屏幕以及投影系统的制作方法

专利名称：屏幕以及投影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及反射来自前方的投影机等投影装置的投影光而放映投影图 像的屏幕以及使用该屏幕的投影系统。
背景技术：
作为使用了集成微透镜和反射面而成的部件的屏幕，已知有使配置在 微透镜的背后的反射面的朝向向屏幕的中心法线方向倾斜的屏幕，特别地， 已知有从屏幕的中心部向着周边部使倾斜角逐渐变化的屏幕(参照专利文 献1)。此外，已知有在屏幕表面使用双凸透镜，并将该双凸透镜的剖面
形状形成为非圆弧形的屏幕(参照专利文献2)。 [专利文献l特开平3-156"5号7>才艮 [专利文献2特开平5_72631号7>才艮
但是，在反射来自前方的投影机等投影装置的投影光而放映投影图像 的反射型的屏幕的使用中，在例如对于以大的入射角度入射的投影光，使 其向正面方向反射的情况下，由于为了使入射的投影光以适宜的视野角、 有效地向正面方向散射、反射，希望将反射面放置在各樣吏透镜的焦点位置 之前等原因，需要使反射面接近各微透镜的透镜面。在此情况下，因为如 果透镜面与反射面过于接近，则因为在一连串的接近位置中会出现变得非 常薄的部分，所以会产生制造上的问题，有可能在强度上也产生问题。
此外，作为另一问题，在反射型的屏幕的使用中，有可能不需要的光、 即外光的一部分向屏幕的观察者所在的方向反射，反射的外光有可能成为 使投影图像的对比度降低的原因。

发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种能够降低外光的影响，改善在明亮 的房间等中的投影图像的对比度，并且能够使有入射角度的投影光适宜地 向正面方向反射、扩散，此外，在保持薄度的同时具有充分的强度的屏幕 以及使用其的投影系统。
为了解决上述问题，本发明的屏幕，具备(a)屏幕板，该屏幕板具有 (al)透镜阵列，其具有排列在屏幕前面側的2维平面上的多个要素透镜; U2)多个反射面，其在透镜阵列的背面侧相对于2维平面倾斜地配置； U3)多个散射部，其使从多个反射面射出到屏幕前面侧的光散射；其中， (b)要素透镜中至少1个是合并透镜，该合并透镜具有通过使光轴相对地
偏移而相互偏心的2个透镜部分作为一组；(c)与1个合并透镜对应地设
置1个反射面。
首先，在上述屏幕上，通过在透镜阵列的背面设置相对于排列有透镜 阵列的平面倾斜的反射面，进而，具有使从该反射面射出的光散射的散射 部，能够使入射到屏幕上的投影光在适宜地散射的状态下反射。此时，通 过合并透镜具有光轴相对地偏移的2个透镜部分，能够在使反射面接近合 并透镜的透镜面的同时，使屏幕板保持为具有充分的强度。此外，通过适 宜调整2个透镜部分的光轴的偏移量，能够使所入射的投影光向适宜的方 向并且以保持视野角的状态散射、反射。此外， 一并地，还能够降低由外 光产生的影响，能够改善在明亮的房间等中的投影图像的对比度。
此外，作为本发明的具体的方式，透镜阵列包含多个圓柱形透镜作为 多个要素透镜，并且该多个圆柱形透镜由相对于各圆柱形透镜的纵长方向 在垂直方向上排列的双凸透镜构成。在此情况下，作为透镜阵列，通过使 用双凸透镜，能够简易地制作屏幕。
此外，作为本发明的具体的方式，在2个透镜部分中，位于一方侧的 透镜部分的光轴，与位于作为与一方侧相反的一侧的另一方侧的透镜部分 的光轴相比，更位于一方侧，其中该一方侧是投影光相对2维平面的入射 角大的一侧。在此情况下，能够在使相对于透镜面倾斜地配置的反射面接近对应的透镜面的同时，抑制接近部位变薄容易破损的情况，保持具有充 分的强度。
此外，作为本发明的具体的方式，2个透镜部分的各光轴，从合并透 镜的中心位置向相互相反方向偏移。在此情况下，能够进行与入射以及射 出的光的特性相应的光路的调整。
此外，作为本发明的具体的方式，2个透镜部分的各光轴距离合并透 镜的中心位置的距离分别相等。在此情况下，合并透镜的制作比较容易。
此外，作为本发明的具体的方式，2个透镜部分的光轴的相对偏移量， 相对于透镜阵列的作为1个合并透镜的1间距，处于1/12 1/3的范围内。 在此情况下，不会损害投影的图像，便能够得到偏移所导致的向适宜的方 向并且保持视野角的状态下的散射、反射的效果。
此外，作为本发明的具体的方式，与合并透镜对应的反射面，与合并 透镜的中心位置相比，在一方侧具有反射面中心，其中该一方侧是投影光 相对2维平面的入射角大的一侧。在此情况下，反射面，在合并透镜内， 位于投影光相对2维平面的入射角大的一侧，从而能够更有效地散射、反 射倾斜入射的投影光。
此外，作为本发明的具体的方式，2个透镜部分的至少一个的侧剖面 形状，包含越向接近相邻的透镜的周边部前进、曲率越小的非圆弧状。在 此情况下，能够加厚从各反射面到透镜阵列的表面的接近位置，从而使屏 幕更坚固。
此外，作为本发明的具体的方式，屏幕板具有在透镜阵列中从与投 影光所入射的要素透镜不同的要素透镜使该投影光射出的第1区域；在透 镜阵列中从与投影光所入射的要素透镜相同的要素透镜使该投影光射出的 第2区域，其中，阵列透镜在第2区域包含合并透镜。在此情况下，通过 在第1区域和第2区域具有不同类型的反射方式，能够与分别入射的投影 光的入射角度相应地有效地无浪费地进行散射、反射。特别地，因为第2 区域中的透镜阵列包含曲率变化透镜，所以能够在使反射面接近曲率变化 透镜的透镜面的同时，保持具有充分的强度。此外，作为本发明的具体的方式，在透镜阵列的背面侧中，至少在反 射面的周围，进一步具有由光吸收性材料形成的光吸收面。在此情况下， 能够利用光吸收面吸收外光等不需要的光，从而形成高对比度的图像。
此外，作为本发明的具体的方式，透镜阵列，在表面具有反射防止涂 层。由此，能够防止在屏幕表面上的反射。
此外，作为本发明的具体的方式，双凸透镜，具有能够滚动巻绕起来
并且沿着滚动的轴的方向配置了多个圆柱形透镜的纵长方向的结构。由此， 在巻绕收纳屏幕时，因为主要是多个圆柱形透镜间的边界部分弯曲，所以 能够减少圆柱形透镜的主体部分的变形量。
此外，作为本发明的具体的方式，本发明的投影系统具备(a)上述任 意一种所记载的屏幕；(b)在屏幕上投射投影图像的图像投影装置。在此 情况下，通过使用上述屏幕，投影系统能够适宜地散射、反射并且有效地 利用投影光，此外，能够降低由外光引起的影响，改善在明亮的房间等中 的投影图像的对比度。


图l是示意地表示第1实施方式的屏幕的侧面图； 图2是说明屏幕的结构的侧剖面图； 图3(a)、 (b)是说明屏幕的形状以及结构的图； 图4(a) (c)是说明屏幕板的制造方法的图； 图5(a) (c)是说明屏幕的另一制造方法的图； 图6是表示第1实施方式的屏幕的变形例子的侧面图； 图7是示意地表示第2实施方式的屏幕的侧面图； 图8是说明第2实施方式的屏幕的一部分的侧剖面图； 图9是关于第3实施方式的投影系统的示意图。 符号说明
10、 110:屏幕；1、 101:双凸透镜；2、 102:屏幕板； 4:散射部；CL:圆柱形透镜；UP、 DP:透镜部；GT:沟
以及
3:光吸收板; RS:反射面;
7100:投影机；200:照明装置。
具体实施例方式
[第1实施方式
以下，参照

本发明的第1实施方式的屏幕。图l是示意地表 示本实施方式的屏幕的側面图。本实施方式的屏幕10是反射型的屏幕，具 备设置有透镜阵列的光透射性的屏幕板2、粘贴在屏幕板2的整个背面的 光吸收板3。
如图所示，通过从投影装置等所具有的投影透镜PO的投影光源点S 将投影光PL投射在屏幕10上，进行图像投影。投影光源点S设置在接近 屏幕10的下方位置。此外，在此，在位于屏幕中心轴LX的中央的中心位 置O，投影光PL的光束轴AX以成为入射角度oc的状态，从下方向上方 入射，其中该屏幕中心轴LX在屏幕10的左右中央上下延伸。
图2是示意地表示屏幕10的结构的側剖面图。在此，屏幕板2具有 在表面侧2维排列圆柱形透镜CL而成的透镜阵列、即双凸透镜1;在双 凸透镜l的背面侧与各圆柱形透镜CL对应地周期性设置的沟GT。而且， 在屏幕板2上，通过在沟GT中涂敷散射材料而形成散射部4，并且在散 射部4形成在了屏幕板2的背面側后，以覆盖该散射部4的方式粘贴光吸 收板3。
形成于屏幕板2的表面侧的双凸透镜l，以具有大致半圆柱形的外形、 在x方向上延伸的圆柱形透镜CL为要素透镜。通过在相对于要素透镜的 纵长方向(x轴方向)垂直的y轴方向上排列多个要素透镜而连成一排， 作为整体构成与xy面平行地扩展的表面。即，这些圆柱形透镜CL配置在 应该构成屏幕10整体的表面的2维平面上(参照图1)。各圆柱形透镜 CL,使来自图1的投影透镜PO的斜向上的投影光PL入射并会聚，并且 使在屏幕10的内部由后面说明的反射面RS反射并由散射部4散射后的投 影光PL以规定的发散角向前方(观察者側，z轴方向)射出。在此，圆柱 形透镜CL，是相对于y轴方向上下具有2个透镜部分UP、 DP作为一组的合并透镜。虽然详细内容后面说明，但在x轴方向上延伸的2个透镜部 分UP、 DP，通过关于上下的y轴方向使光轴相对地偏移，而成为相互偏 心的状态，圆柱形透镜CL由这2个透镜部分UP、 DP构成为1个一体的 透镜。因而，圆柱形透镜CL的yz剖面并不成为准确的半圆的剖面，而是 成为连结两透镜部分UP、 DP剖面的轮廓圆弧而成的形状，在上下(y轴 方向)的中央具有凹下的弯曲点。
另一方面，在屏幕板2的背侧，与各圆柱形透镜CL对应地沿着圆柱 形透镜CL的纵长方向(x轴方向)形成有沟GT。在沟GT中，相对于各 圆柱形透镜CL所排列的y轴方向大致垂直的侧面SS形成在纸面上面侧以 及下面側双方上，沟GT由这些侧面SS、倾斜的反射面RS划定，其yz 剖面成为梯形形状。反射面RS，为了提高由各圆柱形透镜CL聚光向斜上 方倾斜地入射的投影光PL向正面方向、即+z轴方向反射的趋势，以规定 的倾斜角度P倾斜。各散射部4是填充上述那样的形状的各沟GT的部件， 其具有填埋沟GT的形状。散射部4，设定为在将从反射面RS入射的光向 十z方向反射时，以适当的分散特性使其散射的状态。由此，能够增强将从 接近的下方入射到屏幕10的投影光PL以一定的扩散度向正面引导的效 果。作为散射成分，例如使用硫酸钡或者在硫酸钡中混合白色的反射性墨 水(例如白色的微粒类墨水)而成的物质等。
光吸收板3以用光吸收性材料覆盖屏幕板2的背面侧的方式形成。光 吸收板3形成在散射部4的周边吸收外光等不需要的光的光吸收面AS。而 且，屏幕10全体的厚度，理想的是0.3mm 0.5mm左右。
以下，通过使用图2说明投影光PL的光路，说明屏幕10的工作。
首先，如图2所示，在各圆柱形透镜CL中，向图中例如就y轴方向 而言位于最下方的圆柱形透镜CL1入射的投影光PL1，被聚光，并在位于 圆柱形透镜CL1的背后的反射面RS上散射、反射。在此，投影光PL1主 要从圆柱形透镜CL1中就y轴方向而言位于下侧的透镜部分DP入射。在 反射面RS上反射的投影光PL1经过圆柱形透镜CL1以适度地发散的状态 向前方射出。此时，来自反射面RS的投影光PL1主要从圆柱形透镜CL1中就y方向而言位于上侧的透镜部分UP射出。而且，从上侧的透镜部分 UP入射的投影光PL1也在反射面RS上散射、反射，并从该透镜部分UP 射出。如上所述，入射到圆柱形透镜CL1的投影光PL1成为从同一圆柱 形透镜CL1射出的形态。同样，入射到圆柱形透镜CL1之上的各圆柱形 透镜CL的投影光PL也从同一圆柱形透镜CL射出。
如图2所示，当在同一圆柱形透镜CL上进行投影光PL的散射、反 射的情况下，为了抑制光的损失，希望反射面RS在圆柱形透镜CL的1 个单元即1个间距内更位于上部侧，反射面RS的上端成为更接近圆柱形 透镜CL的透镜面的倾向。如果反射面RS的上端过于接近通常的形状、 即圆形剖面的圆柱形透镜CL，则会产生对于投影光PL而言，不能针对上 方向得到充分的视野角的倾向、该位置变薄从而屏幕板2容易破损的倾向 等。因此，将圆柱形透镜CL设置成具有由2个圆弧形成的剖面的透镜。
图3 (a)以及3 (b)是为了说明圆柱形透镜CL的表面形状而表示双 凸透镜1的圆柱形透镜CL的1个、即屏幕10的1间距量的侧剖面图，图 3(b)是用于说明圆柱形透镜CL的表面形状的图。
在本实施方式的屏幕IO中，圆柱形透镜CL的侧剖面的轮廓CN，如 已描述的那样，由2个透镜部分UP、 DP的剖面轮廓、即2个圆弧组合而 成的1条曲线形成。即，圆柱形透镜CL，由1个合并透镜构成，该合并 透镜以从关于图中1间距的上下方向位于中央的中心轴CP开始占据上侧 的透镜部分UP和占据下侧的透镜部分DP作为一组。透镜部分UP是从中 心轴CP向y轴方向上侧偏移的部分，另一方面，透镜部分DP是从中心 轴CP向y轴方向下侧偏移的部分。其结果，透镜部分UP、 DP各自的光 轴UX、 DX，以相互隔开的方式成为上下相对地偏移的状态。即，在此情 况下，2个透镜部分UP、 DP中，位于投影光PL的入射角大的一侧即y 轴方向上侧的透镜部分、即透镜部分UP的光轴UX，成为与位于相反侧(y 轴方向下侧)的透镜部分DP的光轴DX相比更处于y轴方向上侧的状态。
以下，参照图3 (b)更具体地说明圆柱形透镜CL的形状。首先，作 为用于形成2个透镜部分UP、 DP的基准，确定具有图中由单点划线表示的半圆形的剖面的假想透镜VL。假想透镜VL，使其光轴与l间距中处于 y轴方向的中央位置的中心轴CP—致。即，假想透镜VL的剖面具有以中 心轴CP为轴对称的半圆形状。上侧的透镜部分UP，对应于将这样的4艮想 透镜VL向上方即+y方向偏移而得到的形状。更具体地，使假想透镜VL 向上方偏移、在中心轴CP的上方具有光轴UX的假想透镜UL (图中虛线 以及实线)中，如图中由实线表示剖面那样，在1间距中从中心轴CP开 始占据上侧的部分是上側的透镜部分UP的剖面。同样，下侧的透镜部分 DP对应于将假想透镜VL向下方即-y方向偏移而得到的形状。更具体地， 使假想透镜VL向下方偏移、在中心轴CP的下方具有光轴DX的假想透 镜DL (图中虛线以及实线)中，如图中由实线表示剖面那样，在l间距 中从中心轴CP开始占据下侧的部分是下侧的透镜部分DP的剖面。能够 得到如上所述以通过关于y轴方向向上下偏移而偏心的上下2个透镜部分 UP、 DP为一组的合并透镜的形状，并由这样的合并透镜构成圆柱形透镜 CL。在此情况下，通过适宜调整偏心量即偏移量，能够将从反射面RS的 上端部分UE到圆柱形透镜CL的透镜面中最接近上端部分UE的表面部 分FS的距离dl保持在一定值或以上，从而难以使屏幕板2被破坏，并将 屏幕10的强度形成为充分的强度。此外，能够使所入射的投影光PL向适 宜的方向并且以保持视野角的状态散射、反射。
而且，在此，从中心轴CP到光轴UX的距离SU相当于透镜部分UP 的偏移量，从中心轴CP到光轴DX的距离SD相当于透镜部分DP的偏移 量。表示偏移量的距离SU、 SD,理想的是相对于屏幕10的圓柱形透镜 CL的1间距量的长度PT分别设定在1/12~1/6之间。例如，在由投影机进 行图像投影的情况下，如果假设在屏幕10上的投影图像的尺寸是约80~100 英寸，则该投影图像的1像素的大小约为lmm左右。因而，从防止波紋 的产生等的观点出发，期望圆柱形透镜CL的1间距量的长度PT小于等 于1像素的约1/3，从而长度PT例如设定为约0.3mm左右。进而，在此， 以透镜部分UP、 DP的偏移不会对投影光PL有影响，不会损害所投影的 图像的方式，将透镜部分UP、 DP的偏移量分别相对于1间距量的长度PT设置在1/12-1/6之间。而且，在图3 (b)的情况下，间距SU和间距SD 相互相等，成为1间距量的长度PT的约1/8左右。这样，在使两透镜部分 UP、 DP距离中心轴CP的偏移量相等的情况下，成为具有以中心轴CP 为基准的对称性的结构，比较容易制作圆柱形透镜CL的透镜面。
此外，虽然在图3 (a)以及图3(b)中所说明的圆柱形透镜CL中， 2个透镜部分UP、 DP被规定为都从成为基准的中心轴CP偏移的状态， 但是，两透镜部分UP、 DP只要成为相对地偏移的状态即可。因而，圆柱 形透镜CL的结构并不限于图3(a)等所示的情况，也可以是这样的方式 例如在2个透镜部分UP、 DP中，仅上侧的透镜部分UP偏移，而下侧的 透镜部分DP不偏移，透镜部分DP的光轴DX处于中心轴CP的位置。如 上所述，在各光轴DX、 UX的偏移量相对于1间距的长度PT被设定在 1/12-1/6之间的情况下，如果包含仅使透镜部分UP、 DP的某一方偏移的 情况，则结果，光轴DX和光轴UX的相对的偏移量相对于1间距的长度 PT成为1/12 1/3的范围。
而且，在图像投影中产生不需要的外光OL的照明光等，大多是例如 设置在室内的天花板侧照明室内的情况。这样，从上方投影的外光OL, 其大部分入射到屏幕10中沟GT的上下侧面SS中的上方侧的面或者光吸 收板3的光吸收面AS。入射到沟GT的上方的侧面SS的外光OL，因为 上方的侧面SS的角度，不会朝向观察者所在的屏幕10的前方，而被反射 等，此外，入射到光吸收板3的外光OL也不会朝向屏幕10的前方，而被 吸收。
返回图l、 2，在构成双凸透镜l的表面的各圆柱形透镜CL的表面， 施加作为反射防止涂层的AR涂层CT。由此，防止光的反射。
此外，屏幕IO，能够向图l所示的箭头AW的方向滚动巻绕起来。在 此情况下，因为主要是连结双凸透镜1的各圆柱形透镜CL间的边界部分 BP弯曲，所以圆柱形透镜CL自身不会太变形，便能够巻绕收纳屏幕IO。
以下，说明本实施方式的屏幕IO的制造方法的一例。图4(a) 、 4(b) 以及4 (c)是表示屏幕10中屏幕板2的制造方法的一例的图。首先，如
12图4U)所示，准备以光透射性树脂为材料的长方体状的基膜2a。接着， 在基膜2a的单面SA上，用与基膜2a相同的材料进行成型部分2b的成型， 其中该成型部分2b成为应该成为构成屏幕板2的背面侧的沟GT等的部 分。最后，在与面SA相反的一側的面SB上，用与基膜2a相同的材料进 行成型部分2c的成型，其中该成型部分2c应该成为构成屏幕板2的表面 侧的双凸透镜l。通过以上那样的分体成型，能够形成屏幕板2。
接着，在上述那样形成的屏幕板2的背面侧，例如如图2等所示那样， 在沟GT中形成散射部4。更具体地，散射部4以下述方式形成沿着位 于各圓柱形透镜GL的背后的沟GT通过喷涂填充墨水，全部覆盖反射面 RS ，其中墨水由包含采用硫酸钡等的散射成分作为主要成分的材料构成。 在沟GT中填充了散射部4后，通过用光吸收性材料覆盖屏幕板2的整个 背面侧，形成光吸收板3。此外，在圆柱形透镜CL的表面，施加AR(反 射防止)涂层CT。由此，屏幕10被制作成。
图5 (a) 、 5 (b)以及5 (c)是用于说明有关本实施方式的屏幕的制 造方法的变形例子的图，其分别是示意地表示圆柱形透镜CL的1个、即 屏幕10的1间距量的侧剖面图。而且，因为有关屏幕板2的制造方法与上 述的例子是相同的，故而省略说明。在图5 (a) 、 5 (b)以及5 (c)中， 首先，在图5 (a)所示的例子中，代替图2的光吸收板3，形成光吸收膜 103。即，在形成了散射部4后，例如通过以覆盖屏幕板2的整个背面侧的 方式涂敷光吸收性的墨水，而形成光吸收膜103。图5 (b)以及图5(c) 是进一步分阶段地表示另一制造方法的图。在本变形例子中，如图5(b) 所示，首先，在涂敷散射部4之前，在屏幕板2的背面侧涂敷光吸收性的 墨水，并形成在沟GT的位置具有开口的光吸收膜103。其后，如图5(c) 所示，以填充沟GT的方式，在屏幕板2的整个背面側涂敷散射材料，而 形成散射部4。而且，上述都是制造方法的示例，只要具有相同的结构， 也可以是此外的制造方法。
此外，有关散射部4，只要在反射面RS上具有散射效果即可，也可以 不利用散射材料填充沟GT。因而，例如，也可以通过仅在沟GT中的反料，来形成散射部4。此外，在散射材料以外，例如 也可以通过使反射面RS形成凹凸面来使其具有散射效果。
图6是说明图2等所示的屏幕IO的变形例子的图，是表示变形例子的 屏幕10的1间距量的图。而且，在图6中，用虛线表示的轮廓CN是图3 U)所示的轮廓CN。如比较图6的透镜部分UPa、 DPa的剖面的轮廓 CNa和在该图中用虚线表示的轮廓CN可知的那样，轮廓Can,越是向周 边侧前进，即越是接近未图示的相邻的圆柱形透镜CL，越成为比原来的 圆孤更緩和的非圆弧状的曲线。即，越是周边侧曲率越小。在此情况下， 能够进一步保持长的接近屏幕板2中最容易薄的位置、即上端部分UE的 直到表面部FS的距离dl，从而进一步使该位置加厚。此外，通过在周边 使圆柱形透镜CL的曲率变得緩和，能够在投影光PL从圆柱形透镜CL射 出时，减少在圆柱形透镜CL的透镜面上的全反射，能够有效地利用光。 而且，以上仅是示例，也可以仅针对上述2个透镜部分UPa、 DPa中的透 镜部分UPa使曲率变化，在此情况下，也能够获得大的距离dl。
如上所述，在本实施方式的屏幕10中，通过将反射面RS的形状设置 成适合于所入射的投影光PL的散射、反射的形状，能够使来自下方的投 影光PL以适宜的视野角向观察者側散射、反射。此外，屏幕IO，通过利 用关于y方向使光轴相对地偏移而得到的2个透镜部分UP、 DP、 UPa、 DPa作为l个透镜，来构成圆柱形透镜CL的表面形状，能够成为保持薄 度并且还具有充分的强度的屏幕，进而，利用侧面SS、光吸收板3、 103 等的作用，来自上方的外光OL不会向观察者侧反射，从而即使在明亮的 房间等中的使用中，也可以形成对比度高的图像。
[第2实施方式
图7是示意地表示第2实施方式的屏幕的侧面图。第2实施方式的屏 幕110与第1实施方式的图1的屏幕IO同样，是反射型的屏幕，具备设置 有透镜阵列的光透射性的屏幕板102、粘贴在屏幕板102的整个背面的光 吸收板103。
在图7的情况下，也与图l同样，从配置在所接近的下方位置的投影
14透镜PO的投影光源点S将投影光PL投射在屏幕110上，但是，在此， 特别地，与图l的情况相比，投影光PL的入射角度非常大，投影光PL的 光束轴AX被设定为入射角度oc-60。。在这样的情况下，依入射位置，投 影光PL的入射角度在非常大的位置与比较小的位置的差显著，从而希望 与入射位置相应地使反射的类型不同。因而，在屏幕110上，以入射角度 oc=60°为基准，划分为屏幕上面侧的第1区域110a、屏幕下面侧的第2 区域110b，并且在第1区域110a和第2区域110b,具有相互不同的形状 或者配置。
在第1区域110a和第2区域110b中，入射角度比较小的第2区域110b 处的屏幕110的结构成为第1实施方式中由图2等所表示的结构。即，用 同一圆柱形透镜CL进行投影光PL的散射、反射 与此相对，第1区域 110a处的屏幕110的结构设置为与第2区域110b不同的类型的反射方式。
图8是示意地表示上側的第1区域110a处的屏幕110的结构的一例的 侧剖面图。在第1区域110a的情况下，沟GT的形状与具有图2所示的结 构的第2区域110b的沟GT不同，由相对于各圆柱形透镜CL所排列的y 方向大致垂直的1个侧面SS、倾斜的反射面RS划定，yz剖面成为三角形 状。即，如比较图8和图2可知的那样，两区域110a、 110b的沟GT的形 状，在反射面RS的深度不同这一点上存在差异，此外，第l区域110a的 反射面RS，为了提高向正面方向即+z方向反射投影光PL的趋势，与投影 光PL的入射角度的不同相应地，以与第2区域110b的倾斜角度p不同的 规定的倾斜角度Y倾斜。而且，在此，各圆柱形透镜CL具有半圆形状的 剖面。
以下，通过使用图8说明第1区域110a中的投影光PL的光路，来说 明屏幕110的工作。
如图8所示，在构成双凸透镜101的各圆柱形透镜CL中，入射到关 于图中y轴方向位于最下方的圆柱形透镜CL1的投影光PL1从圆柱形透 镜CL1的上一个圆柱形透镜CL2射出。即，投影光PL1在位于所入射的 圆柱形透镜CL1的上一个圆柱形透镜CL2的背后的反射面RS2上被散射、反射，并从圆柱形透镜CL2射出。同样，入射到圓柱形透镜CL2的投影 光PL2经由反射面RS3从圆柱形透镜CL3射出，入射到圆柱形透镜CL3 的投影光PL3经由反射面RS4从圆柱形透镜CL4射出，入射到圆柱形透 镜CL4的投影光PL4经由反射面RS5从圆柱形透镜CL5射出。即，在第 1区域110a中，成为从与投影光PL所入射的圆柱形透镜CL相邻的圆柱 形透镜CL使该投影光PL射出的方式。
如上所述，在本实施方式的屏幕110中，与投影光PL的入射角度相 应地将区域划分成第1区域110a和第2区域110b，并且在各个区域设置 成不同类型的反射方式，在作为其一部分区域的第2区域110b，使用曲率 与圆弧状相比緩和了的非圆弧状的圓柱形透镜CL。由此，能够与入射到 各区域110a、 110b的投影光相应地有效地无浪费地进行散射、反射，特别 地，在第2区域110b中，还能够在使反射面RS接近圓柱形透镜CL的透 镜面的同时，使屏幕板102保持为具有充分的强度。
而且，在图8所示的第1区域110a，对于双凸透镜101的各圆柱形透 镜CL而言，也可以具有图2等所示那样的剖面形状。在此情况下，能够 例如通过适宜调整下侧的透镜部分DP的偏移量，来调整所入射的投影光 PL的光路，从而使易于变厚的第1区域110a处的屏幕板102保持得薄。
此外，在上述的第2实施方式中，以入射角度0^=60°为基准将屏幕 110划分成上下2个，以2种模式不同的方式使投影光PL反射、散射，但 是，屏幕110的划分方法并不限于分成2个的方法，而是可以以入射角度 cx=60。为基准使用各种划分方法。例如，也可以在入射角度oc-60。的附 近，在第1区域110a和第2区域110b之间设置转变区域，并且在该转变 区域，设置第1区域110a和第2区域110b中的不同的2种才莫式的工作混 合存在的状态，使从一种模式向另一种模式逐渐变化。此外，例如，有关 屏幕的区域数，也不限于2种模式的2个区域，而能够设置3个或以上。
此外，在上述的第2实施方式中，虽然在第1区域110a中，从与投影 光PL所入射的圆柱形透镜CL相邻的圆柱形透镜CL射出投影光，但除此 以外，也可以例如进一步使射出的位置跳跃1个，即，从与投影光PL所入射的圆柱形透镜CL相邻的圓柱形透镜CL的再上1个圆柱形透镜CL 射出等反射方式。
此外，在上述的第2实施方式中，虽然在中心位置O处入射角度为oc =60° ,但是，投影光PL的入射角度为oc—0。的位置也可以处于屏幕中 心轴LX上的中心位置O以外的位置。在此情况下，中心位置O以外的入 射角度为cx=60。的位置成为用于划分第1区域110a和第2区域110b的 基准。此外，也可以与屏幕的反射模式的方式等相应地，将作为用于划分 区域的基准的入射角度设定为60°以外的角度。
[第3实施方式
图9是表示第3实施方式的投影系统的一例的图，其表示对于第1以 及第2实施方式的屏幕10、 110，使用了投影机作为图像投影装置的情况 下的投影系统。在图9中，投影机100具备投影机主体50、投影透镜20、 反射镜RM。而且，投影机100的各机构被收纳在壳体SC内。而且，在 此，作为屏幕IO、 110以及投影机100的设置环境，利用室内吊在天花板 上的照明装置200实现由来自上方的外光OL形成的照明，投影机100从 屏幕IO、 IIO的下方进行投影。
通过投影机50中的控制形成的图像光，从投影透镜20射出，进而通 过在反射镜RM上的反射，在被赋予了所希望的角度的状态下作为来自投 影机100的投影光PL射出。因而，在此情况下，投影机100进行相对于 屏幕10、 110的法线投影光PL的光束轴倾斜着的倾斜投影。投射在屏幕 10、 IIO上的投影光PL,如上所述在屏幕IO、 IIO上以适度的发散角向正 面方向反射。此时，如上所述，因为与投影光PL的投影角度相应地构成 屏幕IO、 110，所以对于所投影的图像，不仅能够降低由照明装置200所 产生的来自上方的外光OL的影响，改善在明亮的房间等中的投影图^^的 对比度，而且能够适宜地使投影光PL向正面方向射出。
而且，本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内可 以以各种方式实施，例如也可以如以下那样变形。
首先，在上述的实施方式中，虽然利用双凸透镜l构成透镜阵列，但
17是，各屏幕10、 110的透镜阵列也可以是在此之外例如使微透镜配置在2 维平面上而得到的透镜阵列。在此情况下，该;徵透镜的纵剖面成为图2等 所示的状态。
此外，在上述的实施方式中，虽然通过涂敷包*射成分的墨水而形 成散射部4，但散射部4，除了墨水以外，也可以通过例如在反射面RS上 粘贴散射板来形成。
此外，光吸收膜103,虽然形成为了覆盖双凸透镜1的整个背面侧的 部件，但为了提高对比度，也可以根据与在涂敷有散射部4的反射面RS 的周围等局部地实施这样的需要来设置。
此外，在上述实施方式中，对于GT的间距，并没有特别的规定，但 也可以与投影光PL的入射角度等相应地使屏幕10、 110的垂直方向上的 沟GT的间距逐渐地改变。
此外，在上述实施方式中，设定为反射面RS的各倾斜角度I3相同， 但关于此，也可以对于屏幕IO、 IIO的沟GT的每一个使倾斜角度不同。
在上述实施方式中，是考虑一般的投影装置等的使用环境，投影光PL 的光束轴AX的方向是来自下方，与此对应地构成双凸透镜l的反射面RS 的形状等的，但是，在投影光PL从下方以外的方向入射的情况下，与此 相应地，也可以使双凸透镜1的结构不同。即，例如，在来自投影机的投 影从屏幕的侧方向进行的情况下，也可以使双凸透镜l的结构、反射面RS 的倾斜度等与投影光PL的入射方向对应地改变。
权利要求
1. 一种屏幕，具备屏幕板，该屏幕板具有透镜阵列，其具有排列在屏幕前面侧的2维平面上的多个要素透镜；多个反射面，其在上述透镜阵列的背面侧相对于上述2维平面倾斜地配置；多个散射部，其使从上述多个反射面射出到上述屏幕前面侧的光散射；其中，上述多个要素透镜中至少1个是合并透镜，该合并透镜具有通过使光轴相对地偏移而相互偏心的2个透镜部分作为一组；与1个上述合并透镜对应地设置1个上述反射面。
2. 根据权利要求1所述的屏幕，其中上述透镜阵列包含多个圆柱形透 镜作为上述多个要素透镜，并且该多个圆柱形透镜由相对于各圆柱形透镜 的纵长方向相邻排列的双凸透镜构成。
3. 根据权利要求1或2所述的屏幕，其中在上述2个透镜部分中，位 于一方侧的透镜部分的光轴，与位于作为与上述一方側相反的一侧的另一 方侧的透镜部分的光轴相比，更位于上述一方侧，其中该一方侧是投影光 相对上述2维平面的入射角大的一侧。
4. 根据权利要求1至3的任意一项所述的屏幕，其中上述2个透镜部 分的各光轴，从上述合并透镜的中心位置向相互相反方向偏移。
5. 根据权利要求4所述的屏幕，其中上述2个透镜部分的各光轴距离 上述合并透镜的中心位置的距离分别相等。
6. 根据权利要求1至5的任意一项所述的屏幕，其中上述2个透镜部 分的光轴的相对偏移量，相对于上述透镜阵列的作为l个上述合并透镜的 1间距，处于1/12 1/3的范围内。
7. 根据权利要求1至6的任意一项所述的屏幕，其中与上述合并透镜 对应的上述反射面，与上述合并透镜的中心位置相比，在一方侧具有反射 面中心，其中该一方侧是投影光相对上述2维平面的入射角大的一侧。
8. 根据权利要求1至8的任意一项所述的屏幕，其中上述2个透镜部 分的至少一个的侧剖面形状，包含越向接近相邻的透镜的周边部前进、曲率越小的非圆弧状。
9. 根据权利要求1至8的任意一项所述的屏幕，其中上述屏幕板具有 在上述透镜阵列中从与使投影光入射的要素透镜不同的透镜使该投影光射 出的第1区域；在上述透镜阵列中从与使投影光入射的要素透镜相同的要 素透镜使该投影光射出的第2区域，其中，上述阵列透镜在上述第2区域包含上述合并透镜。
10. 权利要求1至9的任意一项所述的屏幕，其中在上述透镜阵列的 背面侧中，至少在上述反射面的周围，进一步具有由光吸收性材料形成的 光吸收面。
11. 根据权利要求1至10的任意一项所述的屏幕，其中上述透镜阵列， 在表面具有反射防止涂层。
12. 根据权利要求2至11的任意一项所述的屏幕，其中上述双凸透镜， 具有能够滚动巻绕起来并且沿着滚动的轴的方向配置了上述多个圆柱形透 镜的纵长方向的结构。
13. —种投影系统，具备权利要求1至12的任意一项所述的屏幕；以及 在上述屏幕上投射投影图像的图像投影装置。
全文摘要
本发明提供一种能够降低外光的影响，改善在明亮的房间等中的投影图像的对比度，并且能够使投影光适宜地向正面方向反射、扩散，此外，在保持薄度的同时具有充分的强度的屏幕以及投影系统。在屏幕10中，通过利用关于y方向使光轴相对地偏移而得到的2个透镜部分UP、DP作为1个透镜，构成圆柱形透镜CL的表面形状，来对所入射的投影光PL进行适宜的散射、反射。此外，利用侧面SS、光吸收板3等的作用，来自上方的外光OL不会向观察者侧反射，从而即使在明亮的房间等中的使用中，也将形成对比度高的图像。
文档编号G03B21/60GK101510045SQ20091000641
公开日2009年8月19日 申请日期2009年2月12日 优先权日2008年2月15日
发明者秋山光一 申请人:精工爱普生株式会社