DK174709B1 - Baglysprojektionsskærm - Google Patents

Description

DK 174709 B1 - i -

Den foreliggende opfindelse angår en baglysskærm bestående af to skærmelementer hvoraf det bagerste element, som vender mod projektoren, tjener til parallelisering af lyset fra projek-5 toren og det forreste element, som er et billeddannende element, har på sin bagside i skærmens brugsstilling, vertikale, retlinjede parallelt fortløbende konkave linser, og hvor der mellem disse linser er flader, som er påført et for lys uigennemtrængeligt materiale f.eks. sort farve.

10

Baglysprojektorskærmen har i vidt omfang været anvendt til videoprojektionsapparater, mikrofilmlæseapparater, datamaskiner og flysimulatorer.

15 Fælles for US patent No. 3.832.032 og 4.432.010 er at det forreste linseelement på den side, der vender mod iagttageren, har parallelle sorte striber, og på sin bagside har parallelt løbende konvekse linser i vertikal retning, når skærmen er i sin brugsstilling. Den væsentligste forskel fra 20 ovennævnte patenter og den foreliggende opfindelse er, at det forreste skærmelements bagside ifølge den foreliggende opfindelse har konkave linser, og at forsiden er uden lysabsorberende striber. En anden væsentlig forskel er, at ovennævnte US patenters forside skærmelement er meget tyndt, idet skærm-25 ens tykkelse tilnærmelsesvist svarer til afstanden mellem linsetoppene, der igen svarer tilnærmelsesvist til fokuslæng-den for de enkelte linser. Til trods for at skærmene har striber med lysuigennemtrængeligt materiale, vil en stor del af det udefra kommende lys trænge ind i skærmen mellem de 30 sorte streger og blive totalreflekteret i skærmens bagsidelinse, der i denne sammenhæng kan betragtes som en spejlende krum overflade, og derfor vil reflektere lysstråler tilbage til iagttageren. Endvidere kendes fra US pat. No. 4.573.764 et skærmelement, hvor der på den side, der vender mod iagt- DK 174709 B1 - 2 - tageren, er linsetoppe til spredning af lyset horisontalt.

Det fremgår af patentet, at linsetoppenes inderside totalreflekterer lyset, der herefter strømmer ud gennem linsernes toppe.

5

Det er formålet med den foreliggende opfindelse, at forbedre kontrasten ved at hindre rumlys, som trænger ind i skærmen, i at blive reflekteret tilbage til iagttageren.

10 Det er kendt at frembringe et projekteret TV-billede ved at rette tre projektorer med hver sin grundfarve (rød, grøn og blå) mod en transparent projektionsskærm. De tre projektorer er som regel anbragt ved siden af hinanden horisontalt, og det afgående, forstørrede billede er rettet mod den trans-15 parente skærm. På grund af, at de tre projektorer er anbragt ved siden af hinanden, danner deres optiske akser vinkler med hinanden. Normalt danner de optiske asker vinkler med hinanden fra 7° til 12°, afhængig af billedrorets størrelse og afstanden fra billedror til transmissionsskærra.

20

De fleste konstruktører af projektions-TV placerer det grønne billedror mellem det røde og blå, således, at det grønne billedes optiske akse projekteres vinkelret ind på den transmitterende skærm. Dette medfører, at det blå og røde bille-25 drørs optiske akser afviger med f.eks. 9° i forhold til det grønne billedrors optiske akse.

Det er kendt at konstruere et TV-baglysprojektionsskærm som vist på fig. 1, og hvoraf fig. 4 viser et horisontalt snit 30 gennem skærmen fig, 1, nr. 4, der er anbragt i skærmens brugsstilling med de parallelle konvekse linser 18 og 19 vertikal løbende, og hvor 15 angiver en fresnellinse til parallelisering af lyset, 16 angiver den billeddannende skærm med linsen 18, hvis brændpunkt sammenfalder med linse 19's - 3 - DK 174709 B1 overflade, og hvor der mellem de konvekse linser 19, 19a er 'anbragt kamme til påføring af afdækningsstriberne for at øge kontrasten.

5 Da linsen 18 kun tjener til spredning af lyset horisontalt tilsættes skærmen af den kendte konstruktion i fig. 1, 4 og 6 glaspulver eller Si02 til spredning af lyset i vertikal retning .

10 Disse lysbrydende partikler er ofte jævnt fordelt i hele skærmelementets tykkelse og vil derfor bevirke, at ikke alle stråler rammer linse 19 i et veldefineret brændpunkt, se fig.

6, men afbøj es i uønskede retninger og virker derfor forringende på billedkvaliteten. De lysspredende partikler er 15 ikke indtegnet på fig. 4, 5 og 7, men er illustreret på fig.

6 ved at lysstrålerne 22, 23 og 25 bugter sig gennem skærmen, og endvidere er spredningen af lyset illustreret ved vektorskaren 24 og 24a. Endvidere ses at lysstrålen 23 stammende fra den røde eller blå lysgiver går tabt på grund af indre 20 refleksion, da indfaldsvinklen or er 7-10° større end den grønne lysgivers optiske akse.

Fig. 5 og 7 viser strålegangen for rumlys, som trænger ind i den kendte skærm og reflekteres tilbage til iagttager. Det er 25 blandt fagfolk kendt at mattere forsiden af linse 19, se fig.

6. Denne mattering skal forhindre generende spejling fra omgivelserne. Den irregulære overflade, som spreder lyset, nedsætter kontrasten væsentligt. Forklaringen på denne kontrastforringelse er, at en irregulær overflade altid vil have 30 en vinkel i forhold til skærmens overflade således, at uanset hvor i rummet lysstrålen kommer fra, vil den gennemtrænge linserne 19 og blive totalreflekteret i linsen 18, fig 5.

- 4 - DK 174709 B1

Det er kendt blandt fagfolk, at en baglysprojektionsskærms •billeddannende evne forringes, når den anvendes i et meget oplyst rum. Det er endvidere kendt, at spredning af lyset i skærmen af det lys, der projekteres op på skærmen, spredes 5 udenfor det ønskede belyste område, idet lyset kan vandre fra den belyste rille til naborillerne, se fig. 5 og 7. Det samme forhold gør sig gældende for lys, der fra skærmens forside falder ind i skærmen, hvoraf noget af lyset går tabt inde i skærmen, mens noget spredes til naborillerne.

10

Begge forhold virker generende på billeddannelsen, herunder navnlig udviskning af farvenuancerne.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at forhindre 15 nævnte indre refleksion og dermed øge kontrasten.

Ifølge opfindelsen opnås denne kontrastforbedring ved at forsyne bagsiden af skærmen med lineære vertikalt anbragte retlinede konkave linser, der skal sprede de ankommende lys-20 stråler fra projektionssystemet.

Baglysprojektionsskærm ifølge den foreliggende opfindelse er ejendommelig ved at være en transmitterende linseskærm uden indre reflekterende overflader i skærmen, og hvor hver enkelt 25 linseelement ikke kan reflektere lys til nabolinsen eller tilbage til iagttageren.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningerne, hvor 30 fig. 1 viser et farve projektions TV-system bestående af en to-delt projektionsskærm til belysning af anvendelse af projektionsskærme af den her omhandlende art.

- 5 - DK 174709 B1 fig. 2 viser et perspektiv udsnit af en udførelsesforra for •skærmen ifølge opfindelsen.

fig. 2a viser et perspektiv udsnit af den foreliggende op-5 findelse, hvor det billeddannende element på sin forside har horisontalt løbende linser til spredning af lyset vertikalt, fig. 3 viser et udsnit af det billeddannende element fig. 2a, 10 ifølge den foreliggende opfindelse.

10 fig. 4 viser et tværsnit af en kendt skærmkonstruktion.

fig. 5 og 7 viser refleksioner af rumlys i det i fig. 4 viste skærmelement 16.

15 fig. 6 viser refleksioner af rumlys i den i fig. 3 viste skærm tilsat lysspredende pulver.

fig. 8 viser et snit af skærmen 10 fig. 2 ifølge den fore-20 liggende opfindelse uden sort farve.

fig. 9 viser et tværsnit af en udførelsesform for skærmen ifølge opfindelsen.

25 fig. 10 viser et snit gennem det i fig. 2 viste forreste skærmelement ifølge den foreliggende opfindelse til illustration af strålegangen samt hvorledes rumlys bliver absorberet.

fig. 11 viser et lille udsnit af den kendte skærm monteret i 30 kabinet. Fresnellinsen er fjernet for at gøre billedet mere overskueligt.

- 6 - DK 174709 B1 fig. 12 viser et lille udsnit af den foreliggende opfindelse. •Skærmen er monteret i et kabinet. Fresnellinsen er udeladt for at gøre billedet mere overskueligt.

5 Opfindelsen skal herefter forklares nærmere med henvisning til tegningerne.

Fig. 1 viser, hvorledes de tre projektorer 1, 2 og 3 projekterer fjernsynsbilleder mod bagsiden af en projektionsskærm 10 4. Hver projektor afgiver henholdsvis grønt, rødt og blåt lys. De tre projektorer er anbragt ved siden af hinanden horisontalt således, at projektor 2, som oftest er den grønne projektor, har sin optiske akse vinkelret på skærmen 4.

15 Projektorer 1 og 3's optiske akser danner ofte en vinkel på 6°-10° i forhold til projektor 2.

Ved hjælp af de tre projektorer 1, 2 og 3 samt de foran monterede linser la, 2a og 3a er det muligt at danne et i for-20 hold til projektorerne forstørret billede på skærmen 4.

Fig. 2 viser en udførelsesform i perspektiv for skærmen ifølge opfindelsen, hvor 10 angiver skærmens grundmateriale f.eks. akryl. Skærmen 10s bagside d.v.s. den side, der vender 25 mod lysgiveren, er forsynet med vertikale retlinjet parallelløbende konkave linser (11) hvis linsetoppe er tilnærmelig flade og dækket med lysabsorberende materiale. Da linserne til spredning af lyset horisontalt (11) har konkav krumning, vil næsten alt lys der trænger ind i skærmen fra iagttager 30 side ikke blive reflekteret, men fortsætte ind i kabinettet, som omslutter skærmen, og blive absorberet af kabinettets indersider. I området hvor linsetoppene mødes (12) er der mulighed for totalrefleksion. Men da denne del af linserne er - 7 - DK 174709 B1 påført lysabsorberende materiale vil lysstrålen (14 og 14a) blive absorberet, se fig. 10.

Fig. 5 viser den kendte skærmkonstruktion. Af overskuelig-5 hedsmæssige årsager er fresnellen udeladt. Som det fremgår vil lysstrålerne fra rummet, der træder ind i skærmens forside, blive totalreflekteret, selvom en del af forsiden er dækket med sort farve (21). Lysstrålerne 30 og 30a, som træder tilnærmelsesvist vinkelret ind på skærmen, vil blive 10 totalreflekteret i bagsidelinsen 18. Endvidere ses, at skråt indfaldende lys 31 og 31a også vil blive totalreflekteret i linse 18.

Fig. 6 viser den kendte konstruktion svarende til fig. 5, men 15 tilsat lysspredende pulver f.eks. glaspulver. Dette pulver skal sikre en ønsket spredning af lyset vertikalt og vil i øvrigt medføre en endnu større refleksion fra skærmen.

Fig. 7 er en forenklet tegning af fig. 5, idet forsiden af 20 skærmen har glat overflade. Det ses, at lysstråler fra rummet 35 og 35a, og 36 og 36a, vil blive total reflekteret af linse 18 tilbage til iagttageren.

Fig. 8 viser skærm ifølge opfindelsen, men uden sort farve på 25 linsetoppene. De indfaldende lysstråler fra rummet 37, 38 og 39, som i øvrigt har udfaldsvinkel svarende til strålegangen i fig. 7, bliver i fig. 8 ikke reflekteret tilbage til iagttageren p.g.a. de konkave linser.

30 Som det fremgår af fig. 10 vil indfaldende lysstråler 14 og 14a blive absorberet af den sorte farve 26, 28 og 28a. Lysstråler fra rummet, som p.g.a. deres indfaldsvinkel ikke absorberes af den sorte farve mellem to konkave linser vil, som det fremgår af fig. 12, passerer gennem skærmen og bliver - 8 - DK 174709 B1 absorberet af kabinettets indersider (41), der i øvrigt er •påført sort farve.

Fig. 11 viser et perspektiv udsnit af den kendte skærm uden 5 fresnel linse monteret i kabinet. Som det fremgår vil lys stråler fra rummet 42, 43 og 44 blive reflekteret tilbage til iagttageren p.g.a. linse 18.

Fig. 9 viser et tværsnit af den foreliggende opfindelse, hvor 10 linserne er gjort ekstra dybe for at mindske det flade stykke (26) og påføre linsekrumningen (28 og 28a) en større del med sort farve. Herved øges kontrasten væsentligt.

Da skærme til f.eks. TV-projektion vokser i størrelse, f.eks.

15 1,5 x 1 m, er det logisk for fagfolk, at det er teknisk umuligt at fremstille en skærm (16) som vist i fig. 4 med en delafstand mellem linsetoppene på 0,3 mm og en tilsvarende tykkelse hvilke er kravene i fremtiden til f.eks. LCD (Liquid Crystal Display). Den foreliggende opfindelse kan teknisk 20 udføres med en del-afstand mellem linserne på mindre end 0,3 mm og en tykkelse på f.eks. 2 til 6 mm.

Eksempel

Med et formværktøj, svarende til den i fig. 7 viste profil, 25 blev en 2,5 mm tyk plade af PMMA tilsat 14 g Si02 per m2 og med en kornstørrelse på 15-35/i støbt. Indbyrdes afstand mellem linserne (11) var 0,30 mm. Krumningsradius af linse (11) var 0,12 mm. Linsedybde var 0,20 mm og fladen mellem linserne var 0,025 mm. Den del, hvor to parallelle linser 30 mødes, blev påført sort farve svarende til ca. 18% af hver enkelt linses areal.

- 9 - DK 174709 B1

Skærmen viste følgende parametre:

Peak gain: 8 5 1/2 horisontal: 44° 1/2 vertikal: 7,5°

Peak gain betyder det direkte gennemfaldende lys målt som normal til overfladen i forhold til en kendt ref.

10

Kontrastforhold med slukket apparat.

Skærm ifølge ex. 1 Kendt sortstregsskærm iflo. fiq 4 15

Skærm Hvid ref. Skærm Hvid ref.

9,2 61 9,8 64

Skærmen udviste en større effektivitet end kendt skærm og 20 billedet blev synliggjort over en større synsvinkel end kendt sortstregsskærm.

Fig. 13 viser et tværsnit af den foreliggende opfindelse, hvor der er eksempler på måleforhold.

25

Claims (7)

1. Transparent baglysprojektionsskærm af den art der består af en pladeformet fresnel-linse (31) og en foran 5 denne, set fra iagttageren eller iagttagerne, anbragt billeddannende plade formet som skærm (10), der på sin bagside er forsynet med i skærmens brugsstilling lodret forløbende indad hvælvende linser (11) samt hvor hver af linserne (11) er udformet på en sådan måde, at de 10 bryder de fra fresnellinsen (37) kommende lysstråler, der rammer dem, således at lyset spredes i horisontalt plan KENDETEGNET ved at der mellem hver to af de indad hvælvede linser (11) på den billeddannende skærms (10) bagside er påført et for lys uigennemtrængeligt stof. 15

2. Baglysprojektionsskærm ifølge krav 1 KENDETEGNET ved at fladen (26) mellem to indadvendte linsetoppe (11) er påført et for lys uigennemtrængeligt stof.

3. Baglysprojektionsskærm ifølge krav 1 KENDETEGNET ved at linsetoppene 26, 28 og 28a mellem to indadvendte linsetoppe (11) er påført et for lys uigennemtrængeligt stof.

4. Baglysprojektionsskærm ifølge krav 1-3 KENDETEGNET ved at den billeddannende skærm (10) er tilsat lysbrydende pulver, organisk eller uorganisk.

5. Baglysprojektionsskærm ifølge krav 1-4 KENDETEGNET ved 30 at forsiden af den billeddannende skærm (10) har hori sontale, parallelt forløbende konkave eller konvekse linser til spredning af lyset i vertikal retning. - 11 - DK 174709 B1

6. Baglysprojektionsskærm ifølge krav 1-4 KENDETEGNET ved at forsiden af den bi 11eddannende skærm har blank, semimat eller mat overflade.

7. Baglysprojektionsskærm ifølge krav 1-6 KENDETEGNET ved at skærmelementet (10) er tilsat røgfarve.