[發明專利]一種偏軸短焦光學投影屏幕及投影系統

在審

• 申請號: 201910013936.0
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109445241A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 張益民;吳慶富
• 申請（專利權）人: 成都菲斯特科技有限公司
• 主分類號: G03B21/60
• 分類號: G03B21/60
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 劉冬靜

本發明公開了一種偏軸短焦光學投影屏幕及投影系統，投影屏幕依次包括微細光學結構層(1)、基底支撐層(2)和平板層(3)，所述微細光學結構(1)設置于基底支撐層(1)朝向投影機的一側，微細光學結構層(1)包括多個鋸齒形的光學結構，每個光學結構包括成像層(12)和黑色吸光層(11)。投影系統包括上述的光學投影屏幕以及位于光學投影屏幕斜前方的偏軸短焦投影機。本發明的光學屏幕在明亮環境下，具有高增益、高對比度，同時還具有無表面眩光和高色彩還原度等優點。

技術領域

本發明屬于光學投影技術領域，特別涉及一種偏軸短焦光學投影屏幕及投影系統。

背景技術

近年來，隨著投影機本身發光亮度的提高，大多數投影屏幕需要在自然光或者非常明亮的環境中使用。由于技術原理的問題，使用一般的玻珠幕、白塑幕、灰幕等來投影圖像時，環境光越強投影圖像上的黑色圖案隨之越亮，投影圖像的對比度嚴重下降，圖像色彩因疊加了環境光而變淡，導致色彩還原性很不理想。

因而在明亮環境下使用投影屏幕，尤其是正向投影屏幕，解決投影圖像的色彩還原性能，特別是黑色圖案的真實再現能力，顯得尤為重要。因而需要一種能夠真實再現黑色圖像，在明亮環境下有高對比度的正向投影屏幕。

在已有的正投屏幕中，美國發明專利US6842282B2采用玻璃微珠層101與光柵層102結合的結構，如圖1所示，利用了玻璃微珠的溯源反射特性，并用光柵的涂黑側壁吸收了部分環境光108，從而提高了投影圖像的對比度。然而該屏幕微珠溯源反射固有的特點使得，當觀察者104偏離溯源反射光線105方向過大時，則投影圖像亮度將急劇下降。即使在玻璃微珠層靠近投影機一側，增加一個光線擴散層103，用以擴大圖像反射光線的可視角度，但是部分圖像反射光線106會因為光柵涂黑側壁107的吸收，同樣降低了投影圖像顯示亮度，尤其是在短距正向投影時，亮度損失更為嚴重。

國內現在常見的線光柵正投影屏幕如圖2所示，沿垂直于屏幕方向剖開，斷面形狀是鋸齒狀結構(圖中，1、2、3、4、5、6分別代表白色材料涂層、支承層、平板層、光柵光學結構、偏軸短焦投影機和環境光線)，在鋸齒的長邊有部分白色材料涂層1，是屏幕的成像區域；其余表面均為黑色。偏軸短焦投影機的投影光以傾角(25至75度)投射到屏幕上，在屏幕的成像區域實現成像。由于屏幕表面黑色部分占比大，環境光照射到屏幕上大部分被吸收了，使得這類屏幕受環境光的干擾小，具有一定的抗光性。但是這種結構形式的線光柵屏幕存在很大的缺點，就是它的成像區域的白色材料涂層反光效果很差，導致屏幕的亮度增益只有0.4，即這類屏幕反饋投影機的亮度比普通的白墻還低(普通白墻的亮度增益可視為1.0)，所以屏幕畫面看起來會非常的暗。另外現在的線光柵屏幕的齒細結構的間距和齒形結構的角度是固定的，會導致部分小傾角的投影光射到屏幕成像區域外的黑色面上，被完全吸收，造成投影機亮度損失，屏幕畫面也會看起來非常的暗。而屏幕亮度低，也直接反應為畫面的對比度低、色彩還原性差等。

目前該類屏幕總厚度約0.4mm，用TPU和PET制成，PET為支撐層，TPU為光柵光學結構層。表現為軟質，需要貼附在平板上，如墻面、蜂窩鋁板、鋁塑板，或張緊在框架上，形成完整的屏幕。

發明內容

本發明的目的在于克服現有線光柵屏幕亮度低、對比度低、色彩還原性差的缺點，提供一種具有高增益，高對比度，同時還具有無表面眩光和高色彩還原度的偏軸短焦光學投影屏幕，并提供了一種包含該光學屏幕的投影系統。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種偏軸短焦光學投影屏幕，依次包括微細光學結構層、基底支撐層和平板層，所述微細光學結構層設置于基底支撐層朝向投影機的一側，微細光學結構層包括多個鋸齒形的光學結構，每個光學結構包括成像層和黑色吸光層。

進一步地，所述每個光學結構采用白色反光材料制作，光學結構的橫截面呈四邊形結構；四邊形結構中，與基底支撐層相鄰的兩個側邊上分別設置一個黑色吸光層；與基底支撐層相對的一個側邊所在的平面作為成像面。