KR100729890B1

KR100729890B1 - 스크린 및 프로젝터

Info

Publication number: KR100729890B1
Application number: KR1020050063085A
Authority: KR
Inventors: 아키라 신보; 지 가미지마; 가즈히사 미즈사코; 노부오 시미즈
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-06-18
Also published as: EP1617285A1; JP2006030454A; US20060012877A1; TW200602794A; KR20060050116A; CN1721981A; TWI272446B; US7382534B2; JP3900173B2

Abstract

본원 발명은 투사광을 소정 방향으로 효율적으로 안내할 수 있어, 밝은 투사 이미지를 얻을 수 있는 스크린 및 이 스크린을 구비하는 프로젝터를 제공하는 것으로, 복수의 렌즈 소자(200)로 이루어지는 렌즈 어레이를 구비하는 스크린(100)으로서, 각 렌즈 소자(200)의 대략 중심을 지나는 제 1 방향에 따른 렌즈 소자(200)의 제 1 길이 h와, 각 렌즈 소자(200)의 대략 중심을 통해 제 1 방향에 대략 직교하는 제 2 방향에 따른 렌즈 소자(200)의 제 2 길이 w는, 제 2 길이 w가 제 1 길이 h보다 커지도록 구성되고, 복수의 렌즈 소자(200) 중 어느 하나의 각 렌즈 소자의 곡률 중심 위치 R1은 제 2 방향에 인접하는 다른 렌즈 소자(200)의 곡률 중심 위치 R2에 대하여 제 1 방향을 따라 제 1 길이 w의 대략 절반으로 되도록 배치되어 있다.

Description

스크린 및 프로젝터{SCREEN AND PROJECTOR}

도 1은 실시예 1의 프로젝터의 개략 구성도,

도 2a는 스크린의 정면도,

도 2b는 스크린의 단면도,

도 3은 시야각 지표를 설명하는 도면,

도 4는 편평률과 효율 등을 설명하는 도면,

도 5a는 렌즈 점유율을 설명하는 도면,

도 5b는 렌즈 점유율을 설명하는 다른 도면,

도 5c는 렌즈 점유율을 설명하는 또 다른 도면,

도 6은 렌즈 점유율과 효율 등을 설명하는 도면,

도 7은 실시예 2의 스크린의 단면도,

도 8은 초기 구멍 지름과 효율 등을 설명하는 도면,

도 9는 실시예 2의 다른 스크린의 단면도,

도 10은 경사면과 효율 등을 설명하는 도면,

도 11은 헤이즈값과 효율 등을 설명하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 초고압 수은 램프 15 : 적분기

20 : 편광 변환 소자 100 : 스크린

106R, 106G : 다이클로익 미러 107 : 반사 미러

108 : 릴레이 렌즈

110R, 110G, 110B : 각 색광용 공간 광 변조 장치

112 : 크로스다이클로익 프리즘 112a, 112b : 다이클로익막

114 : 투사 렌즈 120 : 프로젝터

200 : 렌즈 소자 201 : 렌즈

700 : 스크린 701 : 평면부

901 : 경사면

본 발명은 스크린 및 프로젝터, 특히 리어 프로젝터용에 바람직한 투과형 스크린에 관한 것이다.

스크린, 특히 프로젝터로부터의 투사광을 투사하는 스크린에는, 반사형 스크린과 투과형 스크린으로 대별된다. 반사형 스크린은 투사광을 반사하여 관찰자의 방향으로 산란(확산)한다. 반사형 스크린은 주로 프론트형 프로젝터에 이용된다. 또한, 투과형 스크린은 투사광을 투과하여 관찰자의 방향으로 산란한다. 투과형 스크린은 주로 리어 프로젝터에 이용된다.

어떤 스크린에 있어서도, 투사광의 산란각(확산각)을 소정값으로 설정함으로써, 예컨대, 스크린의 법선 방향으로 산란광을 집중시킬 수 있다. 이에 따라, 스크린의 정면에 위치하는 관찰자는 밝은 투사 이미지를 관찰할 수 있다.

스크린으로 투사된 광을 소정 방향으로 안내하기 위해, 렌티큘러 렌즈나 마이크로 렌즈 어레이를 이용하는 구성이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 참조).

(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제2001-305315호

(특허 문헌 2) 일본 공개 특허 공보 제2003-029344호

렌티큘러 렌즈를 이용하는 구성에서는, 렌티큘러 렌즈에 의해, 예컨대, 관찰자로부터 보아 스크린의 수평 방향에서는 투사광을 집광한다. 이 때, 투사광은 수평 방향에 대략 직교하는 수직 방향에는, 집광되지 않는다. 이 구성에서는, 시야각, 즉 투사 이미지를 관찰할 수 있는 범위가 수평 방향에 비하여 수직 방향이 극단적으로 좁다고 하는 문제를 야기한다.

또한, 마이크로 렌즈 어레이를 이용하는 구성에서는, 복수의 마이크로 렌즈 소자를 어레이 형상으로 배열한다. 각 마이크로 렌즈 소자는 광축을 중심으로 하 여 스크린의 법선 방향을 따라 동심원 형상으로 투사광을 굴절한다. 복수의 관찰자는 통상 스크린에 대하여 수평 방향으로 많은 수가 존재하는 경우가 많다. 이에 대하여, 복수의 관찰자가 스크린의 수직 방향에 존재한다고 하는 상황은 적다. 따라서, 종래 기술의 마이크로 렌즈 어레이를 구비하는 스크린에서는, 관찰자가 존재하지 않는 불필요한 방향에까지 투사광을 굴절하여 출사시킨다. 그 결과, 마이크로 렌즈 어레이를 구비하는 스크린은 관찰자가 존재하는 방향에만 효과적으로 투사광을 안내하는 것이 어렵기 때문에, 투사 이미지가 어둡게 된다고 하는 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상기에 감안해서 이루어진 것으로서, 투사광을 소정 방향으로 효과적으로 안내할 수 있고, 밝은 투사 이미지를 얻을 수 있는 스크린 및 그 스크린을 구비하는 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 제 1 본 발명에 의하면, 복수의 구면 형상의 렌즈 소자로 이루어지는 렌즈 어레이를 구비하는 스크린으로서, 각 렌즈 소자의 대략 중심을 지나는 제 1 방향에 따른 렌즈 소자의 제 1 길이와, 각 렌즈 소자의 대략 중심을 통해 제 1 방향에 대략 직교하는 제 2 방향에 따른 렌즈 소자의 제 2 길이는, 제 2 길이가 제 1 길이보다 커지도록 구성되고, 복수의 렌즈 소자 중 어느 하나의 각 렌즈 소자의 곡률 중심 위치는 제 2 방향에 인접하는 다른 렌즈 소자의 곡률 중심 위치에 대하여 제 1 방향을 따라 제 1 길이의 대략 절 반이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크린을 제공할 수 있다.

제 2 길이가 제 1 길이보다도 큰 구성이란, 환언하면, 수직 방향의 렌즈 소자의 중심을 연결한 선과, 그 선 상의 렌즈 소자에 인접하는 렌즈 소자의 중심을 연결하는 선의 수평 방향의 간격이, 수직 방향에 인접하는 렌즈 소자의 곡률 중심 위치끼리의 간격보다 큰 것과 등가이다. 이러한 구성에 의해, 스크린은 수직 방향과 비교하여, 수평 방향에 넓은 방사 특성을 갖는다. 이 때문에, 스크린은 관찰자가 많이 존재하는 수평 방향에 대하여, 밝고, 균일한 광량의 광을 효과적으로 안내할 수 있다. 또한, 인접하는 렌즈 소자에 대하여, 서로간의 곡률 중심 위치가 제 1 방향을 따라 제 1 길이의 대략 절반만 시프트됨으로써, 렌즈 소자를 효율적으로 배치할 수 있다. 이에 따라, 투사광을 소정 방향으로 효율적으로 안내할 수 있어, 밝은 투사 이미지를 얻을 수 있는 스크린을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 제 2 길이를 제 1 길이로 나눈 비가 1∼4인 것이 바람직하다. 제 2 길이 w를 제 1 길이 h로 나눈 비를 1∼4로 함으로써 수직 방향의 시야각과 수평 방향의 시야각을 양호한 밸런스로 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 렌즈 소자의 렌즈 형성면이 렌즈의 곡률면에서 모두 덮여질 때의 곡률 반경을 100%로 하여, 렌즈 소자의 곡률 반경비가 50∼150%인 것이 바람직하다. 이에 따라, 시야각, 광 이용 효율 모두 양호한 값을 얻을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 렌즈 점유율은 70∼130%가 바람직하다. 이에 따라, 시야각, 광 이용 효율 모두 더욱 양호한 값을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 렌즈 소자의 정점 근방에 광축 방향으로 대략 수직이 되도록 평면부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 시야각을 크게 좁히는 일없이, 정면 방향의 산란광을 증가시켜, 정면 방향의 영상품질의 향상이 가능해진다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 렌즈 소자의 렌즈의 주변부에 경사면을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 관찰자가 있을 빈도가 높은 시야각 범위로 영상 광을 집광하도록 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 렌즈 소자의 헤이즈값이 0∼90%인 것이 바람직하다. 이에 따라, 영상 광을 균일화할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 렌즈 소자는 대략 6각형 형상의 외형을 갖고 있는 것이 바람직하다. 렌즈 소자를 대략 6각형 형상으로 함으로써 렌즈 소자를 수직 방향과 수평 방향으로 연속해서 배열할 수 있다. 이에 따라, 렌즈 소자를 효율적으로 충전하여 배치할 수 있다.

또한, 제 2 본 발명에 의하면, 광을 공급하는 광원과, 광원으로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조 장치와, 변조된 광을 투사하는 투사 광학계와, 투사 광학계로부터의 투사광이 투사되는 상술한 스크린을 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 제공할 수 있다. 상술한 스크린을 갖는 것에 의해, 투사광을 소정 방향으로 효율 좋게 안내할 수 있어, 밝은 투사 이미지의 프로젝터를 얻을 수 있다.

이하에, 본 발명에 따른 스크린 및 그 스크린을 구비하는 프로젝터의 실시예를 도면에 근거해서 상세하게 설명한다. 또, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명에 따른 투과형 스크린(100)을 구비하는 프로젝터(120)의 개략 구성을 나타낸다. 프로젝터(120)는 리어 프로젝터이며, 후술하는 투과형 스크린(100)을 구비하고 있다. 우선, 프로젝터(120)의 구성을 설명한다.

광원인 초고압 수은 램프(10)는 제 1 색광인 R광, 제 2 색광인 G광 및 제 3 색광인 B광을 포함하는 광을 공급한다. 적분기(15)는 초고압 수은 램프(10)로부터의 광의 조도 분포를 균일화한다. 조도 분포를 균일화한 광은 편광 변환 소자(20)로써 특정한 진동 방향을 갖는 편광광, 예컨대, s 편광광으로 변환된다. s 편광광으로 변환된 광은 색 분리 광학계를 구성하는 R광 투과 다이클로익 미러(106R)에 입사된다. 이하, R광에 대하여 설명한다. R광 투과 다이클로익 미러(106R)는 R광을 투과하고, G광, B광을 반사한다. R광 투과 다이클로익 미러(106R)를 투과한 R광은 반사 미러(107)에 입사된다. 반사 미러(107)는 R광의 광로를 90도 구부린다. 광로가 꺾인 R광은 제 1 색광인 R광을 화상 신호에 따라 변조하는 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R)에 입사된다. 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R)는 R광을 화상 신호에 따라 변조하는 투과형 액정 표시 장치이다. 또, 다이클로익 미러를 투과하더라도, 광의 편광 방향은 변화하지 않기 때문에, 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R)에 입사되는 R광은 s 편광광 그대로의 상태이다.

제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R)는 입사측으로부터 순서대로, λ/2 위상차판과, 제 1 편광판과, 액정 패널과, 제 2 편광판으로 구성된다. 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R)에 입사된 s 편광광은 λ/2 위상차판에 의해 p 편광광으로 변환된다. p 편광광으로 변환된 R광은 제 1 편광판을 그대로 투과하여, 액정 패널에 입사된다. 액정 패널에 입사된 p 편광광은 화상 신호에 따른 변조에 의해, R광이 s 편광광으로 변환된다. 액정 패널의 변조에 의해, s 편광광으로 변환된 R광은 제 2 편광판으로부터 사출된다. 이와 같이 하여, 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R)로부터 변조된 R광은 색합성 광학계인 크로스다이클로익 프리즘(112)에 입사된다.

다음에, G광에 대하여 설명한다. R광 투과 다이클로익 미러(106R)에서 반사된, G광과 B광은 광로를 90도 구부린다. 광로가 구부려진 G광과 B광은 B광 투과 다이클로익 미러(106G)에 입사된다. B광 투과 다이클로익 미러(106G)는 G광을 반사하고, B광을 투과한다. B광 투과 다이클로익 미러(106G)에서 반사된 G광은 제 2 색광인 G광을 화상 신호에 따라 변조하는 제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G)에 입사된다. 제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G)는 G광을 화상 신호에 따라 변조하는 투과형 액정 표시 장치이다. 제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G)는 입사측으로부터 순서대로, 제 1 편광판과, 액정 패널과, 제 2 편광판으로 구성된다.

제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G)에 입사되는 G광은 s 편광광으로 변환되어 있다. 제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G)에 입사된 s 편광광은 제 1 편광 판을 그대로 투과하여, 액정 패널에 입사된다. 액정 패널에 입사한 s 편광광은 화상 신호에 따른 변조에 의해, G광이 p 편광광으로 변환된다. 액정 패널의 변조에 의해, p 편광광으로 변환된 G광이 제 2 편광판으로부터 사출된다. 이와 같이 하여, 제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G)에서 변조된 G광은 색 합성 광학계인 크로스다이클로익 프리즘(112)에 입사된다.

다음에, B광에 대하여 설명한다. B광 투과 다이클로익 미러(106G)를 투과한 B광은 두 장의 릴레이 렌즈(108)와, 두 장의 반사 미러(107)를 경유하고, 제 3 색광인 B광을 화상 신호에 따라 변조하는 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)에 입사된다. 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)는 B광을 화상 신호에 따라 변조하는 투과형 액정 표시 장치이다.

또, B광을 릴레이 렌즈(108)에 경유시키는 것은 B광의 광로의 길이가 R광 및 G광의 광로의 길이보다 길기 때문이다. 릴레이 렌즈(108)를 이용함으로써, B광 투과 다이클로익 미러(106G)를 투과한 B광을, 그대로 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)로 안내할 수 있다. 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)는 입사측으로부터 순서대로, λ/2 위상차판과, 제 1 편광판과, 액정 패널과, 제 2 편광판으로 구성된다. 또, 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)의 구성은 상술한 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R)의 구성과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)에 입사되는 B광은 s 편광광으로 변환되어 있다. 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)에 입사된 s 편광광은 λ/2 위상차판에 의해 p 편광광으로 변환된다. p 편광광으로 변환된 B광은 제 1 편광판을 그대로 투과하여, 액정 패널에 입사된다. 액정 패널에 입사된 p 편광광은 화상 신호에 따른 변조에 의해, B광이 s 편광광으로 변환된다. 액정 패널의 변조에 의해, s 편광광으로 변환된 B광은 제 2 편광판으로부터 사출된다. 제 3 색광용 공간 광 변조 장치에 의해 변조된 B광은 색 합성 광학계인 크로스다이클로익 프리즘(112)에 입사된다. 이와 같이, 색 분리 광학계를 구성하는 R광 투과 다이클로익 미러(106R)와 B광 투과 다이클로익 미러(106G)는 초고압 수은 램프(10)로부터 공급되는 광을 제 1 색광인 R광과, 제 2 색광인 G광과, 제 3 색광인 B광으로 분리한다.

색 합성 광학계인 크로스다이클로익 프리즘(112)은 두 개의 다이클로익막(112a, 112b)을 X자형으로 직교하여 배치하도록 구성되어 있다. 다이클로익막(112a)은 B광을 반사하고, G광을 투과한다. 다이클로익막(112b)은 R광을 반사하고, G광을 투과한다. 이와 같이, 크로스다이클로익 프리즘(112)은 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R), 제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G) 및 제 3 공간 광 변조 장치(110B)에서 각각 변조된 R광, G광 및 B광을 합성한다. 투사 렌즈(114)는 크로스다이클로익 프리즘(112)에 의해 합성된 광을 스크린(100)으로 투사한다.

또, 상술한 바와 같이, 제 1 색광용 공간 광 변조 장치(110R) 및 제 3 색광용 공간 광 변조 장치(110B)로부터 크로스다이클로익 프리즘(112)에 입사되는 광은 s 편광광으로 되도록 설정된다. 또한, 제 2 색광용 공간 광 변조 장치(110G)로부터 크로스다이클로익 프리즘(112)으로 입사되는 광은 p 편광광으로 되도록 설정된다. 이와 같이 크로스다이클로익 프리즘(112)에 입사되는 광의 편광 방향에 차이를 주는 것은 크로스다이클로익 프리즘(112)에서 각 색광용 공간 광 변조 장치로부 터 사출되는 광을 효과적으로 합성하기 위함이다. 다이클로익막(112a, 112b)은, 통상, s 편광광의 반사 특성에 우수하다. 이 때문에, 다이클로익막(112a, 112b)으에서 반사되어야 할 R광 및 B광을 s 편광광으로 하고, 다이클로익막(112a, 112b)을 투과해야 할 G광을 p 편광광으로 하고 있다.

색 합성된 광은 투사 렌즈(114)에 입사된다. 투사 렌즈(114)는 색 합성된 광을 확대하여 스크린(100)으로 투사하는 기능을 갖는다. 투사 렌즈(114)로부터의 광은 반사 미러(121)에 의해 광로를 도 1에서 수평 방향으로 변환시킨다. 광로가 변환된 광은 프레넬 렌즈(122)에 입사된다. 프레넬 렌즈(122)는 입사되는 광을 대략 평행광으로 변환하여 사출한다. 대략 평행광으로 변환된 광은 스크린(100)에 입사된다.

도 2a는 스크린(100)을 렌즈(201)가 형성되어 있는 쪽으로부터 본 구성을 나타낸다. 또한, 도 2b는 A-A선 단면의 구성을 나타낸다. 스크린(100)은 복수의 렌즈 소자(200)로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이로 구성되어 있다. 또한, 렌즈(201)는 소정 곡률 반경을 갖는 구면 렌즈이다. 여기서, 관찰자 OBS가 프로젝터(120)를 관찰할 때에, 제 1 방향을 수직 방향(x축 방향)과, 제 2 방향을 수평 방향(y축 방향)으로 각각 한다. 이 때, 각 렌즈 소자(200)의 대략 중심을 통해, 수직 방향을 따르는 제 1 길이 h와, 각 렌즈 소자(200)의 대략 중심을 통해, 수평 방향을 따르는 제 2 길이 w는, 제 2 길이 w가 제 1 길이 h보다 커지도록 구성되어 있다. 또한, 복수의 렌즈 소자 중 어느 하나의 각 렌즈 소자의 곡률 중심 위치 R1은 수평 방향에 인접하는 다른 렌즈 소자의 곡률 중심 위치 R2에 대하여 수직 방향을 따라 제 1 길이 h의 대략 절반(=h/2)이 되도록 배치되어 있다.

제 2 길이 w가 제 1 길이 h보다도 큰 구성이란, 환언하면, 수직 방향의 렌즈 소자의 중심을 연결하는 A-A선과 인접하는 B-B선의 수평 방향의 간격 w가, 수직 방향에 인접하는 렌즈 소자의 곡률 중심 위치 R1끼리의 간격 h보다도 큰 것과 등가이다. 이러한 구성에 의해, 스크린(100)은, 수직 방향과 비교하여, 수평 방향으로 넓은 방사 특성을 갖는다. 이 때문에, 스크린(100)은 프레넬 렌즈(122)로부터의 광을 관찰자 OBS가 많이 존재하는 수평 방향에 대하여, 밝고, 균일한 광량으로서 효과적으로 안내할 수 있다.

또한, 렌즈 소자(200)는 대략 6각형 형상이며, 수직 방향과 수평 방향으로 연속해서 배열되어 있다. 그리고, 인접하는 열끼리 1/2피치 어긋나게 하여 배치되어 있다. 여기서, 제 1 길이 h를 1피치로 한다. 예컨대, 도 2a에 있어서, A-A선으로 나타내는 열과, 이들 열에 끼워지는 B-B선으로 나타내는 열은 1/2피치, 즉, h/2만큼 각 렌즈 소자(200)가 시프트해서 배치되어 있다. 이에 따라, 렌즈 소자(200)를 효율적으로 배치할 수 있다.

또한, 렌즈 소자(200)는 제 2 길이 w를 제 1 길이 h로 나눈 비가 1∼4인 것이 바람직하다. 여기서, 도 3을 이용하여, 시야각 지표에 대하여 설명한다. 도 3의 세로 축은 임의의 휘도량, 가로 축은 스크린(100)의 법선(정면 0도)에 대한 각도를 각각 나타낸다. 실선은 수평 방향의 시야각 분포, 파선은 수직 방향의 시야각 분포를 나타내고 있다. 스크린의 법선 방향으로 진행하는 광의 피크 휘도를 기준 강도로 한다. 그리고, 기준 강도의 1/2로 되는 강도의 광이 방사되는 최대 각 도를 시야각 지표 α로 한다. 마찬가지로, 기준 강도의 1/3로 되는 강도의 광이 방사되는 최대 각도를 시야각 지표 β로 기준 강도의 1/10로 되는 강도의 광이 방사되는 최대 각도를 시야각 지표 γ로 각각 한다.

또한, 제 2 길이 w를 제 1 길이 h로 나눈 비의 역수를 편평률이라고 정의한다. 도 4는 제 1 길이 h와 제 2 길이 w의 비율을 변화시켰을 때의, 시야각 지표 α와 광 이용 효율을 함께 나타낸다. 수직 방향의 비율의 증대에 의해, 수직 방향의 시야각은 증대하지만, 광 이용 효율은 감소한다. 이와 같이, 영상 광의 수직 방향, 수평 방향의 방사 특성(산란도)을 렌즈 소자(200)의 수직 방향, 수평 방향의 비율, 즉 편평률에 의해 조정 가능하다. 상술한 바와 같이, 제 2 길이 w를 제 1 길이 h로 나눈 비를 1∼4로 함으로써 수직 방향의 시야각과 수평 방향의 시야각을 양호한 밸런스로 확보할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 스크린(100)의 조건으로서, 영상 광의 이용 효율 73% 이상, 수직 방향의 시야각 α=12도 이상인 것이 바람직하다.

다음에, 렌즈 점유율과 스크린 특성에 대하여 설명한다. 렌즈(201)의 곡률 반경 R과, 렌즈 피치와의 관계에 있어서, 곡률 반경 R을 변화시키고, 렌즈(201)가 겹쳐, 전면(全面)이 마이크로 렌즈 어레이로 덮인 때를 렌즈 점유율 100%로 정의한다. 즉, 렌즈 점유율이 100%인 상태에서는, 렌즈 소자(200) 상에 평면 부분이 전혀 존재하지 않는다. 이 때의 곡률 반경을 기준으로 하여, 곡률 반경 R을 변화시킨 경우의 곡률 반경비를 갖게 렌즈 점유율을 정의한다.

도 5a, 도 5b, 도 5c는 각각 렌즈 점유율 100%, 95%, 97.5%의 경우의 곡률 반경 R 및 렌즈 직경 φ의 예를 나타낸다. 곡률 반경 R 및 렌즈 직경 φ는 모두 마이크로 단위로 나타내고 있다. 렌즈 점유율이 100% 일 때, 렌즈 소자(200)의 곡률 반경 R은 41.06, 렌즈 직경 φ는 82.13이다. 렌즈 점유율이 95%일 때, 렌즈 소자(200)의 곡률 반경 R은 39.08, 렌즈 직경 φ는 78.17이다. 렌즈 점유율이 97.5% 일 때, 렌즈 소자(200)의 곡률 반경 R은 40.07, 렌즈 직경 φ는 80.15이다.

바람직하게는, 렌즈 소자(200)의 렌즈 형성면이 렌즈(201)의 곡률면에서 모두 덮을 때의 곡률 반경을 100%로 하고, 렌즈(201)의 곡률 반경비가 50∼150%인 것이 바람직하다. 도 6은 렌즈 점유율과 시야각 특성의 관계를 나타내는, 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 시야각 특성은 렌즈 점유율 100% 근방에서 최대이다. 렌즈 점유율은 50∼150%, 더욱 바람직하게는 70∼130%가 바람직하다. 이에 따라, 시야각, 광 이용 효율 모두 양호한 값을 얻을 수 있다. 또, 본 실시예에서는, 상술 한 바와 같이, 렌즈 소자(200)의 외형 형상은 6각형이다. 여기서, 렌즈 점유율을 변경하면, 인접하는 렌즈 소자(200)끼리가 겹치는 양이 변화된다. 이 때문에, 렌즈 소자의 외형은 6각형 형상에 한정되지 않고, 렌즈 점유율에 따라, 예컨대, 원형, 대략 8각형, 직사각형 형상의 다양한 형상을 취할 수 있다.

(실시예 2)

도 7은 실시예 2에 따른 스크린(700)의 단면 구성을 나타낸다. 렌즈 소자의 정점 근방에 광축인 z축 방향에 대략 수직이 되도록 평면부(701)가 형성되어 있다. 도 8은 평면부(701)의 크기(=초기 구멍 지름, 가로축)와 시야각 특성의 관계를 나 타낸다. 평면부(701)의 크기는 각각 렌즈 소자의 렌즈 직경의 1∼20%, 더욱 바람직하게는 3∼10% 정도가 바람직하다. 이에 따라, 시야각을 크게 좁히지 않고, 정면 방향의 산란광을 증가시켜, 정면 방향의 영상 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 렌즈 소자의 렌즈의 주변부에 경사면(901)을 형성하여도 좋다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 곡선 D로 나타내는 경사면(901)을 마련하지 않을 때와 비교하여, 곡선 C로 나타내는 경사면(901)을 마련했을 때의 쪽이 광의 이용 효율을 향상시킨다. 따라서, 렌즈 소자의 주변부에 경사면(901)을 형성함으로써, 관찰자 OBS가 있을 빈도가 높은 시야각 범위에 영상 광을 집광하도록 제어할 수 있다.

또한, 렌즈 소자의 헤이즈값을 0∼90%로 하는 것이 바람직하다. 도 11은 헤이즈값과 효율, 시야각과의 관계를 나타낸다. 헤이즈값이란, 입사광을, 그대로 투과할 때를 0%, 모두 산란시킬 때를 100%로 정의한다. 헤이즈값은 렌즈 표면을 조면으로 하는 것, 또는 산란제를 렌즈 소자에 섞는 것으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 영상 광을 균일화할 수 있다.

상기 실시예의 스크린은 이하의 제조 방법으로 제조할 수 있다. 기계 가공으로, 소망 형상의 금형을 형성하고, 수지 재료로 전사하는 방법이나, 스퍼터링법이나 증착법, CVD법 등으로 마스크를 형성하고, 합성 석영 기판에 스핀 코트법, 스프레이 코트법에 의해 레지스트막을 형성한 후, 포토리소그래피 기술에 의해, 마스크 개구부를 작성한다. 마스크 개구부를 마련한 후, 불산 용액에 기판을 침지하고, 마스크 개구부로부터 등방성 에칭으로 에칭을 행하여, 렌즈 형상을 형성한다. 이 유리 기판을 몰드로 하여, 레플리카를 취하는 방법 등이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 렌즈 소자의 수직, 수평 방향의 크기, 렌즈 점유율을 변경하여, 스크린의 수직, 수평 방향으로의 방사각을 제어함으로써 필요한 방향으로 소정량의 광을 높은 광 이용 효율로 조사하여, 소정 영역에 있어서 밝고, 균일한 영상을 얻을 수 있다. 또한, 프로젝터의 광원은 발광 다이오드를 이용하여도 좋다. 또한, 렌즈면은 스크린의 관찰자 측에 형성하여도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 스크린은 프로젝터, 특히 투과형 스크린을 구비하는 리어 프로젝터에 바람직하다.

본 발명에 따르면, 투사광을 소정 방향으로 효과적으로 안내할 수 있고, 밝은 투사 이미지를 얻을 수 있는 스크린 및 그 스크린을 구비하는 프로젝터를 제공할 수 있다.

Claims

복수의 구면 형상의 렌즈 소자로 이루어지는 렌즈 어레이를 구비하는 스크린으로서,

상기 각 렌즈 소자의 대략 중심을 지나는 제 1 방향을 따른 상기 렌즈 소자의 제 1 길이와, 상기 각 렌즈 소자의 대략 중심을 지나고 상기 제 1 방향에 대략 직교하는 제 2 방향을 따른 상기 렌즈 소자의 제 2 길이는, 상기 제 2 길이가 상기 제 1 길이보다 커지도록 구성되고,

복수의 상기 렌즈 소자 중 어느 하나의 상기 각 렌즈 소자의 곡률 중심 위치는 상기 제 2 방향에 인접하는 다른 상기 렌즈 소자의 곡률 중심 위치에 대하여 상기 제 1 방향을 따라 상기 제 1 길이의 대략 절반이 되도록 배치되어 있고,

상기 렌즈 소자의 렌즈 주변부에 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향에 직교하는 제 3 방향에 대하여 기울어진 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 스크린.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 길이를 상기 제 1 길이로 나눈 비가 1 내지 4인 것을 특징으로 하는 스크린.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈 소자의 렌즈 형성면이 렌즈의 곡률면으로 모두 덮여질 때의 곡률 반경을 100%로 해서, 상기 렌즈 소자의 곡률 반경비가 50 내지 150%인 것을 특징으로 하는 스크린.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈 소자의 정점 근방에 광축 방향에 대략 수직이 되도록 평면부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크린.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈 소자의 헤이즈값이 0∼90%인 것을 특징으로 하는 스크린.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈 소자는 대략 6각형 형상의 외형을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 스크린.
광을 공급하는 광원과,

상기 광원으로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광 변조 장치와,

상기 변조된 광을 투사하는 투사 광학계와,

상기 투사 광학계로부터의 투사광이 투사되는 스크린

을 갖되,

상기 스크린은 청구항 1, 2, 3, 4, 6, 7 중 어느 한 항에 기재된 스크린인 것을 특징으로 하는 프로젝터.