專利名稱：屏幕和使用該屏幕的投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在其上顯示來自高亮度CRT或LCD投影儀的光學(xué)圖 像的正面屏幕以及利用前述屏幕的投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用高亮度CRT或LCD投影系統(tǒng)的光學(xué)圖像投影系統(tǒng)具有多種 應(yīng)用，因?yàn)槟軌蚝?jiǎn)單地顯示具有嵩分辨率的大圖像，因此能夠作為用 于大量用戶的通訊工具來應(yīng)用?，F(xiàn)時(shí)，出現(xiàn)了對(duì)明亮條件下提供良好可視圖像的屏幕的需求。為了將觀看者的環(huán)境光影響降至最小，/>知的一些實(shí)施例釆用定 向漫射片連同具有鋸齒形剖面且水平方向上隆起的棱鏡片，其中定向 漫射片透射并漫射來自特定角度范圍的入射光，而直線地透射來自其 它方向的入射光，其中棱鏡片提供朝外部光方向傾斜的仰角，并且棱 鏡片的表面具有光反射層(例如參考專利文獻(xiàn)1 )。公知的另一個(gè)實(shí)施例(例如參考專利文獻(xiàn)2),其目的是向左右側(cè) 朝多個(gè)觀看者提供有效顯示的圖像，其中在例如雙凸透鏡的屏幕表面 上提供具有定向反射特性的結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)入像素的入射光線沿適當(dāng)?shù)?路徑傳導(dǎo)，以便通過具有垂直定向的線性菲聶耳透鏡結(jié)構(gòu)的屏幕背面 上的反射表面將其向左右方向加寬。專利文獻(xiàn)1: JP-A2005-300907 (圖3 )專利文獻(xiàn)2: JP-A2002-311507發(fā)明內(nèi)容但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)l的采用定向漫射片的正面屏幕可能無法實(shí)現(xiàn)如下目的加寬左右方向的視角范圍以及切斷來自照明的光。而且，才艮據(jù)專利文獻(xiàn)2的屏幕無法廣泛應(yīng)用，并且應(yīng)用雙凸透鏡 以對(duì)應(yīng)像素的要求成本太高。而且，由于吸光層的原因，還限制了視 角的增大，吸光層也吸收所用的光，使得光效率^f艮差且導(dǎo)致變暗。本發(fā)明的投影系統(tǒng)包括顯示光學(xué)圖像的屏幕和將光學(xué)圖像投影 到屏幕的圖像投影儀，其中屏幕具有如下結(jié)構(gòu)。該屏幕包括透射和漫 射來自指定角度范圍的入射光并且直線地透射來自其它角度的入射 光的定向漫射層和相對(duì)于投影來說設(shè)在定向漫射層另一面的光反射 層，其中光反射層包括散射單元，該散射單元各向異性地反射和散射 光，以使上下方向的光散射場(chǎng)不同于左右方向的光^L射場(chǎng)。由此，可 以獲得最期望方向的寬視角，以很好地與觀看條件匹配。而且，采用光反射層，該光反射層具有在屏幕的左右方向比上下 方向以更寬范圍散射光的特性。由此，可以獲得左右方向上的寬視角， 并且多個(gè)觀看者都可以觀看圖像。光反射層可以具有例如凹槽、爽起、橢圓、連續(xù)凹槽或連續(xù)突起 的結(jié)構(gòu)。而且，可以通過將凹槽或突起隨機(jī)地設(shè)在光反射層上來抑制 由與像素間距的干擾所致的莫阿效應(yīng)。而且，可用具有備向異性形狀的反射顆粒作為反射單元，并將其 設(shè)在光反射層的頂上。這為屏幕提供了各向異性^:射特性，其中散射 的角度范圍在上下方向上不同于在左右方向上。實(shí)際上，如果該結(jié)構(gòu) 呈現(xiàn)例如棒形或橢圓形(像橄槐球)的長(zhǎng)短軸就足夠了。反射顆?？?由例如金屬的光反射材料制成，或由表面涂有例如金屬的光反射材料 的玻璃或樹脂制成?？梢酝ㄟ^將此類光反射顆粒的長(zhǎng)軸朝上下方向?qū)?齊來加寬左右方向上散射的角度范rt。如果長(zhǎng)軸沿左右方向定向，則 在上下方向上加寬散射場(chǎng)?？梢酝ㄟ^混合具有各個(gè)定向的光反射顆粒 來獲得散射場(chǎng)中的任何特性?；旌暇哂胁煌飨虍愋怨馍⑸涮匦缘亩喾N不同類型的反射單元 也是可能的。通過這種方式，可以隨意地控制屏幕的反射角范圍的設(shè)置。在多種類型的反射單元的情況中， 一組反射單元與第二組反射單元相比具有不同的散射特性。在組1和組2的反射單元具有相同的主 要形狀的情況中，則它們?cè)诠夥瓷鋵又械亩ㄏ蚪窃谶@兩組內(nèi)不同。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)一種正面屏幕和圖像投影系統(tǒng)，其可以提 供寬視角，并且針對(duì)觀看條件進(jìn)行優(yōu)化。


在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的圖像投影系統(tǒng)的構(gòu)造方案； 圖2A至2C均是描述各向異性散射特性的附圖。 圖3A至3C均是示出本發(fā)明中采用的定向漫射層的構(gòu)造方案。 圖4A和4B均是以示意圖形式示出本發(fā)明屏幕內(nèi)光線路徑的示 例的附圖。圖5是光反射層的構(gòu)造模型的平面圖。圖6A至圖6E均是光反射層的一部分構(gòu)造才莫型的剖面圖。圖7是光反射層的構(gòu)造模型的平面圖。圖8A至8C均是光反射層的構(gòu)造^t型的剖面圖。圖9是光反射層的一部分構(gòu)造才寞型的平面圖。圖IO是光反射層的一部分構(gòu)造模型的平面圖。
具體實(shí)施方式
(圖像投影系統(tǒng)的實(shí)施例)參考

根據(jù)本發(fā)明的圖像投影系統(tǒng)。在圖1中，示出根據(jù) 本發(fā)明的圖像投影系統(tǒng)。將來自光學(xué)圖像投影單元5的圖像在圍繞中 心軸的某個(gè)角度范圍內(nèi)投影到屏幕l上。屏幕l包括定向漫射層2和光反射層3，其中定向漫射層2透射 和漫射來自特定角度范圍的入射光并直線地透射來自其它方向的光， 而光反射層3設(shè)在定向漫射層的背面，并因此相對(duì)于投影面來說設(shè)在屏幕的另一面上。光反射層不僅反射入射光，而且相對(duì)于"R射場(chǎng)具有 各向異性反射和散射特性?？梢酝ㄟ^這種構(gòu)造來加寬相對(duì)于特定方向 的^見場(chǎng)。因此，可以通過修改光反射層3的各向異性散射場(chǎng)來控制視角。 在這種情況中，定向漫射層2設(shè)為使得來自投影儀5的投射光束6落 在前面提到的特定角度范圍內(nèi)，而來自照明9或環(huán)境光10的光落在 前面提到的特定角度范圍外?，F(xiàn)在說明這樣一種情況，其中光反射層3在左右方向比在上下方 向具有更寬的散射場(chǎng)。通過定向漫射層2的部件，透射和散射4殳射光 束6，而直線地透射來自照明或環(huán)境光的光。然后，通過定向漫射層 2透射和散射的光7進(jìn)一步通過光反射層3散射和反射。由此，在寬 的范圍上向左右方向散射和反射所透射和散射的投射光束。注意，圖 1中未顯現(xiàn)出散射和反射的光線。該散射和反射的光再次進(jìn)入定向漫 射層2,并根據(jù)入射角，在透射過程中將其進(jìn)一步漫射。因此，投射 光束在左右方向上達(dá)到寬的范圍，因?yàn)橥渡涔馐鴁L廣泛地/ft射和反射 到觀看位置8這邊。這樣使觀看者從觀看位置8能夠看到寬視角內(nèi)的 顯示圖像。這意味著大量觀看者能夠同時(shí)看到顯示的圖像。根據(jù)本發(fā)明，可以通過給光反射層提供各向異性特性來在任何期 望的方向上加寬^L場(chǎng)，并且與左舌方向相比，定向漫射層并非一定對(duì) 上下方向提供各向異性特征。制造具有各向異性特性的光反射層相對(duì) 筒單且成本低廉。這意味著，必須形成光反射層的反射單元，其提供 垂直相對(duì)水平方向的光散射和反射上的各向異性特性。根據(jù)本發(fā)明， 可以通過簡(jiǎn)單且成本低廉的構(gòu)造，在任何方向上加寬具有定向漫射層 的正面屏幕的視角。'現(xiàn)在，說明光反射層的散射和漫射特性。在圖2中，以示意圖顯 現(xiàn)了這樣一種情況，其中各向異性地散射入射光。由此，顯現(xiàn)了僅透 射而不反射的情況。如圖2A所示，進(jìn)入光透射和^L射層的入射光在 某個(gè)范圍內(nèi)散射。該場(chǎng)是各向異性'的，附圖中將"^射光達(dá)到的場(chǎng)指示為光散射場(chǎng)，而且越橢圓形，該場(chǎng)越強(qiáng)。圖2B和圖2C中提供了這種 散射特性的示例。在圖2B和圖2C的情況中，光散射場(chǎng)在左右方向(水 平方向)比在上下方向(垂直方向)大。因此，大量的光朝左右方向 導(dǎo)向。各向異性對(duì)于圖2C中的情況比圖2B中的情況大。可以通過采 用具有這種各向異性特征的散射和反射層作為光反射層，來實(shí)現(xiàn)在左 右方向上具有大視場(chǎng)的屏幕。如圖2所示，描述這樣一種光散射層，其中在左右方向光散射場(chǎng) 最大。但是，可以通過修改反射單元的形狀和布局來隨意地設(shè)置具有 最大^t射場(chǎng)的方向。而且，還可以將具有不同各向異性散射特性的各 種類型反射單元混合并用于光反射層。由此，有可能設(shè)計(jì)一個(gè)不僅在 一個(gè)方向而且在各個(gè)方向的嘲:射場(chǎng)的峰值，并且隨意控制反射角范圍 也是可能的。在環(huán)境光以從上的入射角進(jìn)Al'的情況中，可以通過正確地設(shè)置定 向漫射層的特定角度范圍和光反射l的散射反射特性，來避免干擾反 射。這意味著，通過適當(dāng)設(shè)置定向漫射層的特定角度范圍和光反射層 的散射反射特性，可以將需要的光傳導(dǎo)到寬角度范圍，而不需要的光 不構(gòu)成干擾。(屏幕的實(shí)施例)在根據(jù)本發(fā)明且如圖1所示的屏幕中，將定向漫射層設(shè)在才更影4義 一側(cè)，并將具有各向異性^:射和反射特性的光反射層設(shè)在定向漫射層 的后面?？梢酝ㄟ^提供散射和反射進(jìn)入光反射層的光的光反射單元， 來實(shí)現(xiàn)這種光反射層。這意味著，印使光反射層本身不提供散射特性，光反射單元來實(shí)現(xiàn)光反射層的各向異性散射和反射特性。這里說明這 樣一種情況，其中光反射單元朝左右(水平)方向比朝上下(垂直) 方向更寬范圍地散射光。在另一側(cè)上，定向漫射層具有透射和漫射來自特定角度范圍入射 光并直線地透射來自其它方向入射光的特性。作為這種定向漫射層的示例，可以給出具有下文提到的結(jié)構(gòu)的光漫射片。在圖3A、圖3B中， 作為光漫射片的示例，給出具有圓柱形透鏡結(jié)構(gòu)的鏡片12。在圖3A 中作為橫截面模型并在圖3B中從頂視圖示意地示出具有圓柱形透鏡 結(jié)構(gòu)的鏡片構(gòu)造。這種圓柱形透鏡片12包括布置在區(qū)域內(nèi)的多個(gè)細(xì) 圓柱形結(jié)構(gòu)15,并且其中該圓柱形結(jié)構(gòu)的中心區(qū)具有比外圍區(qū)高的折 射率，并且圓柱形結(jié)構(gòu)具有在^:片的厚度方向傳導(dǎo)光的特性。因此， 這種圓柱形結(jié)構(gòu)15 (高折射率區(qū))提供某種類型的柱形透鏡，而多個(gè) 這些柱形透鏡布置在圓柱形透鏡片的區(qū)域(具有低折射率的基體)內(nèi)。 在描述的情況中，圓柱形透鏡相對(duì)于表面具有圓形橫截面，但是 也可以采用具有各種其它;f黃截面的結(jié)構(gòu)，例如具有對(duì)稱正方形或六邊 形橫截面的結(jié)構(gòu)或具有各向異性和縱向橫截面的結(jié)構(gòu)(例如橢圓形或 長(zhǎng)方形)以及具有不規(guī)則邊界的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。因此，圓柱形透鏡片具 有布置在區(qū)域內(nèi)的多個(gè)圓柱形漸變折射率透鏡或躍變折射率透鏡的 結(jié)構(gòu)。圓柱形漸變折射率透鏡具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中折射率朝中心 方向增大，并且在高和低折射率區(qū)之間沒有明顯分界。圓柱形躍變折 射率透鏡又具有這樣一種雙重結(jié)構(gòu)，其中該中心區(qū)的折射率比外圍區(qū) 的折射率高。這里，我們將圓柱形透鏡的軸向稱為對(duì)齊方向。圓柱形透鏡片12 的圓柱形透鏡的對(duì)齊方向或多或少與投影方向(投射光束的中心軸) 重合。在這種設(shè)置中，可以利用良好平衡將具有某種角度分布的投射 光束完全定位于入射光在透射期間散射的區(qū)域中。在投影儀與屏幕之 間的距離變化的情況中，投射的光束進(jìn)入光漫射片中在透射期間散射 光的角度范圍內(nèi)的概率很高。已知另一種類型的定向漫射層，其中該層具有層狀透鏡結(jié)構(gòu)，并 且光在厚度方向上傳導(dǎo)。在圖3C中從頂視圖示意地示出這種定向漫 射層的結(jié)構(gòu)。層狀透鏡層具有這樣"-種層結(jié)構(gòu)，其中具有較低折射率 的第一區(qū)26沿厚度方向持續(xù)展開，并與也沿厚度方向持續(xù)展開并具 有比第一區(qū)高的折射率的第二區(qū)25交替。這些層結(jié)構(gòu)的對(duì)齊方向或多或少與投射光束的軸重合。接下來，針對(duì)應(yīng)用上文提到的圓柱形透鏡片12作為定向漫射層 的情況，來說明進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明屏幕的光束的路徑。光反射層位于為 圓柱形透鏡片12的定向漫射層的后面，并由此位于屏幕投影表面的 相對(duì)另一側(cè)。光反射層具有反射和散射光的功能，并且散射場(chǎng)是各向 異性的?？梢酝ㄟ^這種構(gòu)造來在指定方向上加寬視角。圖4A以水平橫截面示出屏幕的構(gòu)造方案，以及圖4B以垂直橫 截面示出屏幕的構(gòu)造方案。在此情況中，采用反射片13作為光反射 層，且具有三角形突起作為反射單元的表面結(jié)構(gòu)，其中邊緣按上下方 向延續(xù)。根據(jù)圖4A的橫截面，投射光束進(jìn)入圓柱形透鏡片12中，圍繞中 心光束軸形成某種分布。該圓柱形透鏡片具有透射和散射來自特定角 度范圍的入射光而直線地透射來自其它方向的光的功能。我們將散射 和透射入射光的角度范圍稱為指定角度范圍，并將直線地透射入射光 的角度稱為直線透射角度。圓柱形透鏡片設(shè)為使得所有投射光束都落 在指定角度范圍內(nèi)，由此在"&射光束到達(dá)反射片之前通過圓柱形透鏡 片12加寬投射光束。反射片13設(shè)有三角形凹槽作為反射單元，使得 兩個(gè)傾斜面的表面實(shí)際上反射從定向漫射層散射和透射的光。這些側(cè) 面具有反射表面，因此根據(jù)光的入射方向，在水平方向上按各種角度 反射光。因此，發(fā)生了散射以及反射。來自某入射角的光在被反射回去之前，在設(shè)在相對(duì)一側(cè)的表面上 反射不止一次。因?yàn)楣獾牟ㄩL(zhǎng)與反射單元的尺寸以及它們的空間距離 相比非常小，所以在永平方向光^L廣泛地散射，而在垂直方向幾乎不 發(fā)生散射。因此，可以在水平方向以寬角度觀看到4殳射光。另一方面， 來自使之直線地透射的某個(gè)角度的入射光18也被反射片散射。但是, 到達(dá)觀看者的光強(qiáng)度很低。特別是，在根據(jù)圖l的設(shè)置中，來自室內(nèi) 照明的光以從上的入射角進(jìn)入，束自水平方向的入射光很弱，因此不 會(huì)干擾觀看者。根據(jù)圖4B的橫截面，投射光6的路徑基本與參考圖4A的橫截 面描述的相同。這意味著，投射光束進(jìn)入圓柱形透鏡片12中光束中心軸周圍的 某種分布內(nèi)。圓柱形透鏡片具有散射和透射來自特定角度范圍的入射 光而直線地透射來自其它方向的光的功能。因?yàn)閳A柱形透鏡片設(shè)為使得投射光束全部落在特定角度范圍內(nèi)， 因此投射光束通過圓柱形透鏡片12被漫射，并作為加寬的光束到達(dá) 反射片13。反射片13提供將光向左右方向散射的表面，而不提供上下方向 的反射表面。因此，通過反射片13的"R射選擇性地在水平方向發(fā)生。在來自室內(nèi)照明的光19以A上的傾角進(jìn)入的情況中(也參見圖 1 ),這種照射具有比投射光束更大的傾斜角。因此，來自照明的光從所謂的直線透射角進(jìn)入圓柱形透鏡片12, 并采用與圖4B中顯現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)反射鏡反射相比的相似路徑。因此，來自照明的光不會(huì)到達(dá)觀看者的視點(diǎn)，并且可以提供高對(duì) 比度和清晰的圖像，而沒有來自照明的光的干擾影響?？傊?，具有根據(jù)圖4的結(jié)構(gòu)的屏幕具有加寬左右方向的視角并且 消除來自上下方向的照明光(以使它不會(huì)到達(dá))C看者)的特性。在下文，借助

提供各向異性光散射和反射特性且適用于 本發(fā)明屏幕的光反射層。位于定向漫射層后面的光反射層形成屏幕。下文的描述性附圖定 義為使得光反射層的上下方向與屏幕本身的上下方向重合。 (光反射層的第一實(shí)施例)圖5提供光反射層的示例的圖解。根據(jù)該圖，在光反射層3中隨 機(jī)地形成多個(gè)光反射單元4。在此情況中，將反射單元4設(shè)為使得左 右方向的散射場(chǎng)比上下方向的散射場(chǎng)寬。形成光反射單元4的區(qū)域^:射光，而未形成反射單元4的區(qū)域僅反射光。這意味著，散射的反射方面的各向異性隨反射單元4的密度而增大。因此，可以避免因匹配投影圖像的間距而產(chǎn)生的莫阿效應(yīng)，因?yàn)榉瓷鋯卧?是隨機(jī)布置的。只要能夠形成散射和反射表面，就可以采用正浮凸結(jié)構(gòu)和負(fù)浮凸 結(jié)構(gòu)作為反射單元。在圖6中，給出根據(jù)圖5中A-A線的剖視圖圖6A中的內(nèi)V形 反射單元、圖6B中的內(nèi)梯形反射單元和圖6C至圖6E中的具有外浮 凸結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。圖6C示出反射單元具有三角形浮凸結(jié)構(gòu)的情況，圖6D示出反 射單元具有梯形浮凸結(jié)構(gòu)的情況，以及在圖6D中示出反射單元具有 半圓形浮凸結(jié)構(gòu)的情況。這些反射單元形成為使得負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)的凹處或正浮凸結(jié)構(gòu)的隆 起平行于上下方向定向，以使左右方向的散射場(chǎng)比上下方向的嘞:射場(chǎng) 寬。換言之，負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)的傾斜面以及正浮凸結(jié)構(gòu)的側(cè)面沿上下方向 形成。在圖6A和6B中，形成負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)的兩個(gè)內(nèi)面41、 42提供光散 射和反射表面。因?yàn)閮蓚€(gè)內(nèi)面41、 42向水平方向反射光，所以加寬了水平方向 上的"R射場(chǎng)。因此，由于水平方向上的光散射和反射特性很大，所以實(shí)現(xiàn)了各 向異性特性。由此，通過增大傾在+面與平面之間的角度a以及增大凹槽的深度 來增大散射能力，因?yàn)檫@樣增大了反射表面面積。在圖6B中示意示出的內(nèi)梯形的情況中，底表面43提供了規(guī)則反 射鏡的區(qū)域。 '因此，散射能力隨著底表面面積的增大而減小。如上文描述的，通過適當(dāng)調(diào)整通過反射單元的形狀和密度實(shí)現(xiàn)的 散射反射與規(guī)則反射之間的比例來隨意設(shè)計(jì)散射場(chǎng)的定向和寬度。在圖6C至6E中，通過正浮凸結(jié)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)面形成散射和反射表面。還是在圖6E的情況中，其中正浮凸結(jié)構(gòu)是半圓形的，這可以理 解為兩個(gè)側(cè)面的簡(jiǎn)化，其中這兩個(gè)側(cè)面的邊緣與圓的頂點(diǎn)重合。不僅可以釆用半圓結(jié)構(gòu)作為反射層的反射單元，而且可以應(yīng)用半 圓柱或橢圓的正浮凸結(jié)構(gòu)以及棒形結(jié)構(gòu)。正浮凸結(jié)構(gòu)的情況與上文描述的負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)的情況非常相似，由 此這里省略了詳細(xì)描述。因此，可以通過將具有這種結(jié)構(gòu)的反射單元4應(yīng)用于光反射層3 來實(shí)現(xiàn)左右方向上真有寬視角的屏幕。圖5中的反射單元4圖示為長(zhǎng)方形的形式，但是它可以具有其它 各向異性形狀，例如具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)軸和車交短的短軸的橢圓形。在此情況中，反射單元4具有與橄欖球形狀相似的正或負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)。對(duì)于此類結(jié)構(gòu)，嘞:射的方向與位置相關(guān)。因此，通過將長(zhǎng)方形與橢圓形反射單元混合，可以設(shè)計(jì)散射反射 的各種各向異性特性。在光反射層的頂上設(shè)置具有球形橢圓形狀的反射顆粒的構(gòu)造是 可能的。 >(光反射層的第二實(shí)施例)圖7示出從定向漫射層一側(cè)來看的光反射層的本發(fā)明實(shí)施例的圖 解。如圖所示，光反射層3的反射單元4沿上下方向形成。因此，反 射單元4沿光反射層的垂直方向連續(xù)形成。通過采用此類反射單元， 可以實(shí)現(xiàn)在左右方向上具有寬視角的相同屏幕。圖7示出在反射單元 4之間存在空間距離的構(gòu)造。只要形成了散射和反射表面，就可以采用各種其它正浮凸結(jié)構(gòu)和負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)作為反射單元4。在圖8中，示出反射單元沿圖7的水平面的剖面圖。圖8A示出 具有內(nèi)V形浮凸結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其中單個(gè)反射單元之間存在給定的空間 距離。圖8B示出沿左右方向連續(xù)希置內(nèi)V形浮凸結(jié)構(gòu)以使該浮凸類 似于鋸齒形剖面的結(jié)構(gòu)。圖8C示出具有半圓柱形剖面的單元的結(jié)構(gòu)。 與實(shí)施例1中的情況一樣，還可以采用內(nèi)梯形或外梯形剖面?？梢酝ㄟ^改變這些正或負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)的深度(高度)或間距來控制 散射能力。這意味著，散射能力隨著反射單元的深度的增大以及反射單元的 空間間隔的減小而增大。本示例的這些反射單元的效泉基本與示例1的那些相同，由此這 里省略了詳細(xì)描述。(光反射層的第三實(shí)施例)如上文描述的，可以通過反射單元的結(jié)構(gòu)和定位才莫式來控制反射 角的范圍。在本示例中，描迷上文所述的構(gòu)造的最終應(yīng)用。 詳細(xì)描述這樣一種情況，其中將光反射層構(gòu)造為使得上下方向也 發(fā)生某種散射。這意味著，采用具有不同散射和反射特性的多種類型反射單元。由此，精確地控制上下方向上相對(duì)于左右方向上^:射光的比例是 可能的，并且可以隨意地設(shè)計(jì)屏幕反射角的空間范圍。在圖9中，示出這樣一種圖解，其中在光反射層上形成多種類型 的反射單元，其申類型I的反射單元的^L射和反射特性不同于類型II 的反射單元的散射和反射特性。如圖所示，類型I的反射單元14具有相對(duì)于垂直軸的順時(shí)針傾 斜角0,而類型II的反射單元24具有相對(duì)于垂直軸的逆時(shí)針傾斜角-。與反射單元沿垂直軸定向的示例1和示例2相比，本示例的反射單元具有一定的傾角。類型I和類型II的反射單元具有與示例I中的那些相似的主要結(jié) 構(gòu)，唯一不同點(diǎn)在于，相對(duì)于屏幕的上下軸是否具有傾斜角。如示例1中描述的，這些反射單元朝著沿定向軸的平面的lt射能 力很低，而朝著垂直于定向軸的平面的散射能力很高。因此，類型I的反射單元14在相對(duì)于屏幕的左右方向傾斜角度0 的方向上具有最寬的散射和反射場(chǎng)。因此，類型II的反射單元24在傾斜角度^的方向上具有最寬的 散射和反射場(chǎng)。利用這種構(gòu)造，不僅在左右方向上而且在上下方向上也有散射。 還可以在上下方向上將視角加寬。由此，可以通過反射單元的傾斜角度、區(qū)域內(nèi)的分布、反射單元 的結(jié)構(gòu)類型或它們的組合來控制上下方向相對(duì)左右方向的散射比例。通過反射單元的傾斜角度來增大朝上下方向的散射能力。但是，為了保持在左右方向上的寬視角，需要將角度限制于 0。<0<45。和-45。<小<0°。(朝12點(diǎn)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)表示為+，而逆時(shí) 針旋轉(zhuǎn)表示為-)。即使類型I的反射單元14的主要結(jié)構(gòu)與類型II的反射單元24的 主要結(jié)構(gòu)相同，以致二者具有相同的各個(gè)主要散射和反射特性，但是 由于它們不同的定向，對(duì)屏幕的散射特性的影響仍是不同的。當(dāng)然，類型I的反射單元14的主要結(jié)構(gòu)也可以不同于類型II的 反射單元24的主要結(jié)構(gòu)。在圖9中，示出兩種類型的反射單元的情況，但是不存在限制， 可以一起采用三種或更多種類型的反射單元。類型I的反射單元14和 類型II的反射單元24的相對(duì)定位^^見則的，但是本發(fā)明并不局限于 這種定位。還可以釆用示例2中描述的具有正或負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)的連續(xù)結(jié)構(gòu)。在圖10中，以示意圖顯現(xiàn)了這樣的構(gòu)造模型。上下軸傾斜?？梢圆捎门c例2相同類型的直線形成的正負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)。 軸定向。類型I的反射單元14的主要正負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)可以與類型II的反射 單元24的主要正負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)相同或不同。在任何情況中，都釆用其最大散射方向相對(duì)于屏幕左右軸的相對(duì) 定向方面不同的反射單元類型的混合。這種構(gòu)造的總體效果基于與圖9所示的相同原理，由此這里省略 了詳細(xì)描述?？傊?，通過對(duì)光反射層應(yīng)用上文提到的構(gòu)造示例可以容易地實(shí)現(xiàn) 在期望方向上提供大視角的低成本屏幕。(商業(yè)適用性)可以實(shí)現(xiàn)具有適于觀看條件的最佳寬視角的正面屏幕，其中可以 利用簡(jiǎn)單的構(gòu)造單元來控制空間視場(chǎng)。由此，這可以應(yīng)用于需要多個(gè) 觀看者能夠觀看圖像的圖像投影系統(tǒng)?；诤?jiǎn)單的構(gòu)造就實(shí)現(xiàn)了采用在期望的方向上具有寬視角的正 面屏幕的圖像投影系統(tǒng)。本發(fā)明的圖像投影系統(tǒng)的屏幕包括具有漫射和透射來自特定角 度范圍的入射光并直線地透射來自其它方向的光的特性的定向漫射 層，以及構(gòu)造有"R射和反射光的反射單元的光反射層。光反射層通過 反射單元提供各向異性散射特性，這些反射單元朝上下方向相對(duì)左右 方向具有不同的散射場(chǎng)。因此,給出了對(duì)于觀看條件優(yōu)化的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種具有用于顯示光學(xué)圖像的屏幕和用于將所述光學(xué)圖像投影到所述屏幕的圖像投影儀的投影系統(tǒng)，包括屏幕，包含定向漫射層和光反射層，其中所述定向漫射層透射和漫射來自特定角度范圍的入射光，并直線地透射來自其它角度范圍的入射光，以及其中相對(duì)于顯示的圖像設(shè)置在所述定向漫射層的對(duì)側(cè)的所述光反射層包括用于各向異性地散射反射光的反射單元，以使所述反射單元的散射場(chǎng)在左右方向相對(duì)上下方向有所不同。
2. 如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中所述反射單元在所述屏幕 的左右方向比在上下方向以更寬范圍散射所述反射光。
3. 如權(quán)利要求2所述的投影'系統(tǒng)，其中所述反射單元由所述光反 射層頂上的凹槽構(gòu)成，其中形成所述凹槽的側(cè)面沿上下方向定向。
4. 如權(quán)利要求3所述的投影系^克，其中所述凹槽隨機(jī)地設(shè)在所述 屏幕上。
5. 如權(quán)利要求3所述的投影系統(tǒng)，其中所述凹槽的側(cè)面連續(xù)地在 所述屏幕上成形，并沿上下軸定向。
6. 如權(quán)利要求5所述的投影系統(tǒng)，其中所述凹槽在所述屏幕上沿 左右方向連續(xù)對(duì)齊，以使沿左右方向的平面的剖面輪廓具有鋸齒形狀。
7. 如權(quán)利要求2所述的投彰系統(tǒng)，其中所述反射單元由所述光反 射層頂上的突起構(gòu)成，其中所述突起的側(cè)面沿上下方向連續(xù)定向。
8. 如權(quán)利要求7所述的投影系統(tǒng)，其中所述突起隨機(jī)地設(shè)在所述 屏幕上。
9. 如權(quán)利要求7所述的投影系統(tǒng)，其中所述突起連續(xù)地在所述屏 幕上成形，并沿上下方向定向。
10. 如權(quán)利要求2所述的投影系統(tǒng)，其中所述反射單元具有橢圓 形狀，其中所述橢圓的較大直徑在所述屏幕上沿上下方向定向。
11. 如權(quán)利要求10所述的投影系統(tǒng)，其中所述反射單元由所述光 反射層頂上的正浮凸it構(gòu)構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求10所述的投影系統(tǒng)，其中所述反射單元由所述光 反射層頂上的負(fù)浮凸結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
13. 如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中所述反射單元由具有各 向異性形狀的光反射顆粒構(gòu)成，其中這些光反射顆粒設(shè)置在所述光反 射層的頂上。
14. 如權(quán)利要求13所述的投影系統(tǒng)，其中所述光反射顆粒具有棒 形形狀或橢圓和球形形狀。
15. 如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中所述反射單元由具有不 同各向異性光散射特性的不同類型的反射單元構(gòu)成。
16. 如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中兩種類型的上述反射單 元設(shè)置在所述光反射層的頂上，其中所述兩種類型的反射單元的光散 射特性是不同的。
17. 如權(quán)利要求16所述的投影系統(tǒng)，其中所述兩種類型的反射單 元具有相同的主要結(jié)構(gòu)，但是在所述光反射層上的定向有所不同。
18. —種用于顯示光學(xué)圖像的屏幕，包括定向漫射層,透射和漫射來自特定角度范圍的入射光，并直線地 透射來自其它角度范圍的入射光，以及光反射層，相對(duì)手顯示的圖像設(shè)置在所述定向漫射層的對(duì)側(cè)，并 且包括用于各向異性地散射反射光的反射單元，以使所述反射單元的 ^t射場(chǎng)在左右方向相對(duì)上下方向有所不同。
全文摘要
具有簡(jiǎn)單構(gòu)造的正面屏幕朝期望方向提供寬視角，并且實(shí)現(xiàn)了圖像投影系統(tǒng)。在本發(fā)明中采用的正面屏幕包括透射和漫射來自指定角度范圍的入射光并直線地透射來自其它角度的入射光的定向漫射層以及提供散射和反射光的反射單元的光反射層。而且，光反射層中反射單元在上下方向的光散射場(chǎng)不同于在左右方向的光散射場(chǎng)，并提供各向異性散射特性。由此，將構(gòu)造調(diào)整為適應(yīng)于觀看條件。
文檔編號(hào)G02B5/02GK101256343SQ200810083349
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者山內(nèi)直史 申請(qǐng)人:山內(nèi)直史