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、大画面电视等合适的显示器，需求日益高涨。
图7示出了背投式投影仪的光学系统。该背投式投影仪10，如图7所示，具有把图象投影的投影光学单元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、投影被该导光反射镜30导光的投影图象的透射式屏幕40配置到机箱50内的构成。
作为可在这样的背投式投影仪10内使用的透射式屏幕40，要求在屏幕面上不产生莫尔条纹。在特开平1-319025号公报中，公开了作成为使得不产生这样的莫尔条纹的透射式屏幕。图8示出了该透射式屏幕900的剖面结构。图8(a)示出了从透射式屏幕900地侧面看的剖面结构，图8(b)示出了从透射式屏幕900的上面看的剖面结构。该透射式屏幕900，如图8所示，具有在射出面一侧表面上形成了菲涅尔透镜910a的菲涅尔透镜部分910、配置在该菲涅尔透镜部分910的射出面一侧，在入射面一侧表面上形成了多个柱面透镜920a，在出射面一侧表面上形成了出射面920d、黑色条带920c和突出部分920d的柱面透镜部分920。此外，在菲涅尔透镜910a的步距和黑色条带920c的步距之内至少一方的步距是随机的。
为此，在该透射式屏幕900中，由于可以抑制光学性的干涉，故结果变成为在屏幕面上不会产生莫尔条纹。
但是，在上边所说的透射式屏幕900中，却存在着扩散性能因透射式屏幕的场所而异的问题。就是说，在柱面透镜中，虽然必须设定曲率半径和步距以使之发挥所希望的扩散性能，但是，由于该步距本身是随机的，故扩散性能就会因透射式屏幕的场所而异。
此外，由于菲涅尔透镜与柱面透镜的干涉条件也因透射式屏幕的场所而不同，而且，其重叠方上还会产生个体差，故还存在着不论在透射式屏幕的任何场所下都难于防止莫尔条纹的问题。
再有，还存在着菲涅尔透镜或柱面透镜不容易制造、会使屏幕造价增加的问题。
【发明内容】
于是，本发明的目的在于提供在具有恒定扩散性能而与透射式屏幕的场所无关，同时在透射式屏幕的无论什么地方都可以抑制莫尔条纹的发生，还可以以便宜的价格制造的透射式屏幕。此外，本发明的目的还在于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，发现采用设置以规定的间隔使菲涅尔透镜部分和透镜阵列部分离开间隔的分离装置的办法，可以提供具有恒定的扩散性能而与透射式屏幕的场所无关，同时，在透射式屏幕的无论什么地方都可以抑制莫尔条纹的发生，可以用更为便宜的价格进行制造的透射式屏幕，达致完成本发明。
(1)本发明的透射式屏幕，是一种具有在光的射出面一侧表面上已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透镜的透镜阵列的透射式屏幕，至少在该透射式屏幕的周边部分中，还具有使上述菲涅尔透镜部分和上述透镜阵列部分离开间隔的分离装置。
本发明的发明人等，对在上述现有的透射式屏幕中莫尔条纹发生的机理进行解析的结果，得知：在透射式屏幕的周边部分中莫尔条纹会显著地表现出来。就是说，莫尔条纹，除菲涅尔透镜的步距和柱面透镜的步距满足规定的关系之外，归因于在菲涅尔透镜的特别是周边区域中菲涅尔透镜和柱面透镜过度地贴紧而易于发生。
为此，由于至少要在莫尔条会纹显著地表现出来的透射式屏幕周边部分中，设置使菲涅尔透镜部分和透镜阵列部分离开间隔的分离装置，故变成为使得菲涅尔透镜部分和透镜阵列部分不会过度地贴紧，因而可以有效地防止透射式屏幕的周边部分处的莫尔条纹的发生。
此外，在本发明的透射式屏幕中，由于没有必要使在菲涅尔透镜部分或透镜阵列部分中含有的光学要素的步距作成为随机的步距，故具有恒定的扩散性能而与透射式屏幕的场所无关。此外，同样地，由于不会把光学要素的步距作成为随机的步距，故也不会招致造价的增大。
(2)在上述(1)中所述的透射式屏幕中，理想的是上述分离装置，是配置在上述菲涅尔透镜部分和上述透镜阵列部分之间的透明平面板。
归因于像这样地构成，仅仅使用在菲涅尔透镜部分和透镜阵列部分之间配置透明平面板的极其简单的装置，就可以有效地防止在透射式屏幕的周边部分中的莫尔条纹的发生。
在该情况下，透明平面板的厚度，作成为10微米到2mm的范围内的值是理想的。之所以作成为10微米以上，是因为要充分地抑制莫尔条纹的缘故。从该观点来看，更为理想的是把透明平面板的厚度作成为30微米以上，再为理想的是作成为100微米以上。另一方面，之所以作成为2mm以下，是因为当太过于厚时，作为背投式投影仪的分辨率会降低的缘故，从该观点来看，更为理想的是作成为1mm以下，再为理想的是作成为500微米以下。作为透明平面板的材料，可以满意地使用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯等的各种树脂。
(3)在上述(1)中所述的透射式屏幕中，理想的是上述分离装置，是在上述透射式屏幕的周边部分中，使上述菲涅尔透镜部分和上述透镜阵列部分离开间隔的衬垫。
归因于像这样地构成，仅仅使用在透射式屏幕的周边部分内设置用来使菲涅尔透镜部分和透镜阵列部分离开间隔的衬垫的极其简单的装置，就可以有效地防止在透射式屏幕的周边部分中的莫尔条纹的发生。
在该情况下，衬垫的厚度，与上述透明平面板的情况下同样，作成为10微米到2mm的范围内的值也是理想的。所以作成为10微米以上，是因为要充分地抑制莫尔条纹的缘故。从该观点来看，更为理想的是把衬垫的厚度作成为30微米以上，再为理想的是作成为100微米以上。另一方面，之所以作成为2mm以下，是因为当太过于厚时，作为背投式投影仪的分辨率会降低的缘故，从该观点来看，更为理想的是作成为1mm以下，再为理想的是作成为500微米以下。作为衬垫的材料，也与上述透明平面板的情况下同样，可适用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯等的各种树脂。
衬垫，既可以使得把透射式屏幕围起来那样地遍及透射式屏幕的整个周边部分地配置，也可以仅仅在易于发生莫尔条纹的透射式屏幕的两侧配置(就是说，在透射式屏幕上下方向上不配置衬垫)。
(4)在上述(1)中所述的透射式屏幕中，理想的是上述分离装置，是其构成为使得在上述透射式屏幕的周边部分中，使上述菲涅尔透镜部分和上述透镜阵列部分离开间隔的保持构件。
归因于像这样地构成，仅仅使用使规定的保持构件保持菲涅尔透镜部分透镜阵列部分的极其简单的装置，就可以有效地防止在透射式屏幕的周边部分中的莫尔条纹的发生。
保持构件，既可以使得把透射式屏幕围起来那样地遍及透射式屏幕的整个周边部分地配置，也可以仅仅在本身为易于发生莫尔条纹的部分的透射式屏幕的两侧配置(就是说，在透射式屏幕上下方向上不配置保持构件)。
(5)在上述(1)中所述的透射式屏幕中，理想的是上述分离装置，是在入射面一侧使上述透射式屏幕的周边部分的菲涅尔透镜表面向后退的结构。
归因于像这样地构成，仅仅使用在入射面一侧使透射式屏幕的周边的规定的部分的菲涅尔透镜表面向后退的极其简单的装置，就可以有效地防止在透射式屏幕的周边部分中的莫尔条纹的发生。
在该情况下，菲涅尔透镜表面的后退距离，作成为10微米到2mm的范围内的值也是理想的。所以作成为10微米以上，是因为要充分地抑制莫尔条纹的缘故。从该观点来看，更为理想的是把后退距离作成为30微米以上，再为理想的是作成为100微米以上。另一方面，之所以作成为2mm以下，是因为当后退得太过于大时，作为背投式投影仪的分辨率会降低的缘故，从该观点来看，更为理想的是作成为1mm以下，再为理想的是作成为500微米以下。作为使菲涅尔透镜的表面后退规定量的方法，可适用使在要成型菲涅尔透镜的模具内预先形成后退形状的方法。
要使菲涅尔透镜表面后退的区域，既可以使得把透射式屏幕围起来那样地遍及透射式屏幕的整个周边部分地配置，也可以仅仅在易于发生莫尔条纹的透射式屏幕的两侧配置(就是说，在透射式屏幕上下方向上不使菲涅尔透镜表面后退)。
(6)在本发明的透射式屏幕中，上述透镜阵列部分，可以作成为在入射面一侧表面上形成有多个柱面透镜的透镜阵列部分。
(7)在本发明的透射式屏幕中，上述透镜阵列部分，可以作成为在入射面一侧表面上形成有多个微型透镜的透镜阵列部分。
(8)本发明的背投式投影仪，其特征在于：具备投影光学单元、导光反射镜和上述1到7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，由于如上所述具备具有恒定的扩散性能而与透射式屏幕的场所无关，同时，在透射式屏幕的无论什么地方都可以抑制莫尔条纹的发生，可以用更为便宜的价格进行制造的优良的透射式屏幕，故将成为优良的背投式投影仪。
【附图说明】
图1示出了本发明的实施形态1的透射式屏幕的剖面结构。
图2示出了本发明的实施形态1的透射式屏幕的效果。
图3示出了本发明的实施形态2的透射式屏幕的剖面结构。
图4示出了本发明的实施形态3的透射式屏幕的剖面结构。
图5示出了本发明的实施形态3的透射式屏幕的平面图。
图6示出了本发明的实施形态4的透射式屏幕的剖面结构。
图7示出了现有的背投式投影仪的光学系统。
图8示出了现有的透射式屏幕的剖面结构。
【具体实施方式】
以下，用附图说明本发明的实施形态。
(实施形态1)
图1示出了本发明的实施形态1的透射式屏幕的剖面结构(从上面方向看的剖面结构)。如图1所示，该透射式屏幕100，是具有在光的出射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有多个柱面透镜的透镜阵列部分120的透射式屏幕。此外，透射式屏幕100，还具有配置在菲涅尔透镜部分110和透镜阵列部分120之间的透明平面板130。
为此，由于至少莫尔条纹显著地表现出来的透射式屏幕100的周边部分，设置有使菲涅尔透镜部分110和透镜阵列部分120离开间隔的透明平面板130，故菲涅尔透镜部分110和透镜阵列部分120就不过度地贴紧，就可以有效地防止透射式屏幕100的周边部分上的莫尔条纹的发生。
图2示出了实施形态1的透射式屏幕100的效果。图2(a)示出了实施形态1的透射式屏幕100的情况，图2(b)示出了不具有透明平面板的透射式屏幕100a的情况。就如在图2中也示出的那样，实施形态1的透射式屏幕100，可以防止在不具有透明平面板的透射式屏幕100a的情况下所出现的莫尔条纹的发生。
此外，在实施形态1的透射式屏幕100中，没有必要使在菲涅尔透镜部分110或透镜阵列部分120中含有的光学要素的步距作成为随机的步距，故具有恒定的扩散性能而与透射式屏幕的场所无关。此外，由于不会把光学要素的步距作成为随机的步距，故也不会招致造价的增大。
另外，透明平面板，使用的是厚度300微米的聚甲基丙烯酸甲酯的薄膜。对透明平面板的两面都施行了无反射涂敷。
(实施形态2)
图3示出了本发明的实施形态2的透射式屏幕的剖面结构(从上面方向看的剖面结构)。如图3所示，该透射式屏幕200，是具有在光的出射面一侧表面上形成了菲涅尔透镜的菲涅尔透镜部分210、配置在菲涅尔透镜部分210的射出面一侧，在入射面一侧表面上形成有多个柱面透镜的透镜阵列部分220的透射式屏幕。此外，该透射式屏幕200，在该透射式屏幕200的周边部分中，还具有使上述菲涅尔透镜部分210和上述透镜阵列部分220离开间隔的衬垫230。
为此，仅仅使用在透射式屏幕200的周边部分内设置用来使菲涅尔透镜部分210和透镜阵列部分220离开间隔的衬垫230的极其简单的装置，就可以有效地防止在透射式屏幕200的周边部分中的莫尔条纹的发生。
在实施形态2中，作为衬垫230的材料，使用的是厚度300微米的聚碳酸酯。对衬垫230的两面都施行了无反射涂敷。
衬垫230，既可以使得把透射式屏幕200围起来那样地遍及透射式屏幕的整个周边部分地配置，也可以仅仅在易于发生莫尔条纹的透射式屏幕的两侧配置(就是说，在透射式屏幕上下方向上不配置衬垫)。
衬垫230的配置位置，也可以定为透射式屏幕200的显示区域的外侧。在该情况下，衬垫230没有必要是透明的材质，也不需要进行无反射涂敷。此外，衬垫230的厚度，作成为2mm，以使得在易于发生莫尔条纹的部分处菲涅尔透镜部分210和透镜阵列部分220确实地离开间隔。
另外，也可以对菲涅尔透镜部分210预先施行使之在光的出射方向上变成为凸起的弯曲。使用的是采用在菲涅尔透镜部分210的刚刚成型后就放置到弯曲模具上边的办法赋予弯曲形状的方法。借助于此，采用使菲涅尔透镜部分210和透镜阵列部分220，在屏幕周边部分中离开间隔的办法，就可以有效地抑制莫尔条纹，借助于此，在内侧的区域中采用进行贴紧的办法，就可以提高图象的分辨率。当然，弯曲也可以赋予透镜阵列部分220，进而也可以赋予菲涅尔透镜部分210和透镜阵列部分220双方。
(实施形态3)
图4示出了本发明的实施形态3的透射式屏幕的剖面结构(从上面方向看的剖面结构)。图5示出了实施形态3的透射式屏幕的平面图。如图4和图5所示，该透射式屏幕300，是具有在光的出射面一侧表面上形成了菲涅尔透镜的菲涅尔透镜部分310、配置在菲涅尔透镜部分310的射出面一侧，在入射面一侧表面上形成有多个柱面透镜的透镜阵列部分320的透射式屏幕。此外，该透射式屏幕300，在该透射式屏幕300的周边部分中，还具有被构成为使菲涅尔透镜部分310和透镜阵列部分320离开间隔的保持构件330。
为此，仅仅使规定的保持构件330保持菲涅尔透镜部分310和透镜阵列部分320的极其简单的装置，就可以有效地防止在透射式屏幕300的周边部分中的莫尔条纹的发生。
保持构件330，既可以使得把透射式屏幕300围起来那样地遍及透射式屏幕300的整个周边部分地配置，也可以仅仅在本身为易于发生莫尔条纹的部分的透射式屏幕300的两侧配置(就是说，在透射式屏幕300上下方向上不配置保持构件)。即便是在该情况下，既可以如图5(a)所示，在透射式屏幕300的两侧的全部边上设置保持构件330，也可以如图5(b)所示在易于发生莫尔条纹的透射式屏幕302的两侧的边的中央部分附近设置保持构件332。透射式屏幕300的周边部分的菲涅尔透镜部分310和透镜阵列部分320之间的间隔作成为300微米。
在实施形态3中，也与实施形态2同样，可以采用把弯曲至少赋予菲涅尔透镜部分310和透镜阵列部分320中的一方的办法，使防止莫尔条纹和提高分辨率两立。此外，作为赋予弯曲的另外的手段，也可以在保持部分330的保持结构内，设置使菲涅尔透镜部分310和透镜阵列部分320中的至少一方弯曲的方向的锥度。
(实施形态4)
图6示出了本发明的实施形态4的透射式屏幕的剖面结构(从上面方向看的剖面结构)。如图6所示，该透射式屏幕400，是具有在光的出射面一侧表面上形成了菲涅尔透镜的菲涅尔透镜部分410、配置在菲涅尔透镜部分410的射出面一侧，在入射面一侧表面上形成有多个柱面透镜的透镜阵列部分420的透射式屏幕。此外，该透射式屏幕400，作为分离装置，还具有在入射面一侧使该透射式屏幕400的周边部分的菲涅尔透镜表面后退的结构430。
为此，在实施形态4的透射式屏幕400中，仅仅使用在入射面一侧使透射式屏幕400的周边的规定的部分的菲涅尔透镜表面向后退的极其简单的装置，就可以有效地防止在透射式屏幕400的周边部分中的莫尔条纹的发生。
菲涅尔透镜表面的后退距离d，作成为300微米。作为使菲涅尔透镜的表面后退的方法，所用的是在成型菲涅尔透镜的模具内预先形成后退形状的方法。
另外，使菲涅尔透镜表面后退的区域，既可以使得把透射式屏幕400围起来那样地配置为遍及透射式屏幕400的整个周边部分，也可以仅仅配置在易于发生莫尔条纹的透射式屏幕400的两侧(就是说，在透射式屏幕400的上下方向上不使菲涅尔透镜表面后退)。
(实施形态5)
本发明的实施形态5的透射式屏幕，把实施形态1到4的透射式屏幕的透镜部分120、220、320、420，从形成了多个柱面透镜的透镜部分变更为形成了多个微型透镜的透镜部分，以改善上下方向的视野角特性。在像这样地在透镜阵列部分中使用微型透镜的透射式屏幕中，由于至少在该透射式屏幕的周边部分中，上述菲涅尔透镜部分和上述透镜阵列部分也已离开间隔，故也变成为具有恒定的扩散性能而与透射式屏幕的场所无关，同时，在透射式屏幕的无论什么地方都不会发生莫尔条纹，进而可以用更为便宜的价格进行制造的透射式屏幕的效果。
另外，虽然是以实施形态1到实施形态5的透射式屏幕100、200、300、400为例，对本发明的透射式屏幕进行的说明，但是，本发明的透射式屏幕，并不限于此。例如，透镜阵列部分120的射出面一侧，还可以采用黑色条带或光扩散板或其它的微型透镜，在不背离本发明的技术思想的范围内可有种种的变形例。
(实施形态6)
本发明的实施形态6的背投式投影仪，在图7所示的背投式投影仪10的透射式屏幕40中使用的是实施形态1到实施形态5中的任何一者的透射式屏幕100、200、300、400。就是说，实施形态6的背投式投影仪10，具有把投影光学单元20、导光反射镜30、实施形态1到5中的任何一者的透射式屏幕100、200、300、400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，采用的是具有恒定的扩散性能而与透射式屏幕的场所无关，同时，在透射式屏幕的无论什么地方都可以抑制莫尔条纹的发生，可以用更为便宜的价格进行制造的实施形态1到5中任何一者的透射式屏幕100、200、300、400。为此，就变成为显示品质好、便宜且优良的背投式投影仪。