專利名稱：：具有干擦除屏幕的組合前投射系統(tǒng)的制作方法具有干擦除屏幕的組合前投射系統(tǒng)
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及組合前投射顯示系統(tǒng)。本發(fā)明特別地涉及小型組合前投射系統(tǒng)，協(xié)調(diào)專用投影鏡片和組合屏，使其與鏡片最佳地工作，獲得最好的觀看性能和進行必要的梯形校正。電子或視頻顯示協(xié)調(diào)是能提供視頻或電子生成圖像的裝置。無論使用在家庭娛樂、廣告、視頻會議、計算、數(shù)據(jù)會議或分組顯示，存在著對合適視頻顯示裝置的需求。圖像質(zhì)量在選擇視頻顯示裝置時成了非常重要的因素。但是，隨著對可提供較大圖像的顯示裝置的需要的增加，諸如成本和裝置尺寸和重量的因素變得至關(guān)重要。較大顯示系統(tǒng)適用于分組或交互放映。顯示系統(tǒng)箱體的尺寸成為重要因素，尤其對家庭或辦公使用時沒有可安放大殼體或箱體的空間時更為重要。顯示系統(tǒng)的重量也是重要因素，尤其是對手提或墻上安裝的顯示。目前，最常用的視頻顯示裝置是典型的陰極射線管(CRT)監(jiān)視器，通常被稱為電視機。CRT裝置對需要小或中等大小的圖像(圖像尺寸通常是沿著矩形屏幕的對角線測量的)的應(yīng)用，相對價格低廉。但是，隨著圖像尺寸增加，大型CRT監(jiān)視器的巨大面積和重量變得笨重，嚴(yán)重地限制了監(jiān)視器的使用和安放。隨著屏幕尺寸增加，也出現(xiàn)了屏幕曲率問題。最后，大型CRT監(jiān)視器消耗相當(dāng)多的電力，并產(chǎn)生電磁輻射。對常規(guī)CRT監(jiān)視器的一個替代是背投電視。背投電視通常包括一投射機構(gòu)或引擎，被包含在一個大外罩內(nèi)，用來在屏幕的背部上進行投射。背投屏被設(shè)計成使得投射機構(gòu)和觀看者位于該屏幕的相對側(cè)。該屏幕具有光傳輸性，把所傳輸?shù)膱D像引導(dǎo)至觀看者。由于其自身性質(zhì)，背投系統(tǒng)需要在屏幕后面的空間，以適應(yīng)圖像光束放大所需的投射空間。由于背景和環(huán)境反射光會嚴(yán)重降級背投圖像，外罩或箱體通常包含了投射空間。外罩可包含一面或多面鏡子，以便彎折光路并減少外罩的厚度。對"屏幕后面"空間的需要排除了背投顯示器安裝在墻上的可能。新型的視頻顯示系統(tǒng)包括所謂薄型等離子顯示器。許多關(guān)注已投向等離子顯示器以提供相對薄箱體(大約為75—100毫米厚)的能力，使其作為整體緊湊包裝圖像顯示器可安裝在墻上。但是，目前等離子顯示器價格貴、存在低強密度(大約200—400cd/W范圍)缺點且維修困難。等離子顯示屏笨重(大約80—170磅，大約36—77公斤)，安裝它們的墻體需要結(jié)構(gòu)加固。還沒有對其較新應(yīng)用引起同樣關(guān)注的傳統(tǒng)式視頻顯示裝置是前投射系統(tǒng)。前投射系統(tǒng)是投射機構(gòu)和觀看者在屏幕同側(cè)的裝置。前投射系統(tǒng)提出了背投中沒有出現(xiàn)的許多不同光學(xué)和布局的挑戰(zhàn)，因為圖像被反射回而不是傳輸給觀眾。前投射系統(tǒng)的例子是使用手提式前投射器和前投射屏，應(yīng)用在會議室或諸如飛機艙中。前投射器的一個優(yōu)點是投射機的體積。電子前投射器被傳統(tǒng)地設(shè)計成最小可能的"足印"，用來描述投射器在桌子或椅子上所占用的面積。手提式前投射器已設(shè)計成具有大約10—20磅(大約4.5—9公斤)的重量。然而，前投射系統(tǒng)傳統(tǒng)地不被認(rèn)為對較新的交互式應(yīng)用有吸引力，因為存在諸如圖像被投射器或演講者阻斷、圖像亮度差。圖像失真和調(diào)整等困難。傳統(tǒng)的電子前投射器一般需要可提供圖像放大必需的空間而沒有任何物理阻礙物的房間。雖然圖像可投射在大而干凈的平坦表面上，如墻上，但是，使用分立的屏幕可獲得更好的圖像質(zhì)量。圖l和圖2表示一傳統(tǒng)的前投射系統(tǒng)。投射器IO放置在桌子或高架表面上，把圖像投射到一屏幕或投射表面20上。那些熟悉電子投射器用途的人員將理解，把投射器傾斜低于屏幕的正常軸下面會發(fā)生稱為梯形效應(yīng)的圖像形狀失真。大部分電子投射器提供有限的梯形校正。但是，從圖2中可知，投射器的位置仍會干涉觀眾的視力線。具有較重要意義的是這樣的事實，為了獲得合適的圖像尺寸以及也由于焦點的限制，投射器10在屏幕20前面需要某個"投射區(qū)"。表格A列出了目前在市場中某些常見的電子投射器的公開的規(guī)格。表格A<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>*在出版的規(guī)格中沒有給出投射距離定義為從投射透鏡到投射屏的距離。投射比通常定義為投射距離與屏幕對角線的比例。所列投射器可用的最短投射距離是l米。為了獲得40至60英寸(大約1至1.5米)之間較大的圖像，大多數(shù)投射器必須定位在離墻或屏幕至少8至12英寸(大約2.5至3.7米)處，甚至更遠(yuǎn)的地方。在屏幕前的"投射區(qū)"的存在防止觀看者近距離地與投射的圖像交互動作。如果演講者例如希望接近圖像，則演講者會阻斷投射，在屏幕上投射一影子。傳統(tǒng)的組合投射器需要光學(xué)調(diào)整，例如每次投射器重新定位的聚焦以及機械調(diào)整，例如前支撐腳的升高。電子連接，例如與膝上計算機的電子連接，通常直接與投射器相連，從而迫使投射器需被演講者方便地存取，或演講者事先進行必要的布線。前投射器的另一個問題是環(huán)境光線的干涉。在傳統(tǒng)的投射器中，相當(dāng)部分的投射器光線被散射，沒有反射回到觀眾。光的損失造成圖像亮度的減弱。因此，希望有高反射的屏幕。但是，屏幕反射越多，環(huán)境光源對投射的圖像質(zhì)量的可能降低級越大。目前的解決方法是，在觀看高質(zhì)量投射系統(tǒng)如35毫米彩色攝影幻燈片顯示系統(tǒng)時，設(shè)法消除環(huán)境光。在某些非常重要的觀看場合，甚至作了控制來源于投射器自身光的再反射的嘗試。某些屏幕設(shè)計者嘗試用"單向反射"屏幕來解決環(huán)境光的問題，即投射屏嘗試吸收不是來源于投射器的光，同時使來自投射器方向的入射光的反射最大化。然而，由于手提式投射器實際上是可移動的并使用于各種投射距離和投射角度，已證實讓用于各種可能投射器位置和光學(xué)特性的屏幕最佳化是十分困難的。另一個選擇是設(shè)計專用的投射實施。這種設(shè)計必須有一專用會議室，在該室，投射器和屏幕在該室的位置以及投射器的光學(xué)特性被嚴(yán)格地控制和校正。可用結(jié)構(gòu)元件從天花板懸掛所選的投射器。一旦校正好，此系統(tǒng)將永久的固定。這種設(shè)施存在成本高且缺乏移動性的問題。阻礙前投射器的最佳性能的另一問題是梯形效應(yīng)。如果投射器的設(shè)置偏離屏幕中心，會發(fā)生梯形失真。梯形失真是一種特殊的圖像失真，即投射矩形或正方形圖像會產(chǎn)生類似于梯形的屏幕圖像，如具有上下邊平行但邊長不等的四邊形。減少梯形失真的方法同樣取決于投射器相對于屏幕的位置。使用光學(xué)和電子方法可實現(xiàn)梯形校正。對LCD圖像的大梯形校正，目前最好用光學(xué)方法，因為電子方法會由于像素未校準(zhǔn)而造成像素失真。目前就申請人所知，商用手提式電子前投射器的可用光學(xué)梯形校正是10度至20度之間。存在著對大屏幕顯示系統(tǒng)的需求，它提供有效的空間利用、重量輕和價格有吸引力。這類系統(tǒng)應(yīng)最好在室光的條件下提供明亮而高質(zhì)量圖像。而且，需要改進的屏幕結(jié)構(gòu)來提供改善的圖像分辨率和亮度。發(fā)明概述本發(fā)明提供改進可視圖像質(zhì)量的投射屏幕的性能增強的屏幕結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，前投射屏包括一后結(jié)構(gòu)層和一前擴散層。該結(jié)構(gòu)層由多個槽組成，可用來把光導(dǎo)入一限定的觀眾觀看區(qū)。該擴散層與該結(jié)構(gòu)層相耦合，并由無光聚酯薄膜組成，以在該擴散層的前表面上提供干擦除性能。例如，無光聚酯薄膜可以是TEKRAMarnotXL無光Melinex聚酯薄膜。而且，結(jié)構(gòu)層可形成為具有光澤白涂層的丙烯酸酯線性柱狀結(jié)構(gòu)。該丙烯酸酯線性柱狀結(jié)構(gòu)和該無光聚酯薄膜可通過如層壓相耦合，或通過擠壓成單一構(gòu)件相耦合。此外，本發(fā)明是一組合前投射系統(tǒng)。該前投射系統(tǒng)可包括一與投射屏相耦合的投射裝置。而且，該投射裝置可移動地耦合，并可以是一懸臂，可從一封閉的非投射位置移動至一打開的投射位置。再者，本發(fā)明是一把圖像投射至所需可視空間的組合方法。此方法包括如上所述和下面將詳細(xì)描述的結(jié)構(gòu)層和擴散層。附圖的簡要說明圖1是傳統(tǒng)的投射裝置和屏幕布置的透視圖。圖2是圖l所示布置的側(cè)視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明在使用或在投射位置的組合前投射系統(tǒng)的透視圖。圖4是圖3所示在關(guān)機或儲藏位置的組合前投射系統(tǒng)的透視圖。圖5是圖3所示在使用或在投射位置的組合前投射系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖6是圖3所示組合前投射系統(tǒng)的懸臂和投射頭第一實施例的示意側(cè)面剖視圖。圖7是圖3所示組合前投射系統(tǒng)的懸臂和投射頭第二實施例的示意側(cè)面剖視圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明在使用或在投射位置的組合前投射系統(tǒng)的第三實施例的側(cè)視圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明組合前投射系統(tǒng)的懸臂和投射頭第四實施例的示意剖視圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明組合前投射系統(tǒng)的懸臂和投射頭第五實施例的示意剖視圖。圖11是圖IO所示組合前投射系統(tǒng)的頂視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的組合前投射系統(tǒng)的第六實施例的透視圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的組合前投射系統(tǒng)的第七實施例的透視圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的光分布受控的前投射屏幕的垂直反射模式的側(cè)視圖。圖15是圖14所示前投射系統(tǒng)水平反射模式的示意圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明的光分布受控的前投射屏幕的垂直剖視圖。圖17是圖16所示前投射屏幕的水平剖視圖。圖18是圖3所示組合前投射系統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)部分的透視圖。圖19是圖18所示蜂窩結(jié)構(gòu)部分的詳細(xì)示意圖。圖20和圖21是根據(jù)本發(fā)明的投射屏和其限定的光分布的另一個實施例的側(cè)視圖和頂視圖。圖22至圖25是根據(jù)本發(fā)明表示其前擴散層和后結(jié)構(gòu)層的更詳細(xì)情況的圖20和圖21的投射屏的正視圖、側(cè)剖視圖和局部剖視圖。本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的一較佳實施例包括一前投射系統(tǒng)，它把具有模塊控制和電源電子部件的光學(xué)器械和一專用的投射屏組合，提供一體積小且重量輕的視頻顯示裝置。圖3至圖6表示根據(jù)本發(fā)明的組合前投射系統(tǒng)100的第一實施例。前投射系統(tǒng)100包括安裝在框架104上的一專用高增益投射屏102。投射頭106通過懸臂108樞軸地安裝在位于鉸接部件110處框架104的上部中央。懸臂108可旋轉(zhuǎn)90度，使投射頭106從閉合或儲藏位置樞軸地旋轉(zhuǎn)至打開或投射位置。屏幕102與投射頭光學(xué)地相耦合。屏幕102可以是延伸超過框架104的柔性材料或可以是剛性組件。在另一實施例中，屏幕和框架兩者都由整片材料構(gòu)成。屏幕102可包括多層或特殊涂層，使之作為可擦白板使用。框架104包含和支承系統(tǒng)的其它組件。框架104可容納其它組件如組合話筒112、輸入和輸出插座113和控制面板114。在本示例性實施例中，投射系統(tǒng)100的機械底座、懸臂108和框架104包括輕質(zhì)材料如鎂化鋁或塑料復(fù)合材料。因此，整個投射系統(tǒng)相對重量輕(20—25磅，9一11公斤)。在本示例性實施例中，懸臂108是剛性而中空的。懸臂108包括模鑄鋁或鎂，或其它合適材料，四周圍有硬塑料套。在框架104的上部和中央，鉸接部件110允許投射臂108和投射頭在閉合(儲存)位置繞樞軸旋轉(zhuǎn)至打開(使用)位置。圖4表示在閉合或儲藏位置的投射系統(tǒng)100。當(dāng)不在使用時，懸臂108可保持在閉合位置，基本上與框架104平行，從而對物體可能在框架104前面移動不構(gòu)成阻礙。盡管所示懸臂折迭回觀眾的左邊位置，但系統(tǒng)可改成使懸臂和投射頭儲存在觀眾的右邊位置。選擇儲藏位置的能力對系統(tǒng)安裝前避免在投射區(qū)中出現(xiàn)的障礙物是有價值的。懸臂108的旋轉(zhuǎn)能力對投射系統(tǒng)的最小厚度起作用，在儲藏位置時大約2—3英寸(5—7.5厘米)。系統(tǒng)100允許投射頭106設(shè)置對光學(xué)屏幕102以工作或投射模式被精確樞軸地對準(zhǔn)。在系統(tǒng)100中，使用位置為懸臂與屏幕成直角，通常在屏幕上面。但是，其它實施例可設(shè)計成圍繞其它預(yù)定的位置。二個位置之間的移動可用手動方式或電機驅(qū)動方式。在本實施例中，駐留在鉸接單元110內(nèi)的電機116控制懸臂108的移動。電機116可以是交流的、直流的、由凸輪人工驅(qū)動的、過心凸輪(彈簧加載)的或提供可靠重復(fù)位置的其它任何合適類型的。電機116是具有二限位傳感器開關(guān)的精密導(dǎo)向齒輪驅(qū)動電機，以精確定位懸臂108，從而投射頭106處在精確而重復(fù)的閉合位置和開啟位置。懸臂108的移動和投射器系統(tǒng)100的功能可通過控制面板114、遙控(未示出)或其它控制機構(gòu)來控制。雖然透射系統(tǒng)100的懸臂108被樞軸地固定在單一點，但是，那些在本領(lǐng)域的技術(shù)人員會容易地理解在本發(fā)明的精神內(nèi)可實施各種不同的連接和/或樞軸的機構(gòu)。在另一實施例中，投射頭和懸臂可包括附加的鉸接或伸縮移動，懸臂可與框架的其它部分或與墻或桿相聯(lián)接。如對圖14至17更詳細(xì)的解釋那樣，系統(tǒng)100使投射機與投射頭106對屏幕102的精確定位的耦合最佳化，以產(chǎn)生高反差、最佳亮度增強、圖像均勻、最佳圖像位置和準(zhǔn)確焦距。由于投射機的光學(xué)參數(shù)已知且選用兼容性，以及投射頭106在使用位置中的精確位置是已知和預(yù)定的，所以，示例性屏幕102可進行設(shè)計并最佳化，以為觀眾提供最大的照明，同時減少環(huán)境的干擾。工作時，投射系統(tǒng)100產(chǎn)生具有多根光線162的光束。在屏幕定義Z平面的坐標(biāo)系統(tǒng)中，每根光線162包括沿水平x平面和垂直y平面二個平面的分量。每根光束162入射在屏幕102上的角度取決于投射器的光學(xué)特性，如f一數(shù)和投射頭106相對于屏幕102的位置。圖14是垂直軸光學(xué)圖的側(cè)向圖，表示投射系統(tǒng)100發(fā)出的光線162的反射。點60是投射頭在"使用"位置時投射透鏡140(圖6中所示)的理想點源的已知精確位置。光束在屏幕上的入射角沿正x方向(見圖14中方向軸)增加。在傳統(tǒng)的屏幕中，光線162中每根光線會根據(jù)其入射角被反射。尤其在系統(tǒng)100的投射角為銳角時，所生成的光圖案會散射，光線中只有一部分到達(dá)觀眾。為了補償入射角的逐級增加，屏幕102包括一垂直分級反射圖案，適于接收以期望的入射角對屏幕102上每個點所投射的光線和沿著垂直平面以大約法角反射光線。光束162在垂直地接近法線方向被反射，因為那對應(yīng)于觀眾的期望位置。在另一個期望觀眾在不同位置的實施例中，可實施不同的反射圖案。圖15表示從點60發(fā)射的光的水平分布的頂視圖。由于觀眾被期望為水平分布，屏幕的水平反射圖案安排成可在水平方向上提供較寬的照明分布。圖16表示投射屏104的放大垂直剖視圖。圖17表示該屏幕的放大水平剖視圖。投射屏包括多層材料。屏幕104包括第一線性菲涅耳透鏡元件170、第二線性菲涅耳透鏡元件172和反射組件174。第一和第二隔離元件171和173可分別設(shè)置在菲涅耳元件170和172之間以及在第二菲涅耳元件172和反射元件174之間。線性菲涅耳透鏡元件170和172分別包括平面?zhèn)?76和178，和棱柱側(cè)180和182。第一菲涅耳透鏡元件170包括在其平面?zhèn)壬系娜鄶U散簿層184。擴散層184起著圖像接收表面的作用。棱柱側(cè)180包括以分級圖案水平走向的多個線性槽186。槽186設(shè)計成控制垂直光的分布。透鏡中心位于投射屏頂部的附近。第二線性菲涅耳透鏡元件172的棱柱側(cè)182包括面向第一線性菲涅耳透鏡元件170的多個槽186的多個垂直槽188(圖17)。第二線性菲涅耳透鏡元件172有一位于延伸通過屏幕中心的垂線上的透鏡中心。第二線性菲涅耳元件172的平面表面178面向一后反射器174，該反射器具有垂直線性結(jié)構(gòu)，在觀眾方向把光反射回。該結(jié)構(gòu)后反射器的槽最好具有圓柱形狀，如雙凸透鏡結(jié)構(gòu)，或可以是近似于圓柱形的微小面重復(fù)槽圖案。后反射器174的入射表面175可以是鏡面或擴散反射、金屬的或涂白的，取決于屏幕增益量和所要屏幕外形的類型。第二線性菲涅耳透鏡元件172與結(jié)構(gòu)后反射器174—起，提供光在水平方向上的傳播分布，以適應(yīng)水平地位于屏幕前面的觀看者。作為選擇，反射器結(jié)構(gòu)174可嵌在平面表面178中，以減少屏幕元件的數(shù)目。屏幕的另一個實施例包括3M多層薄膜技術(shù)，諸如在轉(zhuǎn)讓給3M的美國專利6,018,419中所述那樣。例如，圖20—25說明根據(jù)本發(fā)明的前投射屏幕的另一個實施例。通常，投射屏800能與現(xiàn)有的組合投射系統(tǒng)一起使用，本身設(shè)計用于短距離投射的偏軸投射。而且，投射屏幕800對限定的觀眾觀看區(qū)804具有光在水平方向上的廣角分布，和在垂直方向上的受控非對稱分布。投射屏幕800能對投射矩陣圖像消除莫爾(Molre)條紋，也能提供一平而耐久前表面，使其具有干擦除白板的性能。圖20和21投射屏800和其限定的光分布的側(cè)視圖和頂視圖。如圖所示，投射裝置透鏡802能把圖像投射到投射屏幕800上，圖像然后被反射作用以點A和B部分地為界的觀看區(qū)內(nèi)觀看之用。投射屏幕800有一在前表面上的表面擴散層806和一在后表面上的白色反射水平微棱柱結(jié)構(gòu)層808，層808把光導(dǎo)入限定的垂直觀眾觀看區(qū)804。前表面上的表面擴散層806能起二個作用，把被反射光從結(jié)構(gòu)層808中傳播出去和防止光源從投射透鏡802第一表面反射至觀看區(qū)804。更加具體地，圖20代表偏軸系統(tǒng)的投射系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，圖像以與屏幕800的垂直軸不成一直線(即偏軸投射)的銳角導(dǎo)向屏幕800。因此，屏幕800如期望那樣把被反射光導(dǎo)入觀看區(qū)804。圖21代表同軸的投射系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，圖像以與屏幕800的垂直軸成一直線(即同軸投射)地導(dǎo)向屏幕800。圖21中的屏幕800如期望那樣也把被反射光導(dǎo)入觀看區(qū)。然而，在這種同軸投射配置中，為了提供良好的可視圖像質(zhì)量，屏幕無需要求像偏軸投射屏幕要求的那樣。圖22至25表示屏幕800實施例更詳細(xì)細(xì)節(jié)，包括提供改善的可視圖像質(zhì)量的擴散層806和微棱柱結(jié)構(gòu)層808、特別是，圖22至25是屏幕800的前視圖、側(cè)剖視圖和局部透視圖，顯示了擴散層806和結(jié)構(gòu)層808的更詳細(xì)細(xì)節(jié)。在所描述的實施例中，能選擇反射微棱柱槽的間距，使來自已知間距矩陣圖像的投射的莫爾條紋最少。也不存在體擴散器，在水平方向或垂直方向分布光，從而基本消除屏幕的閃爍和斑點問題。投射屏800能重現(xiàn)為單一元件，沒有多個組件的重迭。而且，擴散層806當(dāng)由如下所述例如TEKRAMarnotXL無光Melinex聚酯薄膜或CLAREXDR-IIIC光擴散濾層和應(yīng)用干擦除涂層組成時，可起著干擦除筆用書寫表面作用?，F(xiàn)看圖22，描述的是示例的投射屏800。此投射屏可為4:3縱橫比，如48英寸(122厘米)寬36英寸(91.4厘米)高，可有多個水平槽(用水平虛線代表)，以提供反射結(jié)構(gòu)層808的水平微棱柱結(jié)構(gòu)。在此實施例中，槽809中每個槽以上升面和邊緣為特征。槽809的結(jié)構(gòu)和走向根據(jù)它們離投射屏800頂部的距離"Y〃內(nèi)的位置而變化。圖23是投射屏800的頂部(例如，Y=0.5毫米)附近的擴散層806和結(jié)構(gòu)層808的側(cè)剖視圖。如所示那樣，結(jié)構(gòu)層808包括具有上升面810和邊緣812的槽809。相反，圖24是投射屏800的底部(例如，Y二920.5毫米)附近的擴散層806和結(jié)構(gòu)層808的側(cè)剖視圖。在投射屏800底部，上升面810和邊緣812可與投射屏800的頂部附近的圖23所示的完全不同。請注意，這些幾何形狀從槽809的頂部到底部的變化可作選擇，使得垂直光分布進入觀看區(qū)。圖25是投射屏800的局部透視圖，表示投射屏800的附加特點。圖25表示在上升面810和邊緣812的表面中形成的波紋814，與槽809方向橫切。此波紋814提供在水平方向中增強的光分布，由一振蕩仿形切割工具制成。在圖20至25的實施例中，擴散層806最好提供一干可擦前無光投射表面，而在另一實施例中，擴散層806可提供高增益銀涂層或其它適用前投射屏的非干可擦表面。為了提供干可擦性能，擴散層806可由TEKRAMarnotXL無光Melinex聚酯薄膜構(gòu)成。此聚酯薄膜可層壓成丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)層808，該層又具有一有光澤白色涂層和一任選的粘結(jié)背襯。作為選擇，TEKRA聚酯薄膜擴散層806和結(jié)構(gòu)層808可擠壓成無分立、層壓成的單一結(jié)構(gòu)。連同擴散層806—起，結(jié)構(gòu)表面808上的水平棱柱槽809設(shè)計成如上討論那樣使被反射光垂直地導(dǎo)入一限定的觀看區(qū)804。附加傳播由擴散層806的無光前表面和線性棱柱槽809的任選曲線控制。而且，如圖25那樣的線性波紋圖案可用來增加水平方向中光的傳播?？捎脕順?gòu)成干可擦擴散層806的另一材料是粒狀白色擴散塑料，如CLAREXDR-IIIC光擴散濾片。在這種情況中，一干可擦涂層被施加于前表面和形成在CLAREX材料的后表面中的線性水平棱柱槽809。槽809然后可與鋁或類似鏡面涂層一起控制光在垂直方向上的反射分布。同樣，波紋圖案可用來提供光在水平方向中的分散。在一示例性實施例中，投射屏800是高為36英寸(91毫米)、寬為48英寸(122毫米)、對角線為60英寸(152毫米)的本組合前投射系統(tǒng)的一組合組件。在此實施例中，當(dāng)懸臂在投射位置，投射透鏡802位于離投射屏800大約752毫米處，在投射屏800頂部的上面大約67.7毫米，且水平向下大約15度。而且，在此實施例，觀看區(qū)804從離投射屏800大約1000毫米開始。投射屏800附加地以表格B所列參數(shù)為特征。表格B<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>對于透鏡狀槽809的間距，選擇間距，p=0.075毫米，以消除屏幕結(jié)構(gòu)和投射像素之間的莫爾條紋。在這種情況下，投射像素的尺寸尸和槽間距p的比例為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中，n=16結(jié)構(gòu)薄膜808的厚度為8—10密耳，在高為36英寸(91.4毫米)、寬為48英寸(122毫米)的屏幕上為無縫的，其線性微槽出現(xiàn)頻率固定為每英寸333條槽(每毫米13條槽)。在此示例性實施例中，關(guān)于角度，槽809邊緣角和上升面角是以屏幕平面為基準(zhǔn)的。假設(shè)槽位置以從屏幕頂部的垂直距離Y為基準(zhǔn)，透鏡中心(過渡點)是約為Y=168毫米(從屏幕頂部)。在此實施例中，所有上rf面角固定在82度，反射槽邊緣角F用下列多項式方程式表示(所有角以度為單位)對02Y<168毫米F=F0+a(168-Y)+b(168-Y)2其中，F(xiàn)。=+1.143E-2a=+3.54犯_2b=+6.351E-6對168毫米<Y^921毫米F=F0+a(168-Y)+b(Y-168)2其中，F(xiàn)0=+4.58犯-2a=+3.46E-2b二-l.097E-5假設(shè)這些方程式作為描述角度，表格C給出高于和低于透鏡中心過渡點Y=168毫米的某些選擇的槽的角度值。表格C<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>應(yīng)進一步注意，上述討論值和配置的細(xì)節(jié)可以按需修改和變化，取決于屏幕使用的特殊投射環(huán)境。如在圖5中可知，投射系統(tǒng)100以精確角度設(shè)置投射頭并與投射屏10距離近，因此使演講者的干擾的可能性最小化。光學(xué)頭設(shè)置在徑向偏移的投射懸臂108的端部提出了獨特的機械和光學(xué)的挑戰(zhàn)。甚至約為7磅(3.2公斤)最輕和最緊湊常規(guī)手提投射器會對結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生不平衡的應(yīng)變。光學(xué)上，均勻聚集圖像必須的投射距離使長懸臂必不可少，從而造成臂在結(jié)構(gòu)上放大應(yīng)力。即使結(jié)構(gòu)上良好，系統(tǒng)會投射出一嚴(yán)重梯形失真和相對小的圖像。電子光學(xué)機包括成像和電子組件。如圖6中較佳地所示，在投射系統(tǒng)100中，懸臂108為剛性中空結(jié)構(gòu)。懸臂108的結(jié)構(gòu)限定了臂腔122，允許模塊和分立地設(shè)置燈控制器模塊118和成像模塊120。燈控制器模塊118包括控制板、整流器和其它電子組件。電子元件通過內(nèi)電源和數(shù)據(jù)連接陣列內(nèi)部相連。成像模塊120包括燈源、投射光學(xué)部件、彩色輪和成像器。通過沿懸臂和框架分布投射系統(tǒng)的組件，在鉸鏈和懸臂上可承受較小的負(fù)載。同樣，使較小的投射頭體積成為可能。在本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，各種不同模塊布局在本發(fā)明的另一些實施例中是可能的。例如，作為選擇，電子模塊組件可設(shè)置在框架104內(nèi)部。在傳統(tǒng)的投射器設(shè)計中，需要相當(dāng)數(shù)量的EMI/RFI屏蔽，以減少燈和電子部件之間的EM串?dāng)_和保持射頻密封。電子組件20在懸臂內(nèi)的分立設(shè)置自然地減少EMI/RFI干擾。而且，在示例性系統(tǒng)100中，燈源和控制電子模塊118由包括多個六角形小室125的蜂窩結(jié)構(gòu)124封閉。蜂窩結(jié)構(gòu)包圍成像模塊120，提供EMI/RFI屏蔽和熱管理特性。圖18和19表示蜂窩結(jié)構(gòu)124的詳細(xì)細(xì)節(jié)。如在美國專利6，109，767"投射器用的蜂窩光和熱護罩"中所述，六角形小室的形狀、走向、厚度和尺寸可變成衰減特定電磁頻率。在現(xiàn)有示例性實施例中，六角形小室125通常沿著懸臂108縱向地成一直線，并以一預(yù)定特定角^取向來衰減高電的磁頻率。蜂窩結(jié)構(gòu)124是具有0.25—0.0625英寸(0.635—0.159厘米)小室大小S、0.002英寸(約0.005厘米)箔厚T和耐腐蝕涂層的六角鋁芯。電子組件的物理分開和蜂窩結(jié)構(gòu)提供足夠衰減，以減少對其它傳統(tǒng)涂層或屏蔽的需求?，F(xiàn)有布局也提供了有效的熱管理系統(tǒng)。一空氣進口126位于鉸接單元110的殼體。位于投射頭106中的風(fēng)扇130通過空氣進口126吸入空氣，穿過中空投射懸臂108內(nèi)部，冷卻位于那里的成像模塊120?？諝馔ㄟ^空氣出口129排出投射頭106?？諝庖部赏ㄟ^投射頭106吸入。也可利用冷卻空氣流來冷卻位于投射頭106中其它組件或也可應(yīng)用分立的冷卻空氣流或熱管理元件。蜂窩結(jié)構(gòu)124的走向也可設(shè)計成作為對流散熱器，吸收電子模塊118產(chǎn)生的熱能，用對流把熱傳遞進入由風(fēng)扇130抽吸的冷卻空氣流。蜂窩結(jié)構(gòu)的取向使得把空氣流導(dǎo)向敏感的組件上。蜂窩結(jié)構(gòu)124的不同部分可具有不同的傾斜角，把空氣流導(dǎo)入不同的組件。腔室122也可分別包括外部或內(nèi)部肋片127和128，對燈和電子器件兩者的冷卻起著高效熱交換器的作用。用蜂窩結(jié)構(gòu)124把冷卻空氣流導(dǎo)入內(nèi)部肋片128的能力允許進行更佳的對流冷卻，因而可能使用低CFM風(fēng)扇130或甚至使用自然形成的對流。懸臂和蜂窩結(jié)構(gòu)提供的冷卻布局也允許有非常小的總功耗和低的可聽見噪聲。商用電子前投射器設(shè)計成在規(guī)定的投射距離(TD)投射一規(guī)定的屏幕對角線D。投射器的投射比(TR)定義為投射距離與屏幕對角線之比。放大率用屏幕對角線/圖像對角線來測定。光學(xué)上，投射系統(tǒng)100的投射頭106的無阻礙布局需要圖像同時適應(yīng)三個必備條件(1)短投射距離；(2)高放大率；(3)高梯形校正。為了使圖像蔭影最小化，在本示例性實施例中，投射器頭106定位與投射角約15度，懸臂約為30英寸(76.2厘米)。屏幕102具有對角線為42至60英寸(107至152厘米)之間。因此，示例性顯示系統(tǒng)100的設(shè)計目標(biāo)包括(1)投射距離《800毫米；(2)放大率^60X;(3)投射角的梯形校正約為15度。結(jié)合圖6，投射頭106包括燈單元132、成像器或光闊134、聚光部件136、彩色輪138、聚光鏡139和投射透鏡140。投射頭也可包括偏光轉(zhuǎn)換器(偏振旋轉(zhuǎn)成像器)、紅外和紫外吸收或反射濾光器、可與換燈機構(gòu)耦合的替代光源、反射器鏡和其它光學(xué)組件(未示出)。燈單元132包括一反射器131和一燈133。反射器131通過彩色輪138聚焦燈133產(chǎn)生的光束。然后，由聚光部件136和聚光鏡139聚光。聚光的光束從聚光鏡反射出，并導(dǎo)向反射成像器134，由它再把光反射進入投射透鏡140。燈單元132包括一橢圓反射器131和一高強度弧135、放電燈133，諸如來自荷蘭Eindhoven的菲利浦公司的PhilipUHP型或來自德國伯林奧斯蘭公司的OSRAMVIP-270型。可使用其它合適的燈泡和燈裝置，諸如金屬鹵化燈或鹵化鎢燈。在現(xiàn)有示例性實施例中，成像器134包括一具有約為18毫米(0.7英寸)對角線的單一XGA數(shù)字微鏡裝置(DMD)，諸如德克薩斯州達(dá)拉斯德州儀器公司制造的那些裝置。彩色輪138是一旋轉(zhuǎn)的紅/綠/蘭顏色序列圓盤，在投射圖像中產(chǎn)生1670萬種顏色。在另一實施例中，彩色輪和成像器134可用不同的合適的配置來替代，諸如液晶RGB彩色序列光閘和反射性或透射性液晶顯示(LCD)成像器.在本領(lǐng)域的那些熟練的技術(shù)人員將容易的理解，根據(jù)本發(fā)明的精神其它光學(xué)組件和裝置是可能的。成像器134和燈132可用風(fēng)扇130產(chǎn)生的空氣流來冷卻。本實施例的裝置的另一個熱學(xué)優(yōu)點是較熱組件如燈位于冷卻空氣流路徑的端部，從而防止來自燈的大量熱量影響專用電子組件。透鏡140的焦距是對屏幕102上的光學(xué)分辨率而預(yù)先設(shè)置的。為了提供充分的梯形校正，光閥中心可從投射透鏡中心移動相等于投射角的數(shù)量。梯形校正特點不只對光學(xué)部件作限制。梯形校正光學(xué)部件、電子梯形校正手段和屏幕傾斜可結(jié)合起來獲得一合適的圖像。在另一個實施例中，屏幕可用電機驅(qū)動，以在懸臂處在一打開位置時到達(dá)一傾斜的投射位置。圖7表示本發(fā)明的第二個示例性實施例。標(biāo)號中最后二位數(shù)字代表在所有示例性實施例中類似元件。為了進一步減少光機構(gòu)的尺寸和減少投射頭206和懸臂208的尺寸和重量，燈208和風(fēng)扇230設(shè)置在鉸接單元210內(nèi)或框架204內(nèi)。電源和電子組件218位于框架204內(nèi)側(cè)和屏幕202后面。序列彩色輪238、投射透鏡240和聚光部件236包括聚光鏡239保留在投射頭206內(nèi)。柔性照明波導(dǎo)242穿過投射懸臂208，并把來自燈或光源232的照明耦合至聚光部件236。燈232把光聚焦進入照明波導(dǎo)242的入口孔246。光由照明波導(dǎo)242傳輸至出口孔245，然后在那里把光通過彩色輪138導(dǎo)入聚光部件236和239。在本實施例中，照明波導(dǎo)242可以是固態(tài)大芯塑料光學(xué)纖維，如日本Sumitomo3M有限公司的Spotlight型LF90FB，或美國加州Irvine的Lumenyte國際公司的Stay—Flex型SEL400。系統(tǒng)200中冷卻是以與系統(tǒng)100中的相反方向進行的。冷卻機構(gòu)或風(fēng)扇230從位于投射頭306中的空氣進口226抽取空氣，并通過位于鉸接單元210中的排氣口排出空氣。圖8表示根據(jù)本發(fā)明的投射系統(tǒng)300的第三個示例性實施例。投射系統(tǒng)300包括沿著樞軸臂308的中間跨度安裝的投射頭306。投射頭306基本上類似于系統(tǒng)100中的投射頭106。投射頭306的投射透鏡340投射的圖像從一鏡或反射表面反射至屏幕302。光學(xué)系統(tǒng)300的布局允許有一增加的投射距離和放大率而同時保持相同的懸臂長度，或用較短的樞軸懸臂有相同的投射距離和放大率。圖9表示根據(jù)本發(fā)明的投射系統(tǒng)400的第四個示例性實施例，有一屏幕402、框架404、投射頭406和懸臂408。投射系統(tǒng)400的投射頭406包括一燈432，光學(xué)地與傳輸彩色輪438和聚光部件436成一直線。在經(jīng)過彩色輪438和聚光部件436后，光束聚焦在反射成像器434上，而成像器又把光束導(dǎo)向負(fù)焦距投射透鏡440。投射器系統(tǒng)400包括燈控制器電子部件418和成像器用的一分立模塊驅(qū)動板448。圖10表示根據(jù)本發(fā)明的投射系統(tǒng)500的第五個示例性實施例。在投射系統(tǒng)500中，系統(tǒng)電源電子部件519位于框架504內(nèi)側(cè)。鉸鏈510把支承投射頭506的懸臂508與框架504相耦合。電子控制板550位于懸臂508內(nèi)。投射頭506包括一燈單元532、一偏振光器535、光學(xué)部件536、一傳輸LCD成像器534和投射透鏡540，全部在筆直光學(xué)路徑中排成一直線。風(fēng)扇530提供通風(fēng)。如圖11所示，懸臂508可旋轉(zhuǎn)±90度，以儲藏在右側(cè)或左側(cè)。圖12和13表示本發(fā)明的投射系統(tǒng)的多樣性。圖12表示一交互式數(shù)字白板系統(tǒng)601，包括根據(jù)本發(fā)明的一投射系統(tǒng)600和輸入裝置，如指示筆653。投射系統(tǒng)600包括注解系統(tǒng)652用的組合電子部件以及LTV、K激光或其它類型的傳感器654。傳感器654校正成可跟蹤指示筆653在屏幕表面上的移動。指示筆653同樣可包括發(fā)射器和/或傳感器，幫助跟蹤和用電子部件652協(xié)調(diào)定時和控制信號。表面602可涂復(fù)，可作為可擦白板使用。組合電子部件652可包括一CPU。圖13表示一可視會議和/或數(shù)據(jù)會議系統(tǒng)701，包括根據(jù)本發(fā)明的一投射系統(tǒng)700。攝像機756如CMOS或CCD攝像機，安裝在投射頭706上或框架704上。攝像機756可繞樞軸旋轉(zhuǎn)，可攝取演講者或放置在屏幕702上的文件。作為選擇，附加攝像機可指向演講者或屏幕。同樣，屏幕可涂復(fù)，作為可擦白板使用。攝像機756直接與整體地設(shè)置在框架704內(nèi)的CPU758相耦合。附加電子模塊如調(diào)諧器、網(wǎng)絡(luò)卡、聲卡、視頻卡、通信裝置和其它器件可設(shè)置在框架704內(nèi)。在本領(lǐng)域的那些熟練的技術(shù)人員將容易的理解，本發(fā)明的元件可組合、可分立或在一個系統(tǒng)內(nèi)，以提供視頻會議，數(shù)據(jù)會議和電子白板功能，以及在輕型和小型顯示系統(tǒng)有用的場合的其它功能。由于本發(fā)明設(shè)計成使在預(yù)定投射位置處的投射圖像最佳化，不必對光學(xué)部件、機械裝置或電子部件進行設(shè)置調(diào)整，并可始終提供最佳的在屏性能。系統(tǒng)IOO的組合結(jié)構(gòu)使得更易儲藏和更具移動性，并避免與傳統(tǒng)投射器相關(guān)的布線和定位。在本領(lǐng)域的那些熟練的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可與各種不同的光學(xué)部件一起使用。雖然本發(fā)明結(jié)合示例性較佳實施例已作了描述，但是，本發(fā)明可以其它特定的方式來實施而不脫離本發(fā)明的精神。因此，應(yīng)該理解為在此描述和說明的實施例僅是示例性的，不應(yīng)看作為對本發(fā)明范圍的限制。根據(jù)本發(fā)明的精神和范圍可進行其它的變化和修改。權(quán)利要求1.一前投射屏幕，其特征在于，所述屏幕包括一后結(jié)構(gòu)層，由多條槽構(gòu)成，用來把光導(dǎo)入限定的觀眾觀看區(qū)；和一與所述結(jié)構(gòu)層耦合的前擴散層，所述擴散層由一無光聚酯薄膜構(gòu)成，提供在所述擴散層的前表面上的干可擦性能。2.如權(quán)利要求1所述的前投射屏幕，其特征在于，所述無光聚酯薄膜是TEKRAMarnotXL無光Melinex聚酯薄膜。3.如權(quán)利要求1所述的前投射屏幕，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)層形成具有光澤的白色涂層的丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)。4.如權(quán)利要求3所述的前投射屏幕，其特征在于，所述丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)和所述無光聚酯薄膜用疊層相耦合。5.如權(quán)利要求3所述的前投射屏幕，其特征在于，所述丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)和所述無光聚酯薄膜采用擠壓成單一結(jié)構(gòu)相耦合。6.—組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一前投射裝置；一前投射屏幕，成形為可接收來自前投射裝置的圖像，所述前投射屏幕包括一后結(jié)構(gòu)層，由多條槽構(gòu)成，用來把光導(dǎo)入限定的觀眾觀看區(qū)；和一與所述結(jié)構(gòu)層耦合的前擴散層，所述擴散層由一無光聚酯薄膜構(gòu)成，提供在所述擴散層的前表面上的千可擦性能。7.如權(quán)利要求6所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述無光聚酯薄膜是TEKRAMarnotXL無光Melinex聚酯薄膜。8.如權(quán)利要求6所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)層形成具有光澤的白色涂層的丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)。9.如權(quán)利要求8所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)和所述無光聚酯薄膜用疊層方式相耦合。10.如權(quán)利要求9所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)和所述無光聚酯薄膜采用擠壓成單一結(jié)構(gòu)相耦合。11.如權(quán)利要求6所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述前投射裝置與前投射屏幕相耦合。12.如權(quán)利要求11所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述前投射裝置與前投射屏幕可移動地相耦合。13.如權(quán)利要求12所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述前投射裝置包括一與前投射屏幕可移動地相耦合的懸臂，所述懸臂具有一非投射位置和一投射位置。14.如權(quán)利要求13所述的組合前投射顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述投射系統(tǒng)是一其投射比為小于1的偏軸投射系統(tǒng)。15.—種提供來自投射顯示系統(tǒng)的可視圖像的方法，其特征在于，所述方法包括利用結(jié)構(gòu)層為投射屏幕的后表面引導(dǎo)光進入一限定的觀眾觀看區(qū)，所述結(jié)構(gòu)層由多條槽構(gòu)成；和利用與所述結(jié)構(gòu)層耦合的前擴散層，提供在所述擴散層的前表面上的干可擦性能，所述擴散層由無光聚酯薄膜構(gòu)成。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述無光聚酯薄膜是TEKRAMarnotXL無光聚酯薄膜。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)層形成具有光澤的白色涂層的丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸酯線性棱柱結(jié)構(gòu)和所述無光聚酯薄膜用疊層方式相耦合。19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括用前投射系統(tǒng)把一圖像投射到所述投射屏幕。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述前投射系統(tǒng)包括一前投射裝置，所述前投射裝置包括與所述前投射屏幕可移動地相耦合的懸臂。21.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述投射系統(tǒng)是一其投射比為小于1的偏軸投射系統(tǒng)。全文摘要本發(fā)明揭示了前投射屏及其相關(guān)系統(tǒng)，利用后結(jié)構(gòu)層和前擴散層來提供改良的可視圖像質(zhì)量。該結(jié)構(gòu)層由多個槽組成，能用來把光導(dǎo)入一限定的觀眾觀看區(qū)域。該擴散層與該結(jié)構(gòu)層耦合，由無光聚酯薄膜組成，提供在擴散層的前表面上干擦除能力。例如，無光聚酯薄膜可以是TEKRAMamotXL無光Melinex聚酯薄膜。而且，結(jié)構(gòu)層可組成為具有光澤白涂層的丙烯酸酯線性柱狀結(jié)構(gòu)。該丙烯酸酯線性柱狀結(jié)構(gòu)和該無光聚酯薄膜可通過如層壓相耦合，或通過擠壓成單一構(gòu)件相耦合。文檔編號G02B5/18GK101365985SQ02811114公開日2009年2月11日申請日期2002年2月7日優(yōu)先權(quán)日2001年4月24日發(fā)明者D·F·范德維爾夫,E·M·小羅德里格斯,P·M·休斯申請人:3M創(chuàng)新有限公司