背面投影屏幕用的擴散構造板及背面投影屏幕的製作方法
2023-07-06 13:44:56 1
專利名稱：背面投影屏幕用的擴散構造板及背面投影屏幕的製作方法
技術領域：
本發明涉及被內置在投影電視等中，並通過修正從背面投影的光線的行進方向從而擴大圖像的視野角度的技術。
背景技術：
在投影電視等中，構成為背面投影屏幕通過修正由投影裝置投影的光的行進方向，使全部畫面的投影光到達投影電視的觀察者所在場所。
現有的背面投影屏幕，作為一例被設定為具備沿著光的行進方向的作為聚光裝置的菲涅爾透鏡片和作為擴散裝置的雙凸透鏡片的構成。
投影裝置向背面投影屏幕投射的投影光線通過菲涅爾透鏡片大致變成平行的光線，接著通過雙凸透鏡片。
在雙凸透鏡片中形成圓柱形透鏡，上述光線在通過雙凸透鏡片時被折射擴散，例如，在上下方向光分布的半振幅總寬大致具有從10度到40度左右的擴散的指向性，另外，在左右方向使光分布的半振幅總寬具有從30度到90度左右的更寬的擴散的指向性。這樣的雙凸透鏡片具有以下功能通過使光線在觀察者所在的水平方向上擴散，使得更多的人能觀察背面投影屏幕。
在這樣的背面投影屏幕中，為防止在菲涅爾透鏡齒的不需要面上的光損失，往往在菲涅爾透鏡片的光的出射面一側設置菲涅爾透鏡面。
這樣的屏幕在專利文獻1中已被公布。另外，與此相關的技術在專利文獻2～6中被公布。
專利文獻1
特開2002-196422號公報(第2-3頁，第1圖)專利文獻2特開平10-1111537號公報(第4-5頁，第1圖、第3圖)專利文獻3特開2002-311211號公報(第5頁，第1-3圖)專利文獻4特開58-163930號公報(第3-4頁，第2圖)專利文獻5特開2002-174703號公報(第3-5頁，第2圖)專利文獻6特開9-120102號公報(第3-4頁，第1圖、第2圖)但是，在上述那樣的背面投影屏幕中，圓柱形透鏡通過折射使光的行進方向彎曲並擴散，因此有可能產生以下問題因構成雙凸透鏡片的材料的折射率波長分散造成的色象差，並隨著觀看角度不同而圖像的顏色不同。
而且，在透鏡的折射面中，必然與折射光一起產生反射光，因此存在著由於該反射光產生重像和圖像的模糊的問題。
發明內容
因此，本發明的課題在於提供能有助於圖像的鮮明化的技術。
為解決上述課題，本發明是用於使光線擴散的背面投影屏幕用的擴散構造板，就是在光線入射的入射面和光線出射的出射面之間，沿著至少一個方向重複形成使入射光線大致聚光成一點或一線的第1反射裝置。
圖1是涉及實施例1的背面投影屏幕的側視圖。
圖2是同上的背面投影屏幕的部分放大圖。
圖3是從上方看擴散片的部分放大圖。
圖4是用於說明擴散反射基體材料的製造方法的圖。
圖5是用於說明擴散反射基體材料的製造方法的圖。
圖6是涉及實施例2的背面投影屏幕的側視圖。
圖7是同上的背面投影屏幕的部分放大圖。
圖8是從側面看第2擴散板的部分放大圖。
圖9是涉及實施例3的背面投影屏幕的側視圖。
圖10是同上的背面投影屏幕的部分放大圖。
圖11是擴散片的部分放大側視圖。
圖12是從入射面一側看擴散片的圖。
圖13是從出射面一側看擴散片的圖。
具體實施例方式圖1是表示涉及本發明的實施例1的背面投影屏幕2的側視圖及其使用形式的圖。
該背面投影屏幕2具備作為擴散構造板的擴散片3和菲涅爾透鏡片4。另外，在作為背面投影屏幕2的一個主面側的背面一側配設了投影裝置1。
投影裝置1接收圖像信號等，通過用光閥(未圖示)等二維地將每個象素轉換為強度調製了的光從而形成圖像，並使與該圖像對應的投影光線L1向背面投影屏幕2出射。
在背面投影屏幕2中，概略地說，被菲涅爾透鏡片4放大投影的投影光線L1入射到菲涅爾透鏡片4內，被變換為大致平行光線，並出射到擴散片3。擴散片3使出射的大致平行的光線在上下和左右方向的指向性擴大並出射。
圖2是圖1的屏幕2的部分放大圖。如該圖所示那樣，背面投影屏幕2的菲涅爾透鏡片4和擴散片3重疊。
菲涅爾透鏡片4具有作為一方向主面的入射面(圖2的左面)和作為另一方向主面的出射面(圖2的右面)，其出射面通過形成構成透鏡的規定形狀的凹凸而形成在菲涅爾透鏡面4a中。而且，上述投影光線L1通過菲涅爾透鏡片4內以便從所述入射面入射，從菲涅爾透鏡面4a出射，在其通過時，投影光線L1就會在屏幕2的面方向的法線方向被變換成大致平行的光線L2。
擴散片3是配設在菲涅爾透鏡片4的菲涅爾透鏡面4a一側的構件，並具有作為一方向主面的入射面(圖2的左面)和作為另一方向主面的出射面(圖2的右面)。另外，該擴散片3向光線L1～L3的行進方向按順序具備透明片31，擴散反射基體材料32、ND(中密度)著色板33以及反射降低構件34。
如果概述在擴散片3中的光的動作，則首先透明片31從其入射面接受光線L2並使其通過。接著，擴散反射基體材料32擴展光的行進方向。例如，擴散基體材料32使光線L3個有光分布的水平方向半振幅半寬是大致30度、光分布垂直方向半振幅半寬是大致10度的指向性。然後，向著ND著色板33射出該光線L3。光線L3通過ND著色板33和反射降低構件34，從擴散片3的出射面出射。此外，在此處，水平方向和垂直方向被定義為使用了背面投影屏幕2的投影裝置的通常使用形式的水平方向和垂直方向。
例如，對ND著色板33著色，使得具有大致80％的光線透射率而且變成平坦的波長依存性。另外，反射降低構件34是降低起因於外部光的反射光的構件，由設置在ND著色板33的出射面(圖2的右面)的單層或多層的光學薄膜(未圖示)構成。作為這樣的反射降低構件34，例如，可以採用通過微細的凸凹表面使光擴散的各種眾所周知的構成。這些ND著色板33和反射降低構件34具有以下功能在使上述光線L3通過的同時，減輕外部光變成在菲涅爾透鏡片4的表面、透明片31的表面、擴散反射基體材料32和ND著色板33的表面等上反射並被目視的妨害光線。
圖3是從變成畫面的上方看擴散板3的部分截面圖。擴散反射基體材料32具備第1透明介質321、反射鏡322以及第2透明介質323。
第1透明介質321是通過UV成型等而形成的透明構件。
反射鏡322是通過鋁的蒸鍍或濺射形成的反射裝置。反射鏡322中內側的凹面鏡部分作為將入射光線L2聚光在焦點FP1的第1反射裝置而發揮功能。另外，反射鏡322中外側的凸面鏡部分作為使由上述凹面鏡部分反射的光線的主軸方向向出射面的法線方向彎曲的第2反射裝置而發揮功能。
這樣，第1反射裝置和第2反射裝置的各功能通過單一的反射鏡322被實現，因此與用別的構件實現它們的情況比較，能謀求構成的簡化。
第2透明介質323是通過覆蓋反射鏡322的外側(背面一側)的凸面鏡部分進行保護的構件，同時，是具有光的擴散性的透明構件。
在各反射鏡322之間，形成了第1透明介質321和第2透明介質323的界面324。
此外，對於重複設置的反射鏡322和界面324等構成要素，不相互區別而用同一符號表示(下列的各實施例也相同)。
在該擴散反射基體材料32中，光線L2從第1透明介質321一側入射到擴散反射基體材料32內，從第2透明介質323一側射出。
下面，更具體地進行說明。在作為側視圖的圖2中圖示的光線L2在作為部分放大圖的圖3中，被圖示為包含其通過位置不同的多條光線。該光線L2入射到透明片31內，直線地通過該透明片31內，入射到第1透明介質321內。然後，第1透明介質321將光線引導到反射鏡322。
反射鏡322具有沿著畫面的垂直方向延伸的長條形狀，與它的長度方向垂直的方向的截面形狀呈拋物線形狀。即，反射鏡322具有作為持有線狀焦點的二次曲面的一種的拋物柱面形狀。由此，反射鏡322的內側的凹面鏡部分使光被聚光成大致一點或一線後再擴散。此外，反射鏡322的整體不必是二次曲面形狀，至少一部分可以被形成為具有焦點(包含聚光成大致一點的情況和聚光成大致一線的情況)的二次曲面形狀。在圖3中，表示反射鏡322的凹面鏡部分的焦點FP1被設定在相互鄰接的反射鏡322之間的形態。
該反射鏡322沿著畫面的水平方向以規定周期內反覆被形成。
為了實現均勻而寬闊的擴散特性，得到鮮明的圖像，理想的是重複周期比其重複方向，即比畫面的水平方向象素尺寸小。屏幕2的水平方向象素尺寸隨著屏幕大小和顯示畫面的象素數不同而不同，但一般來說，屏幕2的水平方向象素尺寸是0.5mm～1.0mm左右，因此，例如，可以將重複周期規定為大約0.1mm。
而且，該反射鏡322的凹面鏡部分進行反射以便使入射光線L2聚光在焦點FP1。在這種情況下，光線L2將反射鏡322的凹面鏡部分的光軸作為中心，例如以大約半振幅半寬15度到20度的角被聚光在水平方向後再擴散，並在該水平方向具有規定的角度範圍的指向性。
在反射鏡322的凹面鏡部分被反射的光線L2通過界面324從第1透明介質321向第2透明介質行進，再通過焦點FP1在鄰接的反射鏡322的外側(背面一側)的凸面鏡部分被反射。因此，光線L2在出射面一側行進方向彎曲並行進。
另外，在光線L2通過第2透明介質323時，第2透明介質323如用擴散劑使通過的該光線L2的強度的半振幅半寬成為各向同性的大約10度那樣地使L2擴散並通過。
這樣地具有指向性的光線通過ND著色板33和反射降低構件34，結果，作為通過了擴散片3的光線L3而從其出射面出射。
此外，上述反射鏡322的形狀並不限於上述的形狀，可以決定為將通過本反射鏡322得到的水平方向的指向性和通過第2透明介質323內的擴散劑得到的指向性合併的、結果所得到的水平方向指向性成為需要的水平方向的指向性。
例如，焦點FP1並不必須位於上述的位置，可以位於鄰接的反射鏡322的附近。例如，如圖3所示那樣，在將焦點FP1設定在鄰近的反射鏡322的近前的情況下，該鄰近的反射鏡322的凸面鏡部分使光的指向性變得更寬。另外，在將焦點FP1設定在鄰近的反射鏡322的背面(凸面鏡部分)上的情況下，該鄰近的反射鏡322的凸面鏡部分只作為使光路彎曲的反射鏡而起作用。而且，在將焦點FP1設定在比鄰近的反射鏡322更遠的位置上的情況下，該鄰近的反射鏡322的凸面鏡部分使光的指向性或多或少變窄那樣起作用。
即使在這些情況中的任何情況下，也能夠使入射到擴散反射基體材料32的平行光線L2擴散，為了能夠得到必要的指向性而設定焦點FP1的位置。
另外，在上述的說明中使用的反射鏡322本身的大小和多個反射鏡322的重複周期尺寸、作為目標的光分布的半振幅角度等不受上述的數值限制，即使是上述各數值附近的數值等也沒有關係。另外，各反射鏡322密接地被配置，但空出規定的間隔被配置也沒有關係。
圖4和圖5是在本發明中作為特有的構成的擴散反射基體材料32的製造方法的部分放大圖。
在圖4中，展示了蒸鍍或濺射裝置的金屬加熱部分H、縫隙構件S和鋁的行進方向A。
當製造擴散反射基體材料32的時候，首先，在透明片31的一個面上準備形成了第1透明介質321的材料。該第1透明介質321例如由UV成型樹脂被形成，在其外面，通過使用了滾輪型(未圖示)的滾輪加工成形等形成與上述各反射鏡322的形狀對應的周期性的凹凸形狀。
然後，在真空中，將經由從加熱部分H到縫隙構件S的縫隙沿著方向A行進的鋁有選擇地蒸鍍或濺射在第1透明介質321的凹凸表面中形成反射鏡322的彎曲表面上。這時，例如對鋁進行蒸鍍或濺射以使厚度變成大約50nm以上。由此，就形成了反射鏡322。此外，不使鋁附著在界面324上。
這樣，通過在第1透明介質321的凹凸表面上形成金屬膜，能夠容易地形成反射鏡322。
接著，如圖5所示那樣，在反射鏡322的背面一側，在使含有擴散劑的UV樹脂流入直到能夠使整個反射鏡322埋沒並得到平坦表面的程度後，通過UV照射，使該UV樹脂固化。由此，形成第2透明介質323。
在該狀態中，反射鏡322成為包含在第1透明介質321和第2透明介質323中的形態。由此，將擴散反射基體材料32的兩面整修平坦，能有效地防止反射鏡322的損傷。
在這樣的製造工序中，作為透明片31，通過使用能卷繞成滾輪形狀的長條形狀的構件，能夠連續地製造出使擴散反射基體材料32連起來的形態的構件，作為全體有益於廉價地製造背面投影屏幕2。
此外，例如，在反射鏡322的重複周期是0.1mm時，擴散反射基體材料32的厚度也變成同樣程度。在透明片31是能卷繞成滾輪形狀的柔軟的坯料時，因為擴散反射基體材料32薄，即使將兩者合併，剛性也小，所以作為屏幕2難以保持平面性。
因此，理想的是將平面構件與擴散反射基體材料32的入射面或出射面的至少一方接合為一體化，保持平面形態。
在本實施例中，通過用透明粘接劑(未圖示)等光學地·機械地將在一個面(兩面也可以)設置了反射降低構件34的ND著色板33接合為一體化，從而作為擴散片3整體保持平面性。即，ND著色板33作為用來保持平面性的平面構件起作用。
如果依據這樣構成的背面投影屏幕2和擴散片3，則入射光線L2在通過反射鏡322的凹面鏡部分聚光後被擴散。這樣，主要能夠利用光的反射使光線擴散，因此如現有那樣，能夠防止在起因於坯料的折射率波長分散的色象差中發生顏色的偏移以及與折射合併產生的反射光的重像和圖像的模糊，並有助於圖像的鮮明化。
而且，擴散片3的入射面和出射面被整修平坦，因此難以破損。
尤其，與菲涅爾透鏡片4的菲涅爾透鏡面4a相對的擴散片3的入射面被整修平坦，因此能夠防止因平坦的入射面和菲涅爾透鏡面4a的摩擦而產生粉末和光線通過面的變形，這一點也有助於圖像的鮮明化。
另外，在第2透明介質323中混合了擴散劑，因此能夠使光線不僅擴散到水平方向，而且擴散到包含垂直方向等的方向。
而且，通過反射降低構件34能夠減小外部光的反射，並能夠改善對比度。
另外，通過ND著色板33能夠調整光通量。
圖6是表示涉及本發明的實施例2的背面投影屏幕2B的側視圖及其使用形式的圖。
該背面投影屏幕2B具備擴散構造體3B，代替實施例1中的擴散片3。此外，對於與在實施例1中已說明的相同的構成要素附加同一符號並省略其說明。
圖7是圖6中的屏幕2B的部分放大圖。如圖6、圖7所示那樣，背面投影屏幕2B向著光線行進方向順序地配設菲涅爾透鏡片4、第1擴散板5和第2擴散板6。這些菲涅爾透鏡片4、第1擴散板5和第2擴散板6通過屏幕框架(未圖示)等相互接近並被保持。通過第1擴散板5和第2擴散板6的組合能得到進行光的擴散的擴散構造體3B。
而且，投影光線L1由於通過菲涅爾透鏡片4而變成大致平行的光線L2。該光線L2入射到第1擴散板5，具有光分布的半振幅半寬在水平方向變成大約30度那樣的指向性，並作為光線L5出射。該光線L5入射到第2擴散板6，具有光分布的半振幅半寬在垂直方向變成大約10度那樣的指向性，並作為光線L6出射。
第1擴散板5構成為具備透明片51和擴散反射基體材料52。透明片51和擴散反射基體材料52分別具有與實施例1中的透明片31和擴散反射基體材料32相同的構成。
但是，擴散反射基體材料52中的第2透明介質(相當於第2透明介質323)不包含擴散劑，或者包含比較少的擴散劑。即，擴散劑具有各向同性的擴散性，因此外部光也會擴散反射，其結果往往能看見圖像的黑色部分顯出白色，會成為對比度降低的原因。因此，通過減少或沒有擴散劑，謀求改善在有外部光的狀態下的對比度。然後，在減少或沒有擴散劑的基礎上，通過第2擴散板6進行垂直方向的光線的擴散。即，通過該第1擴散板5的光線L5近似於在水平方向被擴散，但在垂直方向擴展少的平行光的光。
圖8是第2擴散板6的側面的部分放大圖，並示出了投影光線的路線。該第2擴散板6具備與上述的透明片31相同構成的透明片材料61和擴散反射基體材料62。
擴散反射基體材料62具備第1透明介質621、反射鏡622、第2透明介質623。
第1透明介質621、反射鏡622以及第2透明介質623是分別與上述實施例1中的第1透明介質321、反射鏡322以及第2透明介質323相同構成的要素。在第1透明介質621和第2透明介質623之間存在界面624。此外，按照需要的光的指向性和對比度等，可以向第2透明介質623中添加擴散劑，或進行ND著色。
這些第1擴散板5和第2擴散板6使各自的反射鏡322、622的延伸方向不同，換言之，通過使反射鏡322、622的凹面鏡部分的反射光的光軸不同，使擴散的指向性不同並重疊。更具體地說，使第1擴散板5和第2擴散板6相互重疊，使得能夠在通過沿著垂直方向配設第1擴散板5的反射鏡322的延伸方向，進行水平方向的擴散的同時，通過沿著水平方向配設第2擴散板6的反射鏡622的延伸方向，進行垂直方向的擴散。
另外，在第2透明介質623的出射面一側沿著反射鏡622的重複形成方向，以規定的間隔重複形成沿著反射鏡622的延伸方向延伸的黑色條紋部分63。黑色條紋部分63是光吸收裝置，被形成為黑色。通過該黑色條紋部分63，吸收外部幹擾光，謀求提高對比度。
然後，如果將通過規定的反射鏡622的凹面鏡部分反射的光的焦點設定為FP21，將通過與它鄰接的反射鏡622的外面(背面)的凸面鏡部分反射的光的實質的拋物面焦點設定為FP2，則設置該FP2使得它被配設在黑色條紋部分63的間隙中。由此，對通過反射鏡622的凹面鏡部分被反射後，再通過其凸面被反射而到達焦點FP2的光線，在黑色條紋部分3中不會被吸收。
下面，說明在該第2擴散板6中的光線的路線。如上述那樣，通過第1擴散板5的光線L5在垂直方向接近平行光，因此即使在作為側視圖的圖8中，也認為平行光L5入射。在這種情況下，光線L5通過透明片材料61和第1透明介質621後在反射鏡622中被反射，使行進方向改變到與該反射鏡622鄰接的反射鏡622一側(圖8的上方)。在反射鏡622的凹面鏡部分被反射的光線L5成為收斂光並行進，通過界面624，接著通過第2透明介質623中，在鄰接的反射鏡622的凸面鏡部分被反射，路線改變到出射面一側(圖8的右方)。然後，在光線從第2透明介質623出來的位置通過焦點FP2後，由於經過黑色條紋部分63間隙前進，所以作為經過了第2擴散板6的光線L6出射。
這時，使其配設在黑色條紋部分63之間地設定由反射鏡622反射的光的焦點FP2，更理想的是通過將反射鏡622的形狀儘可能地設定為正確的拋物面，從而將光線在焦點FP2聚光為沒有色象差的小的點。因此，能夠儘可能使黑色條紋部分63的間隙變少，換言之，能夠使屏幕2B的畫面中的黑色條紋部分63的佔有面積比變大，並能夠謀求提高對比度。
上述黑色條紋部分63有必要避開焦點FP2，設置在相對於反射鏡622的正確的相對位置。作為在第2透明介質623的表面形成黑色條紋部分63的方法，可以適用在特開2002-311211號公報和特開9-120102號公報中公布的眾所周知技術等。
如果依據這樣構成的背面投影屏幕2B，則除上述實施例1中的效果外，還有以下優點不論水平方向或者垂直方向，都能夠分別進行獨立利用反射的擴散，更能夠謀求圖像的鮮明化。
而且，能夠如以下那樣起到改善對比度的效果。
即，上述那樣的黑色條紋部分63如在特開2002-311211號公報和特開平9-120102號公報中公布的那樣，基本上被配設在出射面一側，通過吸收外部光改善對比度。關於這一點，在各公報中公布的情況也是同樣的。
但是，在上述各公報中，外部光就會從黑色條紋部分63的間隙進入，並被內部的擴散劑反射，因此不能有效地防止外部光的對比度下降。
然而，在本擴散構造體3B中，利用第1擴散板5和第2擴散板6的反射進行水平方向和垂直方向的擴散，因此能夠使第1擴散板5和第2擴散板6中的擴散劑變少或沒有。通常，擴散劑產生外部光的反射，引起對比度的下降。在本實施例中，能夠使這樣的擴散劑變少或沒有，因此能夠改善對比度。此外，在上述實施例1中的背面投影屏幕2中也可以適用該黑色條紋部分63。
尤其，當光線L2大致均勻地入射到擴散構造體3的全部入射面一側時，由於黑色條紋部分63被設置在擴散構造體3的出射面一側，因此能有效地防止光線L2的損失。
而且，如以下那樣，有能夠謀求正面亮度的提高和調整的優點。
即，為了在反射鏡622的凹面鏡部分使全部的投影光反射，並有效地利用該投影光，理想的是界面624形成在透明片材料61的法線方向。但是，由於製造技術等因素，實際上會附加少許的傾斜。該傾斜部分在正面看屏幕2B時，被觀察成反射鏡622的間隙。因此，光線L5在該反射鏡622的間隙中直線形狀地行進，到達黑色條紋部分63被吸收。
此處，如果假定沒有黑色條紋部分63的構成，則光線L5就會照原樣一直前進，並作為光線L6出射。
為此，在想少許提高屏幕2B的正面亮度的情況下，也可以全部或部分去掉該一直前進的光到達的部分(即，出射面的界面624的投影部分)的黑色條紋部分63的部分。
而且，在想提高正面亮度的情況下，可以在採用了上述構成的基礎上，將界面624的傾斜角度擴大，使一直前進的光增加。
圖9是表示涉及本發明的實施例3的背面投影屏幕2C的側視圖及其使用形式的圖。
該背面投影屏幕2C替代實施例1中的擴散片3，具備擴散片7。此外，對於與在實施例1中已說明的部分相同的構成要素附加同一符號並省略其說明。
圖10是圖9中的屏幕2C的部分放大圖。在該擴散片7中，向著光線的投影方向配設了透明片71、擴散反射基體材料72和黑色條紋部分73。而且，被投影的光線L1通過菲涅爾透鏡片4變成大致平行的光線L2，並向擴散片7行進。光線L2從擴散片的入射面入射到內部，在通過了透明片71和擴散反射基體材料72後，經過各黑色條紋部分73的間隙，作為光線L7出射到外部。然後，光線L2在通過擴散反射基體材料72時被擴散從而在水平方向和垂直方向擴寬路線。
圖11是擴散片7的部分放大側視圖，圖12是從入射面看到擴散片7的圖。此外，在圖12中，為了簡化而沒有圖示黑色條紋部分73。
擴散反射基體材料72具備第1透明介質721、反射鏡722、以及第2透明介質723。另外，作為各反射鏡722之間，在第1透明介質721和第2透明介質723之間設置了界面724。
反射鏡722，概略地說，在畫面的左右方向大致呈現長的柱狀，並沿著畫面上下方向以比象素尺寸更小的周期被重複形成。在屏幕2C上的上下方向的象素尺寸由於屏幕大小和顯示圖像的象素數不同而不同，但一般的屏幕2C中的上下方向象素尺寸是0.5～1.0mm左右，例如，反射鏡722沿著畫面上下方向以大約0.1mm的周期被重複形成。
構成反射鏡722的內面一側的凹面鏡部分使得L2聚光在水平方向焦點FP3H和垂直方向焦點FP3V。
更具體地說，反射鏡722具有橫軸方向例如被設定在入射面的左右方向的呈現拋物柱面形狀的拋物柱面鏡面部分722A、旋轉軸方向例如被設定在入射面的法線方向的呈現旋轉拋物面形狀的旋轉拋物鏡面部分722B(參照圖12)。這些拋物柱面鏡面部分722A和旋轉拋物鏡面部分722B沿著反射鏡722的長度方向交互地被重複形成，理想的是其重複周期比作為其重複方向的水平方向象素尺寸小。另外，在相互鄰接的反射鏡722彼此之間的關係中，配設拋物柱面鏡面部分722A和旋轉拋物鏡面部分722B使得錯開半周期，在相互鄰接的反射鏡722中，拋物柱面鏡面部分722A和旋轉拋物鏡面部分722B相互相對。
拋物柱面鏡面部分722A是在垂直方向使光聚光並擴散的要素。此處，如果將某反射鏡722的該拋物柱面鏡面部分722A的拋物面焦點設定為FP3VI，則根據在鄰接的反射鏡722(更具體地說是旋轉拋物鏡面部分722B)的外面(背面)的凸面鏡部分中的反射，設定該焦點FP3VI使得黑色條紋部分73的間隙部分被配設為實質的焦點FP3V。
即，該拋物柱面鏡面部分722A具有用與上述實施例1和2中的反射鏡322、622相同原理、作用使光在垂直方向擴散的功能。
旋轉拋物鏡面部分722B是在水平方向和垂直方向使光聚光並擴散的要素，對於反射鏡722，通過在單純的柱狀的拋物面基礎上增加部分地變成規定的旋轉拋物面那樣的凹凸形狀而被形成。形成旋轉拋物鏡面部分722B使得成為將通過上述水平方向焦點FP3H和垂直方向焦點FP3V的直線作為旋轉軸的旋轉拋物面。
該旋轉拋物鏡面部分722B具有使光L2在水平方向和垂直方向擴散的功能。
下面，說明入射到該鏡面部分722B的光的路線。
首先，光線L2，例如，當在旋轉拋物鏡面部分722B的大致中心的點P1處被反射成直角的情況下，向焦點FP3H行進，在鄰接的反射鏡722(更具體地說是拋物柱面鏡面部分722A)的外面一側的凸面鏡部分中被反射，使路線大致彎曲成直角後向焦點FP3V行進，通過黑色條紋部分73的間隙，作為光線L7出射。
接著，在相對於畫面的規定的垂直面上，以到達上述點P1的光線L2為基準從畫面上下方向(圖11中的上下方向)的不同位置到達擴散反射基體材料72的光，例如在拋物柱面鏡面部分722A的點P5或旋轉拋物鏡面722B的點P3處被反射後，在分別鄰接的反射鏡722的凸面鏡部分中的點P6或P4再次被反射並前進，使得都大致通過焦點FP3V，在通過該焦點FP3V後被擴散。因此，光線L2就會在垂直方向被擴散。
另一方面，在相對於畫面的規定的水平面上，以到達上述點P1的光線L2為基準從畫面左右方向(在圖11中為眼前方向和縱深方向)不同位置行進的光在旋轉拋物鏡面部分722B中被反射後，在焦點FP3H附近一邊使左右方向成分聚光成一點，一邊在鄰近的反射鏡722(更具體地說是拋物柱面鏡面部分722A)中大致被反射成直角，並在水平方向擴散後向焦點FP3V行進。這樣一來，光線L2就會在水平方向被擴散。
如果從其它觀點說明，則認為，如果投影光線L2對於各種圖像圖案平均，則以大致一樣的分布向擴散反射基體材料72的入射面投影。
然後，光線L2中的到達了拋物柱面鏡面部分722A的光線在其內面(例如，P5)被反射，在鄰接的旋轉拋物鏡面部分722B的背面(例如，點P6)再次被反射後，從擴散反射基體材料72的出射面射出。這時，光就會在畫面的上下方向被擴散。
然後，光線L2中的到達了旋轉拋物鏡面部分722B的光線在其內面(例如，P1、P3)被反射，在鄰接的拋物柱面鏡面部分722A的背面(例如，點FP3H、P4)再次被反射後，從擴散反射基體材料72的出射面射出。這時，光就會在畫面的垂直方向和水平方向被擴散。
圖13是從出射面一側看擴散片7的圖。如該圖所示那樣，在擴散反射基體材料72的出射面形成與在實施例2中已說明的構成相同的黑色條紋部分73。另外，作為上述的拋物柱面鏡面部分722A的焦點的FP3V被設定得在黑色條紋部分73的間隙中排列成線狀。
從擴散反射基體材料72的入射面行進的投影光線全部通過焦點FP3V或其附近出射。在大致能通過全部光線的範圍內，通過儘可能使黑色條紋部分73的間隙變窄，能夠使對比度變得良好。通過黑色條紋部分73的間隙的光在畫面的上下和左右方向保持擴散並行進。
接著，更詳細地說明該擴散片7整體的光擴散特性。
在擴散片7的出射面上，在光從第2透明介質723向外部的空氣行進時，根據折射定律改變光的行進方向。因此，考慮該變化量並設定擴散片7的指向性。
將擴散片7的出射面的法線方向和光的行進方向所成的角度在擴散片7的透明介質中設定為θ1，在從擴散片7出射的空氣一側設定為θout，將第1透明介質721和第2透明介質723的折射率設定為N1。在該情況下，根據折射定律則N1×SIN(θ1)＝SIN(θout)的關係成立。將空氣的折射率設定為1。
此處，在將透明介質的折射率N1假定認為是1.5的基礎上，例如，考慮使畫面左右方向的光分布的半振幅總寬為90度，畫面上下方向的光分布的半振幅總寬為40度的條件。在該情況下，如果考慮光分布變成半振幅的方向的光線，則θout在各個方向可以是作為半振幅半寬的45度和20度。於是，在介質內，從所述關係式導出θ1在左右方向可以是半振幅半寬28度，在上下方向可以是13度。
對於左右方向，可以考慮旋轉拋物鏡面部分722B的擴散，因此該旋轉拋物鏡面部分722B的旋轉軸方向範圍，在上述例子中，因為是28×2＝56，所以被設定以便變成半振幅總寬56度。
另外，對於上下方向，主要可以考慮拋物柱面鏡面部分722A的擴散，該拋物柱面鏡面部分722A的聚光角度被設定得成為13×2＝26，並成為半振幅總寬為26度。
這時，通過在拋物柱面鏡面部分722A中，在考慮了旋轉拋物鏡面部分722B的再反射的基礎上，將反射出射到斜上方方向的光線的區域部分擴大，也能夠做到使從畫面的上方看到的情況和從下方看到的情況的光的強度不同。例如，在圖11和圖12中，通過在從P1看點P3的方向上將拋物柱面鏡面部分722A設置得寬(換言之，主要是通過將具有向上下方向的擴散功能的拋物柱面鏡面部分722A中的下半部分設置得比其上半部分寬)例如，在圖11中，在畫面的稍微向上的方向也能夠使光的擴散增多。
這樣，通過適當地調整拋物柱面鏡面部分722A和旋轉拋物鏡面部分722B的形狀和佔有比等，能夠得到需要的指向性(擴散性)。
此外，在該擴散片7中，為了減輕閃爍或進一步改善對比度，與在上述實施例1中已說明的相同，對於第2透明介質723，可以附加混合擴散劑的、進行ND著色的反射降低裝置等，另外，作為其它方法，也可以將ND著色板(未圖示)與黑色條紋部分73的前面一側接合。
另外，在上述說明中使用的反射鏡722的形成大小周期的尺寸和半振幅角度、第1透明介質721和第2透明介質723的折射率N1不應受上述的數值限制，例如，不言而喻，即使是上述各數值附近的數值也沒關係。
如果依據這樣構成的背面投影屏幕和擴散片7，則除在上述實施例1中所敘述的效果外，還能夠得到以下的效果。
即，通過擴散片7的反射鏡722，使光在多個方向擴散，因此能利用一塊擴散片7的反射進行擴散。從而，用比較簡易的構成，對於多個方向，能夠防止因折射產生的反射光的重像和圖像模糊，並有助於圖像的鮮明化。
另外，這樣的擴散片7與在上述實施例1中已說明的相同，通過在連續的工序中進行，能減少無用的作業，因此在短時間內能廉價地製造。
即，使用由柔軟的滾輪形狀的材料形成的透明片71，在該透明片71的主面上，用滾輪形狀的旋轉型(未圖示)和UV成型樹脂等，能夠形成第1透明介質721。這時，通過在屏幕的左右方向準備長的薄片材料，使用畫面高度以上的幅度的旋轉型，能夠連續地製造在畫面的左右連續地連接的透明片71和第1透明介質721。
尤其，如果依據本實施例3的構成，則反射鏡722就會被設置得在畫面左右方向延伸，在上述薄片材料中在寬度方向延伸，因此如果與作為現有技術和實施例1的構成情況下的畫面的上下方向具有柱狀的透鏡和鏡子的構成比較，則容易進行旋轉型的製造。
另外，通常畫面的高度是寬度的3/4或9/16，因此能使用具有與畫面的寬度尺寸配合的軸方向尺寸的小型的旋轉型，從而，具有能用廉價的設備製造的優點。
(變形例)
此外，在上述實施例1～3中，可以通過用小面積的平面近似的曲面構成上述反射鏡322、622、722。另外，通過使旋轉拋物鏡面部分722B的旋轉中心接近該旋轉拋物鏡面部分722B，並使其曲率變小，同時使1個旋轉拋物鏡面部分722B的面積變小，可以使來自拋物柱面鏡面部分722A的旋轉拋物鏡面部分722B的凹凸量變小。
在這些情況下，能容易地製造用於製造反射鏡322、622、722的旋轉型。
另外，除上述的反射鏡322、622、722的形狀以外，如果是具有焦點的形狀，則也能夠作為該反射鏡322、622、722的構成要素採用。
而且，菲涅爾透鏡片4被設定為與擴散片3、6、7不同的實體，但它們可以作為一體被構成。在該情況下，在透明片31、61、71的入射面一側，通過用菲涅爾透鏡型(未圖示)和UV樹脂使菲涅爾透鏡成型，能夠將背面投影屏幕2、2B、2C整體作為一塊構成。
如以上那樣，如果依據本發明的背面投影屏幕用的擴散構造板，則入射光在通過第1反射裝置大致聚光成一點或一線後被擴散。這樣，主要利用光的反射使光線擴散，因此能夠防止起因於坯料的折射率波長分散的色象差引起的顏色的偏移、與折射合併產生的反射光的重像和圖像的模糊，並有助於圖像的鮮明化。
權利要求
1.一種用於使光線擴散的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於在光線入射的入射面和光線出射的出射面之間，沿著至少一個方向重複形成使入射光線大致聚光成一點或一線的第1反射裝置。
2.一種用於使光線擴散的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於它具備在光線入射的入射面和光線出射的出射面之間，沿著至少一個方向重複形成了使入射光線大致聚光成一點或一線的第1反射裝置的多塊擴散板，其中使各自的擴散的指向性不同，並使多塊所述擴散板重疊。
3.一種用於使光線擴散的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於它具備在光線入射的入射面和光線出射的出射面之間，沿著至少一個方向重複形成了使入射光線大致聚光成一點或一線的第1反射裝置的多塊擴散板，其中第1反射裝置重複形成使擴散的指向性不同的多種反射區域。
4.如權利要求1～3的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於所述第1反射裝置以比它的重複方向的象素尺寸小的周期被重複形成。
5.如權利要求1～4的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於它還具備使從所述第1反射裝置反射的光線的主軸方向向所述出射面的法線方向彎曲的第2反射裝置。
6.如權利要求1～5的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於所述第1反射裝置具有被形成為具有焦點的2次曲面形狀的部分。
7.如權利要求5或6記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於彎曲的反射鏡的內側的凹面鏡部分是所述第1反射裝置，所述反射鏡的外側的凸面鏡部分是所述第2反射裝置，被規定的所述第1反射裝置反射的光線被其鄰近的所述反射鏡的第2反射裝置反射。
8.如權利要求1～7的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於在被投影的光線的非通過區域設置了光吸收裝置。
9.如權利要求8記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於所述光吸收裝置被設置在所述出射面一側。
10.如權利要求1～9的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於它具有混合了光的擴散劑的透明部分。
11.如權利要求1～10的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於所述反射裝置由金屬膜構成。
12.如權利要求1～11的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於在所述入射面和所述出射面的至少一側設置了反射降低裝置。
13.如權利要求1～12的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於它還具備ND著色層。
14.如權利要求1～13的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於所述第1反射裝置和所述第2反射裝置的至少一方形成為被包含在透明介質中。
15.如權利要求1～14的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於所述入射面和所述出射面的至少一方具有平坦的區域。
16.一種背面投影屏幕，其特徵在於平坦地形成如權利要求1～14的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板的所述入射面，並在該入射面一側設置了菲涅爾透鏡。
17.如權利要求1～15的任何一項記載的背面投影屏幕用的擴散構造板，其特徵在於使平面構件與所述入射面或所述出射面的至少一側接合為一體。
全文摘要
本發明提供能有助於圖像的鮮明化的背面投影屏幕用的擴散構造板。在光線入射的入射面和光線出射的出射面之間，形成沿著畫面的垂直方向延伸的反射鏡(322)而構成多個適當排列。反射鏡(322)具有拋物柱面形狀，並使光大致聚光成一線。光線(L2)在反射鏡(322)的內面的凹面鏡部分被反射，在鄰近的反射鏡(322)的背面的凸面鏡部分再次被反射，並出射到外部。光線(L2)通過在反射鏡(322)的內面被反射，聚光在規定的焦點(FP1)後，一邊擴散一邊出射。
文檔編號G02B5/02GK1577069SQ200410034889
公開日2005年2月9日 申請日期2004年4月15日 優先權日2003年7月1日
發明者日比武利, 中野勇三 申請人:三菱電機株式會社