CN107561847A - 一种高增益新型正投影超短焦屏幕 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高增益新型正投影超短焦屏幕，包括依次粘接的菲涅尔柱面层、着色层、基层、散射层、圆形菲涅尔透镜层和反射层，所述菲涅尔柱面层包括若干个竖直排列的菲涅尔透镜柱状齿单元，所有所述柱状齿单元相互连接并依次排列成阵列状，且在每个所述柱状齿单元的工作面上均设有至少一个竖直排列的柱面透镜单元。所述菲涅尔柱面层是柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的组合形式，因此兼具有柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的优点，能在一定程度上帮助屏幕背面的圆形菲涅尔透镜对投影仪发出的光线在水平方向上进行控制，同时柱面透镜可增加水平方向的视角，在维持水平视角不变的前提下，可以减少屏幕散射层中的散射剂的浓度，减小屏幕的上下视角，提高增益。
Description
技术领域
本发明涉及一种投影屏幕，特别涉及一种高增益新型正投影超短焦屏幕。
背景技术
现有的超短焦正投影屏幕大多通过散射的方式成像，如白塑幕等，对环境光没有选择性，导致环境光对投影效果的影响非常大，当环境光越亮时，投影显示的对比度越低，显示效果越差。
为了克服以上缺陷，人们在投影屏幕上使用了菲涅尔透镜加散射剂来实现。菲涅尔透镜能消除环境光的影响，提高屏幕的对比度，散射剂则提供观看视角，由但于其自身原理所限，屏幕的视角在水平方向与上下方向一致，而在实际应用中由于人们观看影像时，观看人员通常分布在屏幕的水平方向，尤其是家庭应用中对屏幕的上下视角要求不大。而现有的投影屏幕很难在保证屏幕水平视角，同时减小上下视角的情况下，有效提高屏幕的增益和亮度，实现较好的观影体验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种高增益新型正投影超短焦屏幕，该屏幕能在保证屏幕水平视角，同时减小上下视角的情况下，有效提高屏幕的增益和亮度，实现较好的观影体验。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种高增益新型正投影超短焦屏幕，包括依次粘接的菲涅尔柱面层、着色层、基层、散射层、圆形菲涅尔透镜层和反射层，所述菲涅尔柱面层包括若干个竖直排列的菲涅尔透镜柱状齿单元，所有所述柱状齿单元相互连接并依次排列成阵列状，且在每个所述柱状齿单元的工作面上均设有至少一个竖直排列的柱面透镜单元。
所述菲涅尔柱面层是柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的组合形式，因此兼具有柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的优点，既能在一定程度上帮助屏幕背面的圆形菲涅尔透镜对投影仪发出的光线在水平方向上进行控制，同时柱面透镜也可以增加水平方向的视角。在维持水平视角不变的前提下，可以减少屏幕散射层中的散射剂的浓度，减小屏幕的上下视角，因此，投影屏幕的增益会大幅度提高，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。同时也就降低了对投影仪的亮度要求，在相同屏幕亮度情况下可减小投影仪成本。
另一方面，所述屏幕还包括着色层，所述着色层由透过率大于85％的高透过率树脂均匀添加颜料制成，可提高屏幕的对比度；还包括基层，所述基层采用高透过率树脂材料，如PET、PC、PMMA等，可以有效提高屏幕的冲击强度及对环境的耐受能力，且可以作为其他层涂抹覆盖的基础；还包括散射层，所述散射层可通过在胶体中添加散射剂加工而成，用以提供屏幕观看视角；还包括圆形菲涅尔透镜层，投影仪出射的光线通过所述圆形菲涅尔透镜层时，会汇聚成近似平行的光线，因此，能在一定程度上缩小出射光线的视角，也就是在一定的视角范围内增加屏幕的亮度，增大屏幕的增益。而环境光经过圆形菲涅尔透镜层时，在透镜内会进行多次反射，其光程远大于投影光线，因此，可大大消除环境光干扰，取得抗环境光、高对比度的成像效果；所述圆形菲涅尔透镜层背面设有反射层，所述反射层由银、铝等金属材料构成，具有高可见光反射率，用于反射投影仪的入射光。
优选的，所述柱状齿单元和柱面透镜单元为一体成型结构，方便加工。
优选的，所述柱面透镜单元表面加工为雾面或毛面，防止外界环境光在屏幕表面产生定向反射。
优选的，所述柱面透镜单元的表面硬度大于2H，防止划伤。
优选的，每个所述柱状齿单元的柱面宽度为0.1mm-0.4mm。
优选的，所述柱面透镜单元为圆弧柱结构或三棱柱结构。
优选的，所有所述柱面透镜单元的柱面深度与柱面宽度之比为0.1-2。
优选的，每个所述柱状齿单元的工作面由若干个圆弧柱构成，所有所述圆弧柱相互连接并排列成阵列状。
优选的，每个所述柱状齿单元的工作面由若干个三棱柱构成，所有所述三棱柱相互连接并排列成阵列状。
优选的，每个所述柱状齿单元的工作面由若干个圆弧柱和若干个三棱柱构成，所有所述圆弧柱和所述三棱柱相互连接并混合排列成阵列状。
优选的，所述屏幕还包括位于所述反射层后的背板，所述背板通过粘接层和所述反射层粘接在一起，对整个屏幕起到支持保护的作用。
优选的，所述背板包括背板前层、背板中层和背板后层，所述背板中层为蜂窝板结构，采用蜂窝板结构不仅可以降低整个屏幕的重量，且可以满足强度和环保要求。
优选的，所述屏幕还设有连接在所述背板和上述各层周围的边框，将各层和背板合成一个整体，方便安装、运输和携带。
优选的，所述背板上还设有挂钩，方便安装。
优选的，所述着色层与所述菲涅尔柱面层加工为一体合为一层，加工时，在所述菲涅尔柱面层的胶体中均匀混合所述着色层的颜料，待烘干或光固化将所述菲涅尔柱面层胶体固化后即可成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果。
优选的，所述着色层与所述基层加工为一体合为一层，加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合颜料，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述散射层与所述基层加工为一体合为一层，加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合散射剂，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述所述着色层和散射层加工为一体合为一层，由透过率大于85％的高透过率树脂均匀添加颜料和散射剂制成，既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述着色层、基层和散射层三者加工为一体合为一层，加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合散射剂和颜料，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的组合形式形成菲涅尔柱面层，因此兼具有柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的优点，既能在一定程度上帮助屏幕背面的圆形菲涅尔透镜对投影仪发出的光线在水平方向上进行控制，同时柱面透镜也可以增加水平方向的视角。在维持水平视角不变的前提下，可以减少屏幕散射层中的散射剂的浓度，减小屏幕的上下视角，因此，投影屏幕的增益会大幅度提高，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。同时也就降低了对投影仪的亮度要求，在相同屏幕亮度情况下可减小投影仪成本。
附图说明：
图1为本发明所述的高增益新型投影屏幕的结构示意图。
图2为本发明实施例4所述的菲涅尔柱面层的结构示意图。
图3为本发明实施例1所述的菲涅尔柱面层的结构示意图。
图4为本发明实施例2所述的菲涅尔柱面层的结构示意图。
图5为本发明实施例3所述的菲涅尔柱面层的结构示意图。
图6为本发明所述的高增益新型投影屏幕的光路侧视图。
图7为本发明所述的高增益新型投影屏幕的光路俯视图。
图中标记：1-菲涅尔柱面层，11-柱状齿单元，12-柱面透镜单元，2-着色层，3-基层，4-散射层，5-圆形菲涅尔透镜层，6-反射层，7-粘接层，8-背板，81-背板前层，82-背板中层，83-背板后层，9-边框，10-挂钩。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-2所示，一种高增益新型正投影超短焦屏幕，包括依次粘接的菲涅尔柱面层1、着色层2、基层3、散射层4、圆形菲涅尔透镜层5和反射层6，所述菲涅尔柱面层1包括若干个竖直排列的菲涅尔透镜柱状齿单元11，所有所述柱状齿单元11相互连接并依次排列成阵列状，且在每个所述柱状齿单元11的工作面上均设有至少一个竖直排列的柱面透镜单元12。
如图3所示，每个所述柱状齿单元11的柱面宽度D为0.1mm-0.4mm，且在每个所述柱状齿单元11的工作面上均设有一个竖直排列的柱面透镜单元12，所述柱面透镜单元12为圆弧柱结构，所有所述柱面透镜单元12的柱面深度h与柱面宽度d之比为0.1-2，所述柱状齿单元11和柱面透镜单元12为一体成型结构。所述柱面透镜单元12表面加工为雾面或毛面，防止外界环境光在屏幕表面产生定向反射。所述柱面透镜单元12的表面硬度大于2H，防止划伤。
如图7所示，所述菲涅尔柱面层1是柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的组合形式，因此兼具有柱状菲涅尔透镜和柱面透镜的优点，既能在一定程度上帮助屏幕背面的圆形菲涅尔透镜5对投影仪发出的光线在水平方向上进行控制，同时柱面透镜也可以增加水平方向的视角。在维持水平视角不变的前提下，可以减少屏幕散射层4中的散射剂的浓度，减小屏幕的上下视角，因此，投影屏幕的增益会大幅度提高，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。同时也就降低了对投影仪的亮度要求，在相同屏幕亮度情况下可减小投影仪成本。
另一方面，所述屏幕还包括着色层2，所述着色层2由透过率大于85％的高透过率树脂均匀添加颜料制成，可提高屏幕的对比度；还包括基层3，所述基层3采用高透过率树脂材料，如PET、PC、PMMA等，可以有效提高屏幕的冲击强度及对环境的耐受能力，且可以作为其他层涂抹覆盖的基础；还包括散射层4，所述散射层4可通过在胶体中添加散射剂加工而成，用以提供屏幕观看视角；还包括圆形菲涅尔透镜层5，如图6所示，投影仪出射的光线通过所述圆形菲涅尔透镜层5时，会汇聚成近似平行的光线，因此，能在一定程度上缩小出射光线的视角，也就是在一定的视角范围内增加屏幕的亮度，增大屏幕的增益。而环境光经过圆形菲涅尔透镜层5时，在透镜内会进行多次反射，其光程远大于投影光线，因此，可大大消除环境光干扰，取得抗环境光、高对比度的成像效果；所述圆形菲涅尔透镜层5背面设有反射层6，所述反射层6由银、铝等金属材料构成，具有高可见光反射率，用于反射投影仪的入射光。
如图6所示，投影仪出射的光线通过所述圆形菲涅尔透镜层3时，会汇聚成近似平行的光线，因此，能在一定程度上缩小出射光线的视角，也就是在一定的视角范围内增加屏幕的亮度，增大屏幕的增益。而环境光经过圆形菲涅尔透镜层3时，在透镜内会进行多次反射，其光程远大于投影光线，因此，可大大消除环境光干扰，取得抗环境光、高对比度的成像效果。
总而言之，本发明能在保证观影水平视角的情况下，降低屏幕的垂直视角，大大提高屏幕的增益和亮度，实现较好的观影体验，同时也就降低了对投影仪的亮度要求，在相同屏幕亮度情况下可减小投影仪成本。
实施例2
如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于每个所述柱状齿单元11的工作面上均设有两个竖直排列的柱面透镜单元12，所述柱面透镜单元12为圆弧柱结构，所有所述柱面透镜单元12的柱面深度h与柱面宽度d之比为0.1-2。通过设置两个柱面透镜单元12，能增大出射光线的折射率，进一步扩大了一定范围内的水平视角。
实施例3
如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于每个所述柱状齿单元11的工作面上均设有三个竖直排列的柱面透镜单元12，所述柱面透镜单元12为圆弧柱结构或三棱柱结构，所有所述圆弧柱和所述三棱柱相互连接并混合排列成阵列状，所有所述柱面透镜单元12的柱面深度h与柱面宽度d之比为0.1-2。通过设置三个柱面透镜单元12，能增大出射光线的折射率，进一步扩大了一定范围内的水平视角。
实施例4
如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述屏幕还包括位于所述反射层4后的背板6，所述背板6通过粘接层5和所述反射层4粘接在一起，对整个屏幕起到支持保护的作用。
所述背板6包括背板前层61、背板中层62和背板后层63，所述背板中层62为蜂窝板结构，采用蜂窝板结构不仅可以降低整个屏幕的重量，且可以满足强度和环保要求。所述屏幕还设有连接在所述背板6和上述各层周围的边框7，将各层和背板合成一个整体，方便安装、运输和携带。所述背板6上还设有挂钩8，方便安装。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (15)
1.一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，包括依次粘接的菲涅尔柱面层(1)、着色层(2)、基层(3)、散射层(4)、圆形菲涅尔透镜层(5)和反射层(6)，所述菲涅尔柱面层(1)包括若干个竖直排列的菲涅尔透镜柱状齿单元(11)，所有所述柱状齿单元(11)相互连接并依次排列成阵列状，且在每个所述柱状齿单元(11)的工作面上均设有至少一个竖直排列的柱面透镜单元(12)。
2.根据权利要求1所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述柱状齿单元(11)和柱面透镜单元(12)为一体成型结构。
3.根据权利要求1所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述柱面透镜单元(12)表面加工为雾面或毛面。
4.根据权利要求1所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述柱面透镜单元(12)的表面硬度大于2H。
5.根据权利要求1所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述柱面透镜单元(12)为圆弧柱结构或三棱柱结构。
6.根据权利要求5所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，每个所述柱状齿单元(11)的工作面由若干个圆弧柱构成，所有所述圆弧柱相互连接并排列成阵列状。
7.根据权利要求5所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，每个所述柱状齿单元(11)的工作面由若干个三棱柱构成，所有所述三棱柱相互连接并排列成阵列状。
8.根据权利要求5所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，每个所述柱状齿单元(11)的工作面由若干个圆弧柱和若干个三棱柱构成，所有所述圆弧柱和所述三棱柱相互连接并混合排列成阵列状。
9.根据权利要求1所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述屏幕还包括位于所述反射层(6)后的背板(8)，所述背板(8)通过粘接层(7)和所述反射层(6)粘接在一起。
10.根据权利要求9所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述背板(8)包括背板前层(81)、背板中层(82)和背板后层(83)，所述背板中层(82)为蜂窝板结构。
11.根据权利要求1-10任一所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述着色层(2)与所述菲涅尔柱面层(1)加工为一体合为一层。
12.根据权利要求1-10任一所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述着色层(2)与所述基层(3)加工为一体合为一层。
13.根据权利要求1-10任一所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述散射层(4)与所述基层(3)加工为一体合为一层。
14.根据权利要求1-10任一所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述所述着色层(2)和散射层(4)加工为一体合为一层。
15.根据权利要求1-10任一所述的一种高增益新型正投影超短焦屏幕，其特征在于，所述着色层(2)、基层(3)和散射层(4)三者加工为一体合为一层。
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