專利名稱：投影屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影屏，特別是涉及使由菲涅爾(Fresnel)透鏡和凸透鏡(lenticular lenses)的周期性的結(jié)構(gòu)而發(fā)生的波紋變得不明顯的投影屏。
背景技術(shù)：
已知在使菲涅爾透鏡和凸透鏡組合起來(lái)的投影電視或投影儀用的投影屏中，由菲涅爾透鏡的同心圓組和凸透鏡的平行直線組發(fā)生的波紋因兩者的間距比而成為橢圓狀或雙曲線狀的情況(參照美國(guó)專利第2.567,654號(hào))。圖6是示出橢圓狀的波紋(以下也簡(jiǎn)稱為「橢圓波紋」)的一例的圖，圖7是示出雙曲線狀的波紋(以下也簡(jiǎn)稱為「雙曲線波紋」)的一例的圖。在圖6中，橢圓波紋的一個(gè)焦點(diǎn)與菲涅爾透鏡的中心一致。此外，在圖7中，雙曲線波紋將在菲涅爾透鏡的中心交叉的2條直線定為漸近線。再有，該漸近線相互的夾角隨凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比而變化。
通常，由觀察者感覺到的大都是這兩種波紋中的一種，但實(shí)際上這兩種波紋是同時(shí)發(fā)生的。在此，這兩種波紋在凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比為n＋0.5(n整數(shù))時(shí)其強(qiáng)度最弱，此外兩波紋的周期(間距)變得相等(參照特開昭56-52985號(hào)公報(bào))。在此，如果凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比稍許偏離n＋0.5，則兩波紋的周期(間距)就不一致，由這兩種波紋發(fā)生二次波紋。該二次波紋在凸透鏡的重復(fù)方向上的橫軸上以鱗狀發(fā)生。
但是，該二次波紋的變成極小的值發(fā)生在凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比為n＋0.4或n＋0.6的附近時(shí)(參照特公平3-68365號(hào)公報(bào)和特公平3-72972號(hào)公報(bào))。但是，如果凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比為n＋0.4或n＋0.6的附近，則￥(橢圓波紋或雙曲線波紋)的強(qiáng)度不那么變?nèi)?。在現(xiàn)有的投影屏中，由于凸透鏡的間距約為0.7～1.0mm、菲涅爾透鏡的間距約為0.1～0.15mm，故與凸透鏡的間距對(duì)應(yīng)而變化的￥(橢圓波紋或雙曲線波紋)的間距較大，因此存在因間距的大小引起的￥(橢圓波紋或雙曲線波紋)容易變得明顯的問(wèn)題。
發(fā)明的公開另一方面，最近，投影屏向高精細(xì)化發(fā)展，也產(chǎn)生將凸透鏡的間距定為0.2mm以下的情況。在該情況下，如果將菲涅爾透鏡的間距定為0.1～0.15mm，則凸透鏡與菲涅爾透鏡的間距變得接近(間距比的整數(shù)部分(n)成為1或2)，故無(wú)論一次波紋或二次波紋的強(qiáng)度都變強(qiáng)。再有，在該情況下，存在下述問(wèn)題關(guān)于一次波紋，由于間距減小，故變得不明顯，另一方面，關(guān)于二次波紋，其間距變大，容易變得明顯。
本發(fā)明是考慮這樣的問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供這樣一種投影屏，該投影屏是將凸透鏡和菲涅爾透鏡組合起來(lái)的投影屏，其中，即使凸透鏡的間距變細(xì)，一次波紋和二次波紋也都不會(huì)變得明顯。
本發(fā)明是將菲涅爾透鏡和凸透鏡組合起來(lái)的投影屏，其特征在于將凸透鏡的間距設(shè)為pL，將菲涅爾透鏡的間距設(shè)為pF，在pL＞pF的情況下，設(shè)成PE＝1.0/(1.0/pF－[pL/pF]/pL)PH＝1.0/(1.0/pL－1.0/pF＋[pL/pF]/pL)在pF＞pL的情況下，設(shè)成PH＝1.0/(1.0/pL－[pF/pL]/pF)PE＝1.0/(1.0/pF－1.0/pL＋[pF/pL]/pF)時(shí)，([X]X的整數(shù)部分)滿足PE/PH≥2.4或PH/PE≥2.4。
再有，在本發(fā)明中，PE和PH最好還滿足MAX(PE，PH)＜1.5mm。
按照本發(fā)明，由于由凸透鏡和菲涅爾透鏡的周期性的結(jié)構(gòu)而發(fā)生的橢圓波紋波紋的間距PE和雙曲線波紋的間距PH滿足上述關(guān)系，故即使凸透鏡的間距變細(xì)，一次波紋和二次波紋都不會(huì)變得明顯，可清楚地觀察投影圖象。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是示出應(yīng)用本發(fā)明的代表性的投影屏的一種結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖2是示出應(yīng)用本發(fā)明的代表性的投影屏的另一種結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖3A是圖1中示出的投影屏的水平剖面圖，圖3B是圖2中示出的投影屏的水平剖面圖。
圖4是示出應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施例6的二次波紋的狀況的圖。
圖5是示出比較例2的二次波紋的狀況的圖。
圖6是示出在投影屏上發(fā)生的橢圓波紋的一例的圖。
圖7是示出在投影屏上發(fā)生的雙曲線波紋的一例的圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，說(shuō)明本發(fā)明的原理和應(yīng)用本發(fā)明的投影屏的一個(gè)實(shí)施形態(tài)。
圖1和圖3A是示出應(yīng)用本發(fā)明的代表性的投影屏的一例的圖。其中，圖1是從投影側(cè)看投影屏的斜視圖，圖3A是圖1中示出的投影屏的水平剖面圖。
如圖1和圖3A中所示，該投影屏由透明基板1構(gòu)成，在該透明基板1的投影側(cè)和觀察側(cè)分別設(shè)有菲涅爾透鏡面(菲涅爾透鏡)2和凸透鏡面(凸透鏡)3。在此，在透明基板1的菲涅爾透鏡面2上以同心圓狀形成多個(gè)槽(周期性結(jié)構(gòu))，在凸透鏡面3上并排配置了多個(gè)微細(xì)的圓柱狀透鏡面(周期性結(jié)構(gòu))。此外，菲涅爾透鏡面2的同心圓狀的槽的間距是pF，凸透鏡面3的圓柱狀透鏡面的重復(fù)間距是pL，這些間距pF、pL通常不一致，具體地說(shuō)，設(shè)定成滿足后述的關(guān)系。
圖2和圖3B是示出應(yīng)用本發(fā)明的代表性的投影屏的另一例的圖。其中，圖1是從觀察側(cè)看投影屏的斜視圖，圖3A是圖1中示出的投影屏的水平剖面圖。
如圖2和圖3B中所示，該投影屏由菲涅爾透鏡片2’和凸透鏡片3’組合而構(gòu)成，配置成菲涅爾透鏡片2’的菲涅爾透鏡面(菲涅爾透鏡)2和凸透鏡片3’的凸透鏡面(凸透鏡)3互相相對(duì)。在此，在菲涅爾透鏡片2’的菲涅爾透鏡面2上以同心圓狀形成多個(gè)槽(周期性結(jié)構(gòu))，在凸透鏡片3’的凸透鏡面3上并排配置了多個(gè)微細(xì)的圓柱狀透鏡面(周期性結(jié)構(gòu))。此外，菲涅爾透鏡面2的同心圓狀的槽的間距是pF，凸透鏡面3的圓柱狀透鏡面的重復(fù)間距是pL，這些間距pF、pL通常不一致，具體地說(shuō)，設(shè)定成滿足后述的關(guān)系。再有，在凸透鏡片3’的觀察側(cè)的面(凸透鏡面3的相對(duì)一側(cè)的面)上，對(duì)應(yīng)于凸透鏡面3的圓柱透鏡面的重復(fù)間距，在其非集光部上設(shè)有黑條5，在集光部上設(shè)有圓柱透鏡面6。在此，也可將凸透鏡片3’的觀察側(cè)的面上設(shè)置的圓柱透鏡面6形成為平面狀的，此外，如果不需要黑條5，則可將其省略。
再有，對(duì)于圖1和圖3A中示出的透明基板1、圖2和圖3B中示出的菲涅爾透鏡2’的透明基板和凸透鏡片3’的透明基板的一者或兩者，最好摻入由對(duì)入射光進(jìn)行散射的二氧化硅的粒子構(gòu)成的散射劑。
以下，說(shuō)明上述的投影屏中的菲涅爾透鏡和凸透鏡的間距pF、pL的所希望的關(guān)系，如上述背景技術(shù)中所說(shuō)明的那樣，在現(xiàn)有的投影屏中，通常通過(guò)將凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比pL/pF或pF/pL定為n＋0.5(n整數(shù))的附近來(lái)降低一次波紋。但是，由于如果凸透鏡的間距pL變小，則一次波紋(橢圓波紋和雙曲線波紋)的間距也變小，故關(guān)于一次波紋，即使有的話，由于間距小，故也不成為問(wèn)題。
因而，在凸透鏡的間距pL小的情況下，降低因橢圓波紋和雙曲線波紋而發(fā)生的二次波紋特別重要。在此，為了降低二次波紋，在將橢圓波紋設(shè)為PE，將雙曲線波紋設(shè)為PH(這兩者都是連接2個(gè)焦點(diǎn)的軸上或凸透鏡的重復(fù)方向上的間距)時(shí)、必須將一次波紋相互間的間距比PE/PH或PH/PE定為n’＋0.5(n’整數(shù))的附近。在此，如果將凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比pL/pF或pF/pL定為n＋0.4，n＋0.6(n整數(shù))的附近，則雖然可將一次波紋相互間的間距比PE/PH或PH/PE定為n’＋0.5，但如果凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比pL/pF或pF/pL處于n＋0.5的附近(n＋0.4，n＋0.6)，則一次波紋相互間的間距變得接近(間距比的整數(shù)部分(n’)為1)，無(wú)論怎樣，二次波紋也變強(qiáng)。
因此，在本發(fā)明中，通過(guò)將一次波紋相互間的間距比PE/PH或PH/PE定為2.5的附近以上(間距比的整數(shù)部分(n’)為2以上)，來(lái)降低二次波紋的強(qiáng)度。在此，由于如果間距比PE/PH或PH/PE比2.4小，則二次波紋變得明顯，故希望一次波紋相互間的間距比PE/PH或PH/PE以2.4為下限，處于下式(1)那樣的關(guān)系。
PE/PH≥2.4、或PH/PE≥2.4…(1)再有，希望一次波紋相互間的間距比PE/PH或PH/PE處于2.5、3.5、4.5的附近，即PE/PH或PH/PE處于2.4～2.6、3.4～3.6、4.4～9.0的范圍內(nèi)。
但是，橢圓波紋的間距PE和雙曲線波紋的間距PH以及凸透鏡的間距pL和菲涅爾透鏡的間距pF之間存在下式(2)(3)或(4)(5)那樣的關(guān)系。其中，在下式(2)～(5)中，[X]意味著X的整數(shù)部分。
在pL＞pF的情況下
PE＝1.0/(1.0/pF－[pL/pF]/pL) …(2)PH＝1.0/(1.0/pL－1.0/pF＋[pL/pF]/pL) …(3)在pF＞pL的情況下PH＝1.0/(1.0/pL－[pF/pL]/pF) …(4)PE＝1.0/(1.0/pF－1.0/pL＋[pF/pL]/pF) …(5)因而，在上述的2.4～2.6、3.4～3.6、4.4～9.0的范圍內(nèi)選擇一次波紋相互間的間距比PE/PH或PH/PE與在1.1～1.3或1.7～1.9的范圍內(nèi)選擇凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比pL/pF或pF/pL是同義的。在此，如果間距比pL/pF或pF/pL比1.1小或比1.9大，則間距比pL/pF或pF/pL接近于1或2，一次波紋變得明顯。相反，如果間距比pL/pF或pF/pL比1.3大比1.7小，則間距比pL/pF或pF/pL接近于1.5，如上所述，二次波紋變得明顯。
如上所述，在使一次波紋相互間的間距比PE/PH或PH/PE滿足上式(1)的情況下，可使二次波紋的強(qiáng)度降低，變得不明顯。但是，在該情況下，一次波紋的間距也變大，一次波紋變得明顯。因此，在本發(fā)明中，使橢圓波紋的間距PE和雙曲線波紋的間距PH中的較大的一個(gè)值比對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō)能分解地看到的1.5mm的間距小即可。即，使橢圓波紋的間距PE和雙曲線波紋的間距PH滿足下式(6)即可。
MAX(PE，PH)＜1.5mm…(6)再有，上述那樣的間距比PE/PH或PH/PE、pL/pF或pF/pL在凸透鏡的間距pL為0.3mm以下的情況下特別有效。
實(shí)施例其次，敘述上述的實(shí)施形態(tài)的具體的實(shí)施例。在此，作為將菲涅爾透鏡和凸透鏡組合起來(lái)的投影屏，準(zhǔn)備了菲涅爾透鏡的間距pF不同的下述表1那樣的投影屏(實(shí)施例1～12)。再有，在實(shí)施例1～12的任一個(gè)中都將凸透鏡的間距pL定為0.15mm。
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而且，關(guān)于上述表2中示出的比較例1～7，在觀察了投影屏上的投影圖象的結(jié)果，關(guān)于比較例1、2、3、6和7，是二次波紋發(fā)生得很強(qiáng)從而不能正常使用的狀態(tài)。此外，關(guān)于比較例4和5，是一次波紋發(fā)生得很強(qiáng)從而不能正常使用的狀態(tài)。
再有，圖4是示出上述實(shí)施例6的二次波紋的狀況的圖，圖5是示出上述比較例2的二次波紋的狀況的圖。如圖4和圖5中所示可知，與圖5相比，圖4的波紋不明顯。
以上就應(yīng)用本發(fā)明的投影屏的具體的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限定于這些實(shí)施例，可進(jìn)行各種變形。此外，作為應(yīng)用本發(fā)明的投影屏，不限定于圖1和圖3A中示出的結(jié)構(gòu)和圖2和圖3B中示出的結(jié)構(gòu)，可適用于在投影屏內(nèi)包含菲涅爾透鏡面和凸透鏡面的所有的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種將菲涅爾透鏡和凸透鏡組合起來(lái)的投影屏，其特征在于將凸透鏡的間距設(shè)為pL，將菲涅爾透鏡的間距設(shè)為pF，在pL＞pF的情況下，設(shè)成PE＝1.0/(1.0/pF－[pL/pF]/pL)PH＝1.0/(1.0/pL－1.0/pF＋[pL/pF]/pL)在pF＞pL的情況下，設(shè)成PH＝1.0/(1.0/pL－[pF/pL]/pF)PE＝1.0/(1.0/pF－1.0/pL＋[pF/pL]/pF)時(shí)，([X]X的整數(shù)部分)滿足PE/PH≥2.4或PH/PE≥2.4。
2.如權(quán)利要求1中所述的投影屏，其特征在于PE和PH還滿足MAX(PE，PH)＜1.5mm。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的投影屏，其特征在于PE/PH或PH/PE處于2.4～2.6、3.4～3.6、4.4～9.0的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1或2中所述的投影屏，其特征在于pL/pF或pF/pL處于1.1～1.3或1.7～1.9的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1或2中所述的投影屏，其特征在于pL為0.3mm以下。
6.一種將菲涅爾透鏡和凸透鏡組合起來(lái)的投影屏，其特征在于凸透鏡和菲涅爾透鏡的間距比pL/pF或pF/pL處于1.1～1.3或1.7～1.9的范圍內(nèi)。
全文摘要
提供一種即使凸透鏡的間距變細(xì)，一次波紋和二次波紋也都不會(huì)變得明顯的投影屏。將透明基板(1)的菲涅爾透鏡面(2)的同心圓狀的槽的間距設(shè)為P
文檔編號(hào)G03B21/62GK1239555SQ9880131
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1998年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月12日
發(fā)明者后藤正浩 申請(qǐng)人:大日本印刷株式會(huì)社