投影系統的制作方法

投影系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種投影系統，通過該投影系統可減少對用戶的空間使用所施加的約束。所述投影系統包括：投影儀和屏幕。所述屏幕包括用于透射從所述投影儀傳入的圖像光的第一膜，以及用于透射穿過所述第一膜透射的所述圖像光的第二膜。用于朝向所述第二膜折射或反射所述圖像光的圖案形成在所述第一膜的接收所述圖像光的光入射面上。所述圖像光的進入所述第一膜的入射角不小于20度。
【專利說明】投影系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明的一個方面涉及一種投影系統。
【背景技術】
[0002]按照慣例，其中從屏幕后面投影圖像光的背投影系統是已知的。例如，日本專利公開N0.2004-533636描述了一種用于使用背投影系統向觀眾顯示信息的方法。此方法包括提供可呈現圖像的投影儀的步驟，以及提供柔性屏幕的步驟，所述柔性屏幕具有接收來自投影儀的光的背面以及在與所述背面相對的一側上的顯示面。

【發明內容】

[0003]對于常規的背投影系統例如在日本專利公開N0.2004-533636中所述的背投影系統而言，必須將投影儀放置成與屏幕相距一定距離。因此，在投影儀與屏幕之間的空間中形成了所謂的“死空間”，并且可由用戶使用的空間減少了等同的量。因此，需要一種投影系統，通過所述投影系統可減少對用戶的空間使用所施加的約束。
[0004]根據本發明的實施例的投影系統包括投影儀和屏幕，所述屏幕包括用于透射從投影儀傳入的圖像光的第一膜，以及用于透射穿過第一膜透射的所述圖像光的第二膜。用于朝向第二膜折射或反射圖像光的圖案形成在所述第一膜的接收所述圖像光的光入射面上，并且所述圖像光的進入所述第一膜的入射角不小于20度。
[0005]根據該實施例，從投影儀傳入的圖像光的入射角不小于20度，并因此，投影儀被放置成更接近屏幕。因此，消除了等同量的死空間，并且可減少對用戶的空間使用所施加的約束。
[0006]在根據另一個實施例的投影系統中，所述圖案可為由多個棱柱凹凸圖案形成的基本上同心的圓形圖案。
[0007]在根據另一個實施例的投影系統中，所述圖像光的進入第一膜的所述入射角可不小于25度。
[0008]在根據另一個實施例的投影系統中，所述圖像光的進入第二膜的所述入射角可小于20度。
[0009]在根據另一個實施例的投影系統中，所述圖像光的進入第二膜的所述入射角可不大于15度。
[0010]在根據另一個實施例的投影系統中，微珠層可被涂覆在所述第二膜的接收所述圖像光的所述光入射面上。
[0011]在根據另一個實施例的投影系統中，光吸收層可形成在所述微珠層的內側上。
[0012]在根據另一個實施例的投影系統中，所述第一膜和所述第二膜可橫跨中間層面向彼此，所述中間層具有小于1.3的折射率。
[0013]在根據另一個實施例的投影系統中，所述第一膜的邊緣與所述第二膜的邊緣經由粘結層而層壓在一起，并且所述中間層可為空氣層。[0014]根據本發明的一個方面，可提供一種投影系統，通過所述投影系統可減少對用戶的空間使用所施加的約束。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是示意性地示出根據一個實施例的投影系統的透視圖。
[0016]圖2是沿著圖1中描繪的屏幕的例子的線I1-1I截取的橫截面圖。
[0017]圖3是示出棱柱形圖案的圖式。
[0018]圖4是示出同心圓形圖案的圖式。
[0019]圖5是示出偽同心圓形圖案的圖式。
[0020]圖6是用于形成圖5中描繪的圖案的晶粒的放大圖。
[0021]圖7是沿著圖1中描繪的屏幕的另一個例子的線I1-1I截取的橫截面圖。
[0022]圖8是描述到屏幕的圖像光的入射角的圖式。
[0023]圖9是顯示到屏幕的圖像光的入射角與亮度之間的關系的曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]在下文中參考附圖來詳細地描述本發明的實施例。要注意的是，在附圖的說明中，給類似或相同的組件指定了相同的附圖標號，并且省略其重復性說明。
[0025]根據一個實施例的投影系統I為背投影系統，其從屏幕的背面投影圖像光。如圖1所示，投影系統I包括投影儀10和屏幕20。屏幕20層壓在玻璃窗、透明丙烯酸板或類似物上。要注意的是，在圖1所示的例子中，矩形屏幕20描繪為層壓在窗W上，但可根據需要來選擇屏幕20的形狀以及投影系統I的放置位置。例如，其中將使用人形屏幕的投影系統設置在地板上的實施例是可能的。
[0026]投影儀10為輸出將被投影在屏幕20上的圖像光的裝置。例如，可將超短焦距投影儀用作投影儀10。投影儀10將來自信息處理器(例如，個人計算機(PC)或類似物)的圖像信號輸入轉換成圖像光，并從光源輸出該圖像光。作為圖像光輸出的投影圖像可以是靜態圖像或活動圖像。
[0027]屏幕20為用于顯示從投影儀10發射的圖像光的平坦裝置。屏幕20在其背面上直接地接收從投影儀10的光源發射的圖像光，并朝向顯示面透射所述圖像光，所述顯示面為與所述背面相對的側面。如圖2所示，屏幕20設置有用作背面的第一膜30、以及層壓在該第一膜30上并用作顯示面的第二膜40。要注意的是，在必要時，圖像光在圖2中顯示為“L”且向前。
[0028]第一膜30為透光膜(轉向膜)，其接收來自投影儀10的圖像光，并朝向第二膜40折射或反射該圖像光。圖案31形成在第一膜30的光入射面(光接收面)上，所述光入射面為屏幕20的背面，用于朝向第二膜40折射或反射圖像光。圖案31為凹凸圖案，在其中布置有具有邊緣線的山狀細小凸起部分。
[0029]圖案31的形式不受限制。例如，如圖3所示，圖案31可以是棱柱形圖案(在下文中稱為“棱鏡圖案”)或菲涅耳透鏡狀圖案。當圖案31為棱鏡圖案時，來自投影儀10的圖像光反射并然后朝向第二膜40行進。當圖案31為菲涅耳透鏡狀圖案時，圖像光在該圖案內折射并然后朝向第二膜40行進。如圖3所示，當圖案31為棱鏡圖案或菲涅耳透鏡狀圖案時，第一膜30相對于投影儀10設置成使得圖案的邊緣線與圖像光的光路相交。
[0030]棱鏡圖案可構造為其中在一致的方向上布置多個折疊三角形桿的圖案。另外，棱鏡圖案可構造為其中在一致的方向上布置具有線性邊緣線的山狀凸起部分的圖案。作為另外一種選擇，棱鏡圖案可構造為其中在一致的方向上布置沿著一致的方向延伸的“V”形凹槽的圖案。
[0031]棱鏡圖案和菲涅耳透鏡狀圖案均可以容易地且廉價地制造。然而，在這些情況下，到形成所述圖案的傾斜面的圖像光的入射角在圖案的邊緣線方向上是不一致的。因此，在其中屏幕20很大的情況下，投影圖像的局部顏色變深。更具體地講，屏幕放置成沿著圖案的邊緣線方向(其中入射角較大的位置)離光源越遠，投影圖像的亮度下降就越多。
[0032]如圖4所示，圖案31可以是其中以同心圓形方式布置具有半圓形邊緣線的山狀凸起部分的圖案。在這種情況下，第一膜30定位成使得同心圓的圓心接近于投影儀10的位置。
[0033]當使用同心圓形圖案時，到形成所述圖案的傾斜面的圖像光的入射角在整個屏幕20上是一致的。因此，可在整個屏幕20上維持投影圖像的亮度處于或高于某一程度。然而，必須考慮到制造成本，因為必須特定于將使用的屏幕20的尺寸來制造同心圓形圖案。
[0034]如圖5所示，圖案31可由多個棱鏡圖案形成，所述多個棱鏡圖案布置成形成偽同心圓形狀。如圖6所示，此圖案31通過以下步驟形成:首先，通過布置規則的多邊形(如，等邊六邊形)瓦片(tile)(其中形成有所述棱鏡圖案)來形成晶粒，以便形成偽同心圓形邊緣線；并然后使用該晶粒經由微復制技術而在透光膜上形成偽圓形圖案31。
[0035]當使用偽圓形圖案31時，到形成所述圖案的傾斜面的圖像光的入射角在整個屏幕20上是大體一致的。因此，與當使用同心圓形圖案時相同，可在整個屏幕20上維持投影圖像的亮度處于或高于某一程度。另外，由于唯一的要求為在瓦片上形成棱鏡圖案，因此可容易地且廉價地制造所述瓦片，并且此外，有可能在各種大小的屏幕20的制造中使用所述瓦片。因此，可控制制造成本。
[0036]第二膜40為透光膜，該透光膜在其背面上接收從第一膜30進入的圖像光，并將所述圖像光從背面輸出到顯示面，所述顯示面為與背面相對的側面。在該實施例中，將3M公司制造的背面投影膜(RPF)(如，3MTMRPF120)用作第二膜。如圖2所示，第二膜40 (RPF)包括透明基底41、粘結劑42、透明聚氯乙烯(PVC)膜43、微珠層44和光吸收層(擋光層)45。
[0037]透明基底41的第一面用作屏幕20的顯示面，并且使用粘結劑42將PVC膜43粘附到透明基底41的第二面(與第一面相對的側面)。微珠層44被涂覆在PVC膜43的一面上，所述面與第二膜40的背面(圖像光的光入射面)相對應。PVC膜43與微珠層44 (或換句話講，微珠層44的內側)之間的空間填充有光吸收層(擋光層)45，所述光吸收層由黑色聚氯乙烯形成。光吸收層45阻擋周圍光進入，并因此用于增加圖像光的對比度。可將玻璃微珠和由丙烯酸樹脂(例如PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯))形成的微珠及類似物用于微珠層44。
[0038]第一膜30和第二膜40經由粘結層粘結在一起。可根據需要選擇用于粘結這兩個膜的方法，并因此，粘結層不限于單一的構造。例如，可經由施加到膜中的每一者的邊緣的粘結劑或粘合帶來粘結第一膜30與第二膜40。在這種情況下，如圖2所示，空氣層50占據第一膜30與第二膜40之間的除邊緣之外的區域，并因此，第一膜30與第二膜40之間的折射率為1.0。作為另外一種選擇，如圖7所示，可通過用具有小于1.3的折射率的粘結劑51來填充第一膜30與第二膜40之間的空間而將這些膜粘結在一起。在任一情況下，第一膜30和第二膜40布置成經由中間層50或51面向彼此，所述中間層具有小于1.3的折射率。
[0039]投影儀10和屏幕20定位成使得從投影儀10發射的圖像光在第一膜30上的入射角不小于20度或不小于25度。這里，“入射角”是指在垂直于光入射面的線與入射光的光路之間形成的角度。在圖8所示的例子中，入射角在屏幕20的頂端被表示為“ α ”，所述頂端為遠離投影儀10的端部，并且在屏幕20的下端被表示為“ β ”，所述下端是接近投影儀10的端部。因此，入射角的范圍Θ為β≤Θ≤a，并且在從下限β到上限a的部分或全部范圍中，入射角Θ不小于20度或不小于25度。如果投影儀10為超短焦距投影儀，則可將投影儀10放置成沿著屏幕20的顯示面的法線的軸線非常接近于屏幕20。投影儀10放置成離屏幕20越近，入射角Θ就將變得越大。
[0040]上文所述的以入射角Θ進入屏幕20的圖像光在形成于第一膜30的光入射面上的圖案31處折射或反射，并朝向第二膜40前進。此處，圖像光從第一膜30進入第二膜40的入射角小于20度，或不大于15度。因此，形成圖案31，以便將圖像光以小于20度或不大于15度的入射角輸入到第二膜40，其中所述圖像光以不大于20度或不大于25度的入射角進入第一膜30。可通過調整形成所述圖案31的凸起部分的底角(bottom angle)折射或反射所述圖像光，如上文所述。
[0041]當如在該實施例中將RPF用作第二膜40時，如果入射角為20度或更大，則將由于微珠層44和光吸收層45而不能確保足以使圖像能夠被觀察者觀察的亮度程度。這是因為:如果入射角為20度或更大，則大部分圖像光將被光吸收層45吸收。如果配置成使得在圖像光的入射角為O度時亮度是100 (這是最理想的，如圖9所示)，則當入射角在±15度內時可確保相對亮度超過50，并且當入射角在±20度內時可確保相對亮度為30或更大，這是圖像可被觀察者看到的程 度。因此，圖像光在第二膜40上的入射角可小于20度，或可為15度或更小。
[0042]如上所述，根據該實施例，從投影儀10傳入的圖像光的入射角不小于20度，并因此，投影儀10被放置成更接近于屏幕20。因此，消除了等同量的死空間，并且可減少對用戶的空間使用所施加的約束。這意味著，即使在采用投影系統I的情況下，用戶仍能夠以可用的方式來使用現有空間。例如，如果將超短焦距投影儀沿著屏幕的顯示面的法線的軸線以鄰近屏幕的狀態定位在地板上或天花板上，則可基本上完全消除死空間。
[0043]另外，根據該實施例，圖像光從第一膜30進入第二膜40的入射角小于20度。因此，投影在屏幕20的顯示面上的圖像光的亮度可維持于或高于某一程度(圖9中所示，相對亮度為30或更大)。如在該實施例中使用光吸收層45，則圖像的對比度將增加，并因此，SP使在亮度相當低的情況下仍可在屏幕20上顯示清晰圖像。
[0044]已基于所述實施例來詳細描述了本發明。然而，本發明并不限于上述實施例。可在不偏離本發明的范圍的情況下對本發明作出各種修改形式。
[0045]在上述實施例中，第二膜40包括微珠層44和光吸收層45，但這些層并非必要的組件。此外，用作第二膜40的透光膜的類型并不受限制。在此種情況下，可通過將圖像光投影在第二膜40上的入射角調整為小于20度或15度或更小而向觀察者顯示清晰且明亮的圖像。
[0046]夾置在第一膜30與第二膜40之間的中間層的折射率可為接近于約1.3的值。例如，在其中第一膜30與第二膜40之間的空間填充有丙烯酸粘結劑的情況下，中間層的折射率將介于約1.4至約1.5。另外，在其中膜30與40之間的空間填充有水的情況下，中間層的折射率將為約1.33。
【權利要求】
1.一種投影系統，包括:投影儀，以及 屏幕，其包括用于透射從所述投影儀傳入的圖像光的第一膜，以及用于透射穿過所述第一膜透射的所述圖像光的第二膜， 其中 用于朝向所述第二膜折射或反射所述圖像光的圖案形成在所述第一膜的接收所述圖像光的光入射面上，并且 所述圖像光的進入所述第一膜的入射角不小于20度。
2.根據權利要求1所述的投影系統，其中所述圖案為由多個棱柱凹凸圖案形成的基本上同心的圓形圖案。
3.根據權利要求1或2所述的投影系統，其中所述圖像光的進入所述第一膜的所述入射角不小于25度。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的投影系統，其中所述圖像光的進入所述第二膜的所述入射角小于20度。
5.根據權利要求4所述的投影系統，其中所述圖像光的進入所述第二膜的所述入射角不大于15度。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的投影系統，其中微珠層被涂覆在所述第二膜的接收所述圖像光的所述光入射面上。
7.根據權利要求6所述的投影系統，其中光吸收層形成在所述微珠層的內側上。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的投影系統，其中所述第一膜和所述第二膜橫跨中間層面向彼此，所述中間層具有小于1.3的折射率。
9.根據權利要求8所述的投影系統，其中所述第一膜的邊緣與所述第二膜的邊緣經由粘結層而層壓在一起，并且所述中間層為空氣層。
【文檔編號】G03B21/60GK103748514SQ201280040197
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月22日 優先權日:2011年8月24日
【發明者】竹之內崇, 唐澤文男, 佐佐木徹 申請人:3M創新有限公司