專利名稱：一種背投影屏幕的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及激光顯示領域，具體涉及一種背投影屏幕。
背景技術：
現(xiàn)今背投影系統(tǒng)通常由三大部分組成投影機、投影屏幕和系統(tǒng)附件。投影機是整 個系統(tǒng)的"源頭"，背投影屏幕是背投影顯示系統(tǒng)的"終端"，系統(tǒng)附件則是指支架與反射鏡、 幕框和箱體等部件。 投影系統(tǒng)中如果使用的是激光投影機，則構成激光投影系統(tǒng)。由于激光具有相干 性，所以如果沒有對其進行消相干處理直接作為光源投影，在投影屏上我們會看到明顯的 亮度不均的斑紋圖像，即所謂的散斑，這樣的圖像質量非常影響觀者感受，因此在激光顯示 技術中，消相干是必不可少的一道步驟。傳統(tǒng)上消相干采用較長的光纖傳導激光，振動或旋 轉光路，或者利用擴散元件使光束散射后收斂的方法，最近有報道利用隨機相位板(random phas印late)可以獲得比上述擴散元件更好的效果，但是上述方法或多或少都存在效率低， 操作復雜，安裝精度要求高等缺點。而對位于終端的屏幕進行改造實現(xiàn)對激光消相干，則可 以避免引起激光在光路中的質量變差，效率降低以及隨之對其他光學部件產生的設計上的 高要求。因此激光顯示投影系統(tǒng)由于激光具有的特性對投影屏幕有新的要求。 現(xiàn)在常用的背投影屏幕通常是如圖l或圖2所示的結構，圖1中結構由菲涅爾 透鏡(Fresnel lens)和柱面屏(lenticular lens)組合而成，其中柱面屏靠近菲涅爾透 鏡的一面涂覆有黑條紋(black stripe)用以減少環(huán)境光對畫面的干擾，從而提高畫面對 比度，一般柱面屏材料對光束具有一定的散射作用；圖2中結構由菲涅爾透鏡和散射屏 (diffuser sheet)組成，散射屏由光散射材料制成。圖1和圖2的工作原理基本上是一樣 的，投影機發(fā)出的發(fā)散光束經菲涅爾透鏡整形為平行光束，所述平行光束經柱面屏或散射 屏形成在屏幕上各點均勻發(fā)散的圖像然后進入人眼。但是這兩種背投影屏幕應用于激光投 影中時，還不能解決消除散斑的問題，無法滿足激光投影對投影屏幕的要求。
實用新型內容本實用新型提供一種背投影屏幕，包括彼此平行設置的菲涅爾屏和散射屏，還包 括一個或多個凸輪裝置，每個所述凸輪裝置靠近所述菲涅爾屏的一端與所述菲涅爾屏活動 連接，帶動所述菲涅爾屏在所述菲涅爾屏的自身平面內平動。 如上所述的背投影屏幕，還包括驅動裝置，所述驅動裝置與所述凸輪裝置的遠離 所述菲涅爾屏的一端固定連接用于驅動所述凸輪裝置。 如上所述的背投影屏幕，每個所述凸輪裝置包括主動輪軸和從動輪軸，主動輪軸 和從動輪軸的軸線不重合，所述驅動裝置與相應凸輪裝置的主動輪軸固定連接，所述菲涅 爾屏與相應凸輪裝置的從動輪軸活動連接。 如上所述的背投影屏幕，所述菲涅爾屏在其非通光區(qū)域處與相應凸輪裝置的從動 輪軸活動連接。
3[0009] 如上所述的背投影屏幕，所述菲涅爾屏的運動軌跡為圓周或橢圓周。 如上所述的背投影屏幕，所述菲涅爾屏的運動幅度在0. 6 2mm之間。 如上所述的背投影屏幕，所述菲涅爾屏的運動頻率在0. 5 5Hz之間。 如上所述的背投影屏幕，還包括一個或多個限位塊，每個所述限位塊的長度與所
述菲涅爾屏和所述散射屏之間的距離相等，并且其一端與所述菲涅爾屏的固定連接，另一
端與所述散射屏的可滑動接觸。 如上所述的背投影屏幕，還包括限制所述菲涅爾屏和所述散射屏之間距離增大的 夾具。 如上所述的背投影屏幕，還包括彈性部件，所述彈性部件一端與所述菲涅爾屏上 方的承重部件相連，另一端固定至所述菲涅爾屏。 根據本實用新型的背投影屏幕，其能夠消除投影在其上的激光投影圖像的散斑。
圖1是一種現(xiàn)有投影屏幕的側視截面示意圖； 圖2是另一種現(xiàn)有投影屏幕的側視截面示意圖； 圖3是根據本實用新型實施例1的背投影屏幕的側視截面示意圖； 圖4是根據本實用新型實施例2的背投影屏幕的側視截面示意具體實施方式
以下結合附圖對根據本實用新型的實施例進行詳細描述。 實施例一 圖3是根據本實用新型實施例1的背投影屏幕的側視工作示意圖。本實施例中的 背投影屏幕包括菲涅爾屏301、柱面屏302和凸輪裝置303。如圖所示，菲涅爾屏301與柱面 屏302平行放置，均平行于XOZ平面。雖然圖中并未示出，但本實施例中凸輪303 (凸輪裝 置)包括主動輪軸和從動輪軸，主動輪軸和從動輪軸的軸線不重合。凸輪303的主動輪軸 遠離菲涅爾屏301設置，從動輪軸靠近菲涅爾屏301設置，并且主動輪軸由電機304驅動， 當電機304驅動凸輪303的主動輪軸繞其自身軸線旋轉時，從動輪軸將繞主動輪軸的軸線 發(fā)生轉動。菲涅爾屏301上端非通光區(qū)域與凸輪303的從動輪軸活動連接以保證凸輪303 的從動輪軸與菲涅爾屏301相連接處可發(fā)生相對旋轉。所以當電機304驅動凸輪303轉動 時，菲涅爾屏301被凸輪303帶動在自身平面內做微幅低頻周期運動(由于菲涅爾屏301 與凸輪303的從動輪軸為活動連接，所以菲涅爾屏301發(fā)生平動而不發(fā)生轉動)。實際上相 當于菲涅爾屏301在其自身平面內不斷地上下左右晃動。 通過實驗發(fā)現(xiàn)，當移動菲涅爾屏而保持柱面屏302 (雖然本文中提到柱面屏和散
射屏兩種屏幕，但是本領域中普通技術人員應該理解，這兩種屏幕均起散射作用，柱面屏僅
是散射屏的一種實例，所以可以統(tǒng)稱為散射屏)不動時，可以達到消散斑的效果。 進一步實驗表明，當菲涅爾屏301以及柱面屏302的投影顯示面積為65英寸，菲
涅爾屏301的運動幅度介于0. 6 2mm之間，運動頻率介于0. 5 5Hz之間時，觀眾可以觀
看到畫面清晰無散斑的圖像。這說明采用根據本實用新型實施例的背投影屏幕可以有效消
除散斑現(xiàn)象。因此，根據本實用新型的背投影屏幕通過將菲涅爾屏與帶有凸輪裝置的電機相聯(lián)，由電機的凸輪裝置帶動菲涅爾屏在自身平面內做微幅低頻周期運動從而消除屏幕投
影圖像的散斑，同時保證觀察到的屏幕圖像亮度和質量不會因此產生影響。 在本實施例中，菲涅爾屏301的重量主要由凸輪303繼而由電機304承擔，而且菲
涅爾屏301在其自身平面內運動，必要時在Y軸方向可以安裝相應的限位裝置來限制菲涅
爾屏在Y方向的擺動，以此保證投影成像質量不受影響。 實施例二 由于實驗表明，菲涅爾屏如果垂直于散射屏所在的平面移動，容易造成圖像模糊。 所以本實施例中采用機械手段來限制菲涅爾屏的活動范圍，同時減輕電機以及凸輪的壓 力。如圖4所示，菲涅爾屏401與柱面屏402平行放置，均平行于XOZ平面，菲涅爾屏401非 通光區(qū)域連接有凸輪403，凸輪403連接有電機404，凸輪403和電機的具體設計與工作原 理與實施例一相同。在菲涅爾屏401與柱面屏402之間的非通光區(qū)域處還設置若干有限位 塊405，所有限位塊405在Y方向上長度相等，限位塊405靠近柱面屏402的一端為光滑的 弧形端，以減小隔塊405與柱面屏402之間的摩擦力，限位塊405的另一端與菲涅爾屏401 剛性連接。所述弧形端與柱面屏402剛好接觸。限位塊405的作用是保持菲涅爾屏與柱面 屏之間距離不減小。 在菲涅爾屏401和柱面屏402外側非通光區(qū)域裝有若干夾具406，夾具406靠近柱 面屏402的一端與柱面屏402剛性連接，另一端與菲涅爾屏401剛好接觸。夾具406的作 用是保持菲涅爾屏401與柱面屏402之間距離不增大。這樣通過隔塊405和夾具406就保 證了菲涅爾屏401在運動過程中，不至于產生Y方向的擺動，菲涅爾屏401與柱面屏402之 間為恒定距離。此外，在夾具406上還設置有彈簧(或其它彈性部件)407與菲涅爾屏401 連接，這樣菲涅爾屏401的重量就由彈簧407承受一部分。這樣就減輕了電機404以及凸 輪403受到的壓力。應該理解，還可以采用其他形式的夾具來限制菲涅爾屏401和柱面屏 402之間距離的增大。如果所采用的夾具不能負重或者有其他因素限制，彈簧407還可以與 背投影屏幕的位于所述菲涅爾屏上方的其它承重部件相連，來承擔菲涅爾屏的重量，總之 只要是能夠在不影響所述菲涅爾屏運動的前提下減輕電機以及凸輪的壓力的方法都是可 行的。 此外，可以設置多個電機和凸輪帶動菲涅爾屏運動，即菲涅爾屏上靠近4個邊角 處設置有4個凸輪裝置，4個凸輪裝置被各自電機帶動同步運動達到消散斑的目的。而且， 本領域普通技術人員應該理解，還可以采用其它形式的凸輪裝置，只要其能夠帶動菲涅爾 屏發(fā)生運動幅度介于0. 6 2mm之間，運動頻率介于0. 5 5Hz之間的微幅低頻周期運動 即可。而且上述實施例中所采用的電機也可以由其它驅動裝置代替。 本領域普通技術人員應了解，在本實施例中，限位塊的數(shù)目以及材料可以有多種
選擇，限位塊形狀也不局限于圖中所示形狀，凡是能限制菲涅爾屏和柱面屏之間的距離減
小的均可采用，使其保持恒定值的方法均應包含在本專利的實用新型精神內。 菲涅爾屏可以沿圓周或橢圓的運動軌跡進行微幅低頻周期運動，或者沿直線進行
往復微幅低頻周期運動，只要菲涅爾屏相對于柱面屏在運動，停滯時間不超過1/24秒，即
不超過人眼視覺停留時間，則最終的消散斑效果都是可接受的。另外，上述實施方式均可以
用于菲涅爾屏與其他形式散射屏的背投影屏幕，設置條件和菲涅爾屏加柱面屏結構的屏幕
權利要求一種背投影屏幕，包括彼此平行設置的菲涅爾屏和散射屏，其特征在于，包括一個或多個凸輪裝置，每個所述凸輪裝置靠近所述菲涅爾屏的一端與所述菲涅爾屏活動連接，帶動所述菲涅爾屏在所述菲涅爾屏的自身平面內平動。
2. 根據權利要求1所述的背投影屏幕，其特征在于，還包括驅動裝置，所述驅動裝置與 所述凸輪裝置的遠離所述菲涅爾屏的一端固定連接用于驅動所述凸輪裝置。
3. 根據權利要求2所述的背投影屏幕，其特征在于，每個所述凸輪裝置包括主動輪軸 和從動輪軸，主動輪軸和從動輪軸的軸線不重合，所述驅動裝置與相應凸輪裝置的主動輪 軸固定連接，所述菲涅爾屏與相應凸輪裝置的從動輪軸活動連接。
4. 根據權利要求3所述的背投影屏幕，其特征在于，所述菲涅爾屏在其非通光區(qū)域處 與相應凸輪裝置的從動輪軸活動連接。
5. 根據權利要求1所述的背投影屏幕，其特征在于，所述菲涅爾屏的運動軌跡為圓周 或橢圓周。
6. 根據權利要求l所述的背投影屏幕，其特征在于，所述菲涅爾屏的運動幅度在O. 6 2mm之間。
7. 根據權利要求l所述的背投影屏幕，其特征在于，所述菲涅爾屏的運動頻率在O. 5 5Hz之間。
8. 根據權利要求1所述的背投影屏幕，其特征在于，還包括一個或多個限位塊，每個所 述限位塊的長度與所述菲涅爾屏和所述散射屏之間的距離相等，并且其一端與所述菲涅爾 屏的固定連接，另一端與所述散射屏的可滑動接觸。
9. 根據權利要求1所述的背投影屏幕，其特征在于，還包括限制所述菲涅爾屏和所述 散射屏之間距離增大的夾具。
10. 根據權利要求1所述的背投影屏幕，其特征在于，還包括彈性部件，所述彈性部件 一端與所述菲涅爾屏上方的承重部件相連，另一端固定至所述菲涅爾屏。
專利摘要本實用新型提供一種背投影屏幕，包括彼此平行設置的菲涅爾屏和散射屏，還包括一個或多個凸輪裝置，每個所述凸輪裝置靠近所述菲涅爾屏的一端與所述菲涅爾屏活動連接，帶動所述菲涅爾屏在所述菲涅爾屏的自身平面內平動。本實用新型提供的背投影屏幕可以有效消除散斑現(xiàn)象，因為不需要在激光的光路中進行消相干處理，不會引起激光在光路中的質量變差、效率降低，并且可以相應降低對其它光學部件設計上的要求。
文檔編號G03B21/56GK201532519SQ200920222769
公開日2010年7月21日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權日2009年9月16日
發(fā)明者張明勇, 成華, 房濤, 李光明, 梅東濱, 畢勇, 王延偉, 賈中達, 閔海濤 申請人:北京中視中科光電技術有限公司;中國科學院光電研究院