CN111624843B - 一种光学投影屏幕及投影系统 - Google Patents

Abstract

一种光学投影屏幕，包括沿观看者方向依次设置的表面层、成像层和反射层，所述反射层包括光学微结构层，所述光学微结构层由若干光学微结构块沿所述光学投影屏幕竖直或水平方向阵列形成，所述每个光学微结构块包含两个主反射面，所述主反射面在空间中的交线与所述光学投影屏幕的幕平面存在夹角；由上述光学投影屏幕与投影机组成投影系统。本发明通过控制光学微结构块与幕平面的夹角来调节投影光线往观看者方向反射，能够显著减少光学投影屏幕对投影机发出的投影光线的损失，提升光能利用率，使光学投影屏幕及投影系统具有极高的亮度增益和亮度均匀性，解决现有投影系统亮度增益和均匀性差的问题。

Description

一种光学投影屏幕及投影系统

技术领域

本发明属于光学投影技术领域，涉及一种光学投影屏幕及投影系统，具体涉及一种高亮度增益、高亮度均匀性的光学投影屏幕及投影系统。

背景技术

近年来，随着投影显示技术的发展，投影机搭配光学投影屏幕的投影电视由于其色域广、色彩真实、健康护眼等优异性能，已受到越来越多的消费者青睐。一般来说，投影电视中的投影机对整个投影电视系统的色域、色彩、亮度等性能有着决定性的影响，但是随着投影电视家用化的普及，现有投影机能耗高，尺寸大，太重等问题已经成为了消费者普遍关注的痛点。因此将投影尺寸做小，便于安放，降低亮度，使能耗降低已成为各大厂家的共同目标。然而，投影机亮度的降低再继续搭配现有的光学投影屏幕，会因为现有光学投影屏幕亮度增益不高，现有的光学投影屏幕亮度增益是1.0，类似于普通的白墙的亮度增益值，使投影电视的整体亮度偏低，这是消费者所不能接受的。

如图1所示，现有技术的光学投影屏幕中的光学结构101平行于屏幕幕面排列，所述光学结构101的沟槽沿屏幕幕面竖直向下设置，投影机T发出的三束投影光线E以不同入射角度入射到光学结构101上，经光学结构101反射后形成E₁、E₂和E₃三束反射光线，其中反射光线E₃由于投影光线E与屏幕幕面的倾斜角很小，不会形成沿光学结构101的沟槽方向的反射，所以在受到光学结构101的反射后，往观看者方向传输；而另外两条反射光线E₁和E₂由于投影光线E与屏幕幕面的倾斜角较大，在经光学结构101反射后沿光学结构101沟槽竖直方向，往偏离观看者方向传输，因此越往投影屏幕边缘，投影光线损失越多，造成投影屏幕亮度不均匀和亮度增益不高的问题。

如图2所示，现有技术的光学投影屏幕中的光学结构101平行于屏幕幕面排列，所述光学结构101的沟槽沿屏幕幕面的水平方向设置，投影机T发出的三束投影光线E以不同入射角度入射到光学结构101上，经光学结构101反射后形成E₄、E₅和E₆三束反射光线，其中反射光线E₆由于投影光线与屏幕幕面的倾斜角很小，不会形成沿光学结构101的沟槽方向的反射，所以在受到光学结构101的反射后，往观看者方向传输；而另外两条反射光线E₄和E₅由于投影光线E与屏幕幕面的倾斜角较大，在经光学结构101反射后沿光学结构101沟槽水平方向，往偏离观看者方向传输，因此越往投影屏幕边缘，投影光线损失越多，造成投影屏幕亮度不均匀和亮度增益不高的问题。

综上可知，现有光学投影屏幕亮度增益不高的原因是投影机入射到现有光学投影屏幕上的光线，越往投影屏幕边缘，光线倾斜入射角度越大，越容易被光学投影屏幕反射到远离观看者方向，造成大角度投影光线不被观看者看到，形成光学投影屏幕亮度增益低和边缘太暗，中间太亮的亮度均匀性差的结果。

发明内容

针对上述问题，本发明从光学投影屏幕技术上突破，研发出一种光学投影屏幕，能显著降低投影机发出投影光线的损失，提升光能利用率，获得极高的亮度增益，即使在投影机亮度较低的情况下，搭配该光学投影屏幕也能使投影电视整体亮度不受影响，有效解决因投影机亮度降低引起投影电视整体亮度偏低的问题。此外，该光学投影屏幕技术能够将光学投影屏幕四周的投影光线往观看者处汇聚，使该光学投影屏幕整体亮度变得均匀，解决了现有光学投影屏幕中间太亮，边缘太暗的亮度不均匀的问题。

本发明的光学投影屏幕是通过如下方案来是实现的：

一种光学投影屏幕包括沿观看者方向依次设置的表面层、成像层和反射层，所述反射层包括光学微结构层，所述光学微结构层由沿所述光学投影屏幕竖直方向依次排列的若干光学微结构块在所述光学投影屏幕水平方向阵列形成，所述光学微结构块包括两个主反射面，所述主反射面在空间中的交线在与所述光学投影屏幕的幕平面垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α，所述夹角α沿所述光学投影屏幕竖直方向由上往下逐渐减小。

此外，本发明还提供另一种技术方案：一种光学投影屏幕包括沿观看者方向依次设置的表面层、成像层和反射层，所述反射层包括光学微结构层，所述光学微结构层由沿所述光学投影屏幕水平方向依次排列的若干光学微结构块在所述光学投影屏幕竖直方向阵列形成，所述光学微结构块包括两个主反射面，所述主反射面在空间中的交线在与所述光学投影屏幕的幕平面垂直且与竖直方向垂直的平面上存在射影，所述射影与幕平面在水平方向上存在夹角β，所述光学微结构层以所述光学投影屏幕的中间竖直分界线对称设置，所述夹角β从所述光学投影屏幕水平方向两端往屏幕中间竖直分界线方向逐渐减小。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述主反射面在空间中相交形成夹角γ，所述夹角γ为75°～105°，该夹角范围对控制投影光线往观看者方向传输，进一步控制该光学投影屏幕的可观看角度有非常好的效果。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述光学微结构块的横截面形状为三角形或梯形。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述三角形的两条短边所在的反射面分别为第一主反射面和第二主反射面；所述第一主反射面和所述第二主反射面全部附着有镜面反光材料，或者所述第一主反射面和所述第二主反射面局部附着有漫反射材料。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述梯形的两条腰所在的反射面分别为第一主反射面和第二主反射面，所述梯形的上底面所在的反射面为第三反射面；所述第一主反射面、所述第二主反射面和所述第三反射面上全部附着有镜面反光材料，或者所述第一主反射面和所述第二主反射面全部附着镜面反光材料、所述第三反射面附着漫反射材料，或者只有第三反射面附着有镜面反光材料。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述光学微结构层远离所述成像层的一侧还设置有黑色吸光材料层。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述表面层远离所述成像层的一侧为毛面，所述毛面能够有效的消除所述光学投影屏幕的“太阳效应”，起到提升光学投影屏幕观看舒适度的作用。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述成像层包括扩散粒子层、点状透镜阵列层、扩散面层和直线型柱状微透镜阵列层中至少一种。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，所述成像层包括至少两层层叠的扩散粒子层或至少两层层叠的点状透镜阵列层或至少两层层叠的扩散面层或至少两层层叠的直线型柱状微透镜阵列层。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述光学投影屏幕中，还包括至少一层基材，所述基材设置在所述表面层、成像层和反射层中至少一层，所述基材材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或聚氨酯或热塑性聚氨酯弹性体橡胶或聚丙烯或双向拉伸聚丙烯薄膜或聚乙烯或透明玻璃。

本发明的投影系统是通过如下方案来是实现的：

本发明实施例的一种投影系统，包括投影机和上述光学投影屏幕。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果：

本发明的光学投影屏幕通过光学微结构层的设置能够显著降低投影机发出投影光线在光学投影屏幕上的损失，提升光能利用率，获得极高的亮度增益；该光学投影屏幕技术能够将光学投影屏幕四周的投影光线往观看者处汇聚，使得光学投影屏幕的整体亮度变得均匀。利用本发明光学投影屏幕组成的投影系统，具有光能利用率高、能耗低、亮度增益高、亮度均匀性高、色域广、色彩真实、健康护眼的功能。

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为现有投影系统中投影机发出投影光线的路径示意图；

图2为另一种现有投影系统中投影机发出投影光线的路径示意图；

图3为本发明实施例一的光学投影屏幕的结构示意图；

图4为本发明实施例一的光学微结构块与幕面平行的面的关系示意图；

图5为本发明实施例一的光学投影屏幕对投影光线的作用原理示意图；

图6为本发明实施例一的光学微结构块与投影光线角度的关系示意图；

图7为本发明实施例一的光学微结构块形状示意图；

图8为本发明实施例一的光学微结构块上附着其它结构的示意图一；

图9为本发明实施例一的光学微结构块上附着其它结构的示意图二；

图10为本发明实施例一带有光学吸光材料层的光学投影屏幕侧视图；

图11为本发明实施例一的成像层结构示意图一；

图12为本发明实施例一的成像层结构示意图二；

图13为本发明实施例一的成像层结构示意图三；

图14为本发明实施例一的成像层结构示意图四；

图15为本发明实施例一的成像层结构示意图五；

图16为本发明实施例一的成像层结构示意图六；

图17为本发明实施例一的成像层结构示意图七；

图18为本发明实施例一的成像层结构示意图八；

图19为本发明实施例二的光学投影屏幕的结构示意图；

图20为本发明实施例二中光学微结构块的两个主反射面在空间中的交线与幕面平行的面关系示意图；

图21为本发明实施例三的光学投影屏幕的结构示意图；

图22为本发明实施例三的光学微结构块与幕面平行的面的关系示意图；

图23为本发明实施例三的光学投影屏幕对投影光线的作用原理示意图；

图24为本发明的实施例三带有光学吸光材料层的光学投影屏幕侧视图；

图25为本发明实施例四的光学投影屏幕的结构示意图；

图26为本发明实施例四中光学微结构块的两个主反射面在空间中的交线与幕面平行的面关系示意图；

图标：10-投影屏幕；20-表面层；30-成像层；40-反射层；50-与幕面平行的面；60-屏幕中间竖直分界线；70-黑色吸光材料层；101-光学结构；301-扩散粒子层；302-点状透镜阵列层；303-扩散面层；304-直线型柱状微透镜阵列层；401-光学微结构块；4011-第一主反射面；4012-第二主反射面；4013-第三反射面；4014-第一主反射面与第二主反射面在空间中的交线；4015-镜面反射层；4016-漫反射层；T-投影机；E-投影光线；G-观看者。

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。

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“竖直方向”、“水平方向”、“远离”、“靠近”、“上”、“下”、“左”、“右”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”、“逐渐”、应做广义理解。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。

实施例一

如图3a～3c为光学投影屏幕10的结构示意图，其中图3a为光学投影屏幕10的背面斜视图，图3b为光学投影屏幕10的侧视图，图3c为光学投影屏幕10的俯视图。一种光学投影屏幕10，包括从观看者方向依次设置的表面层20、成像层30和反射层40，反射层40包括光学微结构层，光学微结构层由沿光学投影屏幕竖直方向依次排列的若干光学微结构块401在光学投影屏幕水平方向阵列形成；每个光学微结构块401包括两个主反射面，分别为第一主反射面4011和第二主反射面4012，第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线4014在与光学投影屏幕10幕面平行的面50垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α（即第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间上的交线4014在与光学投影屏幕10的幕平面垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α），夹角α沿光学投影屏幕竖直方向由上往下逐渐减小。

作为进一步地解释，如图4所示，将第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间上的交线4014在与光学投影屏幕10幕面平行的面50垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α沿光学投影屏幕竖直方向由上往下依次标注为α₁、α₂、……、α_n、α_n+1，且α₁＞α₂＞……＞α_n＞α_n+1。

进一步地，本实施例的光学投影屏幕10与投影机T组成完整的投影系统。图5a为整个投影系统的俯视图，图5b为整个投影系统的侧视图。如图5a所示，投影机T发出多个方向的投影光线E入射到光学投影屏幕的光学微结构块的第一主反射面4011和第二主反射面4012上，投影光线E往左右两边的倾斜光线分量被第一主反射面4011和第二主反射面4012直接反射形成反射光线E₇往观看者G区域传输。如图5b所示，第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线4014在与光学投影屏幕10幕面平行的面50垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α，且夹角α沿光学投影屏幕竖直方向由上往下逐渐减小，进而保证了投影机T发出的多个方向的投影光线E被反射形成反射光线E₇往观看者G区域传输，使得光学投影屏幕具有高的亮度增益和亮度均匀性的效果，进而解决现有技术中光学投影屏幕在斜入射的投影光线下有大量投影光线沿着沟槽方向反射到观看者区域以外，造成光学投影屏幕亮度增益低、亮度不均匀的问题。

进一步地，如图6所示，假设需要投影机T发出的投影光线E经光学投影屏幕的光学微结构块401反射后平行于水平方向出射，第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线4014在与光学投影屏幕10幕面平行的面50垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α，投影机T发出的投影光线E与水平方向的夹角为θ₁，经计算得出α=θ₁/2，故只需要根据观看视场确定出射光线的角度范围，进而结合光学投影屏幕上各个位置投影光线的角度，即可计算出夹角α。

进一步地，本实施例的光学微结构块401横截面形状可以是如图7a所示的梯形结构；本实施例的光学微结构块401横截面形状还可以是如图7b所示的类梯形结构，即该结构横截面由三条线段和一个圆弧曲线组合形成；本实施例的光学微结构块401横截面形状还可以是如图7c所示的三角形结构。如图7a所示，当光学微结构块401横截面形状为梯形结构时，光学微结构块401包括第一主反射面4011、第二主反射面4012和第三反射面4013，梯形的两条腰所在的平面分别为第一主反射面4011和第二主反射面4012，较短的梯形底边所在平面为第三反射面4013；如图7b所示，当光学微结构块401横截面形状为类梯形结构时，光学微结构块401包括第一主反射面4011、第二主反射面4012和第三反射面4013，类梯形的两条腰所在的平面分别为第一主反射面4011和第二主反射面4012，圆弧曲线所在的平面为第三反射面4013，可以将圆弧曲线形成的第三反射面看成是由无数反射面形成的，当第三反射面4013为圆弧曲线形成的平面时，对各个方向入射的投影光线的反射比简单的线性平面更加精准、容易控制，所以反射面越多，越能使光学投影屏幕获得更好的亮度增益和亮度均匀性；如图7c所示，光学微结构块401横截面形状为三角形结构时，光学微结构块401包括第一主反射面4011、第二主反射面4012和第一主反射面1011与第二主反射面4012在空间中的交线4014，三角形的两条腰所在的平面分别为第一主反射面4011和第二主反射面4012。

进一步地，当光学微结构块401横截面形状为三角形结构时，可以附着其它结构。如图8a所示，在第一主反射面4011和第二主反射面4012上全部附着镜面反射层4015；如图8b所示，在第一主反射面4011上部分附着镜面反射层4015，另一部分附着漫反射层4016，在第二主反射面4012上也部分附着镜面反射层4015，另一部分附着漫反射层4016；如图8c所示，在第一主反射面4011和第二主反射面4012上全部附着漫反射层4016；如图8d所示，仅在第一主反射面4011和第二主反射面4012的部分附着漫反射层4016；如图8e所示，仅在第一主反射面4011和第二主反射面4012的部分附着镜面反射层4015；如图8f所示，在第一主反射面4011和第二主反射面4012任何位置均不附着任何反射层。

进一步地，当光学微细结构块401横截面形状为梯形结构时，可以附着其它结构。如图9a所示，在第一主反射面4011、第二主反射面4012和第三反射面4013上全部附着镜面反射层4015；如图9b所示，仅在第三反射面4013上全部附着镜面反射层4015；如图9c所示，第一主反射面4011和第二主反射面4012上全部附着漫反射层4016，第三反射面4013上全部附着镜面反射层4015；如图9d所示，第一主反射面4011、第二主反射面4012和第三反射面4013上全部附着漫反射层4016；如图9e所示，仅在第三反射面4013上全部附着漫反射层4016；如图9f所示，在第一主反射面4011和第二主反射面4012上全部附着镜面反射层4015，在第三反射面4013上全部附着漫反射层4016；此外，还可以是第一主反射面4011、第二主反射面4012和第三反射面4013任何位置均不附着任何反射层（图中未示出）。

作为进一步地解释说明，漫反射层4016、镜面反射层4015均能对投影光线起到反射作用，可根据需求，进行选择。漫反射层4016和镜面反射层4015的区别在于：投影光线入射到镜面反射层后形成的反射光线的方向只与投影光线的方向和镜面反射层的法线方向有关，其中投影光线与镜面反射层的法线方向的夹角和反射光线与镜面反射层的法线方向的夹角相等；投影光线入射到漫反射层上会形成往各个方向的反射光线，漫反射层对投影光线具有散射作用；另外，相对于漫反射层，镜面反射层的表面更加光滑，构成镜面反射层的反光材料颗粒更加细密；镜面反射层一般通过热蒸发、磁控溅射、离子束溅射等方式电镀形成，漫反射层一般通过喷涂、印刷、涂布等方式涂覆形成。

作为进一步地补充说明，当所有反射面任何位置均不附着任何反射层时，需要满足以下条件：（1）光学微结构块401的折射率大于光线传输方向上的下一层结构的折射率；（2）光学微结构块401上的第一主反射面4011和第二主反射面4012与投影光线的夹角≥全反射临界角。投影机发出的投影光线入射到光学微结构块上，与第一主反射面、第二主反射面的夹角主要由投影机的投射比、光学投影屏幕各结构层的折射率决定；在确定投影机和光学投影屏幕各结构层的折射率的情况下，只需要调整光学微结构块第一主反射面与第二主反射面在空间中相交形成夹角γ，就可以使得投影光线与第一主反射面4011和第二主反射面4012的夹角满足上述条件，从而实现光学微结构块上所有反射面均不需要附着任何反射层，也可以将投影光线反射到观看者的观看区域。进一步地，为了使光学微结构块的第一主反射面与第二主反射面第一主反射面与第二主反射面在空间中相交形成夹角γ能匹配不同的投影机和不同的光学投影屏幕，第一主反射面4011与第二主反射面4012在空间中相交形成夹角γ优选75°～105°。

进一步地，如图10所示，光学投影屏幕还包括设置在光学微结构块401远离成像层30的黑色吸光材料层70。黑色吸光材料层70主要用于吸收环境光线，提升光学投影屏幕的对比度。黑色吸光材料层的可以是由炭黑、铜铬黑、碳、石墨、黑色氧化铁、苯胺系黑色染料、苯胺黑系黑色染料等材料中的一种或多种，通过喷涂、印刷或涂布的方式制作在光学微结构块401上形成的。

进一步地，在光学投影屏幕的表面层靠近观看者的一侧设置成毛面，可以通过在表面层制作微细结构，也可以通过在表面层涂布颗粒物，也可以通过磨砂方式，还可以通过刻蚀的方式使得表面层变得粗糙，进而使投影光线在上面发生散射，一起到匀光和消除眩光的作用。

进一步地，光学投影屏幕的成像层包括扩散粒子层、点状透镜阵列层、扩散面层和直线型柱状微透镜层中至少一种。也就是说，成像层可以是扩散粒子层、点状透镜阵列层、扩散面层、直线型柱状微透镜阵列层中任意一种；也可以是扩散粒子、点状透镜阵列层、扩散面层、直线型柱状微透镜阵列层中任意两种层叠而成；也可以是扩散粒子层、点状透镜阵列层、扩散面层、直线型柱状微透镜阵列层中任意三种层叠而成，不限制位置关系；还可以是扩散粒子层、点状透镜阵列层、扩散面层、直线型柱状微透镜阵列层四种层叠而成，不限定各层之间的位置关系。形成的成像层能够起到扩大观看视场，消除摩尔纹的作用。如图11～图18示出本实施例中光学投影屏幕的成像层可能的八种结构示意图。如图11所示，成像层30由一层扩散粒子层301构成，扩散粒子层301内混合有若干扩散粒子，扩散粒子可以是有序混合在扩散粒子层，也可以是无序混合在扩散粒子层。如图12所示，成像层30由若干层扩散粒子层301层叠形成。如图13所示，成像层30由一层点状透镜阵列层302构成。如图14所示，成像层30由若干层点状透镜阵列层302层叠形成。如图15所示，成像层30由一层扩散面层303构成。如图16所示，成像层30由若干层扩散面层303层叠形成。如图17所示，成像层30由一层直线型柱状微透镜阵列层304构成。如图18所示，成像层30由若干层直线型柱状微透镜阵列层304层叠形成。

进一步地，光学投影屏幕还包括有至少一层基材，基材材料可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯，可以是聚氯乙烯，可以是聚甲基丙烯酸甲酯，可以是聚碳酸酯，可以是聚氨酯，可以是热塑性聚氨酯弹性体橡胶，可以是聚丙烯，可以是双向拉伸聚丙烯薄膜，可以是聚乙烯，还可以是透明玻璃。当光学投影屏幕只有一层基材时，该基材可以设置在表面层，也可以设置在成像层，还可以设置在反射层；当光学投影屏幕包含多层基材时，可以设置在表面层、成像层和反射层至少一层。基材主要用于支撑表面层、成像层和反射层上的各种光学结构，同时，基材本身具有极好的透光性能。

本实施例的光学投影屏幕通过光学微结构层的设置能够显著降低投影机发出投影光线在光学投影屏幕上的损失，提升光能利用率，获得极高的亮度增益；该光学投影屏幕技术能够将光学投影屏幕四周的投影光线往观看者处汇聚，使得光学投影屏幕的整体亮度变得均匀。利用本发明光学投影屏幕组成的投影系统，具有光能利用率高、能耗低、亮度增益高、亮度均匀性高、色域广、色彩真实、健康护眼的功能。

实施例二

在实施例一的基础上，限定光学微结构块401包括三个反射面。如图19a～19c为光学投影屏幕10的结构示意图，其中图19a为光学投影屏幕10的背面斜视图，图19b为光学投影屏幕10的侧视图，图19c为光学投影屏幕10的俯视图。一种光学投影屏幕10，包括从观看者方向依次设置的表面层20、成像层30和反射层40，反射层40包括光学微结构层，光学微结构层由沿光学投影屏幕竖直方向依次排列的若干光学微结构块401在光学投影屏幕水平方向阵列形成；每个光学微结构块401包括三个反射面，分别为第一主反射面4011、第二主反射面4012和第三反射面4013。如图20所示，第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线在与光学投影屏幕10幕面平行的面50垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α（即第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间上的交线在与光学投影屏幕10的幕平面垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α），且夹角α沿光学投影屏幕竖直方向由上往下逐渐减小；第一主反射面4011与第二主反射面4012在空间中相交形成夹角γ优选75°～105°。

本实施例取得的效果与实施例一相同。

实施例三

如图21a～21c为光学投影屏幕10的结构示意图，其中图21a为光学投影屏幕10的背面斜视图，图21b为光学投影屏幕10的侧视图，图21c为光学投影屏幕10的俯视图。一种光学投影屏幕10包括沿观看者方向依次设置的表面层20、成像层30和反射层40，反射层包括光学微结构层，光学微结构层由沿光学投影屏幕水平方向依次排列的若干光学微结构块401在光学投影屏幕竖直方向阵列形成，光学微结构块401包括两个主反射面，分别为第一主反射面4011和第二主反射面4012，第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线4014在与光学投影屏幕的幕平面垂直且与竖直方向垂直的平面上存在射影，所述射影与幕平面在水平方向上存在夹角β。

如图22所示，光学微结构层以光学投影屏幕的中间竖直分界线60对称设置；将第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间上的交线4014在与光学投影屏幕10幕面平行的面50垂直且与竖直方向垂直的平面上存在射影，所述射影与幕平面在水平方向上存在夹角β从光学投影屏幕水平方向左右两端往屏幕中间竖直分界线方向标注为β₁、……、β_n，且β₁＞……＞β_n。

进一步地，本实施例的光学投影屏幕10与投影机T组成完整的投影系统。图23a为整个投影系统的俯视图，图23b为整个投影系统的侧视图。如图23a所示，第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线4014在与光学投影屏幕的幕平面垂直且与竖直方向垂直的平面上存在射影，所述射影与幕平面在水平方向上存在夹角β与投影机T发出的投影光线E的方向匹配，β从光学投影屏幕水平方向左右两端往屏幕中间竖直分界线方向依次减小，保证了投影光线E中往左右两边倾斜的光线分量也能被反射形成反射光线E₈往观看者区域传输，使屏幕具有很高的亮度增益效果和亮度均匀性。如图23b所示，投影机T发出的多种方向的投影光线E入射到光学微结构块的第一主反射面4011和第二主反射面4012上，投影光线E中往上边倾斜的光线分量被第一主反射面4011和第二主反射面4012直接反射形成反射光线E₈往观看者区域传输，使得光学投影屏幕具有高的亮度增益和亮度均匀性的效果，进而解决现有技术中光学投影屏幕在斜入射的投影光线下有大量投影光线沿着沟槽方向反射到观看者区域以外，造成光学投影屏幕亮度增益低、亮度不均匀的问题。

进一步地，第一主反射面4011和第二主反射面401在空间中相交形成夹角γ，γ的大小，能够有效控制入射到第一主反射面4011和第二主反射面4012上的投影光线被反射后的传输方向，用于调节光学投影屏幕的可观看视场和屏幕上光能的分布。当光学投影屏幕需要较小的观看视场时，将γ减小，就能将光线汇集，获得小的观看视场；当光学投影屏幕需要较大的观看视场时，将γ增大，就能将光线发散，获得较大的观看视场。根据实际需求，γ优选75°～105°，以满足对光学投影屏幕观看视场的需求，获得均匀的能量分布；其中，当γ为90°时，可以使反射的投影光线沿入射的投影光线方向返回，光线能量损失最小，使光学投影屏幕获得极高的亮度增益。

进一步地，光学微结构块上第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中相交形成夹角γ对于一个光学微结构块401来说是具有唯一的角度值，即每个光学微结构块401在光学投影屏幕10上的位置不同，光学微结构块401上的第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线4014与光学投影屏幕10幕面平行的面50的夹角β是变化的，即光学微结构块是在幕面上倾斜排列的，其倾斜的角度也是变化的，但是γ在同一个光学微结构块上是不会随着光学微结构块的倾斜而变化的。

进一步地，在整块光学投影屏幕上随着光学微结构块的位置不同，每块光学微结构块401的第一主反射面和第二主反射面在空间中相交形成夹角γ可以是相同的，也可以是不同的；还可以是部分相同，部分不同。可根据观看者对屏幕观看视场的需求，去调节屏幕上各个位置的光学微结构块上第一主反射面与第二主反射面在空间中相交形成夹角γ，以获得需要的观看视场和亮度均匀性。

进一步地，如图24所示，光学投影屏幕还包括设置在光学微结构块401远离成像层30的黑色吸光材料层70。黑色吸光材料层70主要用于吸收环境光线，提升光学投影屏幕的对比度。黑色吸光材料层的可以是由炭黑、铜铬黑、碳、石墨、黑色氧化铁、苯胺系黑色染料、苯胺黑系黑色染料等材料中的一种或多种，通过喷涂、印刷或涂布的方式制作在光学微结构块401上形成的。

本实施例的成像层等的设置已在实施例一中进行详细的描述，取得的技术效果与实施例一相同，此处不再赘述。

实施例四

在实施例三的基础上，限定光学微结构块401包括三个反射面。如图25a～25c为光学投影屏幕10的结构示意图，其中图25a为光学投影屏幕10的背面斜视图，图25b为光学投影屏幕10的侧视图，图25c为光学投影屏幕10的俯视图。一种光学投影屏幕10包括沿观看者方向依次设置的表面层20、成像层30和反射层40，反射层包括光学微结构层，光学微结构层由沿光学投影屏幕水平方向依次排列的若干光学微结构块401在光学投影屏幕竖直方向阵列形成，光学微结构块401包括三个反射面，分别为第一主反射面4011、第二主反射面4012和第三反射面4013。如图26所示，第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间中的交线4014在与光学投影屏幕的幕平面垂直且与竖直方向垂直的平面上存在射影，所述射影与幕平面在水平方向上存在夹角β（即第一主反射面4011和第二主反射面4012在空间上的交线在与光学投影屏幕10的幕平面垂直且与竖直方向垂直的平面上存在射影，所述射影与幕平面在水平方向上存在夹角β）。

本实施例取得的效果与实施例三相同。

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。

Claims (12)

1.一种光学投影屏幕，包括沿观看者方向依次设置的表面层、成像层和反射层，所述反射层包括光学微结构层，其特征在于，所述光学微结构层由沿所述光学投影屏幕竖直方向依次排列的若干光学微结构块在所述光学投影屏幕水平方向阵列形成，所述光学微结构块包括两个主反射面，所述主反射面在空间中的交线在与所述光学投影屏幕的幕平面垂直且与竖直方向平行的面存在射影，所述射影与幕平面在竖直方向上存在夹角α，所述夹角α沿所述光学投影屏幕竖直方向由上往下逐渐减小。

2.一种光学投影屏幕，包括沿观看者方向依次设置的表面层、成像层和反射层，所述反射层包括光学微结构层，其特征在于，所述光学微结构层由沿所述光学投影屏幕水平方向依次排列的若干光学微结构块在所述光学投影屏幕竖直方向阵列形成，所述光学微结构块包括两个主反射面，所述主反射面在空间中的交线在与所述光学投影屏幕的幕平面垂直且与竖直方向垂直的平面上存在射影，所述射影与幕平面在水平方向上存在夹角β，所述光学微结构层以所述光学投影屏幕的中间竖直分界线对称设置，所述夹角β从所述光学投影屏幕水平方向两端往屏幕中间竖直分界线方向逐渐减小。

3.根据权利要求1或2所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述主反射面在空间中相交形成夹角γ，所述夹角γ为75°～105°。

4.根据权利要求1或2所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述光学微结构块的横截面形状为三角形或梯形。

5.根据权利要求4所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述三角形的两条短边所在的反射面分别为第一主反射面和第二主反射面；所述第一主反射面和所述第二主反射面全部附着有镜面反光材料，或者所述第一主反射面和所述第二主反射面局部附着有漫反射材料。

6.根据权利要求4所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述梯形的两条腰所在的反射面分别为第一主反射面和第二主反射面，所述梯形的上底面所在的反射面为第三反射面；所述第一主反射面、所述第二主反射面和所述第三反射面上全部附着有镜面反光材料，或者所述第一主反射面和所述第二主反射面全部附着镜面反光材料、所述第三反射面附着漫反射材料，或者只有第三反射面附着有镜面反光材料。

7.根据权利要求1或2所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述光学微结构层远离所述成像层的一侧还设置有黑色吸光材料层。

8.根据权利要求1或2所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述表面层远离所述成像层的一侧为毛面。

9.根据权利要求1或2所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述成像层包括扩散粒子层、点状透镜阵列层、扩散面层和直线型柱状微透镜阵列层中至少一种。

10.根据权利要求1或2所述的光学投影屏幕，其特征在于，所述成像层包括至少两层层叠的扩散粒子层或至少两层层叠的点状透镜阵列层或至少两层层叠的扩散面层或至少两层层叠的直线型柱状微透镜阵列层。

11.根据权利要求1或2所述的光学投影屏幕，其特征在于，还包括至少一层基材，所述基材设置在所述表面层、成像层和反射层中至少一层，所述基材材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或聚氨酯或热塑性聚氨酯弹性体橡胶或聚丙烯或双向拉伸聚丙烯薄膜或聚乙烯或透明玻璃。

12.一种投影系统，其特征在于，包括投影机和权利要求1或2所述的光学投影屏幕。

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