CN219695610U - 高对比度防散斑背投式投影屏幕 - Google Patents

Abstract

一种高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，其依次包括第一透镜层、第二透镜层、微透镜成像层、定向性吸光层，所述第一透镜层设有若干个沿竖向阵列的第一半圆柱透镜；所述第二透镜层设有若干个沿横向阵列的第二半圆柱透镜；所述微透镜成像层可对光束进行匀化而降低光源相干性，并可透射式成像；所述定向性吸光层用于使来自特定方向的光通过而阻挡除此以外的光通过。本实用新型的高对比度防散斑背投式投影屏幕可大大减弱散斑效果或避免散斑产生，从而可提高投影屏幕的显示效果。此外，本实用新型的高对比度防散斑背投式投影屏幕还可提高画面对比度、亮度均匀性以提高显示效果。

Description

高对比度防散斑背投式投影屏幕

【技术领域】

本实用新型涉及投影屏幕，特别涉及一种高对比度防散斑背投式投影屏幕。

【背景技术】

激光是一种高亮度、方向性强、发出单色相干光束的光源，由于激光的诸多优点，近年来被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。激光的高相干性带来了激光投影显示时的散斑效应。所谓散斑是指相干光源照射到物体表面时，散射后的光，由于其波长相同，相位恒定，就会在空间中产生干涉，空间中有些部分发生干涉相长,有部分发生干涉相消,最终的结果是在屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点，这些未聚焦的斑点在人眼看来处于闪烁状态,长时间观看易产生眩晕不适感，更造成投影图像质量的劣化，降低用户的观看体验。

在实际应用的激光光源中，激光光源种类越多，散斑效应也越严重。现有技术中是采用振动的显示屏，这种方式从本质上可以理解为不断的变幻聚焦点，由于震动不断的变幻聚焦，实际上只有震动频率的N分之一秒才是真正聚焦成像的，这种方式利用了人眼的视觉延迟，其虽然弱化了视觉上的散斑，但仍具有一定的局限性：在播放纯视频图像的情况下，这种视觉延迟不会觉得成像模糊，但如果在播放文字图像的情况下，这种视觉延迟会导致看到文字不清晰；因此，此种方式主要应用于影院。因此，现有技术中的激光投影幕仍有待改进以消除散斑。

【实用新型内容】

本实用新型旨在解决上述问题，而提供一种高对比度防散斑背投式投影屏幕。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，其依次包括第一透镜层、第二透镜层、微透镜成像层、定向性吸光层，所述第一透镜层设有若干个沿竖向阵列的第一半圆柱透镜；所述第二透镜层设有若干个沿横向阵列的第二半圆柱透镜；所述微透镜成像层可对光束进行匀化而降低光源相干性，并可透射式成像；所述定向性吸光层用于使来自特定方向的光通过而阻挡除此以外的光通过。

进一步地，在所述定向性吸光层上设有若干开口，所述开口可使来自特定方向的光通过。

进一步地，所述开口呈阵列排布。

进一步地，所述开口之间的部位由吸光材料制成。

进一步地，在所述开口内填充有透明材料。

进一步地，所述透明材料中掺杂有光散射微粒。

进一步地，所述第一透镜层的半圆柱透镜由投影屏幕的一端沿竖向而延伸至另一端；所述第二透镜层的半圆柱透镜由投影屏幕的一端沿横向而延伸至另一端。

进一步地，所述第一半圆柱透镜的轴线位于所述第二透镜层所在的平面。

进一步地，所述第二半圆柱透镜的轴线位于所述微透镜成像层所在的平面。

进一步地，所述微透镜成像层设有若干呈阵列分布的微透镜。

进一步地，所述微透镜为凸透镜。

进一步地，在所述微透镜的焦平面处设有与之一体成型的成像层。

本实用新型的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本实用新型的高对比度防散斑背投式投影屏幕相比于现有技术具有以下优点：

1、第一透镜层和第二透镜层中的第一半圆柱透镜和第二半圆柱透镜相互垂直，可将光线朝不同方向进行折射，可使光线角度多样化而降低光线相干性，从而降低散斑效果或避免散斑产生；

2、微透镜成像层中的微透镜能对投影光束进行匀化整形而降低光源的相干性，从而降低散斑效果或避免散斑产生；

3、定向性吸光层可吸收环境光，供特定方向的投影光通过，其可降低环境光对投影画面的影响而提高投影画面的对比度。

本实用新型的高对比度防散斑背投式投影屏幕可减少散斑效果，并可提高投影画面的对比度，其具有很强的实用性，宜大力推广。

【附图说明】

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是第一透镜层和第二透镜层的结构示意图。

附图标识：第一透镜层10、第一半圆柱透镜11、第二透镜层20、第二半圆柱透镜21、微透镜成像层30、定向性吸光层40、开口41。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不构成任何限制。

如图1、图2所示，本实用新型的高对比度防散斑背投式投影屏幕依次包括第一透镜层10、第二透镜层20、微透镜成像层30、定向性吸光层40。其中，第一透镜层10为面向用户的一侧，即正侧。定向性吸光层40为背离用户而面向投影设备的一侧，即背侧。投影设备发出的投影光依次经过定向性吸光层40、微透镜成像层30、第二透镜层20、第一透镜层10而进入前方的观众视野内。

所述定向性吸光层40用于使来自特定方向的光通过而阻挡除此以外的光通过，其可使得有效的投影光通过，而无效的环境光则被阻挡吸收，从而降低环境光对投影光的干扰，提高投影画面对比度。

在所述定向性吸光层40上设有若干开口41，所述开口41可使来自特定方向的光通过。所述开口41的形状可根据需要而设置，例如，其可设置成椭圆形、梯形、圆形、喇叭型。优选的，所述开口41设置成锥形，其扩口的一侧朝向于所述微透镜成像层30。所述开口41的数量可根据需要而设置，本实施例中，所述开口41呈阵列分布。

为吸收环境光，阻挡环境光通过，所述开口41之间的部位由吸光材料制成。所述吸光材料不限，例如，其可以是黑色材料。当环境光抵达开口41之间的部位，或抵达开口41的侧壁上时，所述环境光便可被吸收掉，从而无法通过所述开口41进入至前方的微透镜成像层30。

为避免开口41积灰而影响投影效果，在所述开口41内填充有透明材料。作为优选，所述透明材料的折射率可与所述微透镜成像层30的折射率一致。

进一步地，为降低激光光源的相干性，在所述透明材料中掺杂有光散射微粒。当投影光束进入所述开口41内时，所述光散射微粒便可对投影光进行散射，以提高光束角度的多样化，降低光束之间的相干性，从而减弱或避免散斑效应。

需说明的是，所述定向性吸光层40对投影光束也会有一定程度的吸收，但是，通过对开口41形状、开口41排布进行优化，可以使得环境光与被吸收的投影光，都只占全部投影光量的很少一部分，因此，当环境光被吸收后，即使少量的投影光也被吸收，其也只能是使得投影画面的亮度降低一点点，但对比度确可因环境光被吸收而大幅提高。此外，定向性吸光层40中的黑色吸光材料可使得整个投影屏幕颜色偏暗一点点，这在一定程度上也可使得投影在投影屏幕上的画面对比更明显。

所述微透镜成像层30用于对光束进行匀化而降低光源相干性，消除由于点光源引起的亮度不均匀以及阶梯效应。所述微透镜成像层30包括若干呈阵列分布的微透镜。所述微透镜可选用凸透镜，其尺寸可根据需要而设置。所述微透镜成像层30用无数个微型的凸透镜取代一个常规的菲涅尔透镜，而这无数个微型的凸透镜对射入光线的物距是没有要求的，因此，它可以适用于多种短焦镜头。所述微透镜成像层30在加工时已经合成了背投用的透射式成像层，所述成像层位于微透镜的焦平面上。

所述微透镜成像层30中的微透镜通常为微米尺寸。所述微透镜的形状不限，其可以是圆形，正方形，六边形或是其他形状。所述微透镜的阵列方式不限，其可以按照正方形网格状排列，也可以按照六边形或是其他形状排列。所述呈阵列分布的微透镜可以将入射的激光束分割成一系列的子光束，这一系列子光束的能量分布近乎均匀，因而这一系列的子光束在焦平面处的成像层上叠加形成均匀光斑，从而可实现对入射激光束的匀化整形。而在同一种光源中，光束的入射角度相同，相位或相位差恒定，这是造成激光空间相干性强的主要原因。当激光光束经过微透镜成像层30的匀化整形后，光束的能量分布随之变化，不同子光束在传输过程中的光程差和相位差差异性较大，从而在一定程度上降低了多个子光束之间发生干涉的概率，从而可降低光束的相干性，降低散斑效应，并可在任意距离维持所需形状和均匀性，提高均化整形后的光斑质量。

如图2所示，所述第一透镜层10和第二透镜层20用于将光线朝不同角度折射出去，以增加光线的发散角度。一方面可避免入射光线形成干涉，减少散斑的形成。另一方面，可有效的增加观看视角，使中心区域的亮度和四周的亮度基本一致，从而使投影屏幕的亮度更均匀，避免中心区域过量的问题。

如图2所示，所述第二透镜层20设有若干沿横向阵列的第二半圆柱透镜21。所述第二半圆柱透镜21由投影屏幕的一端沿横向延伸至另一端。所述第二半圆柱透镜21的尺寸，可根据需要而设置。相邻两个第二半圆柱透镜21之间的距离，可根据需要而设置。本实施例中，相邻两个第二半圆柱透镜21之间相连，其之间距离为零。其他实施例中，相邻两个第二半圆柱透镜21之间可相互间隔。所述第二半圆柱透镜21的轴线共线，其位于所述微透镜成像层30所在的平面。换言之，所述第二半圆柱透镜21的柱面朝远离微透镜成像层30的方向凸出。

如图2所示，所述第一透镜层10设有若干沿竖向阵列的第一半圆柱透镜11。所述第一半圆柱透镜11由投影屏幕的一端沿竖向延伸至另一端。所述第一半圆柱透镜11的尺寸，可根据需要而设置；相邻两个第一半圆柱透镜11之间的距离，可根据需要而设置，本实施例中，相邻两个第一半圆柱透镜11之间相连，其之间距离为零。其他实施例中，相邻两个第一半圆柱透镜11之间可相互间隔。所述第一半圆柱透镜11的轴线共线，其位于所述第二透镜层20所在的平面。换言之，所述第一半圆柱透镜11的柱面朝远离第二透镜层20的方向凸出。

如图2所示，所述第一半圆柱透镜11和第二半圆柱透镜21相互垂直，因此，其对光线的折射方向有所不同。相对于投影屏幕而言，第一半圆柱透镜11可将光线朝投影屏幕的左右两侧进行折射，第二半圆柱透镜21可将光线朝投影屏幕的上下两侧进行折射，这样，可改变光线的角度，使光线角度尽可能多样化，从而避免入射光线形成干涉，减少散斑的形成。而第一半圆柱透镜11将光线朝投影屏幕的左右两侧进行折射时，可将原本较为集中在中部区域的光线向左右两侧射出，从而可避免投影屏幕中部区域过亮的问题，使投影屏幕的亮度更均匀，并且可在一定程度上增加视角角度。

藉此，便形成了本实用新型的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其包括依次复合的第一透镜层10、第二透镜层20、微透镜成像层30和定向性吸光层40。当投影光从背侧射入至投影屏幕上时，投影光通过定向性吸光层40中的开口41而到达微透镜成像层30，随后依次透过第二透镜层20、第一透镜层10而到达投影屏幕的前方被观众所观看到。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (10)

1.一种高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，其依次包括：

第一透镜层(10)，设有若干个沿竖向阵列的第一半圆柱透镜(11)；

第二透镜层(20)，设有若干个沿横向阵列的第二半圆柱透镜(21)；

微透镜成像层(30)，可对光束进行匀化而降低光源相干性，并可透射式成像；

定向性吸光层(40)，用于使大部分投影光通过而阻挡环境光通过。

2.如权利要求1所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，在所述定向性吸光层(40)上设有若干开口(41)，所述开口(41)可使大部分投影光通过。

3.如权利要求2所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，所述开口(41)呈阵列排布。

4.如权利要求3所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，所述开口(41)之间的部位由吸光材料制成。

5.如权利要求4所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，在所述开口(41)内填充有透明材料。

6.如权利要求5所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，所述透明材料中掺杂有光散射微粒。

7.如权利要求1所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，所述第一半圆柱透镜(11)由投影屏幕的一端沿竖向而延伸至另一端；所述第二半圆柱透镜(21)由投影屏幕的一端沿横向而延伸至另一端。

8.如权利要求1所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，所述第一半圆柱透镜(11)的轴线位于所述第二透镜层(20)所在的平面。

9.如权利要求1所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，所述第二半圆柱透镜(21)的轴线位于所述微透镜成像层(30)所在的平面。

10.如权利要求1所述的高对比度防散斑背投式投影屏幕，其特征在于，所述微透镜成像层(30)设有若干呈阵列分布的微透镜，所述微透镜为凸透镜，在所述微透镜的焦平面处设有与之一体成型的成像层。