DE3315475A1

DE3315475A1 - Projektionsfernsehschirm fuer ausgewaehlten betrachtungswinkel

Info

Publication number: DE3315475A1
Application number: DE19833315475
Authority: DE
Inventors: Bertram Indianapolis Ind. Vanbreemen
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1983-11-03
Also published as: JPS59281A; US4452509A

Description

RCA 77933/Sch/Ro.
US-Ser.NQ. 372,810
AT: 28. April 1982

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Projektionsfernsehschirm für ausgewählten Betrachtungswinkel

Die Erfindung bezieht sich auf Projektionsschirme für Fernsehempfänger mit Rücklichtprojektion und insbesondere auf Schirme mit einer Mehrzahl von Linsenelementschichten.

Fernsehempfänger mit Rücklichtprojektion weisen eine oder mehrere Bildröhren auf, ferner eine Linse und eine Reflexspiegelanordnung sowie einen durchscheinenden Schirm, auf dem ein vergrößertes Bild von den Bildschirmen der Bildröhren entsteht. Die Bilder der Bildröhren werden auf die Rückseite des Schirmes projiziert, so daß der ganze Projektionsfernseher in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht werden kann.

Ein Rücklicht-Fernsehschirm enthält typischerweise eine kreisförmige Fresnellinse, welche das Licht von den Bildschirmen der Bildröhren im wesentlichen kollimiert. Eine Lentikularlinsenanordnung, die aus vielen vertikal orientierten Lentikularlinsen besteht, fokussiert die Lichtstrahlen von der Fresnellinse auf eine Bildebene, die ein Teil der Lentikularlinsenandnung sein. kann. Die Lentikularlinsen bestimmen den horizontalen Streuwinkel, welcher den horizontalen Betrachtungsbereich definiert. Eine Diffusionsschicht, die ein überzug auf einer Oberfläche der Lentikular-

linsenanordnung sein kann, sorgt für einen vertikalen Streuungswinkel, der einen vertikalen Betrachtungsbereich definiert. Der Betrachtungsbereich ist definiert als der Winkel zwischen Lichtstrahlen, die um 3db unter den Maximumlichtstrahl liegen, also die 50% der Helligkeit des maximal hellen Lichtstrahls haben.

Der vertikale Betrachtungsbereich, der sich durch die Diffusionsschicht ergibt, liegt in der Größenordnung von 15". Für die günstigste Betrachtungsposition muß daher die Augenhöhe des Betrachters im wesentlichen auf einer Linie der Hauptstrahlachse liegen, die normalerweise mit der Schirmmitte zusammenfällt. Bei einigen Anlagen kann diese Position für den Betrachter schwierig einzunehmen sein, etwa wenn der Empfänger oberhalb dem Zuschauer aufgestellt ist, damit ein einziger Schirm von einer großen Anzahl von Zuschauern betrachtet werden kann.

Es ist auch erwünscht, einen Empfänger für den Hausgebrauch kompakt und mit geringem Profil auszubilden, um Störungen des Raumeindruckes minimal zu halten. Bei einem solchen Projektionsfernsehempfänger mit kleinem Profil liegt die Hauptstrahlachse des Projektions-Schirmes erheblich unterhalb der Augenhöhe eines normalen Betrachters, so daß viele Zuschauer sich außerhalb des gewünschten Betrachtungsbereichs befinden.

Es gibt viele Lösungen für dieses Problem. So kann der gesamte Projektionsmechanismus einschließlich des Schirmes nach hinten gekippt werden. Dabei können aber Schirmreflexionen von Deckenbeleuchtungen auftreten. Beläßt man den Schirm vertikal und kippt nur den übrigen Projektionsmechanismus, dann ändert sich dabei auch der Winkel des Hauptlichtstrahls, aber bei einer

solchen Anordnung treten unerwünschte Trapezverzeichnungen der abgetasteten Raster auf.

Man kann auch einen Spezialdiffusor verwenden, um eine nach oben gerichtete Diffusionskomponente zu erzielen, jedoch wird dann ein zusätzliches Schirmelement in der Schirmanordnung erforderlich. Auch kann man in die Schirmanordnung eine Primenkomponente einbauen, um eine Vorzugsrichtung der Lichtstrahlen zu erhalten, zwar braucht man dafür kein zusätzliches Schirmelement, aber die vorhandenen Elemente werden komplizierter und teuerer.

Die Erfindung bezieht sich nun auf einen Fernsehschirm für Rücklichtprojektion mit einem vertikalen Betrachtungsbereich, der um die Mitte des sichtbaren Bildes asymmetrisch ist und eine maximale Schirmhelligkeit für Betrachtungswinkel außerhalb der Schirmmitte ergibt.

Gemäß der Erfindung ist ein Schirm für einen Rücklicht-Projektionsfernsehempfänger vorgesehen, bei dem ein auf einer Seite des Schirmes entstehendes Bild für einen Betrachter auf der anderen Seite des Schirmes projiziert wird. Der Schirm weist eine Feldlinse auf, die das von dem Ausgangsbild kommende Licht kollimiert. Eine Fokussierlinse fokussiert das Licht von der Feldlinse, um ein sichtbares Bild auf der Abbildungsoberfläche des Schirmes zu bilden. Ein neben der Fokussierlinse angeordneter Diffusor sorgt für einen vertikalen Betrachtungsbereich. Der Hauptstrahl der Feldlinse durchläuft die Abbildungsoberfläche an einem Punkt, welcher gegen den Mittelpunkt des sichtbaren Bildes versetzt ist. Daher liegt der Betrachturigsbereich asymmetrisch zu einer senkrecht zur Abbildungsoberfläche

an deren Hittelpunkt stehenden Ebene.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen von oben gesehenen Schnitt durch einen Teil eines Fernsehschirms für Rücklichtprojektion unter Veranschaulichung der Strahlwege repräsentativer Lichtstrahlen,

Fig. 2 einen Seitenschnitt durch einen Rücklicht-Projektionsfernsehschirm gemäß dem Stande der Technik zur Veranschaulichung der Wege der repräsentativen Lichtstrahlen,

Fig. 3 eine Rückansicht eines Rücklicht-Projektionsfernsehschirmes gemäß der Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 4 einen Seitenschnitt durch den in Fig. 3 gezeigten Schirm zur· Veranschaulichung der Wege repräsentativer Lichtstrahlen und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer fernsteuerbaren Schirmjustiereinrichtung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Draufsicht eines repräsentativen Rücklicht-Projektionsfernsehschirms. 10 gehen Lichtstrahlen 9 von einer (zur Vereinfachung der Erläuterung der Funktionsweise des Schirms) punktförmigen Lichtquelle 11 aus. Der Lichtschirm 10 hat ein Fresnellinsenelement 12, das als Feldlinse wirkt und das von der Quelle 11 kommende Licht wesentlich kollimiert. Die kollimierten. Lichtstrahlen durchlaufen dann eine Lentikularlinsenanordnung, nachfolgend auch Linsenraster 13 genannt, das aus kleinen vertikal verlaufenden

Linsenrasterelementen 14 besteht. Das Linsenraster fokussiert die Lichtstrahlen von der Fresnellinse auf eine Abbildungsoberfläche 15, die in Fig. 1 als eine den Linsenelementen 14 gegenüberliegende Oberfläche des Linsenrasters 13 gezeigt ist. Die Konstruktion des Linsenrasters 13 bestimmt den Winkel der Lichtstreuung, die von der Abbildungsoberfläche 15 aus erfolgt. Auf diese Weise definiert das Linsenraster den Betrachtungswinkel oder -bereich, der hier in der Horizontalebene mit 0„ bezeichnet ist. Der Betrachtungs bereich läßt sich definieren als der von Lichtstrahlen einer Helligkeit von 50% der Helligkeit des Hauptlichtstrahls des Betrachtungsbereichs eingeschlossene Winkel. Ein typischer horizontaler Betrachtungswinkel kann 45° auf jeder Seite der Schirmmittellinie betragen. Die Linsenrasterelemente fokussieren das ankommende Licht auf bestimmte Bereiche der Abbildungsoberfläche des Schirmes. Diejenigen Bereiche, wo kein Licht fokussiert wird, können daher zur Vergrößerung des Kontrastes des projizierten Bildes dunkler sein.

Man kann auch die Linsenrasterelemente einen vertikalen Betrachtungsbereich bilden lassen, jedoch besteht eine preiswertere und daher gebräuchlichere Lösung in der Verwendung einer Diffusorschicht auf der Abbildungsoberflächenseite des Schirmes. Diese ist in Fig. 2 als Schicht 16 dargestellt. Die Diffusorschicht kann auch in Form eines separaten Linsenelementes gebildet werden und beispielsweise zwischen der Fresnellinse und dem Linsenraster angeordnet werden. Die in Fig. veranschaulichte Anordnung streut das Licht leicht im Sinne der Bildung eines vertikalen Betrachtungsbereiches mit einem Betrachtungswinkel Θ_ν, der in der Größenordnung von +7° von der Schirmmittellinie gemäß Fig. 2 liegen kann. Bei einem Projektionsfernsehempfänger geringen Profils kann die Augenhöhe eines typischen

Betrachters 17 außerhalb des Betrachtungsbereiches liegen, und dies ist eine unerwünschte Betrachtungsposition.

Fig. 3 zeigt einen Rücklicht-Projektionsfernsehschirm, welcher die Symmetrie des vertikalen Betrachtungsbereiches verändert, so daß der Projektionsfernsehempfänger in einer Lage aufgestellt werden kann, welche andernfalls zu unzweckmäßigen Betrachtungspositionen führen würde. Die Mitte 20 der Kreis-Fresnellinse 12 fällt nicht mit der Mitte 21 des sichtbaren Bildes auf der Schirmoberfläche 15 zusammen. Gemäß Fig. 3 befindet sich die Mitte 20 der Fresnellinse um einen Abstand D oberhalb der Bildmitte. Die vertikal orientierten Linsenrasterelemente 14 sind ebenfalls in Fig. 3 zu sehen, wobei ein Teil der Fresnellinse 12 weggebrochen ist. Wie Fig. 4 zeigt, führt eine Verschiebung der Mitte 20 der Fresnellinse gegenüber der Mitte 21 des sichtbaren Bildes zu einem Verkippen des Hauptlichtstrahls gegenüber dem Linsenraster 13. Da-. durch verlagert sich der Winkel des vertikalen Betrachtungsbereiches nach oben, so daß der Betrachter sich in einer günstigeren Betrachtungsposition befindet. Für einen Rücklicht-Projektionsschirm mit einer Diagonalabmessung von beispielsweise 127 cm führt eine vertikale Versetzung der Fresnellinsenmitte um etwa 15 cm zu einem vertikalen Betrachtungsbereich Θ von etwa 14° mit einem positiven Vertikalwinkel von etwa 13,5° und einem negativen Vertikalwinkel von etwa -0,5°, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist.

Man kann natürlich die Mitte der Fresnellinse gegenüber der Mitte des sichtbaren Bildes auch nach unten verschieben, um den vertikalen Betrachturigsbereich nach unten auf einen Zuschauer zu richten, wie es beispiels-

-ιοί weise zweckmäßig ist, wenn der Projektionsfernseher oberhalb der Zuschauer installiert ist, etwa dann, wo eine große Anzahl von Zuschauern fersehen will. Dies läßt sich erreichen durch Verdrehen einer Fresnellinse gemäß Fig. 3 zur Verlagerung der Linsenmitte 20 unterhalb der Bildmitte oder durch Konstruktion der Fresnellinse mit Übergröße, so daß ein Betrachter ihre Position leicht im Sinne einer Optimierung der Lage des Vertikalbetrachtungsbereiches für eine individuelle Zuschauerposition einstellen kann.

Diese individuelle Schirmeinstellung läßt sich erreichen durch Bewegung der Fresnellinse mittels eines oder mehrerer Motoren, die von einem am Empfänger angebrachten Schalter oder über eine Fernsteuerung betätigbar sind. Auf diese Weise kann jeder Betrachter leicht die Lage der Fresnellinse einstellen, um für eine spezielle Betrachterposition eine maximale Schirmhelligkeit zu haben. Fig. 5 zeigt ein Schema, bei dem ein Fernsteuergerät 25 Signale an einen Fernsteuerempfänger 26 am Fernseher liefert, welcher den Betrieb von Motoren 27 und 30 steuert. Die Motoren 27 und 30 sind mit einem Fresnellinsenelement 31 des Projektionsschirmes verbunden und so angeordnet, daß sie das Fresnellinsenelement 31 gegenüber den anderen Schirmelementen horizontal oder vertikal bewegen können, um den Betrachtungsbereich für eine bestimmte Betrachterposition einzustellen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Fresnellinse, das Linsenraster und die Abbildungsoberfläche zu einer einheitlichen Struktur zusammengeschichtet sein können. Bewegungen dieser einheitlichen Struktur gegenüber der Projektionsoptik würden die gewünschte Einstellung des Betrachtungsbereichs oder -winkeis erlauben.

Claims

10

15

'"DR." DIETER"V. DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. INC.WOLFGANG HEUSLER

MARIA-THERESIA-STRASSE POSTFACH 86 02

D-8OOO MUENCHEN

RCA 77933/Sch/Ro. US-Ser.No. 372,810 AT: April 28, 1982

ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS

TELEFON 089/4 70 60 TELEX 522 TELEGRAMM SOMBEZ

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

20

Projektionsfernsehschirtn für ausgewählten Be trachtung swinke1

25

30

35

Patentansprüche

GA) Schirm für einen Rücklicht-Projektionsfernsehempfänger zur Projektion eines auf einer Seite des Schirmes entstehenden Bildes für einen auf der anderen Seite des Schirmes befindlichen Betrachter, mit einer Feldlinse, welche das vom ursprünglichen Bild kommende Licht wesentlich kollimiert, mit einer Fokussierlinse, die das von der Feldlinse kommende Licht zur Bildung eines sichtbaren Bildes auf einer Abbildungsoberfläche des Filmes fokussiert, und mit einem neben der Fokussierlinse angeordneten Diffusor, der einen vertikalen

POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 69148-800

BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN (BLZ 70020040) KTO. 6060257378 SWIFT HYPO DE MM

I I) «

-2-

Betrachtungsbereich ergibt, dadurch gekennzeichnet , daß der durch die Feldlinse (12) hindurchtretende Hauptlichtstrahl an einem gegenüber dem Mittelpunkt des sichtbaren Bildes versetzten Punkt durch die Abbildungsoberfläche (15) verläuft, derart, daß der Betrachtungsbereich um eine zur Abbildungsoberfläche an diesem Mittelpunkt senkrecht verlaufende Ebene asymmetrisch ist.

2.) Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptlichtstrahl an einem vertikal gegenüber dem Mittelpunkt des sichtbaren Bildes versetzten Punkt durch die Abbildungsoberfläche (15) verläuft.

3.) Schirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Betrachtungsbereich vertikal asymmetrisch um eine zur Abbildungsoberfläche senkrechte Horizontalebene ist.

4.) Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierlinse ein Linsenraster (13) mit vertikal orientierten Linsenrasterelementen (14) aufweist.

5.) Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis ι, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinse eine Fresnellinse (12) mit kreisförmigen Linsenelementen ist.

6.) Schirm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Mitte der Fresnellinse (12) vertikal gegenüber der Mitte des sichtbaren Bildes versetzt ist.

7.) Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Lage der Feldlinse (12) zur Bestimmung der Lage des vertikalen Betrachtungsbereiches gegenüber dem sichtbaren Bild einstellbar ist.

8.) Schirm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstellung der Feldlinse (12) mit Hilfe eines Fernsteuergerätes (25) einstellbar ist.

9.) Schirm anch einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinse (12), die Fokussierlxnse (14) und der Diffusor (16) zu einer einheitlichen Struktur zusammengeschichtet sind.