CN106125492A - 投影屏幕和具有该投影屏幕的超短焦投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种投影屏幕和超短焦投影系统，该投影屏幕接收投影设备出射的影像光束，包括反射层、透镜层、隔离层和散射层，其中，所述隔离层位于所述散射层和所述透镜层之间，所述影像光束从所述投影设备出射后依次透过所述散射层，隔离层，透镜层，并到达所述反射层，并经所述反射层反射后，再次透过所述透镜层，隔离层和散射层后进入人眼。超短焦投影系统包括超短焦投影设备和上述所述的投影屏幕，所述超短焦投影设备产生的激光投射在所述投影屏幕上以在所述投影屏幕上形成图像。本发明的投影屏幕和超短焦投影系统能够明显减弱投影屏幕产生的散斑。

Description

投影屏幕和具有该投影屏幕的超短焦投影系统

技术领域

本发明涉及投影显示领域，特别涉及一种投影屏幕和具有该投影屏幕的超短焦投影系统。

背景技术

在进行投影显示时，投影机一般会搭配投影屏幕一起使用，使得投影的图像具有更高的色彩分辨率、更好的色彩饱和度以及更高的亮度。

如图1所示，其为一种现有技术中投影屏幕的结构示意图，投影屏幕100一般包括基板层101、散射层102、透镜层103和反射层104，其中散射层102与透镜层103相邻设置。投影机105发出的光线经基板层101的折射后入射至散射层102，散射层102将光线扩散成具有一定角度的光束，散射层102经过透镜层后，再由反射层104反射回散射层102，并经基板层101后出射，最终进入人眼。如图1所示，图1中仅示出一条入射光线106，入射光线106经散射层102散射后扩散成光束，该光束的所有光线分布在边缘光线107和边缘光线109之间。

因散射层102包括很多微小的散射颗粒，由反射层104反射回的不同光线(即光束)经散射层102的散射颗粒散射后经过了不同的路线长度，但因散射层102与透镜层103相邻设置，导致光束的扩散程度不高，经过的散射颗粒较少，使得大部分光线之间的光程差(相位差)不变，相位恒定或者光程差恒定的概率较大，因此仍产生较为明显的干涉现象，在人眼观察角度，会在投影图像画面中形成明暗闪烁的斑点，即散斑现象，影响图像观看质量。

发明内容

基于此，本发明提供一种投影屏幕，该投影屏幕能够减弱投影屏幕的散斑，提升投影屏幕显示图像的质量。

本发明另提供一种超短焦投影系统，该超短焦投影系统能够减弱投影屏幕的散斑，提升投影屏幕显示图像的质量。

本发明提供一种投影屏幕，接收投影设备出射的影像光束，包括反射层、透镜层、隔离层和散射层，其中，所述隔离层位于所述散射层和所述透镜层之间，所述影像光束从所述投影设备出射后依次透过所述散射层，隔离层，透镜层，并到达所述反射层，并经所述反射层反射后，再次透过所述透镜层，隔离层和散射层后进入人眼。

本发明另提供一种超短焦投影系统，包括超短焦投影设备和上述所述的投影屏幕，所述超短焦投影设备产生的激光投射在所述投影屏幕上以在所述投影屏幕上形成图像。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明通过在散射层与透镜层之间增加隔离层，即增加散射层与透镜层之间的间隔距离，使得射入散射层形成的光束经过反射层反射后，能够覆盖更大体积的散射层，即覆盖更多散射颗粒，通过更多的散射颗粒使散斑图样细化，从而减弱散斑的对比度，进而达到改善投影屏幕散斑的目的。

本发明的超短焦投影系统因采用上述所述的投影屏幕，能够有效的抑制散斑，提高投影屏幕的图像质量。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为现有技术中投影屏幕的结构示意图；

图2为本发明的实施例一中的投影屏幕的结构示意图；

图3为本发明的实施例二中的投影屏幕的结构示意图；以及

图4为本发明提供的一种超短焦投影系统的投影示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

如前所述，现有的投影屏幕会产生高对比度的散斑，针对这个问题，发明人经过研究和实验发现，现有投影屏幕之所以会产生高对比度的散斑，主要是因为散射层与透镜层相邻设置，反射层反射回的光线经较短的路径，就返回至散射层，使得返回的光束(返回的光束是指光线经散射层扩散后形成的具有一定角度的光束)覆盖较小的体积的散射层，即覆盖较小数量的散射颗粒，进而使得光束产生的散斑对比度高。

实施例一、

基于发明人发现的问题，本申请特提出一种投影屏幕，该投影屏幕能够明显减弱散斑，具体如下：

如图2所示，其为本发明的实施例一中的投影屏幕的结构示意图。投影屏幕10，用于接收投影设备15出射的影像光束，其包括反射层11、透镜层12、隔离层13和散射层14，其中，隔离层13位于散射层13和透镜层14之间。

影像光束从投影设备15出射后依次透过散射层14，隔离层13，透镜层12，并到达反射层11，并经反射层11反射后，再次透过透镜层12，隔离层13和散射层14后进入人眼。

反射层11可以是金属反射层，例如，可以是铝反射层，反射层11的厚度可以为10um-20um。

透镜层12包括位于反射光线出射方向前端的入光面和位于反射光线出射方向后端的出光面，反射层11涂敷在透镜层12的入光面，隔离层13设置透镜层12的出光面的一侧。

透镜层12可以是菲涅尔透镜层，其材质可以是环氧树脂，厚度为50um-1000um。菲涅尔透镜层位于隔离层13一侧的出光面为一平坦面，位于反射层11一侧的入光面呈锯齿状。菲涅尔透镜层可以将入射至其入光面的光线会聚成平行光线，在一定的视觉范围内增加投影屏幕的亮度。

隔离层13可以是空气间隙层或透光层，透光层可以是一种影像光束可直线穿射过的均匀介质层，例如，透光层可以由玻璃材质或塑料材质制成的玻璃层或塑料层。此外，透光层还可以是由多个层结构组成的透光结构，例如，透光层可以由两层玻璃层或两层塑料层组成的透光结构，也可以由多层玻璃层或多层塑料层组成的透光结构，也可以由玻璃层和塑料层共同组成的透光结构。其中，塑料材质具体可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，玻璃材质具体可以为二氧化硅。

隔离层13的厚度为1000um-1500um，即透光层或空气间隙的厚度为1000um-1500um。

当隔离层13的厚度为1000um时，投影屏幕10的散斑对比度明显减弱，当隔离层13的厚度为1500um时，散斑对比度减弱效果最为明显，改善效果最好。

散射层14位于投影屏幕10的最外侧，其包括多个分散的散射颗粒，散射颗粒的材质可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，粒径在50um-100um之间。

在本实施例中，通过将散射层14与透镜层12进行隔离，增大散射层14与透镜层12之间的间隔距离，藉此，减弱投影屏幕10的散斑，具体的实现的过程如下：

如图2所示，本实施例以投影设备15出射的一条入射光线1为例，说明通过增大散射层14与透镜层12之间的间隔距离来减弱散斑的原理。

投影设备15发射出一入射光线1，入射光线1通过折射从散射层14入射，经散射层14时，入射光线1被扩散成角度α的光束，角度α约为20度。其中，图2中示出的光线2和光线4是光束的边缘光线，光线3是主光线，光束中的所有光线分布在光线2和光线4之间，且光束中的其他光线并未图示。光束经透镜层12后，由透镜层12入光面涂覆的反射层11反射回，并依次经过透镜层12、隔离层13以及散射层14，再射入人眼中。其中，光束覆盖散射层14的面积如图2中的阴影部分所示。

由于光束再次经过散射层14时，路径更长，覆盖更大体积的散射层14(从图2中的截面来看是覆盖更大的面积)，即覆盖更多的散射颗粒。将每个散射颗粒看做一个相干基元，根据通过减弱空间相干性抑制散斑的原理，散斑对比度与成正比，M为相干基元的数量，换而言之，光束覆盖的散射颗粒越多，亦即包含的相干基元的数目越多，散斑的对比度也更低，因此，散斑也能够得到有效的抑制。

从另一个角度而言，当光束覆盖散射层14的体积越大，覆盖的散射颗粒越多，经过的散射颗粒更多，使得光线之间的相位差变得随机而不是恒定，进而减弱光的干涉，并且更多的散射颗粒能够使光传播角度更多样性，使光传播方向更多样性，进而使得散斑图样细化，从而经过人眼积分后的散斑效应也减弱了。

上述以一条入射光线来说明本实施例减弱散斑的原理，当然投影设备15出射的其他的出射光线形成的光束也同样会覆盖更大体积的散射层14，也同样可以减弱光束内的各光线产生的散斑。

需说明的是，隔离层13越厚，散斑的减弱效果就越好，但是隔离层13也不宜过厚，因为过厚，会不利于成像，并且投影屏幕的厚度和重量也相应会增加，不利于轻薄化，因此，隔离层13的厚度在1000um-1500um的范围内，有利于成像，并且能够明显减弱散斑。

藉此，本实施例通过增加散射层14与透镜层12之间的间隔距离，即在散射层14与透镜层12之间增加隔离层，使得射入散射层14形成的光束经过反射层14反射后，能够覆盖更大体积的散射层14，覆盖更多散射颗粒，进而减弱散斑的对比度，进而达到改善投影屏幕散斑的目的。

此外，本发明的隔离层可以是背景技术中的投影屏幕的基板层，本发明与现有技术相比，将设在投影屏幕最外层的基板层移至散射层和透镜层之间，在不增加投影屏幕厚度的基础上，增大散射层和透镜层之间的距离，从而达到改善投影屏幕散斑的目的。

实施例二、

请参阅图3，其为本发明实施例二的投影屏幕的结构示意图。投影屏幕20用于接收投影设备25出射的影像光束，其包括反射层21、透镜层22、隔离层23、散射层24和基板层26，其中，隔离层23位于散射层23和透镜层24之间。

影像光束从投影设备25出射后依次透过基板层26、散射层24，隔离层23，透镜层22，并到达反射层21，并经反射层21反射后，再次透过透镜层22，隔离层23、散射层24和基板层26后进入人眼。

透镜层22、散射层24、反射层21与实施例一中的透镜层12、散射层14、反射层11功能和结构相似，在此不再赘述。

本实施例与实施例一区别主要在于，隔离层的厚度，散射层异于隔离层的一侧设有基板层。具体说明如下：

隔离层23可以是空气间隙层或透光层，透光层可以是一种影像光束可直线穿射过的均匀介质层，例如，透光层可以由玻璃材质或塑料材质制成的玻璃层或塑料层。此外，透光层还可以是由多个层结构组成的透光结构，例如，透光层可以由两层玻璃层或两层塑料层组成的透光结构，也可以由多层玻璃层或多层塑料层组成的透光结构，也可以由玻璃层和塑料层共同组成的透光结构。其中，塑料材质具体可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，玻璃材质具体可以为二氧化硅。

基板层26位于投影屏幕20的最外侧，且位于散射层24异于隔离层23的一侧。基板层26可以是具有一定硬度的保护层，其材质可以玻璃或塑料。基板层26也可以用于色彩调整的彩色滤光片。其中，基板层26的厚度和隔离层23的厚度之和为1000um-1500um，隔离层23的厚度为500um-1000um。

当隔离层23的厚度为500um时，投影屏幕20的散斑对比度明显减弱，当隔离层23的厚度为1000um时，散斑对比度减弱更为明显，改善效果更好。

此外，隔离层23和基板层26的厚度可以相同，也可以不同，但两者的厚度之和不超过1500um，籍此，利于投影屏幕的成像和轻薄化，并且能够明显减弱散斑。例如，隔离层23和基板层26均为500um。又例如，隔离层23为1000um，基板层26为500um。

如图3所示，本实施例以投影设备25出射的一条入射光线a为例，说明通过增大散射层24与透镜层22之间的间隔距离来减弱散斑的原理。

投影设备25发射出一入射光线a，入射光线a通过折射进入基板层26，经散射层24时，入射光线a被扩散成角度β的光束，角度β为20度。其中，图3中示出的光线b和光线d是光束的边缘光线，光线c是主光线，光束中的所有光线分布在光线b和光线d之间，且光束中的其他光线并未图示。光束经透镜层22后，由透镜层22入光面涂覆的反射层21反射回，并依次经过透镜层22、隔离层23、散射层24以及基板层26，最终射入人眼中。其中，光束覆盖散射层24的面积如图3中的阴影部分所示。

由于光束从反射层21再次经过散射层24时，相对于现有技术中，散射层102与菲涅尔透镜层103相邻设置而言，返回的光束经过的路径更长，能够覆盖更大体积的散射层24(从图3中的截面来看是覆盖更大的面积)，即覆盖更多的散射颗粒。根据通过减弱空间相干性抑制散斑的原理，能够更有效的抑制散斑。

本实施例中，通过在透镜层与散射层之间设置隔离层，并在隔离层的背离散射层的一侧布设具有一定硬度的基板层，使得在减弱散斑的同时，又能保证投影屏幕的硬度。

本发明的投影屏幕可以为正投影屏幕。

以上仅为本发明例举的两个实施例，但只要是通过增加透镜层与散射层之间的间隔距离，以减弱散斑的产品均属于本发明的保护范围。

实施例三、

本发明的投影屏幕可以适用于超短焦激光投影显示。

如图4所示，其为本发明提供的一种超短焦投影系统的投影示意图。本发明另提供一种超短焦投影系统30，超短焦投影系统30包括超短焦投影设备31和如上所述的投影屏幕32。

超短焦投影设备31用于产生的激光，并将激光投射在投影屏幕32上，以在投影屏幕32上形成图像。该超短焦投影设备31可以是激光投影机。

本发明的超短焦投影系统因采用前述所述的投影屏幕，能够有效的抑制散斑，提高图像的质量。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种投影屏幕，接收投影设备出射的影像光束，其特征在于，包括反射层、透镜层、隔离层和散射层，其中，所述隔离层位于所述散射层和所述透镜层之间，所述影像光束从所述投影设备出射后依次透过所述散射层，隔离层，透镜层，并到达所述反射层，并经所述反射层反射后，再次透过所述透镜层，隔离层和散射层后进入人眼。

2.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述隔离层为空气间隙层或透光层，所述透光层是所述影像光束可直线穿射过的均匀介质层。

3.根据权利要求2所述的投影屏幕，其特征在于，所述透光层由玻璃材质或塑料材质制成。

4.根据权利要求2所述的投影屏幕，其特征在于，所述透光层由两层或层以上的玻璃层和/或塑料层组成。

5.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述隔离层的厚度为500um-1500um。

6.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述投影屏幕还包括一基板层，所述基板层位于所述散射层异于所述隔离层的一侧。

7.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述透镜层为菲涅尔透镜层。

8.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述散射层包括多个散射颗粒，所述散射颗粒分散在所述散射层中。

9.一种超短焦投影系统，其特征在于，包括超短焦投影设备和如权利要求1至8任一项所述的投影屏幕，所述超短焦投影设备产生的激光投射在所述投影屏幕上以在所述投影屏幕上形成图像。