CN110361921A - 屏幕及投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种屏幕，包括吸光层以及反射层，所述吸光层包括若干吸光条，所述若干吸光条呈放射状分布，投影仪的至少部分出射光线能够经过所述若干吸光条之间的空隙并经所述反射层反射。本发明还提供一种投影系统。本发明能够减少环境光的影响并且提高屏幕的亮度均匀性。

Description

屏幕及投影系统

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种屏幕及投影系统。

背景技术

短焦距投影仪由于具有很低的投射比，使得投影仪的出射光线入射到投影屏幕不同位置的入射角度是不一样的，屏幕表面的菲涅尔反射跟入射角度正相关，入射角度越大，菲涅尔反射越高，由于表面不均匀的菲涅尔反射导致了屏幕表面中心区域亮度较高，而边缘区域的亮度较低，中心区域亮度与边缘区域的亮度差比较大，甚至高达20％以上，会使得投影画面亮度均匀性下降，再加上来源于屏幕顶面或侧面的环境光影响，对屏幕的对比度也会造成影响，因此现有的屏幕有待改善。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种屏幕，能够减少环境光的影响并且提高屏幕的亮度均匀性，并且本发明还提供一种投影系统。

本发明第一方面提供一种屏幕，包括吸光层以及反射层，所述吸光层包括若干吸光条，所述若干吸光条呈放射状分布，投影仪的至少部分出射光线能够经过所述若干吸光条之间的空隙并经所述反射层反射。

本发明第二方面提供一种投影系统，所述系统包括短焦距投影仪以及上述的屏幕，所述屏幕正面接收所述投影仪的投射。

与现有技术相比较，本发明的屏幕，包括吸光层以及反射层，所述吸光层包括若干吸光条，所述若干吸光条呈放射状分布，投影仪的出射光线经过所述若干吸光条之间的空隙并可通过所述反射层反射，环境光线与投影仪光线入射到屏幕的角度不一样，大部分的环境光被吸光条吸收，能够减小环境光对屏幕的影响，提高屏幕的对比度，能够吸收更多的投影光线，会降低投影光线的反射率，因此也可提高屏幕亮度的均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一实施方式的投影系统的结构示意图。

图2为第一实施方式的吸光层的正向视角的结构示意图

图3为第一实施方式的吸光层的剖面放大图

图4为第一实施方式的吸光条的两种结构示意图。

图5为第一实施方式中反射层的第一种实施例的结构示意图。

图6为第一实施方式中反射层的第二种实施例的结构示意图。

图7为第一实施方式中反射列阵结构与放射状吸光条叠加的平面图

图8为第一实施方式中反射列阵结构与放射状吸光条叠加的简易平面图。

图9为第二实施方式的吸光层的剖面放大图。

图10为第三实施方式的吸光层的两种结构的剖面放大图。

图11为第四实施方式的反射层的结构示意图。

主要元件符号说明

投影系统 100

屏幕 110

投影仪 120

表面扩散层 11

吸光层 12、22、32

反射层 13、23、43

透明基层 121、221、321

吸光条 122、222

反射单元 131

反射基层 132

反射涂层 133

吸光基层 223、323

透明层 324

凹槽 434

沟槽 435

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接仅仅是为便于清晰描述，而并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

第一实施方式

请参阅图1，图1为本发明的第一实施方式的投影系统的结构示意图。投影系统100可以包括屏幕110以及短焦距的投影仪120，屏幕110可应用于短焦距的投影仪120的正面投射。

如图1所示，所述屏幕110可以包括表面扩散层11、吸光层12以及反射层13。所述表面扩散层11与所述吸光层12的一面贴合，所述吸光层12的另一面与所述反射层13的一面贴合，投影仪120以出光面为中心发出的光线入射至所述表面扩散层11，经过所述表面扩散层11折射后的绝大部分光线穿过所述吸光层12后由所述反射层13反射，反射后的光线再依次从所述吸光层12以及所述表面扩散层11出射。

请参阅图2和图3，图2为本实施方式的吸光层12的正向视角的结构示意图，图3为本实施方式的吸光层的剖面放大图。所述吸光层12可以包括透明基层121以及若干吸光条122。所述吸光条122可以采用全吸光的黑色材料或者半吸光的半透材料制作，本实施方式中为采用全吸光的黑色材料制作，所述吸光条122的截面形状可以为三角形(如等腰三角形)、梯形(如等腰梯形)以及矩形，或者其他形状，在此不作限制。所述若干吸光条122可以直接通过热压或者UV固化等成型工艺，将其一底面固定并且呈放射状分布在所述透明基层121的一面上，所有的吸光条122能够延伸汇聚到一中心点O，中心点O可在屏幕外，具体地，中心点O可以在所述屏幕110的竖直对称面上。

请返回参阅图1，投影仪120在投影画面时，可将屏幕110竖直放置，投影仪120可以放置于所述屏幕110的前下方位置处，投影仪120的出光面的中心P可位于所述中心点O的前方并且位于屏幕110的竖直对称面上，中心点O距离屏幕110下边缘的垂直距离D1可以小于或等于中心P距离屏幕110下边缘的垂直距离D2，D1可与D2相等，且中心P与中心点O重合，能够提高屏幕的抗环境光能力，即是提高屏幕的对比度。

投影仪120发出的光线以发散光的形式入射到屏幕110，大部分的投影光线入射到吸光层12后能够经过若干吸光条122之间的空隙而不被吸光条122吸收，仅有很少的部分投影光线会被吸光条吸收，而由于大部分环境光是从屏幕110的侧面或者顶面入射到屏幕110上，经过吸光层12后，会被吸光条122吸收，因此，能够减小环境光对投影光线的影响。

请参阅图3，吸光条122在吸收环境光时，吸光条122的参数满足关系：其中，θ为能够被吸光条122完全吸收的环境光线的最小入射角度，d为吸光条122的厚度，L为相邻吸光条122之间的距离，w为吸光条122的宽度。

对于呈放射状的若干吸光条122而言，吸光条122之间的间距L随着远离中心点O而线性增加，当吸光条具有给定的宽度w以及厚度d时，吸光角θ会相应地改变，L越大，θ越大，相反，L越小，θ越小，因此，吸光条122在靠近中心点O处吸收环境光的能力大于远离中心点O处吸收环境光的能力。

另外，反射层13可具有一旋转中心Q(可参阅7)，由于屏幕110靠近反射单元131的旋转中心Q的位置处的照度相比屏幕110远离反射单元131的旋转中心Q的位置处的照度要高，本实施方式中，若干吸光条122呈放射状分布，在靠近反射单元131的旋转中心Q处的吸光条122分布更加密集，在远离反射单元131的旋转中心Q的位置处的吸光条122分布更加稀疏，密集的吸光条122会降低屏幕110对投影光线的反射率，因此可以利用吸光条122的排布来提高屏幕110的亮度均匀性。

请参阅图4，所述吸光条122从靠近所述中心点O处到远离所述中心点O的厚度逐渐增大，优选的，吸光条122在外径处的厚度h1可以是该吸光条122在内径处的厚度h2的2-3倍；或者，吸光条122的厚度d可以固定不变，也就是说，吸光条122在外径处的厚度h1与该吸光条122在内径处的厚度h2相等。

由于环境光大部分是从屏幕110的侧边以及顶面入射到屏幕110上，屏幕110侧边以及顶面位置更加容易受到环境光的影响，当采用厚度渐变的吸光条122时，吸光条122在屏幕中心的区域厚度低，而在边缘区厚度更大，在保持L以及w不变的情况下，能够被吸光条122完全吸收的环境光线的最小入射角度θ要更小，因此，屏幕边缘区域能够吸收更多的环境光，进一步提升屏幕110边缘的抗环境光能力。

可以理解的是，在其他实施方式中，也可以让某些的吸光条122(例如相间隔的吸光条)的厚度是从靠近所述中心点O处到远离所述中心点O逐渐增大的，而让剩余的吸光条122的厚度保持不变。

请参阅图5和图6，图5示出了反射层13的第一种实施例，图6示出了反射层13的第二种实施例。如图5所示，所述反射层13可以是菲涅尔反射层，如图6所示，所述反射层13还可以是全反射层，应当理解的是，所述反射层13还可以是其他形式的反射层结构，在此不作限制。本实施方式中，所述反射层13可以包括若干个反射单元131以及反射基层132，反射基层132可为透明结构并与透明基层121贴合。

请参阅图5，可以在菲涅尔反射层的每一反射单元131上镀反射涂层133，当投影光线经过吸光层12后，可通过反射单元131上的反射涂层133单次反射后将光线出射。

请参阅图6，全反射层的每一反射单元131包括两个相交的反射平面，该两个相交的反射平面被配置为使得投影光线在两个相交的反射平面上连续发生全反射，经过两次全反射后出射。可以通过设置两个相交的平面和平行屏幕方向的夹角、全反射层的折射率、全反射层背面的折射率来使得全反射层实现全反射。

可参阅图7，图7示出了反射列阵结构与放射状吸光条叠加的平面图。若干反射单元131在屏幕的平面内连续延伸并且旋转对称且关于屏幕竖直对称面对称。反射层的每一反射单元131在屏幕平面上具有旋转对称的阵列排布结构，能够让更多的投影光线经反射层13反射后进入到观众的眼中，每一吸光条122能够与反射单元131相交。

请参阅图8，图8示出了反射列阵结构与放射状吸光条叠加的简易平面图。所述反射单元131的旋转中心Q、所述若干吸光条122延伸汇聚的中心点O以及投影仪120的出光面的中心P可以均位于所述屏幕110的竖直对称面。

所述旋转中心Q距离屏幕110的下边缘的垂直距离为D3。在可能的实施例中，D1、D2和D3可以相等，从屏幕正面看，中心点O、出光面的中心P以及旋转中心Q三者重合，不仅能够很好地提高屏幕对比度，而且能够保证较多的投影光线进入观众眼中。在可能的实施例中：D1和D2可以相等，并小于或大于D3；或者，D2大于D3并且大于D1；或者，D1可以大于或小于D2，同样地，D3可以大于或小于D2。

第二实施方式

请参阅图9，图9为第二实施方式的吸光层的剖面放大图。本实施方式与第一实施方式不同之处在于：吸光层22还包括吸光基层223。需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于第一实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第二实施方式中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

吸光条222优选为采用半吸光的半透明材料制作，所述吸光基层223采用半吸光的半透明材料制作，所述吸光条222与所述吸光基层223可直接通过热压或者UV固化等成型工艺在透明基层221上一体成型，所述吸光基层223的与所述吸光条222相反的表面贴合固定于所述透明基层221的一表面上，透明基层221的与吸光基层22相反的表面则与反射层贴合。

由于大部分环境光线需要经过吸光层22的吸光条222以及吸光基层223，而大部分投影机光线则只需要经过吸光基层223，因此环境光线经过吸光层22的光程要远高于投影光线经过吸光层22的光程，大部分环境光线被吸光层22吸收，只有少部分的投影光线被吸光层22吸收，因此能够提高屏幕的对比度和投影仪的投影光线的利用效率。

第三实施方式

本实施方式与第一实施方式以及第二实施方式的不同之处在于：吸光层32还包括透明层324。需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于第一实施方式和/或第二实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第二实施方式中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

请参阅图10，图10为第三实施方式的吸光层32的两种结构的剖面放大图。透明层324覆在透明基层321上或者覆在吸光基层323上以将所述若干吸光条322固定于透明层324中，使得吸光层32总体形成厚度均匀的薄膜状吸光层，如此方便于吸光层32与其他光学层(如表面扩散层和反射层)贴合在一起，能够提高贴合强度。透明层324可以采用透明树脂或者透明玻璃制作。

第四实施方式

本实施方式与与第一实施方式不同之处在于：本实施方式的吸光层与反射层的固定方式与第一实施方式不一样。应当理解的是，能够适用于以上各实施方式的具体技术方案也可以相应地适用于本实施方式中，为了节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

请参阅图11所示，在所述反射层43的每一反射单元上开设有间隔设置的凹槽434，反射单元之间相应的凹槽434形成放射状分布的沟槽435，所述沟槽435与吸光条相配，也为条形形状，沟槽435的横截面形状与吸光条的横截面形状相同，例如，当吸光条的截面形状为三角形时，沟槽435的截面形状也为三角形，当吸光条的厚度渐变时，可以相应地让沟槽435的深度渐变。每一吸光条相应地收容于一沟槽435中。

本实施方式的屏幕在使用时，可以让吸光条面对观众，或者可以让吸光条背对观众，屏幕均可以达到吸收环境光并反射大部分投影光线的效果；第一实施方式、第二实施方式以及第三实施方式的屏幕在使用时，也是可以让吸光条面对观众，或者可以让吸光条背对观众，屏幕均可以达到吸收环境光并反射大部分投影光线的效果。

当吸光条面对观众时，环境光大部分被吸光条吸收，而大部分的投影光线通过棱形面的表面反射进入观众眼中；当吸光条背对观众时，环境光大部分被吸光条吸收，而大部分的投影光线则进入到反射单元中并通过两次全反射或者单次反射而进入观众眼中；因此，屏幕同样可以减少环境光的影响并且提高屏幕的亮度均匀性，而且由于吸光条被收容在沟槽中，因此还可以适当地减小屏幕的整体厚度。应当说明的是，以上各实施方式的屏幕均可用于包括投影仪的投影系统中，所述屏幕可应用于短焦距投影仪的正面投射。

本申请的说明书和权利要求中，词语“包括/包含”和词语“具有/包括”及其变形，用于指定所陈述的特征、数值、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、数值、步骤、组件或它们的组合。

本发明的一些特征，为阐述清晰，分别在不同的实施例中描述，然，这些特征也可结合于单一实施例中描述。相反，本发明的一些特征，为简要起见，仅在单一实施例中描述，然，这些特征也可分开单独或以任何合适的组合于不同的实施例中进行描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种屏幕，其特征在于，包括吸光层以及反射层，所述吸光层包括若干吸光条，所述若干吸光条呈放射状分布，投影仪的至少部分出射光线能够经过所述若干吸光条之间的空隙并经所述反射层反射。

2.根据权利要求1所述的屏幕，其特征在于，所述若干吸光条能够延伸汇聚到一中心点；其中，所述吸光条从靠近所述中心点处到远离所述中心点处的厚度逐渐增大，或者，所述吸光条的厚度固定不变。

3.根据权利要求1或2所述的屏幕，其特征在于，所述吸光层还包括透明基层，所述吸光条采用全吸光材料制作，所述吸光条的一面与所述透明基层的表面贴合固定，所述吸光层通过所述透明基层与所述反射层贴合。

4.根据权利要求1或2所述的屏幕，其特征在于，所述吸光层还包括吸光基层以及透明基层，所述吸光条以及所述吸光基层均采用半透明吸光材料制作并两者一体成型，所述吸光基层的与所述吸光条相反的表面贴合固定于所述透明基层的一表面上，所述透明基层的另一表面与所述反射层贴合。

5.根据权利要求1或2所述的屏幕，其特征在于，所述吸光层还包括透明层，所述若干吸光条均固定于所述透明层中。

6.根据权利要求1或2所述的屏幕，其特征在于，所述反射层包括多个反射单元，每一所述反射单元在屏幕的平面内连续延伸并旋转对称，且关于屏幕的竖直对称面对称，所述若干吸光条延伸汇聚到的中心点位于所述竖直对称面上。

7.根据权利要求6所述的屏幕，其特征在于，所述反射单元的旋转中心距离所述屏幕下边缘的垂直距离与所述中心点距离所述屏幕下边缘的垂直距离相等。

8.根据权利要求6所述的屏幕，其特征在于，所述反射层为全反射层或者为菲涅尔反射层。

9.根据权利要求8所述的屏幕，其特征在于，所述全反射层的每一所述反射单元包括两个相交的反射平面，所述两个相交的反射平面被配置使得投影仪的出射光线在两个相交的反射平面上连续发生全反射。

10.根据权利要求6所述的屏幕，其特征在于，每一所述反射单元上开设有间隔设置的凹槽，所述反射单元之间相应的凹槽形成放射状分布的并与吸光条相配沟槽，每一所述吸光条相应地收容于所述沟槽中。

11.一种投影系统，所述系统包括短焦距投影仪以及屏幕，所述屏幕正面接收所述投影仪的投射，其特征在于，所述屏幕为权利要求1-10任一项所述的屏幕。