CN103748514A - 投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影系统，通过该投影系统可减少对用户的空间使用所施加的约束。所述投影系统包括：投影仪和屏幕。所述屏幕包括用于透射从所述投影仪传入的图像光的第一膜，以及用于透射穿过所述第一膜透射的所述图像光的第二膜。用于朝向所述第二膜折射或反射所述图像光的图案形成在所述第一膜的接收所述图像光的光入射面上。所述图像光的进入所述第一膜的入射角不小于20度。

Description

投影系统

技术领域

本发明的一个方面涉及一种投影系统。

背景技术

按照惯例，其中从屏幕后面投影图像光的背投影系统是已知的。例如，日本专利公开No.2004-533636描述了一种用于使用背投影系统向观众显示信息的方法。此方法包括提供可呈现图像的投影仪的步骤，以及提供柔性屏幕的步骤，所述柔性屏幕具有接收来自投影仪的光的背面以及在与所述背面相对的一侧上的显示面。

发明内容

对于常规的背投影系统例如在日本专利公开No.2004-533636中所述的背投影系统而言，必须将投影仪放置成与屏幕相距一定距离。因此，在投影仪与屏幕之间的空间中形成了所谓的“死空间”，并且可由用户使用的空间减少了等同的量。因此，需要一种投影系统，通过所述投影系统可减少对用户的空间使用所施加的约束。

根据本发明的实施例的投影系统包括投影仪和屏幕，所述屏幕包括用于透射从投影仪传入的图像光的第一膜，以及用于透射穿过第一膜透射的所述图像光的第二膜。用于朝向第二膜折射或反射图像光的图案形成在所述第一膜的接收所述图像光的光入射面上，并且所述图像光的进入所述第一膜的入射角不小于20度。

根据该实施例，从投影仪传入的图像光的入射角不小于20度，并因此，投影仪被放置成更接近屏幕。因此，消除了等同量的死空间，并且可减少对用户的空间使用所施加的约束。

在根据另一个实施例的投影系统中，所述图案可为由多个棱柱凹凸图案形成的基本上同心的圆形图案。

在根据另一个实施例的投影系统中，所述图像光的进入第一膜的所述入射角可不小于25度。

在根据另一个实施例的投影系统中，所述图像光的进入第二膜的所述入射角可小于20度。

在根据另一个实施例的投影系统中，所述图像光的进入第二膜的所述入射角可不大于15度。

在根据另一个实施例的投影系统中，微珠层可被涂覆在所述第二膜的接收所述图像光的所述光入射面上。

在根据另一个实施例的投影系统中，光吸收层可形成在所述微珠层的内侧上。

在根据另一个实施例的投影系统中，所述第一膜和所述第二膜可横跨中间层面向彼此，所述中间层具有小于1.3的折射率。

在根据另一个实施例的投影系统中，所述第一膜的边缘与所述第二膜的边缘经由粘结层而层压在一起，并且所述中间层可为空气层。

根据本发明的一个方面，可提供一种投影系统，通过所述投影系统可减少对用户的空间使用所施加的约束。

附图说明

图1是示意性地示出根据一个实施例的投影系统的透视图。

图2是沿着图1中描绘的屏幕的例子的线II-II截取的横截面图。

图3是示出棱柱形图案的图式。

图4是示出同心圆形图案的图式。

图5是示出伪同心圆形图案的图式。

图6是用于形成图5中描绘的图案的晶粒的放大图。

图7是沿着图1中描绘的屏幕的另一个例子的线II-II截取的横截面图。

图8是描述到屏幕的图像光的入射角的图式。

图9是显示到屏幕的图像光的入射角与亮度之间的关系的曲线图。

具体实施方式

在下文中参考附图来详细地描述本发明的实施例。要注意的是，在附图的说明中，给类似或相同的组件指定了相同的附图标号，并且省略其重复性说明。

根据一个实施例的投影系统1为背投影系统，其从屏幕的背面投影图像光。如图1所示，投影系统1包括投影仪10和屏幕20。屏幕20层压在玻璃窗、透明丙烯酸板或类似物上。要注意的是，在图1所示的例子中，矩形屏幕20描绘为层压在窗W上，但可根据需要来选择屏幕20的形状以及投影系统1的放置位置。例如，其中将使用人形屏幕的投影系统设置在地板上的实施例是可能的。

投影仪10为输出将被投影在屏幕20上的图像光的装置。例如，可将超短焦距投影仪用作投影仪10。投影仪10将来自信息处理器（例如，个人计算机（PC）或类似物）的图像信号输入转换成图像光，并从光源输出该图像光。作为图像光输出的投影图像可以是静态图像或活动图像。

屏幕20为用于显示从投影仪10发射的图像光的平坦装置。屏幕20在其背面上直接地接收从投影仪10的光源发射的图像光，并朝向显示面透射所述图像光，所述显示面为与所述背面相对的侧面。如图2所示，屏幕20设置有用作背面的第一膜30、以及层压在该第一膜30上并用作显示面的第二膜40。要注意的是，在必要时，图像光在图2中显示为“L”且向前。

第一膜30为透光膜（转向膜），其接收来自投影仪10的图像光，并朝向第二膜40折射或反射该图像光。图案31形成在第一膜30的光入射面（光接收面）上，所述光入射面为屏幕20的背面，用于朝向第二膜40折射或反射图像光。图案31为凹凸图案，在其中布置有具有边缘线的山状细小凸起部分。

图案31的形式不受限制。例如，如图3所示，图案31可以是棱柱形图案（在下文中称为“棱镜图案”）或菲涅耳透镜状图案。当图案31为棱镜图案时，来自投影仪10的图像光反射并然后朝向第二膜40行进。当图案31为菲涅耳透镜状图案时，图像光在该图案内折射并然后朝向第二膜40行进。如图3所示，当图案31为棱镜图案或菲涅耳透镜状图案时，第一膜30相对于投影仪10设置成使得图案的边缘线与图像光的光路相交。

棱镜图案可构造为其中在一致的方向上布置多个折叠三角形杆的图案。另外，棱镜图案可构造为其中在一致的方向上布置具有线性边缘线的山状凸起部分的图案。作为另外一种选择，棱镜图案可构造为其中在一致的方向上布置沿着一致的方向延伸的“V”形凹槽的图案。

棱镜图案和菲涅耳透镜状图案均可以容易地且廉价地制造。然而，在这些情况下，到形成所述图案的倾斜面的图像光的入射角在图案的边缘线方向上是不一致的。因此，在其中屏幕20很大的情况下，投影图像的局部颜色变深。更具体地讲，屏幕放置成沿着图案的边缘线方向（其中入射角较大的位置）离光源越远，投影图像的亮度下降就越多。

如图4所示，图案31可以是其中以同心圆形方式布置具有半圆形边缘线的山状凸起部分的图案。在这种情况下，第一膜30定位成使得同心圆的圆心接近于投影仪10的位置。

当使用同心圆形图案时，到形成所述图案的倾斜面的图像光的入射角在整个屏幕20上是一致的。因此，可在整个屏幕20上维持投影图像的亮度处于或高于某一程度。然而，必须考虑到制造成本，因为必须特定于将使用的屏幕20的尺寸来制造同心圆形图案。

如图5所示，图案31可由多个棱镜图案形成，所述多个棱镜图案布置成形成伪同心圆形状。如图6所示，此图案31通过以下步骤形成：首先，通过布置规则的多边形（如，等边六边形）瓦片(tile)（其中形成有所述棱镜图案）来形成晶粒，以便形成伪同心圆形边缘线；并然后使用该晶粒经由微复制技术而在透光膜上形成伪圆形图案31。

当使用伪圆形图案31时，到形成所述图案的倾斜面的图像光的入射角在整个屏幕20上是大体一致的。因此，与当使用同心圆形图案时相同，可在整个屏幕20上维持投影图像的亮度处于或高于某一程度。另外，由于唯一的要求为在瓦片上形成棱镜图案，因此可容易地且廉价地制造所述瓦片，并且此外，有可能在各种大小的屏幕20的制造中使用所述瓦片。因此，可控制制造成本。

第二膜40为透光膜，该透光膜在其背面上接收从第一膜30进入的图像光，并将所述图像光从背面输出到显示面，所述显示面为与背面相对的侧面。在该实施例中，将3M公司制造的背面投影膜(RPF)（如，3MTMRPF120）用作第二膜。如图2所示，第二膜40(RPF)包括透明基底41、粘结剂42、透明聚氯乙烯(PVC)膜43、微珠层44和光吸收层（挡光层）45。

透明基底41的第一面用作屏幕20的显示面，并且使用粘结剂42将PVC膜43粘附到透明基底41的第二面（与第一面相对的侧面）。微珠层44被涂覆在PVC膜43的一面上，所述面与第二膜40的背面（图像光的光入射面）相对应。PVC膜43与微珠层44（或换句话讲，微珠层44的内侧）之间的空间填充有光吸收层（挡光层）45，所述光吸收层由黑色聚氯乙烯形成。光吸收层45阻挡周围光进入，并因此用于增加图像光的对比度。可将玻璃微珠和由丙烯酸树脂（例如PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯））形成的微珠及类似物用于微珠层44。

第一膜30和第二膜40经由粘结层粘结在一起。可根据需要选择用于粘结这两个膜的方法，并因此，粘结层不限于单一的构造。例如，可经由施加到膜中的每一者的边缘的粘结剂或粘合带来粘结第一膜30与第二膜40。在这种情况下，如图2所示，空气层50占据第一膜30与第二膜40之间的除边缘之外的区域，并因此，第一膜30与第二膜40之间的折射率为1.0。作为另外一种选择，如图7所示，可通过用具有小于1.3的折射率的粘结剂51来填充第一膜30与第二膜40之间的空间而将这些膜粘结在一起。在任一情况下，第一膜30和第二膜40布置成经由中间层50或51面向彼此，所述中间层具有小于1.3的折射率。

投影仪10和屏幕20定位成使得从投影仪10发射的图像光在第一膜30上的入射角不小于20度或不小于25度。这里，“入射角”是指在垂直于光入射面的线与入射光的光路之间形成的角度。在图8所示的例子中，入射角在屏幕20的顶端被表示为“α”，所述顶端为远离投影仪10的端部，并且在屏幕20的下端被表示为“β”，所述下端是接近投影仪10的端部。因此，入射角的范围θ为β≤θ≤α，并且在从下限β到上限α的部分或全部范围中，入射角θ不小于20度或不小于25度。如果投影仪10为超短焦距投影仪，则可将投影仪10放置成沿着屏幕20的显示面的法线的轴线非常接近于屏幕20。投影仪10放置成离屏幕20越近，入射角θ就将变得越大。

上文所述的以入射角θ进入屏幕20的图像光在形成于第一膜30的光入射面上的图案31处折射或反射，并朝向第二膜40前进。此处，图像光从第一膜30进入第二膜40的入射角小于20度，或不大于15度。因此，形成图案31，以便将图像光以小于20度或不大于15度的入射角输入到第二膜40，其中所述图像光以不大于20度或不大于25度的入射角进入第一膜30。可通过调整形成所述图案31的凸起部分的底角(bottom angle)折射或反射所述图像光，如上文所述。

当如在该实施例中将RPF用作第二膜40时，如果入射角为20度或更大，则将由于微珠层44和光吸收层45而不能确保足以使图像能够被观察者观察的亮度程度。这是因为：如果入射角为20度或更大，则大部分图像光将被光吸收层45吸收。如果配置成使得在图像光的入射角为0度时亮度是100（这是最理想的，如图9所示），则当入射角在±15度内时可确保相对亮度超过50，并且当入射角在±20度内时可确保相对亮度为30或更大，这是图像可被观察者看到的程度。因此，图像光在第二膜40上的入射角可小于20度，或可为15度或更小。

如上所述，根据该实施例，从投影仪10传入的图像光的入射角不小于20度，并因此，投影仪10被放置成更接近于屏幕20。因此，消除了等同量的死空间，并且可减少对用户的空间使用所施加的约束。这意味着，即使在采用投影系统1的情况下，用户仍能够以可用的方式来使用现有空间。例如，如果将超短焦距投影仪沿着屏幕的显示面的法线的轴线以邻近屏幕的状态定位在地板上或天花板上，则可基本上完全消除死空间。

另外，根据该实施例，图像光从第一膜30进入第二膜40的入射角小于20度。因此，投影在屏幕20的显示面上的图像光的亮度可维持于或高于某一程度（图9中所示，相对亮度为30或更大）。如在该实施例中使用光吸收层45，则图像的对比度将增加，并因此，即使在亮度相当低的情况下仍可在屏幕20上显示清晰图像。

已基于所述实施例来详细描述了本发明。然而，本发明并不限于上述实施例。可在不偏离本发明的范围的情况下对本发明作出各种修改形式。

在上述实施例中，第二膜40包括微珠层44和光吸收层45，但这些层并非必要的组件。此外，用作第二膜40的透光膜的类型并不受限制。在此种情况下，可通过将图像光投影在第二膜40上的入射角调整为小于20度或15度或更小而向观察者显示清晰且明亮的图像。

夹置在第一膜30与第二膜40之间的中间层的折射率可为接近于约1.3的值。例如，在其中第一膜30与第二膜40之间的空间填充有丙烯酸粘结剂的情况下，中间层的折射率将介于约1.4至约1.5。另外，在其中膜30与40之间的空间填充有水的情况下，中间层的折射率将为约1.33。

Claims (9)

1.一种投影系统，包括：投影仪，以及

屏幕，其包括用于透射从所述投影仪传入的图像光的第一膜，以及用于透射穿过所述第一膜透射的所述图像光的第二膜，

其中

用于朝向所述第二膜折射或反射所述图像光的图案形成在所述第一膜的接收所述图像光的光入射面上，并且

所述图像光的进入所述第一膜的入射角不小于20度。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其中所述图案为由多个棱柱凹凸图案形成的基本上同心的圆形图案。

3.根据权利要求1或2所述的投影系统，其中所述图像光的进入所述第一膜的所述入射角不小于25度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影系统，其中所述图像光的进入所述第二膜的所述入射角小于20度。

5.根据权利要求4所述的投影系统，其中所述图像光的进入所述第二膜的所述入射角不大于15度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的投影系统，其中微珠层被涂覆在所述第二膜的接收所述图像光的所述光入射面上。

7.根据权利要求6所述的投影系统，其中光吸收层形成在所述微珠层的内侧上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的投影系统，其中所述第一膜和所述第二膜横跨中间层面向彼此，所述中间层具有小于1.3的折射率。

9.根据权利要求8所述的投影系统，其中所述第一膜的边缘与所述第二膜的边缘经由粘结层而层压在一起，并且所述中间层为空气层。

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