透过型屏幕以及背投型投影机 【技术领域】
本发明涉及透过型屏幕以及背投型投影机。
背景技术
近年来，背投型投影机，作为适于家庭影院用监视器、大屏幕(画面)电视等的显示器，需求正在不断提高。
图8是表示背投型投影机的光学系统的图。该背投型投影机14，如图8所示，具有将投影图像的投影光学单元20、对由该投影光学单元20所投影的投影图像进行导光的导光反射镜20和投影由该导光反射镜30导光的投影图像的透过型屏幕42配置在壳体50内的结构。
作为在这样的背投型投影机14中使用的透过型屏幕42，特别要求其宽视角特性。在专利文献1中，揭示了具有这样的宽视角特性的透过型屏幕。图9是表示该透过型屏幕的剖面构造的图。如图9所示，该透过型屏幕900具有：在射出面一侧表面形成有菲涅耳透镜的菲涅耳透镜部910；被配置在该菲涅耳透镜部910的射出面一侧、且在入射面一侧表面形成有多个微型透镜的微型透镜阵列部920；被配置在上述微型透镜阵列部地射出面一侧的遮光部930；以及被配置在该遮光部930的射出面一侧的漫射板940。
因此，在该透过型屏幕900中，通过由微型透镜进行的光折射作用，具有在上下方向上都能得到良好视角特性的优点。
但是，在上述的透过型屏幕900中存在容易发生衍射光这样的问题。另外，在上述的透过型屏幕900中还存在容易产生莫尔条纹(モアレ)的问题。
专利文献1
特开2000-131506号公报(图1)
【发明内容】
因此，本发明的目的在于提供一种不易发生衍射光、莫尔条纹等的透过型屏幕，同时提供一种具备这种优异的透过型屏幕的背投型投影机。
本发明的发明者们，为解决上述问题锐意努力，终于发现通过在菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部之间配置光漫射部，可有效抑制透过型屏幕的衍射光、莫尔条纹的发生，从而完成本发明。
(1)本发明的透过型屏幕，其特征在于，具备：在光的射出面一侧表面形成有菲涅耳透镜的菲涅耳透镜部；被配设在该菲涅耳透镜部的射出面一侧、在入射面一侧表面形成有多个微型透镜的微型透镜阵列部；以及被配置在上述菲涅耳透镜部和上述微型透镜部之间的光漫射部。
如果采用本发明的透过型屏幕，因为在菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部之间配置有光漫射部，所以可以有效地抑制透过型屏幕的衍射光、莫尔条纹等的发生。
本发明的发明者们，对在上述以往的透过型屏幕中发生衍射光的机理进行了分析，从而弄清楚了在以往的透过型屏幕的情况下，在微型透镜阵列部中，因为使多个微型透镜以一定间隔致密地排列而产生了衍射光。因此，如本发明所示，在微型透镜阵列部的入射面一侧配置光漫射部，使入射到各微型透镜的光(强度，角度，相位等)的规则性下降，从而可以有效地抑制在微型透镜阵列部中的衍射光的发生。
另外，本发明的发明者们，对在上述的以往的透过型屏幕中发生莫尔条纹的机理进行了分析，从而弄清楚了，使菲涅耳透镜以一定间隔排列的具有规则性的构造的菲涅耳透镜部，和同样使微型透镜以一定间隔排列的具有规则性构造的微型透镜阵列部，虽然透镜之间的间隔不同，但由于相互重合而产生规则的干涉图案，该规则的干涉图案使莫尔条纹产生。因此，如本发明所述，在菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部之间配置光漫射部，使透射过菲涅耳透镜的光在暂且被光漫射部漫射后再入射到微型透镜阵列部中，抑制规则的干涉图案的发生，结果可以有效地抑制在菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部中的莫尔条纹的发生。
(2)在上述(1)所述的透过型屏幕中，上述光漫射部，优选地，是在大致表面进行光漫射的光漫射部。
对于在光漫射部内添加了光漫射剂的光漫射部来说，若使该光漫射部的厚度变薄，则随着变薄其光漫射功能会下降，但如果是在光漫射部的大致表面进行光漫射那样的结构，则即使将构成光漫射部的基材的厚度薄化，光漫射功能也不会下降，因此可以使构成光漫射部的基材的厚度薄化。因此，可以缩短菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部的距离，可以将由内部漫射引起的重影(ゴ一スト)的发生、对比度下降以及透过率下降设置在最小限度。另外，如果扩大菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部的距离，则随着距离的变化会引起分辨率的劣化，但通过采用在大致表面进行光漫射的光漫射部，可以通过使构成光漫射部的基材的厚度薄化而使菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部的距离不过分扩大，从而防止分辨率的劣化。
(3)在上述(1)或者(2)所述的透过型屏幕中，优选地，将上述光漫射部的雾霾(ヘイズ)值设置为5％～99％的范围内的值。
之所以将上述光漫射部的雾霾值设置为5％或以上是为了使入射到各微型透镜的光(强度，角度，相位等)的规则性充分降低，进而将衍射光、莫尔条纹的发生抑制在可以充分容的范围内。从这一观点来看，更优选为将上述光漫射部的雾霾值设置为20％或以上，进一步优选为设置在50％或以上。另一方面，之所以将上述光漫射部的雾霾值设置在99％或以下是为了将因雾霾值过大而引起的混浊、散焦的发生抑制在充分容许的范围内。从这一观点来看，更优选为将上述光漫射部的雾霾值设置在83％或以下。进一步优选为设置在75％或以下。
(4)在上述(1)至(3)中的任意一项所述的透过型屏幕中，优选为将上述光漫射部的光泽度设置为5％～65％的范围内的值。
之所以将上述光漫射部的光泽度设置在65％或以下是为了充分抑制因以一定间隔规则地排列了各个透镜的菲涅耳透镜部和微型透镜阵列部的重合而产生的规则性的干涉图案的发生，进而将衍射光、莫尔条纹的发生抑制在可以充分容许的范围内。从这一观点来看，更优选为将上述光漫射部的光泽度设置为50％或以下，进一步优选为设置在30％或以下。另一方面，之所以将上述光漫射部的光泽度设置在5％或以上是为了将因在本发明的透过型屏幕中光泽度过小而引起的不光滑感、散焦的发生抑制在可以充分容许的范围内。从这一观点来看，更优选为将上述光漫射部的光泽度设置在10％或以上。进一步优选为设置在20％或以上。
(5)在上述(1)至(4)中的任意一项所述的透过型屏幕中，优选为上述光漫射部的表面具有大致锥形的凹凸形状。
通过这样构成，在本发明的透过型屏幕中可以将衍射光、莫尔条纹的发生抑制在可以充分容许的范围。在本发明的透过型屏幕中，进一步优选为将该大致锥形体的高度差设置为5μm～20μm范围内的值。
(6)在上述(1)至(5)中的任意一项所述的透过型屏幕中，优选为上述光漫射部是一方的表面被粗糙化后的树脂板。
通过这样构成，能够形成衍射光、莫尔条纹的发生被抑制在可以充分容许的范围中的光漫射部。该树脂板，使用通过喷砂法粗糙化后的模具，利用铸造法或者挤压成型法进行对树脂板的转印，由此可以用比较简单的方法制造。
(7)在上述(1)至(6)中的任意一项所述的透过型屏幕中，优选为将上述微型透镜的直径设置成10μm～150μm的范围内的值。
之所以将上述微型透镜的直径设置为150μm或以下，是为了避免与被投射到该透过型屏幕上的像素大小相比过大而致使分辨率降低。从这一观点来看，更优选为将上述微型透镜的直径设置在100μm或以下，进一步优选为设置在80μm或以下。另一方面，之所以将上述微型透镜的直径设置在10μm或以上是为了容易制造。从这一观点来看，更优选为将上述微型透镜的直径设置在20μm或以上，进一步优选为设置在30μm或以上。
(8)在上述(1)至(7)中的任意一项所述的透过型屏幕中，优选为上述微型透镜阵列，是将在纵向和横向上排列上述微型透镜使得相邻的上述微型透镜之间共有其边的微型透镜旋转45度的微型透镜阵列。
因此，微型透镜，被沿着微型透镜的排列方向没有间隙地排列。其结果，可以更大地获得在微型透镜部中的微型透镜的有效面积，可以提高光的利用效率。
另外，在微型透镜部中，因为使如上述那样排列的微型透镜进一步旋转45度，所以在将其组装到透过型屏幕中的情况下，可以使在透过型屏幕的上下左右方向上的各微型透镜的入射光瞳增大。其结果，在屏幕的上下左右方向中，由于受到各微型透镜周边区域(在屏幕的斜向方向的情况下不存在的区域)的强折射作用而进行充分的光漫射，因此，作为背投型投影机的透过型屏幕可以得到良好的视角特性。
(9)本发明的背投型投影机，其特征在于具有：投影光学单元、以及上述(1)至(8)中的任意一项所述的透过型屏幕。
因此，本发明的背投型投影机，不易发生衍射光、莫尔条纹，并且因为具备视角在水平、垂直方向均等地宽的透过型屏幕，所以成为可以抑制衍射光、莫尔条纹的发生的显示品质优异的背投型投影机。
【附图说明】
图1是表示本发明的实施方式1的透过型屏幕的剖面构造的图。
图2是表示本发明的实施方式1的透过型屏幕的立体分解图。
图3是表示本发明的实施方式1的构成光漫射部的树脂板的表面的SEM照片的图。
图4是表示本发明的实施方式1的微型透镜阵列部的表面的SEM照片的图。
图5是表示本发明的实施方式2的背投型投影机的外观图。
图6是表示本发明的实施方式2的背投型投影机的光学系统的图。
图7是表示本发明的实施方式3的背投型投影机的光学系统的图。
图8是表示以往的背投型投影机的光学系统的图。
图9是表示以往的透过(透射)型屏幕的剖面构造的图。
标号说明
10、12、14 背投型投影机
20 图像投影单元
30 投影图像导光反射镜
40、42 透过型屏幕
50、52 壳体
100、900 透过型屏幕
110、910 菲涅耳透镜部
120、920 微型透镜阵列部
120a 微型透镜
130 光漫射部
930 遮光部
940 漫射板
P 微型透镜的周边区域
Q 非透镜区域
【具体实施方式】
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
实施方式1
图1是表示本实施方式1的透过型屏幕的剖面构造的图。另外，图2是表示实施方式1的透过型屏幕的立体分解图。如图1以及图2所示，该透过型屏幕100具备：在射出面一侧表面形成有菲涅耳透镜的菲涅耳透镜部110；被配置在菲涅耳透镜部110的射出面一侧、在入射面一侧表面形成有多个微型透镜的微型透镜阵列部120；以及被配置在菲涅耳透镜部110和微型透镜阵列部120之间的光漫射部130。
因此，如果采用该透过型屏幕100，因为在菲涅耳透镜部110和微型透镜阵列部120之间配置有光漫射部130，所以可以有效地抑制透过型屏幕100的衍射光、莫尔条纹的发生。
即，如实施方式1所述，通过在微型透镜阵列部120的入射面一侧配置光漫射部130，使入射到各微型透镜中的光(强度，角度，相位等)的规则性降低，可以有效地抑制在微型透镜阵列部120中的衍射光的发生。
另外，如本实施方式1所述，由于在菲涅耳透镜部110和微型透镜阵列部120之间配置光漫射部130，因而透射过菲涅耳透镜的光在暂且由光漫射部130漫射后再入射到微型透镜阵列部120，其结果，可以抑制规则性的干涉图案的发生，可以有效地抑制菲涅耳透镜部110和微型透镜阵列部120中的莫尔条纹的发生。
在实施方式1的透过型屏幕100中，光漫射部130是一方的表面被粗糙化(在大致表面进行光漫射)的所谓的表面光漫射方式的树脂板。因此，因为光漫射功能在树脂板表面起作用，所以即使将树脂板做薄，光漫射功能也不会下降。因此，可以缩短菲涅耳透镜部110和微型透镜阵列部120的间隔，可以将由内部漫射引起的重影的发生、对比度下降以及透过率的下降设置在最小限度。树脂板是使用通过喷砂法粗糙化后的模具，采用通过铸造法、挤压成型法等对树脂板进行转印的方法而制造的。因此，可以用比较简单的方法制造可以将衍射光、莫尔条纹的发生抑制在可以充分允许的范围的光扩散部。
在实施方式1的透过型屏幕100中，作为光漫射部130，使用雾霾值的值为60％的材料。因此，在可以将混浊、散焦的发生抑制在可以充分容许的范围内的同时，可以把衍射光、莫尔条纹的发生抑制在可以充分容许的范围内。
在实施方式1的透过型屏幕100中，作为光漫射部130，使用光泽度的值为20％的材料。因此，能够在将不光滑感、散焦的发生抑制在可以充分容许的范围内的同时，将衍射光、莫尔条纹的发生抑制在可以充分容许的范围内。
图3是表示构成光漫射部130的树脂板的表面的SEM照片的图。又如图3所示，构成光漫射部130的树脂板的表面具有大致锥形体的凹凸形状。另外，将该大致锥形体的高低差设置为5μm～20μm的范围的值。因此，在实施方式1的透过型屏幕100中，可以将衍射光、莫尔条纹的发生抑制在可以充分容许的范围内。
图4是表示微型透镜阵列部120的表面状态的图。其中图4(a)是表示表面的SEM照片的图，图4(b)是表面的局部放大平面图。如图4(a)以及4(b)所示，在微型透镜阵列部120中，微型透镜120a，如以相邻的微型透镜120a之间共有其边地连接那样，沿着图4(b)所示的XY方向纵横排列。从而，微型透镜120a，至少沿着XY方向被没有间隙地排列。因此，可以更大地获得微型透镜部120中的微型透镜120a的有效面积，可以提高光的利用效率。
另外，在微型透镜部120中，使沿着XY方向排列微型透镜120a的透镜阵列，进一步旋转45度，组装到透过型屏幕100中(参照图5)。即，在透过型屏幕100中，微型透镜120a被排列在透过型屏幕100的斜向方向(XY方向)上。因此，微型透镜120a的斜向方向(VH方向)的间距d3、d4(或者间隔)比微型透镜120a的纵横方向(XY方向)的间距d1、d2(或者间隔)更长，可以使在屏幕的上下左右方向(VH方向)中的各微型透镜120a的入射光瞳增大。其结果，在屏幕的上下左右方向(VH方向)上，由于受到各微型透镜周边区域P(在屏幕的斜方向(XY方向)的情况下不存在的区域)的强折射作用而进行充分的光漫射，因此，作为背投型投影机的透过屏幕可以得到良好的视角特性。
另外，通过使这些微型透镜120a在XY方向上更紧密排列，还可以使存在于屏幕的上下左右方向(VH方向)相邻的微型透镜120a的间隙中的非透镜区域Q消失，这种情况下，可以进一步提高光的利用效率，同时，作为背投型投影机的透过型屏幕还可以进一步得到良好的视角特性。
将微型透镜阵列部120中的微型透镜的直径设置为40μm。因此，没有因分辨率下降引起的显示品质的劣化。另外，在微型透镜阵列部120中，因为该微型透镜被没有间隙地纵横排列，所以微型透镜的排列间距纵横方向都在30μm或以下。
实施方式2
图5是表示本发明的实施方式2的背投型投影机的外观图。图6是表示本发明的实施方式2的背投型投影机的光学系统的图。如图5以及图6所示，本实施方式2的背投型投影机10具有将投影光学单元20、导光反射镜30、透过型屏幕40配置在壳体50中的结构。
并且，该背投型投影机10，作为其透过型屏幕40，采用不易发生衍射光、莫尔条纹的实施方式1中的透过型屏幕100。因此，成为抑制衍射光、莫尔条纹的发生的显示品质优异的背投型投影机。
实施方式3
图7是表示本发明的实施方式3的背投型投影机的光学系统的图。如图7所示，实施方式3的背投型投影机12具有将投影光学单元20、透过型屏幕40配置在壳体52中的结构。
实施方式3的背投型投影机12与实施方式2的背投型投影机10的不同之处在于导光反射镜的有无。即，与实施方式2的背投型投影机10具备导光反射镜30，与此相反，实施方式3的背投型投影机12不具有导光反射镜。因此，能够消除投影图像用导光反射镜反射而引起的图像劣化，所以可以提高被投影在屏幕40上的投影图像的显示品质。
并且，该背投型投影机12，作为其透过型屏幕40，也采用不易发生衍射光、莫尔条纹的实施方式1的透过型屏幕100。因此，成为可以抑制衍射光、莫尔条纹发生的显示品质优异的背投型投影机。
此外，虽然以实施方式1的透过型屏幕100、实施方式2的背投型投影机10以及实施方式3的背投型投影机12为例，对本发明的透过型屏幕进行了说明，但本发明的透过型屏幕并不限于此，例如，也可以设置成在微型透镜阵列部120的射出面一侧进一步使用了黑条纹(ブラツクストライプ)、光漫射板、其他微型透镜的透过型屏幕，在不脱离本发明的主旨的范围内可以有各种变形例子。