TWM520656U - 用於懸吊式短焦投影之投影銀幕及投影系統 - Google Patents

Description

用於懸吊式短焦投影之投影銀幕及投影系統

本創作係有關於一種投影銀幕及投影系統，尤指一種用於懸吊式短焦投影之投影銀幕及投影系統。

投影銀幕是一種可以用來反射來自投影機之投射光的光學銀幕。在投射光方向固定、光通量不變的情況下，投影銀幕所反射的光線亮度與人眼可接受的理想亮度之比值，定義為投影銀幕所反射的光束方向上的亮度係數。亮度係數最大值定義為投影銀幕的增益值，用以表示投影銀幕反射投射光的能力。一般而言，為了提升畫面視角、對比度與投影銀幕的增益值，投影銀幕除了擴散投影機的投射光外，也同時要降低外界環境光的干擾。

現有傳統的前投影銀幕係以白色顏料塗佈在一布幕或平面牆壁上來成像，或是進一步在白色顏料中添加細小玻璃珠或擴散粒子等，藉以反射及擴散投射的光線。惟，在有環境光的情況下，不只是投影機的光線會被反射外，外界光或照明環境光會干擾投影畫面，使得投影畫面的色彩失真，因此造成在明亮的環境下，無法呈現出清晰的影像並且降低對比度。故此，在使用前投懸吊式投影系統時，通常限制在沒有環境光害的場所，或是將投影機的投影亮度提高，但該些作法的效果有限，並且造成過度耗能及增加散熱的負擔。

請參見圖6，係為習知之懸吊式投影系統的操作示意圖。該懸吊式投影系統主要包含有一投影機50與一投影銀幕60。由於懸吊式前投短焦之該投影機50的投射光角度較大，因此，投射於該投影銀幕60的投射光大多往下方反射，使得環境光容易干擾投射畫面。如圖7所示，即使該投影銀幕60的表面有擴散處理，該投影銀幕60的投射光大多仍往下方反射。故此，現有使用的懸吊式前投短焦投影系統通常需要在昏暗的環境光下進行操作，才能提供觀看者清晰的投影畫面。惟，若觀看者長時間處於昏暗的投影環境，將造成眼睛的傷害。

本創作之一目的在於提供一種用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，解決一般懸吊式前投超短焦投影銀幕應用於亮室投影時無法呈現清晰畫面的問題。

為達成前揭目的，本創作所提出之該用於懸吊式短焦投影之投影銀幕包含一基底層、複數個微稜鏡陣列層組以及複數個反射層。該等微稜鏡陣列層組設置於該基底層上，各該微稜鏡陣列層組包含複數個層疊設置的微稜鏡陣列層。各該反射層對應形成於各該微稜鏡陣列層組上。

藉由該用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，使得該投影光源能夠在該環境光源同時存在的條件下，亦即在亮室下投影，仍能提供觀看者高對比以及清晰的投影畫面，同時避免使用者長時間處於關燈昏暗的投影環境，造成眼睛的傷害。再者，透過該反射層的角度設計，使得該投影光源所產生的光束反射後，充分地進入觀看者眼睛，並且該環境光源所產生的光束後，更偏離該觀看者眼睛，能夠將投影到投影銀幕的光束有效地反射至觀看者眼睛，並且能呈現黑暗之畫面，進而達到高對比以及清晰的投影畫面，同時能避免產生探照燈光球及表面炫光現象。

本創作之另一目的在於提供一種用於懸吊式短焦投影之投影系統，解決一般懸吊式前投超短焦投影銀幕應用於亮室投影時無法呈現清晰畫面的問題。

為達成前揭目的，本創作所提出之該用於懸吊式短焦投影之投影系統包含一投影銀幕與一投影光源。該投影銀幕包含一基底層、複數個微稜鏡陣列層組以及複數個反射層。該等微稜鏡陣列層組設置於該基底層上，各該微稜鏡陣列層組包含複數個層疊設置的微稜鏡陣列層。各該反射層對應形成於各該微稜鏡陣列層組上。該投影光源產生複數投影光束，其中該等投影光束投射於該投影銀幕上，且經由該等反射層反射至觀看者眼睛。

藉由該用於懸吊式短焦投影之投影系統，使得該投影光源能夠在該環境光源同時存在的條件下，亦即在亮室下投影，仍能提供觀看者高對比以及清晰的投影畫面，同時避免使用者長時間處於關燈昏暗的投影環境，造成眼睛的傷害。再者，透過該反射層的角度設計，使得該投影光源所產生的光束反射後，充分地進入觀看者眼睛，並且該環境光源所產生的光束後，更偏離該觀看者眼睛，能夠將投影到投影銀幕的光束有效地反射至觀看者眼睛，並且能呈現黑暗之畫面，進而達到高對比以及清晰的投影畫面，同時能避免產生探照燈光球及表面炫光現象。

為了能更進一步瞭解本創作為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，相信本創作之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

茲有關本創作之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖1與圖2，其中圖1揭露本創作用於懸吊式短焦投影之投影系統之示意圖。一投影銀幕30係應用於具有一投影光源10與一環境光源20的區域或空間中，以形成本創作用於懸吊式短焦投影之投影系統。此外，圖2揭露本創作該投影銀幕30之局部示意圖。

先參見圖1之該投影銀幕30。該投影銀幕30包含一基底層31、複數個微稜鏡陣列層組32以及複數個反射層33。其中各該微稜鏡陣列層組32包含複數個層疊設置的微稜鏡陣列層。該等微稜鏡陣列層組32可均勻地或不規則地設置於該基底層31上。各該反射層33對應形成於各該微稜鏡陣列層組32上。以圖1為例，該投影銀幕30的局部係包含四個微稜鏡陣列層組32，該等微稜鏡陣列層組32係由上而下接續排列。此外，該投影銀幕30的局部對應包含四個反射層33，各該反射層33係由上而下形成於各該微稜鏡陣列層組32上。為讓本創作該投影銀幕30的微結構設計能夠更明顯易懂，因此本創作所附圖示進一步凸顯該投影銀幕30的比例，相較該投影光源10與該環境光源20非按實際比例繪製。

配合參見圖2，各該微稜鏡陣列層組32之橫截面為一三角形結構，具有一背面321、一正面322與一底面323。各該背面321設置於該基底層31上。配合參見圖1，各該底面323係形成於鄰近的兩個正面322之間，亦即該微稜鏡陣列層組32之該正面322接續同一該微稜鏡陣列層組32之該底面323，再接續次一個該微稜鏡陣列層組32之該正面322，以形成複數個該等微稜鏡陣列層組32。

各該反射層33形成於所應該之該微稜鏡陣列層組32之該正面322上。各該反射層33係形成於所對應之該微稜鏡陣列層組32之該正面322的局部表面上。在本實施例中，各該等反射層33係為局部形成於所對應之該微稜鏡陣列層組32之該正面322的相對下方的位置上。

在本創作中，各該反射層33係以塗佈(coating)的方式形成於各該微稜鏡陣列層組32上。再者，各該反射層33係可為一白墨塗料層、珍珠墨塗料層、銀墨塗料層或是具高反射率之塗料層，然，不以上述材質為限。

請參見圖2與圖3，分別揭露本案該基底層31與該微稜鏡陣列層組32為不同之實施態樣。以圖2為例，該基底層31不限制為一黑色基底層，且配合該基底層31，該微稜鏡陣列層組32係為一黑色微稜鏡陣列層組。以圖3為例，該基底層31為一黑色基底層，且配合該基底層31，該微稜鏡陣列層組32係為一透明微稜鏡陣列層組。換言之，在本創作中，該基底層31與該等微稜鏡陣列層組32的配合為兩者任一係為一黑色基底層或黑色微稜鏡陣列層組即可。

此外，圖2與圖3所示該微稜鏡陣列層組32之該正面322與該底面323可經過表面粗糙化成為粗糙面，使得投影機光線投射至該投影銀幕30時不會產生探照燈光球現象而影響觀看效果，且同時避免環境光二次反射至各該反射層33降低對比，以達到高對比及高色彩還原度之效果。

為方便說明本創作用於懸吊式短焦投影之投影系統的技術核心，因此先以圖4A與圖4B說明懸吊式短焦投影之投影銀幕與投影光源和環境光源的光學原理。在圖4A中，假設該反射層33之一反射面331與水平面之夾角定義為一第一夾角φ ₁。該投影光源10為一懸吊式(亦稱天吊式)、短焦(short-throw)投影光源，即該投影光源10係可為一短焦投影機投射出的投影光源。此外，在圖4A中，以一環境光源20表現與該投影光源10所在區域或空間中的整體環境光源。具體而言，雖然在該區域或空間中包含多個環境光源，但在本實施例中，以單一個該環境光源20表現該區域或空間中的整體環境光源所在之處。再者，在本文說明中，將以該投影光源10相較於該環境光源20更靠近該反射層33，來表現該投影光源10為短焦投影光源。

如圖4A所示，以單一該反射層33，且該投影光源10與該環境光源20分別投射出一第一光束與一第二光束為例說明。該反射層33之該反射面331的法線稱為一第一法線L _N1。該投影光源10所投射出該第一光束係沿一投影光第一入射路徑P ₁₁進入該反射面331，且該第一光束係沿一投影光第一反射路徑P _11’自該反射面331反射。其中該投影光第一入射路徑P ₁₁與該第一法線L _N1的夾角為一投影光第一入射角θ ₁₁，且該投影光第一反射路徑P _11’與該第一法線L _N1的夾角為一投影光第一反射角θ _11’。

同理，該環境光源20所投射出該第二光束係沿一環境光第一入射路徑P ₂₁進入該反射面331，且該第二光束係沿一環境光第一反射路徑P _21’自該反射面331反射。其中該環境光第一入射路徑P ₂₁與該第一法線L _N1的夾角為一環境光第一入射角θ ₂₁，且該環境光第一反射路徑P _21’與該第一法線L _N1的夾角為一環境光第一反射角θ _21’。

由圖4A所示之該第一光束與該第二光束的示意圖可知，由於該投影光源10為短焦投影光源，因此該第一光束自該反射面331反射進入觀看者眼睛40的量相較於該第二光束自該反射面331反射進入觀看者眼睛40的量更為集中，亦即該環境光源20所投射出該第二光束經由該反射面331反射後，相較於該投影光源10所投射出該第一光束更偏離觀看者眼睛40，使得觀看者所見該投影光源10所反射的光線較該環境光源20所反射的光線更為清晰，藉此提高畫面對比度。

如圖4B所示，該反射層33之該反射面331與水平面之夾角定義為一第二夾角φ ₂。與圖4A最大的差異在於該第二夾角φ ₂大於該第一夾角φ ₁。如圖4B所示，以單一該反射層33，且該投影光源10與該環境光源20分別投射出一第一光束與一第二光束為例說明。該反射層33之該反射面331的法線稱為一第二法線L _N2。該投影光源10所投射出該第一光束係沿一投影光第二入射路徑P ₁₂進入該反射面331，且該第一光束係沿一投影光第二反射路徑P _12’自該反射面331反射。其中該投影光第二入射路徑P ₁₂與該第二法線L _N2的夾角為一投影光第二入射角θ ₁₂，且該投影光第二反射路徑P _12’與該第二法線L _N2的夾角為一投影光第二反射角θ _12’。

同理，該環境光源20所投射出該第二光束係沿一環境光第二入射路徑P ₂₂進入該反射面331，且該第二光束係沿一環境光第二反射路徑P _22’自該反射面331反射。其中該環境光第二入射路徑P ₂₂與該第二法線L _N2的夾角為一環境光第二入射角θ ₂₂，且該環境光第二反射路徑P _22’與該第二法線L _N2的夾角為一環境光第二反射角θ _22’。

由圖4B所示之該第一光束與該第二光束的示意圖可更明顯看出，當透過調整該反射層33的該反射面331的角度，亦即由該第一夾角φ ₁增大為該第二夾角φ ₂時，由於該投影光源10為短焦投影光源，因此該投影光源10所投射出該第一光束自該反射面331反射後，充分地進入觀看者眼睛40。此外，該環境光源20所投射出該第二光束經由該反射面331反射後，更偏離(相較於圖4A)該觀看者眼睛40，使得觀看者所見該投影光源10所反射的光線更為清晰，藉此提高畫面對比度。

基於該投影光源10為短焦投影光源，該投影光源10相較於該環境光源20更靠近該反射層33為條件，綜上圖4A與圖4B及其對應之說明所得之光學原理係為本創作用於懸吊式短焦投影之投影銀幕及投影系統之應用原理(容後詳述)，如下所述：

1、該第一光束(由該投影光源10產生)自該反射面331反射後相較於該第二光束(由該環境光源20產生)自該反射面331反射後更為充分地進入觀看者眼睛40；及

2、可透過該反射層33的該反射面331的角度設計，使得該第一光束自該反射面331反射後，充分地進入觀看者眼睛40；相較之下，該第二光束自該反射面331反射後，更偏離該觀看者眼睛40。

請參見圖5，該投影系統示意出該投影銀幕30的局部、該投影光源10、該環境光源20與觀看者眼睛40相對位置之關係。為因應該投影光源10相對於各該反射層33的位置不同，各該微稜鏡陣列層組32的傾斜程度，亦即各該微稜鏡陣列層組32之該正面322的傾斜角度可對應地有不同的設計，以適配該投影光源10所投射出的光束集中而充分地進入觀看者眼睛40。換言之，對於形成於各該微稜鏡陣列層組32之各該反射層33而言，各該反射層33之該反射面331的傾斜角度亦對應配置。

具體而言，該投影銀幕30的局部係包含四個微稜鏡陣列層組32以及所對應的四個反射層33。如圖5所示，假設由上而下之各該反射層33之該反射面331與水平面之夾角分別定義為一第一夾角δ ₁、一第二夾角δ ₂、一第三夾角δ ₃以及一第四夾角δ ₄。由於該投影光源10為短焦投影光源，因此該等夾角δ ₁~δ ₄可設計為該第四夾角δ ₄大於或等於該第三夾角δ ₃，該第三夾角δ ₃大於或等於該第二夾角δ ₂以及該第二夾角δ ₂大於或等於該第一夾角δ ₁。亦即對應各該微稜鏡陣列層組32的傾斜角度可設計為較下面的該微稜鏡陣列層組32的傾斜角度係大於或等於上一個該微稜鏡陣列層組32的傾斜角度，藉此，以適配該投影光源10所投射出的光束集中而充分地進入觀看者眼睛40。

綜上所述，本創作係具有以下之特徵與優點：

本創作該投影銀幕30利用兩反射層33間所形成的細微間隙，使得黑色之該基底層31或黑色之該微稜鏡陣列層組32能夠透過細微間隙所呈現黑色的範圍給觀看者。藉此，使得該投影光源10能夠在該環境光源20同時存在的條件下，亦即在亮室下投影，仍能提供觀看者高對比以及清晰的投影畫面，同時避免使用者長時間處於關燈昏暗的投影環境，造成眼睛的傷害；及

2、透過該反射層33的該反射面331的角度設計，使得該投影光源10所產生的光束自該反射面331反射後，充分地進入觀看者眼睛40，並且該環境光源20所產生的光束自該反射面331反射後，更偏離該觀看者眼睛40，能夠將投影到投影銀幕30的光束有效地反射至觀看者眼睛40，並且能呈現黑暗之畫面，進而達到高對比以及清晰的投影畫面，同時能避免產生探照燈光球及表面炫光現象。

惟，以上所述，僅為本創作較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本創作之特徵並不侷限於此，並非用以限制本創作，本創作之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本創作申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本創作之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本創作之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

10‧‧‧投影光源
20‧‧‧環境光源
30‧‧‧投影銀幕
31‧‧‧基底層
32‧‧‧微稜鏡陣列層組
321‧‧‧背面
322‧‧‧正面
323‧‧‧底面
33‧‧‧反射層
331‧‧‧反射面
40‧‧‧眼睛
P₁₁‧‧‧投影光第一入射路徑
P_11’‧‧‧投影光第一反射路徑
P₁₂‧‧‧投影光第二入射路徑
P_12’‧‧‧投影光第二反射路徑
θ₁₁‧‧‧投影光第一入射角
θ_11’‧‧‧投影光第一反射角
θ₁₂‧‧‧投影光第二入射角
θ_12’‧‧‧投影光第二反射角
P₂₁‧‧‧環境光第一入射路徑
P_21’‧‧‧環境光第一反射路徑
P₂₂‧‧‧環境光第二入射路徑
P_22’‧‧‧環境光第二反射路徑
θ₂₁‧‧‧環境光第一入射角
θ_21’‧‧‧環境光第一反射角
θ₂₂‧‧‧環境光第二入射角
θ_22’‧‧‧環境光第二反射角
L_N1‧‧‧第一法線
L_N2‧‧‧第二法線
φ₁‧‧‧第一夾角
φ₂‧‧‧第二夾角
δ₁‧‧‧第一夾角
δ₂‧‧‧第二夾角
δ₃‧‧‧第三夾角
δ₄‧‧‧第四夾角
50‧‧‧投影機
60‧‧‧投影銀幕

圖1：為本創作用於懸吊式短焦投影之投影系統之示意圖；

圖2：為本創作一投影銀幕第一實施例之局部示意圖；

圖3：為本創作該投影銀幕第二實施例之局部示意圖；

圖4A：為本創作用於懸吊式短焦投影之投影系統之一操作示意圖；

圖4B：為本創作用於懸吊式短焦投影之投影系統之另一操作示意圖；

圖5：為本創作該投影銀幕之複數反射層具有不同夾角之示意圖；

圖6：為習知之懸吊式投影系統之一操作示意圖；及

圖7：為習知之懸吊式投影系統之另一操作示意圖。

10‧‧‧投影光源

20‧‧‧環境光源

30‧‧‧投影銀幕

31‧‧‧基底層

32‧‧‧微稜鏡陣列層組

33‧‧‧反射層

40‧‧‧眼睛

Claims (14)

1. 一種用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，包含： 一基底層； 複數個微稜鏡陣列層組，設置於該基底層上，各該微稜鏡陣列層組包含複數個層疊設置的微稜鏡陣列層；及 複數個反射層，各該反射層對應形成於各該微稜鏡陣列層組上。
2. 如請求項1所述之用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，其中各該微稜鏡陣列層組為一黑色微稜鏡陣列層組。
3. 如請求項1所述之用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，其中該基底層為一黑色基底層，且各該微稜鏡陣列層組為一透明微稜鏡陣列層組。
4. 如請求項1所述之用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，其中各該反射層對應塗佈於各該微稜鏡陣列層組上。
5. 如請求項1所述之用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，其中各該微稜鏡陣列層組之橫截面為一三角形結構，具有一背面、一正面與一底面；各該背面設置於該基底層上，各該反射層對應形成於各該正面上，且各該底面形成於鄰近的兩個正面之間。
6. 如請求項5所述之用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，其中各該正面與各該底面為粗糙面。
7. 如請求項5所述之用於懸吊式短焦投影之投影銀幕，其中各該反射層具有一反射面，且各該反射面與水平方向形成一夾角，其中位於較低處該反射面之該夾角大於或等於位於較高處該反射面之該夾角。
8. 一種用於懸吊式短焦投影之投影系統，係操作於具有一環境光源之空間，該用於懸吊式短焦投影之投影系統包含： 一投影銀幕，包含：      一基底層； 複數個微稜鏡陣列層組，設置於該基底層上，各該微稜鏡陣列層組包含複數個層疊設置的微稜鏡陣列層；及 複數個反射層，各該反射層對應形成於各該微稜鏡陣列層組上；及 一投影光源，產生複數投影光束，其中該等投影光束投射於該投影銀幕上，且經由該等反射層向外反射。
9. 如請求項8所述之用於懸吊式短焦投影之投影系統，其中各該微稜鏡陣列層組為一黑色微稜鏡陣列層組。
10. 如請求項8所述之用於懸吊式短焦投影之投影系統，其中該基底層為一黑色基底層，且各該微稜鏡陣列層組為一透明微稜鏡陣列層組。
11. 如請求項8所述之用於懸吊式短焦投影之投影系統，其中各該反射層對應塗佈於各該微稜鏡陣列層組上。
12. 如請求項8所述之用於懸吊式短焦投影之投影系統，其中各該微稜鏡陣列層組之橫截面為一三角形結構，具有一背面、一正面與一底面；各該背面設置於該基底層上，各該反射層對應形成於各該正面上，且各該底面形成於鄰近的兩個正面之間。
13. 如請求項12所述之用於懸吊式短焦投影之投影系統，其中各該正面與各該底面為粗糙面。
14. 如請求項12所述之用於懸吊式短焦投影之投影系統，其中各該反射層具有一反射面，且各該反射面與水平方向形成一夾角，其中位於較低處該反射面之該夾角大於或等於位於較高處該反射面之該夾角。