专利名称：背投式屏幕及其制造方法
发明的领域本发明涉及从背面投影图像的背投式屏幕，特别涉及具有菲涅尔透镜和双凸透镜的背投式屏幕。
菲涅尔透镜片21例如由将橡胶成分重合或分散在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PMMA和丙烯酸乙酯、苯乙烯或丙烯酸甲酯的共聚物等的丙烯基树脂、氯乙烯基树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯中的耐冲击类的丙烯树脂材料构成其基材。菲涅尔透镜21a的透镜图案由例如尿烷系的紫外线固化型丙烯树脂构成。双凸透镜片22例如由将橡胶成分重合或分散在PMMA、PMMA和丙烯酸乙酯或丙烯酸甲酯的共聚物等的丙烯基树脂、氯乙烯基树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯中的耐冲击类的丙烯树脂构成。
图1中，PF表示的长度表示菲涅尔透镜21a的透镜间距，PL表示的长度表示双凸透镜22a的透镜间距。PS是从液晶投影仪1透射到屏幕2的像素的间距，这里，是双凸透镜22a的射出面的像素间距。
图2表示背投式屏幕的简图。该背投式屏幕2如前所述由菲涅尔透镜片21和双凸透镜片22构成，配置成菲涅尔透镜21a、双凸透镜22a分别相对。还有图中，双凸透镜片22的射出面为平面，但有时在不收集来自双凸透镜22a的光的非会聚部设置外吸光层。
图3是用于背投式屏幕的菲涅尔透镜片21的模式图。如图所示，在菲涅尔透镜片21上存在透光区域和不透光区域。图4表示用于背投式屏幕的双凸透镜片22的模式图。如图所示，存在透光区域和不透光区域。这些透光区域为明部，不透光区域为暗部。已知两个透镜片上有这样的透光区域和不透光区域存在而产生叫作条纹的特有的图案。另外，LCD等的像素上也存在周期的不透光区域。
原来，已知菲涅尔透镜21a、双凸透镜22a之间产生的条纹分别与透镜间距PL、PF相关，通过适当设置PL/PF比例可降低该条纹(特开昭59-95525号，特开昭60-263932号、特开平3-149540号)。在具有LCD等的像素的图像的情况下，为降低像素与双凸透镜22a之间产生的条纹，通过可通过适当设置像素的间距和双凸透镜22a的间距比例PS/PL进行(特开平3-168630、特开昭62-236282、特开平2-97991)。另外，特开平2-97991中公开了适当设置屏幕周期方向的间距与像素间距的间距比的意思，但所谓屏幕的周期方向的间距，指的是双凸透镜的间距，本发明的思想并未公开。
但是，通过双凸透镜和菲涅尔透镜观察由具有像素的光阀透射来的图像时，即使进行原来已知的双凸透镜间距与菲涅尔透镜间距的最佳化以及双凸透镜间距与像素间距的最佳化的情况下，也有产生条纹图案的问题。
本发明的背投式屏幕是具有菲涅尔透镜(例如本实施例的菲涅尔透镜21a)和双凸透镜(例如本实施例的双凸透镜22a)，与具有像素的光阀(例如本实施例的液晶投影仪1的液晶屏)一起使用的背投式屏幕(例如本实施例的背投式屏幕2)，它具有如下的透镜间距当菲涅尔透镜的透镜间距为PF(mm)、双凸透镜的透镜间距为PL(mm)、光阀的像素间距为PS(mm)时，按下式表示的次级条纹间距PMM为3mm以下，式5PMM=1|1PM-1Ps|]]>式6PM=1|iPF-jPL|]]>其中，i，j是自然数。
由此，可减少菲涅尔透镜、双凸透镜、像素三者引起的条纹的产生。
上述的本发明的背投式屏幕中，i和j可以为小于5的自然数。由此，可抑制条纹强度级数高的空间频率的条纹的产生。
本发明的背投式屏幕可以与液晶屏一起使用。
另外，本发明的背投式屏幕的制造方法是具有菲涅尔透镜和双凸透镜，与具有像素的光阀一起使用的背投式屏幕的制造方法，包括根据所述菲涅尔透镜的透镜间距和所述双凸透镜的透镜间距计算由该菲涅尔透镜和该双凸透镜产生的条纹的条纹间距的第一步骤；根据第一步骤算出的条纹间距和所述光阀的像素间距计算条纹间距的第二步骤；设定各透镜间距，使得所述第二步骤算出的条纹间距的值为规定值以下的第三步骤；根据所述第三步骤设定的条纹间距的值制造所述菲涅尔透镜和所述双凸透镜的第四步骤。
由此，可制造减少菲涅尔透镜、双凸透镜、像素三者引起的条纹的产生的背投式屏幕。
另外，本发明的背投式屏幕的制造方法是具有菲涅尔透镜和双凸透镜，与具有像素的光阀一起使用的背投式屏幕的制造方法，包括当菲涅尔透镜的透镜间距为PF、双凸透镜的透镜间距为PL、光阀的像素间距为PS时，设定各透镜间距，使得按下式算出的次级条纹间距PMM的值为规定值以下，根据设定的透镜间距的值制造菲涅尔透镜和双凸透镜，式7PMM=1|1PM-1Ps|]]>式8PM=1|iPF-jPL|]]>其中，i，j是自然数。
由此，可制造减少菲涅尔透镜、双凸透镜、像素三者引起的条纹的产生的背投式屏幕。
上述的本发明的背投式屏幕的制造方法最好是设定各透镜间距使得次级条纹间距PMM的值为3mm以下。由此，可制造更有效地降低条纹的产生的背投式屏幕。
上述的本发明的背投式屏幕的制造方法中，i和j可以为小于5的自然数。由此，可制造抑制条纹强度级数高的空间频率的条纹产生的背投式屏幕。
详细描述原来关于条纹的已知事实如前所述与菲涅尔透镜21a和双凸透镜22a或者双凸透镜22a和像素的二者之间的条纹的产生有关，关于菲涅尔透镜21a和双凸透镜22a以及像素三者之间的条纹产生，其原理和解决方法还不知道。在本发明中获知的是二者之间产生的条纹本身还与其它的具有不透光区域的条纹之间产生条纹，该新产生的条纹也被最佳化。
菲涅尔透镜21a和双凸透镜22a之间产生的条纹的间距PM(mm)通过双凸透镜22a的间距PL(mm)与菲涅尔透镜21a的间距PF(mm)可由下面的式9表示。
式9PM=1|iPF-jPL|]]>其中，i，j是小于5的自然数。
菲涅尔透镜21a和双凸透镜22a以及像素三者之间产生的次级条纹的间距PMM(mm)在像素间距为FS(mm)时可用下面的式10表示。
式10PMM=1|1PM-1Ps|]]>可知该条纹间距PMM为3(mm)以下为好。
另外，关于本发明的实施例具体说明。例如，菲涅尔透镜21a和双凸透镜22a之间产生的条纹PM如上所述用式2表示。这里，i＝1时，表示菲涅尔透镜21a的透镜间距的空间频率的基波，条纹间距PM在PL＝jPF时为最大。即，双凸透镜22a的透镜间距为菲涅尔透镜21a的透镜间距的整数倍时，产生醒目的条纹。
接着，考虑i＝2的情况。i＝2表示菲涅尔透镜21a的透镜间距的空间频率的2倍波，条纹间距PM在PL＝0.5×jPF时为最大。即，双凸透镜22a的透镜间距为菲涅尔透镜21a的透镜间距的1/2倍的整数倍时，产生醒目的条纹。同样i＝3时，为3倍高谐波，n＝4时为4倍高谐波。此时，双凸透镜22a的透镜间距分别为菲涅尔透镜21a的透镜间距的1/3倍、1/4倍的整数倍时产生醒目的条纹。另外5倍波也同样。
这里，因为用双凸透镜的间距PL规一化上述的式2，所以变更为下面的式11。
式111PM/PL=|iPF/PL-j|]]>式11中，i＝1时的PF/PL与PM/PL的关系如图5所示。该图中，尤其对于i＝1、2、3、4、5的情况表示出该关系。
一般地，使用背投式屏幕的情况下，避开产生醒目条纹的上述各种组合，选择彼此不成整数倍的组合。但是，这种情况下，并不能完全没有条纹，产生式9所示的间距的条纹。通常由于该条纹的间距小或者屏幕的散光作用而使得不明显。
这种状态下，有具有第三不透光区域的部分时，不明显的条纹由第三不透光区域采样，产生图像中成为问题的条纹。尤其成为问题的情况是像素间距为1(mm)左右的情况。例如，双凸透镜22a的间距为0.3(mm)、菲涅尔透镜21a的间距是0.111(mm)的情况下，由式2在i＝1，i＝3时二者引起的条纹在1次高谐波下为1.009(mm)时，该条纹为1(mm)左右，不会成为问题，但由式1可知该条纹和像素之间新产生的次级条纹变为100(mm)以上的非常醒目的条纹。
这里，式1的条纹间距和像素间距的比PM/PS以及次级条纹间距与像素间距的比PMM/PS的关系如图6所示。
另一方面，上述的例子中，是i，j为5以下的自然数的情况，但这些数值变大时，会由透镜间距(或像素间距)的高谐波产生条纹，该条纹强度变得非常小。在具有通常的屏幕的扩散特性的情况下，可以忽略i，j为6以上时的条纹强度。
这样，选择双凸透镜间距和菲涅尔透镜间距的组合使得双凸透镜22a和菲涅尔透镜21a之间产生的条纹的间距不接近像素间距，从而可抑制三者带来的条纹。
这样，设定透镜间距，根据设定的透镜间距制造各透镜，制造出背投式屏幕。
作为三者引起的条纹的另一例，有设置垂直双凸透镜22a的情况。该例在图7所示。如图7所示，垂直双凸透镜22a设置在片的光入射面侧上，菲涅尔透镜21a设置在片的光射出面侧上。菲涅尔透镜21a侧上设置在平板中混入扩散剂的扩散板23。此时，有垂直双凸透镜/菲涅尔透镜/像素三者之间的条纹产生的情况。这个时候，条纹在屏幕垂直方向上产生。这种情况下，可适用本发明，上述三者的组合根据式1、式2选择即可。还有，使用垂直双凸透镜22a的情况下的像素间距是扩散光的方向，即屏幕的纵向。
另外，上述的例子中，作为投影仪的例子，说明了液晶投影仪，但并不限制于此，若是与DMD(Digital Micromirror Device)投影仪等、具有像素或与像素相当的结构的投影仪一起使用的背投式屏幕，则也可适用。
上述的例子中，将背投式屏幕作为菲涅尔透镜片21和双凸透镜片22的二块结构说明的，但并不限制于此。在构成一块的情况下，在入射面上设置菲涅尔透镜21a、在射出面上设置双凸透镜22a。即使是二块结构的情况下，可对菲涅尔透镜21a和双凸透镜22a作各种组合。例如，也可以在一块的入射面上设置菲涅尔透镜21a、在射出面上设置平面或垂直双凸透镜22a，将第二块的入射面作为平面，在射出面上设置水平双凸透镜22a。也有在第一块的入射面上设置垂直双凸透镜22a，在射出面上设置菲涅尔透镜21a，在第二块的入射面上设置水平双凸透镜22a、将射出面作为平面的情况。
另外，通过上述的式1和式2设定各个透镜的透镜间距的情况下，与计算顺序无关。
在上述的例子中，将菲涅尔透镜间距作到像素间距的1/3、3倍以下时，可抑制条纹的产生。
实施例根据本发明，如上所述，即使三者之间有产生条纹的可能性，可形成实际应用上没有问题的条纹。下面举出具体例子说明。
实施例1该例子中，确认双凸透镜间距为0.178(mm)、菲涅尔透镜间距为0.100(mm)、像素间距为1.11(mm)时的条纹。该条件下，双凸透镜22a和菲涅尔透镜21a的条纹PM由式1求出为0.809(mm)。这里是i＝1，j＝2的情况下。式1、2求出的三者之间的条纹PMM为2.99(mm)。由图像确认的结果是没有屏幕横向上成为问题的条纹。
实施例2该例子中，确认双凸透镜间距为0.178(mm)、菲涅尔透镜间距为0.1124(mm)、像素间距为1.11(mm)时的条纹。该条件下，双凸透镜22a和菲涅尔透镜21a的条纹PM由式1求出为1.064(mm)。这里是i＝2，j＝3的情况下。式1、2求出的三者之间的条纹PMM为25(mm)。由图像确认的结果是确认出屏幕横向上有强条纹。
发明效果根据本发明，可提供减少条纹图案产生的背投式屏幕及其制造方法。
权利要求
1.一种背投式屏幕，具有菲涅尔透镜和双凸透镜，与具有像素的光阀一起使用，其特征在于，它具有如下的透镜间距当所述菲涅尔透镜的透镜间距为PF(mm)、所述双凸透镜的透镜间距为PL(mm)、所述光阀的像素间距为PS(mm)时，按下式表示的次级条纹间距PMM为3mm以下，式1PMM=1|1PM-1Ps|]]>式2PM=1|iPF-jPL|]]>其中，i，j是自然数。
2.根据权利要求1的背投式屏幕，其特征在于所述i和j为小于5的自然数。
3.根据权利要求1的背投式屏幕，其特征在于所述背投式屏幕与液晶屏一起使用。
4.一种具有菲涅尔透镜和双凸透镜，与具有像素的光阀一起使用的背投式屏幕的制造方法，其特征在于该方法包括根据所述菲涅尔透镜的透镜间距和所述双凸透镜的透镜间距计算由该菲涅尔透镜和该双凸透镜产生的条纹的条纹间距的第一步骤；根据第一步骤算出的条纹间距和所述光阀的像素间距计算条纹间距的第二步骤；设定各透镜间距，使得所述第二步骤算出的条纹间距的值为规定值以下的第三步骤；根据所述第三步骤设定的条纹间距的值制造所述菲涅尔透镜和所述双凸透镜的第四步骤。
5.一种具有菲涅尔透镜和双凸透镜，与具有像素的光阀一起使用的背投式屏幕的制造方法，其特征在于该方法包括当所述菲涅尔透镜的透镜间距为PF、所述双凸透镜的透镜间距为PL、所述光阀的像素间距为PS时，设定各透镜间距，使得按下式算出的次级条纹间距PMM的值为规定值以下，根据设定的透镜间距的值制造所述菲涅尔透镜和所述双凸透镜，式3PMM=1|1PM-1Ps|]]>式4PM=1|iPF-jPL|]]>其中，i，j是自然数。
6.根据权利要求5的背投式屏幕的制造方法，其特征在于设定各透镜间距使得所述次级条纹间距PMM的值为3mm以下。
7. 根据权利要求5的背投式屏幕的制造方法，其特征在于所述i和j为小于5的自然数。
全文摘要
提供一种降低条纹图案的产生的背投式屏幕及其制造方法。本发明的背投式屏幕具有菲涅尔透镜21a和双凸透镜22a,是一种与具有像素的光阀一起使用的背投式屏幕,是这样制造的:计算菲涅尔透镜的透镜间距和双凸透镜的透镜间距产生的条纹间距,通过该条纹间距和从光阀的像素间距计算条纹间距来求出最后的条纹间距。
文档编号H04N5/74GK1342919SQ01141250
公开日2002年4月3日 申请日期2001年9月14日 优先权日2000年9月14日
发明者小林秀树 申请人:可乐丽股份有限公司