具有高对比度的正投影屏幕制造技术

本发明专利技术公开了一种光漫射光学构造。该光学构造包括对称光学漫射器，所述对称光学漫射器以第一视角AH沿着第一方向散射光并且以第二视角AV沿着与第一方向正交的第二方向散射光，其中，AV基本等于AH。该对称光学漫射器包括光学透明的第一层和多个随机布置的光学透明微珠，光学透明微珠部分嵌入在第一层中，使微珠的一些部分暴露。该光学构造还包括镜面反射器，该镜面反射器反射没有被对称光学漫射器散射的光。所述镜面反射器对于0度的入射角在可见范围内具有第一平均反射率Ro以及对于60度的入射角在可见范围内具有第二平均反射率R60。Ro/R60为至少1.5。该光学构造还包括吸光层，该吸光层吸收没有被所述镜面反射器反射的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及投影屏幕。本专利技术尤其适用于具有高光学增益和对比度的对称正投影屏幕。
技术介绍
显示装置通常向观众呈现信息。就显示器的各种特性方面来描述显示器的性能。一种这样的特性是显示器吸收源自各种光源(诸如房间中或街道上的灯泡或太阳)的环境光的能力。通常，入射到显示器上并没有被显示器吸收的环境光叠加在所呈现的信息上，从而导致图像对比度降低。由于环境光导致对比度降低通常被称为“偏白现象(washout)”。在环境光非常亮的应用中，尤为关注偏白现象。例如，在室外应用中，来自太阳的环境光可以大大降低显示器对比度，从而观众难以察觉到所呈现的信息。显示器(如，机动车辆中用到的仪表板)尤其容易由于太阳光而出现偏白现象。通常，将显示器置于外壳中，以减少到 达显示器的环境光。通常，将外壳制成黑色，以通过减少外壳反射的光量来进一步减少偏白现象。显示器的另一种特性是视角。通常理想的是，容易沿着水平方向和垂直方向在预定的视角范围内观看到所呈现的信息。当一种显示特性改进时，一种或多种其它显示特性通常劣化。结果，为了最好地满足给定显示应用的性能标准，在显示装置中进行某些权衡。因此，仍然需要整体性能提高同时满足最小性能标准的显示器。
技术实现思路
总体上，本专利技术涉及投影屏幕。本专利技术还涉及可以显示具有高亮度和对比度的图像的投影系统。在一个实施例中，一种光漫射光学构造包括对称光学漫射器，所述对称光学漫射器以第一视角AH沿着第一方向散射光并且以等于Ah的第二视角Av沿着与第一方向正交的第二方向散射光。所述对称光学漫射器包括第一层和多个微珠，这些微珠部分嵌入在所述第一层中，使微珠的一些部分暴露。该光学构造还包括反射器，所述反射器反射没有被所述对称光学漫射器散射的光并且对于O度的入射角在可见范围内具有第一平均反射率R。以及对于60度的入射角在可见范围内具有第二平均反射率R6(i。RyR6tl为至少I. 5。该光学构造还包括吸收没有被所述镜面反射器反射的光的吸光层。在一些情况下，Ah/Av不大于I. 2或不大于1.1。在一些情况下，所述第一层的平均光学透射率不小于70%或不小于80%。在一些情况下，所述微珠的平均光学透射率不小于70%或不小于80%。在一些情况下,所述微珠大体是球形的。在一些情况下，所述微珠的折射率范围为I. 3至3. 2、或I. 4至2. 5、或I. 4至2。在一些情况下，所述微珠的折射率和所述第一层的折射率之差不大于O. 05、或不大于O. 03、或不大于O. 02。在一些情况下，所述对称光学漫射器基本是偏振不敏感的。在这种情况下，两个相互正交的偏振入射光的所述对称光学漫射器的增益曲线相差不超过10%、或不超过5%。在一些情况下，可见波长下的所述镜面反射器的镜面反射率与总反射率之比不小于O. 7、或不小于O. 8、或不小于O. 9。在一些情况下，RyR6tl为至少I. 7、或至少2。在一些情况下，所述镜面反射器包括可见范围内的基本平坦的反射谱。在一些情况下，所述镜面反射器的蓝色波长下的反射率与红色波长下的反射率之比的范围为O. 8至I. 2、或O. 9至1.1。在一些情况下，一种正投影屏幕包括所述光漫射光学构造。在一些情况下，一种投影系统包括一个或多个成像装置，所述成像装置将图像投影到显示平面上；和所述光漫射光学构造，所述光漫射光学构造位于所述显示平面中。在这种情况下，所述一个或多个成像装置的输出光可以是偏振或未偏振的。在另一个实施例中，一种光漫射光学构造包括对称光学漫射器，所述对称光学漫射器包括多个随机布置的微透镜。光学漫射器以第一视角AH沿着第一方向散射光并且以等于Ah的第二视角Av沿着与第一方向正交的第二方向散射光。所述光学构造还包括镜面反射器，所述镜面反射器反射没有被所述对称光学漫射器散射的光。所述反射器对于O度的入射角在可见范围内具有第一平均反射率R。以及对于60度的入射角在可见范围内具有第二平均反射率1 6(1。RyR6tl之比为至少I. 5。所述光学构造还包括吸光层，所述吸光层吸收没有被所述镜面反射器反射的光。在一些情况下，所述多个随机布置的微透镜包括部分嵌入在第一层中并且部分暴露的多个随机布置的颗粒。在另一个实施例中，一种投影系统包括图像投影光源，所述光源沿着第一方向将图像光投影到图像平面上。所述第一方向与水平方向成角度Θ i。所述投影系统还包括环境光源，所述环境光源沿着第二方向发射环境光，所述第二方向与所述水平方向成角度θ2。所述投影系统还包括对称光学漫射器，所述光学漫射器置于所述图像平面内并且沿着所述水平方向具有第一视角Ah并且沿着垂直方向具有第二视角Av。Ah等于Αν。Αν/2大于01且小于θ2。所述投影系统还包括镜面反射器，所述镜面反射器反射没有被所述对称光学漫射器散射的光并且对于Q1的入射角在可见范围内具有第一平均反射率R1以及对于θ2的入射角在可见范围内具有第二平均反射率R2, R1ZR2为至少I. 5。附图说明结合附图对本专利技术的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本专利技术，其中图I是投影系统的示意性侧视图；图2是投影屏幕的水平增益曲线和垂直增益曲线的示意图；图3是投影系统的示意性侧视图；图4是光学漫射器的示意性侧视图；图5是结构化表面的示意性俯视图；图6是另一个光学漫射器的示意性侧视图；图7是光学构造的示意性侧视图。在本说明书中，多个附图中使用的相同附图标记是指具有相同或类似性质和功能的相同或类似的元件。具体实施例方式本专利技术整体涉及投影屏幕。本专利技术所公开的投影屏幕具有对称的视角并且能够显、示具有高对比度、高亮度和高光学增益的图像。在一些情况下，本专利技术所公开的投影屏幕将所需光(如，来自图像投影器的光)重新导向观众，并且重新引导不需要的光(如，来自环境光源的光)背离观众。本专利技术所公开的屏幕尤其利于户外或光线充足环境下使用的显示装置。本专利技术所公开的屏幕利用不同的机制来增强图像亮度并吸收环境光。投影屏幕装配有角度敏感镜面反射器，该反射器对较小的入射角具有高反射率而对较大的入射角具有低反射率。图像射线通常具有较小的入射角并且被镜面反射器反射。另一方面，环境光线通常具有较大的入射角并且被镜面反射器透射并且被吸光层吸收。通过选择性反射所需的图像射线并且透射不需要的环境光线，本文所公开的屏幕提供具有高亮度和对比度的图像。图I是总体限定三个对角轴线x、y和z的投影系统100的示意性侧视图。投影系统100包括图像投影光源110、环境光源140和光漫射光学构造190，该光漫射光学构造包括对称光学漫射器170、大体镜面反射器150和吸光层160。 图像投影光源110将大体沿着第一方向112的图像光111投影到图像平面120上。第一方向112与沿着X轴的水平方向130成角度θ1()在一些情况下，角度Q1基本上等于零。在这种情况下，角度Q1小于20度、或小于15度、或小于10度、或小于5度、或小于3度。环境光源140大体沿着第二方向142发射环境光141，该第二方向与水平方向130成角度θ2。在一些情况下，角度θ2大体大于角度θ1()在这种情况下，角度θ2比角度Q1大至少20度、或至少30度、或至少40度、或至少50度、或至少60度、或至少70度。在一些情况下，角度Θ 2大于40度、或大于5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇锋，大卫·T·尤斯特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：