CN109188847A - 成像结构、投影屏幕及投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的成像结构、投影屏幕及投影系统，涉及成像技术领域。其中，成像结构包括至少一层透镜结构，每一层所述透镜结构包括多个呈阵列分布的微透镜，且沿微透镜的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜之间间隔设置，每一个所述微透镜具有至少一个曲面，以使光束传输至该微透镜时能够在对应的曲面发生扩散。通过上述设置，可以改善现有的成像结构中因光束的扩散效果较差而导致成像效果较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及成像技术领域，具体而言，涉及一种成像结构、投影屏幕及投影系统。
背景技术
随着屏幕显示技术的不断发展，投影作为一种简单、便捷的显示方式得到的广泛的应用，例如，家庭的娱乐生活或办公需求。其中，在通过投影进行显示时，不可缺少的一个设备就是投影屏幕。并且，在投影屏幕中成像结构作为成像显示的一个关键结构发挥着重要的作用。
经发明人研究发现，在现有的投影屏幕中，由于投影机输出的光束传输至成像结构时在该结构中扩散的效果较差，因而，存在该成像结构的成像效果较差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种成像结构、投影屏幕及投影系统，以改善现有的成像结构中因光束的扩散效果较差而导致成像效果较差的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
一种成像结构，包括至少一层透镜结构，每一层所述透镜结构包括多个呈阵列分布的微透镜，且沿微透镜的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜之间间隔设置；
其中，每一个所述微透镜具有至少一个曲面，以使光束传输至该微透镜时能够在对应的曲面发生扩散。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述成像结构中，所述透镜结构为多层，多层所述透镜结构在所述成像结构的厚度方向上依次设置。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述成像结构中，多层所述透镜结构中任意相邻两层透镜结构中的微透镜的折射率不同，且同一层透镜结构中的各微透镜的折射率相同。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述成像结构中，多层所述透镜结构包括多层第一透镜结构和多层第二透镜结构；
其中，所述第一透镜结构中的各微透镜的折射率与所述第二透镜结构中的各微透镜的折射率不同，且任意相邻两层第一透镜结构之间设置有一层第二透镜结构、任意相邻两层第二透镜结构之间设置有一层第一透镜结构。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述成像结构中，任意相邻的第一透镜结构和第二透镜结构中，该第一透镜结构中的各微透镜的轴向与该第二透镜结构中的各微透镜的轴向垂直。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述成像结构中，多层所述透镜结构中，至少具有一层透镜结构中的微透镜的曲面的设置方向与其它层透镜结构中的微透镜的曲面的设置方向相反。
本发明实施例还提供了一种投影屏幕，包括基材结构和制作于所述基材结构的成像结构，所述成像结构包括至少一层透镜结构，每一层所述透镜结构包括多个呈阵列分布的微透镜，且沿微透镜的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜之间间隔设置；
其中，每一个所述微透镜具有至少一个曲面，以使光束传输至该微透镜时能够在对应的曲面发生扩散。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述投影屏幕中，所述透镜结构为多层，多层所述透镜结构在所述成像结构的厚度方向上依次设置。
本发明实施例还提供了一种投影系统，包括激光投影机和基于所述激光投影机输出的光束进行成像显示的投影屏幕，所述投影屏幕包括基材结构和制作于所述基材结构的成像结构，所述成像结构包括至少一层透镜结构，每一层所述透镜结构包括多个呈阵列分布的微透镜，且沿微透镜的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜之间间隔设置；
其中，每一个所述微透镜具有至少一个曲面，以使光束传输至该微透镜时能够在对应的曲面发生扩散。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述投影系统中，所述透镜结构为多层，多层所述透镜结构在所述成像结构的厚度方向上依次设置。
本发明提供的成像结构、投影屏幕及投影系统，通过设置由多个呈阵列分布的微透镜，以使进入成像结构的光束能够基于对应位置的微透镜的曲面发生扩散，从而使进入成像结构中的光束被扩散至成像结构的各个区域，进而在保证成像结构具有较好的成像效果的同时，还能够增大应用的投影屏幕的视角。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的投影系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的投影系统的另一结构示意图。
图3为本发明实施例提供的投影屏幕的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的成像结构的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的透镜结构的结构示意图。
图6为本发明实施例提供的成像结构中光束经微透镜曲面扩散的示意图。
图7为本发明实施例提供的具有相同尺寸的成像结构的截面图。
图8为本发明实施例提供的具有不同尺寸的成像结构的截面图。
图9为本发明实施例提供的具有相同主光轴的成像结构的截面图。
图10为本发明实施例提供的具有不同主光轴的成像结构的截面图。
图11为本发明实施例提供的具有相反设置的曲面的成像结构的结构示意图。
图12为本发明实施例提供的具有相反设置的曲面的成像结构的另一结构示意图。
图13为本发明实施例提供的第一透镜结构和第二透镜结构交替设置的结构示意图。
图14为本发明实施例提供的第一透镜结构和第二透镜结构交替设置的另一结构示意图。
图标：10-投影系统；20-激光投影机；30-投影屏幕；100-成像结构；110-微透镜；111-曲面；113-主光轴；130-第一透镜结构；150-第二透镜结构；200-基材结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种投影系统10，可以包括激光投影机20和投影屏幕30。其中，所述激光投影机20可以输出光束至所述投影屏幕30，所述投影屏幕30可以基于所述激光投影机20输出的光束进行成像显示。
可选地，所述激光投影机20包括的光学器件不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以包括，但不限于红色、绿色和蓝色的三色光阀，合束X棱镜、投影镜头以及驱动光阀等光学器件，只要能够有效地输出红色、绿色和蓝色的激光光束即可。
可选地，所述投影屏幕30包括的光学结构不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，根据所述投影屏幕30的类型不同可以有不同的结构设置。
其中，所述投影屏幕30的类型可以包括正投影屏幕和背投影屏幕。详细地，在正投影屏幕的应用中，激光投影机20与观看者位于投影屏幕30的同一侧。在背投影屏幕的应用中，激光投影机20与观看者位于投影屏幕30的相对两侧。也就是说，正投影屏幕相较于背投影屏幕，至少还具有一反射结构，以使激光投影机20输出的激光光束能够通过该反射结构进行反射。
结合图3，本发明实施例还提供一种可应用于上述投影系统10的投影屏幕30。其中，所述投影屏幕30可以包括成像结构100和基材结构200。
进一步地，在本实施例中，所述基材结构200可以为透明结构。所述成像结构100制作于所述基材结构200的一面，以使所述投影系统10中的激光投影机20输出的光束能够穿过所述基材结构200达到所述成像结构100，并在该成像结构100完成成像显示。
可选地，所述基材结构200的具体类型不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，既可以是柔性结构，也可以是具有一定刚性的结构。其中，柔性结构可以包括，但不限于PE、PVC、CPP、BOPP、PC、PET、PA或TPU等柔性塑料薄膜。具有一定刚性的结构可以包括，但不限于玻璃、亚克力等透明基板。
并且，所述基材结构200对可见光的透光率不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中，为保证成像显示的效果，所述基材结构200的透光率可以大于或等于75％。
进一步地，在本实施例中，基于所述投影屏幕30的类型不同，该投影屏幕30还可以包括其它光学结构，例如，在所述投影屏幕30为正投影屏幕时，还可以包括反射结构。
其中，所述反射结构位于所述成像结构100远离所述基材结构200的一面，以使所述激光投影机20输出的光束可以依次穿过所述基材结构200、成像结构100达到所述反射结构，并在该反射结构发生反射以再次进入所述成像结构100。
结合图4，本发明实施例还提供一种可应用于上述投影屏幕30的成像结构100。其中，所述成像结构100可以包括至少一层透镜结构。
详细地，每一层所述透镜结构可以包括多个呈阵列分布的微透镜110，多个所述微透镜110中沿微透镜110的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜110之间间隔设置。并且，每一个所述微透镜110具有至少一个曲面111，以使光束传输至该微透镜110时能够在对应的曲面111发生扩散。
需要说明的是，由于轴向上的相邻两个所述微透镜110之间会间隔设置，因此，在本实施例中，结合图5，所述成像结构100还可以在因上述间隔设置而形成的间隔区域填充树脂，以及在由各微透镜110的曲面111之间形成的间隔区域填充树脂，以使每一层透镜结构为一方体结构，如长方体。
其中，用于填充的树脂的具体类型不受限制，可以根据实际应用需求进行设置即可，只要树脂的折射率与对应的透镜结构中的各微透镜110的折射率不同即可。
可选地，所述微透镜110的形状不受限制，只要具有至少一个曲面111以使入射的光束能够发生扩散即可。在本实施例中，所述微透镜110可以为柱状结构。详细地，该柱状结构可以包括一平面、一曲面以及两个侧面围合形成。
其中，所述曲面111的具体形状不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，只要能够使入射的光束发生扩散即可(如图6)，例如，可以包括，但不限于抛物面、圆弧面或椭圆面等。详细地，在所述曲面111为圆弧面时，所述微透镜110可以是一圆柱沿轴线纵向进行切割得到的部分结构。
可选地，所述透镜结构的层数不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以根据对光束的扩散能力需求进行设置。在本实施例中，请进一步参照图4，为保证所述成像结构100对光束具有较高的扩散能力，所述透镜结构可以为多层。
详细地，多层所述透镜结构在所述成像结构100的厚度方向上依次设置。也就是说，所述成像结构100的厚度可以为各层所述透镜结构的厚度之和。
可选地，在多层所述透镜结构中，各层透镜结构中的微透镜110的尺寸既可以是相同的(如图7所示)，也可以是不同的(如图8所示)。在本实施例中，为进一步地提高所述成像结构100对光束的扩散能力，各层透镜结构中的微透镜110的尺寸可以是不相同的。
例如，在一种可以替代的示例中，沿所述成像结构100的厚度方向，各层透镜结构中微透镜110的尺寸可以依次递增或依次递减。其中，尺寸可以是指，透镜的厚度以及宽度等。
并且，根据对光束的扩散能力的需求不同，各层透镜结构中对应位置的微透镜110的主光轴113既可以是相同的(如图9所示)，也可以是不同的(如图10所示)。其中，主光轴113相同是指，对应位置的微透镜110的主光轴113位于同一空间面内。主光轴113不同，是指对应位置的微透镜110的主光轴113位于不同空间面内。
需要说明的是，主光轴113位于同一空间面是指，各层透镜结构的微透镜110按照同一方向进行排序后，各层透镜结构中属于同一排序的微透镜110的主光轴113重合。
可选地，在多层所述透镜结构中，各层透镜结构中的微透镜110的曲面111的设置方式既可以是相同的，也可以是不同的。在本实施例中，为进一步地提高所述成像结构100对光束的扩散能力，各层透镜结构中的微透镜110的曲面111的设置方式可以是不相同的。
具体地，在多层所述透镜结构中，至少具有一层透镜结构中的微透镜110的曲面111的设置方向与其它层透镜结构中的微透镜110的曲面111的设置方向相反。例如，如图11所示，在该图所示的成像结构100中，可以包括一层与其它层透镜结构中的微透镜110的曲面111的设置方向相反的透镜结构。
又例如，如图12所示，在该图所示的成像结构100中，可以包括多层与其它层透镜结构中的微透镜110的曲面111的设置方向相反的透镜结构。并且，呈相反方向设置的透镜结构的数量相同，可以对称设置。
进一步地，为有效地提高所述成像结构100对光束的扩散能力，在本实施例中，多层所述透镜结构中任意相邻两层透镜结构中的微透镜110的折射率不同，且同一层透镜结构中的各微透镜110的折射率相同。
详细地，在一种可行的示例中，多层所述透镜结构中任意两层透镜结构中的微透镜110的折射率可以不同。也就是说，在多层所述透镜结构中每一层透镜结构中的微透镜110的折射率是唯一的。
在另一种可行的示例中，结合图13和图14，多层所述透镜结构可以包括多层第一透镜结构130和多层第二透镜结构150。并且，所述第一透镜结构130中的各微透镜110的折射率与所述第二透镜结构150中的各微透镜110的折射率不同。
其中，任意相邻两层第一透镜结构130之间设置有一层第二透镜结构150、任意相邻两层第二透镜结构150之间设置有一层第一透镜结构130，以使具有不同折射率的第一透镜结构130和第二透镜结构150依次交替设置。
可选地，所述第一透镜结构130中的各微透镜110的折射率与所述第二透镜结构150中的各微透镜110的折射率的相对大小不受限制，例如，既可以是所述第一透镜结构130中的各微透镜110的折射率大于所述第二透镜结构150中的各微透镜110的折射率，也可以是所述第一透镜结构130中的各微透镜110的折射率小于所述第二透镜结构150中的各微透镜110的折射率。
例如，在一种可以替代的示例中，所述第一透镜结构130中的各微透镜110的折射率可以大于所述第二透镜结构150中的各微透镜110的折射率，具体地，所述第一透镜结构130的折射率可以为1.60，所述第二透镜结构150的折射率可以为1.43。
可选地，在多层所述透镜结构中，各层透镜结构中的微透镜110的分布方式既可以是相同的，也可以是不同的。在本实施例中，为进一步地提高所述成像结构100对光束的扩散能力，各层透镜结构中的微透镜110的分布方式可以是不相同的。
例如，在上述包括第一透镜结构130和第二透镜结构150的成像结构100中，任意相邻的第一透镜结构130和第二透镜结构150中，该第一透镜结构130中的各微透镜110的轴向与该第二透镜结构150中的各微透镜110的轴向垂直。也就是说，若所述第一透镜结构130中的各微透镜110的轴向为阵列分布的列方向，则所述第二透镜结构150中的各微透镜110的轴向为阵列分布的行方向。
综上所述，本发明提供的成像结构100、投影屏幕30及投影系统10，通过设置由多个呈阵列分布的微透镜110，以使进入成像结构100的光束能够基于对应位置的微透镜110的曲面111发生扩散，从而使进入成像结构100中的光束被扩散至成像结构100的各个区域，进而在保证成像结构100具有较好的成像效果的同时，还能够增大应用的投影屏幕30的视角。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种成像结构，其特征在于，包括至少一层透镜结构，每一层所述透镜结构包括多个呈阵列分布的微透镜，且沿微透镜的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜之间间隔设置；
其中，每一个所述微透镜具有至少一个曲面，以使光束传输至该微透镜时能够在对应的曲面发生扩散。
2.根据权利要求1所述的成像结构，其特征在于，所述透镜结构为多层，多层所述透镜结构在所述成像结构的厚度方向上依次设置。
3.根据权利要求2所述的成像结构，其特征在于，多层所述透镜结构中任意相邻两层透镜结构中的微透镜的折射率不同，且同一层透镜结构中的各微透镜的折射率相同。
4.根据权利要求3所述的成像结构，其特征在于，多层所述透镜结构包括多层第一透镜结构和多层第二透镜结构；
其中，所述第一透镜结构中的各微透镜的折射率与所述第二透镜结构中的各微透镜的折射率不同，且任意相邻两层第一透镜结构之间设置有一层第二透镜结构、任意相邻两层第二透镜结构之间设置有一层第一透镜结构。
5.根据权利要求4所述的成像结构，其特征在于，任意相邻的第一透镜结构和第二透镜结构中，该第一透镜结构中的各微透镜的轴向与该第二透镜结构中的各微透镜的轴向垂直。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的成像结构，其特征在于，多层所述透镜结构中，至少具有一层透镜结构中的微透镜的曲面的设置方向与其它层透镜结构中的微透镜的曲面的设置方向相反。
7.一种投影屏幕，其特征在于，包括基材结构和制作于所述基材结构的成像结构，所述成像结构包括至少一层透镜结构，每一层所述透镜结构包括多个呈阵列分布的微透镜，且沿微透镜的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜之间间隔设置；
其中，每一个所述微透镜具有至少一个曲面，以使光束传输至该微透镜时能够在对应的曲面发生扩散。
8.根据权利要求7所述的投影屏幕，其特征在于，所述透镜结构为多层，多层所述透镜结构在所述成像结构的厚度方向上依次设置。
9.一种投影系统，其特征在于，包括激光投影机和基于所述激光投影机输出的光束进行成像显示的投影屏幕，所述投影屏幕包括基材结构和制作于所述基材结构的成像结构，所述成像结构包括至少一层透镜结构，每一层所述透镜结构包括多个呈阵列分布的微透镜，且沿微透镜的轴向所在方向上分布的相邻两个所述微透镜之间间隔设置；
其中，每一个所述微透镜具有至少一个曲面，以使光束传输至该微透镜时能够在对应的曲面发生扩散。
10.根据权利要求9所述的投影系统，其特征在于，所述透镜结构为多层，多层所述透镜结构在所述成像结构的厚度方向上依次设置。
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