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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum sichtbar Machen von Strahlung
durch Rückprojektion,
insbesondere zur Erzeugung von Bildern, ein Verfahren zur Herstellung
der Anordnung, die Verwendung eines Rückprojektionsmediums und eine
Ausgestaltung eines Rückprojektionsmediums.
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Mittels
der Rückprojektionstechnik
können
Informationen einem breiten Publikum zugänglich gemacht werden. Prinzipiell
kann der Aufbau eines solchen Systems ein Rückprojektionsmedium aufweisen,
das von der Rückseite
mit einem Projektor beleuchtet wird, wobei die Information durch
Streuung in dem Rückprojektionsmedium
sichtbar wird.
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Diese
Technik findet z.B. Einsatz in Schaltwarten (Kraftwerke, Bahn-Verkehr),
um den Verantwortlichen den Überblick über die
komplexen Vorgänge
zu erleichtern, sodass Steuerungsfehler vermieden werden können. Eine
weitere Anwendung sind großflächige Anzeigetafeln
z.B. in Sportstadien und bei Motorsportrennen. Den Zuschauern kann
auf diese Weise der Verlauf und der Stand des Ereignisses übermittelt
werden, auch wenn sie sich in großer Entfernung vom eigentlichen
Geschehen aufhalten.
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Durch
ständige
Weiterentwicklung der Projektortechnik sind im Laufe der Jahre weitere
Anwendungsfelder hinzugekommen. So wird diese Art der Informationsübermittlung
auch z.B. bei TV-Geräten,
Großraum- und
Heim-Kinos, aber
auch als Werbeträger
auf Messen, in Schaufenstern und Ladengeschäften angewendet. Des Weiteren
wird die Rückprojektionstechnik
auch zur Informationsübermittlung
bei Präsentationen
und in Flugsimulatoren eingesetzt, um die virtuelle Umgebung möglichst
realitätsnah
auf den Cockpit-Scheiben
abzubilden.
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Mittlerweile
gibt es eine Vielzahl von Kunststoffplatten und Folien, die als
Rückprojektionsmedium
eingesetzt werden. Häufig
werden Platten dahingehend ausgestaltet, dass diese definierte Oberflächenstrukturen in
Form von Fresnel-Linsensystemen auf der Rückseite und zusätzlich vertikal
angeordnete Lentikularlinsen auf der Betrachterseite (Vorderseite)
aufweisen. Es sind jedoch auch Rückprojektionsmedien
mit homogenen optischen Eigenschaften und/oder glatten Oberflächen bekannt.
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Es
ist ferner bekannt, zumindest Bereiche von Rückprojektionsmedien zur Erhöhung des
Kontrasts grau einzufärben,
damit die sichtbar gemachten Inhalte auch bei heller Umgebung an
der Vorderseite des Rückprojektionsmediums
gut erkennbar sind. Dies führt
jedoch insbesondere bei Rückprojektionsmedien
mit homogenen optischen Eigenschaften zu einer Absorption der sichtbar
zu machenden Strahlung.
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Ein
Vorteil der Rückprojektionstechnik
besteht darin, dass der Projektor außerhalb des Betrachtungsraumes
stehen kann. Ein vor der Projektionsfläche befindlicher Betrachter
verdeckt somit die Projektion nicht, störende Geräusche des Projektors werden
vermieden und eine ansprechende Raumgestaltung ist dadurch möglich. Bekannte
grau eingefärbte
Rückprojektionsmedien
weisen jedoch einen hohen, Absorptionsgrad für Infrarotstrahlung auf. Dementsprechend
muss bei Anwendungen, bei denen derartige, durch das Rückprojektionsmedium
hindurch tretende Strahlung verwendet wird, eine stärkere Strahlungsquelle
verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich ist der Aufwand für eine Detektion
der hindurch tretenden Infrarotstrahlung erhöht und/oder die Funktionsfähigkeit
beeinträchtigt.
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Beispiele
für Anwendungen,
in denen Strahlung im Wellenlängenbereich
des nahen Infrarot verwendet wird, sind beispielsweise in WO 2003/063069
(Detektion der Berührung
einer Scheibe mit einem Finger), WO 2003/003730 (TV-Einrichtung
mit Fernbedienung, die IR-Strahlung nutzt) und US 2003/214640 A1
(Verfahren zur Prävention
unautorisierten Aufzeichnens von projizierten Bildern durch Überblendung
mit NIR-Strahlung) beschrieben.
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Aufgabe und
Lösung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und
ein Rückprojektionsmedium
anzugeben, die im Fall einer hellen Umgebung einen hohen Kontrast
der auf dem Medium sichtbar gemachten Informationen ermöglichen.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
der Anordnung, eine Verwendung eines Rückprojektionsmediums und eine
Ausgestaltung eines Rückprojektionsmediums
anzugeben. Dabei soll Infrarotstrahlung bei hoher Effizienz in Kombination
mit dem Rückprojektionsmedium
nutzbar sein.
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Es
wird ein Rückprojektionsmedium
vorgeschlagen, das ein lichtstreuendes und für nahe Infrarotstrahlung durchlässiges Material
aufweist. In dem lichtstreuenden, für nahe Infrarotstrahlung durchlässigen Material ist
eine Farbstoffkombination mit zumindest einem ersten und einem zweiten
Farbstoff verteilt, wobei sich Farbwirkungen der einzelnen Farbstoffe
unterscheiden.
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Unter
lichtstreuend wird ein insbesondere sichtbares Licht streuendes
Material verstanden, das also nicht oder nur teilweise durchsichtig
bzw. transluzent ist.
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Weiterhin
wird eine Anordnung zur Rückprojektion
von Strahlung vorgeschlagen, wobei die Anordnung Folgendes aufweist:
- – einen
Projektor zur Erzeugung von Projektionsstrahlung,
- – ein
Rückprojektionsmedium,
das derart angeordnet ist, dass die Projektionsstrahlung von einer
Rückseite auf
das Rückprojektionsmedium
auftrifft und entsprechende Bilder von einer Vorderseite des Rückprojektionsmediums
betrachtet werden können,
- – eine
Infrarotstrahlungseinrichtung, die derart angeordnet ist, dass von
der Infrarotstrahlungseinrichtung erzeugte und/oder von der Infrarotstrahlungseinrichtung
zu empfangende Infrarotstrahlung durch zumindest einen Bestrahlungsbereich
des Rückprojektionsmediums
hindurch tritt, auf den die Projektionsstrahlung projiziert wird,
wobei das Rückprojektionsmedium
lichtstreuend ist und zumindest in dem Bestrahlungsbereich ein für nahe Infrarotstrahlung
durchlässiges
Material aufweist, in dem eine Farbstoffkombination mit zumindest
einem ersten und einem zweiten Farbstoff verteilt ist, wobei sich
Farbwirkungen der einzelnen Farbstoffe unterscheiden.
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Ausführung der Erfindung
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Erfindungsgemäße Anordnungen
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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Rückprojektion von Strahlung,
wobei die Anordnung Folgendes aufweist:
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- • einen
Projektor (3) zur Erzeugung von Projektionsstrahlung,
- • ein
Rückprojektionsmedium
(1), das derart angeordnet ist, dass die Projektionsstrahlung
von einer Rückseite
auf das Rückprojektionsmedium
(1) auftrifft und entsprechende Bilder von einer Vorderseite
des Rückprojektionsmediums
(1) betrachtet werden können,
- • eine
Infrarotstrahlungseinrichtung (7 und/oder 8),
die derart angeordnet ist, dass von der Infrarotstrahlungseinrichtung
(8) erzeugte und/oder von der Infrarotstrahlungseinrichtung
(7) zu empfangende Infrarotstrahlung durch zumindest einen
Bestrahlungsbereich des Rückprojektionsmediums
(1) hindurch tritt, auf den die Projektionsstrahlung projiziert
wird,
wobei das Rückprojektionsmedium
(1) lichtstreuend ist und zumindest in dem Bestrahlungsbereich
ein für nahe
Infrarotstrahlung (800 bis 1400 nm Wellenlänge) durchlässiges Material aufweist, in
dem eine Farbstoffkombination mit zumindest einem ersten und einem
zweiten Farbstoff verteilt ist, wobei sich Farbwirkungen der einzelnen
Farbstoffe unterscheiden.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere eine Anordnung, wobei die Infrarotstrahlungseinrichtung
(7 und/oder 8) einen auf der Rückseite des Rückprojektionsmediums
(1) angeordneten Detektor (7) zur Detektion von
Infrarotstrahlung aufweist und wobei die Anordnung derart ausgestaltet
ist, dass eine Infrarotstrahlung, die auf Grund einer Berührung des
Körpers
(2) und/oder Annäherung
eines Gegenstandes an seiner Vorderseite des Rückprojektionsmediums (1)
erzeugt, abgelenkt, absorbiert und/oder reflektiert wird, durch
das Rückprojektionsmedium
(1) hindurch tritt und von dem Detektor (7) detektiert
werden kann.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung, wobei die Infrarotstrahlungseinrichtung
(7) derart angeordnet und ausgestattet ist, dass natürliche und/oder
künstlich
erzeugte nahe Infrarotstrahlung von der Vorderseite durch das Rückprojektionsmedium
(1) hindurchtritt und von der Infrarotstrahlungseinrichtung
(7) auf der Rückseite
des Rückprojektionsmediums
(1) detektiert werden kann.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung, wobei die Infrarotstrahlungseinrichtung
(8) derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass von ihr
erzeugte nahe Infrarotstrahlung von der Rückseite durch das Rückprojektionsmedium
(1) hindurchtritt, an der Vorderseite abgelenkt, absorbiert
und/oder reflektiert wird und von der Infrarotstrahlungseinrichtung
(7) auf der Rückseite
des Rückprojektionsmediums
(1) detektiert werden kann.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist das Rückprojektionsmedium,
z. B. die Rückprojektionsfolie,
an einer rückseitigen
Oberfläche
eines durchsichtigen Körpers
angeordnet. Dabei ist der Projektor auf der Rückseite des Körpers jenseits
des Rückprojektionsmediums
angeordnet, sodass die Bilder von einer Vorderseite des Körpers durch
den Körper
hindurch betrachtet werden können.
Die Erfindung ermöglicht derartige
Anwendungen, wobei trotz einer zusätzlich möglichen Absorption der Infrarotstrahlung
in dem durchsichtigen Körper
noch ein ausreichend großer
Anteil der Infrarotstrahlung durch das Rückprojektionsmedium hindurch
treten kann. Dies erlaubt es insbesondere, das Rückprojektionsmedium nachträglich an
bereits vorhandene Körper
anzubringen, wobei das Rückprojektionsmedium
beispielsweise auch wieder abnehmbar sein kann. Die Erfindung betrifft
demnach eine Anordnung, bei der das Rückprojektionsmedium (1)
an einer rückseitigen
Oberfläche
eines für
Licht und nahe Infrarotstrahlung durchlässigen Körpers (2) angeordnet
ist und wobei der Projektor (3) auf der Rückseite
des Körpers
(2) jenseits des Rückprojektionsmediums
(1) angeordnet ist, so dass die Bilder von einer Vorderseite
des Körpers
(2) durch den Körper
(2) hindurch betrachtet werden können. Der Körper kann z. B. eine Glasplatte,
z. B. eine Schaufensterscheibe sein, an oder auf der das Rückprojektionsmedium
anliegt ohne fest verbunden zu sein oder auch mit oder auf dieser
z. B. durch eine Klebschicht fixiert sein. Der Körper kann auch z. B. eine Kunststoffplatte
aus Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat sein. In diesem Fall
kann gegebenenfalls einer fester Verbund mit dem Rückprojektionsmedium
in Form eines Laminats oder einer Coextrudats vorliegen. Der Körper hat
bei dieser Anordnung die Funktion, das Rückprojektionsmedium vor Beschädigungen
durch Berührung
oder vor Verschmutzung zu schützen.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung, bei der ein für Licht
und nahe Infrarotstrahlung durchlässiger Körper (2) zwischen
dem Rückprojektionsmedium
(1) an dem Projektor (3) unmittelbar an der Rückseite
des Rückprojektionsmediums
angeordnet ist. Der Körper
kann z. B. eine Glasplatte sein, die an dem Rückprojektionsmedium Körper anliegt
ohne fest verbunden zu sein oder auch mit oder auf diesem z. B.
durch eine Klebschicht fixiert sein. Der Körper kann auch z. B. eine Kunststoffplatte
aus Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat sein. In diesem Fall
kann gegebenenfalls einer fester Verbund mit dem Rückprojektionsmedium in
Form eines Laminats oder einer Coextrudats vorliegen. Der Körper hat
bei dieser Anordnung in erster Linie eine stützende Funktion für das Rückprojektionsmedium.
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Infrarotstrahlungseinrichtung
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Die
Infrarotstrahlungseinrichtung kann aus einer Infrarotquelle bzw.
einem Infraroterzeuger und einem Infrarotempfänger bzw. Detektor bestehen,
sie kann jedoch alternativ auch nur aus einer Infrarotquelle bzw. einem
Infraroterzeuger oder einem Infrarotempfänger bzw. Detektor bestehen.
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Bei
der Infrarotstrahlungseinrichtung handelt es sich im einfachsten
Fall lediglich um eine Empfangseinrichtung für den Empfang und die Detektion
der Infrarotstrahlung (insbesondere der nahen Infrarotstrahlung).
Unter naher Infrarotstrahlung wird ein Wellenlängenbereich von 800 bis 1400
nm verstanden. In diesem Fall wird künstliche oder natürlich in
der Umgebung vorhandene nahe Infrarotstrahlung (z. B. von der Sonne durch
das durchlässige
Material hindurch gestrahlte Infrarotstrahlung) von der Infrarotstrahlungseinrichtung detektiert.
Die Sonne oder gegebenenfalls auch eine andere in der Umgebung bereits
vorhandene Infrarotquelle wird also in diesem Fall als bereist vorhandene
Infraroterzeugungseinrichtung genutzt (s. dazu z. B. 4).
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Alternativ
kann es sich bei der Infrarotstrahlungseinrichtung lediglich um
eine Infraroterzeugungseinrichtung zur Erzeugung der (insbesondere
nahen) Infrarotstrahlung handeln (s. dazu z. B. 5).
Diese Variante macht es beispielsweise möglich, unautorisierte Bildaufnahmen
einer auf dem Rückprojektionsmedium dargestellten
Projektionen zu verhindern.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, dass die Infrarotstrahlungseinrichtung sowohl die
Erzeugungseinrichtung als auch die Empfangseinrichtung aufweist.
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Das Rückprojektionsmedium
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Das
lichtstreuende und zumindest in dem Bestrahlungsbereich für nahe Infrarotstrahlung
durchlässige Material
ermöglicht
ein Hindurchtreten von Infrarotstrahlung und bildet außerdem auf
Grund der Farbstoffkombination einen Hintergrund für eine kontrastreiche
Bilddarstellung oder Darstellung anderer Wirkungen der sichtbar
zu machenden Strahlung. Dabei kann das Rückprojektionsmedium oder zumindest
eine Schicht des Rückprojektionsmediums
vollständig
aus dem durchlässigen
Material bestehen. Alternativ besteht nur zumindest ein Bereich
des Rückprojektionsmediums
aus dem durchlässigen
Material. Beispielsweise können
andere Bereiche als Licht-Streukörper und/oder
optische Linsen ausgestaltet sein.
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Ferner
wird die Verwendung eines Rückprojektionsmediums
für ein
sichtbar Machen bzw. Detektierbarmachen von Strahlung vorgeschlagen,
die von einer Rückseite
des Rückprojektionsmediums
auf das Rückprojektionsmedium
projiziert wird, wobei eine Infrarotstrahlung erzeugt und durch
ein Material des Rückprojektionsmediums
hindurch gestrahlt wird und/oder eine durch das Material des Rückprojektionsmediums
hindurch tretende Infrarotstrahlung detektiert wird und wobei das
Rückprojektionsmedium
lichtstreuend ist und ein für nahe
Infrarotstrahlung durchlässiges
Material aufweist, in dem eine Farbstoffkombination mit zumindest
einem ersten und einem zweiten Farbstoff verteilt ist, wobei sich
Farbwirkungen der einzelnen Farbstoffe unterscheiden.
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Rückprojektionsfolie
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Das
Rückprojektionsmedium
kann bevorzugt die Gestalt einer Folie aufweisen. Zum Gegenstand
der Erfindung gehört
demnach eine Rückprojektionsfolie
aus einem lichtstreuenden und für
nahe Infrarotstrahlung durchlässigen
Material, wobei in dem durchlässigen
Material eine Farbstoffkombination mit zumindest einem ersten und
einem zweiten Farbstoff verteilt ist, wobei sich Farbwirkungen der
einzelnen Farbstoffe unterscheiden und wobei die Rückprojektionsfolie insbesondere
eine Dicke im Bereich bis 3 mm, bevorzugt weniger als 1,5 mm, insbesondere
0,1 bis 3 mm, 0,2 bis 2,0 mm, bevorzugt 0,3 bis 1,5 mm, besonders
bevorzugt 0,4 bis 1,0 mm aufweist. Grundsätzlich kann jedoch auch ein
Rückprojektionsmedium
mit anderer Formgebung verwendet werden, beispielsweise ein plattenförmiges Rückprojektionsmedium
mit einer Dicke von mehr als 2 mm. Aufgrund der im Vergleich zu
anderen Stoffen zur Graueinfärbung
geringen Konzentration (bezogen auf die Fläche) an Farbstoffen, können jedoch
besonders dünne
Körper,
insbesondere die Folien, als Rückprojektionsmedien
hergestellt werden.
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Die
Rückprojektionsfolie
kann auch als laminierter oder coextrudierter Verbund mit einer
Platte aus transparentem Material vorliegen. Das transparente Material
kann z. B. Polymethylmethacrylat sein.
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Verfahren
zur Herstellung einer Anordnung zur Rückprojektion
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Auch
von der Erfindung umfasst ist ein Verfahren zur Herstellung einer
Anordnung zur Rückprojektion von
Strahlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten:
- • Bereitstellen
eines Rückprojektionsmediums
(1) aus einem lichtstreuenden und für nahe Infrarotstrahlung durchlässigen Material,
in dem zumindest ein erster und ein zweiter Farbstoff verteilt sind,
wobei sich Farbwirkungen der einzelnen Farbstoffe unterscheiden,
- • Bereitstellen
eines Projektors zur Erzeugung von Projektionsstrahlung,
- • Anordnen
des Rückprojektionsmedium
und des Projektor derart, dass die Projektionsstrahlung von einer Rückseite
auf das Rückprojektionsmedium
auftrifft und entsprechende Bilder von einer Vorderseite des Rückprojektionsmediums
betrachtet werden können,
- • Anordnen
einer Infrarotstrahlungseinrichtung derart, dass von der Infrarotstrahlungseinrichtung
erzeugte und/oder zu empfangende Infrarotstrahlung durch zumindest
einen Bestrahlungsbereich des Rückprojektionsmediums
hindurch tritt, auf den die Projektionsstrahlung projiziert wird,
wobei das Rückprojektionsmedium
zumindest in dem Bestrahlungsbereich das für nahe Infrarotstrahlung durchlässige Material
aufweist.
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Das
sichtbar Machen der Strahlung in dem Rückprojektionsmedium wird insbesondere
dadurch erreicht, dass die Strahlung zumindest in Bereichen des
Rückprojektionsmediums
gestreut wird. Dabei kann eine Streuung in dem durchlässigen Material
und/oder in anderen Bereichen des Rückprojektionsmediums stattfinden.
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Die
von der Infrarotstrahlungseinrichtung erzeugte und/oder zu empfangende
Infrarotstrahlung liegt insbesondere im Wellenlängenbereich des nahen Infrarot
(800 bis 1400 nm Wellenlänge).
Die noch zu nennenden optischen Eigenschaften im Infrarotbereich
können
insbesondere bei einer oder mehreren bestimmten Wellenlängen, z.
B. 1100 nm, vorliegen oder in zumindest einem Teilbereich des nahen
Infrarot. Beispielsweise können
Steuersignale (z. B. einer Fernbedienung) unter Nutzung der Infrarotstrahlung
und/oder auf die Anwesenheit eines Körpers (z. B. Finger an einer
Scheibe) hinweisende Infrarotstrahlung durch das Rückprojektionsmedium übertragen
werden bzw. hindurch treten.
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Farbstoffkombination
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Unter
einer Farbstoffkombination wird grundsätzlich jede Verwendung von
zwei oder mehr, 3 oder mehr, 4 oder mehr Farbstoffen, insbesondere
drei oder vier Farbstoffen, verstanden, beispielsweise eine Mischung
der Farbstoffe, die in dem durchlässigen Material verteilt wird.
Die einzelnen Farbstoffe oder Teilkombinationen davon können jedoch
bei einer alternativen Vorgehensweise nacheinander in dem durchlässigen Material
verteilt werden und/oder in dem durchlässigen Material erzeugt werden.
Unter einem Farbstoff wird insbesondere ein Produkt verstanden,
wie es im Handel erhältlich
ist. Dabei kann der Farbstoff insbesondere aus einer Mischung unterschiedlicher
chemischer Verbindungen bestehen.
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Farbstoffe
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Unter
Farbstoffen mit unterschiedlichen Farbwirkungen werden insbesondere
Farbstoffe verstanden, deren Transmissionsgrade (bei gegebener Flächendichte
des jeweiligen Farbstoffs) im sichtbaren Spektralbereich in unterschiedlicher
Weise mit der Wellenlänge
variieren, sodass von den einzelnen Farbstoffen unterschiedliche
Farbwirkungen erzielt werden, z. B. rot, gelb oder grün.
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Geeignet
für die
Zwecke der Erfindung sind z. B. rote Farbstoffe aus der Klasse der
Perinonfarbstoffe, z. B. das Handelsprodukt Macrolex® Rot
EG. Geeignet sind z. B. grüne
Farbstoffe aus der Klasse der Anthrachinonfarbstoffe, z. B. das
Handelsprodukt Macrolex® Grün EG. Geeignet sind z. B. grüne bzw.
bläulichviolette Farbstoffe
aus der Klasse der Anthrachinonfarbstoffe, z. B. das Handelsprodukt
Macrolex® Grün EG oder
das Handelsprodukt Macrolex® Violett 3R. Geeignet
sind z. B. gelbe Farbstoffe aus der Klasse der Chinophthalonfarbstoffe,
z. B. das Handelsprodukt Macrolex® Rot
EG.
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Durch
den Transmissionsgrad ist der Anteil von transmittierter Strahlung
bezogen auf die von der Rückseite
des Rückprojektionsmediums
einfallende Strahlung definiert. Die Transmission wird durch die
Absorption und die Reflexion bestimmt. Für eine exakte Beschreibung
der Farbwirkung müssen
daher auch diese beiden Effekte angegeben werden (d. h. der Absorptionsgrad
und der Reflexionsgrad) und muss außerdem nicht nur die von der
Rückseite
einfallende Strahlung berücksichtigt
werden sondern auch die von der Vorderseite einfallende Strahlung.
Bei sinnvollen Farbstoffkonzentrationen in Rückprojektionsmedien ist der
Reflexionsgrad jedoch gering, sodass das Farbverhalten hinreichend
genau durch Angabe des Transmissionsgrades oder des Absorptionsgrades
angegeben werden kann.
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Auf
Grund der unterschiedlichen Farbwirkungen ist jedoch der Gesamt-Transmissionsgrad
der Farbstoffkombination im sichtbaren Spektralbereich gegenüber den
Transmissionsgraden der einzelnen Farbstoffe zumindest teilweise
in Richtung eines spektral unselektiven (grauen) Transmissionsgrades
ausgeglichen. Wenn die Farbstoff-Konzentration gering ist, kann
man die optischen Eigenschaften der Farbstoffkombination einfach
durch spektrale Überlagerung
der optischen Eigenschaften der einzelnen Farbstoffe ermitteln.
Beispielsweise führt
dies bei einer bevorzugten Farbstoffkombination mit einem grünen, roten,
gelben und violetten Farbstoff zu einem Ausgleich des spektral selektiven
Verhaltens bei der Transmission und damit zu einer grauen "Farbe". Bei größeren Konzentrationen
kommen noch Kombinationseffekte hinzu, beispielsweise durch Mehrfachreflexion
und ggf. durch Modifikation der optischen Eigenschaften auf Grund
chemischer Verbindungen der einzelnen Farbstoffe.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ausgewählte, an
sich bekannte Farbstoffe eine hohe Farbwirkung im sichtbaren Wellenlängenbereich
haben, jedoch im nahen Infrarot nur geringfügig absorbieren. Dies ist sogar
bei ausgewählten
roten Farbstoffen (z. B. Macrolex® Rot
EG von Bayer) der Fall. Diese Eigenschaft kann in der Farbstoffkombination
dazu genutzt werden, dass durch geeignete Mischung einzelner Farbstoffe über den
gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich
ein etwa gleich bleibendes Transmissionsverhalten erzielt wird,
die Absorption von Strahlung im nahen Infrarot jedoch auch in der
Summe der einzelnen Farbstoffe noch gering ist. Überraschender Weise konnten
beispielsweise etwa gleich bleibende (Schwankungen kleiner als ± 10 %
bezogen auf den Transmissionsgrad) Transmissionsgrade (je nach Flächendichte
der Farbstoffe bei einem konstanten Wert z. B. im Bereich von 0,3
bis 0,85, insbesondere von 0,4 bis 0,65) im sichtbaren Wellenlängenbereich
erzielt werden, wobei der Transmissionsgrad im nahen Infrarot bei
Werten größer als
0,6, größer als
0,7, größer als
0,8, größer als
0,85 oder im Bereich von 0,6 bis 0,93 lag. Hierauf wird anhand von
Beispielen für
Farbstoffkombinationen noch näher
eingegangen. Die Transmission und die Reflexion werden z. B. gemäß DIN (Deutsche
Industrienorm) 5036 mit einem Messgerät Lambda 19 von Perkin Elmer
bestimmt. Das Streuvermögen
kann gemäß DIN 5036
mit einem Messgerät
LMT-Goniometer-Messplatz GO-T-1500 von LMT Lichtmesstechnik GmbH
Berlin, Deutschland, bestimmt werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist das Rückprojektionsmedium,
z. B. die Rückprojektionsfolie,
an einer rückseitigen
Oberfläche
eines durchsichtigen Körpers
angeordnet. Dabei ist der Projektor auf der Rückseite des Körpers jenseits
des Rückprojektionsmediums
angeordnet, sodass die Bilder von einer Vorderseite des Körpers durch
den Körper
hindurch betrachtet werden können.
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Die
Erfindung ermöglicht
derartige Anwendungen, wobei trotz einer zusätzlich möglichen Absorption der Infrarotstrahlung
in dem durchsichtigen Körper
noch ein ausreichend großer
Anteil der Infrarotstrahlung durch das Rückprojektionsmedium hindurch
treten kann. Dies erlaubt es insbesondere, das Rückprojektionsmedium nachträglich an
bereits vorhandene Körper
anzubringen, wobei das Rückprojektionsmedium
beispielsweise auch wieder abnehmbar sein kann. Vorzugsweise ist
die Oberfläche
des Rückprojektionsmediums an
seiner Vorderseite so ausgestaltet und auf die Rückseite des Körpers abgestimmt,
dass das Rückprojektionsmedium
ohne weitere Hilfsmittel (beispielsweise Klebstoff) an dem Körper haftet.
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Bei
einer derartigen Anordnung kann die Infrarotstrahlungseinrichtung
einen auf der Rückseite
des Rückprojektionsmediums
angeordneten Detektor zur Detektion von Infrarotstrahlung aufweisen,
wobei die Anordnung derart ausgestaltet ist, dass eine Infrarotstrahlung,
die auf Grund einer Berührung
des Körpers und/oder
Annäherung
eines Gegenstandes an seiner Vorderseite erzeugt, abgelenkt, absorbiert
und/oder reflektiert wird und die durch den Körper und das Rückprojektionsmedium
hindurch tritt, von dem Detektor detektiert wird. Somit kann die
Wirkung eines „Touch
Screen" erzielt
werden, wobei jedoch der eigentliche Bildschirm (das Rückprojektionsmedium)
durch den durchsichtigen Körper
geschützt
ist. Der Körper
ist beispielsweise eine Schaufensterscheibe.
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Bei
der Anordnung mit dem durchsichtigen Körper und dem Rückprojektionsmedium
kann die Infrarotstrahlungseinrichtung derart angeordnet und ausgestaltet
sein, dass natürliche
und/oder künstlich
erzeugte nahe Infrarotstrahlung, die von der Vorderseite durch den
Körper
und das Rückprojektionsmedium
hindurchtritt, von der Infrarotstrahlungseinrichtung detektiert
werden kann.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Infrarotstrahlungseinrichtung derart angeordnet und ausgestaltet sein,
dass von ihr erzeugte nahe Infrarotstrahlung, von der Rückseite
durch das Rückprojektionsmedium
und den Körper
hindurchtritt.
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Die
Farbstoffkombination ist vorzugsweise derart ausgewählt, dass
für das
durchlässige
Material mit der Farbstoffkombination der rot-grün Transmissions-Farbwert (mit a*
bezeichnet) des CIE (Commission Internationale d'Eclariage)-Lab-Farbmodells im Bereich von –5 bis 5,
vorzugsweise im Bereich von –2,5
bis 2,5 liegt und der gelb-blau Transmissions-Farbwert (mit b* bezeichnet)
des CIE-Lab-Farbmodells
im Bereich von –5
bis 5, vorzugsweise im Bereich von –2,5 bis 2,5 liegt.
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Ein
entsprechend unselektives (graues) Verhalten ist für eine farbneutrale
Kontrastwirkung von Vorteil.
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Ferner
wird bevorzugt, dass das durchlässige
Material mit der darin verteilten Farbstoffkombination im nahen
Infrarot-Spektralbereich einen Transmissionsgrad von mehr als 0,6
vorzugsweise von mehr als 0,8 aufweist. Der Transmissions-Helligkeitswert
L* des CIE-Lab-Farbmodells liegt dabei z. B. über 60, insbesondere über 70.
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Als
Farbstoffe werden an sich bekannte organische Farbstoffe vorgeschlagen,
deren Konzentration pro Farbstoff im Allgemeinen im Bereich von
0 bis 0,8 Gew.-%, vorzugsweise 0,000001 bis 0,4 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des eingefärbten
durchlässigen
Materials. Die Summe der Farbstoffkonzentrationen liegt vorzugsweise
im Bereich von 0 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,0001 bis 0,6 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht des eingefärbten durchlässigen Materials.
Als Farbstoffe sind insbesondere geeignet: ®Sandoplast
Rot G und Sandoplast® Gelb 2G jeweils von Clariant
sowie ®Macrolex
Rot EG, Macrolex® Grün 5B, Macrolex® Violett
3R und ®Macrolex
Gelb G jeweils von Bayer. Beispielsweise wird eine Farbstoffkombination aus
den vier genannten Farbstoffen Macrolex® (rot,
grün, violett
und gelb) verwendet. Dabei liegt das Verhältnis der Farbstoffe z. B.
bei 61 : 50 : 10 : 1 (rot : grün
: violett : gelb), wobei der Anteil jeder Farbstoffe um ± 15 % (bezogen
auf die genannte Verhältniszahl)
variiert werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Rückprojektionsmedium
weist insbesondere eine Licht streuende Schicht mit Polymethylmethacrylat
(PMMA) auf, wobei zumindest Bereiche der Schicht die Farbstoffkombination
aufweisen und daher eine Kontrastwirkung für Strahlung bewirken, die von
der Vorderseite auf die Schicht einfällt.
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Polymethylmethacrylat
(PMMA)
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Polymethylmethacrylate
werden im Allgemeinen durch radikalische Polymerisation von Mischungen erhalten,
die Methylmethacrylat enthalten. Im Allgemeinen enthalten diese
Mischungen mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-%
und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der Monomere, Methylmethacrylat. Daneben können diese Mischungen zur Herstellung
von Polymethylmethacrylaten weitere (Meth)acrylate enthalten, die
mit Methylmethacrylat copolymerisierbar sind. Der Ausdruck (Meth)acrylate
umfasst Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden.
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Diese
Monomere sind weithin bekannt. Zu diesen gehören unter anderem (Meth)acrylate,
die sich von gesättigten
Alkoholen ableiten, wie beispielsweise Methylacrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat,
Pentyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat;
(Meth)acrylate,
die sich von ungesättigten
Alkoholen ableiten, wie z. B. Oleyl(meth)acrylat, 2-Propinyl(meth)acrylat,
Allyl(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat;
Aryl(meth)acrylate,
wie Benzyl(meth)acrylat oder Phenyl(meth)acrylat, wobei die Arylreste
jeweils unsubstituiert oder bis zu vierfach substituiert sein können;
Cycloalkyl(meth)acrylate,
wie 3-Vinylcyclohexyl(meth)acrylat, Bornyl(meth)acrylat; Hydroxylalkyl(meth)acrylate,
wie 3-HydroxYpropyl(meth)acrylat,
3,4-Dihydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat;
Glycoldi(meth)acrylate,
wie 1,4-Butandiol(meth)acrylat, (Meth)acrylate von Etheralkoholen,
wie Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Vinyloxyethoxyethyl(meth)acrylat;
Amide
und Nitrile der (Meth)acrylsäure,
wie N-(3-Dimethylaminopropyl)(meth)acrylamid,
N-(Diethylphosphono)(meth)acrylamid, 1-Methacryloylamido-2-methyl-2-propanol;
schwefelhaltige
Methacrylate, wie Ethylsulfinylethyl(meth)acrylat, 4-Thiocyanatobutyl(meth)acrylat,
Ethylsulfonylethyl(meth)acrylat, Thiocyanatomethyl(meth)acrylat,
Methylsulfinylmethyl(meth)acrylat, Bis((meth)acryloyloxyethyl)sulfid;
mehrwertige
(Meth)acrylate, wie Trimethyloylpropantri(meth)acrylat.
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Neben
den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten können die zu polymerisierenden
Zusammensetzungen auch weitere ungesättigte Monomere aufweisen,
die mit Methylmethacrylat und den zuvor genannten (Meth)acrylaten
copolymerisierbar sind. Hierzu gehören unter anderem 1-Alkene,
wie Hexen-1, Hepten-1;
verzweigte Alkene, wie beispielsweise
Vinylcyclohexan, 3,3-Dimethyl-1-propen, 3-Methyl-1-diisobutylen, 4-Methylpenten-1;
Acrylnitril;
Vinylester, wie Vinylacetat; Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten
in der Seitenkette, wie z. B. [alpha]-Methylstyrol und [alpha]-Ethylstyrol, substituierte
Styrole mit einem Alkylsubstitutenten am Ring, wie Vinyltoluol und
p-Methylstyrol, halogenierte Styrole, wie beispielsweise Monochlorstyrole,
Dichlorstyrole, Tribromstyrole und Tetrabromstyrole;
Heterocyclische
Vinylverbindungen, wie 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 2-Methyl-5-vinylpyridin, 3-Ethyl-4-vinylpyridin,
2,3-Dimethyl-5-vinylpyridin, Vinylpyrimidin, Vinylpiperidin, 9-Vinylcarbazol,
3-Vinylcarbazol, 4-Vinylcarbazol, 1-Vinylimidazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol,
N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyrrolidon, N-Vinylpyrrolidin, 3-Vinylpyrrolidin,
N-Vinylcaprolactam, N-Vinylbutyrolactam, Vinyloxolan, Vinylfuran,
Vinylthiophen, Vinylthiolan, Vinylthiazole und hydrierte Vinylthiazole,
Vinyloxazole und hydrierte Vinyloxazole;
Vinyl- und Isoprenylether;
Maleinsäurederivate,
wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid,
Methylmaleinsäureanhydrid,
Maleinimid, Methylmaleinimid; und
Diene, wie beispielsweise
Divinylbenzol.
-
Im
Allgemeinen werden diese Comonomere in einer Menge von 0 bis 60
Gew.-%,vorzugsweise
0 bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 bis 20 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt, wobei die Verbindungen
einzeln oder als Mischung verwendet werden können.
-
Die
Polymerisation wird im Allgemeinen mit bekannten Radikalinitiatoren
gestartet. Zu den bevorzugten Initiatoren gehören unter anderem die in der
Fachwelt weithin bekannten Azoinitiatoren, wie AIBN und 1,1-Azobiscyclohexancarbonitril,
sowie Peroxyverbindungen, wie Methylethylketonperoxid, Acetylacetonperoxid,
Dilaurylperoxyd, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat, Ketonperoxid, Methylisobutylketonperoxid,
Cyclohexanonperoxid, Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoxybenzoat,
tert.-Butylperoxyisopropylcarbonat,
2,5-Bis(2-ethylhexanoylperoxy)-2,5-dimethylhexan, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat,
tert.-Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoat,
Dicumylperoxid, 1,1-Bis(tert.-butylperoxy)cyclohexan, 1,1-Bis(tert.-butylperoxy)3,3,5-trimethylcyclohexan,
Cumylhydroperoxid, tert.-Butylhydroperoxid,
Bis(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Mischungen von zwei
oder mehr der vorgenannten Verbindungen miteinander sowie Mischungen
der vorgenannten Verbindungen mit nicht genannten Verbindungen,
die ebenfalls Radikale bilden können.
-
Diese
Verbindungen werden häufig
in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 3
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt. Hierbei
können
verschiedene Poly(meth)acrylate eingesetzt werden, die sich beispielsweise
im Molekulargewicht oder in der Monomerzusammensetzung unterscheiden.
-
Weitere Polymere
-
Des
Weiteren kann die Matrix der Licht streuenden Schicht weitere Polymere
enthalten, um die Eigenschaften zu modifizieren. Hierzu gehören unter
anderem Polyacrylnitrile, Polystyrole, Polyether, Polyester, Polycarbonate
und Polyvinylchloride. Diese Polymere können einzeln oder als Mischung
eingesetzt werden, wobei auch Copolymere, die von den zuvor genannten
Polymere ableitbar sind.
-
Formmassen
zur Herstellung der Licht streuenden Schicht können übliche Zusatzstoffe aller Art
enthalten. Hierzu gehören
unter anderem Antistatika, Antioxidantien, Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Schmiermittel,
Fliessverbesserungsmittel, Füllstoffe,
Lichtstabilisatoren, UV-Absorber und organische Phosphorverbindungen,
wie Phosphite oder Phosphonate, Verwitterungsschutzmittel und Weichmacher.
Die Menge an Zusatzstoffen ist vom Anwendungszweck abhängig. Die
Formmasse kann gegebenenfalls durch einen Schlagzähmodifier
mechanisch stabiler ausgerüstet
werden.
-
Die
Farbstoffkombination kann beispielsweise bereits zu Beginn des Prozesses
der Polymerisation zugesetzt sein oder werden. Aus der Polymerisation
erhält
man z. B. ein Granulat.
-
Das
Rückprojektionsmedium
kann über
bekannte Verfahren hergestellt werden, wobei thermoplastische Formgebungsverfahren
bevorzugt sind. Gemäß einer
Ausführungsform
wird zur Extrusion oder zur Herstellung von Streuperlen enthaltenden
Formmassen-Granulaten ein Doppelschneckenextruder verwendet. Hierbei
werden die Kunststoffpartikel vorzugsweise in die Schmelze im Extruder überführt.
-
Das
Rückprojektionsmedium
kann über
einen Zweistufenprozess hergestellt werden, bei welchem man z. B.
einer Sidefeeder-Compoundierung auf einem Doppelschneckenextruder
und Zwischengranulierung die Extrusion der Folie oder Platte auf
einem Einschneckenextruder nachschaltet.
-
Des
Weiteren kann auch ein Einstufenprozess durchgeführt werden, bei welchem mittels
einer Extrusionsdüse
ein flächiges
Produkt ausgeformt wird. Außerdem
kann das Rückprojektionsmedium
durch Spritzguss hergestellt werden. Weiterhin ist es prinzipiell
auch möglich
das Rückprojektionsmedium
im Gussverfahren, z. B. in einer Polymerisationskammer, herzustellen.
-
Insbesondere
bei einem Rückprojektionsmedium
mit homogenen optischen Eigenschaften (z. B. ohne zusätzliche
Streukörper)
kann das durchlässige
Material mit der darin verteilten Farbstoffkombination ein Licht-Streuvermögen σ (gemessen
gemäß DIN 5036)
im sichtbaren Spektralbereich von mehr als 0,2 aufweisen, vorzugsweise
von mehr als 0,3. Dies wird beispielsweise durch Zugabe von Licht
streuenden Substanzen wie Bariumsulfat oder Titandioxid erreicht.
-
Alternativ
kann das Rückprojektionsmedium
jedoch beispielsweise Streupartikel aufweisen, wobei die Partikel
einen im Vergleich zur Matrix (dem durchlässigen Material) unterschiedlichen
Brechungsindex aufweisen, die Kunststoffpartikel als Streumedien
enthalten. So beschreibt das Dokument
JP 11179856 z. B. Mehrschichtplatten
mit mindestens einer Schicht, die eine Polymethylmethacrylat-Matrix
sowie vernetzte Polymethylmethacrylat-Perlen als Streu-/Mattierungsmittel
umfasst, wobei der Anteil der Perlen im Bereich von 0,5 bis 25 Gew.-%
liegt. Die Perlen weisen eine Größe im Bereich
von 3 bis 30 µm
auf. Die japanische Offenlegungsschrift
JP 07234304 beschreibt eine Mischung
aus vernetzten Acrylat/Styrol-Perlen (14 µm) in einem transparenten
Kunststoff.
-
Wie
in der
DE 102 51 778
A1 beschrieben können
sphärische
Kunststoffpartikel z. B. mit einer Teilchengröße im Bereich von 5 bis 35 µm in einer
Konzentration im Bereich von 2 bis 60 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht
des Rückprojektionsmediums
oder einer Licht streuenden Schicht des Rückprojektionsmediums vorhanden
sein. Dabei weisen die sphärischen
Kunststoffpartikel einen Brechungsindexunterschied zur Matrix (z.
B. Polymethylmethacrylat-Matrix) im Bereich von 0,02 bis 0,2 auf.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung durch ein Beispiel (besonders bevorzugte Ausführungsform)
und zwei Vergleichsbeispiele eingehender erläutert, ohne dass die Erfindung
auf das Beispiel beschränkt
werden soll.
-
Es
wurden zwei folienförmige
Rückprojektionsmedien
mit einer Foliendicke von 1 mm durch Extrusion hergestellt. Hierzu
wurde ein Granulat verwendet, das folgende Bestandteile aufweist:
- – 26
Gew.-% eines perlförmigen
Copolymerisat aus 55 Gew-% Methylmethacrylat, 40 Gew-% Benzylmethacrylat
und 5 Gew-% Allylmethacrylat (die Streueigenschaften, insbesondere
der Halbwertswinkel und das Streuvermögen der Folie werden dadurch
eingestellt); dabei betrug die mittlere Teilchengröße ca. 20 µm im Durchmesser
der perlförmigen
Teilchen,
- – 22,5
Gew.-% METABLENTM IR-441 (Poly(Methylmethacrylat/Butylacrylat/Styrol),
ein Schlagzähmodifizierungsmittel
von Mitsubishi Rayon Co., Ltd.,
- – 0,1
Gew-% eines UV-Stabilisators, Tinuvin P (2-(2'-Hydroxy-5'-methylphenyl)-benzotriazol)
von Ciba Specialty Chemicals Inc.,
- – 0,05
Gew-% eines Licht-Stabilisators (HALS-Produkt), Tinuvin 770 (Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)-sebacate
von Ciba Specialty Chemicals Inc.
-
Das
Granulat für
eine der Folien (bevorzugtes Ausführungsbeispiel) enthielt eine
Farbmischung mit 0,00731 Gew-% Macrolex® Rot
EG, 0,00602 Gew-% Macrolex® Grün 5B, 0,00116 Gew-% Macrolex® Violett 3R
und 0,00012 Gew-%
Macrolex® Gelb
G (jeweils von Bayer). Bei dem ersten Vergleichsbeispiel wurde keine Farbstoffkombination
zugesetzt.
-
Die
Farbstoffe (nur für
die bevorzugte Folie) und die oben aufgezählten Bestandteile ergeben
etwa 48,7 Gew.-%. Den Rest zu 100 Gew.-% der Folien machte jeweils
ein Polymethylmethacrylat Typ 7N der Röhm GmbH & Co. KG (Polymerisat aus 96 Gew.-%
Methylmethacrylat und 4 Gew.-% Methylacrylat) aus, also etwa 51,3
Gew.-% Polymethylmethacrylat. Die Farbstoffe wurden vorab in einem
Teil des Polymethylmethacrylat 7N dispergiert.
-
Das
so gewonnene Granulat bildete die Basis zur weiteren Herstellung
der beiden Folien. Zum Einsatz kam ein Extruder mit 60 mm Durchmesser
der BREYER GmbH, Singen, Deutschland. Die Temperatur der Schmelze
beim Düsenaustritt
lag im Bereich von 240–270 °C. Das Glättwerk wurde
so eingestellt, dass eine möglichst
raue Oberfläche
erzielt wurde.
-
Ferner
wurde eine konventionell mit 0,004849 Gew.-% Ruß (Flammruß 101 von Degussa AG) eingefärbte 3 mm
dicke Rückprojektionsplatte
aus Polymethylmethacrylat (Hersteller Röhm GmbH & Co. KG) optisch vermessen. Die Messergebnisse
für die
drei Beispiele sind in der Tabelle 1 angegeben.
-
Die
Transmission und die Reflexion wurden gemäß DIN (Deutsche Industrienorm)
5036 mit einem Messgerät
Lambda 19 von PerkinElmer bestimmt. Dabei wurde eine Strahlungsquelle
der Lichtart D65 (Natrium-Licht) verwendet. Das Streuvermögen wurde
gemäß DIN 5036
mit einem Messgerät LMT-Goniometer-Messplatz
GO-T-1500 von LMT Lichtmesstechnik GmbH Berlin, Deutschland, bestimmt.
Tabelle
1: Messergebnisse optischer Eigenschaften
-
Aus
Tabelle 1 ist erkennbar, dass der Infrarot-Transmissionsgrad bei λ = 1100 nm
Wellenlänge
bei der bevorzugten Ausführungsform
durch die Farbstoffkombination nicht verschlechtert wird. Dies ist
aus dem Vergleich zu der Vergleichsfolie ohne Farbstoffe erkennbar.
Beide Werte liegen um 0,9. Der geringfügige Anstieg in der Folie mit
Farbstoffen ist durch eine andere Richtungscharakteristik der IR-Transmission,
durch einen geringfügig geringeren
Gehalt von Polymethylmethacrylat 7N im Granulat und durch leichte
Schwankungen im Produktionsprozess erklärbar.
-
Dabei
ist der Transmissionsgrad im sichtbaren Wellenlängenbereich bei der Folie mit
Farbstoffen deutlich geringer (0,48 gegenüber 0,83). Dies ist eine Folge
der Lichtabsorption auf Grund der Einfärbung, die zu einem hohen Kontrast
der Lichtdarstellung bei heller Umgebung führt. Die Strahlungsflussdichte
der Projektionsstrahlung auf der Rückseite sollte deshalb bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Folie höher
sein als bei der Folie ohne Farbstoffe. Auch der Reflexionsgrad
ist bei der Folie ohne Farbstoffe größer.
-
Eine
Farb-Neutralität
(graues bzw. weißes
Farbverhalten) im sichtbaren Wellenlängenbereich ist bei allen drei
Rückprojektionsmedien
gegeben, wie aus den a*- und b*-Werten sowohl der Transmission als
auch der Reflexion erkennbar ist. Die betragsmäßig geringfügig höheren b*-Werte (über 2) der
Reflexion sind im Ergebnis unerheblich, da die Reflexionsgrade und
L*-Werte der Reflexion deutlich geringer sind.
-
Das
Streuvermögen
liegt bei allen drei Rückprojektionsmedien
um 0,3. Hinsichtlich des Streuvermögens sind die drei Medien daher
vergleichbar.
-
Bei
der Folie mit Farbstoffen konnte gegenüber konventionell mit Ruß eingefärbten Rückprojektionsmedien
festgestellt werden, dass das sichtbare Licht im Bereich von +– 40 Grad
gegen die Oberflächennormale
mit einer höheren
Leuchtdichte transmittiert wird, wenn die transmittierte Leuchtdichte
in den Bereichen jenseits von +– 40
Grad gegen die Oberflächennormale
bei beiden Medien etwa gleich groß ist.
-
Beim
Vergleich der bevorzugten Ausführungsform
zu dem mit Ruß eingefärbten Medium
liegt der Transmissionsgrad im sichtbaren Bereich in der gleichen
Größenordnung.
Die Durchlässigkeit
für Infrarotstrahlung
im nahen Infrarot ist bei der Folie mit Farbstoffen jedoch etwa
doppelt so groß.
-
Insgesamt
ist fest zu halten, dass bei der Folie mit Farbstoffen im Vergleich
zu konventionell eingefärbten
Medien eine höhere
Leuchtdichte erzielt werden kann. Außerdem ist der Transmissionsgrad
für Infrarotstrahlung
im nahen Infrarot wesentlich größer.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dabei genannten
Beispiele beschränkt.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche
Elemente. Im Einzelnen zeigt:
-
1 den
Transmissionsgrad in Abhängigkeit
der Wellenlänge
für die
oben beschriebenen Folien mit und ohne Farbstoffe,
-
2 ein
erstes Beispiel für
eine erfindungsgemäße Anordnung,
-
3 ein
zweites Beispiel für
die erfindungsgemäße Anordnung,
-
4 ein
drittes Beispiel für
die erfindungsgemäße Anordnung
und
-
5 ein
viertes Beispiel mit einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der
Anordnung.
-
1
-
In 1 stellt
die ununterbrochene Linie den spektralen Verlauf des Transmissionsgrades
der oben beschriebenen Folie ohne Farbstoffe dar. Die gestrichelte
Linie stellt den spektralen Verlauf des Transmissionsgrades der
Folie mit Farbstoffen dar. Man erkennt, dass der Transmissionsgrad
der Folie mit Farbstoffen im sichtbaren Wellenlängenbereich einen konstanten
Verlauf bei dem Wert 50 % hat und im Übergangsbereich vom sichtbaren
Bereich zu dem nahen Infrarot steil auf einen Wert von etwa 89 %
ansteigt. Dagegen weist der Transmissionsgrad der Folie ohne Farbstoffe
keinen solchen Anstieg in dem Übergangsbereich
auf.
-
2
-
Die
in 2 in schematischer Seitenansicht dargestellte
Anordnung weist ein Rückprojektionsmedium 1,
einen für
sichtbares Licht durchsichtigen Körper 2 und einen Projektor 3 auf.
Der Körper 2 ist
beispielsweise eine Schaufensterscheibe und ist über einem Boden 4 angeordnet.
Das Rückprojektionsmedium 1 ist
an einer Rückseite
(in der Darstellung rechts) des Körpers 2 angeordnet.
Wiederum von einer Rückseite
des Rückprojektionsmediums 1 kann
Projektionsstrahlung von dem Projektor 3 eingestrahlt werden,
wobei die Projektionsstrahlung zumindest überwiegend im sichtbaren Wellenlängenbereich
liegt. Außerdem
kann die Projektionsstrahlung zu dem in der US 2003/0214640 A1 beschriebenen
Zweck der Überblendung
von Bildaufnahmen Strahlung im nahen Infrarot aufweisen. Ein von
der Projektionsstrahlung durchstrahlter Bereich 5 erstreckt
sich von dem Projektor 3 bis zu dem Rückprojektionsmedium 1.
In dem Rückprojektionsmedium 1,
das vorzugsweise die oben beschriebene Rückprojektionsfolie mit einer
darin enthaltenen Farbstoffkombination ist.
-
Die
Projektionsstrahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich wird in dem Projektionsmedium 1 gestreut,
sodass ein Betrachter von der Vorderseite des durchsichtigen Körpers 2 (in
der Darstellung links) ein der Projektionsstrahlung entsprechendes
Bild und/oder eine entsprechende Lichtverteilung betrachten kann.
-
3
-
3 zeigt
eine Anordnung, die gegenüber
der in 2 dargestellten Anordnung modifiziert und ergänzt ist.
Der Projektor 3 ist in der Nähe des Bodens 4 angeordnet,
sodass der durchstrahlte Bereich 5 nicht wie im Fall der 2 etwa
symmetrisch zu einer Mittelsenkrechten der rückseitigen Oberfläche des
Projektionsmediums ist sondern asymmetrisch. Zusätzlich sind ein Detektor 7 (Infrarotstrahlungsempfänger) zur
Detektion von Infrarotstrahlung und eine Anordnung von Infrarotstrahlungsquellen
(Infrarotstrahlungserzeuger) 8 Bestandteile der Anordnung.
-
Die
Infrarotstrahlungsquellen 8 sind derart in der Nähe des Rückprojektionsmediums 1 angeordnet, dass
eine von ihnen ausgehende Infrarotstrahlung einen Bereich an der
Vorderseite des Körpers 2 erreicht. Alternativ
(und zwar nicht nur bei der anhand von 3 beschriebenen
Ausführungsform,
sondern bei beliebigen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Anordnung)
kann eine Infrarotstrahlungsquelle oder eine Mehrzahl von Infrarotstrahlungsquellen
weiter entfernt von dem Rückprojektionsmedium
angeordnet sein. Beispielsweise kann die jeweilige Infrarotstrahlungsquelle
in der Nähe
des Detektors angeordnet sein oder an der Vorderseite des Körpers. Es
kann auch auf eine künstliche
Infrarotstrahlungsquelle verzichtet werden und z. B. natürlich vorhandene
Infrarotstrahlung aus dem Sonnenlicht verwendet werden. In diesem
Fall ist die Sonne die Infrarotstrahlungseinrichtung bzw. Infrarotstrahlungsquelle.
-
Vorzugsweise
sind die Infrarotstrahlungsquellen 8 derart ausgestaltet
und angeordnet, dass die Infrarot-Beleuchtungsstärke unmittelbar an der vorderseitigen
Oberfläche
des Körpers 2 und/oder
in einem geringen Abstand davor besonders groß ist, jedoch in anderen Bereichen
an der Vorderseite des Körpers 2 geringer ist.
Insbesondere fällt
die Infrarot-Beleuchtungsstärke
stark mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche des Körpers 2 ab.
-
In 3 ist
schematisch ein Finger oder Zeiger 6 an der Vorderseite
des Körpers 2 dargestellt.
Der Zeiger 6 reflektiert in zunehmendem Maße mit abnehmender
Entfernung zu der Oberfläche
des Körpers 2 die von
den Infrarotstrahlungsquellen 8 eingestrahlte Infrarotstrahlung
in Richtung des Detektors 7, wie durch punktierte Linien
angedeutet ist. Beispielsweise wenn die von dem Detektor 7 detektierte
Infrarotstrahlung einen vorgegebenen Intensitäts-Schwellwert erreicht oder überschreitet,
erkennt der Detektor 7 das vorhanden Sein des Zeigers 6.
Außerdem
ist der Detektor 7 vorzugsweise so ausgestaltet, dass er
feststellen kann, an welcher Stelle das vordere Ende des Zeigers 6 dem
Körper 2 am
nächsten
ist oder ihn berührt
(eine entsprechende Ausgestaltung des Detektors 7 und der
Infrarotstrahlungsquellen 8 ist beispielsweise der bereits
genannten Druckschrift WO 03/063069 A2 entnehmbar.
-
Auf
Grund der hohen Durchlässigkeit
des Rückprojektionsmediums 1 für Infrarotstrahlung
kann besonders genau erkannt werden, wo sich der Zeiger befindet
und ob der Zeiger einen bestimmten Abstand zu der Oberfläche des
Körpers 2 unterschritten
hat oder ihn berührt.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Intensität
der von den Infrarotstrahlungsquellen 8 ausgehenden Infrarotstrahlung
reduziert werden. Der Detektor 7 kann insbesondere auch
eine entsprechende Auswertungseinheit zur Auswertung der empfangenen
Signale aufweisen, wobei die Auswertungseinheit in einer Entfernung
zu einem IR-Sensor
des Detektors 7 angeordnet sein kann. Die Darstellung der 3 ist
rein schematisch zu verstehen. Mit dem Bezugszeichen 7 kann
insbesondere nur der Ort des IR-Sensors bezeichnet sein.
-
4
-
4 zeigt
eine Anordnung, die sich von der in 3 dargestellten
Anordnung dadurch unterscheidet, dass keine Einrichtung zur Erzeugung
von Infrarotstrahlung als Bestandteil der Anordnung vorgesehen ist. Vielmehr
wird in dem Ausführungsbeispiel
Infrarotstrahlung genutzt, die natürlich in der Umgebung vorhanden ist
und die beispielsweise von der Sonne 11 erzeugt wird. Die
Infrarotstrahlung tritt durch den Körper 2 und das Rückprojektionsmedium 1 hindurch
und trifft auf der Rückseite
des Rückprojektionsmediums 1 auf
den Detektor 7. Wie durch die gepunkteten Linien angedeutet
ist, wirft der Finger 6 einen Schatten, so dass z. B. durch Auswertung
eines aus den Detektorsignalen des Detektors 7 abgeleiteten
Infrarotbildes die Position des Fingers 6 ermittelt werden
kann.
-
5
-
5 zeigt
eine besonders bevorzugte Anordnung, die gegenüber der in 2 dargestellten
Anordnung ergänzt
ist. Es ist eine Infrarotstrahlungsquelle 8 auf der Rückseite
des Rückprojektionsmediums 1 vorgesehen.
Ein mit dem Bezugszeichen 15 bezeichneter Infrarotstrahlungskegel
geht von der Infrarotstrahlungsquelle 8 aus und durchdringt
sowohl das Rückprojektionsmedium 1 als
auch den Körper 2.
Dabei erreicht auf Grund der geringen Absorption des Rückprojektionsmediums 1 nahe
Infrarotstrahlung kaum geschwächt
den Körper 2.
Im Beispiel ist der Körper 2 ebenfalls
gut durchlässig
für die
Infrarotstrahlung, sodass auch auf der Vorderseite des Körpers 2 hohe
Infrarot-Bestrahlungsstärken
erreicht werden können.
Daher ist es beispielsweise möglich, ähnlich wie
in der US 2003/214640 A1 vorgeschlagen, unautorisierte Bildaufnahmen
der auf dem Rückprojektionsmedium 1 dargestellten
Projektionen zu verhindern. Anders als in 5 dargestellt,
kann der Infrarotstrahlungskegel 15 nicht nur den Querschnittsbereich
des Rückprojektionsmediums 1 abdecken, sondern
es kann auch Infrarotstrahlung unmittelbar auf den Körper 2 treffen.