CN104111580A - 水平背族黑栅或菲涅耳背族纹反射投影屏幕 - Google Patents
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Abstract
水平背族黑栅或菲涅耳背族纹反射投影屏幕，本发明属于几何光学技术领域；影响室内屏幕的环境光线多数来自于特定区域，装修及灯光安排可以使大部分环境光来自水平方向、地面方向或天花方向；技术路线是除了黑栅吸光外还通过水平背族反射条或菲涅耳背族纹反射条将环境光导向投影机方向而不是观众区域，只要注意消减投影机安装位置附近区域的环境发光量即可获得高画面对比度，在屏幕表层加工在2微柱面之间的垂直黑栅将能进一步吸收侧面环境光，由于大部分对比度的贡献来自对环境光的角度偏转，因而更适合于短焦大角度投影情况，可广泛应用于各类前投影场所中。
Description
本发明属光学制造领域：确切的讲：是一种前投影屏幕的环境光的弱反射及偏离反射的结构改进。
目前投影幕的技术现状：
国际上在前投影幕布上进行直接吸光处理的代表产品是西安北光公司：是直接在屏幕面向投影机的表面加有水平方向的吸光黑条及棱镜条，可以良好的吸收来自上半区的环境光，以大大的牺牲亮度来获得良好的对比度，需要数倍的投影机的流明数，才能达到所需的画面亮度。
本发明的目的在于解决已有技术的不足之处：采用不同的技术路线：除了黑栅的环境光吸收思路外，即黑栅吸光包括：有背族黑栅又有在屏幕表层附近加工有垂直黑栅，共同吸收除了来自投影机方向以外的部分环境光，本文还引入通过水平背族反射条或菲涅耳背族纹反射条将环境光导向投影机方向而不是观众区域，使大部分对比度的贡献来自对环境光的角度偏转，广义上讲：对环境光的治理采用疏堵结合，疏(偏转环境光方向)则不太伤害亮度，对比度也有所提升；堵(直接吸收环境光)则易于伤害亮度，但对比度提升巨大；如果2者能有机的结合，既要获得大的对比度改善又要尽可能的保有亮度，在使用低流明投影机下，即使暴露在较强的环境光下，获得满意画质！
本发明的特点：
注意安排影响室内屏幕的环境光来源的状态，只要注意消减投影机安装位置附近区域的环境发光量即可获得高画面对比度，因而更适合于短焦大角度投影情况，可广泛应用于各类前投影场所中。
本发明的技术关键：
结构上采用：前表层(1)、水平背族反射条、黑栅或菲涅耳背族纹层(2)、可以有基材层(3)；在前表层(1)中加工有表层垂直柱面(5)、垂直吸光黑栅(4)；及在前表层(1)内或底部或表面或在黑栅或菲涅耳背族纹层(2)中或在(1)与(2)层之间加有散射颗粒或散射颗粒层；而且在黑栅或菲涅耳背族纹层(2)加工有：水平背族反射面(含菲涅耳反射面)(6)及水平背族黑栅(含菲涅耳黑栅)(7)。
本技术支持2种幕：水平背族黑栅反射投影屏幕和水平菲涅耳背族纹反射投影屏幕：
水平背族黑栅反射投影屏幕；其基本结构为：由前表层(1)、水平背族反射条、黑栅层(2)；在前表层(1)中加工有表层垂直柱面(5)，(5)也可以是平面、垂直吸光黑栅(4)；也可以是没有独立的水平背族反射条、黑栅层(2)，是 在前表层(1)的另一表面直接加工有水平背族反射条、黑栅层结构；在(1)或(2)层中或在(1)与(2)层之间加有散射颗粒或散射颗粒层；而水平背族反射条、黑栅层(2)的族反射条(6)、黑栅(7)都是水平排列的；当投影机(8)发出的投影光(9)投射到屏幕表面时；表层垂直柱面(5)起到透镜的作用，将使其汇聚，传播时被散射颗粒进行了一定的散射，然后被水平背族反射条(6)反射后在次穿过散射颗粒或散射颗粒层，最后再次被表层垂直柱面(5)散射，如：投影光的反射光线(10)；由于投射角度的关系；对于地面环境光线(11)会大部分被(2)中黑栅(7)吸收掉；侧环境光线(12)的部分或大部分被垂直吸光黑栅(4)吸收掉；另外：来自除了投影机附近方位的环境光，经过折射扩散等依然被(2)其上的水平背族反射条反射后再由表层垂直柱面(5)折射出射的大部分光线会投射到投影机附近，而不是观众席；本技术无法抑制来自投影机方位的环境光线，因而尽可能采用短焦且离轴大角度投射方式，投影机的投射角与屏幕的法线的夹角越大越好；垂直黑栅尺度的选取，将取决于表层垂直柱面(5)作为透镜的汇聚能力，尺寸越大吸环境光特性越好，但过大也将增缓慢加吸收投影光；扩散颗粒或层的散射程度选取应该适中，表层垂直柱面(5)透镜将增加水平方向的扩散能力，垂直的扩散能力也可以通过(2)上的水平背族反射条(6)的一定曲面形状来完成；需要指出：黑栅(7)及黑栅(4)可以不使用，会带来些加工的方便性；其特征是：在屏幕的前表层(1)中加工有垂直吸光黑栅(4)；在前表层(1)中的表层可以是垂直柱面(5)也可以是平面；在前表层(1)设有水平背族反射条、黑栅层(2)，该层(2)可以是独立的层装片，也可以是直接在在前表层(1)的另一表面上加工有水平背族反射条、黑栅层结构；水平背族反射条(6)可以是平面也可以是曲面的；在水平背族反射条、黑栅层(2)及在前表层(1)中，即可使用黑栅(7)及黑栅(4)，也可以不使用黑栅，用反光层和前表层(1)的所使用材料填充；在表层垂直柱面(5)与水平背族反射条(6)之间填充有散射颗粒。
水平菲涅耳背族纹反射投影屏幕；其基本结构为：由前表层(1)、菲涅耳背纹层(2)；在前表层(1)中加工有表层垂直柱面(5)，(5)也可以是平面、垂直吸光黑栅(4)；也可以是没有独立的菲涅耳背纹层(2)，是在前表层(1)的另一表面直接加工有水平背族反射条、黑栅层结构；在(1)或(2)层中或在(1)与(2)层之间加有散射颗粒或散射颗粒层；而菲涅耳背纹层(2)的族反射条(6)、黑栅(7)都是水平排列的；当投影机(8)发出的投影光(9)投射到屏幕表面时；表层垂直柱面(5)起到透镜的作用，将使其汇聚，传播时被散射颗粒进行了一定的散射，然后被水平背族反射条(6)反射后在次穿过散射颗粒或散射颗粒层，最后再次被表层垂直柱面(5)散射，如：投影光的反射光线(10)；由于投射角度的关系；对于地面环境光线(11)会大部分被(2)中黑栅(7)吸收掉；侧环境光线(12)的部分或大部分被垂直吸光黑栅(4)吸收掉；另外：来自除了投影机附近方位的环境光，经过折射扩散等依然被(2)其上的水平背族反射条反射后再由表层垂直柱面(5)折射出射的大部分光线会投射到投影机附近，而不是观众席；本技术无法抑制来自投影机方位的环境光线，因而尽可能采用短焦且离轴大角度投射方式，投影机的投射角与屏幕的法线的夹角越大越好；垂直黑栅尺度的选取，将取决于表层垂直柱面(5)作为透镜的汇聚能力，尺寸越大吸环境光特性越好，但过大也将增缓慢加吸收投影光；扩散颗粒或层的散射程度 选取应该适中，表层垂直柱面(5)透镜将增加水平方向的扩散能力，垂直的扩散能力也可以通过(2)上的水平背族反射条(6)的一定曲面形状来完成；需要指出：黑栅(7)及黑栅(4)可以不使用，会带来些加工的方便性；其技术特征是：在屏幕的前表层(1)中加工有垂直吸光黑栅(4)；在前表层(1)中的表层可以是垂直柱面(5)也可以是平面；在前表层(1)设有菲涅耳背纹层(2)，该层(2)可以是独立的层装片，也可以是直接在在前表层(1)的另一表面上加工有水平背族反射条、黑栅层结构；水平背族反射条(6)可以是平面也可以是曲面的；在菲涅耳背纹层(2)及在前表层(1)中，即可使用黑栅(7)及黑栅(4)，也可以不使用黑栅，用反光层和前表层(1)的所使用材料填充；在表层垂直柱面(5)与水平背族反射条(6)之间填充有散射颗粒。
2种幕中的散射颗粒；是指散布在(1)及(2)的介质内部或夹在(1)与(2)之间的单独的散射颗粒层。
垂直黑栅尺度的选取，将取决于表层垂直柱面(5)作为透镜的汇聚能力，尺寸越大吸环境光特性越好，但过大也将增缓慢加吸收投影光。
扩散颗粒或层的散射程度选取应该适中，表层垂直柱面(5)透镜将增加水平方向的扩散能力，垂直的扩散能力也可以通过(2)上的水平背族反射条或菲涅耳背族纹层反射条(6)的一定曲面形状来完成。
在前表层(1)中加工有表层垂直柱面(5)可以不是圆柱面，可以是平面。
以下结合附图就本发明的1个较佳实施例对本发明作进一步说明：
图1水平背族反射条、黑栅或菲涅耳背族纹抗环境光基本原理示意图。
图2 1体化水平背族黑栅或菲涅耳背族纹前投影幕结构示意图。
图3 2体化水平背族黑栅或菲涅耳背族纹前投影幕结构示意图。
图示编号说明：
(1)前表层
(2)水平背族反射条、水平背族黑栅或菲涅耳背族纹层
(3)基材层
(4)垂直吸光黑栅
(5)表层垂直柱面
(6)水平背族反射面(含菲涅耳反射面)
(7)水平背族黑栅(含菲涅耳黑栅)
(8)投影机
(9)投影光
(10)投影光的反射光线
(11)地面环境光线
(12)侧环境光线
如图1所示：
实现核心技术的重要环节是由：水平背族反射条、水平背族黑栅或菲涅耳背族纹层(2)来完成的。
图1中的E、F所示的水平纹理，(6)是(2)中的水平背族反射面(含菲涅耳反射面)；(7)是(2)中的水平背族黑栅(含菲涅耳黑栅)。
图1中的G是(2)的MN处的剖面图，明确显示(6)及(7)的位置，反射层(6)可以是铝、银等反射率高的物质；吸光层(7)是诸如黑色染料等的吸光材料。
投影机(8)所发出的投影光(9)会大部分被(6)反射；如投影光的反射光线(10)所示。
地面环境光线(11)及侧环境光线(12)会大部分被黑栅(7)吸收，被(6)反射的大部分将投射到投影机附近区域。
无论是水平背族反射条、水平背族黑栅或菲涅耳背族纹层(2)都可以是角度渐变的构造；随着与投影机的远离，反射面(6)的与屏幕平面所夹角度逐渐增大。
如图2所示：
结构上采用：前表层(1)、水平背族反射条、黑栅或菲涅耳背族纹层(2)、可以有基材层(3)；在前表层(1)中加工有表层垂直柱面(5)、垂直吸光黑栅(4)；及在前表层(1)内或底部或表面或在黑栅或菲涅耳背族纹层(2)中或在(1)与(2)层之间加有散射颗粒或散射颗粒层；而且在黑栅或菲涅耳背族纹层(2)加工有：水平背族反射面(含菲涅耳反射面)(6)及水平背族黑栅(含菲涅耳黑栅)(7)。
当投影机(8)发出的投影光(9)投射到屏幕表面时；表层垂直柱面(5)起到透镜的作用，将使其汇聚，传播时被散射颗粒进行了一定的散射，当传播到黑栅或菲涅耳背族纹层(2)时，其大部分光线被(2)其上的水平背族反射条反射后在次穿过散射颗粒或散射颗粒层，最后再次被表层垂直柱面(5)散射，如：投影光的反射光线(10)。
由于投射角度的关系；对于地面环境光线(11)会大部分被(2)中黑栅或菲涅耳背族纹层中的黑栅吸收掉。
侧环境光线(12)的部分或大部分被垂直吸光黑栅(4)吸收掉。
另外：来自除了投影机附近方位的环境光，经过折射扩散等依然被(2)其上的水平背族反射条反射后再由表层垂直柱面(5)折射出射的大部分光线会投射到投影机附近，而不是观众席。
本技术无法抑制来自投影机方位的环境光线，因而尽可能采用短焦且离轴大角度投射方式，投影机的投射角与屏幕的法线的夹角越大越好。
实际上：水平背族反射条、黑栅或菲涅耳背族纹层(2)完全可以直接加工在前表层(1)的底面上，而形成1体化结构。
如图3所示：
同样(1)为前表层、(2)为水平背族反射条、水平背族黑栅或菲涅耳背族纹层、(3)基材层、(4)垂直吸光黑栅、(5)表层垂直柱面、(6)水平背族反射面(含菲涅耳反射面)、(7)水平背族黑栅(含菲涅耳黑栅)、(8)投影机(9)投影光、(10)投影光的反射光线、(11)地面环境光线、(12)侧环境光线。
所不同的是：水平背族反射条、黑栅或菲涅耳背族纹层(2)加工基材层(3)的表面上，可以再通过透明胶水粘接合一。
Claims (3)
1.水平背族黑栅反射投影屏幕；其基本结构为：由前表层(1)、水平背族反射条、黑栅层(2)；在前表层(1)中加工有表层垂直柱面(5)，(5)也可以是平面、垂直吸光黑栅(4)；也可以是没有独立的水平背族反射条、黑栅层(2)，是在前表层(1)的另一表面直接加工有水平背族反射条、黑栅层结构；在(1)或(2)层中或在(1)与(2)层之间加有散射颗粒或散射颗粒层；而水平背族反射条、黑栅层(2)的族反射条(6)、黑栅(7)都是水平排列的；当投影机(8)发出的投影光(9)投射到屏幕表面时；表层垂直柱面(5)起到透镜的作用，将使其汇聚，传播时被散射颗粒进行了一定的散射，然后被水平背族反射条(6)反射后在次穿过散射颗粒或散射颗粒层，最后再次被表层垂直柱面(5)散射，如：投影光的反射光线(10)；由于投射角度的关系；对于地面环境光线(11)会大部分被(2)中黑栅(7)吸收掉；侧环境光线(12)的部分或大部分被垂直吸光黑栅(4)吸收掉；另外：来自除了投影机附近方位的环境光，经过折射扩散等依然被(2)其上的水平背族反射条反射后再由表层垂直柱面(5)折射出射的大部分光线会投射到投影机附近，而不是观众席；本技术无法抑制来自投影机方位的环境光线，因而尽可能采用短焦且离轴大角度投射方式，投影机的投射角与屏幕的法线的夹角越大越好；垂直黑栅尺度的选取，将取决于表层垂直柱面(5)作为透镜的汇聚能力，尺寸越大吸环境光特性越好，但过大也将增缓慢加吸收投影光；扩散颗粒或层的散射程度选取应该适中，表层垂直柱面(5)透镜将增加水平方向的扩散能力，垂直的扩散能力也可以通过(2)上的水平背族反射条(6)的一定曲面形状来完成；需要指出：黑栅(7)及黑栅(4)可以不使用，会带来些加工的方便性；其特征就在于：在屏幕的前表层(1)中加工有垂直吸光黑栅(4)；在前表层(1)中的表层可以是垂直柱面(5)也可以是平面；在前表层(1)设有水平背族反射条、黑栅层(2)，该层(2)可以是独立的层装片，也可以是直接在在前表层(1)的另一表面上加工有水平背族反射条、黑栅层结构；水平背族反射条(6)可以是平面也可以是曲面的；在水平背族反射条、黑栅层(2)及在前表层(1)中，即可使用黑栅(7)及黑栅(4)，也可以不使用黑栅，用反光层和前表层(1)的所使用材料填充；在表层垂直柱面(5)与水平背族反射条(6)之间填充有散射颗粒。
2.水平菲涅耳背族纹反射投影屏幕；其基本结构为：由前表层(1)、菲涅耳背纹层(2)；在前表层(1)中加工有表层垂直柱面(5)，(5)也可以是平面、垂直吸光黑栅(4)；也可以是没有独立的菲涅耳背纹层(2)，是在前表层(1)的另一表面直接加工有水平背族反射条、黑栅层结构；在(1)或(2)层中或在(1)与(2)层之间加有散射颗粒或散射颗粒层；而菲涅耳背纹层(2)的族反射条(6)、黑栅(7)都是水平排列的；当投影机(8)发出的投影光(9)投射到屏幕表面时；表层垂直柱面(5)起到透镜的作用，将使其汇聚，传播时被散射颗粒进行了一定的散射，然后被水平背族反射条(6)反射后在次穿过散射颗粒或散射颗粒层，最后再次被表层垂直柱面(5)散射，如：投影光的反射光线(10)；由于投射角度的关系；对于地面环境光线(11)会大部分被(2)中黑栅(7)吸收掉；侧环境光线(12)的部分或大部分被垂直吸光黑栅(4)吸收掉；另外：来自除了投影机附近方位的环境光，经过折射扩散等依然被(2)其上的水平背族反射条反射后再由表层垂直柱面(5)折射出射的大部分光线会投射到投影机附近，而不是观众席；本技术无法抑制来自投影机方位的环境光线，因而尽可能采用短焦且离轴大角度投射方式，投影机的投射角与屏幕的法线的夹角越大越好；垂直黑栅尺度的选取，将取决于表层垂直柱面(5)作为透镜的汇聚能力，尺寸越大吸环境光特性越好，但过大也将增缓慢加吸收投影光；扩散颗粒或层的散射程度选取应该适中，表层垂直柱面(5)透镜将增加水平方向的扩散能力，垂直的扩散能力也可以通过(2)上的水平背族反射条(6)的一定曲面形状来完成；需要指出：黑栅(7)及黑栅(4)可以不使用，会带来些加工的方便性；其特征就在于：在屏幕的前表层(1)中加工有垂直吸光黑栅(4)；在前表层(1)中的表层可以是垂直柱面(5)也可以是平面；在前表层(1)设有菲涅耳背纹层(2)，该层(2)可以是独立的层装片，也可以是直接在在前表层(1)的另一表面上加工有水平背族反射条、黑栅层结构；水平背族反射条(6)可以是平面也可以是曲面的；在菲涅耳背纹层(2)及在前表层(1)中，即可使用黑栅(7)及黑栅(4)，也可以不使用黑栅，用反光层和前表层(1)的所使用材料填充；在表层垂直柱面(5)与水平背族反射条(6)之间填充有散射颗粒。
3.如权利要求1、2所述的散射颗粒；是指散布在(1)及(2)的介质内部或夹在(1)与(2)之间的单独的散射颗粒层。
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