CN106462046B - 曲投影屏幕 - Google Patents

Abstract

描述了一种曲投影屏幕，其包括具有三维曲率的一片式无缝基板。该屏幕被安排成绕其一个轴弯曲到特定角度，从而该屏幕的最小形变是弹性的，其中该屏幕的边沿被塑形成使得其在以上所提及的弯曲的角度期间的形变也是弹性的。

Description

曲投影屏幕

发明背景

本发明涉及曲投影屏幕，尤其涉及在三维中弯曲的投影屏幕。

被塑形成类似球体或部分球体的投影屏幕(所谓的穹幕或沉浸式屏幕)可以被用于各种领域，诸如仿真、训练、高端游戏、用于虚拟和增强现实的沉浸式显示，等等。对于所投影的图像的质量而言，为了提供高图像质量，具有光滑且无隆起的表面是至关重要的。这可以通过用抗形变的刚性材料实现该屏幕来获得，该形变可能由固定点之间的牵伸、不均匀的张力，其自身重量等引起。为了便于进行物流，通常通过将屏幕划分成较小的区段来实现此类刚性屏幕。用这种方式，使用标准卡车或容器来运送该屏幕成为可能，或者当将该屏幕运送到建筑中时其能够通过标准的门或窗。“标准门”的开口宽度的尺寸通常在750mm到800mm的范围内。例如，2013年8月的由来自英国社区与地方政府部门(UK Department forCommunities and Local Government)的工作小组制定的住房标准审查—解说性技术标准(Housing Standards Review-Illustrative Technical Standards)细化了对于公共入口(内部和外部二者)的要求。包含公寓的建筑(或者公共入口或门服务的其他住房类型)的公共入口门应当具有至少800mm的净开口宽度。进场路线内的所有外部大门、开口或门廊应当提供850mm的最小净开口宽度。辅入口门(例如，大厅或走廊内的)应当提供800mm的最小净开口宽度。对于私有入口区域，门应当具有至少800mm的净开口宽度。去往任何起居室、厨房和包括洗手间的房间的门道应当提供750mm的最小净开口宽度。

在安装位置，屏幕通过将各区段组装在一起来安装。屏幕区段之间的可见缝隙将会干扰所投影的图像，因此这些缝隙被用附加的填充和涂装隐蔽起来。现场组装和完成屏幕表面要求大量人工和装备。最终的涂敷或涂装也应当由经专门训练的人来实施。

US5724775公开了一种由多个刚性面板构建的多片式便携式投影穹幕。

US6712477公开了一种不可展开的半球投影穹幕。

CN2932438公开了一种圆柱形可卷投影屏幕的制造方法。

概述

本发明因此寻求提供能够在三维中弯曲并且适用于高质量图像投影的屏幕。该屏幕包括能够卷曲或弯曲以供更好地适合物流要求的一片式无缝曲基板。该屏幕的边沿被塑形成使得在该屏幕被弯曲到特定角度时其可以弹性地变形。

根据本发明的一方面，提供了一种曲投影屏幕，其包括具有三维曲率的一片式无缝基板。该屏幕被安排成被绕其一个轴弯曲到特定角度，从而该屏幕的最小形变是弹性的，其中该屏幕的边沿被塑形成使其在上文提及的弯曲的角度期间的形变也是弹性的。

在一方面，本发明提供了一种曲投影屏幕，其包括自支撑无缝基板，具有三维曲率，并且在两个相对截断边沿上具有至少一对截断(truncation)，每对截断被置于轴的端点处，其中该屏幕被绕其一个轴卷曲，从而在其卷起状态中的屏幕的最小直径为其展开状态中的直径的约30％。

形状取决于弯曲的角度。该形状可包括至少两个曲面的截断，其中这两个截断被放置成彼此相对并且垂直于弯曲的轴。用这种方式，弯曲状态中的曲率半径增加并且形变以及对应引发的应力减小，从而其被弹性地变形。进一步，该基板在被配送和安装之前可以在凹面或凸面上或者在两个表面上都用至少一种光学涂层来涂敷。这避免了在安装地点处实施涂敷的附加步骤。

根据本发明的另一方面，提供了一种曲投影屏幕，其包括具有三维曲率的一片式无缝基板。该屏幕被安排成被绕其一个轴弯曲到特定角度，从而该屏幕的最小形变是弹性的，其中该屏幕的边沿被塑形成使其在上文提及的弯曲的角度期间的形变也是弹性的。

该屏幕具有沿不有意显示所投影的图像的表面(例如，在正面投影屏幕的背侧上或者沿背面投影屏幕上的边沿)附连的用于紧固的装置。该用于紧固的装置可以是磁体或尼龙搭扣(Velcro)或螺丝，其任何组合或任何其他类型的紧固件。使用该用于紧固的装置，该屏幕可以附连到支撑框架，以确保该屏幕的形状保持如所预期的那样。

根据本发明的另一方面，提供了一种曲投影屏幕，其包括具有三维曲率的一片式无缝基板。该屏幕被安排成被绕其一个轴弯曲到特定角度，从而该屏幕的最小形变是弹性的，其中该屏幕的边沿被塑形成使其在上文提及的弯曲的角度期间的形变也是弹性的。

该屏幕具有附连到该屏幕的背侧的多个对齐磁体。随后可以将参考磁体放置在屏幕的显示侧，使得它们吸引对齐磁体并且附连到该屏幕。这提供了用于获取参考点以供所投影的图像的对齐的非电及简单的方法。移除磁体(比参考磁体更大且更强)可以被放置在参考磁体的顶部以移除参考磁体。

附图简述

图1示出了分段曲显示屏幕。

图2示出了弯曲成圆柱形的平面板片。

图3示出了在三维中弯曲并且随后被沿着其一个轴弯曲的板片。

图4示出了本发明的一个实施例，其中该曲显示器具有彼此相对的两个截断。

图5示出了a)垂直视野和b)水平视野的示例。

图6示出了曲屏幕能够附连的支撑结构。

图7示出了处于卷起的状态的本发明的一个实施例。

图8示出了本发明的一个实施例的横截面。

图9a示出了本发明的一个实施例，其中对齐辅助借助于磁体提供。图9b示出了卷成雪茄型的本发明的一个实施例。

图10示出了应力-应变示图。

详细描述

本发明将针对特定实施例且参考一些附图进行描述，但是本发明不限于此，而是只通过权利要求限定。所描述的附图只是示意性的并且是非限制性的。在附图中，一些元件的尺寸可放大并且出于解说性的目的不按比例绘制。在术语“包括”在本说明书和权利要求书中使用的情形中，它并不排除其他元素或步骤。此外，在说明书中且在权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等用于在类似的元件之间进行区分，并且不一定用于描述连续的或时间的次序。应该理解，如此使用的这些术语在合适环境下可以互换，并且在此描述的本发明的实施方式能够以除了本文描述或示出的之外的其他顺序来操作。

图1示出了曲刚性显示屏幕1的示例，该曲刚性显示屏1由例如通过胶水和螺栓附连在一起的不同刚性区段2制成。曲刚性显示屏幕1可以是穹顶或者部分穹顶的形式，即，其至少一部分显现为具有三维曲表面，诸如类球面或球面。为了隐藏内部显示面3上的缝隙，可以在组装的区段的顶部上施加涂装或涂敷。该最终的涂敷优选地在安装地点处施加，并且由此这是一种昂贵的且耗时的解决方案。

图2解说了沿轴12和13延伸的薄平板片10，该轴12和13在板片10的中心处互相垂直且交叉。板片10随后绕轴12弯曲，并且获得了圆柱形表面11。线14(位于中心)被以曲率半径R弯曲。

图3解说了表面11如何被绕平行于13的轴弯曲，从而获得经三维弯曲的表面20。线14以曲率半径R弯曲，并且轴15(位于中心)以曲率半径R’弯曲。若曲面20现在绕平行于12的轴卷曲，那么结果就是具有两条线16和17的雪茄型体积21，这两条线分别具有曲率半径R1和R2。注意，R1将不同于R，且R2将不同于R’。

表面11所经受的应力将会沿线12基本上相同，因为曲率半径是相同的。体积21所经受的应力将会高于边沿22和23，因为那些边沿处的曲率半径比线16处的小。图10解说了具有弹性限度90的应力91应变(或形变)92的示图。若边沿22和23受到高于弹性限度90的应力，那么材料会进入塑性区并且变形和/或破裂。在此时，线16附近的材料仍然会弹性地变形。板片能够弯曲或卷曲的角度的数值t将会由此取决于其几何特征和材料特征。

本发明所感兴趣的材料需要足够刚性以维持它们预制圆形形状，即使是在没有支撑的情况下也是这样。此类材料具有高弹性模量(E-modulus)，由此随着应变或形变92，应力91快速增加。此类材料可以是一种刚性塑料，这种刚性塑料在被根据ASTM方法D747、D790、D638或D882(参见ASTM标准定义汇编，1979年第四版(Compilation of ASTMstandard definitions,Fourth Edition 1979))测试时，在23℃和50％湿度下，具有大于700MPa的挠曲弹性模量或拉伸弹性模量。材料的灵活性是由其弯曲模量或拉伸模量，其厚度以及其断裂伸长的组合确定的。然而，因为重量对于运输的处理来说是重要的特征，因此更薄的材料的更高的模量可以是优选的。由此，本发明允许材料属性(诸如，厚度、弯曲模量或拉伸模量以及断裂伸长)的各种组合。

在该表中给出了合适的材料的示例：

属性	测试标准	值
			弯曲模量	ISO 178	8.3GPa
弯曲强度	ISO 178	235.1MPa
			拉伸强度	ISO 527	91.8MPa
断裂伸长	ISO 527	6.64％
			重量		450g/m<sup>2</sup> 1层
厚度：		2±0.5mm

这些标准是指在2013年9月16日可应用的标准。合适的厚度范围可以在平均1.5和5mm之间。若此类材料的板片被非常严重地弯曲(例如，具有完全半球状的形状)，那么就不可能将其绕其中心轴弯曲而不使其破裂。形变以及相关联的应力快速地上升到高于弹性限度90的值。一种补救是切除该球体的一片材料(如图4中32和33处所示)，从而其变形的形状的曲率半径增加。这将会降低形变及其相关联的引起的应力，从而由32和33所指示的位置处所经受的应力将会保持在弹性范围之内。在理论上，该补救对于不是完美球形而具有一个以上曲率半径的曲屏幕也是有效的。

一种相关的补救是垂直地和/或水平地使用屏幕的较小区域或视野40和/或41(参见图5)。

图5解说了图像的视野。该视野可以被描述为源自观察者到图像的边沿的线之间的角度。其针对图像的垂直、水平以及有时是对角的范围进行描述。图5a)解说了观察者42所体验的平面对象44的垂直视野40，并且图5b)解说了观察者42所体验的平面对象44的水平视野41。视线43可以被用来在视野的正垂直(上)和负垂直(下)之间进行区分。在两维和三维中，视线将会分别是直线或曲线，并且可以被称为眼界。人类对于总体垂直视野40的极限是约135度。视野的分布不必绕参考线43(或眼界)对称。在本发明的一个实施例中，屏幕的水平视野至少是75度，且屏幕的垂直视野至少是75度。

在本发明的实施例的情况下，可能会得到便于进入建筑且快速安装的预涂敷无缝屏幕。安装可包括部署该屏幕并且通过紧固装置将其插入到支撑框架50(如图6中示意性地示出的)内。如图6中所示，该支撑由细长结构51建成，在细长结构之间保留空的空间52，并且其不应当限于图6中的布局。紧固装置可以例如是磁体、挂钩以及钩环紧固器(诸如尼龙搭扣(Velcro))或螺丝，但是其不应当局限于此。用于紧固的装置可以在不用于有意显示图像的屏幕的表面(下文称之为非显示表面)上分布。用于紧固的装置可以沿屏幕的边沿应用，例如直接附连在屏幕上。替换地，部分支撑结构可以被放置成夹紧屏幕边沿，并且用于紧固的装置将该夹具固定到屏幕。这就使得仅沿屏幕的边沿来应用用于紧固的装置是可能的。这两种方式的混合也是可能的。紧固该屏幕提供了进一步的稳定性并且确保投影表面保持在其预期形状中。

图7和9a和b示出了屏幕如何卷曲，藉此可以达成从240cm到750mm的减小，(该尺寸)适合于或通得过标准门。图7和图9b示出了本发明的一个实施例，其中曲显示屏幕30绕其一个纵轴61被卷成类似雪茄形的卷60。卷起状态中的直径可以被显著减小。对于较小尺寸的显示器，其可能通过标准门，例如，具有至少750mm或至少800mm的净空间宽度的门。例如，若屏幕具有约240cm的展开直径，其可以被卷起成约750mm的直径，这与以上至少750mm(例如，至少800mm)的尺寸是一致的。但是，具有例如像500cm的直径的较大屏幕也可以被卷起以减小其直径。然而，这不应当被视为限制性示例。

图8示出了本发明的一个实施例的横截面。曲显示屏幕可以被用于正面投影或背面投影。对于背面投影屏幕而言，基板70必须对于可见光是透明的，并且光学涂层71可以被设计成漫射所传播的光。对于正面投影屏幕而言，基板70可以是透明的或是非透明的。涂层70可以对于正面投影而言是反射性涂层。也可能在基板70的两侧都具有涂层(这里未示出)。对于背面投影实施例而言，屏幕基板可以用各种类型的材料实现，例如玻璃纤维增强塑料或聚碳酸酯，或者任何其他透明轻量化材料。对于正面投影实施例而言，也有可能使用非透明材料，例如，钢、铝或其他合金，或者会得到重量轻的屏幕的任何其他材料。

图9a示出了旨在用于正面投影的本发明的实施例。磁体81(仅指示了一个)分布在非显示屏幕表面80上。这些磁体会被称为对齐磁体。在安装屏幕时，附加磁体(称为参考磁体(未示出))可以在参考磁体的位置附连到屏幕。例如，多个对齐磁体可以预安装在屏幕的背侧上。若平铺了数个图像，那么在投影的对齐期间，这些磁体可以被用作参考点。在完成对齐之后，可以比参考磁体中的一者更大且更强的磁体可以用于参考磁体的移除。例如，可以使用钕磁体，或者任何其他强类型磁体。与附加的用于对齐的复杂电气装备形成对比，这是简单且快速的解决方案。

Claims (24)

1.一种曲投影屏幕，包括自支撑无缝基板，通过至少一个轴而具有三维曲率，并且在两个相对截断边沿上具有至少一对截断，每对所述截断被置于所述至少一个轴的端点处，其中所述曲投影屏幕被绕所述至少一个轴中的一个轴卷曲，从而处于其卷起状态中的所述曲投影屏幕的最小曲率直径为其展开状态中的曲率直径的30％。

2.如权利要求1所述的曲投影屏幕，其特征在于，沿至少一个轴的相对侧上的所述至少一对截断具有不同的长度。

3.如权利要求1所述的曲投影屏幕，其特征在于，光学涂层被放置到所述曲投影屏幕上，其被放置在凹面或凸面上，或者同时放置在两个表面上。

4.如权利要求1所述的曲投影屏幕，其特征在于，所述曲投影屏幕包括沿所述曲投影屏幕的非显示部分附连的用于紧固的装置。

5.如权利要求4所述的曲投影屏幕，其特征在于，所述用于紧固的装置是磁体或挂钩及钩环紧固件或螺丝，或者其任何组合。

6.如权利要求1所述的曲投影屏幕，其特征在于，所述基板是由玻璃纤维增强塑料或聚碳酸酯或轻量级金属制成的。

7.如权利要求1所述的曲投影屏幕，其特征在于，多个对齐磁体被预安装在所述曲投影屏幕的背侧上。

8.如权利要求7所述的曲投影屏幕，其特征在于，多个参考磁体被放置在所述曲投影屏幕的显示侧上，其被放置在对应于所述对齐磁体的各位置处，从而所述参考磁体吸引所述对齐磁体，藉此附连到所述曲投影屏幕。

9.如权利要求8所述的曲投影屏幕，其特征在于，移除磁体被放置在参考磁体的顶部，所述移除磁体比所述参考磁体更大且更强。

10.如权利要求9所述的曲投影屏幕，其特征在于，所述移除磁体包括钕磁体。

11.一种自支撑曲投影屏幕，包括一片式无缝基板，所述基板通过至少一个弯曲轴被预制成三维曲率，并且所述自支撑曲投影屏幕具有在沿至少一个所述弯曲轴的相对侧上的截断，并且进一步具有展开状态和卷起状态，其中其卷起状态的曲率直径是其展开状态的曲率直径的30％。

12.如权利要求11所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，在沿所述至少一个弯曲轴的相对侧上的所述截断具有不同长度。

13.如权利要求11所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，光学涂层被放置到所述自支撑曲投影屏幕上，其被放置在凹面或凸面上，或者同时放置在两个表面上。

14.如权利要求11所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，所述自支撑曲投影屏幕包括沿所述自支撑曲投影屏幕的非显示部分附连的用于紧固的装置。

15.如权利要求14所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，所述用于紧固的装置是磁体或挂钩及钩环紧固件或螺丝，或者其任何组合。

16.如权利要求14所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，所述基板是由玻璃纤维增强塑料或聚碳酸酯或轻量级金属制成的。

17.如权利要求14所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，多个对齐磁体被预安装在所述自支撑曲投影屏幕的背侧上。

18.如权利要求17所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，多个参考磁体被放置在所述自支撑曲投影屏幕的显示侧上，其被放置在对应于所述对齐磁体的各位置处，从而所述参考磁体吸引所述对齐磁体，藉此附连到所述自支撑曲投影屏幕。

19.如权利要求18所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，移除磁体被放置在参考磁体的顶部，所述移除磁体比所述参考磁体更大且更强。

20.如权利要求19所述的自支撑曲投影屏幕，其特征在于，所述移除磁体包括钕磁体。

21.一种用于运输和安装如权利要求1所述的曲投影屏幕的方法，所述方法包括以下步骤，

在出发地点处，绕所述屏幕的一个轴卷起所述自支撑曲投影屏幕，

将所述自支撑曲投影屏幕携带通过至少一个标准门，

在目的地地点处展开所述自支撑曲投影屏幕，以及

在用于紧固的装置的帮助下，将所述自支撑曲投影屏幕安装在支撑框架中。

22.一种根据如权利要求21所述的用于运输和安装曲投影屏幕的方法，其特征在于，所述安装的步骤包括以下步骤：

将参考磁体放置在所述自支撑曲投影屏幕的显示侧上，所述参考磁体放置在对应于定位在所述自支撑曲投影屏幕的背侧上的预安装对齐磁体的各位置上，

在对齐对应的投影源时，将所述参考磁体用作参考点，以及

将移除磁体放置在参考磁体上，并且将所述参考磁体从所述自支撑曲投影屏幕移除。

23.一种用于运输和安装如权利要求1所述的曲投影屏幕的方法，所述自支撑曲投影屏具有展开状态和卷起状态，所述方法包括以下步骤：

在出发地点处，绕所述自支撑曲投影屏幕的一个轴卷起所述屏幕，其卷起状态的曲率直径是其展开状态的曲率直径的30％，

在目的地地点展开所述自支撑曲投影屏幕，以及

在用于紧固的装置的帮助下，将所述自支撑曲投影屏幕安装在支撑框架中。

24.一种根据如权利要求23所述的用于运输和安装曲投影屏幕的方法，其特征在于，所述安装的步骤包括以下步骤：

将参考磁体放置在所述自支撑曲投影屏幕的显示侧上，所述参考磁体放置在对应于定位在所述自支撑曲投影屏幕的背侧上的预安装对齐磁体的各位置上，

在对齐对应投影源时，将所述参考磁体用作参考点，以及

将移除磁体放置在参考磁体上，并且将所述参考磁体从所述自支撑曲投影屏幕移除。

Images