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CN1488991A - 透射式屏幕和背投式投影仪 - Google Patents

透射式屏幕和背投式投影仪 Download PDF

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CN1488991A
CN1488991A CNA031560059A CN03156005A CN1488991A CN 1488991 A CN1488991 A CN 1488991A CN A031560059 A CNA031560059 A CN A031560059A CN 03156005 A CN03156005 A CN 03156005A CN 1488991 A CN1488991 A CN 1488991A
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CN
China
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transmissive screen
microlens
micro
lens
viewing angle
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CNA031560059A
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Inventor
��ڲ�ʷ
坂口昌史
山下秀人
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

本发明，在提供均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，使视野角特性变得更为良好的透射式屏幕的同时，还提供具备像这样地优良的透射式屏幕的背投式投影仪。在具备在射出面一侧形成了菲涅尔透镜的菲涅尔部分、和配置在该菲涅尔部分的射出面一侧上，且在入射面一侧表面上形成有多个微型透镜的微型透镜阵列的透射式屏幕中，该微型透镜阵列部分是其构成为使得相邻的微型透镜彼此间其边共有地进行接连那样地把上述微型透镜纵横地排列起来，并使之旋转45度的微型透镜阵列部分。

Description

透射式屏幕和背投式投影仪
技术领域
本发明涉及透射式屏幕和背投式投影仪。
背景技术
近些年来，背投式投影仪，作为对家庭影院用监视器、大画面电视等适合的显示器，需求日益高涨。
图10示出了背投式投影仪的光学系统。该背投式投影仪14，如图10所示，具有投影图象的投影光学单元20、对用该投影光学单元20投影的投影图象进行导光的导光反射镜30、和投影被该导光反射镜30导光的投影图象的透射式屏幕42配置到机箱50内的构成。
作为可在这样的背投式投影仪14内使用的透射式屏幕42，特别要求具有广视角特性。专利文献1公开了具有这样的广视角特性的透射式投影仪。图11示出了该透射式屏幕的剖面构造。该透射式屏幕800，如图11所示，具备：在射出面一侧表面上形成了菲涅尔透镜的菲涅尔透镜部分810、配置在该菲涅尔部分810的射出面一侧上，且在入射面一侧表面上形成有多个微型透镜820a的微型透镜阵列820、配置在上述微型透镜阵列部分820的射出面一侧上的遮光部分840、配置在该遮光部分840的射出面一侧上的扩散片850。
图12到图14，示出了在该专利文献1中公开的微型透镜的构造。图12示出了微型透镜形状为菱形的构造，图13示出了微型透镜形状为把菱形和六角形组合起来的构造，图14示出了微型透镜形状为长方形的构造。在图12到图14中，(a)为从入射面一侧看微型透镜形状的正视图，(b)为从射出面一侧看的正视图，遮光部分和开口部分如图所示地配置。
此外，在专利文献2中，也公开了具有这样的广视角特性的透射式屏幕。图15的立体图示出了该透射式屏幕。该透射式屏幕900，如图15所示，具有把多个扩散射出向透射式屏幕900入射的图象光的球状的光扩散粒子920a纵横地排列起来的构造。
为此，在上边所说的透射式屏幕800或透射式屏幕900中，借助于微型透镜820a或光扩散粒子920a的光折射作用，与现有的使用柱面透镜的透射式屏幕比较，具有可以提高上下方向的视野角特性的优点。
[专利文献1]
特开2000-131506号公报(图1到图5)
[专利文献2]
特开2001-133888号公报(图3和图4)
但是，即便是在上边所说的透射式屏幕800或透射式屏幕900中，也有想要均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，进一步使视野角特性变得更为良好的要求，
发明内容
于是，本发明的目的在于提供可均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，使视野角特性变得更为良好的透射式屏幕，同时，提供具备像这样地优良的透射式屏幕的背投式投影仪。
本发明的发明人等，为了解决上述课题而锐意努力的结果，发现采用把这些微型透镜纵横排列为使得相邻的微型透镜彼此间共有其边地接连起来的微型透镜阵列进行45度旋转的办法，就可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，变成为使视野角特性变得更为良好的透射式屏幕，导致完成本发明。
(1)本发明的透射式屏幕，是一种具备在射出面一侧表面上形成了菲涅尔透镜的菲涅尔部分、和配置在该菲涅尔部分的射出面一侧上，且在入射面一侧表面上形成有多个微型透镜的微型透镜阵列的透射式屏幕，其特征在于：该微型透镜阵列部分是其构成为使得相邻的微型透镜彼此间其边共有地进行接连那样地把上述微型透镜纵横地排列起来，并使之旋转45度的微型透镜阵列部分。
为此，倘采用本发明的透射式屏幕，由于微型透镜阵列部分是一种把相邻的微型透镜彼此间排列成使得共有其边地进行接连的微型透镜阵列部分，故可以消除或减小常常存在于微型透镜和微型透镜之间的间隙内的非透镜区域。其结果是可以把微型透镜部分中的微型透镜的有效面积形成得大，可以提高光的扩散效率。
此外，倘采用本发明的透射式屏幕，则在微型透镜阵列部分中，由于已使如上所述地排列起来的微型透镜阵列旋转45度，故在把它组装到透射式屏幕中去的情况下，透射式屏幕的上下左右方向上的微型透镜的排列步距变长，可以加大透射式屏幕的上下左右方向上的各个微型透镜的入射光瞳。为此，归因于在屏幕的上下左右方向上，要接受各个微型透镜周边区域(在屏幕的斜向方向的情况下不存在的区域)的强的折射作用，故得以进行充分的光扩散。另一方面，即便是在屏幕的斜向方向上，归因于微型透镜的折射作用，也可以进行规定的光扩散。
其结果是，变成为可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，使视野角特性变得更为良好的透射式屏幕。
(2)在上述(1)中所述的透射式屏幕中，理想的是上述微型透镜的纵横方向的排列步距，比上述微型透镜的斜向45度方向的排列步距更长。
归因于像这样地构成，由于在透射式屏幕的上下左右方向上，得益于各个微型透镜受到比透射式屏幕的斜向方向强的折射作用而可以进行更充分的光扩散，故将变成为对透射式屏幕要求的视野角特性，就是说，在透射式屏幕的上下左右方向上进行比透射式屏幕的斜向方向上的扩散更强的扩散的视野角特性，合适的透射式屏幕。
(3)在上述(1)或(2)中所述的透射式屏幕中，理想的是把上述微型透镜的直径作成为10微米到150微米的范围内的值。
之所以要把上述微型透镜的直径作成为150微米以下，是因为要作成为使得不会因与要投影到该透射式屏幕上的图象的大小比较变得过大而使分辨率降低的缘故。从该观点来说，更为理想的是把上述微型透镜的直径作成为100微米以下，再更为理想的是作成为80微米以下。另一方面，之所以把上述微型透镜的直径作成为10微米以上，是因为使之容易制造的缘故。从该观点来说，更为理想的是把上述微型透镜的直径作成为20微米以上，再更为理想的是作成为30微米以上。
另外，这里所说的微型透镜的直径，指的是把每一个微型透镜离开间隔地岛状地进行排列的情况，就是说，把相邻的微型透镜彼此间排列成不公用其边的情况下的微型透镜的直径。
(4)在上述(1)到(2)中的任何一者中所述的透射式屏幕中，还具备配置在上述菲涅尔透镜部分和上述微型透镜阵列部分之间的光扩散部分。
归因于像这样地构成，由于向各个微型透镜入射的光(强度、角度、相位等)的规则性降低，故可以有效地抑制微型透镜阵列部分中的衍射光的产生。
此外，由于结果变成为通过了菲涅尔透镜后的光一旦用光扩散部分扩散之后，就向微型透镜阵列部分入射，故可以抑制规则的干涉图形的发生，可以有效地抑制菲涅尔透镜部分和微型透镜阵列部分的莫尔条纹的发生。
(5)在上述(1)到(3)中的任何一者中所述的透射式屏幕中，理想为还具备配置在上述微型透镜阵列部分的射出面一侧的扩散片。
归因于像这样地构成，就可以借助于该扩散片把通过了微型透镜之后的光，变换成具有规定的视野角特性的光。
(6)在上述(5)中所述的透射式屏幕中，理想为在上述微型透镜阵列部分和上述扩散片之间，还具备在上述微型透镜的焦点附近具有开口部分的遮光构件。
归因于像这样地构成，由于可以有效地抑制外部光的反射，故可以提高图象的对比度。
(7)本发明的背投式投影仪，其特征在于：具备投影光学单元、和上述1到6中的任何一者所述的透射式屏幕。
为此，本发明的背投式投影仪，由于具备可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性使视野角特性变得更为良好的透射式屏幕，故就将变成为可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性的背投式投影仪。
附图说明
图1示出了本发明的实施方案1的透射式屏幕的构造。
图2示出了本发明的实施方案1的透射式屏幕的构造。
图3示出了本发明的比较例的透射式屏幕的构造。
图4示出了本发明的实施方案1的透射式屏幕视野角特性。
图5示出了本发明的实施方案2的透射式屏幕的剖面构造。
图6示出了本发明的实施方案3的透射式屏幕的剖面构造。
图7示出了本发明的实施方案4的背投式投影仪的外观图。
图8示出了本发明的实施方案4的背投式投影仪的光学系统。
图9示出了本发明的实施方案5的背投式投影仪的光学系统。
图10示出了现有的背投式投影仪的光学系统。
图11示出了现有的透射式屏幕的剖面构造。
图12示出了现有的透射式屏幕的平面图。
图13示出了现有的透射式屏幕的平面图。
图14示出了现有的透射式屏幕的平面图。
图15的立体图示出了现有的另一种透射式屏幕。
具体实施方式
以下，用附图说明本发明的实施方案。
(实施方案1)
图1示出了本发明的实施方案1的透射式屏幕的构造。图1(a)示出了实施方案1的透射式屏幕的剖面构造，图1(b)示出了实施方案1的微型透镜阵列部分的表面的SEM照片。此外，图2示出了实施方案1的透射式屏幕的构造。图2(a)的平面图示出了实施方案1的微型透镜阵列部分的表面构造，图2(b)是图2(a)的A-A’剖面图，图2(c)是图2(a)的B-B’剖面图，图2(d)是图2(a)的C-C’剖面图。
如图1和图2所示，该透射式屏幕100，具备：在射出面一侧表面上形成了菲涅尔透镜的菲涅尔透镜部分110，配置在菲涅尔透镜部分110的射出面一侧，在入射面一侧表面上形成了多个微型透镜120a的微型透镜阵列部分120。此外，微型透镜阵列部分120，具有使得相邻的微型透镜120a彼此间公用其边地进行接连那样地把微型透镜120a排列成纵横状，使之旋转45度的构造。
为此，倘采用该透射式屏幕100，由于微型透镜阵列部分120是一种把相邻的微型透镜120a彼此间排列成使得共有其边地进行接连的微型透镜阵列部分，故可以消除或减小常常存在于微型透镜120a和微型透镜120a之间的间隙内的非透镜区域Q。其结果是可以把微型透镜部分120中的微型透镜120a的有效面积形成得大，可以提高光的扩散效率。
此外，倘采用本发明的透射式屏幕100，则在微型透镜阵列部分120中，由于已使如上所述地排列起来的微型透镜阵列旋转了45度，故在把它组装到透射式屏幕100中去的情况下，透射式屏幕100的上下左右方向(VH方向)上的微型透镜120a的排列步距变长，可以加大透射式屏幕100的上下左右方向(VH方向)上的各个微型透镜120a的入射光瞳。为此，归因于在屏幕100的上下左右方向(VH方向)上，要接受各个微型透镜周边区域P(在屏幕的斜向方向的情况下不存在的区域)的强的折射作用，故得以进行充分的光扩散。另一方面，即便是在透射式屏幕100的斜向方向(XY方向)上，归因于各微型透镜120a的折射作用，也可以进行规定的光扩散。
其结果是，变成为可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，使视野角特性变得更为良好的透射式屏幕。
在实施方案1的透射式屏幕100中，被构成为使得微型透镜120a的纵横方向(VH方向)的排列步距(d3、d4)，比微型透镜120a的斜向45度方向(XY方向)的排列步距(d1、d2)更长。
为此，在透射式屏幕100的上下左右方向(VH方向)上，由于得益于各个微型透镜的受到比透射式屏幕的斜向方向(XY方向)强的折射作用而可以进行更充分的光扩散，故该透射式屏幕100，将变成为对于透射式屏幕要求的视野角特性，就是说，在透射式屏幕的上下左右方向(VH方向)上进行比透射式屏幕的斜向方向(XY方向)上的扩散更强的扩散的视野角特性，合适的透射式屏幕。
另外，采用把这些微型透镜120a排列为在XY方向上塞满的办法，还可以消除存在于相邻于屏幕的上下左右方向(VH方向)上的微型透镜120a的间隙内的非透镜区域Q。在该情况下，在可以进一步提高光的利用率的同时，作为背投式投影仪的透射式屏幕，还可以得到更满意的视野角特性。
微型透镜阵列部分120的微型透镜的直径，作成为40微米。为此，就不会有因分辨率降低而引起的显示品质的劣化。另外，在微型透镜阵列部分120中，由于没有间隙地把该微型透镜纵横排列起来，故微型透镜的排列步距纵横都变成为30微米以下。
另外，在实施方案1的透射式屏幕100中，作为微型透镜阵列部分120，虽然采用的是具有使得相邻的微型透镜120a彼此间共有其边地进行接连那样地把微型透镜120a纵横地排列起来，并使之旋转45度的构造的微型透镜阵列部分，但是，作为该微型透镜阵列部分，也可以考虑采用图3所示的那样的微型透镜阵列部分。
图3示出了比较例的透射式屏幕的构造。图3(a)的平面图示出了比较例的微型透镜阵列部分的表面构造，图3(b)是图3(a)的A-A’剖面图，图3(c)是图3(a)的B-B’剖面图，图3(d)是图3(a)的C-C’剖面图。
如图3所示，该微型透镜阵列部分，具有把相邻的微型透镜彼此间蜂巢状地排列成使得共有其边地进行接连的构造。为此，即便是用比较例的透射式屏幕，由于把相邻的微型透镜彼此间排列为共有其边地进行接连，故也可以消除或减小常常存在于微型透镜和微型透镜之间的间隙内的非透镜区域。其结果是可以把微型透镜部分中的微型透镜的有效面积形成得大，可以提高光的扩散效率。
但是，在比较例的透射式屏幕中，如图3(b)到图3(d)所示，透射式屏幕的横向方向(H方向)上的微型透镜的排列步距d5变得比实施方案1的透射式屏幕100的情况下更短，故透射式屏幕的横向方向(H方向)上的各个微型透镜的入射光瞳就不可能形成得大。另一方面，透射式屏幕的纵向方向(V方向)上的微型透镜的排列步距d6则变成为比实施方案1的透射式屏幕100的情况下更长，故透射式屏幕的纵向方向(V方向)上的各个微型透镜的入射光瞳变大。但是，在该情况下，会因透射式屏幕的纵向方向(V方向)上的微型透镜的排列步距d6变得过长，而变成为使要进行投影的图象的分辨率降低的主要因素。
为此，要用比较例的透射式屏幕，提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，作成为使视野角特性变得更为良好的背投式投影仪，是不容易的，此外，还有着会变成为使要进行投影的图象的分辨率降低的要因的不利之处。
相对于此，倘采用实施方案1的透射式屏幕100，则可以作成为上下、左右、斜向方向的视野角特性整体的均衡性提高，使视野角特性变得更为良好而没有那样的不利之处。
图4示出了本发明的实施方案1的透射式屏幕100的视野角特性。在图4中，A是示出了实施方案1的透射式屏幕100的视野角特性的数据，B是示出了比较例的透射式屏幕的视野角特性的数据。由图4可知，实施方案1的透射式屏幕100具有比比较例的透射式屏幕更为优良的视野角特性。
(实施方案2)
图5示出了实施方案2的透射式屏幕的构造。如图5所示，实施方案2的透射式屏幕200，在具备菲涅尔透镜部分210和微型透镜部分220的同时，还具备配置在菲涅尔透镜部分210和微型透镜阵列部分220之间的光扩散部分230。
为此，归因于该光扩散部分230的存在，就可以降低向各个微型透镜入射的光(强度、角度、相位等)的规则性，可以有效地抑制微型透镜阵列部分120中的衍射光的产生。
此外，由于在菲涅尔透镜部分210和微型透镜阵列部分220之间配置光扩散部分230，在通过了菲涅尔透镜后的光一旦用光扩散部分230扩散之后，就向微型透镜阵列部分220入射，故结果就变成为可以抑制规则的干涉图形的发生，可以有效地抑制菲涅尔透镜部分210和微型透镜阵列部分220的莫尔条纹的发生。
在实施方案2的透射式屏幕200中，光扩散部分230，是一方的表面已被粗糙化(大体上以表面进行光扩散)的所谓的表面光扩散方式的树脂片。为此，光扩散功能可用树脂片表面发挥，故即便是树脂片形成得薄，光扩散功能也不会降低。为此，就可以缩短菲涅尔透镜部分210和微型透镜阵列部分220之间的间隔，就可以使由内部扩散产生的叠影的发生、对比度降低和透射率的降低变成为最低限度。树脂片使用已借助于喷砂法粗糙化后的模具，用浇注法或压出成型法进行向树脂片上的复制的方法制造。为此，就可以用比较简单的方法，制造把衍射光或莫尔条纹的发生抑制到可以允许的范围内的光扩散部分。
在实施方案2的透射式屏幕200中，作为光扩散部分230，使用的是霾的值为60％的光扩散部分。为此，在可以把浑浊或模糊不清的发生抑制到可以允许的范围内的同时，还可以把衍射光或莫尔条纹的发生抑制到可以允许的范围内。
在实施方案2的透射式屏幕200中，作为光扩散部分230，使用光泽度的值为20％者。因此，可将粒度感和模糊的发生抑制在充分允许的范围内，同时还可把衍射光或莫尔条纹的发生抑制在充分允许范围内。
在实施方案2的透射式屏幕200中，构成光扩散部分230的树脂片的表面，具有大体上锥状体的凹凸形状。此外，把该大体上锥状体的高低差作成为5微米到20微米的范围的值。为此，在实施方案2的透射式屏幕200中，就可以把把衍射光或莫尔条纹的发生抑制到可以允许的范围内。
(实施方案3)
图6示出了实施方案3的透射式屏幕的构造。如图6所示，实施方案3的透射式屏幕300，在具备菲涅尔透镜部分310和微型透镜部分320的同时，还具备在微型透镜的焦点附近具有开口部分的遮光构件340，和配置在该遮光构件340的射出面一侧上的扩散片350。
为此，倘采用实施方案3的透射式屏幕300，由于可借助于遮光构件340的作用，有效地抑制外部光的反射，故可以提高图象的对比度。
此外，还可以借助于该扩散片350的作用，把通过了微型透镜之后的光，变换成具有规定的视野角特性的光。
(实施方案4)
图7是本发明的实施方案4的背投式投影仪的外观图。图8示出了本发明的实施方案4的背投式投影仪的光学系统。如图7和图8所示，实施方案4的背投式投影仪10，具有把投影光学单元20、导光反射镜30、透射式屏幕40配置在机箱50内的构成。
此外，该背投式投影仪10，作为其透射式屏幕40，采用的是实施方案1的透射式屏幕100。为此，就变成为均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，使视野角特性变得更为良好的优良的背投式投影仪。
(实施方案5)
图9示出了本发明的实施方案5的背投式投影仪的光学系统。如图9所示，实施方案5的背投式投影仪12，具有把投影光学单元20、透射式屏幕40配置在机箱50内的构成。
实施方案5的背投式投影仪，与实施方案4的背投式投影仪10不同之处，在于导光反射镜的有无。就是说，相对于在实施方案4的背投式投影仪10具备导光反射镜30，实施方案5的背投式投影仪12则不具备导光反射镜。为此，由于可以消除因用导光反射镜反射投影图象而引起的图象劣化，故可以提高要投影到屏幕40上边的投影图象的显示品质。
此外，该背投式投影仪12，作为其透射式屏幕40，采用的也是实施方案1的透射式屏幕100。为此，就变成为均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的视野角特性，使视野角特性变得更为良好的优良的背投式投影仪。
另外，虽然以实施方案1的透射式屏幕100，实施方案2的透射式屏幕200和实施方案3的透射式屏幕300以及实施方案4的背投式投影仪10和实施方案5的背投式投影仪12为例对本发明的透射式屏幕进行了说明，但是，本发明的透射式屏幕，并不限于此。在不背离本发明的技术思想的范围内可以有种种的变形例。

Claims (6)

1.一种透射式屏幕，是具备在射出面侧表面上形成了菲涅尔透镜的菲涅尔透镜部分、和配置在该菲涅尔透镜部分的射出面侧，且在入射面侧表面上形成有多个微型透镜的微型透镜阵列部分的透射式屏幕，其特征在于：该微型透镜阵列部分是其构成为使得相邻的微型透镜彼此间其边共有地进行接连那样地把上述微型透镜纵横地排列起来，并使之旋转45度的微型透镜阵列部分。
2.根据权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于：上述微型透镜的纵横方向的排列步距，比上述微型透镜的斜向45度方向的排列步距更长。
3.根据权利要求1或2所述的透射式屏幕，其特征在于：还具备配置在上述菲涅尔透镜部分和上述微型透镜阵列部分之间的光扩散部分。
4.根据权利要求1或2所述的透射式屏幕，其特征在于：还具备配置在上述微型透镜阵列部分的射出面侧的扩散片。
5.根据权利要求4所述的透射式屏幕，其特征在于：在上述微型透镜阵列部分和上述扩散片之间，还具备在上述微型透镜的焦点附近具有开口部分的遮光构件。
6.一种背投式投影仪，其特征在于：具备投影光学单元、和权利要求1到5中的任何一项所述的透射式屏幕。
CNA031560059A 2002-08-30 2003-08-28 透射式屏幕和背投式投影仪 Pending CN1488991A (zh)

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