專利名稱：具有焦點的球面反射屏幕及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以高亮度和10％以上的反射率顯示圖像的屏幕，10％的反射率是慣用屏幕的反射率(即1％)的十倍，更具體地講，本發(fā)明涉及一種用于顯示的屏幕，該屏幕僅把從設置在屏幕焦點的投影機投射的光(圖像)導向觀眾，并且反射離軸光和去除周圍光，從而能夠在屏幕上表現(xiàn)出十倍的高亮度。本發(fā)明的屏幕的表面材料是由雙層鋁箔構成的，鋁箔上沿掃描線形成有摩擦面和漫射線。通過研磨材料的摩擦和漫射面，本發(fā)明的屏幕獲得10～45％的反射率，從而表現(xiàn)出比慣用屏幕高10～45倍的亮度和2倍的漫射效果。本發(fā)明的屏幕也將視角提高到兩倍以上，并且將清晰度提高10～20倍。本發(fā)明也涉及該屏幕的制造方法。
背景技術：
如圖1中所示，慣用漫射型平面漫射屏幕10被構造成能夠在所有方向上漫射入射到屏幕10上的光。屏幕10上形成的圖像是平滑的，但是，具有1％的反射率(一般稱為“1增益(gain)”)，因此比較暗。由于入射到屏幕10上的光在所有方向上漫射，所以屏幕從所有方向上作用于光。因此，由于來自所有方向的周圍光使屏幕10降低了清晰度。
如圖2中所示，構造一個帶有改進的表面反射率的平面反射屏幕20，從而使得從投影機投射的光能夠以入射角(∠A)入射到屏幕20，然后以與入射角(∠A)相同的反射角(∠B)從屏幕20反射，因此，使得觀眾能夠在通過反射角(∠B)的倒角獲得的C范圍中看到形成在屏幕20上的圖像。
也就是說，在范圍C中形成一個熱點。如圖2中所示，顯示在屏幕2上的圖像僅在中心部分是亮的，而在其它周圍部分是暗的，因此在周圍部分是不可見的。在增大屏幕2的表面反射率的情況下，熱點變得更亮。另一方面，在降低屏幕2的表面反射率的情況下，熱點變暗并且擴大。
此外，在屏幕2的表面反射率較高的情況下，具有非球面形狀的屏幕不能以均勻亮度顯示圖像，因此，在其上顯示不均勻的點。此外，由于具有非球面形狀的屏幕不形成精確的焦點，所以非球面形狀的屏幕不能在需要高亮度的設備中使用。
但是，并不是所有球面屏幕都能提高屏幕的亮度。只有在球面屏幕包括一個諸如透鏡之類的光學元件和反射表面時，屏幕才能在整個屏幕表面上獲得具有均勻亮度和高反射率的圖像。
因此，需要有一種能夠形成適合于該屏幕結(jié)構的光學構造和表面反射率的方法。
此外，由于屏幕的亮度與屏幕的視角成反比，所以，當屏幕顯示高亮度的圖像時，屏幕的視角變窄。窄視角的屏幕不能有效地操作。因此，需要有一種能夠在更寬的視角顯示高亮度圖像的球面屏幕。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到上述問題而提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種球面反射屏幕，這種球面反射屏幕能夠以提高的反射率顯示具有均勻和高亮度的圖像，從而將屏幕的視角和清晰度提高兩倍以上，并且提供了一種用于制造球面反射屏幕的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以通過提供一種顯示圖像的球面反射屏幕達到上述和其它目的，該球面反射屏幕包括具有以一個點為中心畫出的圓的曲率半徑，并包括通過研磨鋁箔而在鋁箔的一側(cè)形成的摩擦表面和漫射線的球形表面，其中，投影機定位在球形表面的焦點，以便使屏幕能夠以改進的視角顯示高亮度和改進的清晰度的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于制造顯示圖像的球面反射屏幕的方法，其中，通過在縱向或橫向上一同研磨兩個鋁箔，在鋁箔上形成摩擦表面和漫射線，并且彎曲帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔，從而使帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔具有指定的曲率半徑，并用作屏幕的球形表面。


從以下結(jié)合附圖的詳細說明中，可以對本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和其它優(yōu)點有更清楚的了解，其中圖1是慣用平面漫射屏幕的示意圖；圖2是說明在平面反射屏幕上發(fā)生的熱點現(xiàn)象的示意圖；圖3a至3c是一個球面鏡的示意圖，更具體地圖3a是在焦點范圍之外的位置對其投射光的球面鏡的示意圖；圖3b是在焦點范圍中對其投射光的球面鏡的示意圖；圖3c是在焦點范圍之內(nèi)的位置對其投射光的球面鏡的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的反射屏幕的示意圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的反射屏幕的漫射線的示意圖；圖6是說明用于在根據(jù)本發(fā)明的反射屏幕上形成漫射線和摩擦表面的處理過程的示意圖；圖7是說明用于制造球形框架的方法的示意圖；圖8是說明在制造根據(jù)本發(fā)明的反射屏幕的處理過程中形成球面形狀鋁箔的步驟的示意圖；圖9是說明用于制造根據(jù)本發(fā)明的反射屏幕的方法的示意圖；圖10是用顯微鏡看的、通過本發(fā)明獲得的鋁箔的放大照片；圖11是用顯微鏡看的慣用鋁箔的放大照片；圖12是說明帶有形成的漫射線的球面屏幕的清晰度的照片。和圖13是說明沒有漫射線的球面屏幕的清晰度的照片。
具體實施例方式
以下參考附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
如圖4和5中所示，本發(fā)明的球面屏幕1包括具有球面形狀的反射表面，球面形狀具有以點(R2)為中心畫出的圓的曲率半徑(R1)。
屏幕1的反射表面具有最小10％至最大45％的反射率，并且優(yōu)選是10％至30％。但是，屏幕1的反射表面不限于此。
在屏幕1的反射表面的反射率小于10％的情況下，屏幕1不能獲得希望的高亮度。另一方面，在屏幕1的反射表面的反射率大于45％的情況下，難于執(zhí)行以下的在鋁箔上形成漫射線6和摩擦表面5的處理過程。也就是說，屏幕的反射表面的反射率限于10％至45％的范圍。在這里，10％至45％的反射率意味著屏幕亮度系數(shù)是10至45增益。
焦點(F)形成在從點(R2)到球面屏幕1的反射表面的曲率半徑的中點。從焦點(F)到球面屏幕1的反射表面的距離稱為焦距。
將投影機7定位在焦點(F)。
投影機7的投影長度(F1)與屏幕1的焦距相同。
如圖3b中所示，從位于焦點(F)的投影機7入射到球形表面(R)上的光，在球形表面(R)上直線反射。然后，觀眾可以在通過反射角的倒角獲得的范圍C1中看到形成的圖像。
如圖3c中所示，從位于焦點(F)的前面的投影機7入射到球形表面(R)的光，以增大的角度在球形表面(R)上反射，從而造成熱點現(xiàn)象。
如圖3a中所示，從位于焦點(F)后面的投影機7入射到球形表面(R)的光，朝向焦點(F)反射，從而造成視角(A)變窄。
上述情況涉及具有100％的反射率的球面鏡。本發(fā)明的屏幕具有指定的反射率和漫射系數(shù)。為了獲得改進的視角和清晰度的最佳效果，由于熱點的產(chǎn)生與漫射系數(shù)成正比，所以從焦點(F)到屏幕的反射表面的焦距必須與投影長度(F1)相同。
如圖4和6中所示，球面屏幕1的反射表面包括具有指定反射率的摩擦表面5，和多個通過一同研磨兩個鋁箔3形成的橫向排列的漫射線6。漫射線6用作漫射表面。然后，在摩擦表面5和漫射線6的內(nèi)側(cè)形成保護表面2，并將塑料制造的支撐板4附著到摩擦表面5和漫射線6的外側(cè)。
保護表面2是通過將硅或丙烯酸樹脂涂覆在摩擦表面5和漫射線6的內(nèi)側(cè)形成的。硅或丙烯酸樹脂不妨礙投影機7的光投射。
圖6的保護表面2可以通過將聚四氟乙烯(Teflon)制造的薄片附著到摩擦表面5和漫射線6的外側(cè)形成。
聚四氟乙烯不容易被外部灰塵污染，具有高的硬度，和對外來物質(zhì)的高的抵抗力，從而形成了堅固的屏幕表面。此外，在屏幕的表面縱向形成精細的橫向彎曲線，然后橫向重疊，從而顯著地提高了屏幕的視角。
本發(fā)明的屏幕的特征在于，在屏幕上形成漫射線6以便獲得希望的屏幕視角，并在屏幕上形成摩擦表面5以便獲得希望的反射率。
以下詳細說明用于制造上述帶有漫射線6和摩擦表面5的鋁箔3的表面的方法。
也就是說，在軋制鋁箔3和3A中，通過使左和右鋁箔3和3A相互摩擦，并通過在左和右上輥9和9A之間以及左和右下輥11和11A之間輸送左和右鋁箔3和3A，在鋁箔3和3A上形成漫射線6和摩擦表面5。在這里，漫射線6是以施加摩擦的方向形成在鋁箔3和3A上的，從而可以通過調(diào)節(jié)左和右壓力輥10和10A施加的壓力，使摩擦表面5具有10％到45％的反射率。
也就是說，圖10中所示的具有10％到45％的反射率的摩擦表面5是通過調(diào)節(jié)左和右壓力輥10和10A施加的壓力獲得的。
在摩擦表面5的反射率低于10％的情況下，屏幕不能具有高的亮度效率。另一方面，在摩擦表面5的反射率高于45％的情況下，在上述研磨過程中，漫射線6和摩擦表面5的深度減小。
圖10是利用監(jiān)控顯微鏡放大了數(shù)百倍的、具有25％的反射率的摩擦表面5的照片，摩擦表面5是通過上述過程研磨20～100微米厚度的，優(yōu)選是50微米厚度的鋁箔3而得到的。在這里，將具有10微米厚度的漫射線6重疊，從而使得帶有摩擦表面5和漫射線6的屏幕能夠具有60°的視角。
圖11是沒有使用上述研磨過程，而用慣用軋制過程得到的鋁箔3的照片。在這里，鋁箔3沒有散射線。
這種通過慣用軋制過程得到的鋁箔3具有與摩擦表面相同的25％的反射率，但是具有小于30°的視角。因此，難于將沒有漫射線的鋁箔3實際用作屏幕2的材料。
為了參考，利用日本三洋(SANYO)公司制造的投影機(型號plc-xp41k)，將光投射到本發(fā)明的屏幕的反射表面上，并且利用日本美能達(MINOLTA)公司制造的亮度測量裝置(型號LS-110)測量屏幕的亮度。
以下詳細說明用于制造具有上述漫射線6和摩擦表面5的鋁箔的方法。
如圖7中所示，將研磨化合物33提供到具有球面屏幕1所需的希望的曲率半徑(R)的構件的一個表面上，然后利用具有曲率半徑(R)的旋轉(zhuǎn)研磨板31拋光構件表面。從而，得到具有曲率半徑(R)的球面框架33。
如圖8中所示，將鋁箔3的一個表面壓到這個球面框架33上，從而使得鋁箔3具有曲率半徑(R)。
如圖9中所示，將塑料制造的支撐板4附著到具有曲率半徑(R)的鋁箔3的另一個表面上。從而，完成了球面屏幕1的制造。
如圖4中所示，屏幕1的球形表面(R)具有以點(R2)為中心畫出的圓的曲率半徑(R1)，因此，使得屏幕1具有適當?shù)墓鈱W特性和反射率，并且使焦點(F)位于適當?shù)奈恢谩?br> 焦距(F’)和球形表面(R)長度(R’)之間的關系可以用公式F’＝R’/2表示。
此外，投影機7的投影長度(F1)和焦距(F’)之間的關系可以用公式F1＝F’表示。
更具體地，例如，在屏幕1具有100”大小的情況下，投影機7的投影長度(F1)大致為4.5m。
在這種情況下，由于投影機7的投影長度(F1)和焦距(F’)之間的關系可以用上述公式F1＝F’表示，使得投影機7離開屏幕14.5m的距離。然后，由于焦距(F)與球形表面(R)長度(R’)之間的關系可以用上述公式F’＝R’/2，即R’＝2F’來表示，所以，球形表面(R)的長度(R’)是9m。
由于圖6中所示的漫射線6是橫向形成在摩擦表面5上的，所以，屏幕1上光的橫向漫射率比屏幕1上光的縱向漫射率高兩倍。
因此，與慣用屏幕相比，可以將屏幕1的視角提高到屏幕1的縱向視角的兩倍以上。
上述光漫射消除了由于圖4中所示的直線反射造成的熱點發(fā)生，因此，使得屏幕1能夠以均勻的亮度顯示圖像，并且增大了屏幕1的視角。視角是屏幕1所需的實質(zhì)因素。
構造本發(fā)明的球面屏幕1，使得屏幕1能夠僅接收從位于焦點(F)的投影機7投射的光，并利用接收的光經(jīng)過屏幕1的整個表面顯示圖像，但是將外部干涉光漫射到外部。因此，即使在明亮的空間中，外部干涉光也不會影響屏幕1上顯示的圖像。此外，作為利用漫射線6代表的對比圖形的測試結(jié)果，本發(fā)明的屏幕1顯示的圖像的清晰度提高到慣用屏幕圖像的兩倍。
例如，如圖12中所示，帶有漫射線6的球面屏幕1具有高的清晰度，從而即使屏幕1上顯示的圖像中的字母只有4點(point)的大小，也能夠區(qū)別。另一方面，如圖13中所示，不帶漫射線的慣用球面屏幕具有相對較低的清晰度，從而只能分辨顯示在屏幕上的圖像中的10點大小的字母。
因此，本發(fā)明帶有漫射線6的球面屏幕1的清晰度提高到慣用屏幕的兩倍。
從上述說明中可以看到，本發(fā)明提供了一種球面反射屏幕，這種屏幕以10％到45％的反射率顯示具有高亮度的圖像，并且僅利用從位于屏幕的球形表面的焦點的投影機投射的光形成圖像，因此，經(jīng)過橫向形成在屏幕上的漫射線將屏幕的視角提高兩倍以上，并且經(jīng)過漫射線表示的對比圖形將清晰度提高了兩倍以上。
此外，本發(fā)明提供了一種用于制造具有改進的視角和清晰度的球面反射屏幕的方法，該方法通過一同研磨兩個鋁箔，在鋁箔上形成摩擦表面和漫射線來顯示高亮度的圖像，從而提高了由于屏幕的反射率得到的亮度以及由于漫射線得到的屏幕橫向視角和清晰度，并且通過彎曲帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔，使得帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔具有指定曲率半徑并用作屏幕的球形表面，從而使得該屏幕顯示高亮度的圖像。
本發(fā)明的屏幕可以廣泛和有效地用作在明亮的教室中提供高清晰度的清楚圖像的教育屏幕，在不用窗簾的明亮辦公房間內(nèi)提供清晰圖像的會議屏幕，和在明亮的公共場所中的廣告屏幕。
盡管為了說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是，熟悉本領域的技術人員應當知道，可以對這些優(yōu)選實施例進行各種修改、添加、和替換，而不脫離附屬權利要求中公開的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種制造用于顯示圖像的球面反射屏幕的方法，其中通過在縱向或橫向相互研磨雙層鋁箔而在鋁箔上形成摩擦表面和漫射線，并彎曲帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔，從而使得帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔具有指定的曲率半徑并用作屏幕的球形表面。
2.一種用于顯示如權利要求1所述圖像的球面反射屏幕，其中屏幕的球形表面包括由附著到鋁箔的表面上的硅、丙烯酸樹脂或聚四氟乙烯薄膜構成的保護表面。
權利要求
1.一種用于顯示圖像的球面反射屏幕，包括具有以一點為中心畫出的圓的曲率半徑，并包括通過研磨雙層鋁箔在鋁箔的一側(cè)上形成的摩擦表面和漫射線的球形表面，其中投影機放置在球形表面的焦點上，使得屏幕能夠以改進的視角顯示高亮度的以及改進的清晰度的圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于顯示圖像的球面反射屏幕，其中屏幕的球形表面進一步包括由附著在鋁箔表面上的聚四氟乙烯薄膜構成的保護表面。
3.一種制造如權利要求1所述用于顯示圖像的球面反射屏幕的方法，其中通過在縱向或橫向相互研磨雙層鋁箔以在鋁箔上形成摩擦表面和漫射線，并彎曲帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔，從而使帶有摩擦表面和漫射線的鋁箔具有指定的曲率半徑并用作屏幕的球形表面。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于制造顯示圖像的球面反射屏幕的方法，其中在通過將鋁箔壓在球面框架上而彎曲鋁箔，從而使鋁箔具有指定曲率半徑之后，將塑料制造的支撐板附著到具有摩擦表面和漫射線的鋁箔的另一個表面上。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于顯示圖像的球面反射屏幕，其中屏幕的球形表面具有10％至45％的反射率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于顯示圖像的球面反射屏幕和制造該屏幕的方法。該屏幕具有一個帶有以一點為中心畫出的圓的曲率半徑的球形表面，并且屏幕的焦距與投影機的投影長度相同，以便能夠?qū)⑼队皺C定位在屏幕的焦點上，從而使得能夠在屏幕上直線反射通過投影機投射的光在屏幕上形成的圖像，但是將周圍光漫射到外側(cè)。通過在一個方向上相互研磨雙層鋁箔而在鋁箔上同時形成摩擦表面和漫射線。因此，將屏幕的視角和清晰度提高了兩倍以上。
文檔編號G03B21/56GK1701273SQ200480000711
公開日2005年11月23日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權日2003年4月18日
發(fā)明者崔海龍 申請人:崔海龍