CN107908068A - 一种水平视角可控的正投影屏幕 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水平视角可控的正投影屏幕，包括菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括第一菲涅尔透镜层，在所述第一菲涅尔透镜层上叠加有第二菲涅尔透镜层，具体的，在所述第一菲涅尔透镜层的每个镜面单元上叠加有所述第二菲涅尔透镜层的一个镜面单元，且所述第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度小于所述第一菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度，所述第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度呈现以中间小、两端大的从中间到外侧逐渐变宽的形态。本发明可实现对水平视角的主光线范围的有效控制，使得垂直视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。

Description

一种水平视角可控的正投影屏幕
技术领域
本发明涉及一种投影屏幕，特别涉及一种水平视角可控的正投影屏幕。
背景技术
现有的超短焦正投影屏幕大多通过散射的方式成像，如白塑幕等，对环境光没有选择性，导致环境光对投影效果的影响非常大，当环境光越亮时，投影显示的对比度越低，显示效果越差。
为了克服以上缺陷，人们在投影屏幕上使用了菲涅尔透镜加散射剂来实现。菲涅尔透镜不仅可以改变投影机主光线在观看空间的合理分布，还能消除环境光的影响，提高屏幕的对比度，散射剂则提供观看视角。由但于其自身原理所限，现有的正投影屏幕很难同时将垂直视角和水平视角的主光线方向合理射入人眼范围之内，实现较好的观影体验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种水平视角可控的正投影屏幕，该正投影屏幕通过在第一菲涅尔透镜层叠加第二菲涅尔透镜层，可实现对水平视角的主光线范围的有效控制。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种水平视角可控的正投影屏幕，包括菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括第一菲涅尔透镜层，在所述第一菲涅尔透镜层上叠加有第二菲涅尔透镜层，具体的，在所述第一菲涅尔透镜层的每个镜面单元上叠加有所述第二菲涅尔透镜层的一个镜面单元，且所述第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度小于所述第一菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度，所述第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度呈现以中间小、两端大的从中间到外侧逐渐变宽的形态。
本发明在原有的第一菲涅尔透镜的每一层镜面单元上叠加一个小的第二菲涅尔透镜层的镜面单元，通过改变第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的镜面占比，使得第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度呈现以中间小、两端大的从中间到外侧逐渐变宽的形态(越靠近中心位置的第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度越小，在水平以及上下方向的光能量分配比例越小)。沿着第一菲涅耳透镜每一环的圆周方向上控制第二菲涅耳透镜在第一菲涅耳透镜占比，可以改变圆周方向各处水平以及上下的光能量分配比例，可以改善用一个单菲涅耳透镜造成的光能在人眼的观看区域内上下校正过头左右校正不足的现象。实现对水平视角的主光线范围的有效控制，使得垂直视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。
优选的，所述第二菲涅尔透镜层和第一菲涅尔透镜层为一体成型结构，方便加工。
优选的，所述屏幕还包括保护层、着色层、平整固力层、散射层和反射层。所述保护层为高分子复合材料层，透光率高，可有效防止屏幕被划伤或被污染；所述着色层由透过率大于85％的高透过率树脂均匀添加颜料制成，可提高屏幕的对比度；所述平整固力层采用高透过率树脂材料，如PET、PC、PMMA等，可以有效提高屏幕的冲击强度及对环境的耐受能力，且可以作为其他层涂抹覆盖的基础；所述散射层可通过在胶体中添加散射剂加工而成，用以提供屏幕观看视角；所述反射层由银、铝等金属材料构成，具有高可见光反射率，用于反射投影仪的入射光。
优选的，所述保护层和着色层加工为一体合为一层，加工时在保护层的胶体中均匀混合所述着色层的颜料，待烘干或光固化后即可成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果。
优选的，所述着色层和平整固力层加工为一体合为一层。加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合颜料，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述平整固力层和散射层加工为一体合为一层。加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合散射剂，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述着色层、平整固力层和散射层三者加工为一体合为一层。加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合散射剂和颜料，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述着色层和散射层加工为一体合为一层，在透过率大于85％的胶体中混合散射剂以及着色颜料，将混合好的胶体均匀的涂敷在PC、PMMA或PET片材表面，再通过光固化或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述保护层的表面加工为雾面或毛面，防止外界环境光在屏幕表面产生定向反射。
优选的，所述保护层的表面硬度大于2H，防止划伤。
优选的，所述保护层由多个竖直排列的柱面微结构组合而成。将所述保护层设置成柱面微结构，投影光线经过所述柱面微结构时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的左右视角，在屏幕中添加少量的散射剂，则为屏幕提供较小的上下视角，因此，屏幕的左右视角比上下视角大。采用这样的技术，可以克服传统的纯粹在屏幕中添加散射剂来提供相同的左右与上下视角时，纯粹的散射剂照顾了左右视角，而浪费了上下视角的光能，不利于提高屏幕增益的缺陷。本发明既扩大了左右视角，同时又能压缩上下视角，大幅提高屏幕增益。
优选的，所述柱面微结构为弧形柱或三棱柱，该弧形柱是横截面边缘为弧形的柱体结构。
优选的，所述屏幕还包括位于所述反射层后的背板，所述背板通过粘接层和所述反射层粘接在一起，对整个屏幕起到支持保护的作用。
优选的，所述背板包括背板前层、背板中层和背板后层，所述背板中层为蜂窝板结构，采用蜂窝板结构不仅可以降低整个屏幕的重量，且可以满足强度和环保要求。
优选的，所述屏幕还设有连接在所述背板和上述各层周围的边框，将各层和背板合成一个整体，方便安装、运输和携带。
优选的，所述背板上还设有挂钩，方便安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明在原有的第一菲涅尔透镜的每一层镜面单元上叠加一个小的第二菲涅尔透镜层的镜面单元，通过改变第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元在水平方向的镜面占比，使得第二菲涅尔透镜层的每个镜面单元的宽度呈现以中间小、两端大的从中间到外侧逐渐变宽的形态。沿着第一菲涅耳透镜每一环的圆周方向上控制第二菲涅耳透镜在第一菲涅耳透镜占比，可以改变圆周方向各处水平以及上下的光能量分配比例，可以改善用一个单菲涅耳透镜造成的光能在人眼的观看区域内上下校正过头左右校正不足的现象。实现对水平视角的主光线范围的有效控制，使得垂直视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。
附图说明：
图1是实施例1所述的水平视角可控的正投影屏幕的结构示意图。
图2是图1的三视图。
图3是本发明所述的水平视角可控的正投影屏幕的光路示意图(竖直方向)。
图4是本发明所述的水平视角可控的正投影屏幕的光路示意图(水平方向)。
图5是实施例2所述的具有柱面微结构的保护层的结构示意图。
图6是实施例3所述的水平视角可控的正投影屏幕的结构示意图。
图中标记：1-保护层，11-弧形柱，12-三棱柱，2-着色层，3-平整固力层，4-散射层，5-菲涅尔透镜层，51-第一菲涅尔透镜层，52-第二菲涅尔透镜层，6-反射层，7-粘接层，8-背板，81-背板前层，82-背板中层，83-背板后层，9-边框，10-挂钩。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-图2所示，一种水平视角可控的正投影屏幕，包括菲涅尔透镜层5，所述菲涅尔透镜层5包括第一菲涅尔透镜层51，在所述第一菲涅尔透镜层51上叠加有第二菲涅尔透镜层52，具体的，在所述第一菲涅尔透镜层51的每个镜面单元上叠加有所述第二菲涅尔透镜层52的一个镜面单元，且所述第二菲涅尔透镜层52的每个镜面单元的宽度小于所述第一菲涅尔透镜层51的每个镜面单元的宽度，所述第二菲涅尔透镜层52的每个镜面单元的宽度呈现以中间小、两端大的从中间到外侧逐渐变宽的形态。所述第二菲涅尔透镜层52和第一菲涅尔透镜层51为一体成型结构，方便加工。
如图3所示，投影仪出射的光线通过所述菲涅尔透镜层5时，光线主方向集中以近乎垂直于屏幕的外表面平行光的形式射出或光线主方向集中汇聚在人眼观看的范围内，因此，能在一定程度上缩小出射光线的视角，也就是在一定的视角范围内增加屏幕的亮度，增大屏幕的增益。而环境光经过菲涅尔透镜层5时，在透镜内会进行多次反射，其光程远大于投影光线，因此，可大大消除环境光干扰，取得抗环境光、高对比度的成像效果。
更重要的是，本发明在原有的第一菲涅尔透镜51的每一层镜面单元上叠加一个小的第二菲涅尔透镜层52的镜面单元，通过改变第二菲涅尔透镜层52的每个镜面单元的镜面占比，使得第二菲涅尔透镜层52的每个镜面单元的宽度呈现以中间小、两端大的从中间到外侧逐渐变宽的形态。如图3-图4所示，垂直视角的汇聚距离为L1，水平视角在第一菲涅耳透镜51的会聚距离L2，水平视角在第二菲涅耳透镜52的会聚距离L3，其中L1＝L2＞L3，沿着第一菲涅耳透镜51每一环的圆周方向上控制第二菲涅耳透镜52在第一菲涅耳透镜51占比，可以改变圆周方向各处水平以及上下的光能量分配比例，可以改善用一个单菲涅耳透镜造成的光能在人眼的观看区域内上下校正过头左右校正不足的现象。垂直视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。
实施例2
如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述保护层1由多个竖直排列的柱面微结构组合而成，所述柱面微结构为弧形柱11或三棱柱12。
至少包括以下三种情况，其一，所述保护层1由若干个大小相同的弧形柱11构成，所有所述弧形柱11相互连接并排列成阵列状；其二，所述保护层1由若干个大小相同的三棱柱12构成，所有所述三棱柱12相互连接并排列成阵列状；其三，所述保护层1由若干个大小相同的弧形柱11和若干个大小相同的三棱柱12构成，所有所述弧形柱11和所述三棱柱12相互连接并混合排列成阵列状。
将所述保护层设置成柱面微结构，投影光线经过所述柱面微结构时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的左右视角，在屏幕中添加少量的散射剂，则为屏幕提供较小的上下视角，因此，屏幕的左右视角比上下视角大。采用这样的技术，可以克服传统的纯粹在屏幕中添加散射剂来提供相同的左右与上下视角时，纯粹的散射剂照顾了左右视角，而浪费了上下视角的光能，不利于提高屏幕增益的缺陷。本发明既扩大了左右视角，同时又能压缩上下视角，大幅提高屏幕增益。
实施例3
如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述屏幕包括相互连接的保护层1、着色层2、平整固力层3、散射层4、菲涅尔透镜层5和反射层6，还包括位于所述反射层6后的背板8，所述背板8通过粘接层7和所述反射层6粘接在一起。
所述保护层1为高分子复合材料层，透光率高，可有效防止屏幕被划伤或被污染，所述保护层1的表面加工为雾面或毛面，所述保护层1的表面硬度大于2H。
所述着色层2由透过率大于85％的高透过率树脂均匀添加颜料制成，可提高屏幕的对比度；所述平整固力层3采用高透过率树脂材料，如PET、PC、PMMA等，可以有效提高屏幕的冲击强度及对环境的耐受能力，且可以作为其他层涂抹覆盖的基础；所述散射层4可通过在胶体中添加散射剂加工而成，用以提供屏幕观看视角。所述着色层2、平整固力层3和散射层4三者加工为一体合为一层，加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合散射剂和颜料，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
所述反射层6由银、铝等金属材料构成，具有高可见光反射率，用于反射投影仪的入射光。所述背板8包括背板前层81、背板中层82和背板后层83，所述背板中层82为蜂窝板结构。采用蜂窝板结构不仅可以降低整个屏幕的重量，且可以满足强度和环保要求。所述屏幕还设有连接在所述背板8和上述各层周围的边框9，将各层和背板8合成一个整体，方便安装、运输和携带。所述背板8上还设有挂钩10，方便安装。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，包括菲涅尔透镜层(5)，所述菲涅尔透镜层(5)包括第一菲涅尔透镜层(51)，在所述第一菲涅尔透镜层(51)上叠加有第二菲涅尔透镜层(52)，具体的，在所述第一菲涅尔透镜层(51)的每个镜面单元上叠加有所述第二菲涅尔透镜层(52)的一个镜面单元，且所述第二菲涅尔透镜层(52)的每个镜面单元的宽度小于所述第一菲涅尔透镜层(51)的每个镜面单元的宽度，所述第二菲涅尔透镜层(52)的每个镜面单元的宽度呈现以中间小、两端大的从中间到外侧逐渐变宽的形态。
2.根据权利要求1所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述第二菲涅尔透镜层(52)和第一菲涅尔透镜层(51)为一体成型结构。
3.根据权利要求1所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述屏幕还包括保护层(1)、着色层(2)、平整固力层(3)、散射层(4)和反射层(6)。
4.根据权利要求3所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述保护层(1)和着色层(2)加工为一体合为一层。
5.根据权利要求3所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述着色层(2)和平整固力层(3)加工为一体合为一层。
6.根据权利要求3所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述平整固力层(3)和散射层(4)加工为一体合为一层。
7.根据权利要求3所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述着色层(2)、平整固力层(3)和散射层(4)三者加工为一体合为一层。
8.根据权利要求3所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述着色层(2)和散射层(4)加工为一体合为一层。
9.根据权利要求3所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述保护层(1)由多个竖直排列的柱面微结构组合而成。
10.根据权利要求9所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述柱面微结构为弧形柱(11)或三棱柱(12)。
11.根据权利要求3-10任一所述的一种水平视角可控的正投影屏幕，其特征在于，所述屏幕还包括位于所述反射层(6)后的背板(8)，所述背板(8)通过粘接层(7)和所述反射层(6)粘接在一起，所述背板(8)包括背板前层(81)、背板中层(82)和背板后层(83)，所述背板中层(82)为蜂窝板结构。
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