上隐藏的封闭小平 面，从而投影光不能反射离开该封闭小平面(或者说复位）。术语斜坡和照射小平面可仅出 于讨论目的在本文中互换使用，并且术语复位和封闭小平面也可仅出于讨论目的在本文中 互换使用。斜坡和复位可分别彼此连接和交替。
[0024]对投影屏幕的另一个典型需求是透过被动式眼镜(如用于RealD影院系统的眼镜， 其使用具有偏振层和延迟层的左右眼滤光器)观看时形成立体图像。这种滤光器被设计为 选择性地允许或阻挡偏振特性相反的圆偏振光。系统可采用一种屏幕表面，该屏幕表面保 持反射回观察者的入射光的偏振状态，如（例如）在共同拥有的美国专利号7，898，734、8， 169，699和8，194，315中大致描述的，所有这些专利全文以引用方式并入本文，用于所有目 的。根据本发明，屏幕利用局部镜面反射对光进行漫射，其中引入的屏幕增益分布的偏角可 由斜坡的斜率确定，并且具有可基本上在投影仪照射下隐藏的复位。
[0025] 前投屏幕的另一种所需特征是阻隔环境光。根据本发明，周期性漫射体结构可用 于使环境光偏离观察区域。例如，如果投影仪位于屏幕脚下，并基本上垂直于屏幕基板进行 观察，那么从高处射到屏幕表面的光可被导向离开观察区。
[0026] 根据本发明，可优选地使用工程表面制作定向偏振保留前投屏幕。不同于统计表 面，工程表面可形成局部镜面反射，而体积散射很少乃至没有，同时基本上消除了小于照射 波长的结构特征，并因此基本消除了真正的去偏振。大多数(如果并非全部)有助于斜率概 率密度的轮廓可经工程设计实现所需的宏观增益分布。通常用无缝圆柱形压印工具进行UV 压印工艺，继之以真空金属喷镀，来制造这些屏幕。此类工艺在更大程度上提供了实现本发 明所述屏幕所需的设计控制。
[0027] 参考图1中示出的投影观察环境。图1示出了投影系统几何形状的示意图和坐标 系;投影仪位于位置1〇〇，屏幕位于表面110，而观众位于区域120。投影仪可具有位置p，屏幕 可具有坐标为 Xs，ys的位置(s)，即S(Xs，ys)，并且观众中可存在坐标为 Xv，yv，zv的位置(a)， 即&(^， 7^心）。另外，图1中可存在矢量1([^，代表光从投影仪向屏幕上的位置8(^，^)以及 位于屏幕上的小平面移动，所述小平面具有小平面130,该小平面130具有小平面法线f( Xs， 78，&(^^，心），？）。仅出于简单和讨论目的，我们将只考虑环境的20横截面。为了方便和清 晰起见，我们将把投影仪布置在观众和屏幕之间位于屏幕底部边缘下方的位置。然而，应当 指出的是，这些技术可推广到任意几何形状(观察者、投影仪和屏幕位置），其中投影仪可位 于与屏幕有关的几乎任何位置。
[0028] 来自投影仪的光沿着矢量k = p_s到达屏幕表面上的任一位置s(Xs，ys)，并且可根 据需要地照射观察区域内的大部分至所有点。对于常规屏幕，这意味着屏幕表面可能需要 使光散射到区域a 120中。然而，对于共同拥有的美国专利号7,898,734、8,169，699和8， 194,315(所有这些专利全文以引用方式并入本文）中所述的偏振保持屏幕，这可由本文所 述的小平面整体来实现。换句话说，对于任何特定的观察位置 &(^，7^心），可存在至少一个 小平面汽^ + ^(^^，^)，？)或多个此类小平面，以将来自投影仪的光镜面反射给观察 者。在屏幕上的任意可分辨区域内可存在小平面群F(x s，ys，a，p)，以将光导向观察区域内的 所有位置。
[0029] 在许多情况下，需要使光对称地分布在图2所示观察区的几何中心a。周围。图2示 出了另一种投影系统几何形状和光分布中心的示意图。在这种情况下，可写出理想的局部 平均小平面法线(忽略标准化）：
[0031] 整合屏幕表面上的公式j通常可得到三维椭圆镜。为了使光遍布观察区域，所述 表面可能随后局部地需要附加形貌特征，如美国专利No. 7，898，734中所述，该专利全文以 引用方式并入本文。原则上，可以相对较小的规模直接制造这种平面，但更实际的解决方案 可能是：制造平滑的椭圆曲面，然后在该表面上喷洒微结构颜料，如美国专利No. 8，169，699 中所述，该专利全文以引用方式并入本文。
[0032] 在大多数应用中，使用平坦表面作为投影屏幕可能更实用。要实现这一点，可用图 3所示的菲涅耳反射器替换所述椭圆曲面。图3示出了投影屏幕表面的闪耀结构的示意图。 如图3所示，在屏幕上的任一点，照射小平面或者复位小平面fr的斜率可大于光线KP-S。在图 3中，照射小平面的斜率可与先前所讨论的椭圆曲面相同或基本相似。照射小平面的斜率可 沿着屏幕表面垂直变化，以使椭圆曲面的斜率与菲涅耳反射器近似。菲涅耳反射器可将光 反射并聚焦于反射器中的公共焦点上。投影屏幕表面可由小平面阵列组成，小平面中的每 一个均局部地满足公式_1。所述小平面阵列可包括照射小平面310和封闭小平面320。照射 小平面可基本上将光导向预定位置，如观察区域。可在光学上隐藏封闭小平面，以使得投影 光不能反射离开该封闭小平面。术语斜坡和照射小平面可仅出于讨论目的在本文中互换使 用，并且术语复位和封闭小平面也可仅出于讨论目的在本文中互换使用。
[0033]如图3所示，照射小平面可涂有偏振保持工程颜料或工程涂层，如美国专利No . 8， 169,699中总体上讨论的。可喷洒工程涂层，使其如图3所示的那样仅覆盖照射小平面。另 外，工程涂层可既覆盖照射小平面又覆盖封闭小平面(未示出）。
[0034] 图4示出了投影屏幕表面的斜面斜率的示意图。与图3相似，图4示出了，复位斜面 或封闭小平面(dr)420的斜率可大于来自投影仪的入射光线的入射角。另外，在屏幕上的任 一点处，复位斜面或封闭小平面的斜率可大于来自投影仪的入射光线K P-S的入射角。
[0035] 照射小平面和封闭小平面可分别彼此连接和交替。换句话说，连接照射小平面的 是"复位"斜面dr或者说封闭小平面，其可充分倾斜以免受投影仪光线照射，从而使该复位 斜面可在光学上隐藏于投影仪光线下。为了最小化由小平面造成的可见伪影，所述照射小 平面和封闭小平面均可小于屏幕上的可分辨区域。因此，最大尺寸可主要取决于期望的最 大观察距离。对于大约两米的观察距离和典型的20/20视力，小平面可小于约580微米。也可 能理想的是，小平面尺寸显著小于数码投影仪像素尺寸，以确保针对每个像素对小平面进 行均匀采样。也可使用其他类型投影仪，包括但不限于飞点投影、激光照射荧光体投影等。 对于照射大约两米宽屏幕的HD(1920X 1080分辨率)投影仪，像素尺寸通常可为1mm左右。 [0036]对于2D投影屏幕，完全遮蔽复位斜面或者说封闭小平面并不那么重要的。然而，对 于偏振保持屏幕，可基本上遮蔽斜面，以防止表面出现多次反射。防止屏幕表面发生多次反 射可更好地保持偏振特性。所需斜面斜率可取决于投影仪位置以及该斜面在屏幕上的具体 位置。例如，如果投影仪与屏幕底部处于相同高度，那么位于屏幕底部的斜面可以大于90度 的斜率被底切，以便被遮蔽。因此，可能有利的是，将投影仪设置在完全低于或完全高于屏 幕的位置，以避免屏幕表面上需要包括底切小平面。那么，可写出最小斜面角：
[0037] 9min = tan-H/h (公式 _2)
[0038] 其中0min为最小斜面斜率，t为投影仪到屏幕的距离，而h为投影仪低于屏幕底部或 高于屏幕顶部的距离。
[0039]在一些应用中，有可能用正方形、六边形、三角形等形状的小平面阵列充分地填充 小片，这些小平面分别优化屏幕上各自点处的反射。然而，大多数情况下还需要进一步简 化。由于所需主要反射在纵轴上，对于屏幕上方或下方的投影仪而言，使用水平连续的小平 面可获得显著的优势。换句话说，小平面，无论是照射小平面还是封闭小平面，可具有大约 相同的斜率，并与屏幕表面的宽度大约相同。理想的是，照射小平面可具有由公式_1定义的 可变斜率。照射小平面的斜率可垂直变化或水平变化。在一个实施例中，封闭小平面的斜率 可基本恒定，而照射小平面的斜率可变化。在另一个实施例中，封闭小平面的斜率可基本恒 定，照射小平面的斜率也可基本恒定。斜面角可根据公式_2连续变化，用(h+y)替换h，其中y 是屏幕上的垂直位置。然而，为简单起见，在整个屏幕上使用相同的最小斜面公式_2就足够 了。在一个实施例中，封闭小平面角或者说斜面角的斜率可被设计用于最坏条件，在该条件 下光在任何角度下都不能照射封闭平面，因此斜率在几乎所有情况下都可为可接受的。 [0040]屏幕可能是通过将多片卷料接合在一起构造而成的，而局部地调整小平面角可能 是不现实的。作为替代，可选择平均小平面角，并且可增大斜率的局部展度，以使得大多数 至所有观察位置都可接收到来自大多数至所有屏幕位置的光。根据以下公式_3在屏幕中央 布置理想的平均小平面角，当从观察区域观察时，屏幕中央最明亮：