[发明专利]一种曲面棱锥形微透镜阵列及带有该透镜阵列的背投屏幕

说明书

技术领域

本发明涉及背投光学屏幕，具体地说是一种背投影屏幕使用的曲面棱锥形微透镜阵列及带有该透镜阵列的背投屏幕。

背景技术

背投光学屏幕目前广泛应用于大型会议室、指挥控制中心、培训教育、电视会议、展示厅、展览馆、礼堂、体育馆、音乐厅、超级市场、机场、车站、码头、自助餐厅、橱窗等场合，甚至各种环境光强烈的复杂环境，这就对光学屏幕提出了更高的要求。

光学屏幕是指含一个或多个光学镜头系统的投影屏幕，背投影屏幕通常是由菲涅尔透镜与漫反射屏幕组成。光机出射的光线经过菲涅尔屏后变成平行光，再经过漫反射屏将光线散射，从而达到大视场观看的目的。现在，市面上主要的漫反射屏多为简单漫反射屏、柱面镜屏和玻珠屏的形式。

简单漫反射屏主要是直接对亚克力表面进行处理制作而成。菲涅尔透镜与简单漫反射屏配合后，从菲涅尔透镜出射的杂散光将产生很严重的眩光现象。

柱面镜屏的柱面镜组元结构如图1所示，入射光通过入射面的柱状凸透镜聚焦于出射面的柱状凸透镜附近，在出射面上相邻柱状凸透镜的中间区域形成凸起部分，在凸起部分印刷黑条纹1，这样可以保证出射面一侧有最大面积的涂黑，从而提高对比度。但由于柱面镜只能将水平方向的光线发散，而竖直方向的光线传播方向不变，这就导致了柱面镜屏幕在竖直方向的发散角很小，不能应用在大角度全方位的观看场合。

玻珠屏的结构如图2所示，在菲涅尔屏2与漫反射屏3之间使用细小的玻珠4，并在玻珠4面向观看者的一侧喷涂上一层黑色涂层5。玻珠4能将菲涅尔屏2折射过来的平行光发散，并传送至观看者。照在屏幕上的环境光则被黑色涂层5直接吸收掉。但由于玻珠之间的部分有黑色涂层5，这将导致至少21.5％的光能损失，如图3所示，所以玻珠屏在光能利用方面存在一定缺陷。

发明内容

为了解决现有漫反射屏存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种曲面棱锥形微透镜阵列及带有该透镜阵列的背投屏幕。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的曲面棱锥形微透镜阵列，由多个曲面棱锥形微透镜单元组成阵列结构，每个曲面棱锥形微透镜单元具有底面、顶面及连接底面与顶面的四个侧面；所述曲面棱锥形微透镜单元的底面为正方形，顶面为球面，侧面为弧面。

其中：所述曲面棱锥形微透镜单元的四个侧面的外表面镀有全反射膜；曲面棱锥形微透镜单元的顶面的外表面镀有增透膜；曲面棱锥形微透镜单元侧面的曲率半径大于0.04mm，两相对侧面之间的夹角小于60°；曲面棱锥形微透镜单元顶面的曲率半径大于0.01mm；曲面棱锥形微透镜单元底面的边长为0.05mm～0.5mm。

本发明带有曲面棱锥形微透镜阵列的背投屏幕，包括菲涅尔屏、曲面棱锥形微透镜阵列及带精细毛面的散射层，其中曲面棱形微透镜阵列由多个曲面棱锥形微透镜单元组成阵列结构，曲面棱锥形微透镜单元的底面与菲涅尔屏相连，顶面与带精细毛面的散射层相连，在相邻曲面棱锥形微透镜单元之间涂有黑色涂层。

其中：所述黑色涂层涂在曲面棱锥形微透镜单元侧面全反射膜的外表面。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明的曲面棱锥形微透镜阵列利用光线在曲面棱锥形微透镜单元的侧面发生全反射，并从顶面射出，可以保证光线各个角度的散射，不会出现柱面镜在垂直方向具有盲区的现象；曲面棱锥形微透镜单元相对两侧面之间的夹角角度保证了杂散光不会出射，从面达到了防眩光的效果。

2.曲面棱锥形微透镜单元7底面为正方形，可以使微透镜结构更加紧凑，避免了光能损失，不会出现玻珠阵列的光能损失问题。

3.本发明将曲面棱锥形微透镜阵列与菲涅尔透镜组合，形成用于LCD、LCOS、DLP为投影源的高清投影电视的背投屏幕，具有高透过率、高对比度、高分辨率、防眩光、大视场角的优点。

4.本发明在每个曲面棱锥形微透镜单元的侧面不发光部分涂有黑色涂层，可以将环境光吸收，从而提高了屏幕的对比度。

附图说明

图1为现有柱面镜组元背投屏幕的结构示意图；

图2为现有玻珠屏的结构示意图；

图3为现有玻珠屏的剖面图；

图4为本发明曲面棱锥形微透镜阵列的立体结构示意图；

图5为图4中曲面棱锥形微透镜单元的结构示意图；

图6为本发明带有曲面棱锥形微透镜阵列的背投屏幕的结构剖视图；