專利名稱：屏幕和投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屏幕和投影系統(tǒng)，特別是涉及與從靠近屏幕的位置投射光的投影機(jī)組 合起來(lái)使用的屏幕的技術(shù)。
背景技術(shù)：
與所謂的前投式的投影機(jī)組合起來(lái)使用的反射式的屏幕，為了得到明亮的圖像， 要求高的反射性。此外，為了得到良好的視場(chǎng)角特性，要求使光向所希望的范圍擴(kuò)散的高的 擴(kuò)散性。以往，在屏幕中，目的為得到高的反射性和高的擴(kuò)散性的技術(shù)，例如，已在專利文獻(xiàn) 1中提了出來(lái)。[專利文獻(xiàn)1]特開(kāi)昭58-5 號(hào)公報(bào)近些年來(lái)，人們提出了使接近投影變成可能的投影機(jī)的方案，由于使接近投影變 成為可能，故就可以用短的投影距離顯示大畫面。在進(jìn)行接近投影的情況下，投影機(jī)入射對(duì) 于屏幕形成大的入射角的光。現(xiàn)有的屏幕，例如，其構(gòu)成為向平坦面或設(shè)置有微小的凹凸的 面上涂敷白色、銀色等的涂料。在對(duì)于這樣的屏幕入射形成大的入射角的光的情況下，結(jié)果 就變成為在屏幕處反射的光的大部分，要向與入射面的法線形成大的入射角的方向行進(jìn)。 為此，在屏幕的正面上所觀察的圖像就會(huì)變暗。此外，在現(xiàn)有的屏幕的情況下，由于不僅來(lái) 自投影機(jī)的光，就連本身為不要光的外光也將以高的反射率進(jìn)行反射，故難于得到高的對(duì) 比度。特別是在外光多的環(huán)境下，就產(chǎn)生了增加投影光的光量的必要性。這樣一來(lái)，如果采 用現(xiàn)有的技術(shù)，就會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題在用短的投影距離顯示大畫面的情況下，難于用高對(duì) 比度顯示明亮的圖像。本發(fā)明的就是鑒于上述的問(wèn)題而完成的，目的在于提供目的為在用 短的投影距離顯示大畫面的情況下，用高對(duì)比度顯示明亮的圖像的屏幕以及使用該屏幕的 投影系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題并實(shí)現(xiàn)目的，倘采用本發(fā)明，則可以提供這樣的屏幕，其特征在 于，在平面上具有彼此間隔地排列的多個(gè)凸部，凸部反射從平面的法線方向以外的規(guī)定方 向入射的斜向入射光，而且，通過(guò)反射斜向入射光而對(duì)平面內(nèi)的凸部彼此間的區(qū)域遮擋斜 向入射光。采用使斜向入射光從規(guī)定方向入射的辦法，就可以在凸部彼此間形成遮擋斜向入 射光的區(qū)域。由于使斜向入射光以大的入射角入射，故就可以使在一個(gè)凸部的附近通過(guò)的 光線，向與一個(gè)凸部相鄰接的別的凸部入射。相對(duì)于現(xiàn)有的屏幕用整個(gè)屏幕反射光，在本發(fā) 明的情況下，可以具有高效率地反射斜向入射光的角度選擇性。凸部也可以做成為使斜向 入射光向所希望的方向行進(jìn)的構(gòu)成。因此，在進(jìn)行接近投影的情況下，就可以使與圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的光效率良好地向觀察者的方向行進(jìn)，得到明亮的圖像。此外，由于可以高效率地反射 斜向入射光，故還可以減少來(lái)自與圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的光不同的方向外光的反射。借助于此，就 可以得到目的為在用短的投影距離顯示大畫面的情況下，用高對(duì)比度顯示明亮的圖像的屏
眷ο此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部具有反射斜向入射光的反射部。借 助于此，就可以效率良好地反射向凸部入射的斜向入射光。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是具有具有平面并透過(guò)光的基板，和在 基板內(nèi)與設(shè)置凸部的一側(cè)相反的一側(cè)形成的、減少光的反射的反射防止部。反射防止部可 以減少通過(guò)了基板后的外光的反射。借助于此，就可以減少外光的反射。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是具有在凸部彼此間形成的、減少光的反 射的反射防止部。反射防止部，可以減少入射到平面內(nèi)凸部彼此間的區(qū)域上的外光的反射。 借助于此，就可以減少外光的反射。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部使斜向入射光擴(kuò)散。借助于此，就 可以得到良好的視場(chǎng)角特性。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部具有把第1方向當(dāng)作長(zhǎng)度方向的 形狀，而且在與第1方向垂直的第2方向上進(jìn)行排列。借助于此，就可以向所希望的方向反 射斜向入射光。此外，還可以容易地得到亮度均一的圖像，而且還可以容易地進(jìn)行制造。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部具有這樣的曲面對(duì)于第1方向大 體上平坦，而且對(duì)于第2方向具有曲率。借助于此，就可以使斜向入射光擴(kuò)散。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部在第1方向和與第1方向垂直的第 2方向上進(jìn)行排列。借助于此，就可以向所希望的方向反射斜向入射光。此外，還可以對(duì)使 凸部進(jìn)行排列的圖形賦予隨機(jī)性成為可能。由于把使凸部進(jìn)行排列的圖形變成為隨機(jī)圖 形，故可以減少莫爾條紋。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部具有對(duì)于第1方向和第2方向具有 曲率的曲面。借助于此，就可以使斜向入射光擴(kuò)散。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部大體上同心圓狀地進(jìn)行排列。借助 于此，就可以使屏幕的反射特性變成為均一，就可以得到均一的亮度的圖像。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部沿著半徑大體上恒定的圓弧進(jìn)行 排列。借助于此，就可以得到與使凸部大體上同心圓狀地進(jìn)行排列的情況下同樣的反射特 性。此外，由于可以把施行了壓花加工等的薄片狀構(gòu)件自由地切斷開(kāi)來(lái)使用，故可以降低造 價(jià)。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部使用噴墨法形成。借助于此，就可 以容易地形成以復(fù)雜的圖形進(jìn)行排列的凸部。此外，由于不再需要模具，故可以容易地應(yīng)對(duì) 產(chǎn)品為多種多樣的情況。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部用壓花加工形成。借助于此，由于 可以容易地形成凸部，故可以降低造價(jià)。再有，倘采用本發(fā)明，則可以提供這樣的投影系統(tǒng)，其包括投影與圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的 光的投影引擎部和入射來(lái)自投影引擎部的光的屏幕，其特征在于，屏幕具有在平面上彼此 間隔地排列的多個(gè)凸部，投影引擎部從平面的法線方向以外的規(guī)定方向向屏幕入射光，凸部反射來(lái)自投影引擎部的光，而且，通過(guò)反射來(lái)自投影引擎部的光而對(duì)平面內(nèi)的凸部彼此 間的區(qū)域遮擋來(lái)自投影引擎部的光。借助于此，就可以得到可以用短的投影距離顯示大畫 面而且可以以高對(duì)比度顯示明亮的圖像的投影系統(tǒng)。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部具有反射來(lái)自投影引擎部的光的 反射部，與不同于來(lái)自投影引擎部的光所具有的波長(zhǎng)域的其他波長(zhǎng)域的光進(jìn)行比較，反射 部以高的反射率反射來(lái)自投影引擎部的光。通過(guò)具有高效率地反射來(lái)自投影引擎部的光的 波長(zhǎng)選擇性，可以效率良好地反射與圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的光，而且，可以減少外光的反射。借助 于此，就可以以更高的對(duì)比度顯示明亮的圖像。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是把投影引擎部和屏幕的光軸配置為大 體一致，凸部排列成以平面的延長(zhǎng)面和光軸相交的位置或其附近的位置為中心的近似同心 圓狀。借助于此，就可以使屏幕的反射特性變成為均一，就可以得到均一的亮度的圖像。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選的形態(tài)，理想的是凸部以小于由圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的光所形 成的像素的節(jié)距更小的節(jié)距進(jìn)行排列。借助于此，就可以減小分辨率的降低。


圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例1的投影系統(tǒng)的概略構(gòu)成。圖2示出了光學(xué)引擎的概略構(gòu)成。圖3是對(duì)投影系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖4示出了屏幕的主要部分剖面構(gòu)成。圖5示出了屏幕的平面構(gòu)成。圖6示出了凸部的剖面構(gòu)成。圖7是對(duì)凸部的構(gòu)成和像素的大小之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖8是對(duì)反射部的反射特性進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖9示出了凸部的變形例。圖10示出了凸部的另一變形例。圖11示出了具有點(diǎn)狀的凸部的屏幕的平面構(gòu)成。圖12示出了凸部的剖面構(gòu)成。圖13是對(duì)凸部的構(gòu)成和像素的大小之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖14示出了沿著半徑大體上恒定的圓弧進(jìn)行凸部排列的構(gòu)成。圖15示出了具有使薄片狀構(gòu)件變形所形成的凸部的構(gòu)成。圖16示出了具有使薄片狀構(gòu)件變形所形成的凸部的另一構(gòu)成。圖17是對(duì)使用軋輥模具的壓花加工進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖18示出了本發(fā)明實(shí)施例2的投影系統(tǒng)的概略構(gòu)成。標(biāo)號(hào)的說(shuō)明10 投影系統(tǒng)；11 投影引擎部；12 屏幕；13 光學(xué)引擎；14 投影透鏡；15 非球 面反射鏡；16 :出射部；17 框體；W 壁面；21R :R光用LED ；21G =G光用LED ；21B =B光用 LED ；22 準(zhǔn)直透鏡；23R :R光用空間光調(diào)制裝置；23G :G光用空間光調(diào)制裝置；2 :B光用 空間光調(diào)制裝置；24 十字分色棱鏡；25 第1分色膜；26 第2分色膜；AX 光軸；N 法線； 31 基板；32、32a、32b 凸部；33 反射防止部；S 平面；35 基材；36 反射部；40 像素；41 凸部；42 反射部；50 屏幕；51 凸部；52 基材；53 反射部；54 屏幕；55 凸部；60 屏 幕；61 凸部；62 薄片狀構(gòu)件；64 薄片狀構(gòu)件；65 屏幕；66 凸部；67 反射防止部；68 軋輥模具；69 薄片狀構(gòu)件；70 投影系統(tǒng)；72 屏幕
具體實(shí)施例方式以下，參看圖面詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例1圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例1的投影系統(tǒng)10的概略構(gòu)成。投影系統(tǒng)10具有投影引 擎部11和屏幕12。投影引擎部11是投影與圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的光的前投式的投影機(jī)。投影引 擎部11，從距配置屏幕12的壁面Im以內(nèi)，例如從大約30cm的位置進(jìn)行接近投影。屏幕12 是反射來(lái)自投影引擎部11的光的反射式的屏幕。投影引擎部11具有光學(xué)引擎13、投影透 鏡14和非球面反射鏡15。圖2示出了光學(xué)引擎13的概略構(gòu)成。本身為固體光源的紅色R光用LED21R，是供 給R光的光源部。來(lái)自R光用LED2IR的R光，在用準(zhǔn)直透鏡22進(jìn)行了平行化后，向R光用 空間光調(diào)制裝置23R入射。R光用空間光調(diào)制裝置23R，是根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制R光的透過(guò)式 的液晶顯示裝置。周R光用空間光調(diào)制裝置23R進(jìn)行了調(diào)制后的R光，向本身為色合成光 學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡M入射。本身為固體光源的綠色(G)光用LED21G，是供給G光的光源部。來(lái)自G光用空間 光調(diào)制裝置21G的G光，在用準(zhǔn)直透鏡22進(jìn)行了平行化后，向G光用空間光調(diào)制裝置23G 入射。G光用空間光調(diào)制裝置23G，是根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制G光的透過(guò)式的液晶顯示裝置。用 G光用空間光調(diào)制裝置23G進(jìn)行了調(diào)制后的G光，從與R光不同的一側(cè)，向本身為色合成光 學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡M入射。本身為固體光源的藍(lán)色(B)光用LED21B，是供給B光的光源部。來(lái)自B光用空間 光調(diào)制裝置21B的B光，在用準(zhǔn)直透鏡22進(jìn)行了平行化后，向B光用空間光調(diào)制裝置2 入射。B光用空間光調(diào)制裝置23B，是根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制B光的透過(guò)式的液晶顯示裝置。用 B光用空間光調(diào)制裝置2 進(jìn)行了調(diào)制后的B光，從與R光不同的一側(cè)，向本身為色合成光 學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡M入射。另外，光學(xué)引擎13，也可以使用使光束的強(qiáng)度分布均一化 的均一化光學(xué)系統(tǒng)，例如，使用棒狀積分儀或蠅眼透鏡。十字分色棱鏡M，作為被配置為彼此垂直相交的2個(gè)分色膜具有第1分色膜25、 第2分色膜沈。第1分色膜25反射R光，透過(guò)G光和B光。第2分色膜沈反射B光，透 過(guò)R光和G光。十字分色棱鏡M，合成分別從不同的一側(cè)入射進(jìn)來(lái)的R光、G光和B光，向 投影透鏡14的方向出射。投影透鏡14，投影用十字分色棱鏡M所合成的光。作為透過(guò)式液晶顯示裝置，例如，可以使用高溫多晶硅TFT液晶面板(HTPS)。光學(xué) 引擎13，作為空間光調(diào)制裝置并不限于使用透過(guò)式液晶顯示裝置。作為空間光調(diào)制裝置， 也可以使用反射式液晶顯示裝置(LC0S 硅基液晶)、DMD(數(shù)字微鏡器件)、GLV(柵狀式光 閥)等。此外，也不限于使用對(duì)每一個(gè)色光都設(shè)置的空間光調(diào)制裝置的情況，也可以做成為 進(jìn)行用依次向共用的空間光調(diào)制裝置供給各個(gè)色光的色順序方式進(jìn)行的調(diào)制的構(gòu)成。光學(xué) 引擎13并不限于作為光源使用LED的情況。作為光源部，例如，也可以使用LED以外的固 體光源或超高壓水銀燈泡等的燈泡。
返回圖1，非球面反射鏡15被設(shè)置在與投影透鏡14相向的位置上。非球面反射鏡 15具有非球面形狀的曲面。非球面反射鏡15，借助于反射使來(lái)自投影透鏡14的光主要對(duì) 于水平方向廣角化。此外，非球面反射鏡15使來(lái)自投影透鏡14的光彎曲向出射部16的方 向行進(jìn)。此外，非球面反射鏡15，例如，可以采用在具有樹(shù)脂構(gòu)件等的基材上形成反射膜的 辦法構(gòu)成。作為反射膜，可以使用高反射性的構(gòu)件的層，例如，使用鋁等的金屬構(gòu)件的層或 電解質(zhì)多層膜等。此外，也可以做成為在反射膜的上邊形成具有透明構(gòu)件的保護(hù)膜。非球 面反射鏡15通過(guò)做成為曲面形狀，可以同時(shí)進(jìn)行光的彎曲和廣角化。通過(guò)不僅用投影透鏡 14，也用非球面反射鏡15使光廣角化，故與僅僅使用投影透鏡14使光廣角化的情況下比可 進(jìn)一步使投影透鏡14變成為小型。非球面反射鏡15，也可以把形狀適宜變更為可以對(duì)圖像 的失真進(jìn)行修正。非球面反射鏡15，被配置為使得一部分露出于框體17外部。使來(lái)自非球面反射鏡 15的光向框體17外部出射的出射部16，是被形成于框體17上的開(kāi)口部和非球面反射鏡15 圍起來(lái)的部分。另外，投影引擎部11，也可以做成為把從光學(xué)引擎13到非球面反射鏡15的 各個(gè)部分完全收納于框體17內(nèi)。此外，還可以做成為在投影透鏡14和非球面反射鏡15之 間設(shè)置用來(lái)使光路彎曲的反射鏡。投影引擎11，可設(shè)置在例如地面、桌子、側(cè)板等上。投影 引擎部11，由于是小型緊湊的構(gòu)成，故可容易地確保設(shè)置場(chǎng)所。圖3是對(duì)投影系統(tǒng)10的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明的圖。光學(xué)引擎13、投影透鏡14、非球 面反射鏡15和屏幕12，都具有共同的光軸，構(gòu)成了所謂的共軸光學(xué)系統(tǒng)。此外，光學(xué)引擎 13、投影透鏡14、非球面反射鏡15和屏幕12，構(gòu)成使來(lái)自光學(xué)引擎13的光，從光軸AX向特 定的一側(cè)移動(dòng)行進(jìn)的所謂的移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)。借助于這樣的構(gòu)成，投影引擎部11將對(duì)于屏幕 12構(gòu)成大的入射角的光入射。入射角是屏幕12的法線N和入射光線所構(gòu)成的角度。來(lái)自 投影引擎部11的光，是從屏幕12的法線N的方向以外的規(guī)定方向入射的斜向入射光。另 外，所說(shuō)的屏幕12的法線N，指的是后邊講述的平面的法線。通過(guò)采用共軸光學(xué)系統(tǒng)，可以采用通常的共軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)手法。因此，就可以減少 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工時(shí)，而且可以實(shí)現(xiàn)像差小的光學(xué)系統(tǒng)。非球面反射鏡15，可以做成為對(duì)于 光軸AX大體上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀，例如，從圓錐狀內(nèi)切掉了頂點(diǎn)部分以外的一部分的形狀。 通過(guò)把非球面反射鏡15做成為對(duì)于光軸AX大體上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀，就可以容易地使非球 面反射鏡15的光軸與別的構(gòu)成光軸一致。由于非球面反射鏡15變成為軸對(duì)稱的非球面形 狀，故可以用車床等的簡(jiǎn)易的手法進(jìn)行加工。因此，就可以容易而且高精度地制造非球面反 射鏡15。投影系統(tǒng)10，通過(guò)使用投影透鏡14和非球面反射鏡15，采用視場(chǎng)角θ至少為150 度以上，例如，160度的超廣角光學(xué)系統(tǒng)。此外，通過(guò)采用僅僅使用已使之超廣角化后的一部 分的角度范圍的移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，可使光的行進(jìn)方向一致。從投影引擎部11向屏幕12入射 的光包括在不包括屏幕12的法線方向N的方向的規(guī)定的角度范圍內(nèi)。在本實(shí)施例的情況 下，屏幕12的最小入射角度為70度，最大入射角度為80度。通過(guò)采用移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，可使 向屏幕12入射的光的角度差變成為10度左右以內(nèi)。圖4示出了屏幕12的主要部分構(gòu)成?；?1，是由樹(shù)脂等的透明材料構(gòu)成的平 行平板，例如，是塑料薄板?；?1可透過(guò)光。在基板31的入射一側(cè)的平面S上設(shè)置有多 個(gè)凸部32。凸部32彼此隔以間隔地進(jìn)行排列。所圖示的剖面，包括平面S的法線和光軸AX(未畫)。凸部32具有直線地切斷圓的一部分的剖面形狀。圖5示出了從入射一側(cè)看的屏幕12的平面構(gòu)成。凸部32被排列為大體上的同心 圓。使凸部進(jìn)行排列的同心圓的中心，是使平面延長(zhǎng)的面與光軸AX相交的位置。凸部32具 有把沿著以光軸AX為中心的圓的圓弧的方向當(dāng)作長(zhǎng)邊方向的形狀。沿著以光軸AX為中心 的圓的圓弧的方向，是第1方向。此外，凸部32，還沿著以光軸AX為中心的圓的半徑的方向 進(jìn)行排列。沿著以光軸AX為中心的圓的半徑的方向，是與第1方向垂直相交的第2方向。 另外，使凸部32進(jìn)行排列的同心圓，也可以是平面S的延長(zhǎng)面與光軸AX相交的位置的附近 的位置為中心的同心圓。凸部32的表面，是對(duì)于第1方向大體上平坦，而且對(duì)于第2方向 具有曲率的曲面。圖6示出了凸部32的剖面構(gòu)成。凸部32具有被形成為把基材25覆蓋起來(lái)的反 射部36。凸部32在反射部36中反射來(lái)自投影引擎11 (參看圖1)的光?；?5可用樹(shù) 脂構(gòu)件例如紫外線硬化樹(shù)脂或發(fā)泡油墨等形成。反射部36具備高反射性構(gòu)件。反射部36 例如可涂布白色涂料或銀色涂料等形成。通過(guò)把凸部32的表面做成為曲面，凸部32可以 反射來(lái)自投影引擎部11的光。所圖示的剖面，與第1方向垂直相交。在第1方向的不論哪 一個(gè)位置上，凸部32都具有與所圖示的剖面構(gòu)成大體上相同的剖面構(gòu)成。另外，凸部32的 剖面構(gòu)成，除了與圓的一部分形狀相同外，也可以與橢圓等的一部分形狀相同。凸部32除 了在基材35的上邊形成反射部36之外，也可以變成為用高放射性的構(gòu)件，例如，用乳白色 (半透明)的材料等形成。采用設(shè)置上述那樣的形狀的凸部32的辦法，可以使來(lái)自投影引擎部11的光向屏 幕12的正面的方向反射。屏幕12得益于使凸部32進(jìn)行排列為大體上同心圓狀，而變成為 可以均一地反射來(lái)自投影引擎部11的光。使屏幕12的反射特性變成為均一，可以得到均 一的亮度的圖像。通過(guò)設(shè)置具有長(zhǎng)邊方向的凸部，可以容易地得到亮度均一的圖像。具有 長(zhǎng)邊方向的凸部32，制造也可以容易地進(jìn)行。圖7是對(duì)凸部32的構(gòu)成和像素40的大小之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明的圖。凸部32，比 用來(lái)自投影引擎部11的光在屏幕12上形成的像素40的節(jié)距更小的節(jié)距進(jìn)行排列。此外， 理想的是在一個(gè)像素40中存在著多個(gè)的凸部32。例如，若設(shè)像素的一邊d為0. 7mm，則凸 部32的節(jié)距ρ就是0. 14mm。這時(shí)，在一個(gè)像素40中就會(huì)放入5條的凸部32。這樣一來(lái)， 采用以比像素40的節(jié)距更小的節(jié)距ρ排列凸部32的辦法，可以減小分辨率的降低。凸部 32的節(jié)距p，理想的是為像素40的節(jié)距的1/5以下。返回圖4，在基板31內(nèi)，與要設(shè)置凸部32的一側(cè)是相反側(cè)即壁面W(參看圖1)側(cè) 的面上設(shè)置有反射防止部33。反射防止部33形成于基板31的壁面W—側(cè)的整個(gè)面上。反 射防止部33，通過(guò)吸收透過(guò)了基板31后的光，可以減少透過(guò)了基板31的光的反射。反射防 止部33具備光吸收性構(gòu)件。反射防止部33例如可采用涂敷消光黑色涂料的辦法形成。來(lái)自投影引擎部11的光Li，借助于用凸部32進(jìn)行的反射，在以法線N為中心的規(guī) 定的范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。借助于此，就可以得到良好的視場(chǎng)角特性。此外，由于來(lái)自投影引擎 部1的光以大的入射角入射，因此，例如在一個(gè)凸部3 的附近通過(guò)的光線r向鄰近于一個(gè) 凸部32a的別的凸部32b入射。屏幕12僅僅在凸部32中才反射來(lái)自投影引擎部11的光 Li。采用適宜決定凸部32的高度和間隔的辦法，就可以僅僅在凸部32中反射來(lái)自投影引 擎部11的光Li。
由于從規(guī)定方向斜向地入射來(lái)自投影引擎部11的光Li，故在平面S內(nèi)凸部32彼 此間，就會(huì)形成凸部32的陰影。凸部32采用反射來(lái)自投影引擎部11的光Ll的辦法，對(duì)平 面S內(nèi)凸部32彼此間的區(qū)域遮擋來(lái)自投影引擎部11的光Li。平面S內(nèi)在凸部32彼此間 通過(guò)的外光L2，在透過(guò)了基板31后向反射防止部33入射。反射防止部33通過(guò)吸收外光 L2而減少外光L2的反射。于是，就可以減少以向凸部32彼此間入射的所有的角度入射的 外光L2的反射。本發(fā)明中，可以具有高效率地反射來(lái)自投影引擎部11的光Ll的角度選擇性。還 可以使來(lái)自投影引擎部11的光Li，效率良好地向觀察者的方向行進(jìn)。因此，在進(jìn)行接近投 影的情況下，就可以使與圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的光效率良好地向觀察者的方向行進(jìn)，得到明亮的 圖像。此外，通過(guò)減少外光L2的反射，可以得到高對(duì)比度。借助于此，就會(huì)收到在以短的投 影距離顯示大畫面的情況下，可以用高對(duì)比度顯示明亮的圖像的效果。即便是在外光L2多 的環(huán)境下，由于不需要增加投影光的光量，故仍可以降低功耗。例如，假定凸部32的反射率為80%，反射防止部33的反射率為9%，平面S內(nèi)形 成了凸部32的區(qū)域的面積與形成了凸部32的區(qū)域以外的區(qū)域的面積之比為1 3。由于 來(lái)自投影引擎部11的光Ll僅僅向凸部32入射，故來(lái)自投影引擎部11的光Ll的平均反射 率為80%。外光L2對(duì)于平面S全體均等地入射。外光L2的平均反射率，可如下那樣地計(jì) 算80% X0. 25+9% X0. 75 = 26. 75%。如上所述，屏幕12可使外光L2的影響減小到來(lái)自投影引擎部Ll的光Ll的1/3左 右。例如，對(duì)于在某一條件下的明亮房間對(duì)比度為100 1的投影機(jī)，可以得到大約300 1 的對(duì)比度。凸部32也可以做成為這樣的構(gòu)成和與來(lái)自投影引擎部11的光Ll所具有的波長(zhǎng) 域不同的區(qū)域的波長(zhǎng)域的光進(jìn)行比較，用高的反射率反射來(lái)自投影引擎部11的光Li。反 射部36可以用具有選擇性地反射來(lái)自投影引擎部11的光Ll的波長(zhǎng)選擇特性的色材形成。 假定來(lái)自光學(xué)引擎13的各個(gè)紅色(R)光用LED21R、綠色(G)光用LED21G、藍(lán)色(B)光用 LED21B(參看圖幻的各個(gè)色光分別具有在圖8中賦予R、G、B進(jìn)行顯示的波長(zhǎng)域。圖中，橫 軸表示波長(zhǎng)，左縱軸表示光的相對(duì)強(qiáng)度，右縱軸表示反射部36的反射率。反射部36，就如圖 中用粗線所表示的那樣，可以做成為這樣的特性在R、G、B的各個(gè)峰值波長(zhǎng)附近具有高的 反射率，例如，具有約100%的反射率。這樣，采用使屏幕12具有波長(zhǎng)選擇性的辦法，就可以使之效率良好地反射來(lái)自投 影引擎部11的光Li，而且可以減少外光L2的反射。借助于此，就可以以更高的對(duì)比度顯示 明亮的圖像。另外，要想使屏幕12具有波長(zhǎng)選擇性，光源部就必須是供給某種程度受限定 的波長(zhǎng)域的色光的光源。使屏幕12具有波長(zhǎng)選擇性的構(gòu)成，適合于使用可供給狹窄的波長(zhǎng) 域的色光的固體光源或激光光源的情況。至于反射防止部33，理想的是使之減少盡可能寬的波長(zhǎng)域的光的反射。作為外光 L2的太陽(yáng)光、來(lái)自于熒光燈泡的光、來(lái)自于白熱燈泡的光等，就是波長(zhǎng)域比較寬的光。為此， 采用使用可減少寬的波長(zhǎng)域的光的反射的反射防止部的辦法，就可以效果良好地減少外光 L2的反射。另外，在入射某種程度受限定的波長(zhǎng)域的外光L2的情況下，反射防止部33也可 以做成為使之具有與外光L2的波長(zhǎng)特性對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)選擇性。圖9和圖10示出了凸部的變形例。上述的凸部32(參看圖6)具有設(shè)置在整個(gè)曲面上的反射部36，相對(duì)于此，圖9所示的凸部41，具有設(shè)置在曲面的一部分上的反射部42。 反射部42，設(shè)置在來(lái)自投影引擎部11的光Ll所要入射的部分上。借助于此，就可以向反射 防止部33導(dǎo)入要向凸部41內(nèi)設(shè)置有反射部42的部分以外的部分入射的外光L2，進(jìn)一步減 少外光L2的反射。此外，由于要形成反射防止部42，故也可以減少必要的白色涂料。圖10所示的凸部44具有等腰三角形形狀的剖面。反射部46設(shè)置在基材45內(nèi)來(lái) 自投影引擎部11的光Ll所要入射的一側(cè)的面上。反射部46采用形成微小的凹凸的辦法， 使之反射來(lái)自投影引擎部11的光Li，同時(shí)，使之向觀察者一側(cè)擴(kuò)散。借助于此，就可以得到 良好的視場(chǎng)角特性。另外，上述的凸部32、41的反射部36、42，也可以形成微小的凹凸。凸 部的剖面形狀，并不限于在本實(shí)施例中所說(shuō)明的形狀，可以適宜變更。例如，凸部的剖面形 狀，也可以做成為矩形形狀或多邊形形狀。圖11示出了具有點(diǎn)狀的凸部51的屏幕50的平面構(gòu)成。凸部51，在沿著以光軸 AX為中心的圓的圓弧的方向以及沿著以光軸AX為中心的圓的半徑的方向進(jìn)行排列。沿著 以光軸AX為中心的圓的圓弧的方向是第1方向。沿著以光軸AX為中心的圓的半徑的方向 是與第1方向垂直相交的第2方向。凸部51排列在整個(gè)屏幕50上。在這里，省略了一部 分凸部51的圖示。凸部51具有用平面切斷了球面的一部分的形狀。凸部51是對(duì)于第1 方向和第2方向具有曲率的曲面。屏幕50通過(guò)使凸部51同心圓狀地進(jìn)行排列，故可以均一地反射來(lái)自投影引擎部 11的光。凸部51對(duì)于同心圓的方向以大體上恒定的間隔進(jìn)行排列。在相鄰的圓弧中，凸部 51交互地進(jìn)行配置。凸部51對(duì)于同心圓的半徑的方向，也以大體上恒定的間隔進(jìn)行排列。 對(duì)于同心圓的半徑的方向來(lái)說(shuō)，凸部51隔一條圓弧線地進(jìn)行排列。通過(guò)像這樣地使用點(diǎn)狀 的凸部51，就可以把隨機(jī)性賦予使凸部進(jìn)行排列的圖形。通過(guò)使進(jìn)行排列凸部51的圖形變 成為隨機(jī)性圖形，可以減少莫爾條紋。圖12示出了凸部51的剖面構(gòu)成。在所圖示的剖面構(gòu)成中，凸部51具有用直線切 斷圓的一部分的剖面形狀。凸部51具有基材52和反射部53。凸部51的構(gòu)成，除了形狀不 同之外，與上述的凸部32 (參看圖6)是同樣的。凸部51在包括中心線的任何一個(gè)剖面中 也都具有同一構(gòu)成。通過(guò)設(shè)置凸部51，可以向屏幕12的正面的方向反射來(lái)自投影引擎部 11的光。通過(guò)對(duì)2個(gè)方向設(shè)置具有曲率的全面形狀的凸部51，可以使來(lái)自投影引擎部11 的光對(duì)2個(gè)方向進(jìn)行擴(kuò)散。凸部51的剖面構(gòu)成，除了與圓的一部分同樣的形狀外，也可以 是與橢圓等的一部分同樣的形狀。圖13是對(duì)于凸部51的構(gòu)成和像素30的大小之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明的圖。凸部51 以比像素40的節(jié)距更小的節(jié)距進(jìn)行排列。此外，理想的是在一個(gè)像素40中存在著多個(gè)的 凸部51。例如，如設(shè)像素40的一邊是d為0. 7mm，則凸部32的節(jié)距ρ就是0. 14mm。這時(shí)， 在一個(gè)像素中就會(huì)放入30個(gè)的凸部51。這樣一來(lái)，采用用比像素40的節(jié)距更小的節(jié)距ρ 進(jìn)行排列凸部51的辦法，就可以減小分辨率的降低。凸部51的節(jié)距p，理想的是為像素40 的節(jié)距的1/5以下。在本實(shí)施例中所說(shuō)明的凸部，可以用噴墨法或絲網(wǎng)印刷法形成。在使用噴墨法的 情況下，可以容易地形成以復(fù)雜的圖形排列起來(lái)的凸部。在使用噴墨法的情況下，由于不需 要模具，故在產(chǎn)品多種多樣的情況下，就可以容易地進(jìn)行應(yīng)對(duì)。絲網(wǎng)印刷法在量產(chǎn)屏幕的情 況下是有用的。作為基板31(參看圖4)使用的塑料薄板，由于具有平滑的面，故可容易地形成凸部。此外，由于把塑料薄板用作基板31，故可以使光透過(guò)。屏幕并不限于把凸部同心圓狀地排列起來(lái)的構(gòu)成。例如，如圖14所示的屏幕M 那樣，也可以做成為沿著使半徑大體上恒定的圓弧排列凸部的構(gòu)成。凸部55對(duì)于第1方向 具有長(zhǎng)邊方向。通過(guò)沿著半徑大體上恒定的圓弧排列凸部，可以做成為近乎排列成同心圓 狀的構(gòu)成。因此，可以得到與把凸部排列成大體上同心圓狀的上述的情況同樣的反射特性。 凸部55也可以沿著大體上恒定的橢圓的一部分進(jìn)行排列。凸部55除了做成為對(duì)于第1方 向具有長(zhǎng)邊方向的形狀外，也可以與上述的凸部51 (參看圖11)同樣做成為點(diǎn)狀的形狀。屏幕除了要在基板上形成凸部外，也可以做成為采用使薄板狀構(gòu)件變形的辦法形 成凸部。例如，圖15所示的屏幕60，具有采用使薄板狀構(gòu)件變形的辦法形成的凸部61。薄 板狀構(gòu)件62的變形，例如，可以使用壓花加工。薄板狀構(gòu)件62可以使用光吸收構(gòu)件，例如， 可以使用被著色成黑色的薄板。凸部61可采用向薄板狀構(gòu)件62內(nèi)借助于變形而隆起的部分涂敷白色涂料或具有 波長(zhǎng)選擇性的色材等的辦法形成。凸部61，與上述的凸部32(參看圖幻同樣，對(duì)于第1方 向具有長(zhǎng)邊方向。凸部61的表面形成與上述凸部(參看圖6)的表面同樣的曲面。借助于 凸部61，就可以高效率地反射來(lái)自投影引擎部11的光。凸部61除了做成為對(duì)于第1方向 具有長(zhǎng)邊方向的形狀外，與上述的凸部51 (參看圖11)同樣，也可以做成為點(diǎn)狀的形狀。薄板狀構(gòu)件62內(nèi)凸部61彼此間的區(qū)域吸收外光。薄板狀構(gòu)件62內(nèi)凸部61彼此 間的部分，起著反射防止部的作用。借助于薄板狀構(gòu)件62，可以減少外光的反射。借助于 此，就可以用高對(duì)比度顯示明亮的圖像。另外，屏幕60，也可以設(shè)置薄板狀構(gòu)件62以外的構(gòu) 件，例如，用來(lái)支持薄板狀構(gòu)件62的基板等。在圖4所示的屏幕12的情況下，也可以做成為借助于光吸收構(gòu)件構(gòu)成基板31自 身。在該情況下，基板31內(nèi)凸部32彼此間的部分，起著反射防止部的作用。由于使基板31 起著反射防止部的作用，故可以以高對(duì)比度顯示明亮的圖像。由于使基板31自身起著反射 防止部的作用，故可以不再需要基板31內(nèi)向壁面W —側(cè)的面進(jìn)行的光吸收材料的涂敷。圖16所示的屏幕65，與圖15所示的屏幕60同樣，具有采用使薄板狀構(gòu)件64變形 的辦法形成的凸部66。薄板狀構(gòu)件64，可以使用高反射性構(gòu)件，例如，可以使用著色成白色 的薄板。凸部61可以直接使用使薄板狀構(gòu)件62隆起的部分。此外，薄板狀構(gòu)件64內(nèi)凸部 61彼此間可形成反射防止部67。反射防止部67，例如，可以采用涂敷消光黑色涂料的辦法 形成。即便是在該情況下，也可以以高對(duì)比度顯示明亮的圖像。在圖4所示的屏幕12的情況下，也可以做成為在平面S內(nèi)凸部32彼此間的區(qū)域 上形成反射防止部。在該情況下，也可以減少入射到凸部32彼此間的外光的反射。此外， 還可以使向基板31內(nèi)壁面W—側(cè)的面進(jìn)行的光吸收構(gòu)件的涂敷變成為不再需要。在要在 平面S上形成反射防止部的情況下，基板31除了用透明構(gòu)件構(gòu)成之外，也可以用不透明構(gòu) 件，例如，用紙、布等構(gòu)成。壓花加工，由于可容易地成形凸部，故在量產(chǎn)屏幕的情況下是有用的。在使用壓花 加工形成凸部的情況下，例如，如圖17所示，可以使用已形成了凹凸的軋輥模具68。采用邊 把軋輥模具68推壓到薄板狀構(gòu)件69上邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的辦法，就可以容易地形成凸部。如果 是使凸部半徑變成為大體上恒定的圓弧排列的構(gòu)成，則可以把已進(jìn)行了模具推壓后的薄板 狀構(gòu)件69自由地切斷開(kāi)來(lái)使用。該場(chǎng)合，采用壓花加工可降低制造成本。另外，軋輥模具68，對(duì)于在第1方向上具有長(zhǎng)邊方向的凸部以及點(diǎn)狀的凸部中的任何一者都可以使用。實(shí)施例2圖18示出了本發(fā)明實(shí)施例2的投影系統(tǒng)70的概略構(gòu)成。本實(shí)施例的投影系統(tǒng)70 具有使實(shí)施例1的投影系統(tǒng)10的上下反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的構(gòu)成。本實(shí)施例的投影系統(tǒng)70從屏幕72 的鉛直上側(cè)投影光。投影引擎部11，例如，可設(shè)置為懸掛在天花板面上。投影引擎部11被 設(shè)置為與實(shí)施例1的情況呈上下反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。屏幕72具有使實(shí)施例1的屏幕12的上下反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的構(gòu)成。在本實(shí)施例的情況下， 在進(jìn)行接近投影的情況下，也可以以高對(duì)比度顯示明亮的圖像。另外，投影系統(tǒng)，除了做成 為使實(shí)施例1的投影系統(tǒng)10的上下反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的構(gòu)成外，也可以做成為使之旋轉(zhuǎn)90度的構(gòu) 成。上述各個(gè)實(shí)施例的屏幕借助于與特定的投影引擎部之間的組合，并不限定于構(gòu)成投影 系統(tǒng)。上述各個(gè)實(shí)施例的屏幕，也可以是與任意的投影機(jī)組合起來(lái)使用的屏幕。工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的屏幕，特別是在與從靠近屏幕的位置投影光的投影機(jī)組合起 來(lái)使用的情況下是有用的。
權(quán)利要求
1.一種屏幕，其特征在于在平面上具有彼此間隔地排列的多個(gè)凸部，上述多個(gè)凸部反射從上述平面的法線方向以外的規(guī)定方向入射的斜向入射光，且通 過(guò)反射上述斜向入射光而對(duì)上述平面內(nèi)的上述多個(gè)凸部彼此間的區(qū)域遮擋上述斜向入射 光；上述多個(gè)凸部沿著半徑大體上恒定的多個(gè)圓弧進(jìn)行排列，做成為與將上述多個(gè)凸部排 列成大致同心圓狀的構(gòu)成近乎的構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕，其特征在于上述多個(gè)凸部具有反射上述斜向入射光 的反射部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的屏幕，其特征在于，具有 具有上述平面并使光透過(guò)的基板；在上述基板中與設(shè)置上述多個(gè)凸部的一側(cè)相反的一側(cè)形成的、減少光的反射的反射防止部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的屏幕，其特征在于具有在上述多個(gè)凸部彼此間形成的、 減少光的反射的反射防止部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的屏幕，其特征在于上述多個(gè)凸部使上述斜向入射光擴(kuò)散。
6.一種投影系統(tǒng)，具有投影與圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的光的投影引擎部；和 來(lái)自上述投影引擎部的光所入射的屏幕，其中，上述屏幕具有在該屏幕的入射側(cè)的平面上彼此間隔地設(shè)置的多個(gè)凸部， 上述多個(gè)凸部沿著半徑大體上恒定的多個(gè)圓弧進(jìn)行排列，做成為與將上述多個(gè)凸部排 列成大致同心圓狀的構(gòu)成近乎的構(gòu)成，上述投影引擎部從上述平面的法線方向以外的規(guī)定方向向上述屏幕入射光， 上述多個(gè)凸部反射來(lái)自上述投影引擎部的光，且通過(guò)反射來(lái)自上述投影引擎部的光而 對(duì)上述平面內(nèi)的上述多個(gè)凸部彼此間的區(qū)域遮擋來(lái)自上述投影引擎部的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影系統(tǒng)，其特征在于上述多個(gè)凸部具有反射來(lái)自上述投影引擎部的光的反射部，與不同于來(lái)自上述投影引擎部的光所具有的波長(zhǎng)域的其他波長(zhǎng)域的光比較，上述反射 部以高的反射率反射來(lái)自上述投影引擎部的光。
全文摘要
本發(fā)明提供用來(lái)在用短的投影距離顯示大畫面的情況下以高對(duì)比度顯示明亮的圖像的屏幕和應(yīng)用該屏幕的投影系統(tǒng)。具體解決方式是在平面S上具有彼此設(shè)置有間隔地排列著的凸部32，凸部32反射本身為從平面S的法線N的方向以外的規(guī)定方向入射的斜向入射光的投影引擎部的光L1，而且由于反射斜向入射的光L1，故對(duì)于平面S內(nèi)凸部32彼此間的區(qū)域遮擋來(lái)自投影引擎部的光L1。
文檔編號(hào)G03B21/56GK102135721SQ201110072428
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者真?；? 米窪政敏 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社