DE2750891A1

DE2750891A1 - Bildschirmvorrichtung

Info

Publication number: DE2750891A1
Application number: DE19772750891
Authority: DE
Inventors: Yasuo Inoue
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-11-18
Filing date: 1977-11-14
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2750891C3; JPS5371443U; US4152047A; DE2750891B2; JPS5552417Y2

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER D 4300 ESSEtJ 1 ■ AM RJHRSTEIN 1 ■ TEL.: (02 O1) 4126 Seite _ fr _ 0

2 7 b Ü 3

Olympus Optical Company Limited Hatagaya 2-43-2, Shibuya-ku, Tokyo-to, Japan

Bildschirmvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildschirmvorrichtung mit einer nahe einer Schirmfläche angeordneten Fresnellinse.

Die Zuordnung einer Fresnellinse zu einem Bild- bzw. Projektionsschirm dient der Erhöhung der Auflösung. Mit derartigen E-lcschirmvorrichtungen wird das auf den Bildschirm proji-2 .<rte Licht zum Betrachter hin gesammelt, wodurch Leucht-

iteverluste des auf den Schirm projizierten Bildes verhindert eier zumindest verringert werden und eine optimale Bildhelligkeit gewährleistet wird. Bekanntlich wird das Licht an/mit zahnförmigem Profil versehenen Abschnitt der Fresneloberflache in komplizierter Weise reflektiert und gebrochen, wodurch Ge' -terbilder entstehen. Zur Beseitigung solcher Geisterbilder kö:.. ce man die Rückseite der Fresnellinse derart mattiert ausbilden, daß das an der mattierten ku<_xseite reflektierte Licht gestreut wird. Nach dieser Methode können Geisterbilder in gewissem Umfang vermieden werden. Wenn die Fresnellinse jedoch aus Kunststoff, z.B. aus Acrylharz hergestellt wird, kennen beim Bearbeiten der Fresnellinse zum Herstellen der

tierung Risse oder Kratzer an der Fresnellinse hervorger en werden. Man könnte auch erwägen, die mattierte Rücks ^te bei der Herstellung der Fresnellinse selbst mittels einer Form unmittelbar auszubilden. Da die Verwendung eines

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Auslösemittels jedoch unmöglich ist, ist ein Biegen der Fresnellinse bei deren Trennen oder Auslösen aus der Form unvermeidbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bildschirmvorrichtung aus Fresnellinse und eigentlichem Bildbzw. Projektionsschirm so auszubilden und anzuordnen, daß die Entstehung von Geisterbildern ohne nachteilige Nebenwirkungen vermieden oder stark herabgesetzt wird.

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß bei der Nebeneinanderanordnung des Bildschirms und der Fresnellinse Geisterbilder vor allem durch unerwünschte Lichtbrechung an optisch inaktiven Oberflächen, d.h. an den Flächen der Fresnellinse, die nicht zu den optisch aktiven Flächen gehören, hervorgerufen werden.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Fresnellinse mit der Fresneloberflache dem Bildschirm zugewandt ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß Projektionsstrahlen durch die Fresnellinse auf den Schirm fallen und optisch inaktive Flächen der Fresneloberfläche angenähert parallel zur Richtung der Projektionsstrahlen nach deren Brechung an der Rückseite der Fresnellinse verlaufen. Da bei der Erfindung die Projektionsstrahlen im wesentlichen parallel auf die in der Regel ebene Rückseite der Fresnellinse geworfen werden können, ii, . ihr Verlauf innerhalb der Fresnellinse vorausbestimmbar, ur dementsprechend kann die Richtung der optisch inaktiven Austrittsflächen der Fresnellinse bestimmt werden.

Irr. folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die patentbegründenden Unterschiede und Verteile anhand einer bekannten Bildschirmvorrichtung beschrieben werden. In der Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine Schnittansicht auf einen Teil einer bekannten, mit Fresnellinse versehenen Bildschirmvorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht von einem Teil eines

ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 den Fall der Totalreflexion von Strahlen an der Rückseite der Fresnellinse des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Teils eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

I:. r'ig. 1 ist eine bekannte Bild- bzw. Projektionsschirmvorr^-'.itung mit einer Fresnellinse 1 und einer Schirmoberfläche 2 gezeigt. Mit la, la¹, ... sind optisch aktive Flächen und ir.^c Ib, Ib¹, ... optisch inaktive Flächen der Fresneloberf-..che der Fresnellinse 1 bezeichnet. Bei dieser bekannten Anoru..jng wird ein Lichtstrahl N von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Lichtquelle von der optisch aktiven Fläche la gebrochen und fällt auf einen Punkt N¹ auf der Schirmober- -läche 2. Ein Lichtstrahl M wird dagegen von der optisch L-.rktiven Fläche Ib gebrochen, wird in einer von der Aus- -rittsrichtung des Strahls N stark abweichenden Richtung auf -an Punkt M¹ der Schirmoberfläche 2 geworfen und tritt als . .t eines Geisterbilds für den auf der anderen Seite des irms 2 befindlichen Betrachter in Erscheinung. Wenn die .ordnung dagegen so getroffen würde, daß der von der optisch inaktiven Flächen Ib gebrochene Strahl M angenähert parallel zu dem von der optisch aktiven Fläche la gebrochenen Strahl N gerichtet wird, ist das Geisterbild beseitigt.

Fig. 2 zeigt einen Teil eines ersten Ausführungsbeispiels der Bild- bzw. Projektionsvorrichtung nach der Erfindung. Es ist zu sehen, daß bei dieser Bildschirmvorrichtung eine Fresnellinse 11 so angeordnet ist, daß ihre aus optisch aktiven Fläche 11a, lla', ... und optisch inaktiven Flächen

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lib, lib¹, ... bestehende Fresneloberfläche einem Schirm zugewandt ist. Darüberhinaus hat die Fresnellinse 11 eine solche Anordnung, daß optisch inaktive Flächen 11b, 11b¹, angenähert parallel zur Richtung des an der Rückseite lic der Fresnellinse 11 eintretenden und von dieser gebrochenen Lichtstrahls N verlaufen. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, nahezu perfekt alle Strahlen zu unterdrücken, deren Austrittsrichtung von derjenigen des Strahls N nach der Brechung durch optisch inaktive Flächen 11b, 11b¹, ... abwicht, so daß Geisterbilder nahezu perfekt beseitigt bzw. unterdrückt werden.

'.._e jedoch durch den Strahlenverlauf N" in Fig. 3 kenntlich gerächt ist, werden von optisch aktiven Flächen 11a, lla·, reflektierte Strahlen an der Rückseite lic total reflektiert, c.r.v.ch von anderen Flächen gebrochen und können unter Umständen die Schirmoberfläche erreichen und dort (schwache) Geisterbilder hervorrufen. So kann der Strahl N in der Fig. 3 nacheinander die Punkte E, F und G erreichen und von dort auf den Schirm fallen. Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist in dieser Hinsicht noch günstiger. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Fresnellinse so ausgebildet und angeordnet, daß die von optisch aktiven Flächen 13a, 13a¹, ... nach innen reflektierten Strahlen keine Totalreflexion auf der Rückseite 13c hervorrufen, sondern durch die Rückseite in Richtung des Pfeils N" aus der Fresnellinse austreten. Es gibt bei dieser Ausführung nur sehr we. ,.ge Strahlen, welche von der Rückseite 13c nach innen reflektiert und in die durch N"· angedeutete Richtung gewerfen werden. Es handelt sich, wie gesagt, um einen sehr geringen Anteil, der praktisch keinen Einfluß auf die Bildqualität hat·

X ic Hilfe des zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels ist es möglich, Geisterbilder nahezu perfekt zu unterdrücken. Es ist jedoch in Fig. 4 zu erkennen, daß bei dieser

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Ausführungsform die Neigung der optisch aktiven Flächen 13a, 13a·, ... gegenüber der die Rückseite bildenden Fläche 13c unvermeidbar gering sein muß, wodurch die Brennweite der Fresnellinse dementsprechend groß wird. Infolgedessen wird das Bild als Ganzes relativ dunkel, und insbesondere die im Randbereich zur Verfügung stehende Lichtmenge kann ungenügend werden. Als drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 eine Bildschirmvorrichtung gezeigt, bei der auch dieses Problem gelöst ist.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind zwei Fresnellinsen rr.i- einer derjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechenden Ausbildung gezeigt. Wenn zwei Fresnellinsen in der in Fig. 5 dargestellten Weise angeordnet werden, so wird die gesamte Brennweite der beiden Fresnellinsen etwa halo so groß wie die Brennweite der Einzellinse. Es ist auf diese Weise möglich, selbst dann ein helles Bild zu erhalten, wenn die Brennweiten der entsprechenden einzelnen Fresnellinsen relativ groß sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind die in die Fresnellinse 13 eintretenden Lichtstrahlen bereits von der Fresnellinse 13' gebrochen. Es ist daher notwendig, die Neigung der optisch aktiven Oberflächen 13a, 13a¹, ... im Vergleich zu derjenigen beim zw; ;en Ausführungsbeispiel noch kleiner zu machen. Anderenfa .s könnte eine Totalreflexion auf der Rückseite 13c her- jiiL .jerufen werden, welche zu einem Geisterbild führen würde. Au-. diesem Grunde sollten die Brennweiten der Fresnellinsen

jnd 13' bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 noch ς-Ößer gewählt werden. Da die Gesamtbrennweite genügend kurz gemacht werden kann, um eine ausreichende Lichtmenge zur Abbildung zu erhalten, ist ein Bild mit relativ großer Helligkeit gewährleistet.

Durch die Erfindung wird daher die Bild- bzw. Projektionsschirm vorrichtung so ausgebildet, daß ein von Geisterbildern freies und helles Bild auf dem Bildschirm erscheint. Insbesondere bei dem dritten Ausführungsbeispiel können bei aus-

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gezeichneter Bildhelligkeit Geisterbilder beinahe perfekt beseitigt werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 4 iOO ESSEN 1 · Aivi RUHRSTEIN 1 · TEL.: (02 O1) 4126Seae " - 4T - 0 134 Olympus Optical Company Limited 2750891 Ansprüche

1. Bildschirmvorrichtung mit einer neben einem Bildschirm angeordneten Fresnellinse, dadurch gekennzeichnet , daß die Fresnellinse (11; 13; 13, 13·) mit der Fresneloberflache (lla, lla·, 11b, 11b¹; 13a, 13a¹) dem Bildschirm (12) zugewandt ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß Projektionsstrahlen (M, N) durch die Fresnellinse auf den Schirm (2) fallen und optisch inaktive Flächen (11b, 11b') der Fresneloberflache angenähert parallel zur Richtung der Projektionsstrahlen (N, M) nach deren Brechung an der Rückseite (lic; 13c) der Fresnellinse verlaufen.

2. Bildschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß optisch aktive Flächen (13a, 13a·) der Fresneloberfläche der Fresnellinse (13) so angeordnet sind, daß von der Fresneloberfläche der Fresnellinse (13) nach innen reflektierte Strahlen nicht an der Rückseite (13c) der Fresnellinse total reflektiert werden.

3. Bildschirmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß eine zweite Fresnellinse (13») an der Strahlen-Eintrittsseite der ersten Fresnellinse (13) angeordnet ist.

4. Bildschirmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresneloberfläche der zweiten Fresnellinse (13·) der Rückseite (13c) der ersten Fresnellinse (13) bzw. dem Bilcschirm (12) zugewandt ist.

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ORIGINAL INSPECTED