一种新型的视角可控的正投影屏幕的制作方法

本实用新型涉及一种投影屏幕，特别涉及一种新型的视角可控的正投影屏幕。

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圆形菲涅尔透镜加散射剂来实现。传统的圆形菲涅尔透镜在正视图上为一圈圈相互平行排列的偏心圆结构，利用圆形曲率对水平视角的主光线方向进行控制，利用圆形菲涅尔透镜上的锯齿状凸起对上下视角的主光线方向进行控制。圆形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，还能消除一部分环境光的影响，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，现有的圆形菲涅尔透镜很难同时将上下视角和水平视角的主光线方向合理射入人眼范围之内，实现较好的观影体验。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种新型的视角可控的正投影屏幕。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种新型的视角可控的正投影屏幕，包括菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括一圈圈相互平行排列的镜面单元，每个所述镜面单元的工作角在各个区域均保持不变，且每个所述镜面单元所形成的边缘轮廓为高阶曲线。

本实用新型所述的工作角为菲涅尔透镜的工作面与基板的夹角，本实用新型在每个镜面单元的工作角在各个区域均保持一致时，通过改变每个镜面单元的形状(椭圆形等其他高阶曲线)，而不是采用传统的圆形结构，从而可以改变圆周方向各处水平以及上下的光能量分配比例，可以改善普通的圆形菲涅尔透镜的光能在人眼的观看区域内上下校正过头左右校正不足的现象，实现对视角的主光线范围的有效控制，使得上下视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。且每个镜面单元的工作角在各个区域均保持一致，仅通过改变镜面单元的形状，就可以实现对主光线方向的控制，更加方便加工，加工精度高。

优选的，所述高阶曲线的形状为椭圆形或抛物线形。

优选的，每个所述镜面单元上均叠加有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水平视角，利用柱面微单元扩大水平视角，提高屏幕的均匀性。

优选的，每个所述镜面单元均包括工作面和干扰面，且所述柱面微单元设于所述工作面上，方便加工，避免产生额外干扰光线。

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，且所述柱面微单元表面相对于所述镜面单元内凹或外凸。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，所述菲涅尔透镜层贴合在支撑层上，且所述菲涅尔透镜层和支撑层之间设有反射层。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，所述反射层只设置在所述镜面单元的工作面上，从而可避免干扰面也发生反射而产生干扰光线，有利于提高屏幕的清晰度和对比度。

优选的，所述镜面单元的干扰面设置有黑漆膜，用以吸收环境光，提高对比度。

优选的，所述射层通过粘接层和所述支撑层粘接在一起，且所述粘接层中混合有黑色颜料，用以吸收环境光，提高对比度。

优选的，所述支撑层为具有内凹曲率的曲面结构。可利用曲面支撑层的曲率大小对水平视角的主光线方向进行控制，从而可提高屏幕增益，且将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，可有效提高观看均匀度，提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。

优选的，所述支撑层包括支撑前层、支撑中层和支撑后层，且所述支撑中层为蜂窝板结构。支撑层对整个屏幕起到支撑保护的作用，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，所述支撑层采用柔性材料制作而成，从而整个屏幕可以弯曲，不占用运输空间，可大幅节省运输成本。在安装时，可以卷曲收纳在房屋高处，使用时才放下来，从而可以减小安装空间，且避免了屏幕长期暴露在空气中，容易沾染灰尘的问题。

优选的，所述支撑层的材质为布、聚氨酯、PVC或PC。

优选的，所述屏幕还包括保护层、着色层、平整固力层和散射层。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。

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，所述屏幕还设有连接在所述支撑层和上述各层周围的边框，将各层和支撑层合成一个整体，方便安装、运输和携带。

优选的，所述支撑层上还设有挂钩，方便安装。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型所述的工作角为菲涅尔透镜的工作面与基板的夹角，本实用新型在每个镜面单元的工作角在各个区域均保持一致时，通过改变每个镜面单元的形状(椭圆形等其他高阶曲线)，而不是采用传统的圆形结构，从而可以改变圆周方向各处水平以及上下的光能量分配比例，可以改善普通的圆形菲涅尔透镜的光能在人眼的观看区域内上下校正过头左右校正不足的现象，实现对视角的主光线范围的有效控制，使得上下视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。且每个镜面单元的工作角在各个区域均保持一致，仅通过改变镜面单元的形状，就可以实现对主光线方向的控制，更加方便加工，加工精度高。

2、反射层只设置在所述镜面单元的工作面上，从而可避免干扰面也发生反射而产生干扰光线，有利于提高屏幕的清晰度和对比度；干扰面设置有黑漆膜或粘接层中混合有黑色颜料，用以吸收环境光，提高对比度；每个所述镜面单元上均叠加有多个竖直排列的柱面微单元，利用柱面微单元扩大水平视角，提高屏幕的均匀性。

3、所述支撑层为具有内凹曲率的曲面结构，利用曲面支撑层的曲率大小对水平视角的主光线方向进行控制，从而可提高屏幕增益，且将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，可有效提高观看均匀度，提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验；所述支撑层采用柔性材料制作而成，从而整个屏幕可以弯曲，不占用运输空间，可大幅节省运输成本。在安装时，可以卷曲收纳在房屋高处，使用时才放下来，从而可以减小安装空间，且避免了屏幕长期暴露在空气中，容易沾染灰尘的问题。

附图说明：

图1是本实用新型实施例1所述的菲涅尔透镜层的正视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是本实用新型实施例1所述的正投影屏幕的光路示意图(竖直方向)。

图5是本实用新型实施例1所述的正投影屏幕的光路示意图(水平方向)。

图6是本实用新型实施例2所述的具有柱面微单元的菲涅尔透镜层的结构示意图。

图7是本实用新型实施例2所述的具有柱面微单元的菲涅尔透镜层的光路示意图(水平方向)。

图8是本实用新型实施例3所述的正投影屏幕的结构示意图。

图9是本实用新型实施例4所述的正投影屏幕的结构示意图。

图10是本实用新型实施例5所述的曲面支撑层曲率的示意图。

图11是本实用新型实施例5所述的正投影屏幕的光路示意图(水平方向)。

图12是本实用新型实施例7所述的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，511-工作面，512-干扰面，513-基板，52-柱面微单元， 6-挂钩，7-反射层，8-粘接层，9-支撑层，91-支撑前层，92-支撑中层，93-支撑后层，10-边框，11-黑漆膜。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

如图1-图3所示，一种新型的视角可控的正投影屏幕，包括菲涅尔透镜层 5，所述菲涅尔透镜层5包括一圈圈相互平行排列的镜面单元51，每个所述镜面单元51均包括工作面511和干扰面512和基板513，菲涅尔透镜的工作面511 与基板513的夹角设为工作角。每个所述镜面单元51的工作角在各个区域均保持不变，且每个所述镜面单元51所形成的边缘轮廓为高阶曲线，所述高阶曲线的形状为椭圆形或抛物线形。

如图4-图5所示，在每个镜面单元的工作角在各个区域均保持一致时(即图中在A-A剖面和B-B剖面处，剖视得到的工作角a1＝b1，a2＝b2，a3＝b3)，通过改变每个镜面单元的形状(椭圆形等其他高阶曲线)，而不是采用传统的圆形结构，从而可以改变圆周方向各处水平以及上下的光能量分配比例，可以改善普通的圆形菲涅尔透镜的光能在人眼的观看区域内上下校正过头左右校正不足的现象，实现对视角的主光线范围的有效控制，使得上下视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。且每个镜面单元的工作角在各个区域均保持一致，仅通过改变镜面单元的形状，就可以实现对主光线方向的控制，更加方便加工，加工精度高。

实施例2

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，每个所述镜面单元51的工作面511上均叠加有多个竖直排列的柱面微单元52，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表面相对于所述镜面单元51内凹或外凸，如图7所示，利用柱面微单元扩大水平视角，提高屏幕的均匀性。

实施例3

如图8所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述菲涅尔透镜层5通过粘接层8贴合在支撑层9上，所述支撑层9包括支撑前层91、支撑中层92和支撑后层93，所述支撑中层92为蜂窝板结构，且所述菲涅尔透镜层5和支撑层9 之间设有反射层7。所述反射层7只设置在所述镜面单元51的工作面511上，从而可避免干扰面也发生反射而产生干扰光线，有利于提高屏幕的清晰度和对比度。所述镜面单元51的干扰面512设置有黑漆膜11，用以吸收环境光，提高对比度。

实施例4

如图9所示，本实施例与实施例3的区别在于，本实施例的干扰面512没有设置黑漆膜，而是在所述粘接层8中混合有黑色颜料，同样可以起到吸收环境光，提高对比度的作用。

实施例5

如图10所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述菲涅尔透镜层5通过粘接层8贴合在支撑层9上，所述支撑层9为具有内凹曲率的曲面结构，所述支撑层9的宽度W和曲率半径R的比值为W/R＝1-10。

如图11所示，投影光线经过曲面支撑层9时，利用曲面支撑层9的曲率大小可对水平视角的主光线方向进行有效控制，从而可提高屏幕增益，且将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，可有效提高观看均匀度，提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。

实施例6

本实施例与实施例2的区别在于，所述菲涅尔透镜层5通过粘接层8贴合在支撑层9上，所述支撑层9采用柔性材料制作而成，所述支撑层的材质为布、聚氨酯、PVC或PC。从而整个屏幕可以弯曲，不占用运输空间，可大幅节省运输成本。在安装时，可以卷曲收纳在房屋高处，使用时才放下来，从而可以减小安装空间，且避免了屏幕长期暴露在空气中，容易沾染灰尘的问题。

实施例7

如图12所示，本实施例与实施例3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和散射层4，所述着色层2、平整固力层3和散射层4 三者加工为一体合为一层。

所述屏幕还设有连接在所述支撑层9和上述各层周围的边框10，将各层和支撑层9合成一个整体，方便安装、运输和携带。所述支撑层9上还设有挂钩6，方便安装。

以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。