CN1117147A - 具有高增益与宽视角的反射式银幕 - Google Patents

Abstract

一种反射式银幕，以金属板材为银幕，经多次压延抽拉及研磨，使表面产生高密度的条纹，各条纹平行排列且不交错，所形成的银幕反射面呈连续的高低起伏状，从而使垂直方向的入射光可以定向反射，水平方向的入射光可以扩散反射，并产生水平视角宽广，银幕增益提高的现象；且银幕是形成垂直方向弯曲的内柱面形，这使增益更提高，亮度分布得更均匀，并排斥外来光的干扰。

Description

具有高增益与宽视角的反射式银幕

本发明涉及一种使用在投影机上的银幕，特别是涉及一种可在提高增益的同时，仍保有宽视角的反射式银幕，以使其在一般灯光下仍可获得高对比影像。

目前，一般电影或电视等投影机所使用的银幕大概可分为两种，第一种为扩散式反射银幕，如亚麻白布幕；另一种则为定向式反射银幕，如金属镀覆幕。上述两种银幕各有其优缺点，前者，即扩散式反射银幕，其优点为活动视角(以下简称为视角)宽，而其缺点是反射亮度较低，亦即增益(gain)低，在一般灯光下几乎无法清楚地观赏银幕上的画面影像，而必须在暗室或微暗处才可得到较清楚的影像；后者，即定向式反射银幕，其优点是反射亮度较高，在昏暗的灯光下可以得到高对比的影像，但其缺点是银幕视角窄，观赏者的视野角度(viewing cone)(即前述的视角)范围受到限制，如超过狭窄的视角之外，则亮度急遽下降、影像不易辨识。

由于银幕的增益与视角成反比关系，为了得到适当的视角，则银幕的增益不能无限制的加大，若为了使银幕增益提高，则其视角就必须受到限制，因为以往的银幕是采用均匀的反射表面，它无论在垂直方向或在水平方向都属同一种反射方式，例如垂直方向为扩散式反射时，则水平方向亦为扩散式反射；同理，若垂直方向为定向式反射时，则水平方向亦为定向式反射。所以，以往无论是扩散式反射银幕还是定向式反射银幕，都不能同时使得视角加宽且亮度(即增益)提高，此为以往银幕的最大缺点。

本发明的主要目的是提供一种可使视角加宽，同时又可提高亮度(即增益)的反射式银幕。

本发明的另一目的是提供一种在室内灯光下仍有高对比的影像的反射式银幕，且其可有效地排斥外来光的干扰。

为了实现上述的发明目的，本发明的主要特征是：以一片金属板材作为银幕的基材，该金属板材经机械加工而使银幕表面产生高密度的凹凸条纹，各条纹平行排列且不交错，凭借银幕表面条纹的关系，使得垂直方向的入射光可以定向反射，水平方向的入射光可以扩散反射，因而产生水平视角宽广，垂直视角变窄，但总增益提高的现象；另外，将银幕作成沿垂直方向弯曲的内柱面形，以使增益更为提高，亮度分布更均匀，并可有效地排斥外来光的干扰。

下面通过最佳实施例及附图对本发明的反射式银幕进行详细说明，附图中：

图1是本发明的反射式银幕的结构示意图。

图2是本发明的反射式银幕未消艳处理前在五百倍显微镜下所摄得的放大照片。

图3是本发明的反射式银幕消艳处理后在五百倍显微镜下所摄得的放大照片。

图4是本发明的反射式银幕在投射光与条纹平行时的反射关系放大示意图。

图5是本发明的反射式银幕在投射光与条纹垂直时的反射关系放大示意图。

图6是本发明的反射式银幕的平面形的视角与增益依存性的曲线图。

图7是本发明的反射式银幕的柱面形的视角与增益依存性的曲线图。

图8是本发明的反射式银幕沿水平方向弯曲成内柱面形时的立体示意图。

图9是本发明的反射式银幕的感光范围的示意图。

图10是本发明的反射式银幕的平面形之所以会造成眩光带的说明图。

图11是本发明的反射式银幕的内柱面形可消除眩光带的说明图。

请参阅图1，该图为本发明的反射式银幕的结构示意图。本发明主要是以一片金属板材作为银幕1的基材(本发明是以铝板为银幕基材)，银幕1经过多次压延抽拉及研磨等机械加工，以使其表面形成有一条一条致密且连续高低起伏的条纹11，并且银幕1在垂直方向上内凹成柱面形，即条纹11的方向与柱面中心线10互相垂直。

请同时参阅图2所示，该图为本发明的反射式银幕未经消艳处理(所谓消艳处理，即为将反射式银幕浸在碱性溶液中腐蚀)前在五百倍显微镜下所摄得的放大照片。由照片中即可明显地看出银幕1的表面经压延抽拉后产生有高密度且呈直线排列的条纹11，而各条纹11之间相互平行，彼此不交错，两相邻条纹11间的间隔大小不一，但都大约在5μm以下，像这种高密度且间隔大小不一的条纹主要用于避免投影像的线条与银幕表面条纹之间的魔丽(moire′patterns)图形的干涉。

请参阅图3所示，该图为本发明的反射式银幕经消艳处理后在五百倍显微镜下所得的放大照片。由照片中可明显地看出原本为直线排列的条纹11均已形成蛇行纹状，条纹所以由直线状变为蛇行纹状，是由于银幕1的表面经碱洗浸蚀，而形成略有凹凸起伏的不规则表面。因光线对银幕1的不规则反射所造成，蛇行纹状的条纹对于光的反射无论在垂直或水平方向上都会有一部分形成扩散，因此对银幕的反射眩光(Glare)有减低的作用，从而达到消艳的目的。由于本发明的反射式银幕是以铝板为基材的，所以其表面需要经阳极处理以形成高硬度氧化铝(Al₂O₃)的透明皮膜层，以达到银幕防锈及增加硬度的作用。

请参阅图4所示，该图为本发明在投射光与条纹平行时的反射关系示意图，并请同时配合参阅图1所示。投影机对银幕1所射入的光为投射光100，当投射光100与银幕1上的条纹11平行，即投射光100是由银幕1的上下方向射入时，由于银幕1的表面平滑，因此反射光100′为定向式反射，此种反射光的亮度集中且扩散较低。

请继续参阅图5所示，该图是本发明在投射光与条纹垂直时的反射关系图。当投射光200与银幕1的条纹11垂直，即投射光200是由银幕1的左右方向射入时，由于银幕1的表面因条纹11存在的关系，且条纹11为高低起伏的蛇行状，因此银幕1并非为一平滑面，所以反射时的反射光200′属于扩散式反射，但并非完全的扩散，因为扩散程度是与条纹密度成正比的；由此可知，本实用新型之所以能够对光线的不同投射方向有不同的反射方式，其主要因素在于银幕1的表面上的条纹11对光线干涉的作用所造成。

请继续参阅图6所示，该图为当本发明的反射式银幕为平面形时的视角与增益依存性的曲线图，此图最高增益的1/10为增益有效范围，其角度左右对应于银幕的视角。因亚麻白布幕几乎为完全的扩散，所以取其增益为1；当银幕1为平面形而非弯曲的内柱面形时，其所测得的水平视角约为102度，垂直视角约为60度，增益为2.9(显然较以往亚麻白布幕的增益为高)。

再请参阅图7所示，该图为当本发明的反射式银幕为柱面形时的视角与增益依存性的曲线图。当银幕1弯曲成内柱面形(其曲率半径为3.5m)时，其所测得的水平视角为102度，垂直视角为32度，增益则为5.5。由以上测试数据得知，当平面形银幕弯曲成柱面形银幕时，其水平视角不会改变，但垂直视角则变小、增益也相对地提高，依据图7的数据，其变化比例的计算为：

由以上计算得知，柱面形银幕比平面形银幕增益提高了1.9倍(将近二倍)，相对的垂直视角亦降低了一半。由于增益提高，因此银幕的亮度也增加。虽然银幕的垂直视角有所降低，但垂直视角降低到32度时，并不会影响人对于银幕的观赏角度。假设一个人的身高为1.75m，距离银幕3m以上时，其起立与坐下的观赏角度是在15度以内，所以32度的垂直视角是不会太窄的。

请参阅图8所示，该图为反射式银幕沿水平弯曲成内柱面形时的立体示意图。假设在将银幕8的柱面弯曲，作成如图所示的形状，即条纹81的方向与柱面中心线80相互平行且垂直于地面时，经测试结果显示，其特性曲线会如图6所示的结果。此种银幕8的增益与水平及垂直视角均未发生改变，也就是说若将银幕8作成水平方向的柱面形弯曲时，其特性与反射式银幕为平面形时的相同，对增益以及视角均无改善，因此本发明的反射式银幕如作成透镜式银幕(即垂直与水平方向均形成柱面形)，则并无任何意义存在，其结果只会增加制造上的困难而已。

请参阅图9所示，该图为本发明的反射式银幕的感光范围示意图。由于银幕1会反射的光线有两种，一种是会干扰的电灯光以及其墙壁反射光，此种光线称为外来光；另一种即为有效的投影机光源，此种光线称为投射光。投射光与外来光在银幕反射的亮度对比(Luminance Contrast)愈高，影像的鲜明度愈佳。在投射光固定时，减低外来光的光量可以提升反射亮度对比。再根据图7的数据显示，本发明的反射式银幕对外来光的反射感光比例计算如下：

由此得知，本发明的反射式银幕只感应10％的外来光照射，相对于排斥90％的外来光干扰。所以银幕对外来光干扰范围低，于是银幕的反射对比愈高，而影像就愈鲜明。

以往一般的投影机投在银幕上的影像为实像，可是在银幕增益提高时，银幕可视为一片反射效果较差的镜子，因此人们在银幕上看到的除了投射光的实像外，另外还混合了投射光源的模糊虚像，这种虚像会随着增益的提高而愈加明显；一般而言，增益超过4以上就会产生所谓的眩光带。请参阅图10所示，该图为平面式银幕之所以会造成眩光带的说明图。如图所示，当光源3的光线投射在平面式银幕2上时，由于银幕2表面的条纹是垂直而立的，因而在每一条条纹上会形成一个虚像，众多的垂直条纹即积成一个横向亮光带的虚像31，这条虚像光带31会在平面式银幕2上产生所谓的眩光带。

再请参阅图11所示，该图为内柱面式银幕可消除眩光带的说明图。本发明的反射式银幕是依垂直方向弯曲成内柱面形的银幕1，此种柱面形银幕的曲率半径的二分之一处为聚焦点40的所在处，而将投影机的投射光源置于聚焦点40处为最理想的位置。当光源4的光线投射在银幕1上时，由于其反射光是平行的且无交叉点，因此光源4的虚像即无法形成，虚像眩光带也就消失。由此可知，本实用新型的反射式银幕所以要将银幕1在垂直方向弯曲成内柱面形是具有避免造成虚像眩光带的优点的，这使得投影实像的亮度在银幕上看起来亮度较均匀；另一方面弯曲的表面由于聚光反射的作用可以使增益更为提高。

综上所述，当本发明的反射式银幕的水平视角加宽时，银幕的反射亮度(即增益)也同时提高，这不但解决了以往两者不得兼备的缺点，而且更可排斥外来光的干扰，即使在灯光下也不会防碍影像的对比鲜明度。

Claims (4)

1.一种具有高增益与宽视角的反射式银幕，其主要是由一片金属板材所构成，所述金属板材是作为所述反射式银幕的基材；

其主要特征是：

所述反射式银幕的表面具有多条高密度的凹凸条纹；

所述反射式银幕在其垂直方向弯曲，形成一个内柱面形状，

所述内柱面的中心线与所述条纹的延伸方向垂直。

2.如权利要求1所述的具有高增益与宽视角的反射式银幕，其特征是：所述条纹是相互平行的蛇行纹状，且彼此均不交错，两相邻所述条纹间的间隔不相等，但都大约在5μm以内。

3.如权利要求1所述的具有高增益与宽视角的反射式银幕，其特征是：所述反射式银幕是以铝材为其基材的。

4.如权利要求1所述的具有高增益与宽视角的反射式银幕，其特征是：所述银幕表面具有氧化铝(Al₂O₃)的透明皮膜层。

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