeitig) stufenlos geändert werden.
Die dafür erforderliche Änderung der Mikrospiegel-Krümmung kann durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes 67 geschehen, welche mit den Mikrospiegeln in Wirkverbindung steht.
Hierbei sind die Mikrospiegel derart ausgeführt, dass durch Ändern des elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes die Krümmung der Mikrospiegel verändert wird.
12: Die Änderung der Mikrospiegel-Krümmung kann auch durch eine vorgegebene Druckänderung eines Fluids 45 geschehen, welches in einer Kammer eingeschlossen ist und mit den Mikrospiegeln in Kontakt ist. Die Druckänderung wird dabei mittels einer Vorrichtung zum Erzeugen eines vorgegebenen Druckes 68 erreicht, welche über ein Leitungssystem und das Fluid 45 mit der genannten Kammer in Wirkverbindung steht. Die Mikrospiegel sind dabei derart ausgeführt, dass eine Druckänderung in dem Fluid eine Änderung der Mikrospiegelkrümmung verursacht.
Hier soll nun eine derartige Bildwand (Vorrichtung) beschrieben werden, bei welcher die Änderung der Mikrospiegel-Krümmung mittels einer Druckänderung von Luft in einer gasdichten Rahmenkonstruktion 42 geschieht. Hierbei bildet eine elastische metallisch reflektierende (metallisierte) Folie 43 die Bildwandoberfläche. Die Folie liegt dabei gasdicht auf einem Gitter mit definierten Gitteröffnungen auf, welches die Vorderseite der Rahmenkonstruktion bildet. Die Folie ist dabei gasdicht mit der Rahmenkonstruktion verbunden. Die Umrissform der Gitteröffnungen des beschriebenen Gitters entspricht dabei der gewünschten Umrissform der Mikrospiegel.
Bevorzugt wird hierbei ein wabenförmiges Gitter 44, wobei die bevorzugte Umrissform einer Wabe ein vorgegebenes in Richtung der Bildwandhöhe gestrecktes Sechseck 70 ist. Dieses wabenförmige Gitter 44, welches die Vorderseite der Rahmenkonstruktion 42 bildet, wird dabei mittels einer Unterkonstruktion 69 (nicht dargestellt) unterstützt.
Die Unterkonstruktion 69 kann dabei plan sein oder eine vorgegebene Krümmung besitzen. Bei der Verwendung einer gekrümmten Unterkonstruktion kann hierdurch eine gekrümmte Bildwand gemäß der Ausführung 1 (8) erzeugt werden.
Durch einen erzeugten Unterdruck 45 im Inneren der gasdichten Rahmenkonstruktion 42, wird die metallisch reflektierende Folie 43 in das wabenförmige Gitter 44 gezogen und bildet dabei eine Mikrospiegel-Oberflächenstruktur 2 aus, bei der alle Mikrospiegel annähernd die gleiche Krümmung, die gleiche Umrissform und die gleichen Abmessungen besitzen.
Die gesamte Bildwandoberfläche nimmt dabei die vorgegebene Form der Unterkonstruktion an. (z.B. eine definierte Krümmung). Durch eine Änderung des Unterdruckes 45 im Inneren der Rahmenkonstruktion mittels einer Vorrichtung zur Erzeugung eines vorgegebenen Druckes 46 (Unterdruck) kann dann der horizontale 15 und der vertikale Reflexionswinkel 16 der Bildwand, durch die hierdurch verursachte Änderung des vertikalen 13 und des horizontalen Reflexionswinkel 14 der Mikrospiegel, gleichzeitig stufenlos eingestellt werden.
Dadurch kann die Lichtverstärkung, sowie der Kontrast und die Störlichtanfälligkeit der Bild wand stufenlos eingestellt werden.
Der mögliche Einstellbereich des vertikalen und horizontalen Reflexionswinkel dieser Bildwand ist dabei im wesentlichen von den elastischen Materialeigenschaften der verwendeten Folie abhängig.
Die beschriebene Bildwand kann außerdem zusätzlich noch eine verstellbare Bildwandwölbung besitzen, was z.B. durch eine verformbare elastische Platte geschehen kann, die als Unterkonstruktion 69 für das beschriebene Gitter eingesetzt wird, welches zur Erzeugung der Mikrospiegel-Oberflächenstnktur dient. Die Verformung der elastischen Platte kann dabei durch verschiedene Kraftwirkungen erfolgen (z.B. durch eine elektrostatische, elektromagnetische oder mechanische Kraftwirkung).
Durch eine verstellbare Bildwandwölbung kann der Abstand des Brennpunktes bzw. Brennbereiches, auf den die optischen Achsen der Mikrospiegel hin ausgerichtet sind entlang der Bildwandnormalen verschoben werden, was eine räumlich einstellbare Projektionszone 17 ermöglicht. Zusammen mit der Einstellbarkeit der Reflexionswinkel der Mikrospiegel ist hierdurch das Reflexionsverhalten dieser Bildwand (insbesondere die Lichtverstärkung) in einem weiten Bereich kontrolliert einstellbar.
Zum Schutz der verstellbaren Mikrospiegel-Oberflächenstruktur vor Zerstörung, kann in einem geringen Abstand direkt vor der Mikrospiegel-Oberflächenstruktur zusätzlich noch eine transparente Platte bzw. Abdeckung angebracht sein.
13: In dieser Darstellung soll ein Verfahren beschrieben werden, mit dem auf einfache Weise eine Bildwand nach der erfindungsgemäßen Ausführung 1 (siehe 8) hergestellt werden kann.
Bei diesem Verfahren wird die gleiche Vorrichtung verwendet wie in 12 beschrieben. Hierbei dient die in 12 beschriebene Vorrichtung als eine Art Vakuumziehwerkzeug mit dem die Mikrospiegeloberfläche für eine Bildwand nach 8 hergestellt werden kann. Der komplette Herstellungsvorgang einer Bildwand nach der Ausführung 1 (8) soll hier kurz anhand einiger Arbeitschritte beschrieben werden. (Arbeitsschritte A-G):
Arbeitschritt A:
Eine elastische metallisch reflektierende (metallisierte) Folie 43 wird auf das wabenförmige Gitter 44 aufgelegt und zu den Rändern der gasdichten Rahmenkonstruktion 42 hin leicht gespannt. An den Rändern der gasdichten Rahmenkonstruktion wird die Folie dann gasdicht befestigt z.B. mittels eines Dichtungsklebers 47 und unter leichter Spannung in Position gehalten.
Arbeitschritt B:
Nachdem die metallisch reflektierende Folie 43 auf der Rahmenkonstruktion 42 richtig in Position gebracht und mit leichter Spannung fixiert ist, wird mittels einer Vorrichtung zur Erzeugung eines vorgegebenen Druckes 46 im Innern der Rahmenkonstruktion ein Unterdruck 45 erzeugt. Dadurch wird die metallisch reflektierende Folie 43 in die Gitteröffnungen des waben förmigen Gitters 44 gezogen und bildet dabei eine Mikrospiegel-Oberflächenstruktur aus, wie in 12 beschrieben.
Arbeitschritt C:
Nachdem in der gasdichten Rahmenkonstruktion 42 durch das Einstellen eines bestimmten Unterdrucks die richtige Krümmung der Mikrospiegel erreicht ist, beginnt bei der Beibehaltung dieses Unterdruckes die Fixierung der Folie mit den in den einzelnen Gitteröffnungen ausgebildeten Krümmungen bzw. Mikrospiegeln. Dabei wird die nach außen (zum Umgebungsdruck hin) gerichtete Seite der, durch den Unterdruck verformten Folie 48 mit einem Aushärtenden Material z. B. mit einem schnellaushärtenden Harz 49 besprüht. Dies kann z.B. mittels einer automatischen Sprühanlage 51 geschehen. Daran anschließend kann zur schnelleren Aushärtung des Harzes noch ein Trocknungsvorgang mittels Heißluft erfolgen.
(nicht dargestellt)
Darstellung D:
Diese Darstellung zeigt die durch Unterdruck verformte Folie, mit der fixierten Mikrospiegeloberflächenstruktur 50.
Arbeitschritt E/F:
In diesen Arbeitsschritten wird die Folie, mit der fixierten Mikrospiegel-Oberflächenstruktur 50 auf eine Trägerplatte 55 aufgebracht. Dies geschieht in einem Formwerkzeug mit Pressflächen, welches aus einem Formwerkzeugoberteil 52 und einem Formwerkzeugunterteil 53 besteht. Zur Herstellung einer Bildwand nach der Ausführung 1 (8) wird vorzugsweise ein Formwerkzeug mit definiert gekrümmten Pressflächen und eine Trägerplatte 55 mit vorgegebener Krümmung verwendet. Dabei wird zunächst auf die konkav gekrümmte Seite der Trägerplatte 55 eine klebende Substanz 54 in einer gleichmäßig dicken Schicht aufgebracht.
Danach wird die Folie mit der fixierten Mikrospiegel-Oberflächenstruktur 50, durch das Zusammenfahren des Formwerkzeugoberteils 52 und Formwerkzeugunterteils 53 verbunden. In Darstellung F ist ein Querschnitt durch das geschlossene Formwerkzeug 57 zu sehen. Das Verbinden durch Verkleben erfolgt dabei mit einem leichten Pressdruck.
Der Aushärtevorgang der Klebstoffschicht kann dabei durch ein beheiztes Formwerkzeug beschleunigt werden. Die Pressfläche des Presswerkzeugoberteiles 52 sollte dabei außerdem etwas elastisch (z.B. gummiert) sein, um eine Beschädigung der Mikrospiegelstruktur beim Pressen zu verhindern.
Arbeitschritt G:
Nachdem die klebende Substanz (Klebestoffschicht) 54 ausgehärtet ist, kann die fertige Bildwand aus dem Formwerkzeug entnommen werden. Das Bild zeigt die fertige Bildwand 56.
Anstatt einer metallisierten Folie, kann für den beschriebenen Herstellungsprozess auch eine nichtmetallisierte Folie (z.B. transparente Kunststofffolie) verwendet werden. In diesem Falle würde dann die Verspiegelung oder Metallisierung der Mikrospiegel-Oberflächenstruktur nach Arbeitsschritt C oder G erfolgen. Ähnlich dem beschriebenen Herstellungsprozess ist auch ein Herstellungsprozess denkbar, der anstatt mit Unterdruck mit Überdruck arbeitet.
Das in 13 beschriebene Verfahren kann auch zur Herstellung sogenannter "Urformen" verwendet werden und dadurch als Basis für ein weiteres Herstellungs-Verfahren dienen. (3 Arbeitsschritte A-C) Dieses Verfahren ist nicht zeichnerisch dargestellt.
Arbeitschritt A:
Mit dem in 13 beschriebenen Verfahren (Arbeitsschritte A-G) wird wie beschrieben zunächst eine sogenannte "Urform"-Bildwand hergestellt.
Arbeitsschritt B:
Die so hergestellte "Urform"-Bildwand dient dann als Formwerkzeug, von dem Prägeplatten 58 (nicht dargestellt) abgeformt werden.
Arbeitsschritt C:
Die hergestellten Prägeplatten 58 werden dann in Prägewerkzeugen zur Massenherstellung von Bildwänden verwendet. Dabei können neben Prägeplatten-Werkzeugen auch Werkzeuge mit Prägewalzen 59 zum Einsatz kommen. Hierzu werden die hergestellten Prägeplatten 58 in Prägewalzen umgewandelt z.B. durch Befestigen an der Umfangsfläche von geeigneten Walzen.
Mit den so hergestellten Prägewerkzeugen kann dann die Mikrospiegel-Oberflächenstruktur der Prägeplatten oder -walzen 60 in einem schnellen Herstellungsprozess z.B. in thermoplastische Platten oder thermoplastische Folien eingeprägt werden.
Diese geprägten Platten bzw. Folien, die dann dieselbe Mikrospiegel-Oberflächenstruktur besitzen wie die "Urform"-Bildwand müssen dann lediglich noch z.B. mittels eines Metallisierungsprozesses 61 mit einer spiegelnden Oberfläche überzogen werden, wodurch die Mikrospiegel-Oberflächenstruktur dann ihre metallisch reflektierende Oberfläche 62 erhält.
Die auf diese Weise hergestellten metallisierten Bildwandplatten oder -folien 63 können dann je nach Anwendungsfall noch zusätzliche Beschichtungen (z.B. Schutzbeschichtungen oder Beschichtungen mit optischen Eigenschaften) 64 erhalten.
Die mit der erfindungsgemäßen Auflicht-Bildwand erzielten Vorteile, bestehen insbesondere darin,
dass die spiegelähnliche Oberfläche, der Mikrospiegelstruktur die einfallende Projektorstrahlung fast ohne Verluste reflektiert,
dass durch die exakte Definierbarkeit des Reflexionsverhaltens der erfindungsgemäßen Mikrospiegelstruktur im Prinzip der vertikale und der horizontale Reflexionswinkel der Bildwand exakt definiert werden kann, wodurch fast jede denkbare Lichtverstärkung des projizierten Bildes, auf Kosten der Reflexionswinkel, möglich ist.
dass im Zusammenspiel des vorgegebenen Reflexionsverhaltens der Mikrospiegel und der definierten räumlichen Orientierung der optischen Achsen der Mikrospiegel eine exakte Definition des dreidimensionalen Projektionsraumes möglich ist, in den das projizierte Bild reflektiert wird, Nach der in 12 beschriebenen Bildwand-Variante ist das gesamte Reflexionsverhalten dieser Bildwand sogar jederzeit in einem weiten Bereich flexibel einstellbar.
dass für jeden speziellen Anwendungsfall das räumliche Reflexionsverhalten der Bildwand optimal gestaltet werden kann, um die maximal mögliche Lichtverstärkung zu erzielen,
dass mit einer planen Bildwand nach der erfindungsgemäßen Ausführung 2 oder 3 eine folien- bzw. leinwandförmige Bildwand mit großer Lichtstärke realisierbar ist, wie es bei planen bzw. rollbaren Bildwänden bisher nicht möglich war.
dass mit der erfindungsgemäßen Bildwand der vertikale Reflexionswinkel der Bildwand sehr klein gewählt werden kann, was vorteilhaft ist, weil dadurch eine erhebliche Lichtverstärkung erzielt werden kann ohne das der horizontale Reflexionswinkel der Bildwand eingeschränkt werden muß, welcher für die Zuschauer von größerer Bedeutung ist, da sich die Augenhöhen aller Zuschauer auf einer annähernd gleichen horizontalen Ebene befinden. Und weil Störlicht, insbesondere die Reflexion von Deckenleuchten in Richtung der Zuschauer, durch einen kleinen vertikalen Reflexionswinkel zum großen Teil verhindert werden kann, was zur starken Kontrasterhöhung der Bildwand führt.
dass der Aufbau der Bildwand relativ einfach ist, da die Reflexion des projizierten Bildes nur durch eine verspiegelte strukturierte Oberfläche erfolgt,
dass dadurch eine sehr wirtschaftliche Produktion der Bildwand z.B. mittels eines Prägewerkzeuges (Prägeplatten- bzw. Prägewalzenwerkzeug) in sehr großen Stückzahlen möglich ist,
Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Auflicht-Bildwand mit definierter Mikrospiegel-Oberflächenstruktur ist sehr vielseitig:
Am besten eignet sich die erfindungsgemäße Bildwand für die Bild-Projektion in hellen Räumen oder unter Tageslicht- bzw. Störlichteinfluß. Bei der Wahl eines möglichst kleinen vertikalen Reflexionswinkels der verwendeten Mikrospiegel sind sehr hohe Lichtverstärkungen, ein sehr guter Kontrast und eine sehr geringe Störlichtanfälligkeit erreichbar, was die erfindungsgemäße Bildwand (in allen Ausführungsarten) daher für diesen Anwendungsfall besonders geeignet macht.
Ein weiteres interessantes Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Bildwand ist der Heim-Kino-Bereich. Für diesen Bereich scheint die erfindungsgemäße Ausführung 2 (Plane Bildwand mit sektoriell eingeteilter Mikrospiegel-Oberflächenstruktur) besonders geeignet zu sein.
Mit dieser Ausführungsart sind plane rollbare folien- bzw. leinwandähnliche Bildwände mit sehr hoher Lichtverstärkung möglich, die in großen Stückzahlen durch Prägetechnik und anschließendes Metallisieren günstig hergestellt werden können.
Ein interessantes Anwendungsfeld wäre auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Bildwand, in einer sehr kleinen Ausführung mit sehr feiner Mikrospiegel-Oberflächentruktur und sehr kleinen Mikrospiegel-Abmessungen, z.B. für Projektionszwecke oder allgemein für eine definiert gerichtete fixe oder einstellbare Umlenkung von Lichtstrahlung in den unterschiedlichsten optischen Geräten oder Multimediageräten.
Als weitere interessante Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Bildwand wäre noch die Nutzung für Beleuchtungszwecke bzw. allgemein zur Umlenkung von Lichtstrahlung zu nennen. Hierbei kann die erfindungsgemäße Bildwand, anstatt mit einem Projektionsgerät, mit den verschiedensten Lichtquellen bestrahlt werden, so dass die Bildwand die ankommende Lichtstrahlung jeweils nahezu verlustfrei in ein definiert gerichtetes Strahlenbündel mit einem definierten vertikalen und horizontalen Reflexionswinkel umwandelt.
Dieses definiert gerichtete Strahlenbündel mit definiertem Reflexionswinkel kann dann z.B. für Beleuchtungszwecke genutzt werden. Hierbei kann die erfindungsgemäße Bildwand je nach Anwendungsfall auch sehr große Dimensionen haben (Länge × Breite), mit wesentlich vergrößerter Mikrospiegelstruktur (Mikrospiegelstruktur wird dann zur Reflexionsspiegelstruktur !). Wird dabei eine Bildwandausführung verwendet wie in 12 beschrieben, bei der die Reflexionswinkel der Mikrospiegel und zusätzlich die Bildwandwölbung jederzeit stufenlos einstellbar ist, dann kann die Bildwand sogar für eine sehr genaue und gezielte Beleuchtung bzw. Umlenkung von Lichtstrahlung verwendet werden. Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Auflicht-Bildwand auf diese Weise zur kostengünstigen großflächigen Beleuchtung von dunklen Gebäudebereichen bzw. zur Beleuchtung von weit innenliegenden Gebäudebereichen mittels Sonnenlicht genutzt werden.
Rüstet man die Bildwand dabei zusätzlich mit einer automatischen Schwenkeinrichtung um eine oder mehrere Achsen aus, so kann die Bildwand sehr genau zu einer bestimmten Lichtquelle (z.B. Sonne) ausgerichtet werden. Hierbei kann die Ausrichtung der Bildwand zur Lichtquelle automatisch z.B. mittels einer Steuerelektronik und lichtempfindlicher Sensoren erfolgen. Hierdurch kann die Bildwand automatisch einer Lichtquelle nachgeführt werden, die sich bewegt (z.B. die Sonne). Auf diese Weise kann die Bildwand z.B. auch zur definiert gerichteten Umlenkung von Sonnenstrahlung in Solaranlagen genutzt werden, z.B. in einer Solarturmanlage oder allgemein in einer Konzentrationsspiegel-Solaranlage (z.B. eine Konzentrationsspiegel-Solaranlage in der Erdumlaufbahn). Bei diesen Anwendungen kann die beschriebene Bildwand dann durchaus gewaltige Ausmaße annehmen, mit Mikrospiegeln (oder besser Reflexionsspiegeln !), die Abmessungen von mehreren Metern haben!
Desweiteren kann die erfindungsgemäße Bildwand mit definierter Mikrospiegel-Oberflächenstruktur auch als Werbebildwand bzw. Hinweistafel z.B. im Straßen- oder Schienenverkehr dienen. Wenn man auf die Mikrospiegel-Oberflächenstruktur, der Bildwand, ein metallisch spiegelndes farbiges Bild in einer dünnen Schicht aufbringt (z.B. aufmetallisiert), so ist dieses farbige Bild sehr hell zu sehen, falls man in einem bestimmten Abstand mit einer hellen weißen Lampe auf die Bildwand leuchtet, und dabei selbst in der zurückreflektierten Projektionszone der Bildwand steht.
Bei entsprechender räumlicher Orientierung der beschriebenen Werbebildwand bzw. Hinweistafel, kann hierdurch, z.B. bei der Verwendung im Straßen- oder Schienenverkehr, bezüglich der ankommenden Fahrzeuge (mit eingeschalteten Scheinwerfern !), ein für den Fahrzeuginsassen nahezu selbstleuchtend wirkendes Bild bzw. Hinweiszeichen oder -text erzeugt werden, da die Bildwand das durch das Scheinwerferlicht erhellte Bild konzentriert zu dem Fahrzeug zurückreflektiert.

1: Bildwand
2: Mikrospiegel-Oberflächenstruktur
3: Raster (mit bienenwabenförmiger Struktur)
4: Mikrospiegel mit elliptischer Umrissform
5: Mikrospiegel mit gestreckter sechseckförmiger Umrissform
6: Projektorstrahlung
7: elliptischer oder ovaler Lichtkegel
8: annähernd elliptischer oder annähernd ovaler Lichtkegel
9: lange Spiegelhalbachse
10: kurze Spiegelhalbachse
11: (schwache) vertikale Krümmung
12: (starke) horizontale Krümmung
13: vertikaler Reflexionswinkel des Mikrospiegels
14: horizontaler Reflexionswinkel des Mikrospiegels
15: horizontaler Reflexionswinkel der Bildwand
16: vertikaler Reflexionswinkel der Bildwand
17: Projektionszone (räumliche Überlagerungszone aller von den Mikrospiegeln
: reflektierten Lichtkegel)
18: Schnittpunkt der optischen Achsen der Mikrospiegel
19: Verlustbereich (nicht nutzbarer Anteil des reflektierten Lichtes)
20: optimalster Bereich der Projektionszone
21: gekrümmte Bildwand
22: Kugelmittelpunkt der sphärisch gekrümmten Bildwand
23: plane Bildwand
24: Sektoren
25: unterschiedliche räumliche Orientierung der Mikrospiegel
26: Bildwandnormale (Flächennormale der Bildwandmitte)
27: einheitliche räumliche Orientierung der Mikrospiegel
28: Ecksektoren der Bildwand
29: Sektor in der Bildwandmitte
30: quadratische oder rechteckige Sektoren
31: Sektoren mit kreis-, ellipsen-, oder ovalförmiger Ringsegmentform
32: Sektoren mit polygonförmiger Ringsegmentform
33: treppenförmiger Versatz der Mikrospiegel
34: Störlichtquelle
35: Mikrospiegel am oberen Bildwandrand
36: Mikrospiegel am unteren Bildwandrand
37: Störlichtkegel verursacht durch den Mikrospiegel am oberen Bildwandrand
38: Störlichtkegel verursacht durch den Mikrospiegel am unteren Bildwandrand
39: unkritischer Winkelbereich
40: kritischer Winkelbereich
41: von der Position des Mikrospiegels auf der Bildwand abhängiger Orientierungs-
: Winkel der optischen Achse des Mikrospiegels
42: gasdichte Rahmenkonstruktion
43: elastische metallisch reflektierende (metallisierte) Folie
44: (wabenförmiges) Gitter
45: Unterdruck + Fluid (z. B. Luft)
46: Vorrichtung zur Erzeugung eines vorgegebenen Druckes
47: Dichtungskleber
48: durch Unterdruck verformte Folie
49: schnellhärtendes Harz
50: durch Unterdruck verformte Folie mit fixierter Mikrospiegel-Oberflächenstruktur
51: automatische Sprühanlage
52: Formwerkzeugoberteil
53: Formwerkzeugunterteil
54: klebende Substanz (bzw. Klebstoffschicht)
55: Trägerplatte
56: fertige Bildwand
57: Formwerkzeug mit Pressflächen (geschlossen)
58: Prägeplatten (bzw. Prägeplattenwerkzeuge)
59: Prägewalzen (bzw. Prägewalzenwerkzeuge)
60: Mikrospiegel-Oberflächenstruktur der Prägeplatten oder -walzen
61: Metallisierungsprozess
62: metallisch reflektierende Oberfläche
63: metallisierte Bildwandplatten oder -folien
64: zusätzliche Beschichtungen (z.B. Schutzbeschichtungen oder Beschichtungen
: mit optischen Eigenschaften)
65: Mikrospiegel mit ovaler Umrissform
66: Mikrospiegel mit einer Umrissform, die einem Polygonzug entspricht, der eine
: Ellipse oder ein Oval annähert
67: Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes
68: Vorrichtung zur Erzeugung eines vorgegebenen Druckes
69: Unterkonstruktion
70: in Richtung der Bildwandhöhe gestrecktes Sechseck
71: Innen- oder Außenfläche (je nach Verwendung von Hohl- oder Wölbspiegeln)
: einer Ausschnitts-Kalotte aus einem definierten hohlen (bzw. dünnwandigen)
: Ellipsoiden, Ovaloiden, Rotationsellipsoiden oder Rotationsovaloiden

Claims

Bildwand mit einer Bildwandoberfläche, zur Realisierung einer lichtstarken Reflexion eines auf die Bildwand projizierten Bildes, mit auf der Bildwandoberfläche nebeneinander liegend angeordneten Mikrospiegeln zum Erzeugen eines reflektierten Bildes, wobei die Mikrospiegel als Hohl- oder Wölbspiegel ausgeführt sind und alle Mikrospiegel der Bildwandoberfläche oder alle Mikrospiegel mindestens eines Teilbereichs der Bildwandoberfläche im Wesentlichen die gleiche Umrissform besitzen.
Bildwand nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass alle Mikrospiegel der Bildwandoberfläche oder alle Mikrospiegel mindestens eines Teilbereichs der Bildwandoberfläche im Wesentlichen die gleiche vorgegebene Krümmung besitzen.
Bildwand nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel auf der Bildwandoberfläche derart definiert nebeneinander angeordnet sind, dass die Restfläche zwischen den einzelnen Mikrospiegeln minimal ist.
Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel eine längliche Umrissform besitzen, die im Wesentlichen einer vorgegebenen Ellipse (4) oder einem vorgegebenen Oval (65) oder einem vorgegebenen Polygonzug, der eine Ellipse oder ein Oval annähert (66), entspricht.
Bildwand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel derart auf der Bildwandoberfläche angeordnet sind, dass ihre lange Spiegel-Halbachse (9) jeweils in Richtung der Bildwandhöhe oder in vertikaler Richtung, wenn sich die Bildwand in der Benutzungsstellung befindet und ihre kurze Spiegelhalbachse (10) jeweils in Richtung der Bildwandbreite oder in horizontaler Richtung, wenn sich die Bildwand in der Benutzungsstellung befindet, orientiert ist.
Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel derart auf der Bildwand angeordnet sind, dass die optischen Achsen der Mikrospiegel eine vorgegebene räumliche Orientierung besitzen.
Bildwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel derart auf der Bildwand angeordnet sind, dass die optischen Achsen aller Mikrospiegel die Bildwandnormale (26) im Wesentlichen in einem vorgegebenen Schnittpunkt (18) oder im Wesentlichen auf einer vorgegebenen Schnittgeraden mit vorgegebener Länge schneiden, oder dass die optischen Achsen aller Mikrospiegel einen vorgegebenen engen räumlichen Bereich um die Bildwandnormale (26) schneiden.
Bildwand nach Anspruch 6 oder Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwandoberfläche eine Krümmung (21) besitzt und die Mikrospiegel derart auf der Bildwandoberfläche angeordnet sind, dass die optischen Achsen der Mikrospiegel jeweils senkrecht zur Bildwandoberfläche stehen.
Bildwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand eine sphärische Krümmung besitzt.
Bildwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand eine paraboloidische Krümmung besitzt.
Bildwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand eine ellipsoidische Krümmung besitzt.
Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwandoberfläche in mindestens zwei Sektoren eingeteilt ist, wobei die Mikrospiegel derart auf der Bildwandoberfläche angeordnet sind, dass die optischen Achsen der Mikrospiegel eines Sektors (24) jeweils eine einheitliche räumliche Ausrichtung (27) besitzen.
Bildwand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel derart auf der Bildwandoberfläche angeordnet sind, dass sich die optischen Achsen der Mikrospiegel, welche sich im Zentrum eines Sektors befinden, annähernd in einem Schnittpunkt (18) oder in einer Schnittgeraden in einem vorgegebenen Abstand vor der Bildwand auf der Bildwandnormalen (26) schneiden.
Bildwand nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einteilung der Bildwandoberfläche in Sektoren, eine Einteilung in quadratische oder rechteckige Sektoren (30) ist.
Bildwand nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einteilung der Bildwandoberfläche in Sektoren, eine von der Bildwandmitte ausgehende Einteilung in konzentrische kreisförmige, ellipsenförmige, ovalförmige oder polygonförmige Ringe ist, wobei der jeweils in der Bildwandmitte liegende Sektor eine Kreisform, eine Ellipsenform, eine Ovalform oder eine ellipsen- oder ovalähnliche Polygonform besitzt, dass die den in der Bildwandmitte liegenden Sektor umgebenden Ringe jeweils in mehrere Sektoren, welche Segmente der Ringe (31/32) darstellen, aufgeteilt sind und dass die lange Halbachse des in der Bildwandmitte liegenden Sektors in Richtung der Bildwandbreite ausgerichtet ist.
Bildwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mikrospiegel derart auf einer annähernd planen Bildwandoberfläche (23) angeordnet sind, dass sich ihre optischen Achsen annähernd in einem Schnittpunkt (18), oder annähernd auf einer Schnittgeraden schneiden, wobei der Schnittpunkt und die Schnittgerade in einem vorgegebenen Abstand vor der Bildwand auf der Bildwandnormalen (26) liegen.
Bildwand nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mikrospiegel im Wesentlichen identische Abmessungen besitzen.
Bildwand nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mikrospiegel eines Sektors (24) im Wesentlichen identische Abmessungen besitzen.
Bildwand nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Form der Spiegeloberfläche der Mikrospiegel im Wesentlichen der Innenfläche oder der Außenfläche einer Ausschnitts-Kalotte aus einem vorgegebenen hohlen Ellipsoiden, Ovaloiden, Rotationsellipsoiden oder Rotationsovaloiden (71) entspricht.
Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel auf der Bildwandoberfläche in einem vorgegebenen Raster (3) angeordnet sind.
Bildwand nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrissform der Mikrospiegel ein vorgegebenes in Richtung der Bildwandhöhe gestrecktes Sechseck (5) oder eine vorgegebene Ellipse (4) ist.
Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand derart ausgeführt ist, dass die Krümmung der Mikrospiegel (11/12) stufenlos vergrößert oder verkleinert werden kann, um den horizontalen und den vertikalen Reflexionswinkel (13/14) der Mikrospiegel zu verändern.
Bildwand nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes (67) umfasst, welche mit den Mikrospiegeln in Wirkverbindung steht und dass die Mikrospiegel derart ausgeführt sind, dass durch Ändern des elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes die Krümmung der Mikrospiegel verändert wird.
Bildwand nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand mindestens eine Kammer und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines vorgegebenen Druckes (68), welche mit der Kammer in Wirkverbindung steht, umfasst und dass die Mikrospiegel derart ausgeführt sind, dass durch Druckänderung in der Kammer die Krümmung der Mikrospiegel verändert wird.
Bildwand nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand ein Leitungssystem umfasst, dass sich in dem Leitungssystem ein Fluid (45) befindet und dass das Leitungssystem derart ausgeführt ist, dass über das Fluid (45) die Vorrichtung zum Erzeugen eines vorgegebenen Druckes (68) mit der Kammer in Wirkverbindung steht, derart, dass in der Kammer ein vorgewählter Druck erzeugt werden kann.
Bildwand nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwandoberfläche einschließlich der Mikrospiegel durch eine elastische metallisch reflektierende Folie (43) ausgebildet ist, welche gasdicht auf einem Gitter (44) aufliegt, das die Vorderseite einer gasdichten Rahmenkonstruktion (42) bildet, dass das Gitter durch eine Unterkonstruktion (69), die Teil der Rahmenkonstruktion ist, unterstützt wird, welche plan ist oder eine Krümmung besitzt und dass das Gitter (44) Öffnungen mit Umrissformen besitzt, welche der Umrissform der Mikrospiegel entsprechen.
Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter ein wabenförmiges Gitter (44) ist, wobei die Umrissform einer Wabe ein vorgegebenes gestrecktes Sechseck (70) ist, welches in Richtung der Bildwandhöhe gestreckt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, folgende Verfahrensschritte umfassend: a) Auflegen einer elastischen metallisch reflektierenden Folie (43) auf ein Gitter (44), das die Vorderseite einer gasdichten Rahmenkonstruktion (42) bildet und mit dieser verbunden ist, sowie gasdichtes Befestigen der Folie am Rand der gasdichten Rahmenkonstruktion, b) Erzeugen eines Unterdrucks (45) in der gasdichten Rahmenkonstruktion, derart, dass die Folie (43) in den einzelnen Gitteröffnungen des Gitters (44), welches die Vorderseite der Rahmenkonstruktion bildet, eine vorgegebene Krümmung erreicht, c) Fixieren der Folie (43), mit den in den einzelnen Gitteröffnungen ausgeformten Krümmungen.
Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixieren der Folie in Verfahrensschritt c) derart ausgeführt wird, dass unter Beibehaltung des Unterdrucks (45) in der gasdichten Rahmenkonstruktion (42) auf die dem Umgebungsdruck ausgesetzte Außenseite der verformten Folie ein aushärtendes Material aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fixieren der Folie ein schnellaushärtendes Harz (49) als aushärtendes Material auf die Außenseite der Folie (43) aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 28, 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass folgender Verfahrensschritt angefügt wird: – Aufbringen der Folie mit der fixierten Oberflächenstruktur (50) auf eine Trägerplatte (55), mit einem Formwerkzeug mit planen oder gekrümmten Pressflächen (57), welches aus einem Formwerkzeugoberteil (52) und einem Formwerkzeugunterteil (53) besteht, wobei die Trägerplatte mit der nicht mit klebender Substanz (54) versehenen Seite an die Pressfläche des Formwerkzeugunterteils und die Folie mit der fixierten Oberflächenstruktur (50) an die Pressfläche des Formwerkzeugoberteils angelegt wird und durch Zusammenfahren des Formwerkzeugs die Folie mit der Trägerplatte verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 1 bis 27, folgende Verfahrensschritte umfassend, a) Herstellen einer Urform-Bildwand basierend auf ein Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31. b) Abformen von Prägeplatten (58) von der Urform-Bildwand. c) Herstellen einer Bildwand mit Hilfe der Prägeplatten (58).
Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt c) Prägewalzen (59) benutzt werden.
Verwendung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 1 bis 27, zur Umlenkung von Lichtstrahlen, insbesondere für Beleuchtungszwecke, wobei die Bildwand mit einer Lichtquelle beleuchtet wird, und wobei die Bildwand zusätzlich mit Schwenkantrieben ausgerüstet sein kann.
Verwendung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 1 bis 27, als Werbe- oder Hinweistafel, wobei auf die Oberflächenstruktur der Bildwand zusätzlich ein dünnschichtiges metallisch spiegelndes ein- oder mehrfarbiges Bild oder Text aufgebracht wird, und die Bildwand dabei mit einer Lichtquelle beleuchtet wird.