DE2519617A1

DE2519617A1 - Projektionsschirm

Info

Publication number: DE2519617A1
Application number: DE19752519617
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl Phys Dr Deml; Ulrich Dipl Phys Dr Greis; Wilfried Ing Grad Hofmann; Walter Ing Grad Rauffer
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1976-11-11
Also published as: FR2309893B1; FR2309893A1; US4076384A; GB1551110A

Description

AGFA-GEVAERT AKTIENGESELLSCHAFT zq_m April 1975 Leverkusen 10-hr-ew

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Projektionsschirm

Die Erfindung "betrifft einen Projektionsschirm, bestehend aus einen Blendenraster und einem kongruenten, aus gleichartigen Elementen zusammengesetzten Linsenraster.

Das Prinzip des sog. "schwarzen Bildschirms" besteht darin, das Progektionslicht durch ein Linsenraster und Filterung des Strahlengangs durch eine diesem zugeordnete Blendenmatrix zu konzentrieren. Durch teilweise Absorption des Umgebungslichtes in der Blendenmatrix lässt sich somit eine Kontrastanhebung bei Hellraumprojektion erzielen.

Die geometrisch-optische Streuwirkung des Linsenrasters reicht ,jedoch für praktische Anwendungsfälle nicht aus, um eine gleichmässige Ausleuchtung des Schirmbildes zu gewährleisten. Hierfür müssten z.B. "bei den Dimensionen der üblichen Mikrofilmlesegeräte Rasterlinsen mit dem kaum realisierbaren Öffnungsverhältnis 1 : 1,3 zur Verfügung stehen.

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Ss ist daher bei herkömmlichen "schwarzen Bildschirmen" in oder nahe der Blendenebene eine zusäzliche Streuschicht erforderlich. Die dabei erreichbare Ausleuchtungsgleichmässigkeit ist jedoch grundsätzlich schlechter als bei Verwendung derselben Streuschicht als' konventionellen Bildschirm ohne Linsenraster. Dies rührt daher, dass die Streuschicht wegen der Blenden nur in diskreten, nahezu punktförmigen Bereichen ausgeleuchtet wird, was sich in der Praxis ähnlich wie eine entsprechende Vergröberung der Streustruktur auswirkt.

Es ist das Ziel der Erfindung, einen Bildschirm der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der ohne störende Streuschicht die gewünschte gleichmässige Ausleuchtung des Schirmbildes gewährleistet.

Erfindungsgemäss wird dies durch, eine solche Ausbildung desselben erreicht, dass dem Linsenraster ein zusätzliches, als Feldlinse wirkendes optisches System überlagert ist.

Einzelheiten der Erfindung sowie Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Bildschirmes ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, worin anhand der Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert v,'erden.

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Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen

erfindungsgemässen Bildschirm in der einfachsten Ausführungsform mit einer Fresnellinse,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen

erfindungsgemässen Bildschirm mit einer passgenauen Zuordnung von Fresnellinse und Linsenraster,

Fig. 2a schenatisch eine Aufsicht auf den Linsenraster nach Fig. 2,

Pig. 3 eine Linsen- und Blendenrasteranordnung zur Verwendung mit einer Fresnellinse,

Fig. 4 einen Bildschirm mit einem

. kombinierten Linsen/Prismenraster,

Fig. 4a eine Aufsicht auf den Gegenstand von Fig. 4,

Fig. 5 im Schnitt einen Bildschirm,

"bestehend aus einem System von Toruslinse"n mit Ringspaltblenden,

Fig. 5a eine Aufsicht auf den Gegenstand von Fig. 5,

Fig. 6 eine Anordnung zum fotomechanischen Herstellen von Matrizen für die Linsenraster.

Die einfachste Realisierung des erfindungsgemässen "Schwarzen Bildschirmes" mit Richtwirkung besteht in der Kombination einer Fresnellinse F^, geeigneter Brennweite mit dem Linsenrasterschirm L^-, wie sie in Fig. Λ dargestellt ist.

Da durch die Fresnellinse F.. die Zuordnung zwischen Linsenraster Ly, und Blendeninatrix B^ verändert wird, muss die

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Kombination bereits bei der Herstellung des "Schwarzen Bildschirms" in der endgültigen Anordnung verwendet werden. Dies wirkt sich so aus, dass sich die öffnungen der Blende B^. in den äusseren Bereichen des Bildschirmes nicht mehr in Zentrum der zugeordneten Linsenrasterelemente befinden, sondern in Richtung zur optischen Achse 0 versetzt sind.

Die bei dieser Ausführungsform unvermeidlichen Moireeffekte lassen sich durch einen hinreichend grossen Abstand d zwischen Fresnellinse F^ und Linsenraster L^ abschwächen.

Völlige Moirefreiheit lässt sich durch passgenaue Zuordnung von Fressnellinse F₂ ^un(^ Linsenraster L₂ erzielen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei sind die Einzelelemente des Linsenrasters Lp und des Blendenrasters B₂ rotationssymmetrisch entsprechend den Zonen der Fresnellinse F₂ angeordnet. Fig. 2a zeigt schematisch eine Aufsicht auf die Einzellinsen des Linsenrasters L₂ ohne Fresnellinse und Blendenraster.

Eine weitere moirefreie Anordnung zeigt Fig. 3- Hier wird anstelle des sphärischen Linsenrasters L₂ ein zonenförmig geschachteltes Radial-Zylinder-Linsenraster L, verwendet. Da sich die Zonen der Fresnellinse F, und die Elemente des Linsen-Blendenrasters L? Jeweils orthogonal schneiden, ergibt sich prinzipiell eine gleiche Anordnung wie nach

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Figur 2; lediglich ist die Anzahl der Einzelemente von Linsen- und 31endenraster L^, B^ geringer, da ein Element jeweils mehrere Zonen der Fresnellinse F^ überdeckt.

Eine in bezug auf optische Wirkung und praktische Anwendung noch weiter verbesserte Ausführungsform ist in Figur 4 dargestellt. Linsenrastereffekt und integrale Richtv.-irkung werden hierbei in einem einzelnen Bauelement dadurch erreicht, dass die Rasterlinsen L^, um einen vom Zentrum nach aussen hin zunehmenden Keilwinkel K gegen die optische Achse 0 verdreht sind. Die jeweilige Grosse des Keilwinkels K ergibt sich dabei analog zu den entsprechenden Zonen einer Fresnellinse F^ der gewünschten Brennweite. Eier sind also Fresnellinse F„ und Linsenraster L,. in einem Teil vereint.

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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich durch Ausbildung der einzelnen Zonen einer Fresnellinse als schmale Toruslinsen Lc-, wie in Figur 5 dargestellt ist. Debei wird das auffallende Projektionslicht von jeder Fresnelzone in Richtung auf den Betrachter hin abgelenkt und gleichzeitig auf eine schmale Ringzone der nun als Kreisgitter susgebildeten Blendenkonfiguration B₁- fokussiert.

Der Kontraststeigerungseffekt ist zwar hierbei etwas ge-

v ringer als bei Verwendung sphärischer Linsen, reicht aber

in der Praxis durchaus aus.

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Prinzipiell lassen sich Masterformen für die beschriebenen Linsenraster konventionell mechanisch durch Gravieren bzv:. Prägen herstellen. Im Fall der sphärischen Linsen nach Figur 4 wird dabei ein entsprechender Stempel auf Kreisbahnen geführt, wobei der Anstellwinkel radial entsprechend der Fresnellinsengeometrie gesteuert werden nuss.

Beim Toruslinsenschirm nach Figur 5 hingegen besteht die einzige Abänderung gegenüber der Herstellung normaler Fresnellinsen darin, dass das Profil des Schneidstahls nicht gerade, sondern entsprechend dem gewünschten Krümmungsradius konvexsphärisch ausgebildet wird.

Um die an Projektionsschirme zu stellenden Auflösungsanforderungen erfüllen zu können, müssen die verwendeten Strukturen mindestens im Bereich von ca. 7 bis Ί0 Linien pro Millimeter liegen, also in einer Grössenordnung, für die die in der DT-OS 1 772 5&7, 2 238 753 und 2 307 153 beschriebenen fotomechanischen Reliefverfahren auf Chromatgelatine oder Fotoresistschichten besonders geeignet sind.

Eine Ausführungsform zur fotomechanischen Erzeugung rotationssymmetrischer Phasenstrukturen ist in Figur 6 dargestellt. Die lichtempfindliche Schicht 2 befindet sich auf einem präzis gelagerten .Drehteller 1. Eine kurzbrennweitige Abbildungsoptik 3 wird an einer mechanischen

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Führungseinrichtung 4 in radialer Richtung über den Drehtisch 1 bewegt. Durch eine Optik 3 wird im Zusammenwirken mit einem Spiegel 5 und einer Kollimatoroptik 6 eine durch die Lichtquelle 8 beleuchtete Blendenöffnung 7 auf die lichtempfindliche Schicht 2 scharf abgebildet. Der Spiegel 5 ist teildurchlässig ausgeführt, so dass über eine Zusatzoptik 10 die Einstellung des Blendenbildes in der Plattenebene 2 visuell kontrolliert werden kann.

Σ ehe der Blendenebene 7 ist mit entsprechenden Führungsund Transportvorrichtungen ein Film 9.angeordnet, auf dem die unter Berücksichtigung der Gradation des Verfahrens für die einzelnen Ringzonen benötigten Transparenzverlaufe aufeinanderfolgend aufbelichtet wurden. Dadurch kann das zu erzeugende Linsen- und Keilprofil in weiten Grenzen beeinflusst werden; u.a. lassen sich auch asph'drische oi.-.r mit zusätzlichen periodischen oder nichtperiodischen Fhasenstrukturen versehene Linsen (Kinoformlinsen) herstellen.

Je nach den zu realisierenden optischen Anforderungen müssen D;ehbewegung, Vorschub der Optik und Filmtransport mehr oder weniger exakt aufeinander abgestimmt werden und können kontinuierlich oder ruckweise erfolgen.

Für einfache Fresnellinsen oder den Ringlinsenschirm nach Figur 5 genügt eine kontinuierliche Belichtung; zur Erzeugung sphärischer Einzellinsen ist eine gepulste

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Belichtung erforderlich, die entweder mit einer geeigneten Lichtquelle oder durch Verschlusseinrichtungen, Sektorenblenden o.a. erzielt werden kann.

Grundsätzlich kann mit der beschriebenen Anordnung auf entsprechenden Materialien direkt das Masterrelief hergestellt werden, wobei ggf. UV-Lichtquellen, z.B. Quecksilber-Höchstdrucklampen verwendet werden. Es ist aber ebensogut möglich, zunächst auf normaler Fotoemulsion eine Transparenzmaske entsprechender Gradation zu erzeugen; die dann in einem zweiten Arbeitsgang auf das Phasenmaterial im Kontakt aufbelichtet werden.

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Claims

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Ansprüche

Projektionsschirm, bestehend aus einen Blendenraster und einem kongruenten, aus gleichartigen Elementen zusanmengesetzten Linsenraster, dadurch pekenr.zeicr.net, dass dem Linsenraster (L^) ein zusätzliches, als JeIdlinse wirkendes optisches System (P-) überlagert ist.

2. Projektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Projektionsrichtung gesehen vor den Linsenraster (L^) eine Fresnellinse (F^) in einen Abstand von etwa 0,5 "bis 10 mm angeordnet ist.

5. Projektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente der Fresnellinse (?~) und die Elemente des Linsenrasters (L2) des Blendenrasters (B₂) kongruent angeordnet sind.

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4-. Fro j ektions schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Blendenraster (B₂-) und Linsenraster (L^) aus radial angeordneten, zonenweise geschachtelten Spaltblenden bzw. Zylinderlinsen bestehen und dass in Projektionsrichtung gesehen vor dem Linsenraster (L₇) eine Fresnellinse (5¹^) angeordnet ist.

5- Projektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des Linsenrasters (L^) rotationssymmetrisch angeordnet sind und um einen vom Zentrum nach aussen hin zunehmenden Keilwinkel (K) gegen die BiIdschirnebene verdreht sind.

6. Projektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des Linsenrasters (L_c) als rotationssymmetrische Toruslinsen ausgebildet und um einen vom Zentrum nach aussen hin zunehmenden Keilv?inkel gegen die Bildschirmebene verdreht sind und dass das Blendensystem (Bc) aus einer Schar konzentrischer, kongruenter Ringspalten (B₁-) besteht.

7· Verfahren zur Herstellung eines Projektioncschirmes nach einem der Ansprüche 4- bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mechanisch durch Gravieren eine Matrize angefertigt und von dieser der Bildschirm durch Abpressen mit lichtdurchlässigem Material abgenommen wird.

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8. Verfahren zur Herstellung eines Projektionsschirmes nach einen der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente in Form, von Intensitätsverteilungen auf eine lichtempfindliche Schicht aufbe- lichtet werden, dass dieselbe in an sich bekannter Weise in ein Phasenmuster umgewandelt und hiervon durch Abpressen mit lichtdurchlässigem Material der Bildschirm abgenommen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die.Intensitätsverteilungen für die einzelnen Zonen berechnet, auf einem Film (9) für jede Zone als Schwärzungsverteilung dargestellt und über ein optisches

System (, 3) auf die jeweilige Zone auf die auf einem rotierenden Träger (1) befindliche lichtempfindliche Schicht (2) aufbelichtet werden.

Hierzu 4- Blatt Zeichnungen

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