本实用新型涉及一种投影屏幕，特别是一种具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕。
背景技术：
现有的超短焦正投影屏幕大多通过散射的方式成像，如白塑幕等，对环境光没有选择性，导致环境光对投影效果的影响非常大，当环境光越亮时，投影显示的对比度越低，显示效果越差。
为了克服以上缺陷，人们在投影屏幕上使用了圆形菲涅尔透镜加散射剂来实现。传统的圆形菲涅尔透镜在正视图上为一圈圈相互排列的偏心圆结构，利用圆形曲率对水平视角的主光线方向进行控制，利用圆形菲涅尔透镜上的锯齿状凸起对上下视角的主光线方向进行控制。圆形菲涅尔透镜不仅可以改变投影机主光线在观看空间的合理分布，还能消除一部分环境光的影响，提高屏幕的对比度，散射剂则提供观看视角。由但于其自身原理所限，现有的圆形菲涅尔透镜对上下视角和水平视角的控制精度不高，水平视角不够大，屏幕均匀性不佳，且很难同时将上下视角和水平视角的主光线方向合理射入人眼范围之内，实现较好的观影体验。
技术实现要素：
本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕，该正投影屏幕采用线性菲涅尔透镜结构代替传统的圆形菲涅尔透镜，利用线性菲涅尔透镜对上下视角的主光线方向进行高精度控制，再在所述线性菲涅尔透镜层的每个所述镜面单元上均叠加多个竖直排列的柱面微单元，利用柱面微单元扩大水平视角，提高屏幕的均匀性，具有加工方便，加工精度高的优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕，包括线性菲涅尔透镜层，所述线性菲涅尔透镜层由若干个镜面单元相互排列形成，所述线性菲涅尔透镜层在正视图上为一排排相互排列的呈直线型的线性结构，所述线性菲涅尔透镜层的每个所述镜面单元上均叠加有多个竖直排列的柱面微单元。
本装置采用线性菲涅尔透镜结构代替传统的圆形菲涅尔透镜，线性菲涅尔透镜在正视图上为一排排相互排列的呈直线型的线性结构，利用线性菲涅尔透镜对上下视角的主光线方向进行高精度控制，提高屏幕增益。再在所述线性菲涅尔透镜层的每个所述镜面单元上均叠加多个竖直排列的柱面微单元，投影光线经过所述柱面微单元时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的水平视角，利用柱面微单元扩大水平视角，提高屏幕的均匀性。且线性菲涅尔透镜结构相较于传统的圆形菲涅尔透镜，具有加工方便，加工精度高的优点。
优选的，所述柱面微单元为弧形柱结构或三棱柱结构，该弧形柱是横截面边缘为弧形的柱体结构，且所述柱面微单元表面相对于所述线性菲涅尔透镜层内凹或外凸。至少包括以下三种情况，其一，所述柱面微单元由若干个大小相同的弧形柱构成，所有所述弧形柱相互连接并排列成阵列状；其二，所述柱面微单元由若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述三棱柱相互连接并排列成阵列状；其三，所述柱面微单元由若干个大小相同的弧形柱和若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述弧形柱和所述三棱柱相互连接并混合排列成阵列状。
优选的，所有所述镜面单元等间距均匀设置，方便加工。
优选的，所述镜面单元包括工作面和干扰面，且所述柱面微单元设于所述工作面上。
优选的，所述线性菲涅尔透镜层贴合在支撑层上，且所述线性菲涅尔透镜层和支撑层之间设有反射层。所述反射层由银、铝等金属材料构成，具有高可见光反射率，用于反射投影仪的入射光。
优选的，所述反射层只设置在所述镜面单元的工作面上，从而可避免干扰面也发生反射而产生干扰光线，有利于提高屏幕的清晰度和对比度。
优选的，所述镜面单元的干扰面设置有黑漆膜，用以吸收环境光，提高对比度。
优选的，所述反射层通过粘接层和所述支撑层粘接在一起，且所述粘接层中混合有黑色颜料，用以吸收环境光，提高对比度。
优选的，所述支撑层为具有内凹曲率的曲面结构。
利用曲面支撑层的曲率大小对水平视角的主光线方向进行控制，同时利用线性菲涅尔透镜上的锯齿状凸起对上下视角的主光线方向进行控制。采用两种不同的结构(线性菲涅尔透镜和曲面支撑层)分别对水平视角和上下视角的主光线范围进行分开控制，不仅控制精度更高，且能同时实现对上下视角和水平视角主光线方向的精确控制，使得垂直视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，可有效提高观看均匀度，提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。
优选的，所述支撑层的宽度和曲率半径的比值为0.7-2。
优选的，所述支撑层采用柔性材料制作而成，从而整个屏幕可以弯曲，不占用运输空间，可大幅节省运输成本。在安装时，可以卷曲收纳在房屋高处，使用时才放下来，从而可以减小安装空间，且避免了屏幕长期暴露在空气中，容易沾染灰尘的问题。
优选的，所述支撑层的材质为布、聚氨酯、PVC或PC。
优选的，所述支撑层包括支撑前层、支撑中层和支撑后层，所述支撑中层为蜂窝板结构。支撑层对整个屏幕起到支撑保护的作用，采用蜂窝板结构不仅可以降低整个屏幕的重量，且可以满足强度和环保要求。
优选的，所述屏幕还包括保护层、着色层、平整固力层和散射层。所述保护层为高分子复合材料层，透光率高，可有效防止屏幕被划伤或被污染；所述着色层由透过率大于85％的高透过率树脂均匀添加颜料制成，可提高屏幕的对比度；所述平整固力层采用高透过率树脂材料，如PET、PC、PMMA等，可以有效提高屏幕的冲击强度及对环境的耐受能力，且可以作为其他层涂抹覆盖的基础；所述散射层可通过在胶体中添加散射剂加工而成，用以提供屏幕观看视角。
优选的，所述保护层和着色层加工为一体合为一层，加工时在保护层的胶体中均匀混合所述着色层的颜料，待烘干或光固化后即可成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果。
优选的，所述着色层和平整固力层加工为一体合为一层，加工时，在PC、 PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合颜料，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述平整固力层和散射层加工为一体合为一层，加工时，在PC、 PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合散射剂，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述着色层、平整固力层和散射层三者加工为一体合为一层，加工时，在PC、PMMA或PET等树脂或单体溶液中均匀混合散射剂和颜料，再通过注塑挤出拉伸或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述着色层和散射层加工为一体合为一层，在透过率大于85％的胶体中混合散射剂以及着色颜料，将混合好的胶体均匀的涂敷在PC、PMMA或PET 片材表面，再通过光固化或热固化等方式加工成型。既方便加工，且可以进一步减小屏幕的厚度，有助于提升投影效果的清晰度。
优选的，所述保护层的表面加工为雾面或毛面，防止外界环境光在屏幕表面产生定向反射。
优选的，所述保护层的表面硬度大于2H，防止划伤。
优选的，所述屏幕还设有连接在所述支撑层和上述各层周围的边框，将各层和支撑层合成一个整体，方便安装、运输和携带。
优选的，所述支撑层上还设有挂钩，方便安装。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
(1)本装置采用线性菲涅尔透镜结构代替传统的圆形菲涅尔透镜，线性菲涅尔透镜在正视图上为一排排相互排列的呈直线型的线性结构，利用线性菲涅尔透镜对上下视角的主光线方向进行高精度控制，提高屏幕增益。再在所述线性菲涅尔透镜层的每个所述镜面单元上均叠加多个竖直排列的柱面微单元，投影光线经过所述柱面微单元时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的水平视角，利用柱面微单元扩大水平视角，提高屏幕的均匀性。且线性菲涅尔透镜结构相较于传统的圆形菲涅尔透镜，具有加工方便，加工精度高的优点。
(2)本装置将所述线性菲涅尔透镜层贴合在具有内凹曲率的曲面支撑层上，利用曲面支撑层的曲率大小对水平视角的主光线方向进行控制，同时利用线性菲涅尔透镜上的锯齿状凸起对上下视角的主光线方向进行控制。采用两种不同的结构(线性菲涅尔透镜和曲面支撑层)分别对水平视角和上下视角的主光线范围进行分开控制，不仅控制精度更高，且能同时实现对上下视角和水平视角主光线方向的精确控制，使得垂直视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，可有效提高观看均匀度，提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。
(3)本装置的反射层只设置在所述镜面单元的工作面上，从而可避免干扰面也发生反射而产生干扰光线，有利于提高屏幕的清晰度和对比度；所述镜面单元的干扰面设置有黑漆膜或粘接层中混合有黑色颜料，用以吸收环境光，提高对比度。
附图说明
图1是本实用新型实施例1所述的线性菲涅尔透镜层的结构示意图。
图2-图4是本实用新型实施例1采用不同的柱面微单元的镜面单元的结构示意图。
图5是本实用新型实施例1所述的具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕的光路示意图(竖直方向)。
图6是本实用新型实施例1所述的具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕的光路示意图(水平方向)。
图7是本实用新型实施例2所述的反射层和黑漆膜的结构示意图。
图8是本实用新型实施例2所述的反射层以及混合有黑色颜料的粘接层的结构示意图。
图9是本实用新型实施例2所述具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕的光路示意图(竖直方向)。
图10是本实用新型实施例3所述的线性菲涅尔透镜层贴合到曲面支撑层的三维示意图。
图11是本实用新型实施例3所述的曲面支撑层曲率的示意图。
图12是本实用新型实施例3所述的具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕的光路示意图(水平方向)。
图13是本实用新型实施例5所述的具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕的结构示意图。
图中标记：1-保护层，2-着色层，3-平整固力层，4-散射层，5-线性菲涅尔透镜层，51-镜面单元，511-工作面，512-干扰面，52-柱面微单元，6-挂钩， 7-反射层，8-粘接层，9-支撑层，91-支撑前层，92-支撑中层，93-支撑后层， 10-边框，11-黑漆膜。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示，一种具有线性菲涅尔透镜层的正投影屏幕，包括线性菲涅尔透镜层5，所述线性菲涅尔透镜层5由若干个镜面单元51相互排列形成，每个所述镜面单元51的横截面均设有锯齿状凸起，所述线性菲涅尔透镜层5在正视图上为一排排等间距均匀排列的呈直线型的线性结构。
所述线性菲涅尔透镜层5的每个所述镜面单元51上均叠加有多个竖直排列的柱面微单元52。如图2-图4所示，所述柱面微单元52为弧形柱结构或三棱柱结构，且所述柱面微单元52表面相对于所述镜面单元51内凹或外凸。至少包括以下三种情况，其一，所述柱面微单元52由若干个大小相同的弧形柱构成，所有所述弧形柱相互连接并排列成阵列状；其二，所述柱面微单元52由若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述三棱柱相互连接并排列成阵列状；其三，所述柱面微单元52由若干个大小相同的弧形柱和若干个大小相同的三棱柱构成，所有所述弧形柱和所述三棱柱相互连接并混合排列成阵列状。
每个所述镜面单元51均包括工作面511和干扰面512，且所述柱面微单元 52设于所述工作面511上。
如图6所示，所述线性菲涅尔透镜层5可以对上下视角的主光线方向进行高精度控制，从而大幅提升屏幕的亮度，使用时，将投影仪置于屏幕前方，当投影仪和屏幕距离较小时，仍可以取得良好的投影效果，实现短焦距投影。投影仪中射出的光线，通过线性菲涅尔透镜层5并经反射层7反射后，光线主方向集中以近乎垂直于屏幕的外表面平行光的形式射出或光线主方向集中汇聚在人眼观看的范围内，而环境光经过线性菲涅尔透镜层5时，在透镜内会进行多次反射，其光程远大于投影光线，因此，可大大消除环境光干扰，达到抗环境光、高对比度的成像效果。
如图7所示，所述镜面单元51上均叠加多个竖直排列的柱面微单元52，投影光线经过所述柱面微单元52时，会沿着屏幕水平方向的分量发生较大角度的反射，从而可为屏幕提供较大的的水平视角，利用柱面微单元52扩大水平视角，提高屏幕的均匀性。
实施例2
所述线性菲涅尔透镜层5贴合在支撑层9上，且所述线性菲涅尔透镜层5 和支撑层9之间设有反射层7，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述反射层7只设置在所述镜面单元51的工作面511上。从而可避免镜面单元51的干扰面512也发生反射而产生干扰光线，有利于提高屏幕的清晰度和对比度。
所述线性菲涅尔透镜层5还设有用于吸收环境光的黑色涂层，例如图7所示，所述镜面单元51的干扰面512设置有黑漆膜11，或者例如图8所示，所述反射层7通过粘接层8和所述支撑层9粘接在一起，且所述粘接层8中混合有黑色颜料。如图9所示，环境光经过黑漆膜11混合有黑色颜料的粘接层8时，大部分环境光会被吸收，不会发生反射，因此，通过黑漆膜11和混合有黑色颜料的粘接层8来吸收环境光，可有效提高屏幕的对比度。
实施例3
如图10-图11所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述支撑层9为具有内凹曲率的曲面结构，曲面支撑层9的宽度W和曲率半径R的比值为 W/R＝0.7-2。支撑层9包括支撑前层91、支撑中层92和支撑后层93，且所述支撑中层92为蜂窝板结构。
如图12所示，投影光线经过曲面支撑层9时，利用曲面支撑层9的曲率大小可对水平视角的主光线方向进行有效控制，有效提高观看均匀度和对比度。利用曲面支撑层的曲率大小对水平视角的主光线方向进行控制，同时利用线性菲涅尔透镜上的锯齿状凸起对上下视角的主光线方向进行控制。采用两种不同的结构(线性菲涅尔透镜和曲面支撑层)分别对水平视角和上下视角的主光线范围进行分开控制，不仅控制精度更高，且能同时实现对上下视角和水平视角主光线方向的精确控制，使得垂直视角和水平视角的主光线方向能同时合理射入人眼范围之内，满足实际观影需求，实现较好的观影体验。将整个屏幕设置成具有内凹曲率的硬质屏幕，可有效提高观看均匀度，提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。
实施例4
本实施例与实施例2的区别在于，所述支撑层9采用柔性材料制作而成，所述支撑层9的材质为布、聚氨酯、PVC或PC。
所述支撑层采用柔性材料制作而成，从而整个屏幕可以弯曲，不占用运输空间，可大幅节省运输成本。在安装时，可以卷曲收纳在房屋高处，使用时才放下来，从而可以减小安装空间，且避免了屏幕长期暴露在空气中，容易沾染灰尘的问题。
实施例5
如图13所示，本实施例与实施例3的区别在于，所述屏幕还包括保护层1、着色层2、平整固力层3和散射层4，所述着色层2、平整固力层3和散射层4 三者加工为一体合为一层。
所述屏幕还设有连接在所述支撑层9和上述各层周围的边框10，将各层和支撑层9合成一个整体，方便安装、运输和携带。所述支撑层9上还设有挂钩6，方便安装。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。