專(zhuān)利名稱(chēng)：屏幕以及投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射來(lái)自前方的投影機(jī)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(tǒng)。
背景技術(shù)：
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(zhuān)利文 獻(xiàn)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(zhuān)利文獻(xiàn)2)。 [專(zhuān)利文獻(xiàn)l特開(kāi)平3-156"5號(hào)7>才艮 [專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)平5_72631號(hào)7>才艮
但是，在反射來(lái)自前方的投影機(jī)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(duì)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(diǎn)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?yàn)槿?果透鏡面與反射面過(guò)于接近，則因?yàn)樵谝贿B串的接近位置中會(huì)出現(xiàn)變得非 常薄的部分，所以會(huì)產(chǎn)生制造上的問(wèn)題，有可能在強(qiáng)度上也產(chǎn)生問(wèn)題。
此外，作為另一問(wèn)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(duì)比度降低的原因。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)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(duì)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(kuò)散，此外，在保持薄度的同時(shí)具有充分的強(qiáng)度的屏幕 以及使用其的投影系統(tǒng)。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)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?zhèn)鹊?維平面上的多個(gè)要素透鏡; U2)多個(gè)反射面，其在透鏡陣列的背面?zhèn)认鄬?duì)于2維平面傾斜地配置； U3)多個(gè)散射部，其使從多個(gè)反射面射出到屏幕前面?zhèn)鹊墓馍⑸?；其中?(b)要素透鏡中至少1個(gè)是合并透鏡，該合并透鏡具有通過(guò)使光軸相對(duì)地
偏移而相互偏心的2個(gè)透鏡部分作為一組；(c)與1個(gè)合并透鏡對(duì)應(yīng)地設(shè)
置1個(gè)反射面。
首先，在上述屏幕上，通過(guò)在透鏡陣列的背面設(shè)置相對(duì)于排列有透鏡 陣列的平面傾斜的反射面，進(jìn)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(tài)下反射。此時(shí)，通 過(guò)合并透鏡具有光軸相對(duì)地偏移的2個(gè)透鏡部分，能夠在使反射面接近合 并透鏡的透鏡面的同時(shí)，使屏幕板保持為具有充分的強(qiáng)度。此外，通過(guò)適 宜調(diào)整2個(gè)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(tài)散射、反射。此外， 一并地，還能夠降低由外 光產(chǎn)生的影響，能夠改善在明亮的房間等中的投影圖像的對(duì)比度。
此外，作為本發(fā)明的具體的方式，透鏡陣列包含多個(gè)圓柱形透鏡作為 多個(gè)要素透鏡，并且該多個(gè)圓柱形透鏡由相對(duì)于各圓柱形透鏡的縱長(zhǎng)方向 在垂直方向上排列的雙凸透鏡構(gòu)成。在此情況下，作為透鏡陣列，通過(guò)使 用雙凸透鏡，能夠簡(jiǎn)易地制作屏幕。
此外，作為本發(fā)明的具體的方式，在2個(gè)透鏡部分中，位于一方側(cè)的 透鏡部分的光軸，與位于作為與一方側(cè)相反的一側(cè)的另一方側(cè)的透鏡部分 的光軸相比，更位于一方側(cè)，其中該一方側(cè)是投影光相對(duì)2維平面的入射 角大的一側(cè)。在此情況下，能夠在使相對(duì)于透鏡面傾斜地配置的反射面接近對(duì)應(yīng)的透鏡面的同時(shí)，抑制接近部位變薄容易破損的情況，保持具有充 分的強(qiáng)度。
此外，作為本發(fā)明的具體的方式，2個(gè)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(jìn)行與入射以及射 出的光的特性相應(yīng)的光路的調(diào)整。
此外，作為本發(fā)明的具體的方式，2個(gè)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(fā)明的具體的方式，2個(gè)透鏡部分的光軸的相對(duì)偏移量， 相對(duì)于透鏡陣列的作為1個(gè)合并透鏡的1間距，處于1/12 1/3的范圍內(nèi)。 在此情況下，不會(huì)損害投影的圖像，便能夠得到偏移所導(dǎo)致的向適宜的方 向并且保持視野角的狀態(tài)下的散射、反射的效果。
此外，作為本發(fā)明的具體的方式，與合并透鏡對(duì)應(yīng)的反射面，與合并 透鏡的中心位置相比，在一方側(cè)具有反射面中心，其中該一方側(cè)是投影光 相對(duì)2維平面的入射角大的一側(cè)。在此情況下，反射面，在合并透鏡內(nèi)， 位于投影光相對(duì)2維平面的入射角大的一側(cè)，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(fā)明的具體的方式，2個(gè)透鏡部分的至少一個(gè)的側(cè)剖面 形狀，包含越向接近相鄰的透鏡的周邊部前進(jìn)、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(jiān)固。
此外，作為本發(fā)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(qū)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(qū)域，其中，陣列透鏡在第2區(qū)域包含合并透鏡。在此情況下，通過(guò) 在第1區(qū)域和第2區(qū)域具有不同類(lèi)型的反射方式，能夠與分別入射的投影 光的入射角度相應(yīng)地有效地?zé)o浪費(fèi)地進(jìn)行散射、反射。特別地，因?yàn)榈? 區(qū)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(shí)，保持具有充分的強(qiáng)度。此外，作為本發(fā)明的具體的方式，在透鏡陣列的背面?zhèn)戎?，至少在?射面的周?chē)?，進(jìn)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(duì)比度的圖像。
此外，作為本發(fā)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(fā)明的具體的方式，雙凸透鏡，具有能夠滾動(dòng)巻繞起來(lái)
并且沿著滾動(dòng)的軸的方向配置了多個(gè)圓柱形透鏡的縱長(zhǎng)方向的結(jié)構(gòu)。由此， 在巻繞收納屏幕時(shí)，因?yàn)橹饕嵌鄠€(gè)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(fā)明的具體的方式，本發(fā)明的投影系統(tǒng)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(guò)使用上述屏幕，投影系統(tǒng)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(duì)比度。


圖l是示意地表示第1實(shí)施方式的屏幕的側(cè)面圖； 圖2是說(shuō)明屏幕的結(jié)構(gòu)的側(cè)剖面圖； 圖3(a)、 (b)是說(shuō)明屏幕的形狀以及結(jié)構(gòu)的圖； 圖4(a) (c)是說(shuō)明屏幕板的制造方法的圖； 圖5(a) (c)是說(shuō)明屏幕的另一制造方法的圖； 圖6是表示第1實(shí)施方式的屏幕的變形例子的側(cè)面圖； 圖7是示意地表示第2實(shí)施方式的屏幕的側(cè)面圖； 圖8是說(shuō)明第2實(shí)施方式的屏幕的一部分的側(cè)剖面圖； 圖9是關(guān)于第3實(shí)施方式的投影系統(tǒng)的示意圖。 符號(hào)說(shuō)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(jī)；200:照明裝置。
具體實(shí)施例方式
[第1實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的第1實(shí)施方式的屏幕。圖l是示意地表 示本實(shí)施方式的屏幕的側(cè)面圖。本實(shí)施方式的屏幕10是反射型的屏幕，具 備設(shè)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(gè)背面的 光吸收板3。
如圖所示，通過(guò)從投影裝置等所具有的投影透鏡PO的投影光源點(diǎn)S 將投影光PL投射在屏幕10上，進(jìn)行圖像投影。投影光源點(diǎn)S設(shè)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(tài)，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(jié)構(gòu)的側(cè)剖面圖。在此，屏幕板2具有 在表面?zhèn)?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?zhèn)扰c各圓柱形透鏡CL對(duì)應(yīng)地周期性設(shè)置的溝GT。而且， 在屏幕板2上，通過(guò)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?zhèn)群?，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?zhèn)鹊碾p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(guò)在相對(duì)于要素透鏡的 縱長(zhǎng)方向(x軸方向)垂直的y軸方向上排列多個(gè)要素透鏡而連成一排， 作為整體構(gòu)成與xy面平行地?cái)U(kuò)展的表面。即，這些圓柱形透鏡CL配置在 應(yīng)該構(gòu)成屏幕10整體的表面的2維平面上(參照?qǐng)D1)。各圓柱形透鏡 CL,使來(lái)自圖1的投影透鏡PO的斜向上的投影光PL入射并會(huì)聚，并且 使在屏幕10的內(nèi)部由后面說(shuō)明的反射面RS反射并由散射部4散射后的投 影光PL以規(guī)定的發(fā)散角向前方(觀察者側(cè)，z軸方向)射出。在此，圓柱 形透鏡CL，是相對(duì)于y軸方向上下具有2個(gè)透鏡部分UP、 DP作為一組的合并透鏡。雖然詳細(xì)內(nèi)容后面說(shuō)明，但在x軸方向上延伸的2個(gè)透鏡部 分UP、 DP，通過(guò)關(guān)于上下的y軸方向使光軸相對(duì)地偏移，而成為相互偏 心的狀態(tài)，圓柱形透鏡CL由這2個(gè)透鏡部分UP、 DP構(gòu)成為1個(gè)一體的 透鏡。因而，圓柱形透鏡CL的yz剖面并不成為準(zhǔn)確的半圓的剖面，而是 成為連結(jié)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(diǎn)。
另一方面，在屏幕板2的背側(cè)，與各圓柱形透鏡CL對(duì)應(yīng)地沿著圓柱 形透鏡CL的縱長(zhǎng)方向(x軸方向)形成有溝GT。在溝GT中，相對(duì)于各 圓柱形透鏡CL所排列的y軸方向大致垂直的側(cè)面SS形成在紙面上面?zhèn)纫?及下面?zhèn)入p方上，溝GT由這些側(cè)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(shì)，以規(guī)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(shè)定為在將從反射面RS入射的光向 十z方向反射時(shí)，以適當(dāng)?shù)姆稚⑻匦允蛊渖⑸涞臓顟B(tài)。由此，能夠增強(qiáng)將從 接近的下方入射到屏幕10的投影光PL以一定的擴(kuò)散度向正面引導(dǎo)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(lèi)墨水)而成的物質(zhì)等。
光吸收板3以用光吸收性材料覆蓋屏幕板2的背面?zhèn)鹊姆绞叫纬?。?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(guò)使用圖2說(shuō)明投影光PL的光路，說(shuō)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(cè)的透鏡部分DP入射。在 反射面RS上反射的投影光PL1經(jīng)過(guò)圓柱形透鏡CL1以適度地發(fā)散的狀態(tài) 向前方射出。此時(shí)，來(lái)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(cè)的透鏡部分UP射出。而且，從上側(cè)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(tài)。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(dāng)在同一圓柱形透鏡CL上進(jìn)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(gè)單元即1個(gè)間距內(nèi)更位于上部側(cè)，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(guò)于接近通常的形狀、 即圓形剖面的圓柱形透鏡CL，則會(huì)產(chǎn)生對(duì)于投影光PL而言，不能針對(duì)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(shè)置成具有由2個(gè)圓弧形成的剖面的透鏡。
圖3 (a)以及3 (b)是為了說(shuō)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(gè)、即屏幕10的1間距量的側(cè)剖面圖，圖 3(b)是用于說(shuō)明圓柱形透鏡CL的表面形狀的圖。
在本實(shí)施方式的屏幕IO中，圓柱形透鏡CL的側(cè)剖面的輪廓CN，如 已描述的那樣，由2個(gè)透鏡部分UP、 DP的剖面輪廓、即2個(gè)圓弧組合而 成的1條曲線形成。即，圓柱形透鏡CL，由1個(gè)合并透鏡構(gòu)成，該合并 透鏡以從關(guān)于圖中1間距的上下方向位于中央的中心軸CP開(kāi)始占據(jù)上側(cè) 的透鏡部分UP和占據(jù)下側(cè)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(cè)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(cè)偏移的部分。其結(jié)果，透鏡部分UP、 DP各自的光 軸UX、 DX，以相互隔開(kāi)的方式成為上下相對(duì)地偏移的狀態(tài)。即，在此情 況下，2個(gè)透鏡部分UP、 DP中，位于投影光PL的入射角大的一側(cè)即y 軸方向上側(cè)的透鏡部分、即透鏡部分UP的光軸UX，成為與位于相反側(cè)(y 軸方向下側(cè))的透鏡部分DP的光軸DX相比更處于y軸方向上側(cè)的狀態(tài)。
以下，參照?qǐng)D3 (b)更具體地說(shuō)明圓柱形透鏡CL的形狀。首先，作 為用于形成2個(gè)透鏡部分UP、 DP的基準(zhǔn)，確定具有圖中由單點(diǎn)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(duì)稱(chēng)的半圓形狀。上側(cè)的透鏡部分UP，對(duì)應(yīng)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(shí)線)中，如圖中由實(shí)線表示剖面那樣，在1間距中從中心軸CP開(kāi) 始占據(jù)上側(cè)的部分是上側(cè)的透鏡部分UP的剖面。同樣，下側(cè)的透鏡部分 DP對(duì)應(yīng)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(shí)線)中，如圖中由實(shí)線表示剖面那樣，在l間距 中從中心軸CP開(kāi)始占據(jù)下側(cè)的部分是下側(cè)的透鏡部分DP的剖面。能夠 得到如上所述以通過(guò)關(guān)于y軸方向向上下偏移而偏心的上下2個(gè)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(gòu)成圓柱形透鏡 CL。在此情況下，通過(guò)適宜調(diào)整偏心量即偏移量，能夠?qū)姆瓷涿鍾S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(qiáng)度形成為充分的強(qiáng)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(tài)散射、反射。
而且，在此，從中心軸CP到光軸UX的距離SU相當(dāng)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(dāng)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(duì)于屏幕10的圓柱形透鏡 CL的1間距量的長(zhǎng)度PT分別設(shè)定在1/12~1/6之間。例如，在由投影機(jī)進(jìn) 行圖像投影的情況下，如果假設(shè)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(chǎn)生等的觀點(diǎn)出發(fā)，期望圓柱形透鏡CL的1間距量的長(zhǎng)度PT小于等 于1像素的約1/3，從而長(zhǎng)度PT例如設(shè)定為約0.3mm左右。進(jìn)而，在此， 以透鏡部分UP、 DP的偏移不會(huì)對(duì)投影光PL有影響，不會(huì)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(duì)于1間距量的長(zhǎng)度PT設(shè)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(zhǎng)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(zhǔn)的對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)，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(shuō)明的圓柱形透鏡CL中， 2個(gè)透鏡部分UP、 DP被規(guī)定為都從成為基準(zhǔn)的中心軸CP偏移的狀態(tài)， 但是，兩透鏡部分UP、 DP只要成為相對(duì)地偏移的狀態(tài)即可。因而，圓柱 形透鏡CL的結(jié)構(gòu)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(gè)透鏡部分UP、 DP中，僅上側(cè)的透鏡部分UP偏移，而下側(cè)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(duì)于1間距的長(zhǎng)度PT被設(shè)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(jié)果，光軸DX和光軸UX的相對(duì)的偏移量相對(duì)于1間距的長(zhǎng)度 PT成為1/12 1/3的范圍。
而且，在圖像投影中產(chǎn)生不需要的外光OL的照明光等，大多是例如 設(shè)置在室內(nèi)的天花板側(cè)照明室內(nèi)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(cè)面SS中的上方側(cè)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(cè)面SS的外光OL，因?yàn)?上方的側(cè)面SS的角度，不會(huì)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(huì)朝向屏幕10的前方，而被 吸收。
返回圖l、 2，在構(gòu)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(dòng)巻繞起來(lái)。在 此情況下，因?yàn)橹饕沁B結(jié)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(huì)太變形，便能夠巻繞收納屏幕IO。
以下，說(shuō)明本實(shí)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(zhǔn)備以光透射性樹(shù)脂為材料的長(zhǎng)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(jìn)行成型部分2b的成型， 其中該成型部分2b成為應(yīng)該成為構(gòu)成屏幕板2的背面?zhèn)鹊臏螱T等的部 分。最后，在與面SA相反的一側(cè)的面SB上，用與基膜2a相同的材料進(jìn) 行成型部分2c的成型，其中該成型部分2c應(yīng)該成為構(gòu)成屏幕板2的表面 側(cè)的雙凸透鏡l。通過(guò)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?zhèn)龋缛鐖D2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(guò)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(gòu)成。 在溝GT中填充了散射部4后，通過(guò)用光吸收性材料覆蓋屏幕板2的整個(gè) 背面?zhèn)?，形成光吸收?。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(shuō)明有關(guān)本實(shí)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(gè)、即 屏幕10的1間距量的側(cè)剖面圖。而且，因?yàn)橛嘘P(guān)屏幕板2的制造方法與上 述的例子是相同的，故而省略說(shuō)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(guò)以覆蓋屏幕板2的整個(gè)背面?zhèn)鹊?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(jìn)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?zhèn)韧糠蠊馕招缘?墨水，并形成在溝GT的位置具有開(kāi)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(gè)背面?zhèn)韧糠笊⑸洳牧?，?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(jié)構(gòu)， 也可以是此外的制造方法。
此外，有關(guān)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(guò)僅在溝GT中的反料，來(lái)形成散射部4。此外，在散射材料以外，例如 也可以通過(guò)使反射面RS形成凹凸面來(lái)使其具有散射效果。
圖6是說(shuō)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(cè)前進(jìn)，即越是接近未圖示的相鄰的圓柱形透鏡CL，越成為比原來(lái)的 圓孤更緩和的非圓弧狀的曲線。即，越是周邊側(cè)曲率越小。在此情況下， 能夠進(jìn)一步保持長(zhǎng)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(jìn)一步使該位置加厚。此外，通過(guò)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(shí)，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?xún)H針對(duì)上述2個(gè)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(shí)施方式的屏幕10中，通過(guò)將反射面RS的形狀設(shè)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(lái)自下方的投 影光PL以適宜的視野角向觀察者側(cè)散射、反射。此外，屏幕IO，通過(guò)利 用關(guān)于y方向使光軸相對(duì)地偏移而得到的2個(gè)透鏡部分UP、 DP、 UPa、 DPa作為l個(gè)透鏡，來(lái)構(gòu)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(qiáng)度的屏幕，進(jìn)而，利用側(cè)面SS、光吸收板3、 103 等的作用，來(lái)自上方的外光OL不會(huì)向觀察者側(cè)反射，從而即使在明亮的 房間等中的使用中，也可以形成對(duì)比度高的圖像。
[第2實(shí)施方式
圖7是示意地表示第2實(shí)施方式的屏幕的側(cè)面圖。第2實(shí)施方式的屏 幕110與第1實(shí)施方式的圖1的屏幕IO同樣，是反射型的屏幕，具備設(shè)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(gè)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(diǎn)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(shè)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(yīng)地使反射的類(lèi)型不同。因而，在屏幕110上，以入射角度 oc=60°為基準(zhǔn)，劃分為屏幕上面?zhèn)鹊牡?區(qū)域110a、屏幕下面?zhèn)鹊牡? 區(qū)域110b，并且在第1區(qū)域110a和第2區(qū)域110b,具有相互不同的形狀 或者配置。
在第1區(qū)域110a和第2區(qū)域110b中，入射角度比較小的第2區(qū)域110b 處的屏幕110的結(jié)構(gòu)成為第1實(shí)施方式中由圖2等所表示的結(jié)構(gòu)。即，用 同一圓柱形透鏡CL進(jìn)行投影光PL的散射、反射 與此相對(duì)，第1區(qū)域 110a處的屏幕110的結(jié)構(gòu)設(shè)置為與第2區(qū)域110b不同的類(lèi)型的反射方式。
圖8是示意地表示上側(cè)的第1區(qū)域110a處的屏幕110的結(jié)構(gòu)的一例的 側(cè)剖面圖。在第1區(qū)域110a的情況下，溝GT的形狀與具有圖2所示的結(jié) 構(gòu)的第2區(qū)域110b的溝GT不同，由相對(duì)于各圓柱形透鏡CL所排列的y 方向大致垂直的1個(gè)側(cè)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(qū)域110a、 110b的溝GT的形 狀，在反射面RS的深度不同這一點(diǎn)上存在差異，此外，第l區(qū)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(shì)，與投影 光PL的入射角度的不同相應(yīng)地，以與第2區(qū)域110b的傾斜角度p不同的 規(guī)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(guò)使用圖8說(shuō)明第1區(qū)域110a中的投影光PL的光路，來(lái)說(shuō) 明屏幕110的工作。
如圖8所示，在構(gòu)成雙凸透鏡101的各圓柱形透鏡CL中，入射到關(guān) 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(gè)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(gè)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(jīng)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(jīng)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(jīng)由反射面RS5從圓柱形透鏡CL5射出。即，在第 1區(qū)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(shí)施方式的屏幕110中，與投影光PL的入射角度相 應(yīng)地將區(qū)域劃分成第1區(qū)域110a和第2區(qū)域110b，并且在各個(gè)區(qū)域設(shè)置 成不同類(lèi)型的反射方式，在作為其一部分區(qū)域的第2區(qū)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(qū)域110a、 110b的投影光相應(yīng)地有效地?zé)o浪費(fèi)地進(jìn)行散射、反射，特別 地，在第2區(qū)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(shí)，使屏幕板102保持為具有充分的強(qiáng)度。
而且，在圖8所示的第1區(qū)域110a，對(duì)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(guò)適宜調(diào)整下側(cè)的透鏡部分DP的偏移量，來(lái)調(diào)整所入射的投影光 PL的光路，從而使易于變厚的第1區(qū)域110a處的屏幕板102保持得薄。
此外，在上述的第2實(shí)施方式中，以入射角度0^=60°為基準(zhǔn)將屏幕 110劃分成上下2個(gè)，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(gè)的方法，而是可以以入射角度 cx=60。為基準(zhǔn)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(qū)域110a和第2區(qū)域110b之間設(shè)置轉(zhuǎn)變區(qū)域，并且在該轉(zhuǎn)變 區(qū)域，設(shè)置第1區(qū)域110a和第2區(qū)域110b中的不同的2種才莫式的工作混 合存在的狀態(tài)，使從一種模式向另一種模式逐漸變化。此外，例如，有關(guān) 屏幕的區(qū)域數(shù)，也不限于2種模式的2個(gè)區(qū)域，而能夠設(shè)置3個(gè)或以上。
此外，在上述的第2實(shí)施方式中，雖然在第1區(qū)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(jìn)一步使射出的位置跳躍1個(gè)，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(gè)圓柱形透鏡CL 射出等反射方式。
此外，在上述的第2實(shí)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(qū)域110a和第2區(qū)域110b的 基準(zhǔn)。此外，也可以與屏幕的反射模式的方式等相應(yīng)地，將作為用于劃分 區(qū)域的基準(zhǔn)的入射角度設(shè)定為60°以外的角度。
[第3實(shí)施方式
圖9是表示第3實(shí)施方式的投影系統(tǒng)的一例的圖，其表示對(duì)于第1以 及第2實(shí)施方式的屏幕10、 110，使用了投影機(jī)作為圖像投影裝置的情況 下的投影系統(tǒng)。在圖9中，投影機(jī)100具備投影機(jī)主體50、投影透鏡20、 反射鏡RM。而且，投影機(jī)100的各機(jī)構(gòu)被收納在殼體SC內(nèi)。而且，在 此，作為屏幕IO、 110以及投影機(jī)100的設(shè)置環(huán)境，利用室內(nèi)吊在天花板 上的照明裝置200實(shí)現(xiàn)由來(lái)自上方的外光OL形成的照明，投影機(jī)100從 屏幕IO、 IIO的下方進(jìn)行投影。
通過(guò)投影機(jī)50中的控制形成的圖像光，從投影透鏡20射出，進(jìn)而通 過(guò)在反射鏡RM上的反射，在被賦予了所希望的角度的狀態(tài)下作為來(lái)自投 影機(jī)100的投影光PL射出。因而，在此情況下，投影機(jī)100進(jìn)行相對(duì)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(fā)散角向正 面方向反射。此時(shí)，如上所述，因?yàn)榕c投影光PL的投影角度相應(yīng)地構(gòu)成 屏幕IO、 110，所以對(duì)于所投影的圖像，不僅能夠降低由照明裝置200所 產(chǎn)生的來(lái)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(duì)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(fā)明并不限于上述的實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可 以以各種方式實(shí)施，例如也可以如以下那樣變形。
首先，在上述的實(shí)施方式中，雖然利用雙凸透鏡l構(gòu)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(tài)。
此外，在上述的實(shí)施方式中，雖然通過(guò)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(guò)例如在反射面RS上 粘貼散射板來(lái)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(gè)背面?zhèn)鹊?部件，但為了提高對(duì)比度，也可以根據(jù)與在涂敷有散射部4的反射面RS 的周?chē)染植康貙?shí)施這樣的需要來(lái)設(shè)置。
此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)于GT的間距，并沒(méi)有特別的規(guī)定，但 也可以與投影光PL的入射角度等相應(yīng)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(shí)施方式中，設(shè)定為反射面RS的各傾斜角度I3相同， 但關(guān)于此，也可以對(duì)于屏幕IO、 IIO的溝GT的每一個(gè)使傾斜角度不同。
在上述實(shí)施方式中，是考慮一般的投影裝置等的使用環(huán)境，投影光PL 的光束軸AX的方向是來(lái)自下方，與此對(duì)應(yīng)地構(gòu)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(yīng)地，也可以使雙凸透鏡1的結(jié)構(gòu)不同。即，例如，在來(lái)自投影機(jī)的投 影從屏幕的側(cè)方向進(jìn)行的情況下，也可以使雙凸透鏡l的結(jié)構(gòu)、反射面RS 的傾斜度等與投影光PL的入射方向?qū)?yīng)地改變。
權(quán)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?zhèn)鹊?維平面上的多個(gè)要素透鏡；多個(gè)反射面，其在上述透鏡陣列的背面?zhèn)认鄬?duì)于上述2維平面傾斜地配置；多個(gè)散射部，其使從上述多個(gè)反射面射出到上述屏幕前面?zhèn)鹊墓馍⑸?；其中，上述多個(gè)要素透鏡中至少1個(gè)是合并透鏡，該合并透鏡具有通過(guò)使光軸相對(duì)地偏移而相互偏心的2個(gè)透鏡部分作為一組；與1個(gè)上述合并透鏡對(duì)應(yīng)地設(shè)置1個(gè)上述反射面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕，其中上述透鏡陣列包含多個(gè)圓柱形透 鏡作為上述多個(gè)要素透鏡，并且該多個(gè)圓柱形透鏡由相對(duì)于各圓柱形透鏡 的縱長(zhǎng)方向相鄰排列的雙凸透鏡構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的屏幕，其中在上述2個(gè)透鏡部分中，位 于一方側(cè)的透鏡部分的光軸，與位于作為與上述一方側(cè)相反的一側(cè)的另一 方側(cè)的透鏡部分的光軸相比，更位于上述一方側(cè)，其中該一方側(cè)是投影光 相對(duì)上述2維平面的入射角大的一側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的屏幕，其中上述2個(gè)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(jù)權(quán)利要求4所述的屏幕，其中上述2個(gè)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(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項(xiàng)所述的屏幕，其中上述2個(gè)透鏡部 分的光軸的相對(duì)偏移量，相對(duì)于上述透鏡陣列的作為l個(gè)上述合并透鏡的 1間距，處于1/12 1/3的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的屏幕，其中與上述合并透鏡 對(duì)應(yīng)的上述反射面，與上述合并透鏡的中心位置相比，在一方側(cè)具有反射 面中心，其中該一方側(cè)是投影光相對(duì)上述2維平面的入射角大的一側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至8的任意一項(xiàng)所述的屏幕，其中上述2個(gè)透鏡部 分的至少一個(gè)的側(cè)剖面形狀，包含越向接近相鄰的透鏡的周邊部前進(jìn)、曲率越小的非圓弧狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8的任意一項(xiàng)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(qū)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(qū)域，其中，上述陣列透鏡在上述第2區(qū)域包含上述合并透鏡。
10. 權(quán)利要求1至9的任意一項(xiàng)所述的屏幕，其中在上述透鏡陣列的 背面?zhèn)戎?，至少在上述反射面的周?chē)?，進(jìn)一步具有由光吸收性材料形成的 光吸收面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10的任意一項(xiàng)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(jù)權(quán)利要求2至11的任意一項(xiàng)所述的屏幕，其中上述雙凸透鏡， 具有能夠滾動(dòng)巻繞起來(lái)并且沿著滾動(dòng)的軸的方向配置了上述多個(gè)圓柱形透 鏡的縱長(zhǎng)方向的結(jié)構(gòu)。
13. —種投影系統(tǒng)，具備權(quán)利要求1至12的任意一項(xiàng)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(fā)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(duì)比度，并且能夠使投影光適宜地向正面方向反射、擴(kuò)散，此外，在保持薄度的同時(shí)具有充分的強(qiáng)度的屏幕以及投影系統(tǒng)。在屏幕10中，通過(guò)利用關(guān)于y方向使光軸相對(duì)地偏移而得到的2個(gè)透鏡部分UP、DP作為1個(gè)透鏡，構(gòu)成圓柱形透鏡CL的表面形狀，來(lái)對(duì)所入射的投影光PL進(jìn)行適宜的散射、反射。此外，利用側(cè)面SS、光吸收板3等的作用，來(lái)自上方的外光OL不會(huì)向觀察者側(cè)反射，從而即使在明亮的房間等中的使用中，也將形成對(duì)比度高的圖像。
文檔編號(hào)G03B21/60GK101510045SQ20091000641
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者秋山光一 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社