CN115755511A - 一种抑制激光散斑的光控制层、屏幕、显示装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制激光散斑的光控制层、屏幕、显示装置及方法，所述屏幕具有光线回归反射特性，即入射到屏幕的光束绝大部分会以平行于入射光轴的方向返回，光束在投射到屏幕上后以有序的方式返回，散射光束很少，极大地降低了光束的干涉效应，有效抑制浮于图像之上的激光散斑，极大程度的提高激光投影的图像显示质量，将散斑降低至人眼可以接受的水平，提高观看舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种抑制激光散斑的光控制层、屏幕、显示装置及方法。
背景技术
激光投影显示作为一种新型投影显示技术，近年来市场份额在逐年提升，其中三色激光投影作为重要的新兴领域，三色激光光源的技术发展已经到了相对成熟的阶段，以三色激光为光源的投影技术具有高亮度、高色域、高对比度以及系统简洁等优势，但同时激光的高相干性也带来了散斑问题，严重影响了图像显示质量。目前激光散斑的抑制常见方法有动态散射片、屏幕振动、光源振动、增加激光波长的种类等等。这些方式中有的成本较高，有的实施难度大，有的对于散斑的抑制效果不够好，均存在一定的缺点，不能较好的解决散斑问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种抑制激光散斑的光控制层、屏幕及显示装置，针对激光投影显示，本发明设置具有特殊的散斑抑制结构的屏幕，激光投影机发出的光束投射到所述抑制散斑屏幕上，所述抑制散斑屏幕具有特殊微结构可以有效抑制浮于图像之上的激光散斑，极大程度的提高激光投影的图像显示质量。从而将散斑降低至人眼可以接受的水平，提高观看舒适度。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种抑制激光散斑的光控制层，包括基体，以及
设置于基体表面和/或基体内的若干微反射单元；
所述微反射单元用于将入射的激光进行回归反射，使得入射激光经过所述微反射单元后，产生的出射激光平行于入射激光射出；
所述微反射单元为单色透明或无色透明的；
所述微反射单元层状设置于基体表面或基体内或半埋于基体内。
进一步方案为，所述微反射单元为球状结构，所述微反射单元折射率为1.6-2.5，光束入射到微反射单元上，在入射面发生折射，光束聚焦于微反射单元另一侧的内表面处，在该面上发生回归反射，使得光束以与入射光束相反的方向射出。
进一步方案为，所述微反射单元为三棱柱形的微棱镜结构，光束从三棱柱的其中一个侧面入射，经过另外两个相互垂直或者接近相互垂直的侧面反射后以与入射光束相反的方向从入射侧面射出。
进一步方案为，所述微反射单元为微角锥棱镜结构，微角锥棱镜相当于从立方体的一角切下的一个角锥，微角锥棱镜具有三个互成直角的反射面，其底面呈等边三角形，光束沿任意方向从底面入射，经过三个反射面顺序反射后，以与入射光束相反的方向从底面射出。
本发明另一方面还提供了一种抑制散斑的屏幕，包括上述的一种抑制激光散斑的光控制层，以及位于光控制层背面的衬底层。
本发明另一方面还提供了一种显示装置，包括上述的一种抑制散斑的屏幕，以及单色激光投影机、双色激光投影机或三色激光投影机；
所述单色激光投影机、双色激光投影机或三色激光投影机具有中长焦镜头或超短焦镜头。
本发明又一方面还提供了一种抑制散斑的方法，采用具有微反射单元的结构对入射的激光进行回归反射，使得入射激光经过回归反射后，产生的出射激光平行于入射激光射出；
所述具有微反射单元的结构包括基体；和
与所述基体紧贴设置的衬底层；
所述基体表面和/或基体内设有微反射单元。
所述微反射单元为球状结构，光束入射到微反射单元上，在入射面发生折射，光束聚焦于微反射单元另一侧的内表面处，在该面上发生回归反射，使得光束以与入射光束相反的方向射出；所述微反射单元折射率为1.6-2.5；
所述微反射单元为三棱柱形的微棱镜结构，光束从三棱柱的其中一个侧面入射，经过另外两个相互垂直或者接近相互垂直的侧面反射后以与入射光束相反的方向从入射侧面射出；
所述微反射单元为微角锥棱镜结构，微角锥棱镜具有三个互成直角的反射面，其底面呈等边三角形，光束沿任意方向从底面入射，经过三个反射面顺序反射后，以与入射光束相反的方向从底面射出。
本发明的有益效果在于：
本发明的屏幕具有光线回归反射特性，即入射到屏幕的光束绝大部分会以平行于入射光轴的方向返回，激光光束在投射到屏幕上后以有序的方式返回，散射光束很少，极大地降低了光束的干涉效应，有效抑制浮于图像之上的激光散斑，极大程度的提高激光投影的图像显示质量，将散斑降低至人眼可以接受的水平，提高观看舒适度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将针对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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具有球状结构的微反射单元的抑制散斑屏幕的基础结构示意图；
图2具有微棱镜结构的微反射单元的抑制散斑屏幕的基础结构示意图；
图3具有球状结构的微反射单元的光回归反射原理示意图；
图4具有微棱镜结构的微反射单元的光回归反射原理示意图；
图5具有微角锥棱镜结构的微反射单元的回归反射示意图；
图6中长焦三色激光投影抑制散斑屏幕应用场景示意图；
图7超短焦三色激光投影抑制散斑屏幕应用场景示意图；
图8使用非散斑抑制投影屏幕的散斑图样；
图9使用散斑抑制投影屏幕的散斑图样。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
激光的波长单一，所以存在散斑的问题，本发明为了实现抑制激光散斑的目的，提供一种抑制散斑的屏幕，如图1-2所示，屏幕结构包括能够抑制散斑的光控制层1，以及位于光控制层1背面的衬底层2。
其中光控制层1具有激光光束回归反射特性，即入射到光控制层1的激光光束绝大部分会以平行于入射光轴的方向返回，激光光束在投射到屏幕上后以有序的方式返回，散射激光光束很少，极大地降低了激光光束的干涉效应。
光控制层1结构包括基体以及微反射单元，光控制层1的激光光束回归反射特性通过微反射单元实现，微反射单元设置于光控制层1的基体表面和/或基体内，如图1-2所示，微反射单元可以无序分布于基体内，也可以无序分布在基体表面，包括以半埋的形式分布于基体表面(图中未示出)。当然微反射单元也可以有序设置(图中未示出)，比如以层状设置于基体表面或基体内或半埋于基体内，若以层状设置，其应至少具有一层；微反射单元也可以以有序阵列的形式设置，本发明不限制其具体的设置形式。
光控制层1的基体一般是粘合剂，也可以为任意能约束微反射单元的具有单色透明或无色透明的特性的材质，或其他使得微反射单元满足折射定律的材质，本发明不限制其具体的选材。
为了使得微反射单元能够对激光进行回归反射，并抑制散斑，微反射单元为单色透明或无色透明的，其特点为能保证微反射单元实现最大的激光回归反射效率，减少散射激光光束；使用此种特性的微反射单元的屏幕，能够极大地降低了激光光束的干涉效应，有效抑制浮于图像之上的激光散斑。
关于微反射单元的尺寸大小，理论上任意尺寸都可以实现激光光束回归反射特性，但是考虑到图像质量，微反射单元在任意方向上的最大尺寸以与显示图像的分辨率相匹配为宜，在这种尺寸下可以极大程度的提高激光投影的图像显示质量，将散斑降低至人眼可以接受的水平，提高观看舒适度。
衬底层2材质为PET或任何已知的可以做衬底的材质。
下面通过几种微反射单元的光回归反射原理示意图来说明本发明的实现原理；
如图3所示，本发明的一种抑制激光散斑的光控制层或屏幕，其中的微反射单元为球状结构，激光光束入射到微反射单元上，在入射面发生折射，图中示出了入射角和折射角，激光光束聚焦于微反射单元另一侧的内表面处，在该面上发生回归反射，使得激光光束以与入射激光光束相反的方向射出，实现抑制激光散斑的目的。
如图4所示，本发明的一种抑制激光散斑的光控制层或屏幕，其中的微反射单元为三棱柱形的微棱镜结构，激光光束从三棱柱的其中一个侧面入射，经过另外两个相互垂直或者接近相互垂直的侧面反射后以与入射激光光束相反的方向从入射侧面射出，实现抑制激光散斑的目的。
如图5所示，本发明的一种抑制激光散斑的光控制层或屏幕，其中的微反射单元为微角锥棱镜结构，微角锥棱镜相当于从立方体的一角切下的一个角锥，微角锥棱镜具有三个互成直角的反射面，其底面呈等边三角形，激光光束沿任意方向从底面入射，经过三个反射面顺序反射后，以与入射激光光束相反的方向从底面射出，实现抑制激光散斑的目的。
实施例2
如图6-7所示的显示装置，该实施方式中采用的三色激光投影机为直投方式，使用的直投投影机分别为具有中长焦镜头和超短焦镜头的直投镜头；三色激光投影机10发出的包含图像的三色激光光束投射到抑制散斑屏幕20上，抑制散斑屏幕20具有如附图1或2所示的散斑抑制结构，抑制散斑屏幕20包含光控制层1和衬底层2，光控制层1内的微反射单元为图3-5的任意一种，微反射单元所有方向上的最大厚度为30-40μm，衬底层为PET。为了说明本实施方式的消散斑效果，将该三色激光投影机10投射到非抑制散斑屏幕上，其散斑状态如图8所示，而采用抑制散斑屏幕，其显示的散斑效果有明显改善，如图9所示。
实施例3
本发明为了实现抑制激光散斑的目的，提供一种抑制散斑的方法，其采用具有微反射单元的结构对入射的激光进行回归反射，使得入射激光经过回归反射后，产生的出射激光平行于入射激光射出；
如图1-2所示，所述具有微反射单元的结构包括基体1；和
与所述基体1紧贴设置的衬底层2；所述基体1表面和/或基体1内设有微反射单元。
如图3-5所示，本发明所述的抑制散斑的方法，其采用具有微反射单元的结构中的微反射单元实现回归反射；
所述微反射单元为球状结构，光束入射到微反射单元上，在入射面发生折射，光束聚焦于微反射单元另一侧的内表面处，在该面上发生回归反射，使得光束以与入射光束相反的方向射出；
所述微反射单元为三棱柱形的微棱镜结构，光束从三棱柱的其中一个侧面入射，经过另外两个相互垂直或者接近相互垂直的侧面反射后以与入射光束相反的方向从入射侧面射出；
所述微反射单元为微角锥棱镜结构，微角锥棱镜具有三个互成直角的反射面，其底面呈等边三角形，光束沿任意方向从底面入射，经过三个反射面顺序反射后，以与入射光束相反的方向从底面射出。
采用本方法的显示装置如图6-7所示，其中激光投影机分别为具有中长焦镜头和超短焦镜头；投影后显示的散斑效果有明显改善，如图9所示；若不采用本发明的方法，其散斑状态如图8所示。
本发明提供的抑制散斑的屏幕以及抑制散斑的方法，其中抑制散斑屏幕具有特殊微结构可以有效抑制浮于图像之上的激光散斑，极大程度的提高激光投影的图像显示质量；从而将散斑降低至人眼可以接受的水平，提高观看舒适度；并且可以方便有效的实现散斑抑制效果，具有极大的产业化实用价值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种抑制激光散斑的光控制层，其特征在于，包括基体，以及
设置于基体表面和/或基体内的若干微反射单元；
所述微反射单元用于将入射的激光进行回归反射，使得入射激光经过所述微反射单元后，产生的出射激光平行于入射激光射出；
所述微反射单元为单色透明或无色透明的；
所述微反射单元层设置于基体表面或基体内或半埋于基体内。
2.如权利要求1所述的一种抑制激光散斑的光控制层，其特征在于，所述微反射单元为球状结构，光束入射到微反射单元上，在入射面发生折射，光束聚焦于微反射单元另一侧的内表面处，在该面上发生回归反射，使得光束以与入射光束相反的方向射出。
3.如权利要求2所述的一种抑制激光散斑的光控制层，其特征在于，所述微反射单元折射率为1.6-2.5。
4.如权利要求1所述的一种抑制激光散斑的光控制层，其特征在于，所述微反射单元为三棱柱形的微棱镜结构，光束从三棱柱的其中一个侧面入射，经过另外两个相互垂直或者接近相互垂直的侧面反射后以与入射光束相反的方向从入射侧面射出。
5.如权利要求1所述的一种抑制激光散斑的光控制层，其特征在于，所述微反射单元为微角锥棱镜结构，微角锥棱镜具有三个互成直角的反射面，其底面呈等边三角形，光束沿任意方向从底面入射，经过三个反射面顺序反射后，以与入射光束相反的方向从底面射出。
6.一种抑制激光散斑的屏幕，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的一种抑制激光散斑的光控制层，以及位于光控制层背面的衬底层。
7.一种抑制激光散斑的显示装置，其特征在于，包括权利要求6所述的一种抑制散斑的屏幕，以及
单色激光投影机、双色激光投影机或三色激光投影机。
8.如权利要求7所述的一种抑制激光散斑的显示装置，其特征在于，所述单色激光投影机、双色激光投影机或三色激光投影机具有中长焦镜头或超短焦镜头。
9.一种抑制激光散斑的方法，其特征在于，采用具有微反射单元的结构对入射的激光进行回归反射，使得入射激光经过回归反射后，产生的出射激光平行于入射激光射出；
所述具有微反射单元的结构包括基体；和
与所述基体紧贴设置的衬底层；
所述基体表面和/或基体内设有微反射单元。
10.如权利要求9所述的一种抑制激光散斑的方法，其特征在于，
所述微反射单元为球状结构，光束入射到微反射单元上，在入射面发生折射，光束聚焦于微反射单元另一侧的内表面处，在该面上发生回归反射，使得光束以与入射光束相反的方向射出；
所述微反射单元为三棱柱形的微棱镜结构，光束从三棱柱的其中一个侧面入射，经过另外两个相互垂直或者接近相互垂直的侧面反射后以与入射光束相反的方向从入射侧面射出；
所述微反射单元为微角锥棱镜结构，微角锥棱镜具有三个互成直角的反射面，其底面呈等边三角形，光束沿任意方向从底面入射，经过三个反射面顺序反射后，以与入射光束相反的方向从底面射出。
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