CN108333862A - 光学膜结构及其制作方法、以及投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学膜结构及其制作方法、以及投影系统。投影系统应用至投影环境空间且包括环境光源、设置在环境光源相反侧的投影设备以及光学膜结构。光学膜结构的第一端较靠近环境光源，第二端较靠近投影设备，其包括一基底层以及多个并排设置在基底层上的棱脊部，每一个棱脊部分别具有朝向环境光源的吸光面以及朝向投影设备的反射面，且每一个棱脊部的反射面分别相对于水平面倾斜一夹角，其中，任两个相邻的棱脊部的两个所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角相异，靠近第一端的棱脊部的反射面相对于水平面所倾斜的夹角，大于靠近第二端的棱脊部的反射面相对于水平面所倾斜的夹角。借此，能将投射到光学膜的光线均匀地反射至投影环境空间中。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学膜结构及其制作方法、以及一种投影系统，特别是涉及一种用于投影系统的光学膜结构及其制作方法，以及一种使用所述光学膜结构的投影系统。
背景技术
无论是在会议、教学或演讲的场合中，当人们希望能将更丰富的信息提供给听众时，经常会选择通过投影的方式，将各种影像画面显示于投影银幕上。与其他显示方式相比，采用此种方案的优势在于，通过投影机所显示的画面大小，并不是固定尺寸，且能够轻易的投射出60吋以上的画面，相较于使用背光的显示器，成本大幅降低。不过，传统上长焦距的投影机通常都需要与投影银幕保持一段较长的距离，才能够投射出够大的画面；此外，为了避免物体阻挡在光线的投射路径上，导致投影画面受到影响，投影机与投影银幕之间必须净空，因此在使用的过程中往往需要占用非常大的使用空间。
为解决前述问题，遂有业者研发出短焦投影机。这种投影机由于缩短了其与银幕间的距离，不仅能有效避免前述问题，且由于光线的行进路径缩短，能有效避免画面亮度随距离递减，因此可通过相对较低的功率投影出足够亮度的投影画面，有效节省能源。
近来，更有超短焦投影机问世。虽然，超短焦投影机确实具备前述短焦投影机的优点，然而，在大幅缩短了投影机与银幕间的距离的同时，也使得投影机投影至投影银幕上不同位置的光源，在入射角度上有了非常明显的差异，且更因为如此，经过反射后所发出的光线，其出光角度非常分散，因此对观看者来说，往往无法接收到不同位置亮度一致的画面，而会感到影像画面的呈现非常不均匀。
因此，如何通过结构设计以及制作方法的改良，开发出一种能配合超短焦投影机使用的光学膜作为投影银幕，以克服上述的缺陷，已成为本领域所欲解决的重要课题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种光学膜结构及其制作方法、以及投影系统，能借由光学膜上依序逐渐改变角度的反射面，提供亮度均匀的成像效果。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种光学膜结构，其包括一基底层以及多个棱脊部，多个所述棱脊部自所述基底层的一第一端向所述基底层的一第二端并排设置在所述基底层上，其中，每一个所述棱脊部分别具有一吸光面以及一反射面，所述吸光面朝向所述所述第二端，所述反射面朝向所述所述第一端，且所述反射面相对于一水平面倾斜一夹角；其中，任两个相邻的所述棱脊部的两个所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角相异，靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角，大于较靠近所述另一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角。
较佳地，其中，最靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角小于70度，最靠近所述第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角大于40度。
较佳地，其中，所述基底层是由具备吸光特性的材质所制成，且所述反射面上涂覆有用以反射光线的反射涂料；或者，所述基底层是由会反射光线的材质所制成，且所述吸光面上涂覆有用以吸收光线的吸光涂料。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种投影系统，所述投影系统应用至一投影环境空间，其包括一环境光源、一投影设备以及一光学膜结构，所述环境光源设置在所述投影环境空间的上方或者下方，以用于提供照明给所述投影环境空间；所述投影设备设置在所述投影环境空间中与所述环境光源相反的一侧，以用于产生一投影光源，且所述投影设备的投射比小于0.4；所述光学膜结构设置在所述投影环境空间中，且所述光学膜结构的第一端较靠近所述投影设备，与所述第一端相反的第二端则较靠近所述环境光源，所述光学膜结构包括一基底层以及多个棱脊部，多个所述棱脊部自所述第一端向所述第二端并排设置在所述基底层上，其中，每一个所述棱脊部分别具有一吸光面以及一反射面，所述吸光面朝向所述环境光源的一侧，所述反射面朝向所述投影设备的一侧，且每一个所述棱脊部的所述反射面分别相对于水平面倾斜一夹角；其中，任两个相邻的所述棱脊部的两个所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角相异，靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角，大于靠近所述另一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角。
较佳地，其中，所述光学膜结构最靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角小于70度，最靠近所述第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角大于40度。
较佳地，其中，所述基底层是由具备吸光特性的材质所制成，且所述反射面上涂覆有用以反射光线的反射涂料；或者，所述基底层是由会反射光线的材质所制成，且所述吸光面上涂覆有用以吸收光线的吸光涂料。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的再一技术方案是，提供一种光学膜结构的制作方法，所述光学膜结构的制作方法包括下列步骤：提供一圆柱状模具；使所述圆柱状模具沿其中心轴线方向移动且相对一刻刀转动，以让所述圆柱状模具的外周面被所述刻刀刻划出一螺旋状的沟槽；以及使一可塑性材质通过所述圆柱状模具的翻模，以制作成所述光学膜结构，其中，所述光学膜结构的一基底层通过所述沟槽的翻模以形成多个并排设置的棱脊部，每一个所述棱脊部分别具有一吸光面以及一反射面，且所述反射面相对于一水平面倾斜一夹角；其中，在刻划形成所述沟槽的过程中，所述刻刀相对于所述圆柱状模具的所述中心轴线的进刀角度沿着所述刻刀所移动的方向渐渐缩小，以使任两个相邻的所述棱脊部的两个所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角相异，靠近所述基底层的第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角大于靠近所述基底层的第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角。
较佳地，其中，所述可塑性材质是具备吸光特性的材料，且所述光学膜结构的制作方法还包括在每一个所述棱脊部的一侧表面上涂覆用以反射光线的反射涂料；或者，所述可塑性材质是会反射光线的材料，且所述光学膜结构的制作方法还包括在每一个所述棱脊部的一侧表面上涂覆用以吸收光线的吸光涂料。
本发明的有益效果在于，本发明所提供的光学膜搭配超短焦投影机使用时，能借由所述光学膜上依序逐渐改变角度的反射面，将投射到所述光学膜结构的光线均匀地反射至投影环境空间中，使得观看者能够接收到画面呈现效果均匀的影像。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明第一实施例的投影系统的系统架构示意图。
图2为本发明第一实施例的光学膜结构局部结构示意图。
图3为本发明第一实施例的光学膜结构另一局部结构示意图。
图4为本发明第一实施例的光学膜结构制作方法流程图。
图5A至5C为本发明第一实施例的光学膜结构制作方法的步骤S102的示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“光学膜及其制作方法以及应用所述光学膜的投影系统”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
首先，请配合图1以及图2所示，图1为本发明第一实施例的投影系统的系统架构示意图。图2为本发明第一实施例的光学膜结构3局部结构示意图。在本发明第一实施例中，投影系统S应用至一投影环境空间E，举例来说，投影环境空间E可以是会议室、演讲厅或上课教室等。投影系统S包括一环境光源1、一投影设备2以及一光学膜结构3。
环境光源1设置在投影环境空间E的上方或下方的其中一侧，以用于提供投影环境空间E的环境照明。传统上，多数的室内光源会以灯罩或装饰灯或嵌顶灯等形式设置在天花板，但近年来也有不少的室内设计，将室内光源设计在邻近地板处，例如一些壁灯设计，就是把灯光从墙面底端处投射到室内，同样可提供相当良好的照明效果。
投影设备2设置在投影环境空间E中与环境光源1相反的一侧，以用于产生一投影光源。换句话说，当环境光源1是从投影环境空间E的上方提供照明，则可将投影设备2放置在靠近地面处。然而，如同前述，目前也有不少设计会将环境光源1设计在投影环境空间E的下方，此时，便可将投影设备2架设在投影环境空间E的上方(例如悬吊于天花板)。在本发明的投影系统S中，投影设备2的投射比小于0.4，较佳为0.38以下，换句话说，本发明所采用的投影设备2属于一般称为超短焦投影机的设备。采用超短焦投影机有许多优点，首先，由于这种投影设备的成像距离非常短，因此能避免讲者经常性地挡在投影机与投影画面之间，进而影响投射的画面；此外，也可以避免强光伤害讲者的眼睛；再者，由于距离非常短，也可以避免画面本身亮度不足的问题。
光学膜结构3设置在投影环境空间E中，且光学膜结构3的第一端较靠近投影设备2，第二端则较靠近环境光源1。一般来说，光学膜结构3以固定式或卷挂式设置在靠近墙面的位置，但如果是在大型展览场等场所，个别摊位的讲者要进行简报等，也可以架设在场地中央，并不以紧靠墙面为限。
接下来，请配合参阅图1、图2以及图3所示，图3为本发明第一实施例的光学膜结构3另一局部结构示意图。在本发明第一实施例中，光学膜结构3包括一基底层31以及多个棱脊部32，多个棱脊部32自光学膜结构3的一端向光学膜结构3的第二端并排设置在基底层31上。换句话说，在光学膜结构3的基底层31上，从较靠近投影设备2的第一端向较靠近环境光源1的第二端，并排设置有多个棱脊部32。每一个所述棱脊部分别具有一吸光面321以及一反射面322，吸光面321朝向环境光源1的一侧，反射面322朝向投影设备2的一侧。在本发明第一实施例中，由于环境光源1是从投影环境空间E的上方提供照明，所以吸光面321朝向上方，以吸收来自上方的环境光源1。同时，由于投影设备2是从投影环境空间E的下方发出投影光源，因此反射面322是朝向下方，以反射投影设备2发出的投影光源。通过这种设置，可以有效降低环境光源1对投影画面的干扰。
如同先前所述，本发明是采用超短焦投影机作为此处所称的投影设备2，因此，在使用投影设备2进行投影的时候，投影设备2的位置会非常靠近光学膜结构3。由于投影设备2的位置非常靠近光学膜结构3，因此，从投影设备2投射向光学膜结构3的投影光源，在较靠近投影设备2的第一端，与较靠近环境光源1的第二端，两者的入射角度会差异非常明显。因此，在每一个棱脊部32的反射面322角度都相同的情形下，在较靠近投影设备2的第一端，经过反射面322反射而出的投影光源，与较靠近环境光源1的第二端，经过反射面322反射而出的投影光源，两者的出光角度会有极大的差异，因此若未有适当调整，将会有成像不均匀的问题。
因此，本发明的每一个棱脊部32的反射面322相对于水平面倾斜一夹角(θ1～θn)，其中，任两个相邻的棱脊部32的两个所述反射面322相对于水平面所倾斜的夹角相异，靠近光学膜结构3一端的棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角，大于靠近光学膜结构3另一端的棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角。具体的来说，从较靠近投影设备2的第一端到较靠近环境光源1的第二端，每一个棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角(θ1～θn)会依序缩减。在本发明第一实施例中，光学膜结构3最靠近投影设备2的棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角θ1为68度(小于70度)，而最靠近环境光源1的一端的棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角θn为45度(大于40度)，位于前述两个棱脊部32之间的棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角θ2～θn-1，则介于68度到45度之间，且由最靠近投影设备2的第一端向靠近环境光源1的第二端递减。
在本发明第一实施例中，基底层31是由具备吸光特性的材质所制成，例如以黑色的可塑性材质制作成基底层31，并且于反射面322上涂覆有用以反射光线的反射涂料33，例如银漆。在本发明其他可能的实施例中，基底层31也可以由会反射光线的材质所制成，并且于吸光面321上涂覆有用以吸收光线的吸光涂料，如此，同样可达到与前述实施例均等的效果。
以下搭配图1至图3的附图标记，并参阅图4、图5A、图5B以及图5C，进一步说明本发明第一实施例的光学膜结构3的制作方法。图4为本发明第一实施例的光学膜结构3的制作方法流程图。在本发明第一实施例中，光学膜结构3的制作方法包括下列步骤：(一)首先，提供模具4。设置一左右延伸的圆柱状模具4(步骤S100)。将模具4可被驱转地组装于制模设备5的驱动座51上。(二)再者，刻模。通过制模设备5使所述模具4沿其中心轴线方向移动且相对制模设备5的刻刀52转动，以让模具4的外周面被刻刀52于模具4的外周面刻划出螺旋状的沟槽41(步骤S102)。(三)接着，翻模。使一可塑性材质通过模具4的翻模，以制作成光学膜结构3，其中，光学膜结构3的基底层31通过沟槽41的翻模以形成多个并排设置的棱脊部32，每一个棱脊部32分别具有一吸光面321以及一反射面322，且反射面322相对于一水平面倾斜一夹角(步骤S104)。
需要特别提出说明的是，请参阅图5A至5C所示，在本发明第一实施例的光学膜结构3制作方法的步骤S102中，在刻划形成螺旋状的沟槽41的过程，刻刀52相对于所述圆柱状模具的所述中心轴线的进刀角度沿着所述刻刀52所移动的方向渐渐缩小(如图5A至5C所示，从α1缩小到α2，再缩小到α3)。通过这种方式，使得后续在步骤S104所形成的多个棱脊部32，彼此的反射面322会具有不同的角度，且靠近第一端的棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角大于靠近第二端的棱脊部32的反射面322相对于水平面所倾斜的夹角。这里之所以强调渐渐缩小，其目的在于明确指出本发明的目的，是要使所形成的多个棱脊部32的反射面322，能够依序逐渐定向地改变角度。
如同先前所说，基底层31可以由具备吸光特性的材质所制成，并且于反射面322上涂覆有用以反射光线的反射涂料33；或者，基底层31也可以由会反射光线的材质所制成，并且于吸光面321上涂覆有用以吸收光线的吸光涂料。因此，具体的来说，在本发明第一实施例中，在翻模的过程中，可以采用具备吸光特性的可塑性材质进行翻模，并且在每一个棱脊部32的一侧表面上涂覆用以反射光线的反射涂料33，并将涂有反射涂料33的一侧作为棱脊部32的反射面322。当然，在本发明其他可能的实施例中，也可以采用反射光线的可塑性材质进行翻模，并且在每一个棱脊部32的一侧表面上涂覆用以吸收光线的吸光涂料(图式未显示)，以将涂覆有吸光涂料的一侧作为棱脊部32的吸光面321。
实施例的有益效果
本发明的有益效果在于，本发明所提供的光学膜结构3搭配超短焦投影机(投影设备2)使用时，能借由光学膜结构3上依序逐渐改变角度的反射面322，将投射到光学膜结构3的光线均匀地反射至投影环境空间E中，使得观看者能够接收到画面呈现效果均匀的影像。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种光学膜结构，其特征在于，所述光学膜结构包括：
一基底层；以及
多个棱脊部，多个所述棱脊部自所述基底层的一第一端朝所述基底层的一第二端并排设置在所述基底层上，其中，每一个所述棱脊部具有：
一吸光面，所述吸光面朝向所述第二端；以及
一反射面，所述反射面朝向所述第一端，且所述反射面相对于一水平面倾斜一夹角；
其中，任两个相邻的所述棱脊部的两个所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角相异，且靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角大于靠近所述第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角。
2.根据权利要求1所述的光学膜结构，其特征在于，最靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角小于70度，最靠近所述第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角大于40度。
3.根据权利要求1所述的光学膜结构，其特征在于，所述基底层是由具备吸光特性的材质所制成，且所述反射面上涂覆有用以反射光线的反射涂料。
4.根据权利要求1所述的光学膜结构，其特征在于，所述基底层是由会反射光线的材质所制成，且所述吸光面上涂覆有用以吸收光线的吸光涂料。
5.一种投影系统，所述投影系统应用至一投影环境空间，其特征在于，所述投影系统包括：
一环境光源，所述环境光源设置在所述投影环境空间的上方或者下方，以用于提供照明给所述投影环境空间；
一投影设备，所述投影设备设置在所述投影环境空间且与所述环境光源的位置彼此相反，以用于产生一投影光源，且所述投影设备的投射比小于0.4；以及
一光学膜结构，所述光学膜结构设置在所述投影环境空间中，且所述光学膜结构具有一较靠近所述投影设备的第一端以及一较靠近所述环境光源的第二端，所述光学膜结构包括一基底层以及多个棱脊部，多个所述棱脊部自所述第一端向所述第二端并排设置在所述基底层上，其中，每一个所述棱脊部分别具有一吸光面以及一反射面，所述吸光面朝向所述环境光源的一侧，所述反射面朝向所述投影设备的一侧，且所述反射面相对于水平面倾斜一夹角；
其中，任两个相邻的所述棱脊部的两个所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角相异，且靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角大于靠近所述第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角。
6.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，最靠近所述第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角小于70度，最靠近所述第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于水平面所倾斜的夹角大于40度。
7.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述基底层是由具备吸光特性的材质所制成，且所述反射面上涂覆有用以反射光线的反射涂料。
8.一种光学膜结构的制作方法，其特征在于，所述光学膜结构的制作方法包括下列步骤：
提供一圆柱状模具；
使所述圆柱状模具沿其中心轴线方向移动且相对一刻刀转动，以让所述圆柱状模具的外周面被所述刻刀刻划出一螺旋状的沟槽；以及
使一可塑性材质通过所述圆柱状模具的翻模，以制作成所述光学膜结构，其中，所述光学膜结构的一基底层通过所述沟槽的翻模以形成多个并排设置的棱脊部，每一个所述棱脊部分别具有一吸光面以及一反射面，且所述反射面相对于一水平面倾斜一夹角；
其中，在刻划形成所述沟槽的过程中，所述刻刀相对于所述圆柱状模具的所述中心轴线的进刀角度沿着所述刻刀所移动的方向渐渐缩小，以使任两个相邻的所述棱脊部的两个所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角相异，且靠近所述基底层的第一端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角大于靠近所述基底层的第二端的所述棱脊部的所述反射面相对于所述水平面所倾斜的夹角。
9.根据权利要求8所述的光学膜结构的制作方法，其特征在于，所述可塑性材质是具备吸光特性的材料，且所述光学膜结构的制作方法还包括下列步骤：在每一个所述棱脊部的所述反射面上涂覆用以反射光线的反射涂料。
10.根据权利要求8所述的光学膜结构的制作方法，其特征在于，所述可塑性材质是会反射光线的材料，且所述光学膜结构的制作方法还包括下列步骤：在每一个所述棱脊部的所述吸光面上涂覆用以吸收光线的吸光涂料。
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