[发明专利]背投影系统和背投影屏幕

说明书

技术领域

本发明涉及一种背投影系统以及背投影屏幕，特别涉及一种用于橱窗（shopping window）的背投影系统。

背景技术

透明投影屏幕提供宽广领域的应用，其中这些应用之一是使用这种屏幕用于交互式橱窗。目前，使用所谓的“全息屏幕”来将信息投影到屏幕上，同时允许看到屏幕后面的对象。这些屏幕的主要问题是它们不是真正透明的，从而妨碍橱窗后面的对象的可见性。

在US 6,522,311中描述了显示系统的这种全息屏幕。这里，显示单元包括透明支撑物、附接到该透明支撑物的全息屏幕、用于将图像信息投影到该全息屏幕上的投影仪、以及用于确定在全息屏幕的视角中的区域内是否有人的传感器。此显示系统优选地用于橱窗。另外，提供了控制器，其响应于来自传感器的信号而控制投影仪，以使得：如果传感器在全息屏幕的视角中的区域内、特别是在橱窗的前面检测到人，则控制器激活投影仪以将图像信息投影到橱窗中的全息屏幕上。

从US 6,191,876 B1已知关于通过可电气重配置的全息光学元件进行的光扩散控制的另一投影系统。这里，每个可重新配置的全息元件包括夹在两个电极层之间的全息图。该全息图是已经与液晶组合并且具有响应于所施加的电场而改变的光学性质的全息聚合物膜。投影屏幕的扩散特性可以通过选择性地将一个或者多个可重新配置的全息光学元件设置为衍射状态而改变。这里，在一个应用中，利用屏幕来关于光强度最优地扩散所投影的图像，以使得所投影的图像对于在不同的观看区域的多个观看者看来是一样亮的。在另一个应用中，利用屏幕以立体的形式显示所投影的图像。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种提供高透明度和高效率的投影的背投影系统和背投影屏幕。

此目的是通过独立权利要求的特征而解决的。

特别地，本发明基于提供可以在透明模式和衍射模式之间切换的用于橱窗等的投影屏幕的思想。这里，衍射模式必须被理解为其中屏幕像扩散全息图那样起作用的屏幕的状态。由此，在屏幕的背面以特定角度入射的光被偏转并且被直接透射给屏幕前面的观看的人。在衍射模式下，所显示的、即偏转的光的强度可以高达投影仪的入射光束的强度的10%或者更高。在透明模式下，屏幕充当像普通玻璃或者另一种相当的基板那样的透明基板。由此，优选地被用作橱窗或者被安装在橱窗处的投影屏幕后面的对象在屏幕的透明模式下可以被容易地看到，而在衍射模式下，包含感兴趣的对象的信息的图像可以从投影仪投影到屏幕的背侧，以高亮度到达关注对象的（objecting）人。

这里，投影仪和投影屏幕相对于彼此定位，以使得来自投影仪的光束是以一倾角入射到投影屏幕的背侧上，然后在衍射模式下主要沿着与投影屏幕的表面法线平行的方向偏转。

概括而言，本发明的背投影系统包括投影仪、以及可在透明模式与衍射模式之间切换的投影屏幕，其中该投影仪相对于投影屏幕定位，以使得来自投影仪的光以一倾角入射到投影屏幕的背侧上，投影屏幕适于在其衍射模式下将入射光偏转到相对于屏幕的前表面法线的有限的角度范围内。

本发明的此背投影系统优选地用于橱窗，其中该屏幕可被用作橱窗或者被简单地安装到橱窗。在透明模式下，橱窗后面的对象可以被容易地观看，其中在屏幕的衍射模式下，有关这些对象的信息或者服装商感兴趣的信息可以被渐显。

优选的是：投影仪的入射光与屏幕的背表面法线之间的入射角大于30度，因为在此优选的几何布置中，投影仪可以被放置在观看橱窗后面的对象的人的视野之外。

由于在衍射模式下，偏转光的扩散部分非常低，因此从屏幕发射到前侧的光相对于屏幕的前表面法线的角度范围是有限的，并且优选地在垂直方向上从-10度延展到10度并且在水平方向上至少从-30度延展到30度。

对于具有液晶材料的屏幕的应用，优选地为投影仪使用偏振光。

在根据本发明的背投影系统的优选实施例中，投影屏幕包括具有第一透明电极的第一透明基板、液晶材料与复合材料的合成物、以及具有第二电极的第二透明基板。这里，布置在第一基板与第二基板之间的液晶材料的折射率可借助于由第一电极和第二电极生成的电场而切换。这里，这样选择液晶材料和复合材料的折射率，以使得在存在电场的情况下，就来自投影仪的偏振光而言，液晶材料的折射率与复合材料的折射率相同，并且在不施加电场的情况下，液晶材料的折射率与复合材料的折射率不同。然而，也可以选择折射率和取向，以使得在存在电场的情况下，就来自投影仪的偏振光而言，液晶材料的折射率不同于复合材料的折射率，并且在不存在电场的情况下，液晶材料的折射率等于复合材料的折射率。