CN100526977C - 一种高增益透射屏幕 - Google Patents
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Abstract
一种高增益透射屏幕，属于透射屏幕领域。由前端透光层、光纤传导层、微镜层和后端透光层四层复合组成，其中微透镜层是有水平发散角70～120度、垂直发散角40～80度的光线发散透镜，微镜层直接附着在光纤头顶端或雕刻在后端透光层的透光材料上，光纤传导层的光纤直径为匀经的，后端透光层为黑色玻璃、黑色即时贴膜、黑色防眩光玻璃或黑色即时贴防眩光膜，以增加屏幕对比度并防止屏幕反光。优点在于，高增益、宽视角，低成本，便于制造各种非标尺寸的屏幕，便于实现无缝拼接。
Description
技术领域
本发明属于透射屏幕领域，特别是提供了一种高增益透射屏幕，可以广泛用于视频背投屏幕领域。
背景技术
透射式的屏幕主要用于投影机背投模式。采用投影机加透射屏幕的背投模式在透射屏幕上产生的图像，可以有效克服屏幕前自然光对图像的干扰和消除前置投影机到屏幕之间障碍对投影机光线的遮挡而引起的屏幕图像残缺。透射屏幕用途非常广泛，目前大尺寸透射屏幕的主流产品是以丹麦生产的以甲基丙烯酸甲脂为基材，一面为菲聂耳透镜另一面为光栅的光学屏幕，屏幕增益一般在3.5左右；65英寸以下小尺寸透射屏幕一般采用菲聂耳透镜成像屏幕和光栅组成复合屏幕，屏幕增益较高，屏幕增益一般在5左右；国产透射屏幕一般采用毛玻璃、有机玻璃喷涂颗粒或在甲基丙烯酸甲脂溶液中添加微细石英粉和墨粉浇注三种模式，屏幕增益一般在2左右，屏幕增益和成像均匀度较光学屏幕有很大的差距，难以用于对成像质量要求高的场所。对于透射屏幕而言，屏幕增益、屏幕成像的亮度均匀度和屏幕视角是衡量透射屏幕好坏的最重要指标，屏幕增益高意味着用同样亮度的投影机在高增益屏幕上可以透射出比低增益屏幕上更亮的图像。光学屏幕的菲聂耳透镜的作用是把投影机打到屏幕菲聂耳透镜上的带有一定发散角的光线变成面对观众的平行光线，在屏幕的另一端光栅端在将平行光线变成漫射光线，形成屏幕的宽视角。漫射式的透射屏幕无法将投影机打在屏幕上的光线转变成平行光线，会形成从各个角度都可以看到以观看角度直线为中心的光斑效应，影响屏幕图像的观看效果。大视角、高增益一直透射屏幕追求的方向，透射式的屏幕必须在透射层中增加使光线漫射的微粒，可以造成光线漫射并成像的微粒过大会减少屏幕的透光性并增加光的反射，降低屏幕的增益，可以造成光线漫射并成像的微粒过小又会形成瑞利散射，也会使屏幕的增益降低，透射式的屏幕必须在屏幕内成像是透射式屏幕提高增益和视角的瓶颈，本发明的特点在于利用光纤的导光特性实现一种在屏幕前或屏幕表层成像的屏幕，由此实现屏幕的超高增益和大视角。
光纤已经广泛应用于通讯信号传输领域视频信号传输领域，光纤的导光和导像性能在医学、玩具和特殊照明领域也得到了比较广泛的应用。专利(申请号)9410172。5导光纤维显示屏介绍了利用光纤生产平面直角电视机的设想；专利(申请号)200420066159。5光纤大屏幕显示装置介绍了利用光纤制造放大图像的方法。上述的专利发明者对于利用光纤解决视频图像问题提出了很好的思路，对于本发明有很大的启示作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高增益透射屏幕，利用光纤的导光原理，制造大视角、超高增益屏幕。
本发明的原理是整个图像的各像素点光源光线束经过有续排列的光纤传导到各个光纤相对应的微镜后，像素光线束经过微透镜后再次转化为像素点光源，像素点光源在微镜层前端发散并融合形成图像，图像的在屏幕的表层或后端透光层面对观众面外成像。
本发明由前端透光层、光纤传导层、微镜层和后端透光层四层复合组成，其中微透镜层是有一定发散角的光线发散透镜，微镜层直接附着在光纤头顶端或雕刻、压铸、喷镀在后端透光层的透光材料上，光纤传导层的光纤直径是匀经的，后端透光层(成像面)可以是黑色玻璃或黑色即时贴膜或黑色防眩光玻璃或黑色即时贴防眩光膜以增加屏幕对比度并防止屏幕反光。
高增益透射屏幕的前端透光层主要起保护与之接触的光纤头的光学平面不被磨损，图像经前端高透光层后，图像各像素点光线束经光纤传导层进入微透镜层，光线通过微透镜后转化为带有一定发散角的像素点光源，各像素点光源在后端透光层内或后端透光层外发散并融合形成图像。当图像在后端透光层内(或外)形成图像时，屏幕成像属于无反射或微反射成像，可以克服常规透射屏幕在屏幕内成像增益低的缺点，极大地提高屏幕的增益和屏幕视角。当图像在后端透光层内成像时，为保证屏幕的高增益、大视角，应尽量减少后端透光层的厚度，减少漫射光和反射光。
高增益透射屏幕的后端透光层可以采用透光度较好的黑色玻璃、黑色光栅或光栅类黑色即时贴膜材，或是黑色防眩光玻璃或黑色即时贴防眩光膜以增加屏幕对比度并防止屏幕反光。与现有的液晶电视或等离子电视屏幕前端的黑色玻璃、黑色光栅或光栅类黑色即时贴膜材原理一样，用于增加屏幕的对比度，各层之间的粘接采用对光线透射影响很小的无色透明胶。
本发明要求光纤传导层的光纤堆集时，高增益透射屏幕前端的每一根光纤的相邻光纤位置和该光纤在屏幕后端对应的相邻光纤位置和前端相邻位置完全一样，前端和后端的光纤的相邻关系是完全一样的一一对应关系。光纤的堆积越紧，屏幕的受光导过率越高，图1是屏幕最高透光情况下下光纤的排列或堆集方式；图1是密集乱排的光纤排列方式；图1是平行排列的光纤排列方式。
高增益透射屏幕结构如图4所示。光纤的直径是匀经的，屏幕前端光的入射面的光纤头必须平、透、整齐，减少入射光的反射，光纤的排列或堆集方式采用密集排列或堆集方式，而且与屏幕前端的前端透光层需要紧密接触，尽可能地减少光接触光阻，减少光的损失。前端透光层要求有高透光性，在能保证固定光纤堆集方式的前提下厚度越小越好。屏幕后端的透光层外表面可以采用防磨砂设计和加黑设计，达到防止屏幕的反光和增加屏幕对比度的目的。
高增益透射屏幕微镜层必须有支撑体，微镜可以采用激光雕刻在屏幕的后端透光层的前端与光纤接触面，雕刻面四周镀反射膜的方法，也可以直接加工成带微镜头的光纤，如图5、图6所示。
一定长度的光纤堆集或排列成屏幕形状后，光纤幕的成型可以直接采用四周箍紧前后加板的方法，为便于加工，也可以采用光纤之间用胶类物质粘连的方法，光纤之间的粘连可以采用光纤膜材熔化后浇注成型然的办法，也可以采用折射率低于光纤材料折射率并且对于光纤膜材无损坏的胶类进行粘连的办法。根据光纤材质的不同可以选用玻璃光纤也可以选用塑料光纤，在制做84～100英寸屏幕时，光纤直径可以选用0.1～0.8毫米直径的光纤，在制造120～200英寸的屏幕时，光纤直径可以选用0.1～0.1.5毫米直径的光纤，在制做50～84英寸以下的屏幕时，为保障屏幕的图像的细腻应采用直径0.1～0.5毫米直径的光纤。
本发明的优点在于，高增益，大视角，尤其适于制造各种用于拼接的屏幕和非标的50～200英寸的大屏幕
附图说明
图1为光纤的堆集方式之一。
图2为光纤的堆集方式之一。
图3为光纤的堆集方式之一。
图4光纤屏幕的结构。其中，前端透光层1、光纤传导层2、微镜层3、后端透光层4。
图5带微镜光纤结构。
图6压铸、雕刻或喷镀的微镜层。
具体实施方式
前端透光层可以选用透光度好的玻璃或有机玻璃，后端透光层可以选用根据要求的对比度和防眩光要求选用透光度好的黑色玻璃、黑色光栅或黑色光栅类即时贴膜，前端透光层和后端透光层可以直接在市场上购买。自制的微镜层或带微镜的光纤微镜复合层制成后粘接前端透光层和后端透光层后形成所需的光纤高增益透射屏幕。
光纤微镜复合层实施方法：
实施例1：将长度完全一致的5～40mm的光纤按图一所示排列在要求尺寸的屏幕框架内，光纤之间可以用胶固定也可以不用胶固定，箍紧后对光纤头平面进行整体抛光，光纤头直接做成平镜，粘贴前端透光层和后端透光层后，像素光线束经光纤传导后在平镜后形成发散的点光源，像素点光源的发散角大，光线在屏幕的后端透光层内成像，制造成的屏幕的视角也比较大。采用该方法，光纤之间如果已用胶连接固定的话，可以省略屏幕的前端透光层，用该方法制造的屏幕，具有在屏幕内成像的透射屏幕特点。
实施例2，可以将长度6～25000mm光纤直接堆积成屏幕要求的尺寸，然后采用热切丝对堆积的光纤按要求的屏幕厚度进行顺序切片，对切下的片在80～150℃进行平整度整形后，即可以制成光纤微镜复合层。对于有机塑料光纤可以采用调压器调节切割电阻丝的温度，切割温度越高切割速度越快，有机塑料光纤的切割温度在180～800℃之间，玻璃光纤采用钼丝在真空下切割，切割温度1200～1700℃。用该方法制造的屏幕，可以省略屏幕的前端透光层，具有在屏幕内成像的透射屏幕特点。
实施例3：采用按光纤堆集方式激光雕刻、压铸、喷镀的方法雕刻、压铸或喷镀微镜层，该方法适合于制造梯形体的屏幕，即受光面小、成像面大的屏幕。雕刻的微镜层底部与光纤接触层是全透光的，四周镀反射膜。用该方法也可以制造出在后端透光层外即屏幕外成像的屏幕，可以实现很高的屏幕增益。
Claims (4)
1、一种高增益透射屏幕，其特征在于，由前端透光层、光纤传导层、微透镜层和后端透光层四层复合组成，其中微透镜层是有水平发散角70～120度、垂直发散角40～80度的光线发散透镜，微透镜层直接附着在光纤头顶端或雕刻、压铸、喷镀在后端透光层的透光材料上，光纤传导层的光纤直径为匀径的，后端透光层为黑色玻璃、黑色即时贴膜、黑色防眩光玻璃或黑色即时贴防眩光膜，以增加屏幕对比度并防止屏幕反光；
光纤堆集时，高增益透射屏幕前端的每一根光纤的相邻光纤位置和该光纤在屏幕后端对应的相邻光纤位置和前端相邻位置完全一样，前端和后端的光纤的相邻关系是完全一样的一一对应关系；光纤的堆积越紧，屏幕的受光导过率越高；
光纤的直径是匀径的，屏幕前端光的入射面的光纤头必须平、透、整齐，减少入射光的反射，光纤的堆集方式采用密集堆集方式；屏幕后端的透光层表面采用防眩光设计和加黑设计，达到防止屏幕的反光和增加屏幕对比度的效果。
2、按照权利要求1所述的高增益透射屏幕，其特征在于，屏幕光纤传导层选用的材料材质为石英光纤或塑料光纤，而且透光率越高屏幕增益越高。
3、按照权利要求1所述的高增益透射屏幕，其特征在于，在后端透射层的基材内添加黑色素或贴黑膜；以增加屏幕的对比度，在后端透光层成像面表面磨砂，防止屏幕反光。
4、按照权利要求1所述的高增益透射屏幕，其特征在于，高增益透射屏幕的成型直接采用四周箍紧前后加板，或者采用光纤之间用胶类物质粘连；光纤之间的粘连采用光纤膜材熔化后浇注成型的办法，或者采用折射率低于光纤材料折射率并且对于光纤膜材无损坏的胶类进行粘连。
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