CN1228545A

CN1228545A - 透射型屏幕

Info

Publication number: CN1228545A
Application number: CN99103058A
Authority: CN
Inventors: 高桥由树; 后藤正浩; 渡边一十六; 本田诚; 织田训平; 高桥克则
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 1999-09-15
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: TW369620B; KR19990072845A; US6292294B1; KR100378767B1; JP3537309B2; CN100414436C; JPH11237692A

Abstract

一种透射型屏幕(10),其包括设置于投射侧的菲涅耳透镜(11)、设置于观察侧的双凸透镜片(12),其中菲涅耳透镜11具有形成于光射入侧的垂直扩散用双凸透镜(11a)。垂直扩散用双凸透镜(11a)包括沿水平方向延伸的多个凸透镜,这些多个凸透镜按照等间距设置。另外,垂直扩散用双凸透镜(11a)的扩散角从屏幕面的中心部朝向端部连续增加,其扩散方向从屏幕面的中心部朝向端部向中心部倾斜,其扩散特性(扩散角和扩散方向)在屏幕面的中心部与端部之间连续变化。

Description

透射型屏幕

本发明涉及一种包括菲涅耳透镜和双凸透镜的透射型屏幕。

在过去，作为背面投射型电视机等中所采用的透射型屏幕，人们知道有下述的形式，其包括使从图像源发出的投射光折射、形成基本平行的光的菲涅耳透镜，以及使投射光散射、形成图像的双凸透镜。

另外，在这样的已有的透射型屏幕中，人们知道有比如下述的形式，其通过水平扩散用的双凸透镜片使投射光沿水平方向扩散，通过扩散剂和垂直扩散用双凸透镜片使投射光沿垂直方向扩散。还有，在这些双凸透镜片中，一般其扩散角在整个屏幕面上保持相同。

但是，在这样的已有的透射型屏幕中，由于扩散角在整个屏幕面上保持相同，这样会产生下述问题，即很容易出现后面将要描述的斑点现象。

图12A、12B和12C为用于说明在透射型屏幕中所产生的斑点现象的图。其中，图12A为表示在透射型屏幕10上观察图像源发出的投射光的场合的状态的图，透射型屏幕10中的三个部位a、b、c的扩散强度和扩散方向由箭头长度和方向表示。另外，图12B和12C分别为表示在观察位置p1和观察位置p2所观察到的透射型屏幕10的亮度分布的图。

从图12A和12B可知，在于正面位置(观察位置p1)观察透射型屏幕10的场合，与透射型屏幕10的中心部b相比较，透射型屏幕10的外缘部(端部a、c)的亮度降低，透射型屏幕10的外缘部有暗的感觉。此外，从图12A和12B可知，在于正面位置以外的位置(观察位置p2)观察透射型屏幕10的场合，靠近观察位置p2的端部a的亮度最高，朝向中心部b、相对的端部c，其亮度逐渐降低，在透射型屏幕10中，远离观察位置p2的部位有暗的感觉。

此外，由于在这样的透射型屏幕10中，一般垂直方向的扩散角小于水平方向的扩散角，在透射型屏幕10中，很容易以与垂直方向相关的方式产生斑点现象，透射型屏幕10的亮度不均匀。

还有，作为用于降低上述的斑点现象的一种方法，人们知道有缩短构成透射型屏幕10的菲涅耳透镜的焦距的方法。按照该方法，由于菲涅耳透镜的观察侧(即透射型屏幕的观察侧)的焦点接近，这样在图12A中，投射到透射型屏幕10的外缘部(端部a、b)的光以向内侧倾斜的方式射出。由此，在这样的透射型屏幕10中，在于正面位置(观察位置p1)观察的场合，透射型屏幕10的外缘部(端部a、c)的亮度提高，另外即使在于正面位置以外的位置(观察位置p2)观察的情况下，靠近观察位置p2的端部a的亮度降低，远离观察位置p2的端部c的亮度提高，因此可提高透射型屏幕10的亮度的均匀性。

但是，在这样的透射型屏幕10中，当构成透射型屏幕10的菲涅耳透镜的焦距缩短时，在图像源20中，每个位置所投射出的三色图像光的射出角度的差别增加。在这里，如果与透射型屏幕10的扩散角较窄的垂直方向有关的射出角度的差别增加，则很容易在透射型屏幕10上产生颜色不均匀。由此，考虑到产生颜色不均匀的情况，难于射透射型屏幕10的观察侧的焦距小于10m，不能在不产生颜色不均匀的情况下、降低斑点现象。

本发明是考虑到上述方面而提出的，本发明的目的在于提供一种在没有下述现象的情况下，可实现整个屏幕面的亮度的均匀性的透射型屏幕，该现象指屏幕面的外缘部的亮度降低、另外观察位置为正面位置以外的场合的屏幕面的亮度不均匀等情况。

本发明涉及一种透射型屏幕，其包括菲涅耳透镜和双凸透镜，其特征在于该双凸透镜的扩散特性在屏幕面的中心部与端部之间连续变化。

这里，在本发明中，最好上述双凸透镜的扩散角从屏幕面的中心部朝向端部连续增加，另外最好其扩散方向从屏幕面的中心部朝向端部、向中心部或端部倾斜。

另外，在本发明中，最好上述双凸透镜包括多个凸透镜，这些凸透镜的形状从屏幕面的中心部朝向端部连续变化。具体来说，最好上述多个凸透镜的透镜高度从屏幕面的中心部朝向端部连续增加。此外，最好在上述多个凸透镜中、设置于屏幕面的中心部的凸透镜呈凸透镜顶部与凸透镜的中心位置的偏差基本为零的形状，从屏幕面的中心部朝向端部、上述凸透镜的透镜顶部与凸透镜的中心位置的偏差可连续增加。此外，最好上述每个凸透镜呈由半径不同的2个圆弧连接的截面形状，在上述多个凸透镜中、设置于屏幕面中心部的凸透镜呈半径大的圆弧的比率高的形状，从屏幕面的中心部朝向端部、半径小的圆弧的比率连续增加。另外，最好上述多个凸透镜按照等间距设置。

还有，在本发明中，最好上述双凸透镜用于垂直扩散。

按照本发明，由于双凸透镜的扩散特性从屏幕面的中心部朝向端部连续变化，这样可在没有下述现象的情况下，实现整个屏幕面的亮度的均匀性，该现象指屏幕面的外缘部的亮度降低、另外观察位置为正面位置以外的场合的屏幕面的亮度不均匀等情况。

下面参照附图，对本发明的优选实施形式进行具体描述。

图1为表示本发明的透射型屏幕的一种实施形式的图；

图2A和2B为用于说明图1所示的透射型屏幕中所采用的双凸透镜形状的一个实例的图；

图3为用于说明形成双凸透镜的模具的制造方法的图；

图4和5为表示本发明的透射型屏幕的其它实施形式的图；

图6A和6B为分别位于图1所示的透射型屏幕的一个实施例中的双凸透镜的顶端部和中心部的光线轨迹图；

图7、8和9分别为图1所示的透射型屏幕的一种实施形式中的双凸透镜的顶端部、中心部和底端部的扩散特性图；

图10A和10B分别表示在第1实施例、第2实施例与已有实例的透射型屏幕上观察来自图像源的投射光的场合的状态的图；

图11A和11B为表示第1实施例、第2实施例与已有实例的亮度特性的测定结果的图；

图12A、12B和12C为用于说明透射型屏幕所产生的图像斑点现象的图。

首先，根据图1～3，对本发明的透射型屏幕的一种实施形式进行描述。

如图1所示，透射型屏幕10包括设置于投射侧的菲涅耳透镜片11、设置于观察侧的双凸透镜片12，通过菲涅耳透镜片11、使图像源(图中未示出)发出的投射光基本形成平行光，同时通过菲涅耳透镜片11和双凸透镜片12、使投射光沿垂直方向和水平方向散射，从而可在观察侧观察图像。

在这里，菲涅耳透镜片11包括形成于光射入侧的垂直扩散用双凸透镜11a、形成于光射出侧的圆形菲涅耳透镜11b。另外，双凸透镜片12包括形成光射入侧的水平扩散用双凸透镜12a、形成光射出侧的黑条12b。

此外，上述透镜片11和双凸透镜片12呈片状或薄膜状。另外，除了菲涅耳透镜片11和双凸透镜片12以外，也可在观察侧设置前板片等。

下面，对形成图1所示的透射型屏幕10中的菲涅耳透镜片11中的垂直扩散用双凸透镜11a的具体结构进行描述。

如图1所示，垂直扩散用双凸透镜11a包括沿水平方向延伸的多个凸透镜，这些多个凸透镜按照等间距设置。另外，垂直扩散用双凸透镜11a的扩散特性在屏幕面的中心部与端部之间连续变化。具体来说，垂直扩散用双凸透镜11a的扩散角从屏幕面的中心部朝向端部连续增加，其扩散方向从屏幕面的中心部朝向端部、向中心部或端部倾斜。

这里，在这样的垂直扩散用透镜11a中，作为根据屏幕面的部位使扩散角和扩散方向改变的方法，包括有改变垂直扩散用双凸透镜11a中的每个凸透镜的形状(曲率或外部形状等)的方法。

具体来说，比如在根据屏幕面的部位改变扩散角的场合，通过从屏幕面的中心部朝向端部、依次使凸透镜的透镜高度增加，可从屏幕面的中心部朝向端部连续地加大扩散角。此外，作为根据屏幕面的部位改变扩散角的其它方法，包括有在曲率一定的情况下改变凸透镜的间距的方法，但是在该方法中，由于凸透镜的间距不恒定，这样会产生下述问题，即很容易在形成于菲涅耳透镜片11的光射出侧的透镜11a之间产生干涉条纹。

还有，在根据屏幕面的部位改变扩散方向的场合，在设置于屏幕面的中心部的凸透镜中，凸透镜的透镜顶部O’与凸透镜的中心位置O之间的偏差W(参照图2)基本为零，从屏幕面的中心部朝向端部偏差W逐渐增加，从而可从屏幕面的中心部朝向端部，使其扩散方向向中心部或端部倾斜。

还有，在根据屏幕面的部位同时改变扩散角和扩散方向的场合，比如，如图2B所示，通过每个凸透镜的截面形状呈半径不同的2种圆弧[大圆弧(半径R1)、小圆弧(半径R2)]保持平滑连接的形状(Q为连接点)，在设置于屏幕面的中心部的凸透镜中增加大圆弧的比率，从屏幕面的中心部朝向端部依次增加大圆弧的比率，从而可从屏幕面的中心部朝向端部连续地使其扩散角增加，同时可使其扩散方向朝向中心部或端部倾斜。再有，此时最好大圆弧的半径R1和小圆弧的直径2×R2大于凸透镜的间距。

在这里，上述的垂直扩散用双凸透镜11a可通过具有与每个凸透镜相对应的形状的模具形成。此外，该模具可通过平面研磨或转盘进行加工。

图3为对用于形成垂直扩散用双凸透镜的模具的制作方法进行说明的图。如图3所示，在通过转盘对模具32进行加工的场合，作为加工用的刀具31，配备下述形式，即其截面形状为1个以上的圆弧或椭圆弧平滑连接的形状。具体来说，刀具31的截面形状为相对中心轴保持左右对称的基本为梯形的角呈圆弧的形状，该基本为梯形的形状的一侧与图2A或2B所示的截面形状保持一致。

具有这样的截面形状的刀具31安装于通过数值控制、可设定在任意角度的刀具架(参照JP特开昭62-124801号文献、JP特开平7-40107号文献和JP特开平7-241919号文献)上，沿按照箭头R的方向旋转的圆筒状的被切削物、以箭头F的方向按照等间距传送刀具31，在于±45°的范围内，每次按照1个间距使对刀具31相对被切削物的角度(切入角度)变化的同时，对被切削物进行切削，从而可制造构成垂直扩散用双凸透镜11a的原盘的圆筒状的模具32。

另外，采用按照上述方式制造的圆筒状的模具32，通过热塑性树脂的溶融挤压成形、或采用借助紫外线或电子束等的电离放射线而硬化的电离放射线硬化树脂的电离放射线硬化成形，可形成下述的垂直扩散用双凸透镜11a，其扩散特性在屏幕面的中心部与端部之间连续变化。

如果按照上述方式采用本实施形式，由于垂直扩散用双凸透镜11a的扩散特性(扩散角和扩散方向)从屏幕面的中心部朝向端部连续地变化，这样在于正面位置(观察位置p1)观察的场合，透射型屏幕10的外缘部(端部a、b)的亮度提高，另外即使在于正面位置以外的位置(观察位置p2)观察的情况下，靠近观察位置p2的端部的亮度降低，远离观察位置p2的端部c的亮度提高。由此，不会产生下述情况，即屏幕面的外缘部的亮度降低，并且观察位置为正面位置以外的场合的屏幕面的亮度产生不均匀等情况，这样可使整个屏幕面的亮度保持均匀。

其它实施形式

另外，在图1～3所示的实施形式中，垂直扩散用双凸透镜可形成于菲涅耳透镜片中，但是并不限于该情况，如图4和5所示，垂直扩散用双凸透镜也可形成于双凸透镜片或观察侧的前板片中。

图4为表示垂直扩散用双凸透镜形成于双凸透镜片的场合的实施形式的图。如图4所示，透射型屏幕10包括菲涅耳透镜片11和双凸透镜片12。其中，菲涅耳透镜片11包括形成光射出侧的圆形菲涅耳透镜11b。另外，双凸透镜片12包括形成于光射入侧的水平扩散用双凸透镜12a、形成于光射出侧的垂直扩散用双凸透镜12c。另外，垂直扩散用双凸透镜12c与图1～3所示的实施形式的垂直扩散用双凸透镜11a相同，其扩散特性(扩散角和扩散方向)从屏幕面的中心部朝向端部连续变化。

图5为表示垂直扩散用双凸透镜形成于观察侧的前板片中的场合的实施形式的图。如图5所示，透射型屏幕10包括菲涅耳透镜11、双凸透镜12和前板片13。其中，菲涅耳透镜11包括形成光射出侧的圆形菲涅耳透镜11b。另外，双凸透镜片12包括形成光射入侧的水平扩散用双凸透镜12a、形成光射出侧的黑条12b。此外，前板片13包括形成光射入侧的垂直扩散用双凸透镜13a。还有，该垂直扩散用双凸透镜13a与图1～3所示的实施形式的垂直扩散用双凸透镜11a相同，其扩散特性(扩散角和扩散方向)从屏幕面的中心部朝向端部连续变化。

实施例

下面对图1～3所示的实施形式中的具体实施例进行描述。

第1实施例

第1实施例指下述的实例，即在图1所示的实施形式中，设置于作为屏幕面的外缘部的顶端部与底端部的凸透镜中的透镜顶部可沿屏幕面的中心部方向、与凸透镜的中心位置偏离，屏幕面的外缘部的顶端部和底端部的扩散方向可朝向屏幕面的中心部倾斜。

在本实施例中，作为60”(英寸)的背面投射型电视机用透射型屏幕，形成图1所示的透射型屏幕10。另外，菲涅耳透镜11中的垂直扩散用双凸透镜11a形成于光射入侧，圆形菲涅耳透镜11b形成于光射出侧。

这里，用于形成垂直扩散用双凸透镜11a的模具32采用具有三个圆弧平滑连接的截面形状的刀具31，制造构成垂直扩散用双凸透镜11a的原盘的圆筒状的模具32。具体来说，如图3所示，沿按照箭头R的方向旋转的圆筒状的被切削物，以箭头F的方向按照等间距传送刀具31，在使刀具31相对被切削物的切入角度按照每个间距、每次以规定角度倾斜的同时，对被切削物进行切削，制造圆筒状模具32。另外，刀具32的截面形状呈下述形状，即在半径R1＝0.5mm的大圆弧的两侧，连接有半径R2＝0.2mm的两个小圆弧，其一侧可与图2B所示的截面形状保持一致。

另外，通过以并排方式设置按照上述方式制造的模具32、其表面切削呈圆形菲涅耳透镜形状的圆筒状模具，以溶融状态对聚甲基丙烯酸甲酯系树脂进行挤压成形，可制造包括垂直扩散用双凸透镜11a与圆形菲涅耳透镜11b的菲涅耳片11。

还有，如图1所示，在按照上述方式制作的菲涅耳透镜片11的垂直扩散用双凸透镜11a中，设置于作为屏幕面的外缘部的顶端部a和底端部c的凸透镜的透镜高度大于设置于中心部b的凸透镜的透镜高度，另外设置于屏幕面的外缘部的顶端部a和底端部c的凸透镜的透镜顶部相对凸透镜的中心位置、朝向屏幕面的中心部一侧偏离。由此，作为屏幕面的外缘部的顶端部a和底端部c的扩散角大于中心部b的扩散角，作为屏幕面的顶端部a和底端部c的扩散方向朝向屏幕面的中心部一侧倾斜。

图6A和6B分别为垂直扩散用双凸透镜11a的顶端部和中心部中的光线轨迹图。此外，图7、8和9分别为垂直扩散用双凸透镜11a的顶端部、中心部和底端部的扩散特性图。另外，在图7、8和9中，横轴的角度(deg)表示扩散方向(负侧为上方，正侧为下方)，此外，扩散特性的最大偏差Δθ与作为屏幕面的外缘部的顶端部a和底端部c的扩散方向的倾斜度相对应。

下面对包括按照上述方式制作的菲涅耳透镜片11和双凸透镜片12的透射型屏幕10的亮度特性的测定结果进行描述。

图10A和10B分别为表示在本实施例和已有实例的透射型屏幕10上、测定来自图像源的投射光的场合的状态的图，透射型屏幕10中的三个部位的扩散的强度和扩散方向是以箭头长度和方向来表示的。还有，图11A和11B分别为表示在与透射型屏幕10离开3m的正面位置(测定位置p1)、在测定位置p1的上方60mm的站立位置(测定位置p2)测定的透射型屏幕10的亮度分布的图。

首先，针对在正面位置(测定位置p1)测定透射型屏幕10的场合进行描述。

从图10B可看出，由于在已有的透射型屏幕10中，屏幕面的顶端部、中心部和底端部的扩散强度和扩散方向保持一致，这样在透射型屏幕10的正面位置(测定位置p1)，屏幕面的中心部发出最强的光，屏幕面的顶端部和底端部发出除最强部分以外的光。由此，与透射型屏幕10的中心部相比较，透射型屏幕10的外缘部的亮度降低(参照图11A)。

与此相对，在本实施例的透射型屏幕10中，与已有的透射型屏幕10相同，和屏幕面的中心部相比较，顶端部和底端部的亮度降低，从图10A可看出，由于屏幕面的顶端部和底端部的扩散角较大，另外扩散方向朝向中心部一侧倾斜(参照图10A)，其降低的情况小于已有的透射型屏幕10(参照图11A)。

下面针对在站立位置(测定位置p2)测定透射型屏幕10的场合进行描述。

从图10B可看出，由于在已有的透射型屏幕10中，屏幕面的顶端部、中心部和底端部的扩散的强度和扩散方向保持一致，这样在透射型屏幕10的站立位置(测定位置p2)，屏幕面的顶端部的亮度最大，中心部和底端部的亮度依次降低(参照图11B)。

与此相对，在本实施例的透射型屏幕10中，与已有的透射型屏幕相同，屏幕面的顶端部的亮度最强，中心部和底端部的亮度依次降低，但是从图10A可看出，由于屏幕面的顶端部和底端部的扩散角较大，另外扩散方向朝向中心部一侧倾斜(参照图10A)，这样其降低的情况小于已有的透射型屏幕10(参照图11B)。

第2实施例

第2实施例为下述的实施例，该实施例指在图1所示的实施形式中，设置于屏幕面的外缘部的顶端部和底端部的凸透镜的透镜顶部可沿屏幕面的端部方向、偏离凸透镜的中心位置，作为屏幕面的外缘部的顶端部和底端部的扩散方向朝向屏幕面的端部一侧倾斜，该实施例的基本结构与上述的第1实施例相同。

在此场合下，由于透镜形状相同，仅仅透镜顶部的偏离方向不同，这样垂直扩散用双凸透镜的顶端部、中心部、底端部的扩散特性图与第1实例的场合相反，它们分别如图9、8和7所示的状态。

在于正面位置(测定位置p1)对透射型屏幕10进行测定的场合，在本实施例的透射型屏幕10中，分别对图9和8、图7和8进行比较可看出，顶端部和底端部的亮度低于屏幕面的中心部，但是由于屏幕面的顶端部和下端部的扩散角较大，顶端部或底端部的屏幕面沿中心部方向的亮度提高，这样即使在从屏幕面的中心部朝向端部、扩散方向朝向端部一侧倾斜的情况下，其降低的情况小于已有的透射型屏幕(参照图11A)。

此外，在从站立位置(测定位置p2)测定透射型屏幕10的场合，在本实施例的透射型屏幕10中，顶端部的亮度最高，中心部和底端部的亮度依次降低，但是由于屏幕面的顶端部和底端部的扩散角较大，顶端部和底端部的屏幕面沿中心部方向的亮度提高，这样其降低的情况小于已有的透射型屏幕(参照图11B)。

即，在本实施例的场合，由于顶端部和底端部的扩散方向朝向端部倾斜，这样即使在因顶端部和底端部的扩散角的增加造成的亮度提高的变化缓和、顶端部和底端部的亮度的改善有一定的牺牲的情况下，可适合下述的场合，即抑制极端的亮度变化，强调从正面位置到站立位置的亮度的均匀性。

Claims

1.一种透射型屏幕，其包括菲涅耳透镜和双凸透镜，其特征在于：

上述双凸透镜的扩散特性在屏幕面的中心部与端部之间连续变化。

2.根据权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于上述双凸透镜的扩散角从屏幕面的中心部朝向端部连续增加。

3.根据权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于上述双凸透镜的扩散方向从屏幕面的中心部朝向端部、向中心部或端部倾斜。

4.根据权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于上述双凸透镜包括多个凸透镜，这些多个凸透镜的形状从屏幕面的中心部朝向端部连续变化。

5.根据权利要求4所述的透射型屏幕，其特征在于上述多个凸透镜的透镜高度从屏幕面的中心部朝向端部连续增加。

6.根据权利要求4或5所述的透射型屏幕，其特征在于在上述多个凸透镜中、设置于屏幕面的中心部的凸透镜呈下述形状，即透镜顶部与凸透镜的中心位置的偏差基本为零，从屏幕面的中心部朝向端部、上述凸透镜的透镜顶部与凸透镜的中心位置的偏差连续增加。

7.根据权利要求4所述的透射型屏幕，其特征在于上述每个凸透镜呈由半径不同的2个圆弧连接的截面形状，在上述多个凸透镜中、设置于屏幕面中心部的凸透镜呈半径大的圆弧的比率高的形状，从屏幕面的中心部朝向端部、半径小的圆弧的比率连续增加。

8.根据权利要求4～7中的任何一项所述的透射型屏幕，其特征在于上述多个凸透镜按照等间距设置。

9.根据权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于上述双凸透镜用于垂直扩散。