專利名稱：透射式屏幕和背投式投影儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及透射式屏幕和背投式投影儀。
背景技術：
近些年來，背投式投影儀，作為對家庭影院用監視器、大畫面電視等適合的顯示器，需求日益高漲。
圖10示出了背投式投影儀的光學系統。該背投式投影儀14，如圖10所示，具有投影圖象的投影光學單元20、對用該投影光學單元20投影的投影圖象進行導光的導光反射鏡30、和投影被該導光反射鏡30導光的投影圖象的透射式屏幕42配置到機箱50內的構成。
作為可在這樣的背投式投影儀14內使用的透射式屏幕42，特別要求具有廣視角特性。專利文獻1公開了具有這樣的廣視角特性的透射式投影儀。圖11示出了該透射式屏幕的剖面構造。該透射式屏幕800，如圖11所示，具備在射出面一側表面上形成了菲涅爾透鏡的菲涅爾透鏡部分810、配置在該菲涅爾部分810的射出面一側上，且在入射面一側表面上形成有多個微型透鏡820a的微型透鏡陣列820、配置在上述微型透鏡陣列部分820的射出面一側上的遮光部分840、配置在該遮光部分840的射出面一側上的擴散片850。
圖12到圖14，示出了在該專利文獻1中公開的微型透鏡的構造。圖12示出了微型透鏡形狀為菱形的構造，圖13示出了微型透鏡形狀為把菱形和六角形組合起來的構造，圖14示出了微型透鏡形狀為長方形的構造。在圖12到圖14中，(a)為從入射面一側看微型透鏡形狀的正視圖，(b)為從射出面一側看的正視圖，遮光部分和開口部分如圖所示地配置。
此外，在專利文獻2中，也公開了具有這樣的廣視角特性的透射式屏幕。圖15的立體圖示出了該透射式屏幕。該透射式屏幕900，如圖15所示，具有把多個擴散射出向透射式屏幕900入射的圖象光的球狀的光擴散粒子920a縱橫地排列起來的構造。
為此，在上邊所說的透射式屏幕800或透射式屏幕900中，借助于微型透鏡820a或光擴散粒子920a的光折射作用，與現有的使用柱面透鏡的透射式屏幕比較，具有可以提高上下方向的視野角特性的優點。
特開2000-131506號公報(圖1到圖5)[專利文獻2]特開2001-133888號公報(圖3和圖4)但是，即便是在上邊所說的透射式屏幕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、斜向方向的視野角特性，進一步使視野角特性變得更為良好的要求，發明內容于是，本發明的目的在于提供可均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，使視野角特性變得更為良好的透射式屏幕，同時，提供具備像這樣地優良的透射式屏幕的背投式投影儀。
本發明的發明人等，為了解決上述課題而銳意努力的結果，發現采用把這些微型透鏡縱橫排列為使得相鄰的微型透鏡彼此間共有其邊地接連起來的微型透鏡陣列進行45度旋轉的辦法，就可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，變成為使視野角特性變得更為良好的透射式屏幕，導致完成本發明。
(1)本發明的透射式屏幕，是一種具備在射出面一側表面上形成了菲涅爾透鏡的菲涅爾部分、和配置在該菲涅爾部分的射出面一側上，且在入射面一側表面上形成有多個微型透鏡的微型透鏡陣列的透射式屏幕，其特征在于該微型透鏡陣列部分是其構成為使得相鄰的微型透鏡彼此間其邊共有地進行接連那樣地把上述微型透鏡縱橫地排列起來，并使之旋轉45度的微型透鏡陣列部分。
為此，倘采用本發明的透射式屏幕，由于微型透鏡陣列部分是一種把相鄰的微型透鏡彼此間排列成使得共有其邊地進行接連的微型透鏡陣列部分，故可以消除或減小常常存在于微型透鏡和微型透鏡之間的間隙內的非透鏡區域。其結果是可以把微型透鏡部分中的微型透鏡的有效面積形成得大，可以提高光的擴散效率。
此外，倘采用本發明的透射式屏幕，則在微型透鏡陣列部分中，由于已使如上所述地排列起來的微型透鏡陣列旋轉45度，故在把它組裝到透射式屏幕中去的情況下，透射式屏幕的上下左右方向上的微型透鏡的排列步距變長，可以加大透射式屏幕的上下左右方向上的各個微型透鏡的入射光瞳。為此，歸因于在屏幕的上下左右方向上，要接受各個微型透鏡周邊區域(在屏幕的斜向方向的情況下不存在的區域)的強的折射作用，故得以進行充分的光擴散。另一方面，即便是在屏幕的斜向方向上，歸因于微型透鏡的折射作用，也可以進行規定的光擴散。
其結果是，變成為可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，使視野角特性變得更為良好的透射式屏幕。
(2)在上述(1)中所述的透射式屏幕中，理想的是上述微型透鏡的縱橫方向的排列步距，比上述微型透鏡的斜向45度方向的排列步距更長。
歸因于像這樣地構成，由于在透射式屏幕的上下左右方向上，得益于各個微型透鏡受到比透射式屏幕的斜向方向強的折射作用而可以進行更充分的光擴散，故將變成為對透射式屏幕要求的視野角特性，就是說，在透射式屏幕的上下左右方向上進行比透射式屏幕的斜向方向上的擴散更強的擴散的視野角特性，合適的透射式屏幕。
(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鏡的直徑作成為10微米到150微米的范圍內的值。
之所以要把上述微型透鏡的直徑作成為150微米以下，是因為要作成為使得不會因與要投影到該透射式屏幕上的圖象的大小比較變得過大而使分辨率降低的緣故。從該觀點來說，更為理想的是把上述微型透鏡的直徑作成為100微米以下，再更為理想的是作成為80微米以下。另一方面，之所以把上述微型透鏡的直徑作成為10微米以上，是因為使之容易制造的緣故。從該觀點來說，更為理想的是把上述微型透鏡的直徑作成為20微米以上，再更為理想的是作成為30微米以上。
另外，這里所說的微型透鏡的直徑，指的是把每一個微型透鏡離開間隔地島狀地進行排列的情況，就是說，把相鄰的微型透鏡彼此間排列成不公用其邊的情況下的微型透鏡的直徑。
(4)在上述(1)到(2)中的任何一者中所述的透射式屏幕中，還具備配置在上述菲涅爾透鏡部分和上述微型透鏡陣列部分之間的光擴散部分。
歸因于像這樣地構成，由于向各個微型透鏡入射的光(強度、角度、相位等)的規則性降低，故可以有效地抑制微型透鏡陣列部分中的衍射光的產生。
此外，由于結果變成為通過了菲涅爾透鏡后的光一旦用光擴散部分擴散之后，就向微型透鏡陣列部分入射，故可以抑制規則的干涉圖形的發生，可以有效地抑制菲涅爾透鏡部分和微型透鏡陣列部分的莫爾條紋的發生。
(5)在上述(1)到(3)中的任何一者中所述的透射式屏幕中，理想為還具備配置在上述微型透鏡陣列部分的射出面一側的擴散片。
歸因于像這樣地構成，就可以借助于該擴散片把通過了微型透鏡之后的光，變換成具有規定的視野角特性的光。
(6)在上述(5)中所述的透射式屏幕中，理想為在上述微型透鏡陣列部分和上述擴散片之間，還具備在上述微型透鏡的焦點附近具有開口部分的遮光構件。
歸因于像這樣地構成，由于可以有效地抑制外部光的反射，故可以提高圖象的對比度。
(7)本發明的背投式投影儀，其特征在于具備投影光學單元、和上述1到6中的任何一者所述的透射式屏幕。
為此，本發明的背投式投影儀，由于具備可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性使視野角特性變得更為良好的透射式屏幕，故就將變成為可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性的背投式投影儀。
圖1示出了本發明的實施方案1的透射式屏幕的構造。
圖2示出了本發明的實施方案1的透射式屏幕的構造。
圖3示出了本發明的比較例的透射式屏幕的構造。
圖4示出了本發明的實施方案1的透射式屏幕視野角特性。
圖5示出了本發明的實施方案2的透射式屏幕的剖面構造。
圖6示出了本發明的實施方案3的透射式屏幕的剖面構造。
圖7示出了本發明的實施方案4的背投式投影儀的外觀圖。
圖8示出了本發明的實施方案4的背投式投影儀的光學系統。
圖9示出了本發明的實施方案5的背投式投影儀的光學系統。
圖10示出了現有的背投式投影儀的光學系統。
圖11示出了現有的透射式屏幕的剖面構造。
圖12示出了現有的透射式屏幕的平面圖。
圖13示出了現有的透射式屏幕的平面圖。
圖14示出了現有的透射式屏幕的平面圖。
圖15的立體圖示出了現有的另一種透射式屏幕。
具體實施例方式
以下，用
本發明的實施方案。
(實施方案1)圖1示出了本發明的實施方案1的透射式屏幕的構造。圖1(a)示出了實施方案1的透射式屏幕的剖面構造，圖1(b)示出了實施方案1的微型透鏡陣列部分的表面的SEM照片。此外，圖2示出了實施方案1的透射式屏幕的構造。圖2(a)的平面圖示出了實施方案1的微型透鏡陣列部分的表面構造，圖2(b)是圖2(a)的A-A’剖面圖，圖2(c)是圖2(a)的B-B’剖面圖，圖2(d)是圖2(a)的C-C’剖面圖。
如圖1和圖2所示，該透射式屏幕100，具備在射出面一側表面上形成了菲涅爾透鏡的菲涅爾透鏡部分110，配置在菲涅爾透鏡部分110的射出面一側，在入射面一側表面上形成了多個微型透鏡120a的微型透鏡陣列部分120。此外，微型透鏡陣列部分120，具有使得相鄰的微型透鏡120a彼此間公用其邊地進行接連那樣地把微型透鏡120a排列成縱橫狀，使之旋轉45度的構造。
為此，倘采用該透射式屏幕100，由于微型透鏡陣列部分120是一種把相鄰的微型透鏡120a彼此間排列成使得共有其邊地進行接連的微型透鏡陣列部分，故可以消除或減小常常存在于微型透鏡120a和微型透鏡120a之間的間隙內的非透鏡區域Q。其結果是可以把微型透鏡部分120中的微型透鏡120a的有效面積形成得大，可以提高光的擴散效率。
此外，倘采用本發明的透射式屏幕100，則在微型透鏡陣列部分120中，由于已使如上所述地排列起來的微型透鏡陣列旋轉了45度，故在把它組裝到透射式屏幕100中去的情況下，透射式屏幕100的上下左右方向(VH方向)上的微型透鏡120a的排列步距變長，可以加大透射式屏幕100的上下左右方向(VH方向)上的各個微型透鏡120a的入射光瞳。為此，歸因于在屏幕100的上下左右方向(VH方向)上，要接受各個微型透鏡周邊區域P(在屏幕的斜向方向的情況下不存在的區域)的強的折射作用，故得以進行充分的光擴散。另一方面，即便是在透射式屏幕100的斜向方向(XY方向)上，歸因于各微型透鏡120a的折射作用，也可以進行規定的光擴散。
其結果是，變成為可以均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，使視野角特性變得更為良好的透射式屏幕。
在實施方案1的透射式屏幕100中，被構成為使得微型透鏡120a的縱橫方向(VH方向)的排列步距(d3、d4)，比微型透鏡120a的斜向45度方向(XY方向)的排列步距(d1、d2)更長。
為此，在透射式屏幕100的上下左右方向(VH方向)上，由于得益于各個微型透鏡的受到比透射式屏幕的斜向方向(XY方向)強的折射作用而可以進行更充分的光擴散，故該透射式屏幕100，將變成為對于透射式屏幕要求的視野角特性，就是說，在透射式屏幕的上下左右方向(VH方向)上進行比透射式屏幕的斜向方向(XY方向)上的擴散更強的擴散的視野角特性，合適的透射式屏幕。
另外，采用把這些微型透鏡120a排列為在XY方向上塞滿的辦法，還可以消除存在于相鄰于屏幕的上下左右方向(VH方向)上的微型透鏡120a的間隙內的非透鏡區域Q。在該情況下，在可以進一步提高光的利用率的同時，作為背投式投影儀的透射式屏幕，還可以得到更滿意的視野角特性。
微型透鏡陣列部分120的微型透鏡的直徑，作成為40微米。為此，就不會有因分辨率降低而引起的顯示品質的劣化。另外，在微型透鏡陣列部分120中，由于沒有間隙地把該微型透鏡縱橫排列起來，故微型透鏡的排列步距縱橫都變成為30微米以下。
另外，在實施方案1的透射式屏幕100中，作為微型透鏡陣列部分120，雖然采用的是具有使得相鄰的微型透鏡120a彼此間共有其邊地進行接連那樣地把微型透鏡120a縱橫地排列起來，并使之旋轉45度的構造的微型透鏡陣列部分，但是，作為該微型透鏡陣列部分，也可以考慮采用圖3所示的那樣的微型透鏡陣列部分。
圖3示出了比較例的透射式屏幕的構造。圖3(a)的平面圖示出了比較例的微型透鏡陣列部分的表面構造，圖3(b)是圖3(a)的A-A’剖面圖，圖3(c)是圖3(a)的B-B’剖面圖，圖3(d)是圖3(a)的C-C’剖面圖。
如圖3所示，該微型透鏡陣列部分，具有把相鄰的微型透鏡彼此間蜂巢狀地排列成使得共有其邊地進行接連的構造。為此，即便是用比較例的透射式屏幕，由于把相鄰的微型透鏡彼此間排列為共有其邊地進行接連，故也可以消除或減小常常存在于微型透鏡和微型透鏡之間的間隙內的非透鏡區域。其結果是可以把微型透鏡部分中的微型透鏡的有效面積形成得大，可以提高光的擴散效率。
但是，在比較例的透射式屏幕中，如圖3(b)到圖3(d)所示，透射式屏幕的橫向方向(H方向)上的微型透鏡的排列步距d5變得比實施方案1的透射式屏幕100的情況下更短，故透射式屏幕的橫向方向(H方向)上的各個微型透鏡的入射光瞳就不可能形成得大。另一方面，透射式屏幕的縱向方向(V方向)上的微型透鏡的排列步距d6則變成為比實施方案1的透射式屏幕100的情況下更長，故透射式屏幕的縱向方向(V方向)上的各個微型透鏡的入射光瞳變大。但是，在該情況下，會因透射式屏幕的縱向方向(V方向)上的微型透鏡的排列步距d6變得過長，而變成為使要進行投影的圖象的分辨率降低的主要因素。
為此，要用比較例的透射式屏幕，提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，作成為使視野角特性變得更為良好的背投式投影儀，是不容易的，此外，還有著會變成為使要進行投影的圖象的分辨率降低的要因的不利之處。
相對于此，倘采用實施方案1的透射式屏幕100，則可以作成為上下、左右、斜向方向的視野角特性整體的均衡性提高，使視野角特性變得更為良好而沒有那樣的不利之處。
圖4示出了本發明的實施方案1的透射式屏幕100的視野角特性。在圖4中，A是示出了實施方案1的透射式屏幕100的視野角特性的數據，B是示出了比較例的透射式屏幕的視野角特性的數據。由圖4可知，實施方案1的透射式屏幕100具有比比較例的透射式屏幕更為優良的視野角特性。
(實施方案2)圖5示出了實施方案2的透射式屏幕的構造。如圖5所示，實施方案2的透射式屏幕200，在具備菲涅爾透鏡部分210和微型透鏡部分220的同時，還具備配置在菲涅爾透鏡部分210和微型透鏡陣列部分220之間的光擴散部分230。
為此，歸因于該光擴散部分230的存在，就可以降低向各個微型透鏡入射的光(強度、角度、相位等)的規則性，可以有效地抑制微型透鏡陣列部分120中的衍射光的產生。
此外，由于在菲涅爾透鏡部分210和微型透鏡陣列部分220之間配置光擴散部分230，在通過了菲涅爾透鏡后的光一旦用光擴散部分230擴散之后，就向微型透鏡陣列部分220入射，故結果就變成為可以抑制規則的干涉圖形的發生，可以有效地抑制菲涅爾透鏡部分210和微型透鏡陣列部分220的莫爾條紋的發生。
在實施方案2的透射式屏幕200中，光擴散部分230，是一方的表面已被粗糙化(大體上以表面進行光擴散)的所謂的表面光擴散方式的樹脂片。為此，光擴散功能可用樹脂片表面發揮，故即便是樹脂片形成得薄，光擴散功能也不會降低。為此，就可以縮短菲涅爾透鏡部分210和微型透鏡陣列部分220之間的間隔，就可以使由內部擴散產生的疊影的發生、對比度降低和透射率的降低變成為最低限度。樹脂片使用已借助于噴砂法粗糙化后的模具，用澆注法或壓出成型法進行向樹脂片上的復制的方法制造。為此，就可以用比較簡單的方法，制造把衍射光或莫爾條紋的發生抑制到可以允許的范圍內的光擴散部分。
在實施方案2的透射式屏幕200中，作為光擴散部分230，使用的是霾的值為60％的光擴散部分。為此，在可以把渾濁或模糊不清的發生抑制到可以允許的范圍內的同時，還可以把衍射光或莫爾條紋的發生抑制到可以允許的范圍內。
在實施方案2的透射式屏幕200中，作為光擴散部分230，使用光澤度的值為20％者。因此，可將粒度感和模糊的發生抑制在充分允許的范圍內，同時還可把衍射光或莫爾條紋的發生抑制在充分允許范圍內。
在實施方案2的透射式屏幕200中，構成光擴散部分230的樹脂片的表面，具有大體上錐狀體的凹凸形狀。此外，把該大體上錐狀體的高低差作成為5微米到20微米的范圍的值。為此，在實施方案2的透射式屏幕200中，就可以把把衍射光或莫爾條紋的發生抑制到可以允許的范圍內。
(實施方案3)圖6示出了實施方案3的透射式屏幕的構造。如圖6所示，實施方案3的透射式屏幕300，在具備菲涅爾透鏡部分310和微型透鏡部分320的同時，還具備在微型透鏡的焦點附近具有開口部分的遮光構件340，和配置在該遮光構件340的射出面一側上的擴散片350。
為此，倘采用實施方案3的透射式屏幕300，由于可借助于遮光構件340的作用，有效地抑制外部光的反射，故可以提高圖象的對比度。
此外，還可以借助于該擴散片350的作用，把通過了微型透鏡之后的光，變換成具有規定的視野角特性的光。
(實施方案4)圖7是本發明的實施方案4的背投式投影儀的外觀圖。圖8示出了本發明的實施方案4的背投式投影儀的光學系統。如圖7和圖8所示，實施方案4的背投式投影儀10，具有把投影光學單元20、導光反射鏡30、透射式屏幕40配置在機箱50內的構成。
此外，該背投式投影儀10，作為其透射式屏幕40，采用的是實施方案1的透射式屏幕100。為此，就變成為均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，使視野角特性變得更為良好的優良的背投式投影儀。
(實施方案5)圖9示出了本發明的實施方案5的背投式投影儀的光學系統。如圖9所示，實施方案5的背投式投影儀12，具有把投影光學單元20、透射式屏幕40配置在機箱50內的構成。
實施方案5的背投式投影儀，與實施方案4的背投式投影儀10不同之處，在于導光反射鏡的有無。就是說，相對于在實施方案4的背投式投影儀10具備導光反射鏡30，實施方案5的背投式投影儀12則不具備導光反射鏡。為此，由于可以消除因用導光反射鏡反射投影圖象而引起的圖象劣化，故可以提高要投影到屏幕40上邊的投影圖象的顯示品質。
此外，該背投式投影儀12，作為其透射式屏幕40，采用的也是實施方案1的透射式屏幕100。為此，就變成為均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，使視野角特性變得更為良好的優良的背投式投影儀。
另外，雖然以實施方案1的透射式屏幕100，實施方案2的透射式屏幕200和實施方案3的透射式屏幕300以及實施方案4的背投式投影儀10和實施方案5的背投式投影儀12為例對本發明的透射式屏幕進行了說明，但是，本發明的透射式屏幕，并不限于此。在不背離本發明的技術思想的范圍內可以有種種的變形例。
權利要求
1.一種透射式屏幕，是具備在射出面側表面上形成了菲涅爾透鏡的菲涅爾透鏡部分、和配置在該菲涅爾透鏡部分的射出面側，且在入射面側表面上形成有多個微型透鏡的微型透鏡陣列部分的透射式屏幕，其特征在于該微型透鏡陣列部分是其構成為使得相鄰的微型透鏡彼此間其邊共有地進行接連那樣地把上述微型透鏡縱橫地排列起來，并使之旋轉45度的微型透鏡陣列部分。
2.根據權利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于上述微型透鏡的縱橫方向的排列步距，比上述微型透鏡的斜向45度方向的排列步距更長。
3.根據權利要求1或2所述的透射式屏幕，其特征在于還具備配置在上述菲涅爾透鏡部分和上述微型透鏡陣列部分之間的光擴散部分。
4.根據權利要求1或2所述的透射式屏幕，其特征在于還具備配置在上述微型透鏡陣列部分的射出面側的擴散片。
5.根據權利要求4所述的透射式屏幕，其特征在于在上述微型透鏡陣列部分和上述擴散片之間，還具備在上述微型透鏡的焦點附近具有開口部分的遮光構件。
6.一種背投式投影儀，其特征在于具備投影光學單元、和權利要求1到5中的任何一項所述的透射式屏幕。
全文摘要
本發明，在提供均衡性良好地提高上下、左右、斜向方向的視野角特性，使視野角特性變得更為良好的透射式屏幕的同時，還提供具備像這樣地優良的透射式屏幕的背投式投影儀。在具備在射出面一側形成了菲涅爾透鏡的菲涅爾部分、和配置在該菲涅爾部分的射出面一側上，且在入射面一側表面上形成有多個微型透鏡的微型透鏡陣列的透射式屏幕中，該微型透鏡陣列部分是其構成為使得相鄰的微型透鏡彼此間其邊共有地進行接連那樣地把上述微型透鏡縱橫地排列起來，并使之旋轉45度的微型透鏡陣列部分。
文檔編號G02B5/02GK1488991SQ0315600
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月28日 優先權日2002年8月30日
發明者坂口昌史, 山下秀人, 人 申請人:精工愛普生株式會社