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CN100397241C - 投影屏 - Google Patents

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CN100397241C CNB988013142A CN98801314A CN100397241C CN 100397241 C CN100397241 C CN 100397241C CN B988013142 A CNB988013142 A CN B988013142A CN 98801314 A CN98801314 A CN 98801314A CN 100397241 C CN100397241 C CN 100397241C
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Abstract

提供一种即使凸透镜的间距变细，一次波纹和二次波纹也都不会变得明显的投影屏。将透明基板(1)的菲涅尔透镜面(2)的同心圆状的槽的间距设为pF、将凸透镜面(3)的圆柱透镜面的重复间距设为pL、将椭圆波纹的间距设为PE、将双曲线波纹的间距设为PH，在pL＞pF的情况下，设成：PE＝1.0/(1.0/pF-[pL/pF]/pL)，PH＝1.0/(1.0/pL-1.0/pF+[pL/pF]/pL)，在pF＞pL的情况下，设成：PH＝1.0/(1.0/pL-[pF/pL]/pF)，PE＝1.0/(1.0/pF-1.0/pL+[pF/pL]/pF)时，满足：PE/PH≥2.4或PH/PE≥2.4，此外，满足：MAX(PE，PH)＜1.5mm，其中，[pL/pF]是pL/pF的整数部分，[pF/pL]是pF/pL的整数部分。

Description

投影屏
技术领域
本发明涉及投影屏，特别是涉及使由菲涅尔(Fresnel)透镜和凸透镜(lenticular lenses)的周期性的结构而发生的波纹变得不明显的投影屏。
背景技术
已知在使菲涅尔透镜和凸透镜组合起来的投影电视或投影仪用的投影屏中，由菲涅尔透镜的同心圆组和凸透镜的平行直线组发生的波纹因两者的间距比而成为椭圆状或双曲线状的情况(参照美国专利第2.567,654号)。图6是示出椭圆状的波纹(以下也简称为「椭圆波纹」)的一例的图，图7是示出双曲线状的波纹(以下也简称为「双曲线波纹」)的一例的图。在图6中，椭圆波纹的一个焦点与菲涅尔透镜的中心一致。此外，在图7中，双曲线波纹将在菲涅尔透镜的中心交叉的2条直线定为渐近线。再有，该渐近线相互的夹角随凸透镜和菲涅尔透镜的间距比而变化。
通常，由观察者感觉到的大都是这两种波纹中的一种，但实际上这两种波纹是同时发生的。在此，这两种波纹在凸透镜和菲涅尔透镜的间距比为n+0.5(n：整数)时其强度最弱，此外两波纹的周期(间距)变得相等(参照特开昭56-52985号公报)。在此，如果凸透镜和菲涅尔透镜的间距比稍许偏离n+0.5，则两波纹的周期(间距)就不一致，由这两种波纹发生二次波纹。该二次波纹在凸透镜的重复方向上的横轴上以鳞状发生。
但是，该二次波纹的变成极小的值发生在凸透镜和菲涅尔透镜的间距比为n+0.4或n+0.6的附近时(参照特公平3-68365号公报和特公平3-72972号公报)。但是，如果凸透镜和菲涅尔透镜的间距比为n+0.4或n+0.6的附近，则￥(椭圆波纹或双曲线波纹)的强度不那么变弱。在现有的投影屏中，由于凸透镜的间距约为0.7～1.0mm、菲涅尔透镜的间距约为0.1～0.15mm，故与凸透镜的间距对应而变化的￥(椭圆波纹或双曲线波纹)的间距较大，因此存在因间距的大小引起的￥(椭圆波纹或双曲线波纹)容易变得明显的问题。
发明的公开
另一方面，最近，投影屏向高精细化发展，也产生将凸透镜的间距定为0.2mm以下的情况。在该情况下，如果将菲涅尔透镜的间距定为0.1～0.15mm，则凸透镜与菲涅尔透镜的间距变得接近(间距比的整数部分(n)成为1或2)，故无论一次波纹或二次波纹的强度都变强。再有，在该情况下，存在下述问题：关于一次波纹，由于间距减小，故变得不明显，另一方面，关于二次波纹，其间距变大，容易变得明显。
本发明是考虑这样的问题而进行的，其目的在于提供这样一种投影屏，该投影屏是将凸透镜和菲涅尔透镜组合起来的投影屏，其中，即使凸透镜的间距变细，一次波纹和二次波纹也都不会变得明显。
本发明是将菲涅尔透镜和凸透镜组合起来的投影屏，其特征在于：将凸透镜的间距设为pL，将菲涅尔透镜的间距设为pF，
在pL＞pF的情况下，设成：
PE＝1.0/(1.0/pF-[pL/pF]/pL)
PH＝1.0/(1.0/pL-1.0/pF+[pL/pF]/pL)
在pF＞pL的情况下，设成：
PH＝1.0/(1.0/pL-[pF/pL]/pF)
PE＝1.0/(1.0/pF-1.0/pL+[pF/pL]/pF)时，
满足：
PE/PH≥2.4或PH/PE≥2.4。
再有，在本发明中，PE和PH最好还满足：
MAX(PE，PH)＜1.5mm，
其中，[pL/pF]是pL/pF的整数部分，[pF/pL]是pF/pL的整数部分。
按照本发明，由于由凸透镜和菲涅尔透镜的周期性的结构而发生的椭圆波纹波纹的间距PE和双曲线波纹的间距PH满足上述关系，故即使凸透镜的间距变细，一次波纹和二次波纹都不会变得明显，可清楚地观察投影图象。
附图的简单说明
图1是示出应用本发明的代表性的投影屏的一种结构的斜视图。
图2是示出应用本发明的代表性的投影屏的另一种结构的斜视图。
图3A是图1中示出的投影屏的水平剖面图，图3B是图2中示出的投影屏的水平剖面图。
图4是示出应用了本发明的实施例6的二次波纹的状况的图。
图5是示出比较例2的二次波纹的状况的图。
图6是示出在投影屏上发生的椭圆波纹的一例的图。
图7是示出在投影屏上发生的双曲线波纹的一例的图。
用于实施发明的最佳形态
以下，说明本发明的原理和应用本发明的投影屏的一个实施形态。
图1和图3A是示出应用本发明的代表性的投影屏的一例的图。其中，图1是从投影侧看投影屏的斜视图，图3A是图1中示出的投影屏的水平剖面图。
如图1和图3A中所示，该投影屏由透明基板1构成，在该透明基板1的投影侧和观察侧分别设有菲涅尔透镜面(菲涅尔透镜)2和凸透镜面(凸透镜)3。在此，在透明基板1的菲涅尔透镜面2上以同心圆状形成多个槽(周期性结构)，在凸透镜面3上并排配置了多个微细的圆柱状透镜面(周期性结构)。此外，菲涅尔透镜面2的同心圆状的槽的间距是pF，凸透镜面3的圆柱状透镜面的重复间距是pL，这些间距pF、pL通常不一致，具体地说，设定成满足后述的关系。
图2和图3B是示出应用本发明的代表性的投影屏的另一例的图。其中，图1是从观察侧看投影屏的斜视图，图3A是图1中示出的投影屏的水平剖面图。
如图2和图3B中所示，该投影屏由菲涅尔透镜片2’和凸透镜片3’组合而构成，配置成菲涅尔透镜片2’的菲涅尔透镜面(菲涅尔透镜)2和凸透镜片3’的凸透镜面(凸透镜)3互相相对。在此，在菲涅尔透镜片2’的菲涅尔透镜面2上以同心圆状形成多个槽(周期性结构)，在凸透镜片3’的凸透镜面3上并排配置了多个微细的圆柱状透镜面(周期性结构)。此外，菲涅尔透镜面2的同心圆状的槽的间距是pF，凸透镜面3的圆柱状透镜面的重复间距是pL，这些间距pF、pL通常不一致，具体地说，设定成满足后述的关系。再有，在凸透镜片3’的观察侧的面(凸透镜面3的相对一侧的面)上，对应于凸透镜面3的圆柱透镜面的重复间距，在其非集光部上设有黑条5，在集光部上设有圆柱透镜面6。在此，也可将凸透镜片3’的观察侧的面上设置的圆柱透镜面6形成为平面状的，此外，如果不需要黑条5，则可将其省略。
再有，对于图1和图3A中示出的透明基板1、图2和图3B中示出的菲涅尔透镜2’的透明基板和凸透镜片3’的透明基板的一者或两者，最好掺入由对入射光进行散射的二氧化硅的粒子构成的散射剂。
以下，说明上述的投影屏中的菲涅尔透镜和凸透镜的间距pF、pL的所希望的关系，
如上述背景技术中所说明的那样，在现有的投影屏中，通常通过将凸透镜和菲涅尔透镜的间距比pL/pF或pF/pL定为n+0.5(n：整数)的附近来降低一次波纹。但是，由于如果凸透镜的间距pL变小，则一次波纹(椭圆波纹和双曲线波纹)的间距也变小，故关于一次波纹，即使有的话，由于间距小，故也不成为问题。
因而，在凸透镜的间距pL小的情况下，降低因椭圆波纹和双曲线波纹而发生的二次波纹特别重要。在此，为了降低二次波纹，在将椭圆波纹设为PE，将双曲线波纹设为PH(这两者都是连接2个焦点的轴上或凸透镜的重复方向上的间距)时、必须将一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE定为n’+0.5(n’：整数)的附近。在此，如果将凸透镜和菲涅尔透镜的间距比pL/pF或pF/pL定为n+0.4，n+0.6(n：整数)的附近，则虽然可将一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE定为n’+0.5，但如果凸透镜和菲涅尔透镜的间距比pL/pF或pF/pL处于n+0.5的附近(n+0.4，n+0.6)，则一次波纹相互间的间距变得接近(间距比的整数部分(n’)为1)，无论怎样，二次波纹也变强。
因此，在本发明中，通过将一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE定为2.5的附近以上(间距比的整数部分(n’)为2以上)，来降低二次波纹的强度。在此，由于如果间距比PE/PH或PH/PE比2.4小，则二次波纹变得明显，故希望一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE以2.4为下限，处于下式(1)那样的关系。
PE/PH≥2.4、或PH/PE≥2.4                ...(1)
再有，希望一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE处于2.5、3.5、4.5的附近，即PE/PH或PH/PE处于2.4～2.6、3.4～3.6、4.4～9.0的范围内。
但是，椭圆波纹的间距PE和双曲线波纹的间距PH以及凸透镜的间距pL和菲涅尔透镜的间距pF之间存在下式(2)(3)或(4)(5)那样的关系。其中，在下式(2)～(5)中，[pL/pF]是pL/pF的整数部分，[pF/pL]是pF/pL的整数部分。
在pL＞pF的情况下：
PE＝1.0/(1.0/pF-[pL/pF]/pL)             …(2)
PH＝1.0/(1.0/pL-1.0/pF+[pL/pF]/pL)      …(3)
在pF＞pL的情况下：
PH＝1.0/(1.0/pL-[pF/pL]/pF)             …(4)
PE＝1.0/(1.0/pF-1.0/pL+[pF/pL]/pF)      …(5)
因而，在上述的2.4～2.6、3.4～3.6、4.4～9.0的范围内选择一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE与在1.1～1.3或1.7～1.9的范围内选择凸透镜和菲涅尔透镜的间距比pL/pF或pF/pL是同义的。在此，如果间距比pL/pF或pF/pL比1.1小或比1.9大，则间距比pL/pF或pF/pL接近于1或2，一次波纹变得明显。相反，如果间距比pL/pF或pF/pL比1.3大比1.7小，则间距比pL/pF或pF/pL接近于1.5，如上所述，二次波纹变得明显。
如上所述，在使一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE满足上式(1)的情况下，可使二次波纹的强度降低，变得不明显。但是，在该情况下，一次波纹的间距也变大，一次波纹变得明显。因此，在本发明中，使椭圆波纹的间距PE和双曲线波纹的间距PH中的较大的一个值比对于观察者来说能分解地看到的1.5mm的间距小即可。即，使椭圆波纹的间距PE和双曲线波纹的间距PH满足下式(6)即可。
MAX(PE，PH)＜1.5mm    …(6)
再有，上述那样的间距比PE/PH或PH/PE、pL/pF或pF/pL在凸透镜的间距pL为0.3mm以下的情况下特别有效。
实施例
其次，叙述上述的实施形态的具体的实施例。在此，作为将菲涅尔透镜和凸透镜组合起来的投影屏，准备了菲涅尔透镜的间距pF不同的下述表1那样的投影屏(实施例1～12)。再有，在实施例1～12的任一个中都将凸透镜的间距pL定为0.15mm。
[表-1]
  实施例   p<sub>L</sub>   p<sub>F</sub>   p<sub>L</sub>/p<sub>F</sub>   P<sub>E</sub>   P<sub>H</sub>   P<sub>E</sub>/P<sub>H</sub>或P<sub>H</sub>/P<sub>E</sub>
  123456789101112   0.150.150.150.150.150.150.150.150.150.150.150.15   0.13600.12650.12320.12220.11740.11590.08800.08710.08460.08410.08270.0790   1.10291.18581.21751.22751.27771.29421.70451.72221.77301.78361.81381.8987   1.4570.8070.6900.6590.5400.5100.2130.2080.1940.1910.1840.167   0.1670.1840.1920.1940.2080.2130.5080.5400.6610.6930.8061.481   8.74.43.63.42.62.42.42.63.43.64.48.9
再有，在上述表1中，
pL：凸透镜的间距(mm)
pF：菲涅尔透镜的间距(mm)
PE：椭圆波纹的间距(mm)
PH：双曲线波纹的间距(mm)。
此外，在上述表1中，将一次波纹的间距为凸透镜的间距的10倍以内作为条件。
而且，关于上述表1中示出的实施例1～12，在观察了投影屏上的投影图象的结果，在上述实施例1～12的任一个中，一次波纹和二次波纹都几乎变得不明显。
再有，在上述实施例1～12的情况下，如果考虑上述的一次波纹相互间的间距比PE/PH或PH/PE的所希望的范围(2.4～2.6、3.4～3.6、4.4～9.0)，则可知特别希望凸透镜和菲涅尔透镜的间距比pL/pF或pF/pL在下述的范围内：
1.1029～1.1858
1.2175～1.2275
1.2777～1.2942
1.7045～1.7222
1.7730～1.7836
1.8138～1.8987。
比较例
其次，叙述上述的实施例1～12的比较例。在此，作为将菲涅尔透镜和凸透镜组合起来的投影屏，准备了菲涅尔透镜的间距pF不同的下述表2那样的投影屏(比较例1～7)。再有，在比较例1～7的任一个中都将凸透镜的间距pL定为0.15mm。
[表-2]
  此較例   p<sub>L</sub>   p<sub>F</sub>   p<sub>L</sub>/p<sub>F</sub>   P<sub>E</sub>   P<sub>H</sub>   P<sub>E</sub>/P<sub>H</sub>
  1234567   0.150.150.150.150.150.150.15   0.10000.10710.11110.13640.07890.09380.0909   1.50001.40061.35011.09971.90111.59911.6502   0.3000.3740.4281.5040.1660.2500.231   0.3000.2500.2310.1671.5170.3740.429   1.0001.4961.8539.0069.1391.4961.857
而且，关于上述表2中示出的比较例1～7，在观察了投影屏上的投影图象的结果，关于比较例1、2、3、6和7，是二次波纹发生得很强从而不能正常使用的状态。此外，关于比较例4和5，是一次波纹发生得很强从而不能正常使用的状态。
再有，图4是示出上述实施例6的二次波纹的状况的图，图5是示出上述比较例2的二次波纹的状况的图。如图4和图5中所示可知，与图5相比，图4的波纹不明显。
以上就应用本发明的投影屏的具体的实施例进行了说明，但本发明不限定于这些实施例，可进行各种变形。此外，作为应用本发明的投影屏，不限定于图1和图3A中示出的结构和图2和图3B中示出的结构，可适用于在投影屏内包含菲涅尔透镜面和凸透镜面的所有的结构。

Claims (5)

1.一种将菲涅尔透镜和凸透镜组合起来的投影屏，其特征在于：
将凸透镜的间距设为pL，将菲涅尔透镜的间距设为pF，而且，pE、pH分别是由凸透镜和菲涅耳透镜的周期性结构而发生的椭圆波纹的间距和双曲线波纹的间距，
在pL＞pF的情况下，设成：
PE＝1.0/(1.0/pF-[pL/pF]/pL)
PH＝1.0/(1.0/pL-1.0/pF+[pL/pF]/pL)
在pF＞pL的情况下，设成：
PH＝1.0/(1.0/pL-[pF/pL]/pF)
PE＝1.0/(1.0/pF-1.0/pL+[pF/pL]/pF)时，
满足：
PE/PH≥2.4或PH/PE≥2.4，
其中，[pL/pF]是pL/pF的整数部分，[pF/pL]是pF/pL的整数部分。
2.如权利要求1中所述的投影屏，其特征在于：
PE和PH还满足：
MAX(PE，PH)＜1.5mm。
3.如权利要求1或2中所述的投影屏，其特征在于：
PE/PH或PH/PE处于2.4～2.6、3.4～3.6、4.4～9.0的范围内。
4.如权利要求1或2中所述的投影屏，其特征在于：
pL/pF或pF/pL处于1.1～1.3或1.7～1.9的范围内。
5.如权利要求1或2中所述的投影屏，其特征在于：
pL为0.3mm以下。
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