DK167783B1 - Bagprojektionsarrangement - Google Patents

Description

i DK 167783 B1

Opfindelsen angår et bagprojektionsarrangement af den art, der omfatter et kabinet, hvori der er anbragt mindst én billedkilde, et tilsvarende antal projektionslinsesystemer samt en bagprojektionsskærm med 5 en bort fra kabinettet vendende frontside.

I et bagprojektionsarrangement projicerer et projektionslinsesystem det af en billedkilde frembragte primære billede på den ene side af projektionsskærmen, nemlig bagsiden. Dette billede kan så iagttages af en 10 seer, der befinder sig foran skærmen.

Bagprojektionsarrangementer med én billedkilde i form af et katodestrålerør til enkeltfarvegengivelse eller tre sådanne billedkilder til farvegengivelse benyttes til fremvisning af et videoprogram med en billed-15 størrelse, der er væsentlig større end den størrelse, der kan opnås med et almindeligt τν-billedrør. Projektionsarrangementet kan også bruges til at fremvise andre informationer, såsom en visuel information, der er tilknyttet tale, meddelelser til de besøgende på f.eks. en 20 udstilling osv. En billedkilde til brug i projektionsarrangementet skal også indbefatte en lyskilde og en transparent, såsom slide eller film anbragt foran kilden. Alternativt kan en billedkilde omfatte en lyskilde og et elektronisk styrbart, fladt display beståen-25 de af en matrix af billedceller, der afhængigt af det elektroniske signal reflekterer eller absorberer lys eller transmitterer eller absorberer lys. Med et sådant fladt display kan der eksempelvis fremvises videobilleder.

30 Bagprojektionsarrangementer af den ovenfor omtal te art er beregnet til brug i belyste omgivelser, såsom et lokale, en udstilling eller et auditorium. For at sikre at det projicerede billede har en tilfredsstillende lysstyrke og kontrast, bør en maksimal mængde af lys 35 frembragt af billedkilden, herefter kaldt signallys, overføres af skærmen, og omvendt bør en minimal mængde UK ΒΊ 2 af omgivende lys reflekteres fra skærmen eller de andre dele af projektionsarrangementet tilbage til seerne.

I de hidtil kendte bagprojektionsarrangementer har man forsøgt at opnå dette ved en koncentreret afgi-5 velse af signallys fra fladeelementer på skærmen og ved at gøre de andre fladeelementer lysabsorberende. Et eksempel på en sådan projektionsskærm er beskrevet i US patentskrift nr. 3 832 032. Bagfladen på den projektionsskærm, der bruges i dette system er udstyret med et 10 stort antal cylindriske linser, der strækker sig i vertikal retning, og som koncentrerer det lys, der hidrører fra billedkilden eller -kilderne, i vertikale strimler på frontsiden af skærmen. Mellemrummene mellem disse strimler har et lysabsorberende lag. Dette fører til en 15 væsentlig forøgelse i forholdet mellem det signallys, der udgår fra skærmen, og det omgivende lys, der reflekteres fra skærmen, og dette kan ses af iagttageren.

Det omgivende lys, der går ind i skærmen gennem de lystransmitterende strimler mellem de lysabsorberende 20 strimler, er imidlertid i stand til at gå ud igen, eksempelvis efter total indre reflektion fra indersiden af de cylindriske linser. Når det lysabsorberende materiale dækker 50% af fladearealet, fører denne effekt til, at der stadigvæk er 10% af omgivende lys, der reflekteres.

25 Da det lysabsorberende materiale befinder sig på frontsiden af skærmen, er materialet udsat for udefra kommende mekaniske og kemiske påvirkninger.

Opfindelsen giver anvisning på et bagprojektionsarrangement, hvori man opnår et tilfredsstillende for-30 hold mellem det signallys, der udgår fra skærmen og det omgivende lys, der reflekteres. I overensstemmelse med opfindelsen er bagprojektionsarrangementet ejendommeligt ved, at projektionsskærmen udviser en i hovedsagen total transmission for omgivende lys i retning vinkelret på 35 skærmen, og at alle de inden i kabinettet værende elementer af dette arrangement, der ikke befinder sig i DK 167783 B1 3 signallysets strålebane fra billedkilden, og som kunne reflektere omgivende lys til kabinettet gennem skærmen, er gjort lysabsorberende.

Opfindelsen beror på den erkendelse, at det om-5 givende lys kan forhindres i at blive reflekteret tilbage til det pågældende lokale, hvis det på projektionsskærmen indfaldende, omgivende lys får lov til at passere gennem skærmen for at blive absorberet i det indre af arrangementets kabinet. På denne måde kan man afskaf-10 fe de absorberende områder på frontsiden af skærmen, hvilket også af hjælper de tilhørende ulemper, såsom en reduktion af transmissionen af signallys og skærmens sårbarhed.

I henhold til en udførelsesform for opfindelsen, 15 hvor projektionsskærmen består af en enkelt plade, kan pladens bagside hensigtsmæssigt have en antireflekteren-de overflade.

I henhold til endnu en udførelsesform for opfindelsen, hvor projektionsskærmen består af en første pla-20 de, der bærer lysspredende elementer, og en anden i strålebanen fra billedkilden anbragt plade med Fresnel-linsestruktur på sin mod den første plade vendende side, kan bagsiden af den første plade og frontsiden og bagsiden af den anden plade have antireflekterende overfla-25 der.

Disse antireflekterende overflader sikrer en maksimal transmission af både det omgivende lys og signallyset. En antireflekterende flade kan opnås ved, at overfladen på i og for sig kendt måde forsynes med en 30 belægning bestående af et antal tynde lag af passende valgt brydningsindeksværdi, i passende tykkelse.

I henhold til endnu en udførelsesform kan den antireflekterende flade være gjort ru ved mekanisk bearbejdning og forsynet med et lag af konstant tykkelse, 35 hvilket lag følger den ru flades profil. Som beskrevet i den fremlagte EP patentansøgning nr. 0 131 341 har en

UK 10//8,5 B I

4 sådan overflade meget gode antireflekterende egenskaber over et bredt område af bølgelængder.

I henhold til endnu en udførelsesform for opfindelsen kan den antireflekterende flade bære en mikrore-5 liefstruktur med højdeforskelle og afstande mellem toppene på ca. 200-800 nm.

En sådan struktur giver en gradvis overgang fra brydningsindekset for det omgivende medium, f.eks. luft, til brydningsindekset for projektionsskærmens materiale.

10 De antireflekterende egenskaber hos en sådan struktur er væsentligt mere uafhængig af indfaldsretningen og bølgelængden af indfaldende lys end hos konventionelle antireflekterende lag.

I henhold til endnu en udførelsesform for opfin-15 delsen kan den antireflekterende flade være gjort ru ved ion-implantering og ætsning. På samme måde som med den ovenfor nævnte mikroreliefstruktur har denne flade et gradvis varierende brydningsindeks og de samme hensigtsmæssige egenskaber.

20 Den ovenfor nævnte mikroreliefstruktur kan hen sigtsmæssigt tilvejebringes ved en replica-proces. Denne proces går ud på at anvende en støbeform med overfladeprofil, der er komplementær til den mikroreliefstruktur, der skal tilvejebringes. Støbeformen fyldes med et på 25 passende måde blødgjort materiale, hvorpå den tilsvarende patrice presses ind i materialet. Derefter bringes materialet til at hærde, hvorpå den flade med det hærdede lag, på hvilket mikroreliefstrukturen nu er tilvejebragt, fjernes fra støbeformen. Hvis reliefstrukturen 30 skal tilvejebringes på en flade, der også skal udformes med en anden struktur, f.eks. en struktur med lysspredende elementer, f.eks. cylindriske linser eller en Fresnel-struktur, kan både mikroreliefstrukturen og den anden struktur simultant tilvejebringes i én og samme 35 replica-proces.

Det har vist sig, at mikroreliefstrukturen kan reproduceres meget nøjagtigt fra en støbeform, hvis der DK 167783 B1 5 anvendes et materiale, der kan hærde under ultraviolet-bestråling.

Mikroreliefstrukturen på en antireflekterende flade, der har en sådan struktur, tilvejebringes for-5 trinsvis i et lag af et materiale, der kan hærdes ved ultraviolet-bestråling.

Det er også hensigtsmæssigt at tilvejebringe en sådan mikroreliefstruktur på en eller flere linseflader til et projektionslinsesystem til brug i et projektions-10 arrangementet med henblik på at gøre den pågældende flade antireflekterende for signallyset og eventuelt for ethvert omgivende lys, der stadigvæk måtte nå frem til denne flade. Hvis den pågældende linseflade, som det generelt er tilfældet, er asfærisk, er det hensigtsmæssigt 15 at tilvejebringe denne flade ved en replica-proces, således at formen af linsefladen og mikroreliefstrukturen simultant tilvejebringes i én og samme replica-proces.

Et projektionsarrangement, der udnytter denne mulighed, kan være ejendommeligt ved, at i det mindste den 20 ene overflade på et projektionslinsesystem er udformet med en mikrorelief struktur med højdeforskelle og afstande mellem toppene på ca. 200-800 nm.

I henhold til endnu en udførelsesform for bagprojektionsarrangementet ifølge opfindelsen kan de elemen-25 ter af dette arrangement, der ikke befinder sig i signallysets strålebane, og som kunne reflektere omgivende lys, der overføres gennem skærmen, være gjort lysabsorberende ved hjælp af et matsort fiberfyldt materiale.

Et sådant materiale er nemt at påføre og virker 30 kraftigt lysabsorberende på grund af den således tilvejebragte ujævne overflade.

X praksis indbefatter bagprojektionsarrangementet et eller flere spejle for at holde lysbanen fra billed-kilden eller -kilderne til projektionsskærmen og dermed 35 nedsætte kabinettets dimensioner. Skærmen er et optisk element, der tjener til at sprede signallyset ind i det UK IO//»3 D l 6 pågældende lokale. Omvendt betyder dette også, at skærmen spreder en del af det udefra kommende omgivende lys i retningen mod disse strålebanefoldende spejle. For at opretholde høj kontrast i det projicerede billede skal 5 man sørge for, at det lys, der fra proj ekt ions skærmen når tilbage til spejlene, ikke reflekteres tilbage fra disse spejle til skærmen.

Med henblik herpå kan et bagprojektionsarrangement med mindst ét spejl indrettet til foldning af lys-10 banen ifølge opfindelsen være ejendommeligt ved, at hvert spejl er således opstillet, at det omgivende lys, som skærmen overfører til spejlet, reflekteres af spejlet i en anden retning end imod skærmen.

Da det omgivende lys ankommer ovenfra eller vand-15 ret, og skærmens lysspredning i vertikal retning er begrænset, indebærer denne spejlplacering, at normalen til den reflekterende flade ikke bør igennem skærmen.

I henhold til endnu en udførelsesform for bagprojektionsarrangementet, omfattende mindst ét spejl til 20 foldning af lysbanen og en projektionsskærm med mindst én første plade, der betragtet udadtil fra kabinettet er den yderste plade, kan persiennelameller af lysabsorberende materiale være anbragt mellem bagsiden på skærmens frontplade og nævnte spejl. Da signallyset inden i kabi-25 nettet rammer skærmen under en meget begrænset rumvinkel, der afviger fra de vinkler, under hvilke det omgivende lys spredes og reflekteres, er disse lameller i stand til inden i kabinettet i hovedsagen at absorbere hele det omgivende lys uden væsentlig absorption af sig-30 nallyset.

I henhold til endnu en udførelsesform for opfindelsen kan disse persiennelameller udgøres af et lysabsorberende materiale, der er påført de opretstående sider af en Fresnel-linse. Dette har den fordel, at disse 35 lameller kun absorberer det signallys, der rammer de opretstående sider af Fresnel-linsen. Der er derfor ingen DK 167783 B1 7 reduktion i lysstyrke. Desuden er det heller ikke nødvendigt at tilvejebringe en separat struktur til at bære lamellerne i kabinettet.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende un-5 der henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser en udførelsesform for et bagprojektionsarrangement i overensstemmelse med opfindelsen, fig. 2a og 2b to projektionsskærme til projektionsarrangementet ifølge opfindelsen, og 10 fig. 3a, 3b, 3c og 3d yderligere foranstaltninger til undertrykkelse af omgivende lys.

Som vist i fig. 1 fremvises et billede eller et billedforløb på et katodestrålerør 11's skærm 12. Det lys, der udsendes fra denne billedkilde, projiceres på 15 bagsiden af en bagprojektionsskærm 20 ved hjælp af et projektionslinsesystem 13, der her vises som en enkelt linse, via et spejl 41. I stedet for et enkelt katodestrålerør 11 til enkeltfarvegengivelse kan man anvende et antal katodestrålerør med et tilsvarende antal pro-20 jektionslinsesystemer til farvegengivelse af et billede eller et billedforløb. Alternativt kan billedkilden omfatte en lyskilde og en transparent, f.eks. en slide eller film, anbragt mellem lyskilden og linsesystemet.

Som en anden mulighed kan billedkilden bestå af en flad 25 display med en matrix af billedceller, der afhængigt af elektroniske signaler reflekterer eller absorberer lys eller transmitterer eller absorberer lys, samt en lyskilde.

Lyskilden eller -kilderne og projektionsskærmen 30 20 er anbragt i et kabinet 30, hvori der ikke er tilvejebragt andre åbninger, gennem hvilke lyset kunne komme ind. Billedkilden eller -kilderne er anbragt i et separat kammer 14 i kabinettet 30.

I dette kabinet er der monteret et spejl 41 på 35 en sådan måde, at lysbanen fra billedkilden til skærmen kan have større udstrækning end kabinettets dimensioner.

8

Ulv bl

Spejlet bæres af holdere 43. Hvis man anvender flere strålebanefoldende spejle, kan kabinettets dimensioner yderligere reduceres.

Inderfladerne i kabinettet, bæreorganerne og 5 spejlholderne er stærkt lysabsorberende. Dette kan eksempelvis gøres ved, at disse bestanddele påføres et absorberende lag 45 af et i handelen tilgængeligt matsort, fiberfyldt materiale, der i hovedsagen absorberer hele det indfaldende lys, og som kun spreder lidt lys i 10 alle retninger. Desuden er projektionsskærmen udformet til at sikre maksimal transmission for det omgivende lys.

Fig. 2a og 2b viser to eksempler på skærmen 20.

Fig. 2a viser en skærm, der kun består af én enkelt 15 plade eller folie. Frontsiden 21 er udformet med lysspredende elementer af i og for sig kendt art. Bagsiden 22 af pladen har en Fresnel-linsestruktur, der overfører det fra billedkildén divergerende bundt fremad i form af et parallelt bundt. Denne bagflade er gjort an-20 tireflekterende, eksempelvis ved at der på Fresnel-fladerne er dannet en mikroreliefstruktur, hvori højdeforskellene og afstandene mellem toppene er af størrelsesordenen 200-800 nm. For yderligere detaljer vedrørende en sådan mikrorelief struktur, der også betegnes 25 "moth's eye "-struktur, kan der henvises til "Acta Optica", 1982, bind 29, nr. 7, side 993-1009.

En sådan struktur kan eksempelvis tilvejebringes ved en replica-proces sammen med tilvejebringelsen af Fresnel-linsestrukturen. Med henblik herpå fyldes en 30 støbeform, der har en overfladeprofil komplementær til den ønskede Fresnel-linse- og mikroreliefstruktur med et materiale i passende blødgjort tilstand, hvorpå bagsiden af pladen presses ind i dette materiale. Derefter bringes materialet til at hærde, hvorpå pladen med det hær-35 dede materiale med Fresnel-linsestruktur og mikroreliefstruktur fjernes fra støbeformen. Der anvendes fortrins- DK 167783 B1 9 vis et materiale, der hærder under ultraviolet-bestråling. Det har vist sig, at mikroreliefstrukturen med et sådant materiale kan reproduceres meget nøjagtigt.

5 Fig. 2b viser en bagprojektionsskærm med to plader. Frontsiden 24 af frontpladen 43 er udformet med lysspredende elementer. Bagsiden 25 er plan og antireflekterende. Frontsiden 27 på bagpladen 26 har en Fresnel-linsestruktur, medens bagsiden 28 er plan.

10 Både frontsiden 27 og bagsiden 28 er gjort antire-flekterende, eksempelvis ved frembringelse af en mikro-reliefstruktur på den ovenfor angivne måde. En anden mulighed at gøre de forskellige flader antireflekterende på er at foretage damppåføring af et tyndt lag af MgF2· 15 En særlig fordelagtig virkning opnås, når fladen først er gjort ru, hvorpå der påføres et lag af MgF2 i konstant tykkelse, hvilket lag nøjagtigt følger uregelmæssighederne.

Formen af de i fig. 2a og 2b viste lysspredende 20 elementer er kun angivet som eksempler. Der findes i litteraturen et stort antal muligheder, man kan vælge imellem, idet kriteriet bl.a. er lysfordelingen i vandret og lodret retning, farvegengivelsen, når der er tale om forskellige billedkilder til forskellige farver og 25 lysstyrkefordelingen over skærmen.

Fig. 3a-3d viser yderligere foranstaltninger til undertrykkelse af omgivende lys. Fig. 3a viser en bagprojektionsskærm 120, bag hvilken der er opstillet et spejl 140. Det omgivende lys falder ind på frontsiden 30 af skærmen 120, som vist ved pilene 150, og skærmens lysspredende elementer spreder dette lys ind i kabinet tet. En del af det omgivende lys vil, som antydet ved pilene 151, falde ind på spejlet og reflekteres tilbage til skærmen. Dette lys udgår, jvf. pilene 152, fra 35 frontsiden af skærmen og under visse givne vinkler vil det føre til en væsentlig reduktion af billedkvaliteten.

UK 10//0,5 D I

10 I fig. 3b er spejlet 140 trukket længere tilbage fra skærmen 120, således at det af spejlet reflekterede, omgivende lys ikke når tilbage skærmen, men absorberes i kabinettets vægge. Herved vil det omgivende, 5 reflekterede lys ikke påvirke billedkvaliteten.

Det skal bemærkes, at det omfang, hvori det af spejlene tilbage til skærmen reflekterede lys påvirker billedkvaliteten, i høj grad afhænger af den retning, under hvilken det omgivende lys falder ind på skærmen, 10 og af skærmens lysspredende virkning over for lys, der ikke hidrører fra billedkilden. Da det omgivende lys sædvanligvis hidrører fra lyskilder, der befinder sig i samme højde som eller højere end projektionsarrangementet, og da projektionsskærmens lysspredende virkning i 15 vertikal retning er begrænset, er det i praksis ikke nødvendigt at tage højde for lys, der spredes inden i kabinettet, og som i opadgående retning danner en vinkel på mere end 30° med horisont alen. I fig. 3b er denne vinkel angivet ved Θ.

20 Hvis der i kabinettet findes flere spejle, er det klart, at de ovenfor angivne betragtninger gælder for hvert spejl for sig. Desuden skal man sørge for, at det omgivende lys, der går ind i skærmen, ikke igen kan nå skærmen ad en lysbane, hvori der findes flere spejle.

25 Dette kan opnås ved f.eks. at folde lysbanen, således at den får et siksak-forløb.

En anden måde at absorbere generende omgivende lys på er vist i fig. 3c. På samme måde som i de foregående figurer projiceres bundtet af signallys på bag-30 projektionsskærmen 120 gennem et strålebanefoldende spejl 140. Mellem skærmen og spejlet er der anbragt en række vandrette, lysabsorberende, aflange lameller 145, der er anbragt den ene over den anden og danner en persienne 146. Det omgivende lys, der spredes i kabinet-35 tet, og som her igen vises ved pilene 151, absorberes delvis på oversiden og undersiden af disse lameller. Det

Claims (12)

1. Bagprojektionsarrangement af den art, der omfatter et kabinet (30), hvori der er anbragt mindst én 30 billedkilde (11), et tilsvarende antal projektionslinsesystemer (13) samt en bagprojektionsskærm (20, 120) med en bort fra kabinettet vendende frontside, kendetegnet ved, at bagprojektionsskærmen (20, 120) udviser en i hovedsagen total transmission for omgivende 35 lys i retning vinkelret på skærmen (20, 120), og at alle de inden i kabinettet værende elementer af dette ar- 12 UIV 10//0,5 15 I rangement, der ikke befinder sig i signallysets strålebane fra billedkilden (11), og som kunne reflektere omgivende lys til kabinettet (30) gennem skærmen (20, 120), er gjort lysabsorberende.

2. Arrangement ifølge krav l, og hvori projek tionsskærmen består af én enkelt plade, kendetegnet ved, at pladens bagside (22) har en antire-flekterende overflade.

3. Arrangement ifølge krav 1, og hvori projek-10 tionsskærmen består af en første plade (23), der på sin bort fra kabinettet (30) vendende frontside (24) bærer lysspredende elementer, og en anden i strålebanen fra billedkilden (11) anbragt plade (26) med Fresnel-linsestruktur på sin mod den første plade (23) vendende 15 side (27), kendetegnet ved, at bagsiden (25) af den første plade (23) og frontsiden (27) og bagsiden (28) af den anden plade (26) har antireflekterende overflader .

4. Arrangement ifølge krav 2 eller 3, k e n d e - 20. e g n e t ved, at den antireflekterende flade er gjort ru ved mekanisk bearbejdning og er forsynet med et lag af konstant tykkelse, hvilket lag følger den ru flades profil.

5. Arrangement ifølge krav 2 eller 3, k e n d e -25 tegnet ved, at den antireflekterende flade er en mikroreliefstruktur med højdeforskelle og afstande mellem toppene på ca. 200-800 nm.

5 Det er klart, at denne persienne skal have mini mal størrelse for at minimere absorptionen af signallys. Desuden skal man sørge for, at den ikke placeres i banen for lyset fra billedkilden til spejlet. Fig. 3d viser en egnet udformning af persiennen.

6. Arrangement ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at den antireflekterende flade er 30 gjort ru ved ion-implentering og ætsning.

7. Arrangement ifølge krav 5, kendetegnet ved, at mikroreliefstrukturen er tilvejebragt i et lag af et materiale, der kan hærde ved ultraviolet-bestråling.

8. Arrangement ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at i det mindste den DK 167783 B1 13 ene flade på projektionslinsesystemerne (13) er udformet med en mikroreliefstruktur med højdeforskelle og afstande mellem toppene på ca. 200-800 mm.

9. Arrangement ifølge ethvert af de foregående 5 krav, kendetegnet ved, at de elementer af dette arrangement, der ikke befinder sig i signallysets strålebane, og som kunne reflekterende lys, der overføres gennem skærmen (20, 120), er gjort lysabsorberende ved hjælp af et matsort, fiberfyldt materiale (45).

10. Arrangement ifølge ethvert af de foregående krav og omfattende mindst ét spejl (140) indrettet til foldning af lysbanen, kendetegnet ved, at dette spejl (140) er således opstillet, at det omgivende lys, som skærmen (120) spreder i retning mod spejlet 15 (140), reflekteres af spejlet i en anden retning end imod skærmen (120).

10 For overskueligheds skyld har man her tegnet skærmen 120 i væsentlig større målestok end de andre dele af arrangementet. Skærmen har en frontflade 121 med lysspredende elementer. Bagsiden 122 har en Fresnel-linsestruktur, hvis opretstående sider har et lysabsor-15 berende lag 129. Disse lysabsorberende lag danner tilsammen persiennen. Denne konstruktion har to fordele. For det første er der ingen yderligere absorption af signallys, og selv det signallys, som Fresnel-strukturen måtte bryde i forkert retning, absorberes. For det andet 20 kræves der ikke separate midler til at bære persiennen. Det er klart, at det forhold, at man gør de opretstående sider af Fresnel-linsestrukturen lys absorberende, ikke er begrænset til den i fig. 3d viste projektionsskærm og kan anvendes i en hvilken som helst anden projektions-25 skærm, hvori der anvendes en Fresnel-linsestruktur.

11. Arrangement ifølge ethvert af de foregående krav og omfattende mindst ét spejl (41, 140) til foldning af lysbanen og en projektionsskærm med mindst én 20 første plade, der betragtet udadtil fra kabinettet er den yderste plade, kendetegnet ved, at persiennelameller (146) af lysabsorberende materiale er anbragt mellem bagsiden (22, 122) på bagprojektionsskærmens frontplade og nævnte spejl (140).

12. Arrangement ifølge krav 11, og hvor projektionsskærmen (20, 120) har en Fresnel-linsestruktur, kendetegnet ved, at nævnte persiennelameller (146) består af et lysabsorberende materiale (129), der er påført de opretstående sider af Fresnel-linsestruktu-30 ren.