[发明专利]反射图象投射屏及包括这种屏的图象投射系统

说明书

本发明涉及反射图象投射屏，该屏包括偏振器及反射层，该反射层反射通过偏振器入射在反射层上的辐射。

本发明还涉及包括这种反射图象投射屏的图象投射系统。

在开头段落中所述那种类型反射图象投射屏的图象投射系统可见欧洲专利申请EP0295913A2。该申请中所述的图象投射屏是反射图象投射屏，可制作成例如金属屏。不仅图象投影仪传送的辐射(以后称作信号光)而且外来光也入射在图象投影屏上，并由该屏反射入观众室，所以为了能够观看到对比层次丰富的图象，该屏的四周应相当暗。为此，图象投射屏面对观看者的一面装有能够吸收大约50％外来光线的偏振器。这样可以减少由于外来光线引起的对比度的降低。图象投射仪的照明系统包括辐射源，该辐射源的辐射用对偏振敏感的光束分裂器分裂成P-和S-偏振辐射。二束线偏振光中的一束入射在液晶元件上，在液晶元件中，光束的偏振方向被调制到与液晶元件产生的象一致。随后，被调制的辐射以象的形式通过投影镜投射在图象投射屏上。因为投射的信号光沿屏偏振器的偏振方向是线性偏振的，所以该光线经过反射层反射之后通过屏上的偏振器基本上全部进入观众室。

在所述的系统中，入射在图象投射屏上的辐射以一个基本上等于入射角但与该角相反地被反射。在图象投影仪被固定在例如顶棚上而且屏是镜面反射屏例如金属屏的图象投影系统中尤其是这种情况。辐射然后反射到其高度比投射屏低的观众室。

由于需要相互定位投影仪、投射屏和观看者，所以仅在有限的情况下应用金属屏。实际上，一般要求在配置上述系统的部件和观看者时有更大的自由度。一种常见的配置方式是例如便携式的投影仪放置在观看者眼睛的高度，同时进一步要求从不同位置观看投射象会有好的质量，尤其是沿水平面观看。

本发明的目的是提供一种新型的满足上述要求的图象投射屏，在这种屏中可以相当程度克服由于外来光线引起的对比度的降低。

为此，本发明的反射图象投射屏的特征在于，反射层是去偏振的漫射层，图象投射屏包括在偏振器和反射层之间的胆甾醇型滤光器(Cholesteric filter)以及偏振器和胆甾醇型滤光器之间的λ／4板，来自胆甾醇型滤光器的辐射的偏振方向经过λ／4板转换之后对应于偏振器的偏振方向。

漫射反射层将反射的信号光扩散到一个很大的立体角，因而从不同的位置可以观看到质量很好的图象，同时投影仪和投射屏的相互位置有较大的自由度。然而在大立体角内反射导致反射到观众室内的信号光强度的降低。使用同时具有去偏振效应的漫射反射层，再结合使用胆甾醇型滤光器，在同样外来光的条件下，对比度至少和用金属屏的对比度一样高，尽管在一个大立体角内反射，同时显著地增加了投影仪、投影屏和观看者位置的自由度。

本文中说的去偏振意味着，具有一定偏振状态的辐射至少部分转换成非偏振辐射，即具有不同偏振成分的辐射。

胆甾醇型滤光器是一种光学滤光器，它具有胆甾醇排序的液晶材料的光学层。这意味着，材料的分子排列成螺距为P的螺线和螺旋形结构。在这种材料装于两个平行的基片之间构成薄的光学活性层之后，螺旋形结构便以这样方式对准，使得螺线的轴线横切于薄层。在基片的相对表面上提供取向层可以改善螺线的准直。

λ／4板将光的线偏振转换成胆甾醇型滤光器需要的圆偏振并进行相反的转换。

当来自去偏振漫射层的非偏振辐射光束入射在这种滤光器上时，转动方向(左旋的或右旋的)对应于分子螺线方向而且其波长等于螺线螺距P的圆偏振辐射成分将受到反射。这种偏振状态被称作不适合子该体系的偏振状态。具有相反转动方向的圆偏振成分将穿过它并经过λ／4板和偏振器达到观众室。这种偏振状态被称作适合于该系统的偏振状态。

因此，不适合于该系统的偏振状态的光不被吸收，但由胆甾醇型滤光器重新反射到去偏振层。随后该光由这一层去偏振并重新回到胆甾醇型滤光器，使得其中的部分取得适合于该系统的偏振状态，因而能够通过胆甾醇型滤光器进入观众室。其余的部分再由滤光器反射到反射层，由于上述层的去偏振作用，其中的一部分又以正确的偏振状态入射胆甾醇型滤光器上，从而通过后者进入观众室。因此，胆甾醇型滤光器作用的波带的光例如80％可以变成需要的偏振态。

在具有去偏振反射层和线偏振器的图象投射屏中装上胆甾醇型滤光器便可以获得这样一种屏，即这种屏对由投影仪传送的偏振方向具有很高的反射率，并基本上吸收其它的偏振方向。这样，对于具有漫射反射层的投影屏也可以显著减小外来光的反射，所以图象的对比度在相同外来光的情况下，至少和金属屏的对比度一样高。