本发明涉及一种投影屏幕，特别涉及一种带有曲率的宽视角高增益正投影屏幕。
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。菲涅尔透镜不仅可以改变投影机主光线在观看空间的合理分布，还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。
由于散射剂在空间是均匀散射，这样的屏幕上下观看视角与左右观看视角几乎一致，由于人们在观看屏幕的图像时，主要是分布在屏幕的左右方向，也就是在实际应用中，要求屏幕的左右的观看视角大，而对上下的观看视角要求不高，若纯粹采用散射剂提供视角，那么照顾了左右视角，上下视角的光能就有所浪费，不利于提高屏幕增益。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种带有曲率的宽视角高增益正投影屏幕，该投影屏幕可有效扩大屏幕的左右视角，同时压缩上下视角，提高屏幕增益。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种带有曲率的宽视角高增益正投影屏幕，包括菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层的每个镜面单元上均叠加有多个竖直排列的柱面微单元，还包括具有内凹曲率的支持层。
本发明在菲涅尔透镜层的每个镜面单元上均叠加多个竖直排列的柱面微单元，投影光线经过所述柱面微单元时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的左右视角，在屏幕中添加少量的散射剂，则为屏幕提供较小的上下视角，因此，屏幕的左右视角比上下视角大。采用这样的技术，可以克服传统的纯粹在屏幕中添加散射剂来提供相同的左右与上下视角时，纯粹的散射剂照顾了左右视角，而浪费了上下视角的光能，不利于提高屏幕增益的缺陷。本发明既扩大了左右视角，同时又能压缩上下视角，大幅提高屏幕增益。且将柱面微单元直接设置在菲涅尔透镜层上，加工方便，加工精度高。
同时，将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，有效提高观看均匀度，且可以提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。
优选的，所述柱面微单元为弧形柱结构或三棱柱结构，该弧形柱是横截面边缘为弧形的柱体结构。至少包括以下三种情况，其一，所述柱面微单元由若干个大小相同的弧形柱构成，所有所述弧形柱相互连接并排列成阵列状；其二，所述柱面微单元由若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述三棱柱相互连接并排列成阵列状；其三，所述柱面微单元由若干个大小相同的弧形柱和若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述弧形柱和所述三棱柱相互连接并混合排列成阵列状。
优选的，所述柱面微单元表面相对于所述菲涅尔透镜层内凹或外凸。
优选的，所述支持层的宽度和曲率半径的比值为1-10。
优选的，所述屏幕还包括保护层、着色层、平整固力层、散射层和反射层。所述保护层为高分子复合材料层，透光率高，可有效防止屏幕被划伤或被污染；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；所述平整固力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；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；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，所述保护层和着色层加工为一体合为一层，加工时在保护层的胶体中均匀混合所述着色层的颜料，待烘干或光固化后即可成型。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，所述着色层和平整固力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，所述平整固力层和散射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，所述着色层、平整固力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。
优选的，所述着色层和散射层加工为一体合为一层，在透过率大于85％的胶体中混合散射剂以及着色颜料，将混合好的胶体均匀的涂敷在PC、PMMA或PET片材表面，再通过光固化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，所述保护层的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，所述保护层的表面硬度大于2H，防止划伤。
优选的，所述支持层包括支持前层、支持中层和支持后层，所述支持中层为蜂窝板结构。支持层对整个屏幕起到支持保护的作用，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支持和上述各层周围的边框，将各层和支持合成一个整体，方便安装、运输和携带。
优选的，所述支持层上还设有挂钩，方便安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明在菲涅尔透镜层的每个镜面单元上均叠加多个竖直排列的柱面微单元，投影光线经过所述柱面微单元时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的左右视角，在屏幕中添加少量的散射剂，则为屏幕提供较小的上下视角，因此，屏幕的左右视角比上下视角大。采用这样的技术，可以克服传统的纯粹在屏幕中添加散射剂来提供相同的左右与上下视角时，纯粹的散射剂照顾了左右视角，而浪费了上下视角的光能，不利于提高屏幕增益的缺陷。本发明既扩大了左右视角，同时又能压缩上下视角，大幅提高屏幕增益。且将柱面微单元直接设置在菲涅尔透镜层上，加工方便，加工精度高。
同时，将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，有效提高观看均匀度，且可以提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。
附图说明：
图1是实施例1所述的菲涅尔透镜层的结构示意图。
图2-图5是实施例1采用不同的柱面微单元的菲涅尔透镜层的结构示意图。
图6是本发明所述柱面微单元三种不同结构形式的放大示意图。
图7是本发明所述的支持层曲率的示意图。
图8是实施例1所述的带有曲率的宽视角高增益正投影屏幕的光路示意图(竖直方向)。
图9是实施例1所述的带有曲率的宽视角高增益正投影屏幕的光路示意图(水平方向)。
图10是实施例2所述的带有曲率的宽视角高增益正投影屏幕的结构示意图。
图中标记：1-保护层，2-着色层，3-平整固力层，4-散射层，5-菲涅尔透镜层，51-镜面单元，52-柱面微单元，6-挂钩，7-反射层，8-粘接层，9-支持层，91-支持前层，92-支持中层，93-支持后层，10-边框。
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-图6所示，一种带有曲率的宽视角高增益正投影屏幕，包括菲涅尔透镜层5，所述菲涅尔透镜层5的每个镜面单元51上均叠加有多个竖直排列的柱面微单元52，每个所述柱面微单元52为弧形柱结构或三棱柱结构，且所述柱面微单元52表面相对于所述菲涅尔透镜层5内凹或外凸。图1所示的菲涅尔透镜层5为内凹板结构，由于曲率半径较小，看起来不是很明显。
至少包括以下三种情况，其一，所述柱面微单元52由若干个大小相同的弧形柱构成，所有所述弧形柱相互连接并排列成阵列状；其二，所述柱面微单元52由若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述三棱柱相互连接并排列成阵列状；其三，所述柱面微单元52由若干个大小相同的弧形柱和若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述弧形柱和所述三棱柱相互连接并混合排列成阵列状。
如图7所示，所述屏幕还包括具有内凹曲率的支持层9，所述支持层9的宽度Y和曲率半径R的比值为1-10。将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，有效提高观看均匀度，且可以提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。
如图8所示，所述菲涅尔透镜层5可以大幅提升屏幕的亮度，使用时，将投影仪置于屏幕前方，当投影仪和屏幕距离较小时，仍可以取得良好的投影效果，实现短焦距投影。投影仪中射出的光线，通过菲涅尔透镜层5并经反射层7反射后，光线主方向集中以近乎垂直于屏幕的外表面平行光的形式射出或光线主方向集中汇聚在人眼观看的范围内，而环境光经过菲涅尔透镜层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，达到抗环境光、高对比度的成像效果。
如图9所示，本发明在菲涅尔透镜层5的每个镜面单元51上均叠加多个竖直排列的柱面微单元52，投影光线经过所述柱面微单元52时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的左右视角，在屏幕中添加少量的散射剂，则为屏幕提供较小的上下视角，因此，屏幕的左右视角比上下视角大。采用这样的技术，可以克服传统的纯粹在屏幕中添加散射剂来提供相同的左右与上下视角时，纯粹的散射剂照顾了左右视角，而浪费了上下视角的光能，不利于提高屏幕增益的缺陷。本发明既扩大了左右视角，同时又能压缩上下视角，大幅提高屏幕增益。且将柱面微单元52直接设置在菲涅尔透镜层5上，加工方便，加工精度高。
实施例2
如图10所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述屏幕还包括保护层1、着色层2、平整固力层3、散射层4和反射层7，支持层9通过粘接层8和所述反射层7粘接在一起。所述支持层9包括支持前层91、支持中层92和支持后层93，所述支持中层92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支持层9和上述各层周围的边框10，将各层和支持层9合成一个整体，方便安装、运输和携带。所述支持层9上还设有挂钩6，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。