DE19627105A1

DE19627105A1 - Durchprojektionsschirm

Info

Publication number: DE19627105A1
Application number: DE19627105A
Authority: DE
Inventors: Dong-Hee Lee
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1997-01-09
Also published as: GB2302963A; JPH0934017A; KR0177648B1; CN1058092C; GB2302963B; KR970009322A; GB9614091D0; US5768014A; CN1165317A

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchprojektionsschirm, insbesondere einen solchen für einen Projektor mit einlagigem Aufbau und einem reproduzierten Bild erhöhten Kontrastes und erhöhter Helligkeit.

Bilddisplayvorrichtungen werden entsprechend dem Displayverfahren unterteilt in Direktbild-Displays sowie Projektionsbild-Displays. Kathodenstrahlröhren (KSR) sind ein Beispiel für Direktbild-Displays mit guter Bildqualität bei hoher Auflösung. Mit zunehmender Größe einer KSR steigen jedoch auch deren Gewicht und Stärke, so daß die gesamte Vorrichtung große Abmessungen bekommt und teuer in der Herstellung wird.

Beispiele von Projektionsbild-Displays sind Projektoren, Flüssigkristall-Displays (FKD) sowie Plasmadisplaypanels (PDP). Bei dieser Art von Vorrichtungen wird eine Videoquelle, die hinter dem Schirm angeordnet ist, entlang einer Projektionsachse auf den Schirm projiziert, um auf dem Schirm ein Bild abzubilden und das Bild Betrachtern zu vermitteln, die sich vor dem Schirm befinden. Im Gegensatz zum Direktbild-Display lassen sich bei dieser Art von Projektionsgeräten dünne Vorrichtungen mit großformatigem Schirm einsetzen. Jedoch gibt es auch hier Probleme, die insbesondere in einem geringen Licht-Wirkungsgrad und einem schwachen Auflösungsvermögen bestehen.

Ganz besonders im Falle des Flüssigkristall-Displays ist der Lichtverlust aufgrund einer Polarisationsschicht sehr hoch. Auch ist der Lichtwirkungsgrad dann sehr niedrig, wenn dünne Transistoren zum Erregen des Flüssigkeitsdislays an jedem Pixel gebildet werden sollen, und wenn der Anstieg der Öffnungsgrößeneffizienz begrenzt ist.

Es sind sogenannte "actuated mirror arrays" (AMA) bekannt. Projektoren, die solche AMA verwenden, stellen ein weiteres Projektionssystem dar. Siehe US 5 126 836, US 5 159, 225, US 5 085,497 und US 5 175 465.

Bei einer AMA-Vorrichtung werden mehrere Spiegel derart angeordnet, daß sie sich bei Aufbringen eines elektrischen Feldes neigen. Wird ein Lichtstrahl aus einer Lichtquelle unter einem bestimmten Winkel auf die Spiegel einfallen gelassen und gesteuert, so läßt sich auf dem Schirm ein Bild reproduzieren. Allgemein werden Aktuatoren, die unter den Spiegeln gebildet sind, durch das elektrische Feld verformt, das mittels eines aufgebrachten elektrischen Bildsignales und einer Spannung erzeugt wird. Werden die Aktuatoren verformt, so werden die auf den Aktuatoren befindlichen Spiegel geneigt. Die geneigten Spiegel können das von der Lichtquelle einfallende Licht unter einem bestimmten Winkel reflektieren. Als Aktuatoren zum Antreiben der Spiegel kommen piezoelektrische Materialien in Betracht, so z. B. PZT (Pb(Zr,Ti)O₃), PLZT (Pb,La)(Zr,Ti)O₃), ferner elektrostriktive Materialien wie z. B. PMN (Pb(Mg,Nb)O₃). Das von den Spiegeln reflektierte Licht tritt durch Schlitze hindurch, durch eine Kollimationslinse sowie durch eine Projektionslinse auf den Schirm.

Projektoren, die AMA verwenden, gibt es vom eindimensionalen und vom zweidimensionalen Typus. Beim eindimensionalen Projektor sind die Spiegel in einer M X 1-Gruppierung angeordnet, während die Spiegel beim zweidimensionalen Projektor als M X N-Gruppierung angeordnet sind. Beim Projektor mit eindimensionalem AMA werden M X 1-Lichtstrahlen dadurch abgetastet, daß man Abtastspiegel verwendet, während bei jenem Projektor, der zweidimensionales AMA verwendet, M X N-Lichtstrahlen abgetastet werden, um das Bild zu reproduzieren. Dieser AMA-Projektor hat einen höheren Lichtwirkungsgrad als der FKD-Projektor. Deswegen findet der AMA- Projektor neuerdings großes Interesse.

Das Projektions-Display verwendet eine Anzahl von Projektionslinsen zum Vergrößern des auf der kleinen Videoquelle reproduzierten Bildes und um das Bild auf einem Durchprojektionsschirm zu reproduzieren. Die Bildqualität eines solchen Bildes wurde verbessert, so daß derartige Displays für industrielle Zwecke sowie für den Hausgebrauch sehr verbreitet sind. Es werden große Anstrengungen unternommen, um die Auflösung und die Lichteffizienz zu steigern sowie um einen weiteren Betrachtungswinkel zu erzielen.

Fig. 1 zeigt schematisch einen FKD-Projektor mit einem herkömmlichen Durchprojektionsschirm und dient der Veranschaulichung der Bildreproduktion mittels eines Projektions-Displays.

Der FKD-Projektor weist ein FKD-Panel 12 als Videoquelle auf, eine Projektionslinse 14 sowie einen Schirm 10. Der Schirm 10 ist ein Durchprojektionsschirm. Er ist mit einer Fresnel-Linse 10a auf der Projektionslinsenseite versehen, und mit einer Lenticular-Linse 10b auf der Betrachterseite. Man erkennt ferner eine Lichtachse 16.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen AMA-Projektor. Dieser umfaßt ein AMA-Panel 22, eine Projektionslinse 24 und einen Schirm 20. Der Schirm ist ebenfalls mit einer Fresnel-Linse 20a auf der Projektionslinsenseite, und mit einer Lenticular-Linse 20b auf der Betrachterseite versehen. Man sieht ferner wieder die Lichtachse 26.

Bei diesen beiden Darstellungen sind die Schirme 10 und 20 als einlagige Schirme aus relativ transparentem Material gebildet. Hierfür kommen beispielsweise Acrylharz, Vinylchloridharz, Polycarbonatharz, Olefinharz, Styrenharz usw. in Betracht. Die Schirme werden beispielsweise mittels Extrusionspressen, durch Heißkompression, durch Spritzgießen usw. verwendet, wobei die genannten Kunstharzmaterialien eingesetzt werden.

Im Schirm kann ein Diffusormaterial wie Silicondioxid (SiO₂, Calciumcarbonat (CaCO₃), Titantrioxid (TiO₃), Bariumsulfat (BaSO₄), Zinkoxid (ZnQ), Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃, feingepulvertes Glas usw. in dispergierter Form verwendet werden, um die vertikale und horizontale Dispersibilität eines auf den Schirm einfallenden Lichtstrahles zu steigern. Im Gegensatz hierzu kann eine dispergierende Schicht auf der Fläche des Schirmes gebildet werden, und manchmal werden sowohl ein Diffusor als auch eine dispergierende Schicht gleichzeitig angewandt.

Die Fresnel-Linsen 10a und 20a sind kreisförmig, von der Seite der Projektionslinse her betrachtet. Jede Linse arbeitet als Feldlinse für projizierte Lichtstrahlen von den Projektionslinsen 14 und 24, um das auf die Schirme gegen den Betrachter projizierte Licht parallel zu machen. Die einfallenden Lichtstrahlen werden durch den Diffusor oder die dispergierende Schicht in einem gewissen Maße dispergiert. Die Konzentration des Diffusors oder die Stärke des Schirmes werden durch die erforderlichen Betrachtungswinkel bestimmt.

Die lenticularen Linsen 10b und 20b am Ende des Strahlenganges dispergieren die dispergierten projizierten Lichtstrahlen noch weiter bis zu einem gewünschten horizontalen Betrachterwinkel. Jede Linse ist als linsenförmige Fläche ausgebildet, wobei eine Vielzahl kleiner zylindrischer Linsen fortlaufend angeordnet ist. Ein Schirm dieser Art aus einer lenticulierten Fläche kann ein einfallendes Licht sehr wirksam dispergieren.

Bei einem herkömmlichen Projektor des obigen Aufbaus werden die gesamten Feldstrahlen der Videoquelle durch die Projektionslinse divergiert. Die gesamten divergierten Feldstrahlen werden in parallele Lichtstrahlen umgewandelt, um dieselben Dispersionseigenschaften durch die Fresnel- Linse aufzuweisen und um vertikal und horizontal mittels des Diffusors und der Lenticular-Linse dispergiert zu werden. Auf diese Weise kann der Betrachter das reproduzierte Projektionsbild unter einem gewünschten vertikalen und horizontalen Betrachterwinkel betrachten.

Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen Beispiele von Schirmen 10 für FKD. Jeweils eine Seite eines jeden Schirmes ist aus Fresnel-Linsen 10a von derselben Gestalt gebildet, während die andere Seite aus Lenticular-Linsen 10b1, 10b2 und 10b3 verschiedener Gestalten gebildet ist. Der Schirm wird dabei hergestellt unter Verwendung eines Kunstharzes mit einer hohen Transparenz als Basismaterial; es wird ein Diffusor willkürlich und nach dem Gesetz des Zufalls zugegeben, und sodann wird eine Fresnel-Linse auf der Projektionslinsenseite gebildet, und es werden Lenticular-Linsen unterschiedlicher Gestalten auf der Betrachterseite gebildet.

Da die aufgebrachte Lichtmenge beschränkt ist, werden die Lenticularlinsen dazu benutzt, den Divergierwinkel für eine bestimmte Helligkeit innerhalb eines bestimmten Betrachterwinkels zu begrenzen. Bei herkömmlichen Durchprojektionsschirmen, so wie oben beschrieben, tritt jedoch ein Lichtverlust auf, und zwar aufgrund der Rückwärts-Reflexion durch das Hinzufügen des Diffusors und durch die Bildung der Dispersionsschicht. Dies verringert die Gesamthelligkeit des Schirmes. Fällt auf die Lenticular-Linsen Licht von außen ein, so wird außerdem eine große Menge des Lichtes reflektiert, und verschlechtert damit den Kontrast des auf der Betrachterseite projizierten Bildes.

Um den Kontrast zu steigern, werden auf den Lenticular-Linsen des Durchprojektionsschirmes schwarze Streifen zum Absorbieren des externen Lichtes gebildet. In diesem Zusammenhang wird auf US 5 064 273 und auf US 4 525 029 verwiesen. Dort ist jeweils ein Durchprojektionsschirm für ein Farbfernsehgerät beschrieben, mit einer nicht-reflektierten schwarzen Fläche die in den Rillen oder Nuten zwischen den Lenticular-Linsen gebildet sind, um die Reflexion des externen Lichtes zu verringern. Siehe auch US 4 701 202.

Derartige Lenticular-Linsen haben nicht nur eine Kontrastverschlechterung zur Folge. Aufgrund der komplexen Gestalt, so wie in den Fig. 3A bis 3C gezeigt, ist auch die Herstellung schwierig und teuer. Auch die Bildung schwarzer Streifen oder schwarzer Flächen ist sehr kompliziert und steigert die Herstellungskosten. Die Streifen erzeugen außerdem das sogenannte Moir´.

Es wurden große Anstrengungen unternommen, um den Betrachterwinkel zu vergrößern. US 4 468 092 beschreibt einen Durchprojektionsschirm mit einem weiten Betrachterwinkel. Handelt es sich um eine Mehrzahl von Betrachtern, so befinden sich diese im allgemeinen horizontal vor dem Schirm. Deswegen ist es wünschenswert, die Verteilung der Lichtstrahlen unter einem großen horizontalen Winkel zu erzielen. Dies bedeutet, daß der horizontale Betrachterwinkel vergrößert werden muß durch Vergrößern der horizontalen Dispersibilität der Lichtstrahlen. Entsprechende Entwicklungen sind im Gange.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Projektoren der beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß bei einem Durchprojektionsschirm Kontrast und Helligkeit gesteigert werden, daß die Herstellungskosten gesenkt werden, und daß der Betrachterwinkel vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Dabei verengen sich insbesondere die lichtabsorbierenden Mittel auf einen vorgegebenen vertikalen Winkel im Schirm, und zwei am Schirm gebildete Flächen sind reflektierende Flächen zum Reflektieren von Strahlen, die hierauf von Fresnel-Linsen einfallen. Die beiden reflektierenden Flächen sind total reflektierende Flächen; der vertikale Winkel, der zwischen zwei total reflektierenden Flächen des nicht absorbierenden Mittels gebildet wird, ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

Φ < 2θ_TIR = π - 2 arcsin (n_a/n_b)

wobei Φ den vertikalen Winkel zwischen den reflektierenden Flächen bedeutet, θ_TIR bedeutet einen totalen internen Reflexionswinkel, n_a bedeutet einen Brechungsindex des Schirmes, und n_b bedeutet einen Brechungsindex der reflektierenden Flächen der lichtabsorbierenden Mittel.

Das lichtabsorbierende Mittel auf der Betrachterseite ist vorzugsweise geschwärzt zum Absorbieren von externem Licht, und die total reflektierenden Flächen des lichtabsorbierenden Mittels sind dadurch erzeugt, daß das lichtabsorbierende Mittel mit einem Kunstharz überzogen wurde, um glatte Flächen zu erzeugen. Die Fläche des lichtabsorbierenden Mittels auf der Betrachterseite des Schirmes und die lichtdispergierende Schicht erstrecken sich zweckmäßigerweise in einer Ebene. Das lichtabsorbierende Mittel kann aus einem schwarzabsorbierenden Körper gebildet sein oder im wesentlichen aus lichtabsorbierenden Partikeln bestehen.

Es ist wünschenswert, daß mehrere lichtabsorbierende Mittel abwechselnd mit lichtdispergierenden Mitteln in vorgegebenem Abstand auf der Betrachterseite in einer Lage angeordnet sind, und daß die benachbarten Lagen sich in verschobenen Positionen überlappen.

Was die lichtdispergierende Lage anbetrifft, so wird am besten eine matte Fläche hergestellt, gebildet durch Einritzen feiner Nuten in einer Matrixgestalt in die Fläche des Schirmes, um eine hohe Effizienz der Lichtdispersibilität zu erzielen.

Der Durchprojektionsschirm gemäß der Erfindung ist mit einer Fresnel-Linse auf der Projektionslinsenseite ausgestattet, und mit einem schwarzabsorbierenden Körper mit total reflektierenden Flächen im Schirm sowie mit einer schwarz überzogenen Schicht vor dem Schirm und einer abwechselnd gebildeten lichtdispergierenden Schicht auf der Betrachterseite. Der Schirm hat eine sehr einfache Projektionsstruktur sowie ein sehr gutes Kontrast- und Helligkeitsverhalten. Auch ist die Dispersibilität des Schirmes sehr gut.

Der Stand der Technik sowie die Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen FKD-Projektor mit einem herkömmlichen Durchprojektionsschirm.

Fig. 2 zeigt schematisch einen AMA-Projektor mit einem herkömmlichen Durchprojektionsschirm.

Die Fig. 3A, 3B und 3C sind vergrößerte Durchprojektionsschirme mit einer Fresnel-Linse auf einer Seite sowie verschiedenen Arten von Lenticular- Linsen auf der anderen Seite des Schirmes.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Projektors mit einem Durchprojektionsschirm gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines schwarz absorbierenden Körpers, der ein Element eines Durchprojektionsschirmes gemäß der Erfindung darstellt.

Fig. 6 veranschaulicht den Strahlengang durch den Durchprojektionsschirm gemäß der Erfindung.

Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht eines Durchprojektionsschirmes gemäß der Erfindung, gesehen vom Betrachter her, zur Veranschaulichung der Anordnung des schwarzabsorbierenden Körpers.

Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung die Bestimmung der Breiten einer Dispersionsschicht und eines schwarzabsorbierenden Körpers.

Im folgenden sollen die Fig. 4 bis 8 näher behandelt werden, die sich mit der Erfindung selbst befassen.

Der in Fig. 4 dargestellte Projektor verwendet ein AMA-Panel 32, eine Projektionslinse 34 und einen Schirm 30. Am Schirm 30 gegen die Projektionslinse 34 hin ist eine Fresnel-Linse 30a gebildet. Auf der Betrachterseite des Schirmes 30 erkennt man einen schwarzabsorbierenden Körper 36 und eine feinmatte Fläche 38 statt einer lenticularen Linse. Der Querschnitt des schwarzabsorbierenden Körpers 36 ist dreieckig. Die Dreiecke wechseln sich ab mit der feinmatten Fläche 38. Ein von der Projektionslinse projizierter Strahl tritt durch die Fresnel-Linse hindurch und fällt auf den Schirm ein. Das zu parallelen Strahlen transformierte Licht wird vertikal und horizontal auf der feinmatten Fläche dispergiert.

Die feinmatte Fläche ist aus Nuten oder Rillen sehr feiner Matrix gebildet, um eine gute Effizienz bezüglich des Dispergierens von Licht zu erzielen. Da bei dem Schirm gemäß der Erfindung eine genügend hohe Dispersibilität aufgrund der feinmatten Fläche erzielt werden kann, braucht man keinen herkömmlichen Diffusor. Im Hinblick auf dessen Nachteile bezüglich des Lichtwirkungsgrades aufgrund der Rückreflexion ist ein Diffusor sogar gar nicht erwünscht.

Wie man aus Fig. 5 erkennt, ist der schwarzabsorbierende Körper 36 ein dreieckiges Prisma. Eine dem Betrachter zugewandete Fläche A ist geschwärzt, um externes Licht zu absorbieren. Dem Schirm 30 sind geneigte, total reflektierende Flächen 36 angeformt, und zwar unter einem bestimmten vertikalen Winkel Φ. Die Flächen sind glatt oder beschichtet zum Erzielen einer Glätte, um hierauf einfallendes Licht total zu reflektieren. Das durch die Fresnel-Linse hindurchtretende Licht, das auf den schwarzabsorbierenden Körper einfällt, wird durch die total reflektierenden Flächen gegen die feinmatte Fläche total reflektiert. Deshalb wird fast das gesamte, von der Projektionslinse auf den Schirm einfallende Licht durch die feinmatte Fläche zur Front des Schirmes geleitet.

In Fig. 6 ist der Strahlengang zu den total reflektierenden Flächen 36a des schwarzabsorbierenden Körpers 36 im einzelnen gezeigt. Das auf den Schirm 30 einfallende Licht wird mittels der Fresnel-Linse 30a gegen den Betrachter hin collimiert. Die feinmatte Fläche leitet das einfallende Licht zur Außenseite des Schirmes. Das auf den schwarzabsorbierenden Körper einfallende Licht wird durch die total reflektierende Fläche gegen die transparente, feinmatte Fläche reflektiert, wobei es zum Betrachter hin dispergiert wird. Demgemäß wird das gesamte, auf den Schirm einfallende Licht an der feinmatten Fläche dispergiert.

Bei den Fig. 5 und 6 ist der Winkel zwischen dem von der Fresnel-Linse des Schirmes einfallenden vertikalen Licht und der gesamtreflektierenden Fläche mit θ angegeben, der Brechungsindex des transparenten Schirmes ist mit na angegeben, und der Brechungsindex der total reflektierenden Fläche des schwarzabsorbierenden Körpers ist mit n_b angegeben. Bei Totalreflexion sollte ein Verhältnis n_a < _b herrschen, so daß die totale interne Reflexion θ_TIR wie folgt erhalten wird:

θ_TIR = π - 2arcsin (n_a/n_b)

Demgemäß sollte der schwarzabsorbierende Körper derart hergestellt werden, daß er einen Winkel θ aufweist, der für Totalreflexion kleiner als θ_TIR ist. Ist der interne vertikale Winkel des schwarzabsorbierenden Körpers Φ, so ist die Gleichung Φ = θ erfüllt. Demgemäß ergibt sich der Winkel Φ nach der folgenden Gleichung:

Φ = 2θ < 2θ_TIR = π - 2arcsin (n_a/n_b)

Der interne vertikale Winkel des schwarzabsorbierenden Körpers läßt sich somit aus den Brechungsindizes des transparenten Teiles des Schirmes und der total reflektierenden Fläche des schwarzabsorbierenden Körpers ermitteln.

Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht des Durchprojektionsschirmes gemäß der Erfindung. Die Fresnel-Linse 30a ist auf der Seite des einfallenden Lichtstrahles des Schirmes gebildet, während der schwarzabsorbierende Körper 36 und die feinmatte Fläche 38 auf der Betrachterseite gebildet sind. Zahlreiche schwarzabsorbierende Körper sind abwechselnd mit feinmatten Flächen in gegebenen Abständen angeordnet. Die Lagen überlappen einander vorzugsweise, so daß ein gescheckter Schirm entsteht. Das auf den Schirm von der Projektionslinse einfallende Licht wird während des Durchganges durch die feinmatte Fläche in sämtliche Richtungen dispergiert. Das externe Licht wird vom schwarzabsorbierenden Körper absorbiert. Die Absorptionsmenge des externen Lichtes hat man im Griff durch die Breite der feinmatten Fläche 38. Dabei bedeutet die Größe "a" der durchlassende Teil, und die Größe "b" die Breite des schwarzabsorbierenden Körpers 36, gebildet auf der Betrachterseite. Sind das bevorzugte Verhältnis der Breiten des durchlassenden Teiles und des schwarzabsorbierenden Körpers gegeben, und ist der Winkel θ als entsprechender geeigneter Wert gegeben, so läßt sich die Tiefe "d" des schwarzabsorbierenden Körpers berechnen.

Aus der schematischen Darstellung von Fig. 8 erkennt man die Bestimmung der Breiten der Dispersionsschicht sowie eines schwarzabsorbierenden Körpers.

Hierbei ist folgendes gezeigt: Passiert ein total reflektierter Lichtstrahl des kritischen Strahles, der auf einen Scheitel 36b des schwarzabsorbierenden Körpers 36 von der Fresnel-Linse einfällt, eine Kante 36c des benachbarten schwarzabsorbierenden Körpers, so hat die Lichteffizienz einen Maximalwert, da hierbei kein Verlust auftritt. Wird der auf den Scheitel einfallende Lichtstrahl total reflektiert zum Kantenbereich des benachbarten, schwarzabsorbierenden Körpers, so lassen sich die Werte "a" und "b" durch den Einfallswinkel θ und die Tiefe "d" des schwarzabsorbierenden Körpers wie folgt darstellen:

Zunächst erfolgt aus den Zeichnungen das folgende:

b = 2dtanθ
d = (a + b/2) tan(π/2 - 2θ). (1)

Wird die Gleichung (1) substituiert, so ergibt sich

d = (a + dtanθ) tan(π/2 - 2θ)
d = (a + dtanθ) cot2θ
dtan2θ = a + dtanθ
a = dtan2θ - dtanθ
a = d{2tanθ/(1-tan²θ)-tanθ}
a = dtanθ{(1+tan²θ)/1-tan²θ)}
a = dtanθsec2θ (2)

Aus den Gleichungen (1) und (2) lassen sich die Werte "a" und "b" durch die Parameter "θ" und "d" wiedergeben.

Die Teilungen der Lenticular-Linsen betragen üblicherweise 0,8,1,0 und 1,2 mm. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Summen der Werte "a" und "b" vorzugsweise derart wie die oben angegebene Teilung; "P", "a" und "b" werden als dieselben Werte gewählt. Sodann wird der Vertikalwinkel, gebildet von den total reflektierenden Flächen und der Tiefe des schwarzabsorbierenden Körpers berechnet. Aus der Gleichung

a/b = 1 = 1/(1-tan²θ) - 1/2

ergibt sich θ = 30°. Aus dem Einfallswinkel läßt sich die Tiefe des schwarzabsorbierenden Körpers errechnen. Bei den obengenannten Teilungen ergeben sich die folgenden Parameter.

Tabelle 1

Unterschiedlich dimensionierte Schirme haben unterschiedliche Werte für die Grundelemente neben den oben angegebenen Werten. Sie lassen sich entsprechend dem Teilungswert und dem Verhältnis der Breite der feinmatten Fläche zur Breite des schwarzabsorbierenden Körpers herstellen. Die Abmessungen hängen vom Material ab, das benutzt wird für die Basisplatte, den angewandten Projektor usw. Demgemäß kann die Größe je nach Fall bestimmt werden. In der Tabelle sind die Werte "a" und "b" gleich groß. Gemäß einem vom Erfinder durchgeführten Versuch läßt sich der Bildkontrast noch weiter steigern, wenn die Breite des schwarzabsorbierenden Körpers vergrößert wird. Bezüglich des Kontrastes und der Dispersibilität läßt sich ein optimiertes Bild dann erzielen, wenn "b" etwas größer als "a" gewählt wird.

Der Schirm gemäß der Erfindung läßt sich mit verschiedenen Verfahren herstellen. So kann der Schirm beispielsweise - abgesehen vom schwarzabsorbierenden Körper - mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise mit einer Extrusionspresse, durch Heißkomprimierung sowie durch Spritzgießen. Sodann wird eine Vielzahl schwarzabsorbierender Körper in der Gestalt dreieckiger Prismen hergestellt, und es werden die total reflektierenden Flächen mit Kunstharz beschichtet. Die komplettierten schwarzabsorbierenden Körper werden in gleichen Abständen zwischen den Nuten eingelassen, die im Schirm gebildet sind, und an diesem mittels eines Bindemittels befestigt. Als Bindemittel kommen Vinylacetat, Acrylbinder, Urethanbinder, Butylgummi, Ethylen-Vinylacetatbinder usw. in Betracht. Ethylen-Vinylacetatbinder ist zu bevorzugen wegen der hohen Transparenz.

Ein weiteres Herstellungsverfahren kann wie folgt ablaufen: Zunächst wird der schwarzabsorbierende Körper hergestellt, so wie oben beschrieben. Sodann wird ein Teil des Schirmes, an welchem die total reflektierende Fläche gebildet wird, mit Kunstharz überzogen. Sodann werden die Nutenbereiche, an welchen der schwarzabsorbierende Körper gebildet werden soll, mit einem absorbierenden Mittel ausgefüllt, enthaltend lichtabsorbierende Partikel sowie den Binder. Nach dem Trocknen dieses Bindemittels wird die Fläche des Schirmes poliert, um die feinmatte Fläche und die schwarzabsorbierende Schicht zu vervollständigen.

Bei dem Durchprojektionsschirm, der gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, läßt sich eine horizontale Dispersion des Lichtstrahles durch die total reflektierende Fläche des schwarzabsorbierenden Körpers erzielen. Weiterhin werden vertikale und horizontale Dispersionen durch die feinmatte Fläche erzeugt, um gewünschte vertikale und horizontale Betrachterwinkel zu schaffen. Das externe, auf den Schirm von der Betrachterseite her einfallende Licht läßt sich absorbieren durch den schwarzabsorbierenden Körper, der im Frontteil des Schirmes gebildet ist. Demgemäß läßt sich die Reflexion des externen Lichtes am Schirm weitgehend verringern, um den Kontrast des Projektionsstrahles in Bezug auf das externe Licht des Schirmes zu verbessern.

Überlappen sich der schwarzabsorbierende Körper und die feinmatten Flächen abwechselnd in einer Lage und einer benachbarten Lage, um zu einem Schirm mit einer gescheckten Gestalt zu gelangen, so wie in Fig. 7 dargestellt, so läßt sich das Problem des Moir´ vermeiden. Moir´ wird bei einem herkömmlichen Schirm zwischen vertikal angeordneten lenticularen Linsen und projektierenden Pixeln erzeugt. Dieser Nachteil läßt sich bei herkömmlichen Schirmen auch nicht mit schwarzen Streifen vermeiden. Jedoch kann Moir´ dann vermieden werden, wenn einander benachbarte Lagen oder Schichten sich etwas überlappen.

Da der Schirm gemäß der Erfindung eine einlagige Struktur hat (d. h. als eine einzige Platte ausgeführt ist), und eine feinmatte Fläche, und da der schwarzabsorbierende Körper in einer Ebene gebildet ist, ist der gesamte Schirm von sehr einfachem Aufbau. Die Herstellung des Schirmes ist daher sehr vorteilhaft und die Herstellungskosten sind niedrig.

Die oben beschriebenen Ergebnisse lassen sich bei jeglichem Durchprojektionsdisplay erzielen, eingeschlossen Kathodenstrahlröhren oder Flüssigkristalldisplays. Wird der Schirm bei einem Durchprojektionssystem vom AMA-Typus angewandt, das eine hohe Lichteffizienz hat, so werden die Bildqualität und der Betrachterwinkel sogar noch günstiger gestaltet.

Claims

1. Durchprojektionsschirm für einen Projektor, umfassend:

1.1 einen Schirm zum Aufnehmen eines von einer Projektionslinse durch eine rückwärtige Seite des Schirmes einfallenden Projektionsstrahles und zum Übertragen dieses aufgenommenen Lichtstrahles auf einen Betrachter;
1.2 es ist eine Fresnel-Linse vorgesehen, die den Projektionsstrahl collimiert, und die auf jener Seite des Schirmes gebildet ist, auf welcher der Projektionsstrahl von der Projektionslinse einfällt;
1.3 mit einem lichtabsorbierenden Mittel zum Absorbieren eines externen, auf den Schirm einfallenden Lichtes und zum Reflektieren eines Lichtes, das von der Fresnel-Linse einfällt, ferner ein Lichtdispersionsmittel zum Dispergieren des Projektionsstrahles, der auf der rückwärtigen Seite des Schirmes einfällt sowie des reflektierenden Lichtes vom lichtabsorbierenden Mittel, wobei das lichtabsorbierende Mittel und das Lichtdispersionsmittel auf der Betrachterseite des Schirmes gebildet sind.

2. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das lichtabsorbierende Mittel zu einem vorgegebenen Vertikalwinkel im Schirm zunehmend verengt.

3. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 2, wobei das lichtabsorbierende Mittel zwei reflektierende Flächen sowie dreieckige Flächen im Schirm bildet.

4. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 2, wobei die lichtdispergierende Schicht eine feinmatte Fläche ist.

5. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 4, wobei der vertikale Winkel, der zwischen den beiden reflektierenden Flächen des lichtabsorbierenden Mittels gebildet ist, im Bereich der folgenden Gleichung liegt: Φ < 2θ_TIR =π - 2 arcsin (n_a/n_b)wobei Φ den Vertikalwinkel zwischen den reflektierenden Flächen darstellt, θ_TIR einen totalen internen Reflexionswinkel, n_a einen Brechungsindex des Schirmes und n_b einen Brechungsindex der reflektierenden Flächen des lichtabsorbierenden Mittels.

6. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 4, wobei das lichtabsorbierende Mittel ein schwarzabsorbierender Körper ist, der auf seiner Betrachterseite zum Absorbieren externen Lichtes geschwärzt ist.

7. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 4, wobei das lichtabsorbierende Mittel im wesentlichen lichtabsorbierende Partikel umfaßt.

8. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 4, wobei die reflektierenden Flächen durch Beschichten des lichtabsorbierenden Mittels mit einem Kunstharz hergestellt sind, um glatte Flächen zu erzielen.

9. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 4, wobei eine Fläche des lichtabsorbierenden Mittels auf der Betrachterseite des Schirmes und die feinmatte Fläche in einer Ebene liegen.

10. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von lichtabsorbierenden Mitteln vorgesehen und abwechselnd mit der feinmatten Fläche in vorgegebenen Abständen angeordnet sind.

11. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtabsorbierende Mittel und die feinmatten Flächen abwechselnd in einer Lage angeordnet sind, und daß einander benachbarte Lagen einander überlappen.

12. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Lagen derart überlappend angeordnet sind, daß ein Schirm von gescheckter Gestalt entsteht.

13. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite "a" einer feinmatten Fläche und die Breite "b" des lichtabsorbierenden Mittels durch die folgenden Gleichungen bestimmt sind: a = dtanθsec2θ
b = 2dtanθwobei "d" die Höhe der Fläche einer Betrachterseite des absorbierenden Mittels zum vertikalen Winkel, und θ die Hälfte des vertikalen Winkels darstellen.

14. Durchprojektionsschirm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite "a" der feinmatten Fläche, und die Breite "b" des lichtabsorbierenden Mittels gleich groß sind.

15. Projektor für aktuatorbetätigte Spiegelgruppierungen, umfassend:

15.1 ein aktuatorbetätigtes Spiegelgruppenpanel zum Reflektieren einfallenden Lichtes;
15.2 eine Projektorlinse zum Projizieren des reflektierten Lichtes;
15.3 einen Schirm zum Aufnehmen des Projektionsstrahles und zum Übertragen des aufgenommenen Lichtes zu einem Betrachter;
15.4 eine Fresnel-Linse, die den Projektionsstrahl parallel führt und die auf einer Seite des Schirmes angeordnet ist, wobei der Projektionsstrahl von der Projektionslinse einfällt;
15.5 ein lichtabsorbierendes Mittel zum Absorbieren eines externen Lichtes, das auf den Schirm einfällt und zum Reflektieren des von der Fresnel- Linse einfallenden Lichtes, ferner ein Lichtdispergiermittel zum Dispergieren des Projektionsstrahles, der von der Rückseite des Schirmes her einfällt sowie des reflektierten Lichtes vom lichtabsorbierenden Mittel, wobei das lichtabsorbierende Mittel und das Lichtdispergiermittel auf der Betrachterseite des Schirmes gebildet sind.

16. Projektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdispergierende Lage eine feinmatte Fläche aufweist.

17. Projektor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtabsorbierende Mittel und das lichtdispergierende Mittel in einer Lage abwechselnd gebildet sind, und daß sich einander benachbarte Lagen überlappen zwecks Bildens eines Schirmes von karierter Gestalt.