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Die Erfindung betrifft einen transparenten Projektionsschirm der zur Verwendung
als Projektions-Fernsehempfangsgerät geeignet ist, und ein Verfahren für dessen
Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen transparenten
Projektionsschirm, dessen Kontrast sogar bei Bestrahlung mit externem Licht nicht wesentlich
vermindert wird.
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Wie in Fig. 12A dargestellt, wurde herkömmlicherweise ein transparenter
Projektionsschirm verwendet, welcher eine Anordnung besitzt, bei welcher eine
linsenförmige Linsentafel 48 über die Vorderfläche einer Fresnel-Linse 45 gesetzt ist.
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Weiter besteht die linsenförmige Linsentafel 48 aus einem Basismaterial, in welches
ein lichtstreuendes Material wie etwa Glas oder Polymermaterialien hineingemischt
ist, und ist an ihren zwei Oberflächen mit zylindrischen linsenförmigen Linsen 2, 5
ausgebildet. Weiter sind in vorbestimmten Abständen nicht-lichtkonvergierende
Bereiche der lichtabstrahlseitigen linsenförmigen Linse 5 mit hervorstehenden
lichtabsorbierenden Schichten 3 (nachfolgend als "schwarze Streifen" bezeichnet)
ausgebildet, um zu verhindern, daß der Kontrast des transparenten Projektionsschirms
durch externes Licht vermindert wird.
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Jedoch ist im allgemeinen die oben erwähnte herkömmliche linsenförmige
Linsentafel 48 mit lichtstreuendem Material 4, wie etwa Glasperlen oder polymeren Perlen
vermischt, welche teilweise über die außenliegenden Oberflächen der zylindrischen
Linsen 5 und die schwarzen Streifen 3 hervorstehen, welche durch die
hervorstehenden nicht-lichtkonvergierenden Bereiche definiert sind, wie in Fig. 12B dargestellt,
damit das Bild fokussiert und der vertikale Blickwinkelbereich vergrößert wird.
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Weiter sind geringfügig konkave und konvexe Formen auf der außenliegenden
Oberfläche einer Matrize zur Erzeugung von der dem Betrachter am nächsten liegenden
linsenförmigen Linsentafel ausgebildet. Diese konkaven und konvexen Formen
werden während des Formvorgangs auf die außenliegende Oberfläche der
linsenförmigen Linsentafel übertragen, so daß auf dieser eine unregelmäßige
Reflexionsfläche gebildet wird, um zu verhindern, daß den Projektionsschirm umgebende
Gegenstände in diesem reflektiert werden.
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Demgemäß tritt, wenn externes Licht auf die lichtabstrahlseitige Fläche der
linsenförmigen Linsentafel 48 aufgestrahlt wird, eine diffuse Reflexion auf, was eine
weißliche Färbung der Projektionsschirmoberfläche und eine Beeinträchtigung des
Kontrastes bewirkt. Weiter ist, um den Kontrast des Bildschirms sogar bei
Bestrahlung mit externem Licht zu verbessern, eine aus Glas oder transparentem Kunststoff
bestehende Spiegelflächenplatte, welche die Lichtdurchlässigkeit vermindert, an der
Vorderfläche des Projektionsschirms befestigt. Jedoch bewirkt dies weiter, daß
externes Licht (von Leuchtstoffröhren, Glühlampen, umstehende Personen, Fenstern
oder dergleichen) auf dem Projektionsschirm stark reflektiert wird, und demgemäß
wird die visuelle Wahrnehmung eines auf diesem befindlichen Bildes vermindert.
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Die Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten, dem herkömmlichen
transparenten Projektionsschirm inhärenten Probleme zu lösen, und demgemäß ist ein
Ziel der Erfindung in Anspruch 1 definiert und stellt einen transparenten
Projektionsschirm bereit, welcher eine linsenförmige Linsentafel mit spiegelartiger
Linsenober
fläche beinhaltet, die eine diffuse Reflexion von externem Licht verhindern kann, so
daß ein Absinken des Kontrasts des Projektionsschirms innerhalb eines geeigneten
Blickwinkelbereichs und eine Reflektieren von externem Licht verhindert wird. Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist in Anspruch 2 definiert und stellt ein Verfahren zur
Herstellung des oben erwähnten transparenten Projektionsschirms bereit.
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Linsenförmige Linsentafeln, welche beim transparenten Projektionsschirm gemäß
der Erfindung verwendet werden, besitzen eine dem Betrachter am nächsten
liegende Linsenoberfläche, welche soweit als möglich einer Spiegelfläche entspricht.
Weiter handelt es sich in der gesamten nachfolgend gegebenen Erläuterung
hauptsächlich um einen transparenten Projektionsschirm, welcher eine Fresnel-Linsentafel
und eine linsenförmige Linsentafel besitzt, die aus einfallsseitigen Linsen,
abstrahlseitigen Linsen, welche bei Bereichen ausgebildet sind, bei denen Licht von
den einfallsseitigen Linsen konvergiert wird, und lichtabsorbierenden Schichten
bestehen, welche bei Bereichen ausgebildet sind, bei denen kein Licht konvergiert
wird. Jedoch sei darauf hingewiesen, daß ähnliche technische Effekte und Vorteile
wie die mittels dieses transparenten Projektionsschirms erzielten alternativ durch
einen zweischichtigen transparenten Projektionsschirm, welcher eine linsenförmige
Linsentafel, die keine Linsen auf ihrer Einfallsseite besitzt, oder einen einschichtigen
transparenten Projektionsschirm erzielt werden können, bei welchem eine Fresnel-
Linse auf der Rückseite und linsenförmige Linsen auf der Betrachterseite ausgebildet
sind.
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Es sei darauf hingewiesen, daß in einer linsenförmigen Tafel enthaltene
lichtstreuende Mikropartikel geringfügig aus der Oberfläche der linsenförmigen Linsentafel
hervorstehen, falls der transparente Projektionsschirm unter Verwendung eines
Strangpreßverfahrens erzeugt wird, und demgemäß kann die betrachterseitige
Lin
sentafel nicht vollständig spiegelflächenartig gemacht werden. Somit ist es
unmöglich, eine diffuse Reflexion von externem Licht vollständig zu beseitigen.
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Daher wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eine zweischichtige
linsenförmige Linsentafel bereitgestellt, welche aus einer Oberflächenschicht, welche
keine lichtstreuenden feinen Partikel enthält, und einer Basisschicht besteht, welche
lichtstreuende feine Partikel enthält. Mit dieser Anordnung, bei welcher die
Oberflächenschicht die lichtstreuenden feinen Partikel verdeckt, die wie oben erwähnt,
geringfügig über der abstrahlseitigen Linsenoberfläche der linsenförmigen Linse
hervorstehen würden, ist es möglich, eine abstrahlseitige Linsenoberfläche zu bilden,
welche vollständig spiegelartig ist.
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Weiter wird gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine Strangpreßmaschine für
den Formvorgang der linsenförmigen Linsentafel der oben erwähnten Konfiguration
bereitgestellt. Die Matrizenwalze zum Ausbilden der abstrahlseitigen
linsenförmigen Linsen ist ähnlich wie nachfolgend ausgeführt bearbeitet, d. h. die
Matrizenwalze zum Ausbilden der abstrahlseitigen Linsen besitzt eine Oberfläche, auf
welcher keine, durch ein Sandstrahlverfahren oder dergleichen gebildete, konkave
oder konvexe Formen ausgebildet sind, sondern eine direkt durch Schneiden unter
Verwendung eines Schneidwerkzeugs erzeugte Oberfläche. Demgemäß kann die
Oberfläche einer mittels dieser Matrizenwalze ausgebildeten linsenförmigen Tafel
im wesentlichen als Spiegelfläche betrachtet werden.
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Wenn außerdem bei der linsenförmigen Linsentafel in der dem Betrachter am
nächsten liegenden Schicht ein sichtbares lichtabsorbierendes Material enthalten ist, wird
der Lichtabsorptionsgrad im sichtbaren Lichtwellenlängenbereich erhöht, so daß der
Kontrast bezüglich externen Lichts verbessert wird. In dieser Anordnung kann
Farb
stoff, Pigment, Kohle, Metallsalz oder ähnlicher Stoff mit Kompatibilität zu
thermoplastischem Harz als Material zum Absorbieren von sichtbarem Licht verwendet
werden.
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Weiter braucht das Absorptionsspektrum des Materials zum Absorbieren von
sichtbarem Licht nicht immer eben zu sein und kann weiter eine beliebige
charakteristische Wellenlängenspitze aufweisen, um die Intensitätsverhältnisse der drei in einem
transparenten Projektions-Fernsehempfänger verwendeten
Farb-Kathodenstrahlröhren (CRTs), die Farbreinheit oder dergleichen zu verbessern. Die außenliegende
Oberfläche der lichtabsorbierenden Schicht, welche auf der Lichtabstrahlseite der
linsenförmigen Linsentafel ausgebildet ist, ist so spiegelflächenartig wie möglich,
um zu verhindern, daß in einem für den Betrachter geeigneten Winkelbereich eine
Reflexion von externem Licht eintritt, wodurch der Kontrast in bezug auf externes
Licht verbessert werden kann.
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Mit dieser Anordnung kann gemäß der Erfindung eine linsenförmige Linse von
einfacher und billiger Konfiguration für einen transparenten Projektionsschirm
bereitgestellt werden, welcher den Kontrast bezüglich externen Lichts verbessern
kann.
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Zusätzlich zu den oben erwähnten Merkmalen, technischen Effekten und Vorteilen
lassen sich weitere Merkmale, technische Effekte und Vorteile der Erfindung aus der
folgenden Beschreibung entnehmen, die unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen erfolgt, welche zeigen:
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Fig. 1A-1C Ansichten, welche einen Teil der ersten Ausführungsform eines
transparenten Projektionsschirms darstellen, wobei Fig. 1A eine
Querschnittansicht, Fig. 1B eine Vorderansicht und Fig. 1C eine
Transversalschnittansicht ist;
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Fig. 2 einen Graphen, welcher Wellenlängen-Kennlinien darstellt, die mit
den Konfigurationen der ersten und zweiten Ausführungsform der
Erfindung erhalten wurden, in welche ein sichtbares Licht
absorbierendes Material hineingemischt ist;
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Fig. 3 einen Graphen, welcher den Grad der relativen Weißfärbung bei den
Konfigurationen der ersten und zweiten Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
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Fig. 4 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen Helligkeit und dem
Strahlstrom von Kathodenstrahlröhren roter, grüner und blauer Farbe
zeigt;
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Fig. 5 einen Graphen, welcher Stromverhältnisse der Kathodenstrahlröhren
roter, grüner und blauer Farbe in den Ausführungsformen der
Erfindung und dem herkömmlichen Beispiel zeigen;
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Fig. 6 einen Graphen, welcher Wellenlängen-Kennlinien einer
linsenförmigen Linse in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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Fig. 7 eine schematische Seitenansicht, welche ein Aufstellungsbeispiel
eines Projektions-Fernsehempfängers darstellt;
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Fig. 8 eine schematische Ansicht, welche ein Verfahren zum Messen der
Intensität der Reflexion bezüglich des Einfallswinkels von externem
Licht darstellt;
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Fig. 9 einen Graphen, welcher Ergebnisse in einer Messung der
Reflexionsintensität bezüglich des Einfallswinkels von externem Licht
unter Verwendung eines herkömmlichen
Projektions-Fernsehempfängers darstellt;
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Fig. 10A-10C Ansichten, welche einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines
transparenten Projektionsschirms darstellen, wobei Fig. 10A eine
Querschnittansicht, Fig. 10B eine Vorderansicht und Fig. 10C eine
Transversalschnittansicht ist;
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Fig. 11 eine schematische Ansicht, welche eine Vorrichtung zur Herstellung
von linsenförmigen Linsentafeln der ersten und zweiten
Ausführungsform sowie eines weiteren Beispiels darstellt; und
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Fig. 12A-12B Ansichten, welche eine herkömmliche Linsentafel darstellen, wobei
Fig. 12A eine perspektivische Ansicht, und Fig. 12B eine
Teilschnittansicht ist.
Erste Ausführungsform
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Bezugnehmend auf die Fig. 1A bis 1C, welche eine erste Ausführungsform eines
transparenten Projektionsschirms zeigen, ist der transparente Projektionsschirm vom
zweischichtigen Typ, bei welchem eine Fresnel-Linsentafel 26 auf der
Lichteinfallsseite angeordnet ist, auf die von einer Kathodenstrahlröhre abgegebenes Licht 27
auftrifft, und eine linsenförmige Linsentafel auf der Lichtabstrahlseite (oder
Betrachterseite) angeordnet ist.
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Die linsenförmige Linsentafel 1 ist in einer ihrer Hauptebenen an ihrer Einfallsseite
mit linsenförmigen Linsen 5 und an ihrer Abstrahlseite mit linsenförmigen Linsen 2,
welche in Bereichen angeordnet sind, auf welche Licht durch die einfallsseitigen
linsenförmigen Linsen 5 konvergiert wird, und mit in gleichen Abständen
angeordneten schwarzen Streifen 3 ausgebildet, welche sich in Bereichen befinden, bei
denen durch die einfallsseitigen linsenförmigen Linsen 5 kein Licht konvergiert wird.
Weiter umfaßt die linsenförmige Linsentafel 1 zwei Schichten, d. h. eine
Oberflächenschicht 1a, welche am nächsten zum Betrachter liegt und kein lichtstreuendes
Material enthält, und eine Basisschicht 1b, welche ein lichtstreuendes Material 4
enthält. Weiter enthält die Oberflächenschicht 1a, welche dem Betrachter am
nächsten liegt und kein lichtstreuendes Material enthält, ein (nicht in den Zeichnungen
dargestelltes) Material, das sichtbares Licht absorbiert. Dieses sichtbares Licht
absorbierende Material absorbiert externes Licht, so daß der Kontrast hinsichtlich
externem Licht verbessert wird.
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Das Externlicht-Kontrastverhältnis (1C) der linsenförmigen Linsentafel 1, bei
welcher 30% von sichtbares Licht absorbierendem Material in die Oberflächenschicht
1a hineingemischt ist, so daß ein im wesentlichen gleichbleibender
Durchlässigkeitsgrad 9 für sichtbares Licht, welcher im wesentlichen gleichbleibend ist, auch
wenn er im sichtbaren Lichtwellenlängenbereich (d. h. im Bereich von 400 bis 700
nm) nicht tatsächlich eben verläuft, erhalten werden kann, ist als 1C in Tabelle 1
angegeben, und zwar bezogen auf den Durchlässigkeitsgrad von 100 eines
herkömmlichen transparenten Projektionsschirms, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Tabelle 1
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Die linsenförmige Linsentafel 1, welche das das sichtbare Licht absorbierende
Material gemäß der Erfindung enthält, kann ihr Externlicht-Kontrastverhältnis (1C) um
29% verbessern, wie aus Tabelle 1 hervorgeht, aber ihre Bildhelligkeit ist im
Vergleich zum Externlicht-Kontrastverhältnis (48C) der herkömmlichen linsenförmigen
Linsentafel 48, welches kein Licht absorbierendes Material enthält, um 30%
vermindert. Die oben aufgeführten Ergebnisse sind durch den Einschluß von 30% an
sichtbares Licht absorbierendem Material bedingt. Wenn der Gehalt an sichtbares
Licht absorbierendem Material erhöht würde, würde das
Externlicht-Kontrastverhältnis verbessert werden. Jedoch bringt eine Erhöhung des Gehalts an sichtbares
Licht absorbierendem Material ein Absinken der Bildhelligkeit mit sich. Demgemäß
ist es wünschenswert, einen Gehalt an sichtbares Licht absorbierendem Material
auszuwählen, welcher den Kontrast eines Gegenstandes verbessern kann und dabei
eine minimale, aber tatsächlich für den Gegenstand erforderliche Heiligkeit
beibehält.
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Auch wenn das sichtbares Licht absorbierende Material in die Oberflächenschicht 1a
hineingemischt ist, welche dem Betrachter am nächsten liegt und in dieser
Ausführungsform kein lichtstreuendes Material enthält, versteht es sich, daß das
sichtbares Licht absorbierende Material in die Basisschicht 1b, welche das lichtstreuende
Material enthält, oder in das lichtstreuende Material 4 selber hineingemischt sein
kann, und weiter kann das sichtbares Licht absorbierende Material ebenso in die
beide Schichten hineingemischt sein, d. h. die Oberflächenschicht 1a und die
Basisschicht 1b, und in diese beiden Schichten und auch das lichtstreuende Material
selber, wodurch ähnliche technische Effekte und Vorteile erzielt werden.
Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform eines transparenten
Projektionsschirms bezugnehmend auf die Fig. 2 bis 6 erläutert.
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In der ersten Ausführungsform kann der Externlicht-Kontrast verbessert werden,
jedoch wird die Bildhelligkeit stark vermindert. Bei dieser Ausführungsform ist der
Absorptionsgrad im Bereich sichtbaren Lichts wellenlängen-selektiv, um ein
Absinken der Bildhelligkeit zu begrenzen.
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Diese Ausführungsform beinhaltet das Merkmal, daß ein sichtbares Licht
absorbierendes Material mit einer wellenlängen-selektiven Kennlinie hineingemischt ist, bei
welcher der Absorptionsgrad bezüglich grünen und roten Lichts hoch, jedoch der
Absorptionsgrad bezüglich blauen Lichts gering ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist
bezogen auf den Absorptionsgrad des herkömmlichen transparenten
Projektionsschirms von 100 ein wellenlängen-selektiv absorbierendes Material, dessen
Absorptionsgrad im sichtbaren Wellenlängenbereich (d. h. 400 bis 700 nm) in einem
Wellenlängenbereich unterhalb 490 nm gering ist (ungefähr 17% bei etwa 450 nm)
und in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm hoch ist (ungefähr 40 bis
45% im Bereich von 520 bis 660 nm), als lichtabsorbierendes Material in die dem
Betrachter am nächsten liegende und kein sichtbares Licht streuendes Material
enthaltende Oberflächenschicht 1a hineingemischt, und demgemäß wird im
Gesamtdurchschnitt ein Absorptionsgrad von 30% erzielt, was im wesentlichen dem in der
ersten Ausführungsform entspricht.
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Im Fall eines transparenten Projektions-Fernsehempfängers, welcher
Kathodenstrahlröhren (nachfolgend einfach als "CRTs" bezeichnet) von blauer, grüner und
roter Farbe verwendet, weisen auf einer auf einem Anzeigepanel ausgebildeten
farbig fluoreszierenden Oberfläche die CRTs im allgemeinen Lichtemissionsspektren
wie dargestellt in Fig. 2 auf, d. h. die CRT blauer Farbe ergibt ein
Lichtemissionsspektrum wie angegeben bei 11 mit einer Hauptspitze bei einer Wellenlänge von
450 nm, die CRT grüner Farbe ergibt ein Lichtemissionsspektrum wie mit 12
angegeben mit einer Hauptspitze bei einer Wellenlänge von etwa 550 nm und die CRT
roter Farbe ergibt ein Lichtemissionsspektrum wie bezeichnet mit 13 und besitzt eine
Spitze bei einer Wellenlänge von etwa 610 nm.
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Der wellenlängen-selektive Absorptionsgrad 10 in dieser Ausführungsform
entspricht näherungsweise einem Absorptionsgrad von 30%, was dem gleichbleibenden
Absorptionsgrad in der ersten Ausführungsform entspricht, wie in Fig. 2 dargestellt.
Diese Tatsache wird anhand eines Vergleichs erläutert. Im Falle des Einstellens
einer weißen Farbe auf eine gewisse Farbtemperatur (beispielsweise 9000ºK) sind die
Bildhelligkeitsverhältnisse von rot, grün und blau wie angegeben durch 14, 15, 16 in
Fig. 3 Ihr einen herkömmlichen transparenten Projektionsschirm erforderlich, auch
wenn in Abhängigkeit von der Art des zu verwendenden
Projektions-Fernsehempfängers gewisse Unterschiede bei der Abstimmung vorhanden sind. Da weiter
die Bildhelligkeitsverhältnisse auf der Projektionsschirmoberfläche denen auf den
CRT-Oberflächen gleich sind, können sie aus der Beziehung zwischen den CRT-
Strahlströmen, welche bei einem in Fig. 4 dargestellten vorbestimmten Zustand
gemessen werden, und der Bildhelligkeit auf den CRT-Oberflächen abgeleitet werden,
und demgemäß kann eine maximale Bildhelligkeit erzielt werden, wenn die
maximalen Nennströme der CRTs identisch sind, d. h. wenn der durch die blaue CRT
hindurchgehende Strahlstrom einen maximalen Nennwert erreicht. Auf diese Weise
wird unter Verwendung dieses Wertes als Bezugswert der rote und grüne Strahlstrom
so abgestimmt, daß eine weiße Farbe bei einer gewissen Farbtemperatur
(beispielsweise 9000ºK) eingestellt ist, und demgemäß wird ein Stromverhältnis der
roten, grünen und blauen Farbe wie angegeben bei 20 in Fig. 5 erzielt (auch wenn
ein Unterschied bei der Abstimmung in Abhängigkeit von der Art des verwendeten
Projektions-Fernsehempfängers vorhanden ist). Der Grund dafür, daß das
Farbverhältnis der blauen CRT groß ist, liegt darin, daß der Lichtabstrahl-Wirkungsgrad der
Oberfläche der blauen CRT, wie durch 19 in Fig. 4 angegeben, geringer ist als bei
den Oberflächen der grünen und roten CRTs, wie angegebenen durch 17, 18.
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Wenn ein lichtabsorbierendes Material verwendet wird, das einen gleichbleibenden
Absorptionsgrad bezüglich Licht im sichtbaren Bereich besitzt, wie durch die in Fig.
2 gezeigten Wellenlängen-Kennlinien dargestellt, sind die Stromverhältnisse durch
21 in Fig. 5 gegeben, wenn eine weiße Farbe auf die gleiche Farbtemperatur
(beispielsweise 9000ºK) eingestellt ist. Das heißt die Stromverhältnisse sind im
wesentlichen die gleichen wie beim herkömmlichen transparenten
Projektionsschirm. Die Bildhelligkeitsverhältnisse von rot, grün und blau beim Bildschirm sind
durch 15, wie dargestellt in Fig. 3, angegeben, d. h. die Bildhelligkeit wird in einem
Maße vermindert, welches dem Absorptionsgrad von sichtbarem Licht des
Projektionsschirms entspricht.
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Bei einer in Fig. 2 dargestellten Wellenlängen-Kennlinie 10 wird, falls der
Absorptionsgrad im Wellenlängenbereich des Lichtemissionsspektrums 11 der blauen CRT
gering ist, jedoch der Absorptionsgrad in den Wellenlängenbereichen der
Lichtemissionsspektren 12, 13 der CRTs roter und grüner Farbe hoch sind, wenn
Strahlströme mit gleicher Leistungszuordnung wie im herkömmlichen Fall den CRTs
blauer, grüner und roter Farbe zugeführt werden, die blaue Farbe bei einer
Farbtemperatur oberhalb 9000ºK verstärkt, da der Absorptionsgrad für grüne und rote Farbe
hoch, jedoch der Absorptionsgrad für blaue Farbe gering ist. Demgemäß wird, um
eine Einstellung für die weiße Farbe auf eine Farbtemperatur von 9000ºK wie im
herkömmlichen Fall vorzunehmen, der maximale, durch die blaue CRT laufende
Nennstrom nicht verändert, so daß die Leistungen der Strahlströme, welche durch
die grünen und roten CRTs hindurchgehen, in einem Maße erhöht werden müssen,
welches den Werten entspricht, um welche der Absorptionsgrad für grüne und rote
Farbe höher ist als der Absorptionsgrad für blaue Farbe. Als Ergebnis sind die
Strahlstromverhältnisse der CRTs durch 22 in Fig. 5 angegeben. Das heißt, im
Vergleich mit dem durch 20 und 21 gegebenen Strahlverhältnisse werden die
Strahlstromverhältnisse der grünen und roten CRTs größer, jedoch wird das
Strahlstromverhältnis der blauen CRT geringer.
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Somit werden durch Erhöhen der Strahlstromverhältnisse der grünen und roten CRTs
die Bildhelligkeitsverhältnisse im wesentlichen so groß wie bei der roten, grünen
und blauen Farbe der herkömmlichen Anordnung, wie durch 16 in Fig. 3 angegeben.
Da jedoch die Bildhelligkeitsverhältnisse der grünen und roten Farbe, welche große
Lichtemissionswirkungsgrade besitzen, größer werden, wird das Absinken der
Helligkeit der Gesamtweiße unter Verwendung des wellenlängen-selektiv
absorbierenden Materials geringer als bei Verwendung eines Materials mit gleichbleibendem
Ab sorptionsgrad.
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Da weiter das Externlicht-Kontrastverhältnis in Abhängigkeit von der Intensität des
externen Lichts und der Umgebung stark schwankt, sind die Ergebnisse der
Messungen, welche bei einer Beleuchtungsintensität von 200 Lux auf der
Projektionsschirmoberfläche und gleichen Umgebungsbedingungen erfolgten, in Tabelle 1
angegeben. Das Externlicht-Kontrastverhältnis (5C) der zweiten Ausführungsform
wird um 30% verbessert, wie sich aus Tabelle 1 entnehmen läßt, in ähnlicher Weise
wie das Externlicht-Kontrastverhältnis (1C) der ersten Ausführungsform, welche das
sichtbares Licht absorbierende Material 9 mit gleichbleibendem
Lichtabsorptionsgrad enthält, und zwar im Vergleich zum Externlicht-Kontrastverhältnis (48C) des
herkömmlichen, kein sichtbares Licht absorbierendes Material enthaltenden
Beispiels. Weiter wird die Bildhelligkeit um 11% höher als bei der ersten
Ausführungsform, ist jedoch um 19% niedriger als beim herkömmlichen Beispiel. Auf diese
Weise kann mittels verschiedener Untersuchungen der Absorptionsgrade für blaue,
grüne und rote Farbe ein Projektionsschirm ausgewählt werden, der ein für den zu
verwendenden Projektions-Fernsehempfänger geeignetes optimales
Kontrastverhältnis und Bildhelligkeit besitzt.
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Die oben erwähnte zweite Ausführungsform ist eine von einer Anzahl von
Beispielen. Die Wellenlängenselektivität wird verschiedentlich auf solche Zustände
gesteu
ert, daß der Absorptionsgrad im blauen Lichtemissionsspektrum (unterhalb 490 nm)
weniger als 50% beträgt, hingegen der Absorptionsgrad im grünen und
Farbspektrum (490 bis 700 nm) im Bereich von 30 bis 80% liegt, so daß ein gewünschtes
Kontrastverhältnis und Bildhelligkeit erzielt wird. Als weiteres
Wellenlängen-Selektionsverfahren kann die Anpassung in Abhängigkeit vom Bereich des blauen
Lichtemissionsspektrums, des grünen Lichtemissionsspektrums, und des roten
Lichtemissionsspektrums erfolgen, wie sich den in Fig. 6 dargestellten Kennlinien
23, 24 entnehmen läßt. In diesem Fall ist es erforderlich, daß für den
Absorptionsgrad im blauen Lichtemissionsspektrum (unterhalb 490 nm) weniger als 50%, für
den Absorptionsgrad im grünen Lichtemissionsspektrum (490 bis 580 nm) 30 bis
80% und für den Absorptionsgrad im roten Lichtemissionsspektrum (580 bis 700
nm) von 30 bis 80% gewählt ist, und es ist ebenso erforderlich, daß der
Absorptionsgrad im Bereich des blauen Lichtemissionsspektrums geringer ist als im Bereich
des grünen und des roten Lichtemissionsspektrums.
Weiteres Beispiel
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Nachfolgend wird ein nicht im Umfang der Ansprüche enthaltenes, weiteres
Beispiel eines transparenten Projektionsschirms bezugnehmend auf die Fig. 10A bis
10C und die Fig. 7 bis 9 erläutert.
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Bezugnehmend auf die Fig. 10A und 10C ist eine linsenförmige Linsentafel 1 in
einer ihrer Hauptebenen an ihrer Einfallsseite mit linsenförmigen Linsen 5 und an
ihrer Abstrahlseite mit linsenförmigen Linsen 2, welche in Bereichen angeordnet
sind, auf welche Licht durch die einfallsseitigen linsenförmigen Linsen 5 konvergiert
wird, und mit in gleichen Abständen angeordneten schwarzen Streifen 3 ausgebildet,
welche sich in Bereichen befinden, bei denen durch die einfallsseitigen
linsenförmigen Linsen 5 kein Licht konvergiert wird. Weiter besteht die auf der Abstrahlseite
befindliche linsenförmige Linsentafel 1 aus zwei Schichten, d. h. einer
Oberflächen
schicht 1a, welche am nächsten zum Betrachter liegt und kein lichtstreuendes
Material enthält, und einer Basisschicht 1b, welche ein lichtstreuendes Material 4 enthält.
Weiter ist die Oberflächenschicht 1a, welche dem Betrachter am nächsten liegt und
kein lichtstreuendes Material enthält, auf ihrer außenliegenden Oberfläche mit
glänzenden Spiegelflächen 2a, 3a ausgebildet, welche das Auftreten von diffuser
Reflektion von externem Licht verhindern.
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Die Reflexion beinhaltet normale Reflexion und diffuse Reflexion. Im Falle einer
Reflexion auf einer Spiegelfläche tritt hauptsächlich normale Reflexion auf, jedoch
im Fall einer Reflexion auf einer Oberfläche, welche mit feinen konvexen und
konkaven Formen ausgebildet ist, tritt hauptsächlich diffuse Reflexion auf. Die
linsenförmige Linse 1 mit der spiegelartigen abstrahlseitigen Fläche bewirkt hauptsächlich
normale Reflexion, d. h. der Lichteinfallswinkel ist gleich dem Reflexionswinkel. Im
Fall von einfallenden Lichtstrahlen 6a, 6b, wie in Fig. 1c gezeigt, erhält man
reflektierte Lichtstrahlen 7a, 7b, 7a", 7b". Im Gegensatz dazu bewirkt die
Reflexionsoberfläche, welche mit feinen konkaven und konvexen Formen ausgebildet ist, wie in
Fig. 12B gezeigt, diffuse Reflexion. Das heißt, der Einfallswinkel des auf die
Reflexionsoberfläche auftreffenden Lichts unterscheidet sich in Abhängigkeit von der
Form der Oberfläche, und Reflexion tritt unter einem Reflexionswinkel mit einem
Wert gleich dem Einfallswinkel auf. Demgemäß werden externe Lichtstrahlen 46a,
46b zu reflektierten Lichtstrahlen 47a, 47b, welche in einen für die Betrachtung
geeigneten Winkelbereich eintreten, was eine Verminderung des Kontrasts bewirkt.
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Nachfolgend wird eine qualitative Erläuterung für den Grund dafür gegeben, daß ein
Kontrastunterschied im Fall eines in einem Raum aufgestellten
Projektions-Fernsehempfängers auftritt.
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Der Projektions-Fernsehempfänger ist im allgemeinen wie in Fig. 7 dargestellt
aufgestellt, und in diesem Fall ist der praxisrelevante Betrachungswinkelbereich 25 auf
einen Bereich zwischen der Bodenhöhe bei auf dem Boden liegenden Betrachter und
Kopfhöhe des stehenden Betrachters begrenzt, der sich jeweils bei einer vom
Projektionsschirm des Fernsehempfängers zwei Meter entfernten Position befindet. In
diesem Fall bewirkt Licht von an der Decke befindlichen Lampen 28, 29, 30
normale Reflexion, wenn die Projektionsschirmoberfläche spiegelartig ist, so daß das
Licht auf Positionen 32, 33, 34, 35 auf den Boden kommt. Das heißt, lediglich
diffuse reflektiertes Licht tritt in den praxisrelevanten Betrachterwinkelbereich 25
ein. Da die Höhe H des Mittelpunkts des Projektionsschirms 37 des Projektions-
Fernsehschirms für gewöhnlich ungefähr 1 m beträgt, treten "normal" reflektierte
Lichtstrahlen, welche in den praxisrelevanten Betrachterwinkelbereich 25 eintritt,
auf, wenn externes Licht einen Einfallswinkel θ von ungefähr 26,5º besitzt. Dies
erhält man aus der nachfolgend aufgeführten Gleichung (1) unter der Voraussetzung,
daß der Abstand zwischen dem Projektionsschirm des Fernsehgerätes und dem
Betrachter 2 m beträgt:
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tan θ = L/H ..... (1)
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wobei L der Abstand zwischen dem Projektionsschirm und dem Betrachter und H
die Höhe des Mittelpunkts des Projektionsschirms ist.
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Da der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist, bemerkt der Betrachter ein
Absinken des Kontrasts bei einem Einfallswinkel von ungefähr 26,5º nur wenn er
auf dem Boden liegend fernsieht. Jedoch erreicht den Betrachter keine Reflexion
von externem Licht, wenn er in sitzender oder stehender Stellung fernsieht, und
demgemäß bemerkt er kein Absinken des Kontrasts. Im allgemeinen liegt der
Lichteinfallswinkel von einer an der Decke befindlichen Lampe, einer Leuchtstoffröhre
oder einer von der Decke hängenden Glühlampe als Lichtquelle abgesehen von
außergewöhnlichen Fällen kaum unter 26,5º.
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Weiter beinhaltet externes Licht, welches durch ein Fenster einfällt, nicht nur
paralleles Licht, sondern zum großen Teil schräges (diffuses) Licht, und demgemäß tritt
kein Problem auf, sofern Sonnenlicht nicht direkt auf die Projektionsschirmfläche
eines bei einem Fenster aufgebauten Fernsehempfangsgeräts fällt. Das externe Licht
ist diffus, so daß es auf die Projektionsschirmoberfläche unter verschiedenen
Winkeln auftrifft, in Abhängigkeit von der Position der Lichtquelle.
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Nachfolgend werden die Lichtstreuungseigenschaften und die Kontrastdaten der
herkömmlichen linsenförmigen Tafel, welche eine darauf befindliche Oberfläche mit
konkaven und konvexen Formen besitzt, und der Linsentafel gegeben, welche eine
Spiegelfläche gemäß der Erfindung aufweist, und nachfolgend weitere
Erläuterungen dazu.
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Fig. 8 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der Art der Messung von Reflexionslicht.
Wie in Fig. 8 im Inneren eines abgedunkelten Raums dargestellt, wurde Licht von
einem als Lichtquelle dienenden Projektor durch ein feines Loch mit einem
Bohrungsdurchmesser von 5 mm projiziert, und demgemäß wurde ein Lichtstrahl 42,
dessen Einfallswinkel auf einem mit einer schwarzen Lage 39 hinterfütterten Schirm
38 geringfügig größer als ein photometrischer Winkel 44 eines Helligkeitsmessers
war, war auf den Schirm 43 gerichtet. Durch sukzessives Ändern des
Einfallswinkels wurden unter Verwendung des Helligkeitsmessers 43 die normale und die
diffuse Reflexion gemessen, und die Ergebnisse der Messung sind in Fig. 9 gezeigt.
Jedoch konnte die Messung bei einem Einfallswinkel von Null nicht vorgenommen
werden, da die Lichtquelle und der Helligkeitsmesser miteinander fluchteten.
Demgemäß wurde das unter einem Winkel von 3º einfallende Licht gemessen.
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Fig. 9 zeigt drei Arten von Beziehungen zwischen Oberflächenzuständen der
abstrahlseitigen Flächen von Projektionsschirmen und Reflexionslicht, die für jeden
Einfallswinkel aufgetragen wurden. Als Ergebnis ergibt das unter dem Winkel von
3º einfallende Licht eine durch c und d bezeichnete Reflexion zum Betrachter, wie in
Fig. 9 dargestellt. Das Licht c, welches große Helligkeit besitzt, erreicht den
Betrachter, der auf das Projektions-Fernsehempfangsgerät schaut, wenn die
Spiegelfläche, welche eine große normale Reflexion liefert, eine Kurve 51 vorweist. Wenn
jedoch die Fläche, welche die Kurve 49 liefert, nicht spiegelartig ist sondern
konvexe und konkave Formen aufweist, wird, auch wenn ein Winkel nahe der normalen
Reflexion auftritt, das einfallende Licht durch die konvexen und konkaven Formen
gestreut, so daß die Reflexion im wesentlichen diffus wird, und demgemäß erreicht
eine Reflexion d von geringer Helligkeit den Betrachter.
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Weiter tritt eine Reflexion mit einem derartigen Einfallswinkel in Wirklichkeit nicht
auf oder ist falls vorhanden extrem gering. Im Fall von unter einem Einfallswinkel
von mehr als 15º auftreffenden Licht beeinträchtigt eine Reflexion, die den
Betrachter der Projektions-Fernsehempfangsgerät erreicht, den Kontrast. Demgemäß
kehrt sich die Reflexionshelligkeit des oben erwähnten, unter einem Winkel von 3º
einfallenden Lichts betreffend die Reflexionsintensität durch das einfallende Licht
bei einem Einfallswinkelbereich von 15 bis 60º um, und demgemäß ist die
Reflexionshelligkeit der Reflexionsstrahlen, f, h, j, l bei der Spiegelfläche, welche die
Kurve 51 liefert, geringer als bei den Reflexionsstrahlen e, g, i, k auf der Oberfläche,
auf welcher geringfügige konkave und konvexe Formen ausgebildet sind und welche
die Kurve 49 liefert. Auf diese Weise kann der Externlicht-Kontrast entsprechend
verbessert werden.
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Nachfolgend werden die Auswirkungen von Kontrastverbesserungen gemäß der
Erfindung erläutert.
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Wie in Fig. 10C gezeigt, wird von einer CRT projiziertes Licht 27 durch einen
Projektionsschirm durchgelassen, der aus einer Fresnel-Linsentafel 26 und einer
linsenförmigen Linsentafel 1 besteht, und wird daher zu einem durchgelassenen Licht 56,
welches eine Weißlichtintensität W und eine Schwarzlichtintensität B besitzt.
Auftreffendes externes Licht 53 wird durch die außenliegenden Oberflächen 2a und 3a
der linsenförmigen Linsen 2 und der schwarzen Streifen 3 reflektiert, und das auf
diese Weise erhaltene reflektierte Licht Δx besitzt normale Reflexion 54, dessen
Intensität am größten ist, und diffuse Reflexion 55, deren Intensität gering ist.
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Das Kontrastverhältnis C(n) ist durch Gleichung (2) gegeben, und weiter kann, da
die Weißlichtintensität W größer ist als die Schwarzlichtintensität B die durch
Ausdruck 3 gegebene Beziehung erhalten werden.
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C (n) = W/B .... (2)
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W > B .... (3)
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das Kontrastverhältnis C(g) bezüglich des externen Lichts ist durch Gleichung (4)
gegeben
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C(g) = W + Δx/B + Δx .... (4)
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Betreffend das Externlicht-Kontrastverhältnis bei einer gewissen Position
(beispielsweise bei einer Position 56 auf der in Fig. 10C gezeigten Projektionsschirm-
Vorderfläche) beim praxisrelevanten Betrachterwinkelbereich, ist, falls die
abstrahlseitige Fläche der linsenförmigen Linsentafel gemäß der Erfindung spiegelartig ist,
weist die Reflexion Δx einen in Fig. 9 dargestellten Kurvenverlauf (c, b, h, j, i) 51
auf, der durch eine vollständig spiegelartige Oberfläche gegeben ist, jedoch weist im
Fall einer Oberfläche mit konkaven und konvexen Formen die Reflexion Δx einen in
Fig. 9 dargestellten Kurvenverlauf (d, e, g, i, k) 49 auf, der durch eine konkave und
konvexe Oberfläche gegeben ist. Man erhält die folgenden Beziehungsausdrücke (5)
und (6).
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Δx(c) > Δx(D) (5)
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Δx(f, h, j, l) < Δx (e, g, i, k) (6)
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Demgemäß werden, wie sich aus der Beziehung zwischen den Ausdrücken (3) und
(4) ergibt, das Externlicht-Kontrastverhältnis zu C(γ) < C(δ), wobei C(γ) das
Kontrastverhältnis ist, welches durch den Projektionsschirm gemäß der Erfindung
erhalten wird, und C(δ) ist das Kontrastverhältnis, welches durch den herkömmlichen
Projektionsschirm erhalten wird, wenn die Beziehung durch Gleichung (5) gegeben
ist, aber sie werden zu C(γ) > C(δ), wenn die Beziehung durch Ausdruck (6)
gegeben ist. Beim Vergleich zwischen dem Projektionsschirm gemäß der Erfindung und
dem herkömmlichen Projektionsschirm kann, da der Schnittpunkt 52, bei welchem
sich die Intensitätsbeziehung des reflektierten Lichts umkehr, unterhalb eines
Einfallswinkel von 15º liegt, und da weiter der praxisrelevante Betrachterwinkelbereich
25 unterhalb 26,5º liegt, wie durch Gleichung (1) für den Fall des das Projektions-
Fernsehempfangsgerät 36 anschauenden Betrachters berechnet wurde, den
Betrachter im wesentlichen keine starke Reflexion erreicht, und weiter erreicht im
wesentlichen keine durch Gleichung (5) gegebene Reflexion Δx(c), Δx(d) unter einem
Winkel von 3º den Betrachter. Hauptsächlich erhält man die durch Ausdruck (6)
gegebene Reflexion.
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Demgemäß erreicht, im Fall der linsenartigen Linsentafel gemäß der Erfindung,
welche die spiegelartige abstrahlseitige Oberfläche besitzt, eine Reflexion im
wesentli
chen nicht den Betrachter, und daher wurde nachgewiesen, daß der Kontrast
bezüglich einer Reflexion von externem Licht verbessert werden kann. Weiter wurde eine
Messung des Kontrastverhältnisses bezüglich externen Lichts vorgenommen, wenn
von der Decke kommendes Licht als externes Licht auf den Schirm auftrat, wie in
Fig. 7 dargestellt, und die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 gegeben. Wie aus Tabelle
2 hervorgeht, weist der Projektionsschirm gemäß der Erfindung, welche eine
vollständig spiegelartige Oberfläche besitzt, ein Kontrastverhältnis Cd von 1 : 14,8 auf,
hingegen der herkömmliche Projektionsschirm, welcher eine Oberfläche besitzt, auf
welcher konkave und konvexe Formen ausgebildet sind, ein Kontrastverhältnis Ca
von 1 : 12,19 bei einem Schwarzfenstermuster von 1% auf, wenn die
Beleuchtungsintensität in einer zum Bildschirm senkrechten Ebene 500 Lux beträgt, sogar wenn
sie die in der Dunkelkammer identische Kontrastverhältnisse besitzen. Das heißt,
das Kontrastverhältnis im Fall der vollständig spiegelartigen Oberfläche kann um
12% verbessert werden.
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Wenn weiter eine Glasscheibe oder Kunststoff-Spiegelflächenplatte vor die
Oberfläche des Projektionsschirms gebracht wird, ist ein Bild auf diesem nicht klar sichtbar,
da die Projektionsschirmoberfläche in dieser einen Gegenstand (eine
Leuchtstoffröhre, eine Lampe, ein Fenster, ein Vorhang, Möbel, eine Person oder dergleichen)
reflektiert, welche sich in der Umgebung des Projektionsschirms befindet, auch
wenn der Kontrast verbessert werden kann. Im Gegensatz dazu wird, mit der
linsenartigen Linsentafel 1 gemäß der Erfindung mit spiegelartiger abstrahlseitiger
Oberfläche, die Reflexion in dieser durch die linsenförmige Linse in horizontaler
Richtung gestreut, und demgemäß wird die Form der Reflexion in dieser in horizontaler
Richtung verlängert. Weiter wird die Reflexion durch die schwarzen Streifen
schlitzförmig, so daß die Reflexion in dieser nicht kontinuierlich ist. Dadurch ist es
möglich, ein Bild hoher Qualität zu liefern, welches höheren Kontrast, hohe
Auflösung und weniger Reflektionen aufweist.
Tabelle 2
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Anmerkung: externes Licht ist schräges (diffuses), von der Decke einfallendes
Licht und wird mit einer Beleuchtungsintensität von 500 Lux im
Mittelpunkt der Schirmoberfläche gemessen.
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D: Dunkelkammer
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E: externes Licht
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Projektionsschirme der oben
erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen gemäß der Erfindung unter
Bezugnahme auf Fig. I 1 erläutert.
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Ein Basismaterial 61 für eine linsenförmige Linsentafel, welches aus einer
Strangpresse 60 einer Strangpreßmaschine extrudiert wurde, wird durch eine
Eintrittsseiten-Matrizenwalze 62 geführt, um die eintrittsseitige linsenförmige Linsenoberfläche
auszubilden, sowie eine abstrahlseitige Matrizenwalze 63, um die abstrahlseitige
linsenförmige Oberfläche auszubilden, um so die linsenförmige Linsentafel 1 zu
bilden. Dabei wird eine Tafel 64 aus transparentem Harz, die mit dem Basismaterial
61 der linsenförmigen Linsentafel kompatibel ist, der abstrahlseitigen Matrizenwalze
63 zugeführt, um die abstrahlseitigen linsenförmigen Linsen und die schwarzen
streifenförmigen Flächen auszubilden, um so die Oberflächenschicht 1a zu bilden,
welche auf der dem Betrachter am nächsten liegenden Oberfläche kein
lichtstreuendes Material enthält. In dieser Ausführungsform erhält man, unter Verwendung
einer kompatiblen transparenten Harztafel, in welche die das sichtbare Licht
absorbierende Material hineingemischt ist, zusammen mit einer linsenförmigen
Linsentafel, in welche das lichtstreuende Material hineingemischt ist, den transparenten
Projektionsschirm der ersten Ausführungsform. Wenn weiter die linsenförmigen
Linsen, welche die Flächen 2a-a, und die schwarzen Streifen, welche die Flächen 3a-a
auf der abstrahlseitigen Matrizenwalze 63 bilden, spiegelartig sind, erhält man den
Projektionsschirm des weiteren Beispiels.
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Nachfolgend wird ein weiteres Verfahren zur Ausbildung der dem Betrachter am
nächsten liegenden Oberflächenschicht 1a erläutert, die kein lichtstreuendes Material
enthält. Das Basismaterial 61 für die linsenförmige Linsentafel 61 wird aus der
Strangpreßmaschine 60 extrudiert, so daß die linsenförmige Linsentafel 1 auf ihrer
Eintrittsseite mit den linsenförmigen Linsen 5 und auf ihrer Abstrahlseite mit den
linsenförmigen Linsen 2 und den schwarzen Streifen 3 ausgebildet ist. Dann wird
ein Metall oder Nicht-Metall, ein Metalloxid oder ein Nicht-Metalloxid, wie etwa
MgF&sub2;, SiO&sub2;, durch Aufdampfen, Sputtern oder dergleichen auf den außenliegenden
Oberflächen der linsenförmigen Linsen und der schwarzen Streifen 3, die sich auf
der abstrahlseitigen Fläche oder der linsenförmigen Linsentafel 1 befinden,
niedergeschlagen, so daß auf diesen dünne Filme gebildet werden, wodurch es möglich ist,
Spiegelflächen zu erhalten, welche bei geringerer Reflexion den
Durchlässigkeitsgrad verbessern können.
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Das oben erwähnte Verfahren ist für das weitere Beispiel effektiv. Selbstverständlich
kann ein transparentes Material durch Beschichten, Eintauchen, Bedrucken,
Bestreichen oder dergleichen ausgebildet werden.
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Weiter kann ein Verfahren, bei welchem ein Film mit einem transparenten Material
beschichtet oder bedruckt und dann das transparente Material vom Film durch eine
Heißpresse, eine Walze oder dergleichen zur Ausbildung eines dünnen Films
übertragen wird, ein weiteres Verfahren, bei welchem eine Trägerlage mit einem
transparenten Material beschichtet oder bedruckt wird, und danach die Lage allein von
diesem abgeschält wird, usw., verwendet werden. Wenn kein sichtbares Licht
absorbierendes Material in die oben erwähnte transparente Tafel hineingemischt ist, kann
der Projektionsschirm des weiteren Beispiels gefertigt werden. Wenn das das
sichtbare Licht absorbierende Material in dieses hineingemischt ist, können die
Projektionsschirme der ersten und zweiten Ausführungsformen ausgebildet werden.