在背景光下工作的投影接收面制造技术

本发明专利技术是一种可以作为投影屏的宽带投影接收面。这种表面即使在强背景光下也能提供高增益，防止眩光和散斑，提供高对比度，保留灰度级线性，提供亮度均匀性，提供快速角度截止，保留偏光，并且具有在大光谱范围内工作的性能。这些结果是根据一种生产方法获得的，此方法将用于制造超大波长形态（外形）的工艺过程有目的的划分成用于子波长形态（光洁度）的材料工艺过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及投影接收面和制造该表面的方法，尤其涉及在强背景光下提供高对比度并且支持多幅同步图像的宽带投影屏。
技术介绍
投影屏在强背景光下不具有很好的效果。观众所看到的屏幕图像和原始投影图像有显著的差异。对于投影图像的较差再现效果的衡量尺度，如在相关的观看图像中，可以是任何一种客观的、可量化的度量参数或其组合。即使使用普通室内光作为投影屏的照明，投影到屏幕上的图像质量的许多度量也会严重恶化。直射太阳光投射到屏幕上一般会整体破坏图像质量的每个度量。现有技术已经试图克服投影屏的度量恶化，但在剧烈的环境光条件下保持高质量的复杂问题目前仍然没有解决方案。尽管一些技术保持了一个或几个图像质量度量，但各种现有技术在强背景光下都无法保持高质量图像的整组度量水平参数。下面评述当屏幕用于强背景光时，任意类型的现有技术尝试实现所有图像度量的良好水平时的困难。此评述设置了一个用于理解本专利技术的目标、唯一性和非显而易见的框架结构。对于现有技术，很重要的一点是要记住在本评述中，尽管现有技术屏幕已经在一个或多个性能度量方面成功获得了合适的水平，但没有单个现有技术屏幕能够在暴露于强背景光的情况下同时成功地获得所有度量。该评述中，可应用的现有技术类型中仅有少数例子被用于阐释各类型中获得各个度量的所需水平的性能。这些例子不是过分详细。而是相应类型的代表性实例，并提供一种手段用于理解度量的单个和交互复杂性。-->度量组不只包括屏幕图像的亮度参数。实际上，一旦图像亮度超过视觉阈值，优选使用一个有效的反射屏来获得，当屏幕上显示投影图像时，通过防止眩光和散斑，保持投影图像的对比度，保留灰度级线性，保持图像亮度均匀性，保真再现色调和色饱和度，同时保持原始投影图像的分辨率来监控其质量。此外，避免莫尔条纹，消偏光最小化，同时获得宽带性能在高性能屏幕上具有重要的价值。现有技术的类型。上述参照现有技术对于在强背景光下获得高质量投影图像的需求的评述，把现有技术粗略分为三种类型：传统单一增益漫散射屏幕，基于衍射的屏幕，以及反折射结构(组合了反射和折射)或纯反射形态的增益增强屏幕。传统单一增益投影屏门产生了一个包括屏幕前方整个半球的观看范围(观看者满意地看到屏幕上图像光的区域)。这是通过光漫射、光散射或两者结合获得的。屏幕的光洁度(表面粗糙度)，而不是屏幕的图案(形状)控制反射角的轮廓。从各个方向能看到明显和百分比相对固定的反射图像。具有这样的亮度轮廓的理论屏幕是朗伯屏幕，其把图像集合光同向散射到前半球。油漆、粉末、纸张、塑料和卷曲金属是近似于朗伯性能的典型的屏幕表面。如下所述，单一增益屏幕不适用于强背景光下的操作。基于衍射的屏幕使用光波干扰现象来产生屏幕本身，或优选把反射光产生到观看范围，其具有或不具有下述增益。由于许多原因，基于衍射的屏幕不考虑用于强背景光下的操作。增益增强的投影屏对于一些观看位置，比起单一增益屏幕对相同位置提供了更大的亮度。这是把朗伯范围内的一部分光改变方向从而添加到另一部分上的结果。其效果是投射光的大部分受投影屏表面元件的图案(形状)影响而改变方向(散射)。如图1的8所示，反折射屏幕系统使用折射过程和反射过程获得增强的增益。首先，入射投影光投射到偏转光路的折射层(透镜阵列、光学玻璃珠、棱镜等)。然后光到达第二层。该层把光从折射层反射回去，由此光入射到比朗伯屏幕更小的观看范围。(其他反折射系统的细节不同，但概念相同。)-->稍后讨论将揭示反折射屏幕在强背景光下获得高质量图像的缺陷。许多问题是由残留漫射区域产生的，尽管不能获得所需反射元件的图案来控制散射也是一个因素。使用纯反射形态的增益增强投影屏在屏幕正面具有小散射单元阵列，用于把投影光反射到缩小的观看范围内，这是通过在连续反射面本身上具有预设曲度或斜率的反射镜件(mirrorlette)阵列，或者在用于支撑反射器的屏幕上的介质内对单个反射器的取向，而不是用反折射屏幕系统将光衍射以改变方向。现有技术中使用反射形态能提供强背景光下的最佳操作光路。但是不具备反射形态的现有技术在这种条件下对于保持高质量图像所需的所有度量上具有足够好的性能。即使漫散射已经被降低到一部分散射(重定向)光；现有技术仍不能足够降低漫散射来解决强背景光的问题。上述三种类型的现有技术的评述没有必要过于详尽，同样特定的现有技术的实例使用的划分成各个类型的分界参数也不是确定或绝对的。尽管如此，上述评述提供了现有技术的实现中公正和完整的概念表示。由此来讨论现有技术在强背景光环境下不能产生高对比度图像的缺陷。此讨论在前面提及的度量下进行，即：亮度图像的产生效率，防止产生闪点和散斑，保持投影图像的对比度，保留灰度级的线性，保持图像亮度的均匀性，保真再现色调和色饱和度，同时保持原始图像的分辨率。为此，需要添加上述需要避免莫尔条纹、消偏光最小化、获取宽带性能，以及实现商业可用性。下面是现有技术关于单个度量的讨论。关于现有技术中屏幕亮度的产生效率：当观众不是必须分布在屏幕的整个前半球时的任意情况下，图1中曲线11所示的单一增益屏幕的亮度效率不够。图1中曲线12(点线曲线)，14(实线曲线)，16(短划线)所示的增益增强屏幕效率较高。其向观看位置反射更大的光功率，而向外周角反射较少，即使在外围角处确实接收到了反射光，观众也会面临不能容忍的图像失真。-->其中，增益8定义为高于曲线11的任何增长，如图1所示。增益通常是等量投影光下屏幕亮度和朗伯亮度的比率。透镜阵列如Hong(1986)申请的U.S.专利4,606,609，Bradley等人(1988)申请的4,767,186，以及Van De Ven(1990)申请的4,911,529，和各种玻璃珠结构一起，都是代表性的反折射屏幕系统，以及代表增益增强反射屏的银网表面，如图1中曲线12和14所示。玻璃珠屏幕是市场上最常见的屏幕类型。其具有各种形式的衬底材料成分和形态(形状)。玻璃珠屏幕可获得的增益受到可允许的实际区域存储密度范围的固有限制。可以获得度量值接近三的增益，尽管该增益并不常见。其他反折射屏幕可以具有更高的增益，但通常不具有图1中曲线16所期望的轮廓。与玻璃珠屏幕相比，其他反折射屏幕不适用于附加要求，例如宽带光谱操作以及根据需求保持图像暗度以保持高对比率。光的散射实际上是一个三维概念，所以屏幕的功率效率比图1所建议的二维图形要高得多。二维图形中，各个散射曲线下的面积保持恒定以满足能量守恒定律。三维图形中，能量守恒需要保持各个屏幕的散射表面下的体积。这加强了图1中屏幕增益的差异。当把强背景光偏离观看范围时，附加维对屏幕性能也有很大的效果。反射镜件从理论上说能产生比反折射屏幕更高的屏幕增益。如图1中曲线16的性能理论上只能用反射镜件获得，且仅当能够克服适当的制造障碍时，而这些障碍目前还无法克服。但是，现有技术尝试生产具有曲线16的轮廓的大型反射镜件是不成功的，因为与所建议阵列相关的基本概念甚至不能解决制造几十万阵列的问题，更别提所需上百万个非常小的光学质量元件。单个反射镜件的需求要考虑两个尺度。一个尺度是反射镜件的总尺寸和曲率，通常称为“外形(figure)”。单个反射镜件外形的外尺寸是其反射光波长的许多倍。也即，外形是指定的形状，并控制公差使其远大于反射镜件的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影接收面，其包括：一个形成为多个悬垂曲面状反射镜件的单板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-10-9 60/509,9731.一种投影接收面，其包括：一个形成为多个悬垂曲面状反射镜件的单板。2.一种投影接收面，其包括：一个形成为多个悬垂曲面状反射镜件的单板，所述单板具有第一侧和第二侧；附着在所述单板的所述第一侧和第二侧的其中一侧上的固体填充物。3.一种制造屏幕的方法，其包括：提供带有多个间隔开的尖缘的刀具，其中可以选择性地改变所述尖缘的尺寸；将可弯曲变形板附着在所述尖缘上；向所述可弯曲变形板施加一个力，使得所述板在所述尖缘的间隔内变形。4.如权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：向所述可弯曲变形板上灌注固体填充物。5.如权利要求3所述的方法，其中附着步骤包括：向所述尖缘上施加粘合胶，以及将所述可弯曲变形板放置在所述粘合胶上。6.如权利要求3所述的方法，其中所述施加力的步骤可包括施加可变的力，并且所述力可以用气压和液压流体之一来施加。7.如权利要求3所述的方法，其中所述尖缘可以确定的周边形状从下组中选择：正方形，矩形，三角形，六角形，五边形，圆形，椭圆形和分割单元。8.一种设计投影接收面的方法，其包括：从一系列连续单元中选择一个单元图形；为每个单元选择单元压力；9.一种根据权利要求8的设计投影接收面的方法，还包括：为每个单元选择尖缘厚度。10.一种具有多个反射镜件的投影接收面，产生了大于100∶1的偏光比。11.一种具有多个反射镜件的投影接收面，产生了大于250∶1的偏光比。12.一种具有多个反射镜件的投影接收面，产生了大于500∶1的偏光比。13.一种投影接收面，每平方英尺具有至少90000个单元。14.一种投影接收面，每平方英尺具有至少576个单元。15.一种具有多个单元的刀具，每个单元具有一定的宽度和边缘厚度，所述边缘厚度小于单元宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得D鲍尔森，
申请(专利权)人：莫林技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]