DE69837591T2

DE69837591T2 - Rückprojektionsschirm mit einem Prisma

Info

Publication number: DE69837591T2
Application number: DE69837591T
Authority: DE
Inventors: Hajime Kitakanbara-gun Yamashita; Kiyoshi Kitakanbara-gun Morimoto; Yoshihiro Kitakanbara-gun Kumagai; Hideki Kuraray Co. Kitakanbara-gun Kobayashi
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: DE69837591D1; EP0924557B1; EP0924557A3; EP0924557A2; US6292295B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Rückprojektionsschirm, der für eine Rückprojektionsanzeige zu verwenden ist.
Eine Rückprojektionsanzeige, wie sie in 15 gezeigt ist, umfaßt ein Projektionsrohr 1 zum Projizieren von optischen Bildern, eine Projektionslinse 2 zum Vergrößern der optischen Bilder, die von dem Projektionsrohr 1 projiziert sind bzw. werden, und einen Rückprojektionsschirm 3 zum Ausbilden von Bildern der vergrößerten optischen Bilder, und ein Beobachter P beobachtet die vergrößerten optischen Bilder, die von dem Projektionsrohr 1 hinter dem Schirm 3 zu dem Schirm 3 projiziert sind.
Als der Rückprojektionsschirm 3 besteht ein Zwei-Platten-Typ-Schirm aus einem Fresnel-Linsenblatt 4 zum Konvergieren von Lichtfluß, der von dem Projektionsrohr 1 projiziert ist, zu der Richtung des Beobachters P, und einem linsenförmigen Linsenblatt 5, welches das Licht, das von dem Fresnel-Linsenblatt 4 emittiert ist, zu der horizontalen Richtung des Schirms (Schirmbreitenrichtung), und der Höhenrichtung (Schirmhöhenrichtung) unter bzw. bei vorbestimmten Winkeln mit bzw. bei einer geeigneten Rate für das Aufweiten eines Sichtwinkels auf einen vorbestimmten Bereich dispergiert bzw. aufweitet.
Kürzlich wurde in Rückprojektionsanzeigen ein Absenken des Abstands zwischen der Projektionslinse 2 und dem Schirm 3 nachgefragt bzw. gefordert, um die Anzeige schmäler bzw. dünner zu machen. Um diesem Erfordernis zu genügen, ist es notwendig, den Fresnel-Winkel des Fresnel-Linsenblatts 4 zu erhöhen. Wenn dieser Fresnel-Winkel erhöht wird, steigt jedoch der Reflektionsverlust an dem peripheren bzw. Umfangsbereich des Fresnel-Linsenblatts 4 an und das Verhältnis von Luminosität bzw. Helligkeit an den Ecken des Schirms 3 zu jenem am zentralen bzw. Zentrumsbereich des Schirms 3 (sogenanntes Umfangs-Luminanzverhältnis) fällt ab, was ein Problem darstellt.
Wenn die Spitzenschirmverstärkung erhöht wird, um die Luminosität der Rückprojektionsanzeige zu verbessern, ist der Abfall einer peripheren bzw. Umfangsluminanz ein noch größeres Problem, da die Quantität bzw. Menge des Diffusers, welcher in die Komponentenmaterialien des Schirms 3 zum Einstellen der Dispergierbarkeit des Lichts gemischt ist, das von dem Schirm 3 emittiert ist, abgesenkt wird.
Konventionellerweise wurden zahlreiche Gegenmaßnahmen gegen ein derartiges Problem eines peripheren Luminanzverlusts bzw. -abfalls nahegelegt bzw. vorgeschlagen. Beispielsweise ist die linsenförmige Linse 7 für eine vertikale Diffusion an der gegenüberliegenden Seite der Fresnel-Linse 8 des Fresnel-Linsenblatts 4 durch ein vertikales Anordnen von zahlreichen Einheitslinsen angeordnet, welche mikrozylindrische Linsen 7u sind, die mit ihrer Längsrichtung in der horizontalen Richtung angeordnet sind, wie dies in 16 gezeigt ist (beispielsweise japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2-18540). Ein weiteres Verfahren, das bekannt ist, ist ein Erhöhen des vertikalen Zerstreuungsvermögens des Lichts einer vertikalen, linsenförmigen Linse an dem Umfangsbereich mehr als an dem zentralen Bereich des Schirms, wie dies in 17 gezeigt ist, so daß ein Abfall der Luminanz an dem Umfangsbereich gesteuert bzw. geregelt werden kann (beispielsweise japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 7-134338).
Ein weiteres Verfahren ist, das Licht in der vertikalen Richtung zu der Richtung des Beobachters zu richten, indem zwei lineare Fresnel-linsenförmige Linsen (zwei lineare Fresnel-Linsen, welche auch als linsenförmige Linsen dienen) 9a und 9b kombiniert werden, um die Luminosität bzw. Helligkeit an dem Umfangsbereich des Schirms zu verbessern, wie dies in 18 gezeigt ist (USP Nr. 4531812).
Ein weiteres Verfahren ist ein Kombinieren von zwei Fresnel-Linsen, eine für die vertikale Richtung und die andere für die horizontale Richtung, um das Bildlicht zu der vertikalen Richtung abzulenken (USP Nr. 5477380).
Ein weiteres Verfahren ist ein Verwenden eines Fresnel-Linsenblatts, wo eine Fresnel-Linse auf der einfallenden bzw. Einfallsoberfläche des Lichts von dem Projektionsrohr angeordnet ist, und ein lineares Prisma für ein Ablenken von Licht in der vertikalen Richtung auf der austretenden Oberfläche angeordnet ist (USP Nr. 4512631).
Mit dem oben erwähnten Verfahren eines Verwendens der linsenförmigen Linse 7 für eine vertikale Diffusion bzw. Zerstreuung in 16 verschlechtert sich jedoch, wenn die Spitzenschirmverstärkung 7 übersteigt, eine Farbunregelmäßigkeit (Farbverschiebung) des Schirms, da der Brechungsindex von Materialien in Abhängigkeit von der Differenz der Farbe (Wellenlängendifferenz) differiert, und daher differiert der Reflexionsverlust auf der Fresnel-Linse in Abhängigkeit von dem Unterschied der Farbe, obwohl eine Farbunregelmäßigkeit des Schirms nicht ein Problem ist, wenn die Spitzenschirmverstärkung niedrig ist, aufgrund des Beitrags einer Diffusion von Lichtern in der vertikalen Richtung der linsenförmigen Linse 7 für eine vertikale Diffusion. Ein weiteres Problem ist jenes, daß, wenn das Zerstreuungsvermögen der linsenförmigen Linse 7 für eine vertikale Diffusion erhöht wird, um die periphere Luminanz zu erhöhen, die Schirmverstärkung am zentralen Bereich des Schirms abfällt.
Wenn eine vertikale, linsenförmige Linse verwendet wird, wo das vertikale Zerstreuungsvermögen von Licht höher an dem Umfangsbereich als an dem zentralen Schirmbereich ist, können sowohl die Luminosität an dem peripheren Bereich des Schirms als auch die Luminosität bzw. Helligkeit an dem gesamten Schirm implementiert werden, was unähnlich dem Fall eines Verwendens einer vertikalen, linsenförmigen Linse ist, wo die vertikale Diffusion bzw. Streuung von Licht gleichmäßig ist, wobei es jedoch selbst in diesem Fall an dem peripheren Bereich des Schirmlichts L_o, welches nicht nur zu der Richtung des Beobachters P streut, sondern auch zu dem ungültigen Bereich an der Oberseite und dem Boden des Schirms, wie dies in 17 gezeigt ist, unmöglich macht, eine Lichtverwendungseffizienz zu verbessern.
In dem Fall eines Verfahrens in 18, wo zwei lineare Fresnel-linsenförmige Linsen 9a und 9b kombiniert sind bzw. werden, ist ein Verlust von Licht aufgrund von Reflexion größer als in dem Fall eines Verwendens einer kreisförmigen Fresnel-Linse, da die Brechung an den linearen Fresnel-linsenförmigen Linsen 9a und 9b hoch ist. Auch in dem Fall eines Schirms, der die linearen Fresnel-linsenförmigen Linsen 9a und 9b verwendet, sinkt eine Lichtverwendungs effizienz in dem effektiven Bereich des Schirms aufgrund der Diffusion bzw. Streuung von Licht ab.
Selbst in dem Schirm, wo zwei lineare Fresnel-Linsen, eine für die vertikale Richtung und die andere für die horizontale Richtung, kombiniert sind, um das Bildlicht in der vertikalen Richtung abzulenken, ist der Verlust von Licht größer als in dem Fall eines Verwendens einer kreisförmigen Fresnel-Linse.
In dem Fall eines Schirms, der ein Fresnel-Linsenblatt verwendet, wo eine Fresnel-Linse auf der einfallenden Oberfläche des Lichts von dem Projektionsrohr ist und sich ein lineares Prisma zum Ablenken von Licht in der vertikalen Richtung an der austretenden Oberfläche befindet, erhöht ein Anordnen der Fresnel-Linse auf der einfallenden Oberfläche des Lichts von dem Projektionsrohr den Verlust von Licht.
US 4 919 518A offenbart einen Mehrschirmprojektor, der aus einer Mehrzahl von Einheitsmodulprojektoren zusammengesetzt ist, wobei jeder Einheitsmodulprojektor ein Fresnel-Linsenblatt, ein linsenförmiges Linsenblatt und Prismenblatt beinhaltet, das dazwischen angeordnet ist.
Dementsprechend ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Probleme des Standes der Technik zu lösen, um die Spitzenschirmverstärkung zu erhöhen und um das periphere Luminanz- bzw. Helligkeitsverhältnis ohne Verschlechterung einer Lichtverwendungseffizienz zu verbessern.
Die Erfinder haben entdeckt bzw. festgestellt, daß die periphere Luminanz eines Schirms verbessert werden kann, ohne eine Lichtverwendungseffizienz zu verschlechtern, indem das lineare Prisma für ein Steuern bzw. Regeln von Licht in der vertikalen Richtung an der Lichteinfallsseite des Fresnel-Linsenblatts angeordnet ist und das Licht, das von den Ecken des Fresnel-Linsenblatts emittiert ist, zu der Richtung des Beobachters konvergiert bzw. gebündelt wird, da das periphere Luminanz- bzw. Helligkeitsverhältnis des Schirms durch die vertikale Streuungs- bzw. Diffusionscharakteristik von Licht dominiert ist, und haben die vorliegenden Erfindung komplettiert.
Gemäß der Erfindung wird ein Rückprojektionsschirm zur Verfügung gestellt, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Unteransprüchen definiert.
Spezifischer stellt betreffend die Form des linearen Prismas des Rückprojektionsschirms die vorliegende Erfindung eine Ausbildung zur Verfügung, wo die Querschnittsform des Einheitsprismas, das das Linearprisma zusammensetzt bzw. ausbildet, aus einem geraden Linienteil und einem gekrümmten Teil in der Schirmhöhenrichtung zusammengesetzt ist, und 0,1 ≦ r/p ≦ 4 (wo p ≧ 0,05) und h ≧ 0,005 erfüllt sind, wenn der Abstand bzw. die Teilung des Einheitsprismas p (mm) ist, der Radius, wenn die Form des gekrümmten Teils mit einem Kreis angenähert ist, r ist (mm) und die Höhe des Prismas h (mm) ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Ausbildung zur Verfügung, wo der Prismenwinkel des linearen Prismas 0° am Schirmzentralbereich ist und 3°~15° an einer 90% oder äußeren Position von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung ist.
Auch stellt in dem oben erwähnten Rückprojektionsschirm die vorliegende Erfindung eine Ausbildung zur Verfügung, wo das linsenförmige Linsenblatt ein doppelseitiges linsenförmiges Linsenblatt ist, welches eine linsenförmige Linse auf der Einfallsseiten-Oberfläche und auf der Austrittsseiten-Oberfläche der Bildlichter aufweist und die Oberseite der linsenförmigen Linse an der Austrittsseiten-Oberfläche grob an einer fokussierenden bzw. Fokussierposition auf der linsenförmigen Linse der einfallsseitigen Oberfläche ausgebildet ist.
Gemäß dem Rückprojektionsschirm der vorliegenden Erfindung ist ein lineares Prisma, welches als eine lineare Fresnel-Linse wirkt, an der Oberfläche der Projektions-Lichtquellenseite des Fresnel-Linsenblatts ausgebildet. Während die linsenförmige Linse für eine vertikale Diffusion, welche für einen konventionellen Rückprojektionsschirm verwendet wird, versucht, die periphere Luminanz bzw. Helligkeit des Schirms zu verbessern, indem die Dispergierbarkeit bzw. das Zerstreuungsvermögen von Licht verwendet wird, kann dieses lineare Prisma, welches Licht ablenken kann, das von dem Schirm zu der Richtung des Beobachters emittiert wird, effektiv eine periphere Luminanz in der Schirmhöhenrichtung verbessern.
Wenn eine kreisförmige Fresnel-Linse auf der Oberfläche an der Projektions-Lichtquellenseite des Fresnel-Linsenblatts ausgebildet wird, wird Licht, das auf der ansteigenden bzw. Anstiegsoberfläche der kreisförmigen Fresnel-Linse eintritt, nicht durch den Schirm durchtreten, was eine Licht verwendungseffizienz absenkt bzw. verschlechtert, wobei jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung, wo die kreisförmige Fresnel-Linse auf der Oberfläche an der Beobachterseite des Fresnel-Linsenblatts ausgebildet ist, der Verlust von einfallendem Licht abgesenkt werden kann.
Vorzugsweise wird betreffend die Form bzw. Gestalt des linearen Prismas dieses Rückprojektionsschirms, wenn die Querschnittsform des Einheitsprismas, das das lineare Prisma zusammensetzt bzw. aufbaut, aus einem geraden Linienteil und einem gekrümmten Teil in der Schirmhöhenrichtung zusammengesetzt ist (d.h. eine Form, wo die Oberseite des Prismas abgerundet ist), Licht, welches von dem gekrümmten Teil zu dem Prisma eintritt, diffundiert bzw. gestreut, wodurch ein Geist, welcher generiert bzw. erzeugt wird, wenn der Prismenwinkel bei einem spezifischen Winkel liegt, nicht auftreten kann. Dies bedeutet, daß ein heller Schirm beobachtet werden kann, selbst wenn der Schirm von einem tiefen Winkel beobachtet bzw. betrachtet wird.
Vorzugsweise wird, wenn der Prismenwinkel des linearen Prismas 0° an dem Schirmzentrumsbereich und 3°~15° bei einer 90% oder äußeren bzw. Außenposition von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung ist, dann ein Lichtverlust an dem linearen Prisma an der Projektionsquellenseite und auf der kreisförmigen Fresnel-Linse auf der Beobachterseite abgesenkt, und die Lichtübertragungsfähigkeit bzw. -durchlässigkeit des Blatts, welches aus dem linearen Prisma und der kreisförmigen Fresnel-Linse besteht, kann erhöht werden.
1 ist eine Außenansicht des Rückprojektionsschirms, der ein Prisma der vorliegenden Erfindung inkorporiert;
2 ist eine Außenansicht des Fresnel-Linsenblatts, das ein Prisma inkorporiert;
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Lichter des Fresnel-Linsenblatts darstellt, das ein Prisma inkorporiert;
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Lichter des Rückprojektionsschirms darstellt, der ein Prisma inkorporiert;
5A, 5B, 5C und 5D sind Querschnittsansichten des Einheitsprismas;
6 ist ein relationales bzw. Beziehungsdiagramm des Prismenwinkels und der Lichtdurchlässigkeit des Fresnel-Linsenblatts, das ein Prisma inkorporiert;
7 ist ein Beziehungsdiagramm des Prismenwinkels des Einheitsprismas und des Abstands von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung;
8 ist ein Beziehungsdiagramm der Höhe der Linse des Einheitsprismas und des Abstands von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung;
9 ist ein Beziehungsdiagramm des Verhältnisses zwischen dem Abstand D_a (mm) von der Projektionslichtquelle zu dem Fresnel-Linsenblatt und der Fokuslänge bzw. Brennweite f (mm) der kreisförmigen Fresnel-Linse (f/D_a), dem Abstand D_a (mm) von der Projektionslichtquelle zu dem Fresnel-Linsenblatt und dem Abstand D_b (mm) zwischen dem konvergierenden bzw. Konvergenzpunkt und dem Fresnel-Linsenblatt;
10 ist eine Beziehungsdiagramm zwischen dem Abstand Y (mm) von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung und r/p;
11 ist ein Diagramm, das die typische Querschnittsform des Einheitsprismas darstellt;
12 ist ein Diagramm, das die typische Querschnittsform des Einheitsprismas darstellt;
13 ist ein Diagramm, das die typische Querschnittsform des Einheitsprismas darstellt;
14 ist ein Diagramm, das die typische Querschnittsform des Einheitsprismas darstellt;
15 ist ein erläuterndes Diagramm, das die allgemeinen Lichter des Rückprojektionsschirms darstellt;
16 ist eine Querschnittsansicht eines konventionellen Fresnel-Linsenblatts;
17 ist eine Querschnittsansicht eines konventionellen Fresnel-Linsenblatts; und
18 ist eine Außenansicht eines konventionellen Fresnel-Linsenblatts.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen ein gleiches oder ähnliches aufbauendes bzw. zusammensetzendes Element.
1 ist eine Außenansicht eines Rückprojektionsschirms 10, der ein Prisma in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung inkorporiert, und 2 ist eine externe bzw. Außenansicht eines Fresnel-Linsenblatts, das ein Prisma 11 beinhaltet, das für diesen Schirm 10 verwendet wird.
Dieser Schirm 10 wird für ein projektionsoptisches System verwendet, wo Projektionslicht von dem Projektionsrohr senkrecht von der rückwärtigen Oberfläche des Schirms 10 zu dem Schirm 10 eintritt, gerade wie bei einem konventionellen Rückwärtstyp-Projektionsschirm, der in 15 gezeigt ist.
Wie 1 zeigt, umfaßt dieser Schirm 10 ein Fresnel-Linsenblatt, das ein Prisma 11 und ein linsenförmiges Linsenblatt 12 inkorporiert. Wie 2 zeigt, hat das Fresnel-Linsenblatt, das ein Prisma 11 inkorporiert, ein lineares Prisma 13 an der Projektions-Lichtquellenseite, wo eine Mehrzahl von Einheitsprismen 13u, deren Höhe in einer horizontalen Richtung x des Schirms festgelegt ist und deren Höhe in der Schirmhöhenrichtung y unterschiedlich ist, in der Schirmhöhenrichtung y angeordnet ist. Das Fresnel-Linsenblatt, das ein Prisma 11 inkorporiert bzw. beinhaltet, hat auch eine kreisförmige Fresnel-Linse 14 an der Beobachterseite.
Wenn das lineare bzw. Linearprisma 13 auf der Projektions-Lichtquellenseite des Fresnel-Linsenblatts 11 auf diese Weise ausgebildet ist bzw. wird, ist es möglich, den Prismenwinkel der Einheitsprismen 13u unterschiedlich an der Ober- und Unterseite in der Schirmhöhenrichtung y des Fresnel-Linsenblatts 11 zu machen, und die Ausrichtung bzw. Orientierung des Prismas zu machen, daß sie symmetrisch an der Oberseite und dem Boden in der Schirmhöhenrichtung y ist, wie dies in 2 gezeigt ist. Dies macht es möglich, Licht, das von dem Fresnel-Linsenblatt 11 emittiert wird, weiter abzulenken, wenn es sich den Oberseiten- und Bodenecken des Fresnel-Linsenblatts 11 nähert, und das Licht, das von dem peripheren bzw. Umfangsbereich des Fresnel-Linsenblatts 11 zu dem Beobachter P emittiert ist, ohne Verschlechtern einer Lichtverwendungseffizienz zu richten bzw. zu lenken, wie dies in 3 gezeigt ist.
Die konvergierende Funktion des linearen Prismas 13 ist dieselbe wie die konvergierende Funktion der linearen Fresnel-Linse, welche Bildlichter in Schirmhöhenrichtung y konvergiert bzw. bündelt, jedoch ist in dem Fall einer linearen Fresnel-Linse, welche grundsätzlich Licht durch sich selbst konvergiert, der Reflexionswinkel groß, wobei jedoch der Hauptunterschied der vorliegenden Erfindung jener ist, daß der Brechungswinkel abgesenkt werden kann und ein Reflexionsverlust klein gemacht wird, da ein lineares Prisma 13 und die kreisförmige Fresnel-Linse 14 kombiniert sind bzw. werden.
Die kreisförmige Fresnel-Linse 14 auf der Oberfläche an der Betrachter- bzw. Beobachterseite des Fresnel-Linsenblatts 11 konvergiert Licht, das von dem Projektionsrohr 1 emittiert ist, zu einer vorgeschriebenen Bündelungs- bzw. Konvergenzposition. Das lineare Prisma 13 auf der Oberfläche an der Projektions-Lichtquellenseite des Fresnel-Linsenblatts 11 lenkt andererseits Licht, das von dem Fresnel-Linsenblatt 11 emittiert ist, stärker ab, wenn es sich den Oberseiten- und Bodenecken des Fresnel-Linsenblatts 11 nähert, wie dies oben erwähnt ist. Daher ist in dem peripheren bzw. Umfangsbereich dieses Schirms 10 der konvergierende bzw. Konvergenzabstand D_v in der Höhenrichtung y des Schirms 10 kürzer als der Konvergenzabstand D_h in der horizontalen Richtung x des Schirms, wie dies in 4 gezeigt ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, den Konvergenzabstand D_v in der Schirmhöhenrichtung kürzer als den Konvergenzabstand D_h in der horizontalen Richtung x des Schirms in einem 10% oder äußeren Bereich von dem zentralen Bereich 10₀ des Schirms 10 in der Schirmhöhenrichtung y derart zu machen, daß eine Gleichmäßigkeit einer Helligkeit bzw. Luminosität auf dem Schirm 10 besser sein kann.
Es ist bevorzugt, die Brennweite f (mm) der kreisförmigen Fresnel-Linse 14 einzustellen bzw. festzulegen, welche den Konvergenzabstand D_h in der horizontalen Richtung x des Schirms 10 definiert, um
0,8 < f/D_a < 1,0
zu erfüllen, wo D_a (mm) der Abstand von der Projektionslichtquelle 1 zu dem Fresnel-Linsenblatt 11 ist, um die Lichtgleichmäßigkeit auf dem gesamten Schirm 10 zu verbessern.
5A ist eine Querschnittsansicht der bevorzugten Form bzw. Gestalt des Einheitsprismas 13u des linearen Prismas 13. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Querschnittsform des Einheitsprismas 13u ein Dreieck sein, wie dies in 5B gezeigt ist, jedoch ist es bevorzugt, eine Form zu sein, bestehend aus einem geraden Linienteil bzw. Teil einer geraden Linie zum Ausbilden der Prismenoberfläche 13a und dem gekrümmten Teil 13b, der durch einen Bogen angenähert ist, wie dies in 5A gezeigt ist. Indem die Form des Einheitsprismas 13u derart ausgebildet wird, wird Licht, welches von dem gekrümmten Teil 13b zu dem linearen Prisma 13 eintritt, diffundiert bzw. gestreut, weshalb, wenn das Einheitsprisma 13u eine Querschnittsform aufweist, die in 5B gezeigt ist, ein Geist, der an bzw. bei einem spezifischen Prismenwinkel θ generiert bzw. erzeugt wird, gelöscht werden kann. Auch wenn der Beobachter den Schirm 10 von einem tiefen Winkel betrachtet, kann der Schirm 10 als hell beobachtet werden.
Als eine Form des Einheitsprismas 13u kann die Querschnittsform derart sein, daß die ansteigende bzw. Anstiegsoberfläche 13c des Prismas eine konkave Linsenform bzw. Form einer konkaven Linse aufweist, wie dies in 5c gezeigt ist. Dies kann auch den Geist löschen.
Auch als eine Form des Einheitsprismas 13u kann die Anstiegsoberfläche 13c des Prismas Mikrohöcker aufweisen, wie dies in 5D gezeigt ist. Auch dies kann den Geist löschen.
Wenn der Radius eines Bogens, welcher den gekrümmten Teil 13b annähert, r (mm) ist, und die Länge von einem Abstand bzw. einer Teilung p (mm) ist und die Höhe des Prismas h (mm) ist, ist es bevorzugt, daß
0,1 ≦ r/P ≦ 4 (wo p ≧ 0, 05) und h ≧ 0,005
für die Querschnittsform des Einheitsprismas 13u erfüllt werden, so daß eine Gleichmäßigkeit einer Helligkeit auf dem gesamten Schirm aufrecht erhalten werden kann, wenn der Schirm 10 von einer anderen Position als der Position des Beobachters P beobachtet wird, die in 3 gezeigt ist.
Es ist auch bevorzugt, den Prismenwinkel θ (deg) des linearen Prismas 13 zu machen, daß er 0° an dem Schirmzentralbereich ist und 3°~15° an einer 90% oder Außenposition von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung ist. Dies kann eine Lichtdurchlässigkeit T(%) an den Schirmecken des Fresnel-Linsenblatts erhöhen, das ein Prisma 11 inkorporiert, wenn der Konvergenzabstand des Fresnel-Linsenblatts, das ein Prisma 11 inkorporiert, konstant ist, und kann den Lichtverlust absenken, wie dies in 6 gezeigt ist.
Das relationale bzw. Beziehungsdiagramm von Prismenwinkel θ (deg) und Lichtdurchlässigkeit T(%) in 6 kann durch ein Berechnen einer Reflexionsfähigkeit auf der Oberfläche der kreisförmigen Fresnel-Linse 14 und der Oberfläche des linearen Prismas 13 bestimmt werden. Das in 6 gezeigte Beispiel wurde für den Fall berechnet, wenn die kreisförmige Fresnel-Linse 14 und das lineare Prisma 13 derart kombiniert sind, daß der Konvergenzabstand des Schirms konstant wird.
Als ein Aspekt, um den Prismenwinkel θ (deg) oder die Höhe h (mm) des Einheitsprismas 13u unterschiedlich zwischen dem Schirmzentrumsbereich und den Oberseiten- und Bodenkanten bzw. -rändern des Schirms zu machen, ändert sich der Prismenwinkel θ (deg) oder die Höhe h (mm) kontinuierlich in bezug auf den Abstand Y (mm) von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung, wie dies in 7 oder 8 gezeigt ist. Wie dies mit einer unterbrochenen Linie in den Figuren gezeigt ist, kann ein flacher bzw. ebener Bereich, wo die Einheitsprismen nicht ausgebildet sind, an dem Schirmzentrumsbereich angeordnet sein.
Die Form bzw. Gestalt des linearen Prismas 13, welches die obige Form aufweist, kann aus der folgenden (Formel 1) abgeleitet werden
Der Prismenwinkel θ (deg) kann aus der folgenden (Formel 2) bestimmt werden θ = arcTAN (dH/dy) (Formel 2)
In den obigen (Formel 1) und (Formel 2) sind C, K, D, E, F und G jeweils die Formfaktoren der Änderung der Höhe des Prismas, ist Y (mm) ein Abstand von dem Zentrum des Schirms 10 und H ist (mm) die Höhe des Prismas.
Da das linsenförmige Linsenblatt 12, das den Rückprojektionsschirm zusammensetzt bzw. ausbildet, ein Prisma 10 der vorliegenden Erfindung inkorporiert, ist es bevorzugt, ein doppelseitiges, linsenförmiges Linsenblatt zu verwenden, wo eine linsenförmige Linse 12i der Einfallsseite auf der Lichtquellenseitenoberfläche des Bildlichts ist, eine linsenförmige Linse 12o der Austrittsseite auf der Beobachterseite ist, und die Oberseite der linsenförmigen Linse 12o der Austrittsseite grob an der Fokussierposition der linsenförmigen Linse 12i der Einfallsseite ausgebildet ist, wie dies in 1 gezeigt ist. Es ist auch bevorzugt, eine Lichtadsorptionsschicht 15 an dem Nicht-Konvergenzbereich der linsenförmigen Linse 12i der Einfallsseite auf der linsenförmigen Linse 12o der Austrittsseite auszubilden.
BEISPIELE
Arbeitsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun konkret unten beschrieben.
Arbeitsbeispiele 1~3, Vergleichsbeispiele 1, 2
Es wurden 50 Zoll große Rückprojektionsanzeigen unter Verwendung des Schirms in 1 (Arbeitsbeispiel 1~3) hergestellt, wobei der Schirm in 15 (Vergleichsbeispiel 1) oder der Schirm bestehend aus einer linsenförmigen Linse für eine vertikale Diffusion in 17 und einem linsenförmigen Linsenblatt besteht (das auf einer Beobachterseite angeordnet ist) (Vergleichsbeispiel 2).
Tabelle 1 zeigt die Formfaktoren, wenn die Form bzw. Gestalt der Fresnel-Linsenblätter dieser Schirme mit der oben erwähnten (Formel 1) dargestellt wird. Als ein linsenförmiges Linsenblatt dieser Schirme wurden doppelseitige, linsenförmige Linsenblätter verwendet, die schwarze Streifen (eine Lichtabsorptionsschicht) mit einem Abstand von 0,72 mm aufweisen.
Es wurden der konvergierende bzw. Konvergenzabstand (m) von links nach rechts (horizontale Richtung) des Schirms, der Konvergenzabstand (m) von der Oberseite zum Boden (Höhenrichtung) des Schirms berechnet, und die Spitzenschirmverstärkung, das Umfangshelligkeitsverhältnis (%) und die Abweichung von CYE Farbkoordinaten an den Schirmecken von der Farbkoordinaten am zentralen Bereich gemessen. Der Abstand zwischen dem Projektionsrohr und dem Schirm ist 826 mm für die Arbeitsbeispiele 1 und 3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 und 866 mm für das Arbeitsbeispiel 2. Die Meßposition der obigen Evaluierungs- bzw. Auswertungsmerkmale ist 3 m von der vorderen Fläche des Schirms. Um die Spitzenschirmverstärkung auf konstant einzustellen, wurde ein Diffuser auf dem Schirm für das Fresnel-Linsenblatt verteilt, beinhaltend ein Prisma und das Vergleichsbeispiel 1.
Tabelle 1 zeigt das Ergebnis. [Tabelle 1]
Wie das Ergebnis in Tabelle 1 zeigt, wurden in dem Fall der Schirme der Arbeitsbeispiele 1~3, wo die linearen Prismen auf der Lichtquellenseitenoberfläche des Fresnel-Linsenblatts des Schirms inkorporiert bzw. aufgenommen sind, das periphere bzw. Umfangshelligkeitsverhältnis (%) und die Abweichung der CYE Farbkoordinaten an den Ecken des Schirms von den Farbkoordinaten an dem Zentralbereich verbessert verglichen mit dem Schirm des Vergleichsbeispiels 1. Selbst verglichen mit dem Schirm des Vergleichsbeispiels 2, der eine linsenförmige Linse für eine vertikale Diffusion an der Lichtquellenseite des Fresnel-Linsenblatts aufweist, sind die Umfangshelligkeitsverhältnisse der Schirme der Arbeitsbeispiele 1~3 besser. Als eine Folge kann ein Schirm mit einem hohen Umfangshelligkeitsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Bezugsbeispiel 1
Um eine optimale Beziehung zwischen dem Abstand D_a (mm) von der Projektionslichtquelle zu dem Fresnel-Linsenblatt und der Brennweite f (mm) der kreisförmigen Fresnel-Linse zu überprüfen, wurde ein Abstand D_a von der Projektionslichtquelle zu dem Fresnel-Linsenblatt auf verschiedene Werte in einem Bereich von 500~1200 mm festgelegt und (f/D_a) wurde auf verschiedene Werte in einem Bereich von 0,75 1,05 festgelegt, und der Abstand D_b (mm) zwischen dem Konvergenzpunkt, welcher durch den Abstand D_a und (f/D_a) bestimmt ist, und dem Fresnel-Linsenblatt wurde berechnet.
Tabelle 2 und 9 zeigen das Ergebnis.
Wie das Ergebnis zeigt, wenn der Wert (f/D_a) kleiner als 1,0 ist, konvergiert Bildlicht in der Richtung cf des Beobachtungspunkts und der Schirm wird heller. Wenn Bildlicht zu stark konvergiert, wenn der Wert kleiner als 0,8 ist, tendiert der Schirmumfangsbereich dazu, gelb und cyan gefärbt zu sein. Daher ist 0,8~1,0 vorzugsweise als der Wert von (f/D_a). [Tabelle 2]
Bezugsbeispiel 2
Um einen optimalen Wert von r/p zu bestimmen, wenn der Radius eines Bogens, welcher das gekrümmte Teil 13b annähert, r (mm) ist und die Länge eines Abstands p (mm) für die Querschnittsform des Einheitsprismas 13u des linearen Prismas ist (siehe 5A), wurden die folgenden vier Arten von Formen als das Einheitsprisma 13u unter Verwendung der Formfaktoren C und K von (Formel 1), welche die Form des oben erwähnten linearen Prismas darstellen, des Projektionsabstands a (mm) der Prismenoberfläche 13a des Einheitsprismas 13u in der Schirmhöhenrichtung und des Projektionsabstands b (mm) des gekrümmten Teils 13b des Einheitsprismas 13u in der Schirmhöhenrichtung angenommen, und für jede Art wurde r/p in dem Bereich bestimmt, dessen Abstand Y (mm) bis zu 500 mm von dem Schirmzentrum in der Schirmhöhenrichtung ist. 11~14 zeigen diese vier Arten von Formen. "Form ohne r" in den Figuren ist der Fall, wenn der Radius r des gekrümmten Teils "0" ist, und die angenäherte Form ist der Fall, wenn die Prismenform unter Verwendung des Projektionsabstands a und b angenähert ist.

(1) Wenn der Prismenwinkel θ klein und der Radius r des gekrümmten Teils groß ist: C = 1,0E–4, K = –0,44, a = 0,7, b = 0,64
(2) Wenn der Prismenwinkel θ klein ist und der Radius r des gekrümmten Teils klein ist: C = 1,0E–4, K = –0,44, a = 0,7, b = 0,30
(3) Wenn der Prismenwinkel θ groß ist und der Radius r des gekrümmten Teils groß ist: C = 5,0E–4, K = –0,44, a = 0,7, b = 0,64
(4) Wenn der Prismenwinkel θ groß ist und der Radius r des gekrümmten Teils klein ist: C = 5,0E–4, K = –0,44, a = 0,7, b = 0,30

Tabelle 3 und 10 zeigen dieses Ergebnis. Es wurde bestätigt, daß die Form des Einheitsprismas der Arbeitsbeispiele 0,1~4 von r/p erfüllt wurde. Wenn r/p kleiner als dieser Bereich ist, wird das Geistlicht stärker, und wenn r/p größer als dieser Bereich ist, können Lichter nicht effektiv konvergiert bzw. gebündelt werden. Daher ist der optimale Bereich von r/p der oben erwähnte Bereich. [Tabelle 3] r/p Berechnungsbeispiel
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Spitzenschirmverstärkung bzw. den Spitzenschirmgewinn zu erhöhen und das periphere bzw. Umfangs-Luminanzverhältnis zu verbessern, wenn ein Beobachter den Schirm sieht, ohne daß eine Lichtverwendungseffizienz verschlechtert wird.

Claims

Rückprojektionsschirm (10), geeignet zur Verwendung in dem optischen Projektionssystem, wobei Bildlicht, das durch das System projiziert ist, auf die Schirmseite senkrecht zu der Schirmseite eintritt, wobei der Schirm (10) ein Fresnel-Linsenblatt (11) und ein linsenförmiges Linsenblatt (12) umfaßt und das Fresnel-Linsenblatt (11) ein lineares Prisma (13) an der Oberfläche an der Projektions-Lichtquellenseite (1) aufweist und eine kreisförmige Fresnel-Linse (14) an der Oberfläche an der Beobachterseite (8) aufweist, wobei das lineare Prisma (13) adaptiert ist, um als eine lineare Fresnel-Linse zum Konvergieren bzw. Bündeln des projizierten Bildlichts in der ersten Schirmrichtung (y) zu wirken, wobei die Fresnel-Linse (14) adaptiert ist, um weiter das Bildlicht, das von dem linearen Prisma (13) emittiert ist, zu der Schirmzentrumsrichtung zu konvergieren, und wobei das linsenförmige Linsenblatt (12) adaptiert ist, um Bildlicht, das von dem Fresnel-Linsenblatt (11) in der zweiten Schirmrichtung (x) normal auf die erste Schirmrichtung (y) emittiert ist, zu dispergieren bzw. aufzuweiten, und wobei das lineare Prisma eine Mehrzahl von Einheitsprismen (13u) umfaßt, wobei jedes Einheitsprisma (13u) einen Prismenwinkel (θ) und eine Prismenhöhe (h) aufweist, wobei der Winkel (θ) zwischen der Einheitsprismenseite bzw. -fläche und einer Linie parallel zu der ersten Schirmrichtung (Y) definiert ist, wobei die Höhe (h) als senkrecht zu der ersten Schirmrichtung (4) gemessen definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prismenwinkel (θ) oder die Höhe (h) der Einheitsprismen (13u) sich in bezug auf den Abstand (Y) von dem Schirmzentrum in der ersten Schirmrichtung (y) ändert, um das periphere Luminanzverhältnis bzw. Umfangs-Helligkeitsverhältnis des Schirms zu verbessern.
Rückprojektionsschirm (10) nach Anspruch 1, wobei der konvergierende Abstand (D_v) in der ersten Schirmrichtung kürzer als der konvergierende Abstand (D_h) in der zweiten Schirmrichtung (x) des Schirms (10) in dem Bereich außerhalb einer 10% Grenzlinie ist, wobei die 10% Grenzlinie von dem Mittelpunkt (10₀ ) des Schirms in einem 10% Abstand eines Abstands zwischen dem Mittelpunkt (10₀ ) und der Schirmkante in der ersten Schirmrichtung (y) positioniert ist.
Rückprojektionsschirm (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei 0,8 < f/D_a < 1.0 erfüllt ist, wenn die Brennweite der kreisförmigen Fresnel-Linse f ist und der Abstand von der Projektionslichtquelle (1) zu dem Fresnel-Linsenblatt (11) D_a ist.
Rückprojektionsschirm (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Querschnittsform eines Einheitsprismas (13u), welches das lineare Prisma (13) zusammensetzt bzw. darstellt, aus einem geraden Linienteil (13a) und einem gekrümmten Teil (13b) in der ersten Schirmrichtung (y) besteht, und 0,1 ≤ r/p ≤ 4, wo p ≥ 0,05 mm und h ≥ 0,005 mm erfüllt sind, wenn der Abstand bzw. die Teilung des Einheitsprismas (13u) p ist, ausgedrückt in mm, der Radius, wenn die Form des gekrümmten Teils (13b) mit dem Kreis angenähert ist, r ist, ausgedrückt in mm, und die Höhe des Prismas h ist, ausgedrückt in mm.
Rückprojektionsschirm (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prismenwinkel (θ) des linearen Prismas (13) 0° im Schirmzentrumsbereich und 3°–15° in dem Bereich außerhalb einer 90% Grenzlinie ist, wo eine 90% Grenzlinie von dem Mittelpunkt (10₀ ) in einem 90% Abstand eines Abstands zwischen dem Mittelpunkt (10₀ ) und der Schirmkante in der ersten Schirmrichtung (y) positioniert ist.
Rückprojektionsschirm (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das linsenförmige Linsenblatt (12) ein doppelseitiges linsenförmiges Linsenblatt ist, welches eine linsenförmige Linse (12i) auf der Einfallsseiten-Oberfläche und eine linsenförmige Linse (12o) an der Austrittsseiten-Oberfläche des projizierten Lichts aufweist, und der Scheitel der linsenförmigen Linse (12o) an der Austrittsseiten-Oberfläche grob an einem Brennpunkt der linsenförmigen Linse (12i) auf der Einfallsseiten-Oberfläche ausgebildet ist.
Rückprojektionsschirm (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein ebener bzw. flacher Bereich, wo keine Einheitsprismen (13u) ausgebildet sind, an dem Schirmzentrumsbereich angeordnet ist.