ПРОЕКЦИОННЫЙ ЭКРАН Советский патент 1969 года по МПК G03B21/60 

Изобретение относится к области кинотехники.

Известны и применяются длительный период, времени проекционные экраны, имеющие светоконцентрирующие поверхности, изготовленные из -стеклянных или пластмассовых шариков (бисерин), выпуклых или вогнутых образований, пузырьков или водяных струй и т. п. Все эти проекционные экраны имеют низкий выход света без потери контрастности и насыщенности цвета в условиях постороннего света.

Предлагаемое изобретение состоит в том, что создается фронтальный проекциониый экран, который имеет значительно увеличенное полезное отражение света.

Достигается это тем, что поверхность проекционного экрана состоит в основном из продолговатых выступов и впадин, которые являются наиболее подходящими для отражения внутри специальной заранее определенной зоны наблюдения света с высокой концентрацией в виде проектируемого изображения, независимого от окружающего света с любой боковой стороны от экрана, лежащей вне зоны наблюдения. Экран характеризуется отражающей поверхностью, в которой продолговатые выступы и впадины имеют неодинаковую щирину и длину, но группируются в основном в одном направлении, и количество

продолговатых выступов составляет от 400 до 1200 штук на 1 см, если мерить ъ направлении, перпендикулярном направлению вытянутости выступов.

в качестве отражающей поверхности экрана используется неровная матовая сторона фольги, например, из алюминия, которая крепится к основе экрана, желательно аркообразной формы. Неровная матовая поверхность такой фольги получается при взаимодействии поверхностей двух листов фольги, когда они вместе прокатываются под давлением, а затем разделяются. Поверхность обработки листов после разделения обнаруживает случайно распределенные и в общем продолговатые нерегулярности, которые имеют форму новерхности деформации и которые вытяиуты в основном в направлении, периендикулярном направлению движения листов при прокатывании.

Такие поверхности могут иолучаться также при прокатывании аналогичным образом лент из органических полимеров.

Такие выступы и виадины трапецеидальной формы получаются при прокатывании под давлением, по крайней мере, двух листов, или сплошных кусков металла толщиной порядка от 0,01 до 0,4 мм гладкими роликами под давлением от 100 до 1500 кг1см-. Продольные нерегулярности распределены случайно, вытянуты 13 основном в направлеиии, перпендикулярном нанравлению прокатки лнста. Получается очень малый размер элементов отделы ой нерегулярности, пр {мерно 400-1200 штук на 1 см с глубиной от 0,5 до 5,0 мк, нредпочтительно в нределах от 1,0 до 1,5 мк.

На фиг. 1 представлен предлагаемый проекционный экран, обш,ий вид; на фнг. 2-то же, разрез но линии Л-/4 на фиг. 1; на фиг. 3 - микрофотография отражающей новерхности фольги; на фиг. 4 - микрофотография вертикального разреза металлической фольги, ноказанной на фиг. 3; на фиг. 5 указан график углового распределения отраженного экраном света; на фиг. 6 приведено увеличенное изображение поперечного сечения основы экрана; на фиг. 7 - графическое сравнение углОВ отсечения и рассеивания для нерифленого и рифленого двумерного изогнутого экранов.

Проекционный экран 1 состоит из основания 2, алюмнниевой фольги 3, иредетавляющей собой отражательную поверхность, нанесенную на двумерно изогнутую поверхность основы 4. Радиус кривизны но-верхности основы может быть в 4,5 раза больше Н1ирипы экрана.

Радиусы кривизны в вертикальной и горизонтальной плоскостях могут быть разные, причем новерхности, образоваиные при этом, имеют тороидальный вид. Основание 2 может быть выполнено из жесткого материала. Фольга 3 нрикрепляется к основе 4 так, чтобы матовая неровная поверхность ее была обращена в сторону проектирования, она имеет продолговатые нерегулярности 5, микрофотография вертикального разреза которых приведена на фиг. 4.

Коэффициент светимости или кратность увеличения яркости определяется как отношение светимости материала к светимости идеального рассеивателя. Кривая 6 матовой поверхности (см. фиг. 5) представляет распределение горизонтального света, а кривая 7 - вертикальное раснределепне для дву.мерно вогнутого экрана, имеюн его поверхность из фольги 3.

Светимость или кратность увеличения яркости описываемо-го экрана, как видно но фиг. 5, примерно равна 17 по оси для материала, имеющего отражательную поверхность, содержащую нерегулярности 5, показанные на фиг. 3, и резко надает с увеличепие.м угла рассеивания, особенно в вертикальном нанравлении. Средняя кратность узеличення составляет примерно 10 внутри полезного угла обзора и резко падает с увеличением угла рассеивания. Значительное уменьи1ение коэффициента светимости на высоких углах обзора дает чрезвычайно эффективное отсечение постороннего света.

Кривые 8 и 9, наложенные на кривые для описываемого экрана, представляют вертикальное и горизонтальное распределение соответственно светимости одного из лучших существ ющих известных экранов промышленного изготовления, имеющих среднюю кратность увеличения яркости менее че.м 2. Из сравнения двух таких экранов легко оценить, что средняя яркость онисываемого экрана для данной аудитории углов много выше, чем у лучших нромышленных экранов, и что отсекаются довольно высокие уровни

постороннего света.

В этом случае яркость экрана увеличивается за счет уменьшения угла рассеивания света. Однако уменьшение угла рассеивания уменьHjaeT также размер используемого пространства аудитории. Экран, обладающий такой увеличенной яркостью, должен желательно иметь основу с двумерно изогнутой поверх 1остью, на которую прикрепляется фольга 3, так что для отражения проецируемых изображеиий используется грубая поверхность фольги, имеющая продольные нерегулярности 5. Для идеального распределения отражения света, падающего на материал экрана, желательно иметь постоянное соотношение светимости, которое должно раснространяться до гранпн желательного угла и затем резко падать до нуля светимости. Так, например, материал, идеальный без потерь для перекрытия углов, имеющих - 10 в вертикальном

направлении и +25° в горизонтальном нанравлении должен иметь коэффициент светимости 11,0 внутри этих углов и О - вне этих углов. Материал, изготовленный из алюминиевой фольги, который считался приемлемым

для проекционного экрана, имеет отношение светимости 16,0 на 0° и затем падает иримерпо до 4,0 па угле рассеивания +8° но вертикали и :; 25° по горизонтали. Хотя такой матернал дает среднее отношение около 10,0 и

благодаря двумерной кривизне основы экрана не приводит к образованию «горячего пятна или перавномерной освещенности всех частей экрана для каждого зрителя, однако кое-кто, близкий к краю аудитории, может видеть затем:ченпую картину и заметить ухудшение контрастности и цветовой чистоты в присутствии сильного постороннего света. Кривая отношения светимости для имеющихся в наличии материалов не падает настолько резко,

как это бы хотелось в ограниченных углах. Свет, представленный в «хвостовой части кривой (на наибольших углах обзора) не используется и несет с собой потерю эффективности, но вероятно, даже более важным

является тот факт, что этот неиспользуемый свет позволяет отражать экраном окружающий свет из более широких углов к некоторым зрителям. Оптимальный контраст был бы достигнут с кривой отношения светимости,

имеющий плоскую вершину и более резкий спад.

Было определено, что нлоская вершина и резкие спады - отношения светимости могут быть достигнуты при получении меньших

углов рассеивания материала основания, скомбинированного с подходящей ребристой структурой на изогнутой поверхности основания. Такая рифленая структура не представляет собой точной «линзообразной структуры, поскольку рифленая структура не представляет изогнутой поверхности- для падающего на нее света. «Линзообразная структура может использоваться, но это не обязательно. Рифленая структура показана на фиг. 6. Было определено, что комбинация четырехплоскостной поверхности, показанной на фиг. 6, дает коэффициент светимости, наиболее близко подходящий к опитимальному значению. Рифленая структура состоит из вертикально расположенных сплошных пазов или бороздок 10 с донными поверхностями FI и FZ, расходящимися сторонами длиной, обозначенной S. Поверхность .Fi образует угол 0 с поверхностью F. Пазы 10 расположены так, что остаются промежуточные фаски. Такая структура пазов может быть образована на двумерно изогнутой поверхности основы 4 и затем покрыта алюминиевой фольгой 3. Поверхности /i и р2 являются действительно вертикальными полосами сферической поверхности 4, а не плоскими.поверхностями. Угол 0 измеряется отиосительио проекции, касательной к сферической поверхности, определяющей или поверхность FI или поверхность F, в любой точке. На практике поверхности Fj или FZ могут быть уменьшены до нуля до получения правильной общей сферической поверхности.

Величина Р, которая представляет собой эффективный шаг между смежными бороздками или лазами, должна составлять не более .примерно Viooo от ширины экрана, с тем, чтобы рифленая структура в общем не была заметна с нормальной дистанции наблюдения. Например, для экрана 50 см Р 0,05 см, а для экрана 86 си 0,075 см.

На фиг. 7 пунктирные линии «ривых // и 12 показывают коэффициент светности для различных горизонтальных и .вертикальных углов рассеивания соответственно для двумерно вогнутого экрана, имеющего отражательную поверхность в соответствии с изобретением, по без рифленой Структуры. Сплошные линии /5 и 14 показывают горизонтальные и вертикальные углы -рассеива/ния соответственно, когда используется алюминиевая фольга 3, иэдеющая более узкий угол рассеивания в качестве отражательной поверхности на двумерно вогнутой основе экрана с рифленой структурой. Следует заметить, что рассеяние в горизонтальном направлении сохраняет в основном

постоянный коэффициент светности около 16,0 до угла, равного ;-; 17 после которого коэффициент ПадаетПримерно до 40% от максимального значения прн -25° и на больших

углах проявляет резкий спад. Прн разлнчных размерах экрана и аудитории может оказаться желательным увеличить угол рассеивания, что может быть достигнуто изменением шага бороздок пли промежутков между верхними

гранями рифленой структуры.

Коэффициент яркости фронтального проекционного экрана значительно увеличивается TipH использовании материала, имеющего поверхность со случайно распределенными и в

общем продолговатыми нерегулярностями, которые кондентрируют свет с высокой эффективностью внутри предпочитаемых углов, как было описано выше.

Предмет изо бретения

20

1.Проекционный экран, содержащий вогнутую отражательную поверхность, отличающийся тем, что, с целью увеличения полезного

отражения света, на отражательную поверхность нанесены продолговатые выступы и впадины трапецеидальной формы разной длины, расположенные в количестве от 400 до 1200 штук в 1 см в направ,тении поперечного

сечения их с глубиной от 0,5 до 5,0 мк, предпочтительно в пределах от 1,0 до 1,5 мк.

2.Экран по п. 1, отличающийся тем, что отражательная поверх1ность изогнута по д.вум направлениял, причем один радиус кривизны

расположен в плоскости предпочтительного отражения, а другой - в плоскости, перпендикулярной плоскости предпочтительного отражения и параллельной направлению вытяпутости выступов и впадин, покрывающих

экран.

3.Экран по пп. 1-2, отличающийся тем, что .радиус кривизны поверхности экрана в 4,5 раза больше ширггвы его.

4.Экра1Н но пн. 1-3, отличающийся тем, что отражательная поверхность представляет

собой металлическую фольгу из алюминия.

5.Экран по пп. 1-4, отличающийся тем, что отражательная поверхность укреплена на основе экрана.

6. Экран по ПП. 1-5, отличающийся тем, что основа экрана представляет собой расположенные параллельно и вертикально грани, образованные бороздками, имеющими расходящиеся боковые поверхности.

7. Экран по п. 6, отличающийся тем, что шаг бороздок основы не превышает 1 : 1000 от ширины экрана.

,4 V-

..т .ДШ%

«K;iS4sr;ftг,

-й(г- ;:-Ж}Ч5Жйдаз - Й Ш|| ЩЙ§ЙШ%

. - А:;Й5Й ;Я

----jJsiSttil fiAlpff Й; &«11

2500

Pus. f-f

Ю 20 -30 W,50 60 70

10 Угол poccei/oaHi/я Ф/je 5

-1

.О 80