CN104076589A - 一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，它由正向投影屏幕（1）和投影机（2）组成，投影机（2）设置于正向投影屏幕（1）的一侧，所述的正向投影屏幕（1）包括滤光层（3）、扩散层（4）、微棱镜阵列结构（10）和基底层（5），扩散层（4）设置于滤光层（3）背离投影机（2）的一面，扩散层（4）背离投影机（2）的一侧设置有微棱镜阵列结构（10），微棱镜阵列结构（10）的两侧分别设置有环带微棱镜阵列反光表面层（6）和环带微棱镜阵列吸收光表面层（7），且环带微棱镜阵列反光表面层（6）面向投影机（2）一侧。本发明的优点在于：明亮环境下，具有高增益、高对比度和高色彩还原度。
Description
技术领域
本发明涉及正向投影光学屏幕，特别是一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统。
背景技术
近年来，随着投影机本身发光亮度的提高，大多数投影屏幕需要在自然光或者非常明亮的环境中使用。由于技术原理的问题，使用一般的玻珠幕、白塑幕、灰幕等来投影图像时，环境光越强投影图像上的黑色图案随之越亮，投影图像的对比度严重下降，图像色彩因叠加了环境光而变淡，导致色彩还原性很不理想。
因而在明亮环境下使用投影屏幕，尤其是正向投影屏幕，解决投影图像的色彩还原性能，特别是黑色图案的真实再现能力，显得尤为重要。因而需要一种能够真实再现黑色图像，在明亮环境下有高对比度的正向投影屏幕。
在已有的正向投影屏幕中，美国发明专利US6023369采用基底层11与反射表面层12结合的结构，如图3所示，利用了反射表面层12反射投影机20的图像光线，并用基底层的外表面14将反射的图像光线E在水平、垂直方向散射分布，增大了图像视角和亮度均匀性。同时使用对可见光线有较强吸收作用的基底层11，对上部小入射角环境光线A进行吸收，从而提高了投影图像的对比度。
然而射向该屏幕上部区域的近似水平的环境光线R1以及由该屏幕上侧方向更大入射角方向射来的光线R2，经过该屏幕反射后出射，最终进入观察者30的眼睛，从而导致投影图像对比度的下降，因而并不能达到较高的显示对比度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种明亮环境下，具有高增益、高对比度和高色彩还原度的短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，它由正向投影屏幕和投影机组成，投影机设置于正向投影屏幕的一侧，所述的正向投影屏幕包括滤光层、扩散层、微棱镜阵列结构和基底层，滤光层设置于靠近投影机的一侧，扩散层设置于滤光层背离投影机的一面，扩散层背离投影机的一侧设置有微棱镜阵列结构，微棱镜阵列结构的两侧分别设置有环带微棱镜阵列反光表面层和环带微棱镜阵列吸收光表面层，且环带微棱镜阵列反光表面层面向投影机一侧，基底层与微棱镜阵列结构复合成一体。
所述的微棱镜阵列结构层按圆环阵列排列或直线阵列排列。
所述的滤光层的折射率大于扩散层的折射率。
所述的微棱镜阵列结构与基底层之间还设置有透明材料粘接层。
所述的环带微棱镜阵列反光表面层与基底层表面的夹角α沿远离投影机的方向保持不变或逐渐增大。
所述的环带微棱镜阵列吸收光表面层与水平面的夹角β等于投影机的入射光线与水平面的夹角，且沿远离投影机的方向逐渐增大。
本发明具有以下优点：明亮环境下，具有高增益、高对比度和高色彩还原度。
附图说明
图1 为本发明实施例1的结构示意图；
图2 为本发明实施例2的结构示意图；
图3 为现有技术的一种正向投影屏幕的结构示意图；
图中：1-正向投影屏幕，2-投影机，3-滤光层，4-扩散层，5-基底层，6-环带微棱镜阵列反光表面层，7-环带微棱镜阵列吸收光表面层，8-观测点，9-透明材料粘接层，10-棱镜阵列结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明和实施例做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
【实施例1】：
如图1所示，一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，它由正向投影屏幕1和投影机2组成，投影机2设置于正向投影屏幕1的一侧，所述的正向投影屏幕1包括滤光层3、扩散层4、微棱镜阵列结构10和基底层5，滤光层3设置于靠近投影机2的一侧，扩散层4设置于滤光层3背离投影机2的一面，扩散层4背离投影机2的一侧设置有微棱镜阵列结构10，微棱镜阵列结构10的两侧分别设置有环带微棱镜阵列反光表面层6和环带微棱镜阵列吸收光表面层7，且环带微棱镜阵列反光表面层6面向投影机2一侧，基底层5与微棱镜阵列结构10复合成一体。
所述的微棱镜阵列结构层10按圆环阵列排列或直线阵列排列。
所述的滤光层3的折射率大于扩散层4的折射率。
微棱镜阵列结构10既可形成于扩散层4上，与扩散层4具有相同材料，然后与基底层5覆合，也可以是形成于基底层5，且与基底层5具有相同材料，然后与扩散层4覆合。
基底层5背向投影机3一侧，可以是硬质高分子材料（如PMMA、PC、PVC等），与滤光层3、扩散层4压合以形成硬幕，也可以是软质材料（如TPU、EVA、PET、硅橡胶等），与滤光层3、扩散层4压合以形成软幕。
微棱镜阵列结构10的剖面是锯齿状的三棱镜阵列，每个微棱镜阵列结构10由两个平面构成，分别在朝向投影机2入射光线并与基底层5表面成夹角α的环带微棱镜阵列反光表面层6，以及背离投影机2入射光线并与水平面成夹角β的环带微棱镜阵列吸收光表面层7，所述的环带微棱镜阵列反光表面层6与基底层5表面的夹角α沿远离投影机2的方向保持不变或逐渐增大，或者是该夹角保持不变，或者是局部渐进式变化，或者是局部分段式变化；所述的环带微棱镜阵列吸收光表面层7与水平面的夹角β等于投影机2的入射光线与水平面的夹角，且沿远离投影机2的方向逐渐增大，或者是该夹角β保持不变，或者是局部渐进式变化，或者是局部分段式变化。
环带微棱镜阵列反光表面层6对可见光有极高的镜面反射率，可由金属银、铝、铜、金等构成，该膜层厚度可以是0.05μm到1μm之间，或者以0.3μm为最佳，该层可以形成于扩散层4之上，也可以形成于基底层5之上。
环带微棱镜阵列吸收光表面层7由对可见光具有高吸收率的黑色材料构成，用于吸收环境杂散光线，提高屏幕对比度，该环带微棱镜阵列吸收光表面层7为黑色，表面可以是光滑表面，也可以是粗糙表面。
微棱镜阵列结构10的相邻的齿尖间距沿远离投影机的方向，可以是保持不变，也可以是逐渐减小，且该间距至少是投影图像像素宽度的1/2，或者更小，尤其以1/10为最佳。
由该正向投影屏幕1投影机2一侧，上方一较高位置斜向下入射的环境光线R4，刚好射向具有环带微棱镜阵列吸收光表面层7，对可见光的吸收率大于等于90%，只有很少部分被环带微棱镜阵列吸收光表面层7反射，进入观察点8一侧。从而有效的提高了在明亮环境下，投影图像的对比度和色彩还原度。
由该正向投影屏幕1投影机2一侧，上方一较高位置近似水平入射的环境光线R1、R3，刚好射向环带微棱镜阵列反光表面层6和环带微棱镜阵列吸收光表面层7，对可见光的吸收率大于等于90%，环境光R3几乎被完全吸收。只有环境光R1经由环带微棱镜阵列反光表面层6反射，并再次经由滤光层3吸收，最终极少的环境光线透过滤光层3进入观察点8一侧，从而更佳高效的提高了在明亮环境下，投影图像的对比度和色彩还原度。
本实施例的正向投影屏幕1适用于短距离投影显示，具有高增益，高对比度和亮度均匀性。
【实施例2】：
如图2所示，一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，它由正向投影屏幕1和投影机2组成，投影机2设置于正向投影屏幕1的一侧，所述的正向投影屏幕1包括滤光层3、扩散层4、微棱镜阵列结构10和基底层5，滤光层3设置于靠近投影机2的一侧，扩散层4设置于滤光层3背离投影机2的一面，扩散层4背离投影机2的一侧设置有微棱镜阵列结构10，微棱镜阵列结构10的两侧分别设置有环带微棱镜阵列反光表面层6和环带微棱镜阵列吸收光表面层7，且环带微棱镜阵列反光表面层6面向投影机2一侧，基底层5与微棱镜阵列结构10通过透明材料粘接层9复合成一体。
所述的微棱镜阵列结构层10按圆环阵列排列或直线阵列排列。
所述的滤光层3的折射率大于扩散层4的折射率。
微棱镜阵列结构10形成于扩散层4之上，通过透明材料粘接层9与黑色对光线有高吸收作用的基底层5结合为一体，且具有透光表面的环带微棱镜阵列吸收光表面层7和具有最大效率反射投影机2入射光线能量的环带微棱镜阵列反光表面层6，环带微棱镜阵列反光表面层6金属介质镜面反光层构成，将反射光线能量合理分布在观察点8观看区域内，所述的环带微棱镜阵列反光表面层6与基底层5表面的夹角α沿远离投影机2的方向逐渐增大；所述的环带微棱镜阵列吸收光表面层7与水平面的夹角β等于投影机2的入射光线与水平面的夹角，且沿远离投影机2的方向逐渐增大。
滤光层3用以吸收环境光线，提供高对比度，环境光线R2经由环带微棱镜阵列反光表面层6反射后进入滤光层3吸收；环境光线R3经由环带微棱镜阵列吸收光表面层7进入透明材料粘接层9和环带微棱镜阵列吸收光表面层7，最终在环带微棱镜阵列吸收光表面层7被完全吸收，极大的提高了正向投影屏幕1对比度。
扩散层4具有较大光线散射能力，用以提供满足需要的光线能量水平垂直视角分布，即使投影机2在短距离上投射图像光线，由于扩散层4具有较大光线散射能力，使得观看者侧的图像可视角度大，且有很高的图像亮度均匀性。
本实施例的正向投影屏幕1适用于短距离投影显示，具有高增益，高对比度和亮度均匀性。
Claims (6)
1.一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，其特征在于：它由正向投影屏幕（1）和投影机（2）组成，投影机（2）设置于正向投影屏幕（1）的一侧，所述的正向投影屏幕（1）包括滤光层（3）、扩散层（4）、微棱镜阵列结构（10）和基底层（5），滤光层（3）设置于靠近投影机（2）的一侧，扩散层（4）设置于滤光层（3）背离投影机（2）的一面，扩散层（4）背离投影机（2）的一侧设置有微棱镜阵列结构（10），微棱镜阵列结构（10）的两侧分别设置有环带微棱镜阵列反光表面层（6）和环带微棱镜阵列吸收光表面层（7），且环带微棱镜阵列反光表面层（6）面向投影机（2）一侧，基底层（5）与微棱镜阵列结构（10）复合成一体。
2.根据权利要求1所述的一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，其特征在于：所述的微棱镜阵列结构层（10）按圆环阵列排列或直线阵列排列。
3.根据权利要求1所述的一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，其特征在于：所述的滤光层（3）的折射率大于扩散层（4）的折射率。
4.根据权利要求1所述的一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，其特征在于：所述的微棱镜阵列结构（10）与基底层（5）之间还设置有透明材料粘接层（9）。
5.根据权利要求1所述的一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，其特征在于：所述的环带微棱镜阵列反光表面层（6）与基底层（5）表面的夹角α沿远离投影机（2）的方向保持不变或逐渐增大。
6.根据权利要求1所述的一种短投射距离正向投影光学屏幕的投影系统，其特征在于：所述的环带微棱镜阵列吸收光表面层（7）与水平面的夹角β等于投影机（2）的入射光线与水平面的夹角，且沿远离投影机（2）的方向逐渐增大。
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