專利名稱：屏幕以及投影系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及反射來自前方的投影機等投影裝置的投影光而放映投影圖 像的屏幕以及使用該屏幕的投影系統。
背景技術：
作為使用了集成微透鏡和反射面而成的部件的屏幕，已知有使配置在 微透鏡的背后的反射面的朝向向屏幕的中心法線方向傾斜的屏幕，特別地， 已知有從屏幕的中心部向著周邊部使傾斜角逐漸變化的屏幕(參照專利文 獻1)。此外，已知有在屏幕表面使用雙凸透鏡，并將該雙凸透鏡的剖面
形狀形成為非圓弧形的屏幕(參照專利文獻2)。 [專利文獻l特開平3-156"5號7>才艮 [專利文獻2特開平5_72631號7>才艮
但是，在反射來自前方的投影機等投影裝置的投影光而放映投影圖像 的反射型的屏幕的使用中，在例如對于以大的入射角度入射的投影光，使 其向正面方向反射的情況下，由于為了使入射的投影光以適宜的視野角、 有效地向正面方向散射、反射，希望將反射面放置在各樣吏透鏡的焦點位置 之前等原因，需要使反射面接近各微透鏡的透鏡面。在此情況下，因為如 果透鏡面與反射面過于接近，則因為在一連串的接近位置中會出現變得非 常薄的部分，所以會產生制造上的問題，有可能在強度上也產生問題。
此外，作為另一問題，在反射型的屏幕的使用中，有可能不需要的光、 即外光的一部分向屏幕的觀察者所在的方向反射，反射的外光有可能成為 使投影圖像的對比度降低的原因。
發明內容
因而，本發明的目的在于提供一種能夠降低外光的影響，改善在明亮 的房間等中的投影圖像的對比度，并且能夠使有入射角度的投影光適宜地 向正面方向反射、擴散，此外，在保持薄度的同時具有充分的強度的屏幕 以及使用其的投影系統。
為了解決上述問題，本發明的屏幕，具備(a)屏幕板，該屏幕板具有 (al)透鏡陣列，其具有排列在屏幕前面側的2維平面上的多個要素透鏡; U2)多個反射面，其在透鏡陣列的背面側相對于2維平面傾斜地配置； U3)多個散射部，其使從多個反射面射出到屏幕前面側的光散射；其中， (b)要素透鏡中至少1個是合并透鏡，該合并透鏡具有通過使光軸相對地
偏移而相互偏心的2個透鏡部分作為一組；(c)與1個合并透鏡對應地設
置1個反射面。
首先，在上述屏幕上，通過在透鏡陣列的背面設置相對于排列有透鏡 陣列的平面傾斜的反射面，進而，具有使從該反射面射出的光散射的散射 部，能夠使入射到屏幕上的投影光在適宜地散射的狀態下反射。此時，通 過合并透鏡具有光軸相對地偏移的2個透鏡部分，能夠在使反射面接近合 并透鏡的透鏡面的同時，使屏幕板保持為具有充分的強度。此外，通過適 宜調整2個透鏡部分的光軸的偏移量，能夠使所入射的投影光向適宜的方 向并且以保持視野角的狀態散射、反射。此外， 一并地，還能夠降低由外 光產生的影響，能夠改善在明亮的房間等中的投影圖像的對比度。
此外，作為本發明的具體的方式，透鏡陣列包含多個圓柱形透鏡作為 多個要素透鏡，并且該多個圓柱形透鏡由相對于各圓柱形透鏡的縱長方向 在垂直方向上排列的雙凸透鏡構成。在此情況下，作為透鏡陣列，通過使 用雙凸透鏡，能夠簡易地制作屏幕。
此外，作為本發明的具體的方式，在2個透鏡部分中，位于一方側的 透鏡部分的光軸，與位于作為與一方側相反的一側的另一方側的透鏡部分 的光軸相比，更位于一方側，其中該一方側是投影光相對2維平面的入射 角大的一側。在此情況下，能夠在使相對于透鏡面傾斜地配置的反射面接近對應的透鏡面的同時，抑制接近部位變薄容易破損的情況，保持具有充 分的強度。
此外，作為本發明的具體的方式，2個透鏡部分的各光軸，從合并透 鏡的中心位置向相互相反方向偏移。在此情況下，能夠進行與入射以及射 出的光的特性相應的光路的調整。
此外，作為本發明的具體的方式，2個透鏡部分的各光軸距離合并透 鏡的中心位置的距離分別相等。在此情況下，合并透鏡的制作比較容易。
此外，作為本發明的具體的方式，2個透鏡部分的光軸的相對偏移量， 相對于透鏡陣列的作為1個合并透鏡的1間距，處于1/12 1/3的范圍內。 在此情況下，不會損害投影的圖像，便能夠得到偏移所導致的向適宜的方 向并且保持視野角的狀態下的散射、反射的效果。
此外，作為本發明的具體的方式，與合并透鏡對應的反射面，與合并 透鏡的中心位置相比，在一方側具有反射面中心，其中該一方側是投影光 相對2維平面的入射角大的一側。在此情況下，反射面，在合并透鏡內， 位于投影光相對2維平面的入射角大的一側，從而能夠更有效地散射、反 射傾斜入射的投影光。
此外，作為本發明的具體的方式，2個透鏡部分的至少一個的側剖面 形狀，包含越向接近相鄰的透鏡的周邊部前進、曲率越小的非圓弧狀。在 此情況下，能夠加厚從各反射面到透鏡陣列的表面的接近位置，從而使屏 幕更堅固。
此外，作為本發明的具體的方式，屏幕板具有在透鏡陣列中從與投 影光所入射的要素透鏡不同的要素透鏡使該投影光射出的第1區域；在透 鏡陣列中從與投影光所入射的要素透鏡相同的要素透鏡使該投影光射出的 第2區域，其中，陣列透鏡在第2區域包含合并透鏡。在此情況下，通過 在第1區域和第2區域具有不同類型的反射方式，能夠與分別入射的投影 光的入射角度相應地有效地無浪費地進行散射、反射。特別地，因為第2 區域中的透鏡陣列包含曲率變化透鏡，所以能夠在使反射面接近曲率變化 透鏡的透鏡面的同時，保持具有充分的強度。此外，作為本發明的具體的方式，在透鏡陣列的背面側中，至少在反 射面的周圍，進一步具有由光吸收性材料形成的光吸收面。在此情況下， 能夠利用光吸收面吸收外光等不需要的光，從而形成高對比度的圖像。
此外，作為本發明的具體的方式，透鏡陣列，在表面具有反射防止涂 層。由此，能夠防止在屏幕表面上的反射。
此外，作為本發明的具體的方式，雙凸透鏡，具有能夠滾動巻繞起來
并且沿著滾動的軸的方向配置了多個圓柱形透鏡的縱長方向的結構。由此， 在巻繞收納屏幕時，因為主要是多個圓柱形透鏡間的邊界部分彎曲，所以 能夠減少圓柱形透鏡的主體部分的變形量。
此外，作為本發明的具體的方式，本發明的投影系統具備(a)上述任 意一種所記載的屏幕；(b)在屏幕上投射投影圖像的圖像投影裝置。在此 情況下，通過使用上述屏幕，投影系統能夠適宜地散射、反射并且有效地 利用投影光，此外，能夠降低由外光引起的影響，改善在明亮的房間等中 的投影圖像的對比度。
圖l是示意地表示第1實施方式的屏幕的側面圖； 圖2是說明屏幕的結構的側剖面圖； 圖3(a)、 (b)是說明屏幕的形狀以及結構的圖； 圖4(a) (c)是說明屏幕板的制造方法的圖； 圖5(a) (c)是說明屏幕的另一制造方法的圖； 圖6是表示第1實施方式的屏幕的變形例子的側面圖； 圖7是示意地表示第2實施方式的屏幕的側面圖； 圖8是說明第2實施方式的屏幕的一部分的側剖面圖； 圖9是關于第3實施方式的投影系統的示意圖。 符號說明
10、 110:屏幕；1、 101:雙凸透鏡；2、 102:屏幕板； 4:散射部；CL:圓柱形透鏡；UP、 DP:透鏡部；GT:溝
以及
3:光吸收板; RS:反射面;
7100:投影機；200:照明裝置。
具體實施例方式
[第1實施方式
以下，參照
本發明的第1實施方式的屏幕。圖l是示意地表 示本實施方式的屏幕的側面圖。本實施方式的屏幕10是反射型的屏幕，具 備設置有透鏡陣列的光透射性的屏幕板2、粘貼在屏幕板2的整個背面的 光吸收板3。
如圖所示，通過從投影裝置等所具有的投影透鏡PO的投影光源點S 將投影光PL投射在屏幕10上，進行圖像投影。投影光源點S設置在接近 屏幕10的下方位置。此外，在此，在位于屏幕中心軸LX的中央的中心位 置O，投影光PL的光束軸AX以成為入射角度oc的狀態，從下方向上方 入射，其中該屏幕中心軸LX在屏幕10的左右中央上下延伸。
圖2是示意地表示屏幕10的結構的側剖面圖。在此，屏幕板2具有 在表面側2維排列圓柱形透鏡CL而成的透鏡陣列、即雙凸透鏡1;在雙 凸透鏡l的背面側與各圓柱形透鏡CL對應地周期性設置的溝GT。而且， 在屏幕板2上，通過在溝GT中涂敷散射材料而形成散射部4，并且在散 射部4形成在了屏幕板2的背面側后，以覆蓋該散射部4的方式粘貼光吸 收板3。
形成于屏幕板2的表面側的雙凸透鏡l，以具有大致半圓柱形的外形、 在x方向上延伸的圓柱形透鏡CL為要素透鏡。通過在相對于要素透鏡的 縱長方向(x軸方向)垂直的y軸方向上排列多個要素透鏡而連成一排， 作為整體構成與xy面平行地擴展的表面。即，這些圓柱形透鏡CL配置在 應該構成屏幕10整體的表面的2維平面上(參照圖1)。各圓柱形透鏡 CL,使來自圖1的投影透鏡PO的斜向上的投影光PL入射并會聚，并且 使在屏幕10的內部由后面說明的反射面RS反射并由散射部4散射后的投 影光PL以規定的發散角向前方(觀察者側，z軸方向)射出。在此，圓柱 形透鏡CL，是相對于y軸方向上下具有2個透鏡部分UP、 DP作為一組的合并透鏡。雖然詳細內容后面說明，但在x軸方向上延伸的2個透鏡部 分UP、 DP，通過關于上下的y軸方向使光軸相對地偏移，而成為相互偏 心的狀態，圓柱形透鏡CL由這2個透鏡部分UP、 DP構成為1個一體的 透鏡。因而，圓柱形透鏡CL的yz剖面并不成為準確的半圓的剖面，而是 成為連結兩透鏡部分UP、 DP剖面的輪廓圓弧而成的形狀，在上下(y軸 方向)的中央具有凹下的彎曲點。
另一方面，在屏幕板2的背側，與各圓柱形透鏡CL對應地沿著圓柱 形透鏡CL的縱長方向(x軸方向)形成有溝GT。在溝GT中，相對于各 圓柱形透鏡CL所排列的y軸方向大致垂直的側面SS形成在紙面上面側以 及下面側雙方上，溝GT由這些側面SS、傾斜的反射面RS劃定，其yz 剖面成為梯形形狀。反射面RS，為了提高由各圓柱形透鏡CL聚光向斜上 方傾斜地入射的投影光PL向正面方向、即+z軸方向反射的趨勢，以規定 的傾斜角度P傾斜。各散射部4是填充上述那樣的形狀的各溝GT的部件， 其具有填埋溝GT的形狀。散射部4，設定為在將從反射面RS入射的光向 十z方向反射時，以適當的分散特性使其散射的狀態。由此，能夠增強將從 接近的下方入射到屏幕10的投影光PL以一定的擴散度向正面引導的效 果。作為散射成分，例如使用硫酸鋇或者在硫酸鋇中混合白色的反射性墨 水(例如白色的微粒類墨水)而成的物質等。
光吸收板3以用光吸收性材料覆蓋屏幕板2的背面側的方式形成。光 吸收板3形成在散射部4的周邊吸收外光等不需要的光的光吸收面AS。而 且，屏幕10全體的厚度，理想的是0.3mm 0.5mm左右。
以下，通過使用圖2說明投影光PL的光路，說明屏幕10的工作。
首先，如圖2所示，在各圓柱形透鏡CL中，向圖中例如就y軸方向 而言位于最下方的圓柱形透鏡CL1入射的投影光PL1，被聚光，并在位于 圓柱形透鏡CL1的背后的反射面RS上散射、反射。在此，投影光PL1主 要從圓柱形透鏡CL1中就y軸方向而言位于下側的透鏡部分DP入射。在 反射面RS上反射的投影光PL1經過圓柱形透鏡CL1以適度地發散的狀態 向前方射出。此時，來自反射面RS的投影光PL1主要從圓柱形透鏡CL1中就y方向而言位于上側的透鏡部分UP射出。而且，從上側的透鏡部分 UP入射的投影光PL1也在反射面RS上散射、反射，并從該透鏡部分UP 射出。如上所述，入射到圓柱形透鏡CL1的投影光PL1成為從同一圓柱 形透鏡CL1射出的形態。同樣，入射到圓柱形透鏡CL1之上的各圓柱形 透鏡CL的投影光PL也從同一圓柱形透鏡CL射出。
如圖2所示，當在同一圓柱形透鏡CL上進行投影光PL的散射、反 射的情況下，為了抑制光的損失，希望反射面RS在圓柱形透鏡CL的1 個單元即1個間距內更位于上部側，反射面RS的上端成為更接近圓柱形 透鏡CL的透鏡面的傾向。如果反射面RS的上端過于接近通常的形狀、 即圓形剖面的圓柱形透鏡CL，則會產生對于投影光PL而言，不能針對上 方向得到充分的視野角的傾向、該位置變薄從而屏幕板2容易破損的傾向 等。因此，將圓柱形透鏡CL設置成具有由2個圓弧形成的剖面的透鏡。
圖3 (a)以及3 (b)是為了說明圓柱形透鏡CL的表面形狀而表示雙 凸透鏡1的圓柱形透鏡CL的1個、即屏幕10的1間距量的側剖面圖，圖 3(b)是用于說明圓柱形透鏡CL的表面形狀的圖。
在本實施方式的屏幕IO中，圓柱形透鏡CL的側剖面的輪廓CN，如 已描述的那樣，由2個透鏡部分UP、 DP的剖面輪廓、即2個圓弧組合而 成的1條曲線形成。即，圓柱形透鏡CL，由1個合并透鏡構成，該合并 透鏡以從關于圖中1間距的上下方向位于中央的中心軸CP開始占據上側 的透鏡部分UP和占據下側的透鏡部分DP作為一組。透鏡部分UP是從中 心軸CP向y軸方向上側偏移的部分，另一方面，透鏡部分DP是從中心 軸CP向y軸方向下側偏移的部分。其結果，透鏡部分UP、 DP各自的光 軸UX、 DX，以相互隔開的方式成為上下相對地偏移的狀態。即，在此情 況下，2個透鏡部分UP、 DP中，位于投影光PL的入射角大的一側即y 軸方向上側的透鏡部分、即透鏡部分UP的光軸UX，成為與位于相反側(y 軸方向下側)的透鏡部分DP的光軸DX相比更處于y軸方向上側的狀態。
以下，參照圖3 (b)更具體地說明圓柱形透鏡CL的形狀。首先，作 為用于形成2個透鏡部分UP、 DP的基準，確定具有圖中由單點劃線表示的半圓形的剖面的假想透鏡VL。假想透鏡VL，使其光軸與l間距中處于 y軸方向的中央位置的中心軸CP—致。即，假想透鏡VL的剖面具有以中 心軸CP為軸對稱的半圓形狀。上側的透鏡部分UP，對應于將這樣的4艮想 透鏡VL向上方即+y方向偏移而得到的形狀。更具體地，使假想透鏡VL 向上方偏移、在中心軸CP的上方具有光軸UX的假想透鏡UL (圖中虛線 以及實線)中，如圖中由實線表示剖面那樣，在1間距中從中心軸CP開 始占據上側的部分是上側的透鏡部分UP的剖面。同樣，下側的透鏡部分 DP對應于將假想透鏡VL向下方即-y方向偏移而得到的形狀。更具體地， 使假想透鏡VL向下方偏移、在中心軸CP的下方具有光軸DX的假想透 鏡DL (圖中虛線以及實線)中，如圖中由實線表示剖面那樣，在l間距 中從中心軸CP開始占據下側的部分是下側的透鏡部分DP的剖面。能夠 得到如上所述以通過關于y軸方向向上下偏移而偏心的上下2個透鏡部分 UP、 DP為一組的合并透鏡的形狀，并由這樣的合并透鏡構成圓柱形透鏡 CL。在此情況下，通過適宜調整偏心量即偏移量，能夠將從反射面RS的 上端部分UE到圓柱形透鏡CL的透鏡面中最接近上端部分UE的表面部 分FS的距離dl保持在一定值或以上，從而難以使屏幕板2被破壞，并將 屏幕10的強度形成為充分的強度。此外，能夠使所入射的投影光PL向適 宜的方向并且以保持視野角的狀態散射、反射。
而且，在此，從中心軸CP到光軸UX的距離SU相當于透鏡部分UP 的偏移量，從中心軸CP到光軸DX的距離SD相當于透鏡部分DP的偏移 量。表示偏移量的距離SU、 SD,理想的是相對于屏幕10的圓柱形透鏡 CL的1間距量的長度PT分別設定在1/12~1/6之間。例如，在由投影機進 行圖像投影的情況下，如果假設在屏幕10上的投影圖像的尺寸是約80~100 英寸，則該投影圖像的1像素的大小約為lmm左右。因而，從防止波紋 的產生等的觀點出發，期望圓柱形透鏡CL的1間距量的長度PT小于等 于1像素的約1/3，從而長度PT例如設定為約0.3mm左右。進而，在此， 以透鏡部分UP、 DP的偏移不會對投影光PL有影響，不會損害所投影的 圖像的方式，將透鏡部分UP、 DP的偏移量分別相對于1間距量的長度PT設置在1/12-1/6之間。而且，在圖3 (b)的情況下，間距SU和間距SD 相互相等，成為1間距量的長度PT的約1/8左右。這樣，在使兩透鏡部分 UP、 DP距離中心軸CP的偏移量相等的情況下，成為具有以中心軸CP 為基準的對稱性的結構，比較容易制作圓柱形透鏡CL的透鏡面。
此外，雖然在圖3 (a)以及圖3(b)中所說明的圓柱形透鏡CL中， 2個透鏡部分UP、 DP被規定為都從成為基準的中心軸CP偏移的狀態， 但是，兩透鏡部分UP、 DP只要成為相對地偏移的狀態即可。因而，圓柱 形透鏡CL的結構并不限于圖3(a)等所示的情況，也可以是這樣的方式 例如在2個透鏡部分UP、 DP中，僅上側的透鏡部分UP偏移，而下側的 透鏡部分DP不偏移，透鏡部分DP的光軸DX處于中心軸CP的位置。如 上所述，在各光軸DX、 UX的偏移量相對于1間距的長度PT被設定在 1/12-1/6之間的情況下，如果包含僅使透鏡部分UP、 DP的某一方偏移的 情況，則結果，光軸DX和光軸UX的相對的偏移量相對于1間距的長度 PT成為1/12 1/3的范圍。
而且，在圖像投影中產生不需要的外光OL的照明光等，大多是例如 設置在室內的天花板側照明室內的情況。這樣，從上方投影的外光OL, 其大部分入射到屏幕10中溝GT的上下側面SS中的上方側的面或者光吸 收板3的光吸收面AS。入射到溝GT的上方的側面SS的外光OL，因為 上方的側面SS的角度，不會朝向觀察者所在的屏幕10的前方，而被反射 等，此外，入射到光吸收板3的外光OL也不會朝向屏幕10的前方，而被 吸收。
返回圖l、 2，在構成雙凸透鏡l的表面的各圓柱形透鏡CL的表面， 施加作為反射防止涂層的AR涂層CT。由此，防止光的反射。
此外，屏幕IO，能夠向圖l所示的箭頭AW的方向滾動巻繞起來。在 此情況下，因為主要是連結雙凸透鏡1的各圓柱形透鏡CL間的邊界部分 BP彎曲，所以圓柱形透鏡CL自身不會太變形，便能夠巻繞收納屏幕IO。
以下，說明本實施方式的屏幕IO的制造方法的一例。圖4(a) 、 4(b) 以及4 (c)是表示屏幕10中屏幕板2的制造方法的一例的圖。首先，如
12圖4U)所示，準備以光透射性樹脂為材料的長方體狀的基膜2a。接著， 在基膜2a的單面SA上，用與基膜2a相同的材料進行成型部分2b的成型， 其中該成型部分2b成為應該成為構成屏幕板2的背面側的溝GT等的部 分。最后，在與面SA相反的一側的面SB上，用與基膜2a相同的材料進 行成型部分2c的成型，其中該成型部分2c應該成為構成屏幕板2的表面 側的雙凸透鏡l。通過以上那樣的分體成型，能夠形成屏幕板2。
接著，在上述那樣形成的屏幕板2的背面側，例如如圖2等所示那樣， 在溝GT中形成散射部4。更具體地，散射部4以下述方式形成沿著位 于各圓柱形透鏡GL的背后的溝GT通過噴涂填充墨水，全部覆蓋反射面 RS ，其中墨水由包含采用硫酸鋇等的散射成分作為主要成分的材料構成。 在溝GT中填充了散射部4后，通過用光吸收性材料覆蓋屏幕板2的整個 背面側，形成光吸收板3。此外，在圓柱形透鏡CL的表面，施加AR(反 射防止)涂層CT。由此，屏幕10被制作成。
圖5 (a) 、 5 (b)以及5 (c)是用于說明有關本實施方式的屏幕的制 造方法的變形例子的圖，其分別是示意地表示圓柱形透鏡CL的1個、即 屏幕10的1間距量的側剖面圖。而且，因為有關屏幕板2的制造方法與上 述的例子是相同的，故而省略說明。在圖5 (a) 、 5 (b)以及5 (c)中， 首先，在圖5 (a)所示的例子中，代替圖2的光吸收板3，形成光吸收膜 103。即，在形成了散射部4后，例如通過以覆蓋屏幕板2的整個背面側的 方式涂敷光吸收性的墨水，而形成光吸收膜103。圖5 (b)以及圖5(c) 是進一步分階段地表示另一制造方法的圖。在本變形例子中，如圖5(b) 所示，首先，在涂敷散射部4之前，在屏幕板2的背面側涂敷光吸收性的 墨水，并形成在溝GT的位置具有開口的光吸收膜103。其后，如圖5(c) 所示，以填充溝GT的方式，在屏幕板2的整個背面側涂敷散射材料，而 形成散射部4。而且，上述都是制造方法的示例，只要具有相同的結構， 也可以是此外的制造方法。
此外，有關散射部4，只要在反射面RS上具有散射效果即可，也可以 不利用散射材料填充溝GT。因而，例如，也可以通過僅在溝GT中的反料，來形成散射部4。此外，在散射材料以外，例如 也可以通過使反射面RS形成凹凸面來使其具有散射效果。
圖6是說明圖2等所示的屏幕IO的變形例子的圖，是表示變形例子的 屏幕10的1間距量的圖。而且，在圖6中，用虛線表示的輪廓CN是圖3 U)所示的輪廓CN。如比較圖6的透鏡部分UPa、 DPa的剖面的輪廓 CNa和在該圖中用虛線表示的輪廓CN可知的那樣，輪廓Can,越是向周 邊側前進，即越是接近未圖示的相鄰的圓柱形透鏡CL，越成為比原來的 圓孤更緩和的非圓弧狀的曲線。即，越是周邊側曲率越小。在此情況下， 能夠進一步保持長的接近屏幕板2中最容易薄的位置、即上端部分UE的 直到表面部FS的距離dl，從而進一步使該位置加厚。此外，通過在周邊 使圓柱形透鏡CL的曲率變得緩和，能夠在投影光PL從圓柱形透鏡CL射 出時，減少在圓柱形透鏡CL的透鏡面上的全反射，能夠有效地利用光。 而且，以上僅是示例，也可以僅針對上述2個透鏡部分UPa、 DPa中的透 鏡部分UPa使曲率變化，在此情況下，也能夠獲得大的距離dl。
如上所述，在本實施方式的屏幕10中，通過將反射面RS的形狀設置 成適合于所入射的投影光PL的散射、反射的形狀，能夠使來自下方的投 影光PL以適宜的視野角向觀察者側散射、反射。此外，屏幕IO，通過利 用關于y方向使光軸相對地偏移而得到的2個透鏡部分UP、 DP、 UPa、 DPa作為l個透鏡，來構成圓柱形透鏡CL的表面形狀，能夠成為保持薄 度并且還具有充分的強度的屏幕，進而，利用側面SS、光吸收板3、 103 等的作用，來自上方的外光OL不會向觀察者側反射，從而即使在明亮的 房間等中的使用中，也可以形成對比度高的圖像。
[第2實施方式
圖7是示意地表示第2實施方式的屏幕的側面圖。第2實施方式的屏 幕110與第1實施方式的圖1的屏幕IO同樣，是反射型的屏幕，具備設置 有透鏡陣列的光透射性的屏幕板102、粘貼在屏幕板102的整個背面的光 吸收板103。
在圖7的情況下，也與圖l同樣，從配置在所接近的下方位置的投影
14透鏡PO的投影光源點S將投影光PL投射在屏幕110上，但是，在此， 特別地，與圖l的情況相比，投影光PL的入射角度非常大，投影光PL的 光束軸AX被設定為入射角度oc-60。。在這樣的情況下，依入射位置，投 影光PL的入射角度在非常大的位置與比較小的位置的差顯著，從而希望 與入射位置相應地使反射的類型不同。因而，在屏幕110上，以入射角度 oc=60°為基準，劃分為屏幕上面側的第1區域110a、屏幕下面側的第2 區域110b，并且在第1區域110a和第2區域110b,具有相互不同的形狀 或者配置。
在第1區域110a和第2區域110b中，入射角度比較小的第2區域110b 處的屏幕110的結構成為第1實施方式中由圖2等所表示的結構。即，用 同一圓柱形透鏡CL進行投影光PL的散射、反射 與此相對，第1區域 110a處的屏幕110的結構設置為與第2區域110b不同的類型的反射方式。
圖8是示意地表示上側的第1區域110a處的屏幕110的結構的一例的 側剖面圖。在第1區域110a的情況下，溝GT的形狀與具有圖2所示的結 構的第2區域110b的溝GT不同，由相對于各圓柱形透鏡CL所排列的y 方向大致垂直的1個側面SS、傾斜的反射面RS劃定，yz剖面成為三角形 狀。即，如比較圖8和圖2可知的那樣，兩區域110a、 110b的溝GT的形 狀，在反射面RS的深度不同這一點上存在差異，此外，第l區域110a的 反射面RS，為了提高向正面方向即+z方向反射投影光PL的趨勢，與投影 光PL的入射角度的不同相應地，以與第2區域110b的傾斜角度p不同的 規定的傾斜角度Y傾斜。而且，在此，各圓柱形透鏡CL具有半圓形狀的 剖面。
以下，通過使用圖8說明第1區域110a中的投影光PL的光路，來說 明屏幕110的工作。
如圖8所示，在構成雙凸透鏡101的各圓柱形透鏡CL中，入射到關 于圖中y軸方向位于最下方的圓柱形透鏡CL1的投影光PL1從圓柱形透 鏡CL1的上一個圓柱形透鏡CL2射出。即，投影光PL1在位于所入射的 圓柱形透鏡CL1的上一個圓柱形透鏡CL2的背后的反射面RS2上被散射、反射，并從圓柱形透鏡CL2射出。同樣，入射到圓柱形透鏡CL2的投影 光PL2經由反射面RS3從圓柱形透鏡CL3射出，入射到圓柱形透鏡CL3 的投影光PL3經由反射面RS4從圓柱形透鏡CL4射出，入射到圓柱形透 鏡CL4的投影光PL4經由反射面RS5從圓柱形透鏡CL5射出。即，在第 1區域110a中，成為從與投影光PL所入射的圓柱形透鏡CL相鄰的圓柱 形透鏡CL使該投影光PL射出的方式。
如上所述，在本實施方式的屏幕110中，與投影光PL的入射角度相 應地將區域劃分成第1區域110a和第2區域110b，并且在各個區域設置 成不同類型的反射方式，在作為其一部分區域的第2區域110b，使用曲率 與圓弧狀相比緩和了的非圓弧狀的圓柱形透鏡CL。由此，能夠與入射到 各區域110a、 110b的投影光相應地有效地無浪費地進行散射、反射，特別 地，在第2區域110b中，還能夠在使反射面RS接近圓柱形透鏡CL的透 鏡面的同時，使屏幕板102保持為具有充分的強度。
而且，在圖8所示的第1區域110a，對于雙凸透鏡101的各圓柱形透 鏡CL而言，也可以具有圖2等所示那樣的剖面形狀。在此情況下，能夠 例如通過適宜調整下側的透鏡部分DP的偏移量，來調整所入射的投影光 PL的光路，從而使易于變厚的第1區域110a處的屏幕板102保持得薄。
此外，在上述的第2實施方式中，以入射角度0^=60°為基準將屏幕 110劃分成上下2個，以2種模式不同的方式使投影光PL反射、散射，但 是，屏幕110的劃分方法并不限于分成2個的方法，而是可以以入射角度 cx=60。為基準使用各種劃分方法。例如，也可以在入射角度oc-60。的附 近，在第1區域110a和第2區域110b之間設置轉變區域，并且在該轉變 區域，設置第1區域110a和第2區域110b中的不同的2種才莫式的工作混 合存在的狀態，使從一種模式向另一種模式逐漸變化。此外，例如，有關 屏幕的區域數，也不限于2種模式的2個區域，而能夠設置3個或以上。
此外，在上述的第2實施方式中，雖然在第1區域110a中，從與投影 光PL所入射的圓柱形透鏡CL相鄰的圓柱形透鏡CL射出投影光，但除此 以外，也可以例如進一步使射出的位置跳躍1個，即，從與投影光PL所入射的圓柱形透鏡CL相鄰的圓柱形透鏡CL的再上1個圓柱形透鏡CL 射出等反射方式。
此外，在上述的第2實施方式中，雖然在中心位置O處入射角度為oc =60° ,但是，投影光PL的入射角度為oc—0。的位置也可以處于屏幕中 心軸LX上的中心位置O以外的位置。在此情況下，中心位置O以外的入 射角度為cx=60。的位置成為用于劃分第1區域110a和第2區域110b的 基準。此外，也可以與屏幕的反射模式的方式等相應地，將作為用于劃分 區域的基準的入射角度設定為60°以外的角度。
[第3實施方式
圖9是表示第3實施方式的投影系統的一例的圖，其表示對于第1以 及第2實施方式的屏幕10、 110，使用了投影機作為圖像投影裝置的情況 下的投影系統。在圖9中，投影機100具備投影機主體50、投影透鏡20、 反射鏡RM。而且，投影機100的各機構被收納在殼體SC內。而且，在 此，作為屏幕IO、 110以及投影機100的設置環境，利用室內吊在天花板 上的照明裝置200實現由來自上方的外光OL形成的照明，投影機100從 屏幕IO、 IIO的下方進行投影。
通過投影機50中的控制形成的圖像光，從投影透鏡20射出，進而通 過在反射鏡RM上的反射，在被賦予了所希望的角度的狀態下作為來自投 影機100的投影光PL射出。因而，在此情況下，投影機100進行相對于 屏幕10、 110的法線投影光PL的光束軸傾斜著的傾斜投影。投射在屏幕 10、 IIO上的投影光PL,如上所述在屏幕IO、 IIO上以適度的發散角向正 面方向反射。此時，如上所述，因為與投影光PL的投影角度相應地構成 屏幕IO、 110，所以對于所投影的圖像，不僅能夠降低由照明裝置200所 產生的來自上方的外光OL的影響，改善在明亮的房間等中的投影圖^^的 對比度，而且能夠適宜地使投影光PL向正面方向射出。
而且，本發明并不限于上述的實施方式，在不脫離其主旨的范圍內可 以以各種方式實施，例如也可以如以下那樣變形。
首先，在上述的實施方式中，雖然利用雙凸透鏡l構成透鏡陣列，但
17是，各屏幕10、 110的透鏡陣列也可以是在此之外例如使微透鏡配置在2 維平面上而得到的透鏡陣列。在此情況下，該;徵透鏡的縱剖面成為圖2等 所示的狀態。
此外，在上述的實施方式中，雖然通過涂敷包*射成分的墨水而形 成散射部4，但散射部4，除了墨水以外，也可以通過例如在反射面RS上 粘貼散射板來形成。
此外，光吸收膜103,雖然形成為了覆蓋雙凸透鏡1的整個背面側的 部件，但為了提高對比度，也可以根據與在涂敷有散射部4的反射面RS 的周圍等局部地實施這樣的需要來設置。
此外，在上述實施方式中，對于GT的間距，并沒有特別的規定，但 也可以與投影光PL的入射角度等相應地使屏幕10、 110的垂直方向上的 溝GT的間距逐漸地改變。
此外，在上述實施方式中，設定為反射面RS的各傾斜角度I3相同， 但關于此，也可以對于屏幕IO、 IIO的溝GT的每一個使傾斜角度不同。
在上述實施方式中，是考慮一般的投影裝置等的使用環境，投影光PL 的光束軸AX的方向是來自下方，與此對應地構成雙凸透鏡l的反射面RS 的形狀等的，但是，在投影光PL從下方以外的方向入射的情況下，與此 相應地，也可以使雙凸透鏡1的結構不同。即，例如，在來自投影機的投 影從屏幕的側方向進行的情況下，也可以使雙凸透鏡l的結構、反射面RS 的傾斜度等與投影光PL的入射方向對應地改變。
權利要求
1. 一種屏幕，具備屏幕板，該屏幕板具有透鏡陣列，其具有排列在屏幕前面側的2維平面上的多個要素透鏡；多個反射面，其在上述透鏡陣列的背面側相對于上述2維平面傾斜地配置；多個散射部，其使從上述多個反射面射出到上述屏幕前面側的光散射；其中，上述多個要素透鏡中至少1個是合并透鏡，該合并透鏡具有通過使光軸相對地偏移而相互偏心的2個透鏡部分作為一組；與1個上述合并透鏡對應地設置1個上述反射面。
2. 根據權利要求1所述的屏幕，其中上述透鏡陣列包含多個圓柱形透 鏡作為上述多個要素透鏡，并且該多個圓柱形透鏡由相對于各圓柱形透鏡 的縱長方向相鄰排列的雙凸透鏡構成。
3. 根據權利要求1或2所述的屏幕，其中在上述2個透鏡部分中，位 于一方側的透鏡部分的光軸，與位于作為與上述一方側相反的一側的另一 方側的透鏡部分的光軸相比，更位于上述一方側，其中該一方側是投影光 相對上述2維平面的入射角大的一側。
4. 根據權利要求1至3的任意一項所述的屏幕，其中上述2個透鏡部 分的各光軸，從上述合并透鏡的中心位置向相互相反方向偏移。
5. 根據權利要求4所述的屏幕，其中上述2個透鏡部分的各光軸距離 上述合并透鏡的中心位置的距離分別相等。
6. 根據權利要求1至5的任意一項所述的屏幕，其中上述2個透鏡部 分的光軸的相對偏移量，相對于上述透鏡陣列的作為l個上述合并透鏡的 1間距，處于1/12 1/3的范圍內。
7. 根據權利要求1至6的任意一項所述的屏幕，其中與上述合并透鏡 對應的上述反射面，與上述合并透鏡的中心位置相比，在一方側具有反射 面中心，其中該一方側是投影光相對上述2維平面的入射角大的一側。
8. 根據權利要求1至8的任意一項所述的屏幕，其中上述2個透鏡部 分的至少一個的側剖面形狀，包含越向接近相鄰的透鏡的周邊部前進、曲率越小的非圓弧狀。
9. 根據權利要求1至8的任意一項所述的屏幕，其中上述屏幕板具有 在上述透鏡陣列中從與使投影光入射的要素透鏡不同的透鏡使該投影光射 出的第1區域；在上述透鏡陣列中從與使投影光入射的要素透鏡相同的要 素透鏡使該投影光射出的第2區域，其中，上述陣列透鏡在上述第2區域包含上述合并透鏡。
10. 權利要求1至9的任意一項所述的屏幕，其中在上述透鏡陣列的 背面側中，至少在上述反射面的周圍，進一步具有由光吸收性材料形成的 光吸收面。
11. 根據權利要求1至10的任意一項所述的屏幕，其中上述透鏡陣列， 在表面具有反射防止涂層。
12. 根據權利要求2至11的任意一項所述的屏幕，其中上述雙凸透鏡， 具有能夠滾動巻繞起來并且沿著滾動的軸的方向配置了上述多個圓柱形透 鏡的縱長方向的結構。
13. —種投影系統，具備權利要求1至12的任意一項所述的屏幕；以及 在上述屏幕上投射投影圖像的圖像投影裝置。
全文摘要
本發明提供一種能夠降低外光的影響，改善在明亮的房間等中的投影圖像的對比度，并且能夠使投影光適宜地向正面方向反射、擴散，此外，在保持薄度的同時具有充分的強度的屏幕以及投影系統。在屏幕10中，通過利用關于y方向使光軸相對地偏移而得到的2個透鏡部分UP、DP作為1個透鏡，構成圓柱形透鏡CL的表面形狀，來對所入射的投影光PL進行適宜的散射、反射。此外，利用側面SS、光吸收板3等的作用，來自上方的外光OL不會向觀察者側反射，從而即使在明亮的房間等中的使用中，也將形成對比度高的圖像。
文檔編號G03B21/60GK101510045SQ20091000641
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月12日 優先權日2008年2月15日
發明者秋山光一 申請人:精工愛普生株式會社