TWI649585B - 光學膜結構及其製作方法、以及投影系統 - Google Patents

Abstract

一種光學膜結構及其製作方法、以及投影系統。投影系統應用至投影環境空間且包括用於提供的環境光源、設置在環境光源相反側的投影設備以及光學膜結構。光學膜結構的第一端較靠近環境光源，第二端較靠近投影設備，其包括一基底層以及多個並排設置在基底層上的稜脊部，每一個稜脊部分別具有朝向環境光源的吸光面以及朝向投影設備的反射面，且每一個稜脊部的反射面分別相對於水平面傾斜一夾角，其中，任兩個相鄰的稜脊部的兩個所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角相異，靠近第一端的稜脊部的反射面相對於水平面所傾斜的夾角，大於靠近第二端的稜脊部的反射面相對於水平面所傾斜的夾角。

Description

光學膜結構及其製作方法、以及投影系統

本發明涉以及一種光學膜結構及其製作方法、以及一種投影系統，特別是涉及一種用於投影系統的光學膜結構及其製作方法，以及一種使用所述光學膜結構的投影系統。

無論是在會議、教學或演講的場合中，當人們希望能將更豐富資訊提供給聽眾時，經常會選擇通過投影的方式，將各種影像畫面顯示於投影銀幕上。與其他顯示方式相比，採用此種方案的優勢在於，通過投影機所顯示的畫面大小，並不是固定尺寸，且能夠輕易的投射出60吋以上的畫面，相較於使用背光的顯示器，成本大幅降低。不過，傳統上長焦距的投影機通常都需要與投影銀幕保持一段較長的距離，才能夠投射出夠大的畫面；此外，為了避免物體阻擋在光線的投射路徑上，導致投影畫面受到影響，投影機與投影銀幕之間必須淨空，因此在使用的過程中往往需要佔用非常大的使用空間。

為解決前述問題，遂有業者研發出短焦投影機。這種投影機由於縮短了其與銀幕間的距離，不僅能有效避免前述問題，且由於光線的行進路徑縮短，能有效避免畫面亮度隨距離遞減，因此可通過相對較低的功率投影出足夠亮度的投影畫面，有效節省能源。

近來，更有超短焦投影機問世。雖然，超短焦投影機確實具 備前述短焦投影機的優點，然而，在大幅縮短了投影機與銀幕間的距離的同時，也使得投影機投影至投影銀幕上不同位置的光源，在入射角度上有了非常明顯的差異，且更因為如此，經過反射後所發出的光線，其出光角度非常分散，因此對觀看者來說，往往無法接收到不同位置亮度一致的畫面，而會感到影像畫面的呈現非常不均勻。

故，如何通過結構設計以及製作方法的改良，開發出一種能配合超短焦投影機使用的光學膜作為投影銀幕，以克服上述的缺陷，已成為本領域所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種光學膜結構及其製作方法、以及投影系統，能藉由光學膜上依序逐漸改變角度的反射面，提供亮度均勻的成像效果。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種光學膜結構，其包括一基底層以及多個稜脊部，多個所述稜脊部自所述基底層的一第一端向所述基底層的一第二端並排設置在所述基底層上，其中，每一個所述稜脊部分別具有一吸光面以及一反射面，所述吸光面朝向所述所述第二端，所述反射面朝向所述所述第一端，且所述反射面相對於一水平面傾斜一夾角；其中，任兩個相鄰的所述稜脊部的兩個所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角相異，靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角，大於較靠近所述另一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角。

較佳地，其中，最靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角小於70度，最靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角大於40度。

較佳地，其中，所述基底層是由具備吸光特性的材質所製成，且所述反射面上塗覆有用以反射光線的反射塗料；或者，所述基 底層是由會反射光線的材質所製成，且所述吸光面上塗覆有用以吸收光線的吸光塗料。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種投影系統，所述投影系統應用至一投影環境空間，其包括一環境光源、一投影設備以及一光學膜結構，所述環境光源設置在所述投影環境空間的上方或者下方，以用於提供照明給所述投影環境空間；所述投影設備設置在所述投影環境空間中與所述環境光源相反的一側，以用於產生一投影光源，且所述投影設備的投射比小於0.4；所述光學膜結構設置在所述投影環境空間中，且所述光學膜結構的第一端較靠近所述投影設備，與所述第一端相反的第二端則較靠近所述環境光源，所述光學膜結構包括一基底層以及多個稜脊部，多個所述稜脊部自所述第一端向所述第二端並排設置在所述基底層上，其中，每一個所述稜脊部分別具有一吸光面以及一反射面，所述吸光面朝向所述環境光源的一側，所述反射面朝向所述投影設備的一側，且每一個所述稜脊部的所述反射面分別相對於水平面傾斜一夾角；其中，任兩個相鄰的所述稜脊部的兩個所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角相異，靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角，大於靠近所述另一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角。

較佳地，其中，所述光學膜結構最靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角小於70度，最靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角大於40度。

較佳地，其中，所述基底層是由具備吸光特性的材質所製成，且所述反射面上塗覆有用以反射光線的反射塗料；或者，所述基底層是由會反射光線的材質所製成，且所述吸光面上塗覆有用以吸收光線的吸光塗料。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的再一技術方案是，提供一種光學膜結構的製作方法，所述光學膜結構的製作方法包括下列步驟：提供一圓柱狀模具；使所述圓柱狀模具沿其中心軸線方向移動且相對一刻刀轉動，以讓所述圓柱狀模具的外周面被所述刻刀刻劃出一螺旋狀的溝槽；以及使一可塑性材質通過所述圓柱狀模具的翻模，以製作成所述光學膜結構，其中，所述光學膜結構的一基底層通過所述溝槽的翻模以形成多個並排設置的稜脊部，每一個所述稜脊部分別具有一吸光面以及一反射面，且所述反射面相對於一水平面傾斜一夾角；其中，在刻劃形成所述溝槽的過程中，所述刻刀相對於所述圓柱狀模具的所述中心軸線的進刀角度沿著所述刻切所移動的方向漸漸縮小，以使任兩個相鄰的所述稜脊部的兩個所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角相異，靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角大於靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角。

較佳地，其中，所述可塑性材質是具備吸光特性的材料，且所述光學膜的製作方法還包括在每一個所述稜脊部的一側表面上塗覆用以反射光線的反射塗料；或者，所述可塑性材質是會反射光線的材料，且所述光學膜的製作方法還包括在每一個所述稜脊部的一側表面上塗覆用以吸收光線的吸光塗料。

本發明的有益效果在於，本發明所提供的光學膜搭配超短焦投影機使用時，能藉由所述光學膜上依序逐漸改變角度的反射面，將投射到所述光學膜的光線均勻地反射至投影環境空間中，使得觀看者能夠接收到畫面呈現效果均勻的影像。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

E‧‧‧投影環境空間

S‧‧‧投影系統

1‧‧‧環境光源

2‧‧‧投影設備

3‧‧‧光學膜結構

31‧‧‧基底層

32‧‧‧稜脊部

321‧‧‧吸光面

322‧‧‧反射面

33‧‧‧反射塗料

θ1~θn‧‧‧夾角

α1、α2、α3‧‧‧進刀角度

4‧‧‧圓柱狀模具

41‧‧‧溝槽

5‧‧‧製模設備

51‧‧‧驅動座

52‧‧‧刻刀

圖1為本發明第一實施例的投影系統的系統架構示意圖。

圖2為本發明第一實施例的光學膜結構局部結構示意圖。

圖3為本發明第一實施例的光學膜結構另一局部結構示意圖。

圖4為本發明第一實施例的光學膜結構製作方法流程圖。

圖5A至5C為本發明第一實施例的光學膜結構製作方法的步驟S102的示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“光學膜及其製作方法以及應用所述光學膜的投影系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，予以聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

[第一實施例]

首先，請配合圖1以及圖2所示，圖1為本發明第一實施例的投影系統的系統架構示意圖。圖2為本發明第一實施例的光學膜結構3局部結構示意圖。在本發明第一實施例中，投影系統S應用至一投影環境空間E，舉例來說，投影環境空間E可以是會議室、演講廳或上課教室等。投影系統S包括一環境光源1、一投影設備2以及一光學膜結構3。

環境光源1設置在投影環境空間E的上方或下方的其中一側，以用於提供投影環境空間E的環境照明。傳統上，多數的室內光源會以燈罩或裝飾燈或嵌頂燈等形式設置在天花板，但近年來也有不少的室內設計，將室內光源設計在鄰近地板處，例如一些壁燈設計，就是把燈光從牆面底端處投射到室內，同樣可提供 相當良好的照明效果。

投影設備2設置在投影環境空間E中與環境光源1相反的一側，以用於產生一投影光源。換句話說，當環境光源1是從投影環境空間E的上方提供照明，則可將投影設備2放置在靠近地面處。然而，如同前述，目前也有不少設計會將環境光源1設計在投影環境空間E的下方，此時，便可將投影設備2架設在投影環境空間E的上方(例如懸吊於天花板)。在本發明的投影系統S中，投影設備2的投射比小於0.4，較佳為0.38以下，換言之，本發明所採用的投影設備2屬於一般稱為超短焦投影機的設備。採用超短焦投影機有許多優點，首先，由於這種投影設備的成像距離非常短，因此能避免講者經常性地擋在投影機與投影畫面之間，進而影響投射的畫面；此外，也可以避免強光傷害講者的眼睛；再者，由於距離非常短，也可以避免畫面本身亮度不足的問題。

光學膜3設置在投影環境空間E中，且光學膜3的第一端較靠近投影設備2，第二端則較靠近環境光源1。一般來說，光學膜3以固定式或捲掛式設置在靠近牆面的位置，但如果是在大型展覽場等場所，個別攤位的講者要進行簡報等，也可以架設在場地中央，並不以緊靠牆面為限。

接下來，請配合參閱圖1、圖2以及圖3所示，圖3為本發明第一實施例的光學膜結構3另一局部結構示意圖。在本發明第一實施例中，光學膜結構3包括一基底層31以及多個稜脊部32，多個稜脊部32自光學膜結構3的一端向光學膜結構3的第二端並排設置在基底層31上。換句話說，在光學膜結構3的基底層31上，從較靠近投影設備2的第一端向較靠近環境光源1的第二端，並排設置有多個稜脊部32。每一個所述稜脊部分別具有一吸光面321以及一反射面322，吸光面321朝向環境光源1的一側，反射面322朝向投影設備2的一側。在本發明第一實施例中，由於環境光源1是從投影環境空間E的上方提供照明，所以吸光面321朝向 上方，以吸收來自上方的環境光源1。同時，由於投影設備2是從投影環境空間E的下方發出投影光源，因此反射面322是朝向下方，以反射投影設備2發出的投影光源。通過這種設置，可以有效降低環境光源1對投影畫面的干擾。

如同先前所述，本發明是採用超短焦投影機作為此處所稱的投影設備2，因此，在使用投影設備2進行投影的時候，投影設備2的位置會非常靠近光學膜結構3。由於投影設備2的位置非常靠近光學膜結構3，因此，從投影設備2投射向光學膜結構3的投影光源，在較靠近投影設備2的第一端，與較靠近環境光源1的第二端，兩者的入射角度會差異非常明顯。因此，在每一個稜脊部32的反射面322角度都相同的情形下，在較靠近投影設備2的第一端，經過反射面322反射而出的投影光源，與較靠近環境光源1的第二端，經過反射面322反射而出的投影光源，兩者的出光角度會有極大的差異，因此若未有適當調整，將會有成像不均勻的問題。

因此，本發明的每一個稜脊部32的反射面322相對於水平面傾斜一夾角(θ 1~θ n)，其中，任兩個相鄰的稜脊部32的兩個所述反射面322相對於水平面所傾斜的夾角相異，靠近光學膜結構3一端的稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角，大於靠近光學膜結構3另一端的稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角。具體的來說，從較靠近投影設備2的第一端到較靠近環境光源1的第二端，每一個稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角(θ 1~θ n)會依序縮減。在本發明第一實施例中，光學膜結構3最靠近投影設備2的稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角θ 1為68度(小於70度)，而最靠近環境光源1的一端的稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角θ n為45度(大於40度)，位於前述兩個稜脊部32之間的稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角θ 2~θ n-1， 則介於68度到45度之間，且由最靠近投影設備2的第一端向靠近環境光源1的第二端遞減。

在本發明第一實施例中，基底層31是由具備吸光特性的材質所製成，例如以黑色的可塑性材質製作成基底層31，並且於反射面322上塗覆有用以反射光線的反射塗料33，例如銀漆。在本發明其他可能的實施例中，基底層31也可以由會反射光線的材質所製成，並且於吸光面321上塗覆有用以吸收光線的吸光塗料，如此，同樣可達到與前述實施例均等的效果。

以下搭配圖1至圖3的元件編號，並參閱圖4、圖5A、圖5B以及圖5C，進一步說明本發明第一實施例的光學膜結構3的製作方法。圖4為本發明第一實施例的光學膜結構3的製作方法流程圖。在本發明第一實施例中，光學膜結構3的製作方法包括下列步驟：(一)首先，提供模具4。設置一左右延伸的圓柱狀模具4(步驟S100)。將模具4可被驅轉地組裝於製模設備5的驅動座51上。(二)再者，刻模。通過製模設備5使所述模具4沿其中心軸線方向移動且相對製模設備5的刻刀52轉動，以讓模具4的外周面被刻刀52於模具4的外周面刻劃出螺旋狀的溝槽41(步驟S102)。(三)接著，翻模。使一可塑性材質通過模具4的翻模，以製作成光學膜結構3，其中，光學膜結構3的基底層31通過溝槽41的翻模以形成多個並排設置的稜脊部32，每一個稜脊部32分別具有一吸光面321以及一反射面322，且反射面322相對於一水平面傾斜一夾角(步驟S104)。

需要特別提出說明的是，請參閱圖5A至5C所示，在本發明第一實施例的光學膜結構3製作方法的步驟S102中，在刻劃形成螺旋狀的溝槽41的過程，刻刀52相對於所述圓柱狀模具的所述中心軸線的進刀角度沿著所述刻切所移動的方向漸漸縮小(如圖5A至5C所示，從α 1縮小到α 2，再縮小到α 3)。通過這種方式，使得後續在步驟S104所形成的多個稜脊部32，彼此的反射面322 會具有不同的角度，且靠近第一端的稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角大於靠近第二端的稜脊部32的反射面322相對於水平面所傾斜的夾角。這裡之所以強調漸漸縮小，其目的在於明確指出本發明的目的，是要使所形成的多個稜脊部32的反射面322，能夠依序逐漸定向地改變角度。

如同先前所說，基底層31可以由具備吸光特性的材質所製成，並且於反射面322上塗覆有用以反射光線的反射塗料33；或者，基底層31也可以由會反射光線的材質所製成，並且於吸光面321上塗覆有用以吸收光線的吸光塗料。因此，具體的來說，在本發明第一實施例中，在翻模的過程中，可以採用具備吸光特性的可塑性材質進行翻模，並且在每一個稜脊部32的一側表面上塗覆用以反射光線的反射塗料33，並將塗有反射塗料33的一側作為稜脊部32的反射面322。當然，在本發明其他可能的實施例中，也可以採用反射光線的可塑性材質進行翻模，並且在每一個稜脊部32的一側表面上塗覆用以吸收光線的吸光塗料(圖式未顯示)，以將塗覆有吸光塗料的一側作為稜脊部32的吸光面321。

[實施例的有益效果]

本發明的有益效果在於，本發明所提供的光學膜結構3搭配超短焦投影機(投影設備2)使用時，能藉由光學膜結構3上依序逐漸改變角度的反射面322，將投射到光學膜結構3的光線均勻地反射至投影環境空間E中，使得觀看者能夠接收到畫面呈現效果均勻的影像。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書以及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (9)

1. 一種光學膜結構，其應用於一超短焦投影系統且設置於一投影環境空間，所述光學膜結構包括：一基底層；以及多個稜脊部，多個所述稜脊部自所述基底層的一第一端朝所述基底層的一第二端並排設置在所述基底層上，所述第一端較靠近所述投影環境空間的一超短焦投影機，所述超短焦投影機的投射比小於0.38，所述第二端較靠近所述投影環境空間的一環境光源，其中，每一個所述稜脊部具有：一吸光面，所述吸光面朝向所述第二端；以及一反射面，所述反射面朝向所述第一端，且所述反射面相對於一水平面傾斜一夾角；其中，任兩個相鄰的所述稜脊部的兩個所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角相異，且靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角大於靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角；其中，最靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角小於70度，最靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角大於40度。
2. 如請求項1所述的光學膜結構，其中，所述基底層是由具備吸光特性的材質所製成，且所述反射面上塗覆有用以反射光線的反射塗料。
3. 如請求項1所述的光學膜結構，其中，所述基底層是由會反射光線的材質所製成，且所述吸光面上塗覆有用以吸收光線的吸光塗料。
4. 一種投影系統，所述投影系統應用至一投影環境空間，其包括：一環境光源，所述環境光源設置在所述投影環境空間的上方或者下方，以用於提供照明給所述投影環境空間；一超短焦投影機，所述超短焦投影機設置在所述投影環境空間且與所述環境光源的位置彼此相反，以用於產生一投影光源，且所述超短焦投影機的投射比小於0.38；以及一光學膜結構，所述光學膜結構設置在所述投影環境空間中，且所述光學膜結構具有一較靠近所述超短焦投影機的第一端以及一較靠近所述環境光源的第二端，所述光學膜結構包括一基底層以及多個稜脊部，多個所述稜脊部自所述第一端向所述第二端並排設置在所述基底層上，其中，每一個所述稜脊部分別具有一吸光面以及一反射面，所述吸光面朝向所述環境光源的一側，所述反射面朝向所述超短焦投影機的一側，且所述反射面相對於一水平面傾斜一夾角；其中，任兩個相鄰的所述稜脊部的兩個所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角相異，且靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角大於靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角；其中，最靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角小於70度，最靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角大於40度。
5. 如請求項4所述的投影系統，其中，所述基底層是由具備吸光特性的材質所製成，且所述反射面上塗覆有用以反射光線的反射塗料。
6. 如請求項4所述的投影系統，其中，所述基底層是由會反射光線的材質所製成，且所述吸光面上塗覆有用以吸收光線的吸光塗料。
7. 一種光學膜結構的製作方法，其所製作的一光學膜結構係應用於具有投射比小於0.38的一超短焦投影機的一超短焦投影系統，所述製作方法包括下列步驟：提供一圓柱狀模具；使所述圓柱狀模具沿其中心軸線方向移動且相對一刻刀轉動，以讓所述圓柱狀模具的外周面被所述刻刀刻劃出一螺旋狀的溝槽；以及使一可塑性材質通過所述圓柱狀模具的翻模，以製作成所述光學膜結構，其中，所述光學膜結構的一基底層通過所述溝槽的翻模以形成多個並排設置的稜脊部，每一個所述稜脊部分別具有一吸光面以及一反射面，且所述反射面相對於一水平面傾斜一夾角；其中，在刻劃形成所述溝槽的過程中，所述刻刀相對於所述圓柱狀模具的所述中心軸線的進刀角度沿著所述刻切所移動的方向漸漸縮小，以使任兩個相鄰的所述稜脊部的兩個所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角相異，且靠近所述光學膜結構的一第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角大於靠近所述光學膜結構的一第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於所述水平面所傾斜的夾角；其中，所述刻刀的進刀角度使得最靠近所述第一端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角小於70度，且所述刻刀的進刀角度使得最靠近所述第二端的所述稜脊部的所述反射面相對於水平面所傾斜的夾角大於40度。
8. 如請求項7所述的光學膜結構的製作方法，其中，所述可塑性材質是具備吸光特性的材料，且所述光學膜的製作方法還包括下列步驟：在每一個所述稜脊部的所述反射面上塗覆用以反射光線的反射塗料。
9. 如請求項7所述的光學膜結構的製作方法，其中，所述可塑性材質是會反射光線的材料，且所述光學膜的製作方法還包括下列步驟：在每一個所述稜脊部的所述吸光面上塗覆用以吸收光線的吸光塗料。