PL94148B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest ekran do projekcji czolowej, zawierajacy szereg grzbietów, których powierzchnie boczne w miejscu styku z plaszczyz¬ na ekranu tworza kat 45°, przy czym ekran wy¬ konany jest z tworzywa sztucznego przepuszczaja¬ cego swiatlo, dla którego kat calkowitego odbicia jest zblizony do kata, pod jakim usytuowane sa powierzchnie boczne grzbietów.Znane ekrany maja na swej powierzchni two¬ rzywo, sluzace do rozpraszania swiatla z projek¬ tora, w wielu kierunkach. Znany na przyklad z opi¬ su patentu amerykanskiego nr 3 712 708 ekran pro¬ jekcyjny soczewkowy, sklada sie z szeregu zacho¬ dzacych na siebie soczewek sferycznych wkleslych, utworzonych w tworzywie odbijajacym swiatlo. So¬ czewki i ekran sa wykonane tak, ze rzutowane promienie swiatla sa odbijane do okreslonego ob¬ szaru obserwacyjnego, od strony czolowej ekranu.Przy wykonaniu ekranu z tworzywa odbijaja¬ cego, podczas eksploatacji wystepuja niepozadane odbicia z innych zródel swiatla niz projektor. Do¬ tychczas problem ten rozwiazywano przez stoso¬ wanie ekranu w ciemnym pomieszczeniu. Przepro¬ wadzono próby zastosowania tego rodzaju ekranów w obszarach oswietlonych, polegajace na umiesz¬ czeniu elementów pochlaniajacych swiatlo, w okres¬ lonych miejscach, w zaleznosci od usytuowania zródel swiatla wzgledem tworzywa odbijajacego ekranu. Wprowadzilo to dodatkowe niedogodnosci w uzytkowaniu ekranu i dodatkowy koszt. Ponadto zastosowanie materialów pochlaniajacych swiatlo, nie rozwiazalo calkowicie problemów niepozadanych odbic.Znany z opisu patentu amerykanskiego' nr 1 610 423 ekran do projekcji przy swietle dziennym, ma czesc tylna zawierajaca grzbiety, uksztaltowa¬ ne w postaci pryzmatów, wykonane z tworzywa przezroczystego. Grzbiety te sluza do odbijania swiatla, które pada na nie pod okreslonym katem.Kat graniczny calkowitego odbicia dla tworzywa powinien byc jak najbardziej zblizony do 45°, na¬ tomiast boki czesci pryzmatycznych powinny byc nachylone pod katem 45° do podstawy, w tym celu, aby zapewnic wsteczne odbicia do widowni swiatla padajacego na ekran z jednego kierunku. Reszta swiatla padajacego na ekran uderzy o jeden bok pryzmatu, wzglednie o drugi bok pod katem mniej¬ szym od 45°, wzgledem normalnej do jego po¬ wierzchni i raczej przejdzie przez ten bok niz ulegnie odbiciu.W wyniku zastosowania takiego rozwiazania ca¬ losc swiatla jest skupiona ponownie w jednym kie¬ runku tak, ze widownia powinna byc usytuowana bezposrednio przed czescia czolowa ekranu. W przy¬ padku, jesli ekran przesunie sie katowo, na przy¬ klad o 1°, w odniesieniu do odbieranego, rzutowa¬ nego swiatla, obraz odbity wstecznie do widowni nie pojawi sie, gdyz glówna czesc swiatla padaja¬ cego na ekran z projektora, raczej przejdzie przez ekran niz ulegnie wstecznemu odbiciu. Ponadto, 941483 94148 4 gdy widzowie nie siedza w miejscach dokladnie usytuowanych pod okreslonym katem wzgledem ekranu, ponownie zobacza bardzo mala czesc, gdyz powyzszy ekran bedzie odbijac wstecznie swiatlo, równolegle do promieni padajacych i nie do zja¬ wiska rozpraszania katowego odbicia.Gelem wynalazku jest opracowanie ekranu do projekcji czolowej, który bylby pozbawiony po¬ wyzszych wad i który dawalby skupienie energii swiatla rzutowanego przez projektor, w zadanym obszarze widzenia, przy zmniejszeniu oddzialywa¬ nia swiatla otoczenia.W mysl wynalazku cel powyzszy osiagniety zo¬ li JftW3 ^PY^S^f ze P°wierzcnnie boczne grzbie- l tów ekranu typu Lpisanego na wstepie sa krzywo¬ liniowe, przy czjln kat miedzy styczna do po- jfgittMhlifl brfwmycti i plaszczyzna ekranu w sposób cftEgly zTWnfef^a* tifi w miare jak krzywoliniowe powierzchnie boczne zblizaja sie do wierzcholka grzbietu, przy którym kat ten jest mniejszy od 45°.Wedlug korzystnej cechy wynalazku, na po¬ wierzchni tylnej ekranu znajduje sie co najmniej 500 grzbietów. Prostopadle do tych grzbietów, na powierzchni czolowej wykonanych jest szereg równoleglych wypuklosci, z których kazda jest od¬ cinkiem walca. Wszystkie te równolegle wypuklosci maja jednakowa ogniskowa, a* odleglosc powierzch¬ ni czolowej ekranu od powierzchni tylnej miesci sie w zakresie miedzy ogniskowa i póltorakrotna wartoscia ogniskowej.Zastosowanie ekranu wedlug wynalazku daje skupienie energii swiatla, dostepnej w projektorze, w pozadanym obszarze obserwacji, przy zmniejsze¬ niu do minimum wplywów swiatla otoczenia.Przedmiot wynalazku jest dokladniej wyjasniony na przykladzie jego wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycz¬ nie uklad projekcji czolowej z zastosowaniem ekra¬ nu wedlug wynalazku, w rzucie perspektywicznym, fig. 2 — wycinek ekranu pokazanego na fig. 1, w rzucie perspektywicznym od strony czolowej, a fig. 3 — wycinek z fig. 1, w rzucie perspekty¬ wicznym od strony tylnej.Podczas projekcji projektor 10 jest ustawiony w stalej odleglosci od ekranu 11. Ekran jest utworzo¬ ny w postaci wycinka kuli, majacej promien krzy¬ wizny równy odleglosci miedzy ekranem 11 i pro¬ jektorem 10. Celem krzywizny ekranu 11 jest za¬ gwarantowanie aby promienie swietlne wysylane przez projektor 10 i padajace na ekran 11, ude¬ rzaly w kazdym punkcie prostopadle do powierzch¬ ni czolowej 12 ekranu 11.Ekran 11 jest wykonany z materialu przezro¬ czystego, który ma kat calkowitego wewnetrznego odbicia mniejszy od 45°.Jak to pokazano na fig. 2 i 3, powierzchnia tylna ekranu 11 jest zaopatrzona w szereg wypuklych grzbietów 13, które tworza elementy podobne ksztaltem do pryzmatów. Grzbiety 13 sa wzajem¬ nie równolegle i maja krzywoliniowe powierzchnie boczne 14 i 15.Powierzchnie boczne 14 i 15, w miejscu styku z plaszczyzna ekranu 11 tworza kat 45°. Kat mie¬ dzy styczna do powierzchni bocznych 14, 15 i pla¬ szczyzna ekranu zmniejsza sie, w miare jak krzywo¬ liniowe powierzchnie boczne zblizaja sie do wierz¬ cholka grzbietu 13, przy którym kat ten jest mniej¬ szy od 45°. Krzywizna powierzchni bocznych 14 i 15 grzbietów 13 umozliwia pewna swobode ru- chów przy ustawianiu katowej zaleznosci miedzy projektorem 10 i umieszczeniem ekranu 11. Gdyby bylo konieczne zachowanie pewnego okreslonego kata i to w granicach tolerancji, na przyklad 1° lub jeszcze mniej, to wówczas najmniejsze odchy- io lenie projektora 10 lub ekranu 11 spowodowaloby od razu znaczne pogorszenie warunków projekcji.Przez zakrzywienie powierzchni bocznych 14 i 15 az do odchylenia ich przy wierzcholku od wartosci wspomnianego kata 45° o na przyklad 6 do 10 stopni, zostal stworzony znacznie wiekszy zakres tej tolerancji katowej, bez równoczesnego znacz¬ niejszego powiekszenia zakresu kierunków mozli¬ wego odbijania swiatel zewnetrznych w kierunku widowni. Swiatlo padajace pod okreslonym katem na ekran 11 ulegnie ponownemu odbiciu w strone widowni, w zakresie katowym, który mozna regu¬ lowac wielkoscia krzywizny boków 14 i 15.Promien swiatla, wysylany z projektora 10 pada na powierzchnie boczna 14 lub 15. Promien swiatla ulegnie calkowitemu odbiciu i przejsciu do przeciw¬ leglego boku, a nastepnie zostanie odbity wstecz¬ nie, w strone projektora, równolegle do padajacego promienia.Kat padania promienia swietlnego zmienia sie so wzdluz krzywizny powierzchni bocznej 14 lub 15.Kat, pod którym promien swiatla uderzy o po¬ wierzchnie tylna bedzie ulegac zmianie. Powyzszy kat padania zmienia sie do 45°, przy przecieciu powierzchni bocznej z ekranem, do katów mniej- szych w czesci wierzcholkowej. Odpowiednio tez ulega zmianie kierunek w jakim promien swiatla ulega wstecznemu odbiciu w strone widowni, przy czym wystepuja tu dwa odbicia (jedno od strony powierzchni 14, a drugie od strony powierzchni 15 40 tak, ze dla kazdego odbicia kat odchylenia od 45°, pomnozony przez dwa, stanowi zmiany kierunku odbicia.W wyniku tego, po obu stronach normalnej do ekranu powstaje obszar obserwacji, równy cztero- 45 krotnej róznicy miedzy 45° i katem miedzy stycz¬ na do powierzchni bocznych w wierzcholku i plasz¬ czyzna ekranu. W przypadku, gdy róznica ta wy¬ nosi 6° kat rozpraszania jest równy 24°, po kazdej stronie normalnej do ekranu (w sumie 48°). 50 W korzystnej postaci przedmiotu wynalazku, kat graniczny odbicia wewnetrznego tworzywa, z któ¬ rego jest wykonany ekran 11 jest mniejszy od 45°.W praktyce kat pochylenia powierzchni bocznych 14 i 15, bedzie sie zmieniac od kata nieznacznie 55 wiekszego od 45° do kata w wierzcholku równego 39°. Dzieki takiemu ukladowi, calosc swiatla, pa¬ dajacego na ekran z aparatu projekcyjnego ulegnie wstecznemu odbiciu, w kierunku pozadanych dla calej widowni, natomiast ulegnie zmniejszeniu do 60 minimum kat rozwarcia odbicia swiatla padajacego ze zródel ubocznych.Istnieje szereg tworzyw, które maja katy gra¬ niczne calkowitego wewnetrznego odbicia wzgle¬ dem powietrza równe w przyblizeniu 39°. Na przy- 65 klad polistyren ma w tych warunkach kat granicz-94148 6 ny równy 38,93°, natomiast poli-(N-2, fenylo)meta- kryloamid ma kat graniczny wynoszacy 39,01° a poli(o-tolilo)metakrylan ma kat graniczny równy 39,54°. Ponizej podano dodatkowy wykaz tworzyw, nadajacych sie do budowy ekranu 11 i ich katy graniczne wzgledem powietrza, w temperaturze —25°C.Tworzywo Poliakrylan metylu etylu „ butylu „ etoksyetylu „ 2-metoksyetylu „ 2-bromo-drugorz.butylu „ 2-bromofenylu i „ 2-chlorometylu Nitryl kwasu poliakrylowego Polimetakrylan metylu Polimetakrylan etylu „ butylu t-butylu „ cykloheksylu „ 2-hydroksyetylu „ 2-fenoksyetylu fenylu Poli(o-chloro)styren Poli(2,6-dwuchloro)styren Poli(o-metoksy)styren Poliacetal Poli(n-benzylo)metakryloamid Poli(N-butylo)metakryloamid Polichlorek winylu Polifluorek winylu Polichlorek winylidenu Polioctan winylu Polikarbazol winylu Polieter izobutylowinylowy Polialkohol winylu Poliftalimid n-winylu Poliftalan allilu Poliestrostyren Poliweglany (bisfenol) Szklo cynkowe bezolowiowe Szklo bezolowiowe o duzym wspól¬ czynniku rozpraszania Szklo olowiowe lekkie Szklo olowiowe ciezkie Szklo olowiowe najciezsze Kat granicz¬ ny (w sto¬ pniach) 42,53 42,92 43,01 42,83 43,12 40,43 38,34 41,23 41,47 42,16 42,43 42,4 43,09 41,59 41,41 39,96 34,82 38,4 37,99 38,87 41,47 38,78 41,36 40,53 38,68 1 38,68 42,97 36,36 43,58 41,81 38,13 41,21 40,5 39,12 41,24 41,14 39,41 37,31 31,94 Powierzchnia czolowa 12 ekranu 11 jest zaopa¬ trzona w szereg wypuklosci 16, które sa usytuo¬ wane prostopadle do grzbietów 13, wytworzonych na powierzchni tylnej ekranu. Wypuklosci 16 sa odcinkami walca. Wypuklosci 16 spelniaja funkcje elementów optycznych, majacych za zadanie roz¬ praszanie swiatla, w z góry okreslonym zakresie obszarów w czesci czolowej ekranu 11, przy czym to rozpraszanie zachodzi w plaszczyznie pionowej.Przy odbijaniu swiatla wypuklosci 16 wspóldzia- 40 50 55 60 laja z powierzchniami bocznymi 14 i 15 grzbietów 13, powodujac rozproszenie swiatla w plaszczyznie pionowej. Dlatego tez, usytuowanie powierzchni bocznych 14 i 15 wzgledem wypuklosci 16 (grubosc ekranu 11) okresla stopien rozproszenia. Z tego po¬ wodu, przy powierzchni tylnej ekranu, która sta¬ nowia powierzchnie 14 i 15 wykonanej w ksztalcie plaskim i umieszczonej w ogniskowej kazdej wy¬ puklosci 16, nie nastapi pionowe rozpraszanie swia¬ tla. Wszystkie promienie swietlne beda ulegaly ra¬ czej skupieniu i wysylaniu równolegle do swiatla padajacego. Przez zmiane grubosci powstanie pole pionowe rozproszonego swiatla wtedy* gdy grubosc wytworzonego ekranu jest mniejsza od odleglosci ogniskowej wypuklosci 16. Kat rozpraszania zwiek¬ sza sie, gdy grubosc zbliza sie do zera.Mozna wprawdzie, w pewnych warunkach pójsc na kompromis miedzy maksymalnym rozpraszaniem przy grubosci ekranu zblizonej do zera i gruboscia równa ogniskowej, lecz w kazdym przypadku gru¬ bosc ekranu bedzie wymagac zastosowania mecha¬ nicznych podpór, przy czym zadna z takich podpór nie powinna dotykac ekranu, w jego czynnym ob¬ szarze, gdyz mogloby to zmienic charakterystyke optyczna ekranu.Przy grubosci ekranu nieznacznie wiekszej od ogniskowej wypuklosci 16, promien swiatla bedzie wychodzic z wypuklosci 16, na która padl, równo¬ legle do kierunku promienia padajacego oraz z sa¬ siednich wypuklosci 16 pod najwiekszym katem rozpraszania tak, ze w rezultacie, w plaszczyznie pionowej powstana trzy pozycje obserwacji.Wymiary grzbietów 13 i wypuklosci 16, powinny byc zachowane z duza dokladnoscia tak, aby nie wynikaly problemy rozdzielczosci. Grzbiety 13 po¬ woduja odwrócenie malej czesci obrazu tak, ze moglyby wystapic wyrazne problemy rozdzielczo¬ sci, gdyby te czesci mialy duza wielkosc. Dlatego tez grzbiety 13 i wypuklosci 16, wykonuje sie w duzej ilosci. Na przyklad w przypadku obrazu tele¬ wizyjnego majacego rozdzielczosc ponad 500 linii, jest koniecznym wykonanie ekranu majacego ponad 500 grzbietów 13 i wypuklosci 16. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Ekran do projekcji czolowej, zawierajacy sze¬ reg grzbietów, których powierzchnie boczne w miejscu styku z plaszczyzna ekranu tworza kat 45°, przy czym ekran wykonany jest z tworzywa sztucznego przepuszczajacego swiatlo, dla którego kat calkowitego odbicia jest zblizony do kata, pod jakim usytuowane sa powierzchnie boczne grzbie¬ tów, znamienny tym, ze powierzchnie boczne (14, 15) grzbietów (13) sa krzywoliniowe, przy czym kat miedzy styczna do powierzchni bocznych (14), (15) i plaszczyzna ekranu w sposób ciagly zmniejsza sie w miare jak krzywoliniowe powierzchnie boczne zblizaja sie do wierzcholka grzbietu (13), przy któ¬ rym kat ten jest mniejszy od 45°.
2. 2. Ekran wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na powierzchni tylnej znajduje sie co najmniej 500 grzbietów (13).
3. 3. Ekran wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze prostopadle do grzbietów (13) na powierzchni czo-7 94148 8 lowej (12) wykonanych jest szereg równoleglych wypuklosci (16), z których kazda jest odcinkiem walca.
4. 4. Ekran wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze na powierzchni czolowej (12) znajduje sie co najmniej 500 wypuklosci (16).
5. 5. Ekran wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze kazda z równoleglych wypuklosci (16), bedacych odcinkami walca, ma jednakowa ogniskowa a od¬ leglosc powierzchni czolowej ekranu od powierzch¬ ni tylnej miesci sie w zakresie miedzy ogniskowa i póltorakrotna wartoscia ogniskowej. OZGraf. Zam. 1896 (120+25 egz.) Cena 10 zl PL