本文介紹了光學屏幕的動作原理與技術動向。

    隨著投影機技術進步，大型顯示勢必朝高分辨率、高清、高對比方向發展。目前已知的商業化投影機最高的分辨率為4096×2160，而1080P的投影機已成為目前的主流。由于光學屏幕+投影機的方式具有不可替代優勢，因此一般認為隨著屏幕分辨率、視角與色彩的改善，光學屏幕+投影機的工程化應用繼續領跑專業AV市場。本文將介紹光學屏幕的動作原理與技術動向。

Fresnel Lens+ Lenticular Screen光學屏幕
    (圖一)是典型光學屏幕示意圖，如圖所示從背面投射的影像光線，通過Fresnel Lens之后收斂成平行光再入射至屏幕，由于屏幕設有柱狀鏡片陣列，所以又稱為柱狀屏幕（Lenticular Screen）。
    柱狀屏幕是由柱狀鏡片、遮光部與擴散部構成，柱狀鏡片部的各鏡片可以使入射的影像光線集光，遮光部的柵欄狀開口設在各柱狀鏡片的集光位置附近。
    影像光線順利穿透屏幕，外部環境光線則被遮光部吸收。通常遮光部的開口面積越小，亦即遮光部的面積比率越大，遮蔽外亂光的能力越強，影像對比度也越高。此類Lenticular Lens還將入射的影像光線擴散到水平方向，增加水平視角。
    此外Lenticular Lens為了支援高解析度（HD）影像，已經做到了非常微細的鏡片間距（Lens Pitch）98μm，可以支援1920×1080高解析度影像，而2005年問世的新型Fine Pitch屏幕，其Lenticular Lens間距為64μm，可以支援2560×2048的影像。但我們眼睛看到的對比度、灰度與影像解析度往往和書面描述得有差距，不盡人意，尤其是在播放動態畫面時遠不如主動發光LCD或PDP顯示那么逼真生動，沒有1080P 的那種神韻。這是由于Fresnel Lens和Lenticular Len菱形或梯形的形狀所決定的，它損失了部分像素和色彩，造成了圖像品質不佳，對比度、灰度、色彩有損失。

雙面凸透鏡+玻璃珠光學屏幕
    大型高清顯示對屏幕提出了新的要求：
    (1)忠實表現高清影像。大型高清顯示主要功能是顯示高清影像和其他高分辨率資訊，因此屏幕必須忠實表現預期的畫質：卓越的對比度，色彩飽滿而厚重，增強的顯示色階，無論是高光位層次,還是暗部細節，都可以展現無遺。即便是對那些背景為連續明暗場景切換的場景序列來說，也能夠無比清晰的真實再現每個場景細節。
    (2)視覺是工程項目的主要考慮因素，使用場所的要求半增益可視角度達50度以上。所以屏幕應有效擴散影像光線，滿足多屏拼接或邊緣融合的市場需求。
    (3)屏幕的尺寸滿足16:9的要求，并可以做到符合多機融合市場需求。
（圖二）是雙面凸透鏡+玻璃珠光學屏幕的基本原理，它的動作原理是：來源于點光源的影像光線以任何角度入射至雙面凸透鏡后，在焦點聚焦，不再采用菲涅爾和菱形/梯形透鏡的方案，用聚焦功能優化“可改變投射光的菲涅爾”和“集光和擴散光的菱形或梯形透鏡”所起到的光學作用。
而作為最佳成像介質的玻璃微珠，以40-80μm的直徑在焦點成不規則分布，影像光在這些玻璃微珠聚焦，進而成像。
    (圖三)是美國業者開發的可以替代Lenticular Lens Screen與Fresnel Lens Screen的雙面凸透鏡+玻璃珠光學屏幕的結構圖，可以同時滿足高質量畫面與視角要求，因此備受相關業者高度重視。

    采用新的光學布局結構，消除了由傳統菱鏡引起的色彩分離現象，使得色彩更加真實還原；雙面凸透鏡和Lenticular Lens Screen一樣繼續作用于傳統垂直視角或水平視角的增加；同時將點光源無限分散，消除由于點光源引起的亮度不均勻。
    新型雙面凸透鏡的直徑為15μm直徑，鏡片間距（Lens Pitch）為5μm，真正支援高解析度（HD）影像，消除Lenticular Lens Screen與Fresnel Lens Screen所造成的對比度、灰度與影像解析度降低等后果，因此圖像更加晶瑩剔透，銳度突出。[Page]
    目前Fresnel Lens Screen的制成還是采用壓模工藝，與其他數字制造工藝相比是屬于祖母級。這還不是主要的瓶頸，而最大的問題在于比例和尺寸，高清顯示是需要16:9的比例的；大型顯示發展必將是邊緣融合占主流，技術上需要光學屏幕來支持多機融合，雙面凸透鏡+玻璃珠光學屏幕的均勻性良好，無階梯效應，對短焦鏡頭適用性強，符合大型邊緣融合技術要求。
 
結束語
    以上介紹大屏幕的動作原理與最新技術動向。由于隨著技術的發展，屏幕面積越來越大，圖像越來越細膩，視界越來越寬，對比度越來越高，它在大型顯示方面有著廣闊的前景和市場需求。