背投影式的显示系统技术方案

一种具有透射屏幕的背投影型显示系统。通过联接装置将透明增强板耦合到光的输出侧的屏幕的微粒透镜板以展宽水平发散角到右侧和左侧分别为６０度或者更大些。构成在微粒透镜板上的黑条的占空系数设定为６０％或更大些，用以改善图像的对比度。用以在垂直方向上漫射光的垂直发散透镜的每一点上的发散角是根据每一点的高度调制的，用以在垂直的方向上提供适当的视觉角度范围。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有改进的对比度和水平方向性以及加宽垂直方向视觉场的高精密的背投影型的显示系统附图说明图1示出了具有单一投影透镜的传统的背投影型显示装置的结构。在图1中，标号1表示作为初始图象形成装置的彩色阴极射线管(CRT)，标号2表示投影透镜装置，标号3表示透射屏装置。图2示出了传统的透射屏的结构。为了更详尽了解它的工作机理，参考日本专利公开JP-A-58-59436，美国专利4,725,134，美国专利申请33,795，和日本专利公开JP-A-60-263932。以上所有的公开所披露的全部内容在此通过引用而结合到本专利技术中。标号4表示转变发散的入射光束成为平行光束的菲涅耳板，标号5表示用以发散水平方向的光束的微粒透镜板。图3A是微粒透镜板5的截面的放大了的部分平面图。标号6表示在光输入射端形成的双凸透镜表面，标号7表示周围光吸收条，标号8表示光的透射部分，标号4′(参照图2)表示在垂直方向上发散光束的双凸透镜表面。9表示到左和右侧分别约40度左右的范围内的发散的光束。标号10和10′表示在到左和右侧分别约50度或更多一些的范围内被发散的光束。上述的传统的技术至少存在以下三个问题(1)如图3A所示，为了改善图象的对比度，光的透射部分8的宽度T需要尽可能地小，这大约是双凸透镜6的阵列行距W的40％或者更小一些(T/W之比称作光透射的占空系数)。然而，用这种装置，如图3A所示，在到左侧和右侧分别大约是50度范围内发散的光束10、10′受到黑条7的阻断。如果改善对比度，传统的技术就和在到右侧和左侧分别的50度或更大些的范围内不能观看到图象这样的问题有关连。(2)该微粒透镜板5一般是对透明的甲基丙烯树脂通过挤压滚压制成形制造而成。为了在对角线长度为50英寸的屏幕(1米宽，0.75米高)上显示高清晰度的图象，需要双凸透镜6的阵列行距W为0.4毫米或者更小。需要微粒透镜板5的厚度为0.6毫米或者更小。现将结合图4A和4B解释用挤压滚压制成形所存在的因精度上的限制所产生的问题。在图4A和4B中的标号5、6、7和8所表示的单元与在图3A中所表示的相类似。在图4A和4B所示的示例中，由于不充分高的压制精度，使得在光透射部分8的光输出表面处其边缘做成圆滑的。如图4A所示，微粒透镜板5的厚度比设计值更加小，反之，如图4B所示，微粒透镜板5的厚度比设计值要更大。由于边缘的圆滑，光束14、14′具有到左侧和右侧的不充分的发散角，而且光束15、15′表示在该光输出表面上的全反射。因此，用传统的技术制造高质量的和高精确度的屏是困难的。(3)本专利技术的专利技术者还发现另外的问题，这就是具有0.6毫米或者更薄的微粒透镜板由于它的重量使其有翘曲的趋势。这种情形在图3B的垂直方向剖面图中表示出来了。60和60′表示支撑具有扭力的屏的屏的框架。标号5表示翘曲的微粒透镜板5。下面给出了欧拉翘曲公式的分析结果。tl>122πF2E≈0.55F2E---(1)]]>t厚度E≈200kg/mm2(弹性摸量)1≈0.75米(屏的高度)F2≈0.5m3l(处在半屏高处的压力)…(2)m3≈1.2g/cm3(密度)∴F2≈0.45g/mm2∴t1/1＞0.00083 公式(1)是一般的欧拉翘曲防止公式，公式(2)是自重压力。从上面的公式可以看出，从理论上证明具有0.62毫米或小一些厚度的微粒透镜板的50英寸的屏幕产生发生的自重翘曲现象。甚至是当房间里照亮环境的灯光完全关闭(甚至关断室内照明)的情况下，由于在投影透镜装置2和初始图象形成装置1之间的连接部位的闪光，使得对比度限制在160∶1左右，这就是传统技术存在的问题。由人眼视觉上和心理上感受的对比度是约300∶1。这也就是希望进一步改善对比度的原因所在。传统的技术的另一个问题是，如果照亮环境的光是很明亮时，由于该光反射到屏幕上，使得图象的对比度降低。在图5中示出了传统的背投影型显示装置结构的另一个示例。在图5中，标号101表示屏幕，标号102表示投影透镜，标号103表示初始图象形成表面，标号104表示初始图象形成装置，标号105表示输出放大器，标号106表示前置放大器，以及标号107表示图象信号输入端。如果显示器是CRT，初始图象形成表面103就是CRT的荧光屏面，如果是液晶显示器，液晶板就是初始图象形成表面。图6示出了传统的透射型屏幕结构的一个示例。在图6中，标号108表示菲涅耳板，标号109表示垂直地发散光的微粒透镜板，标号110表示水平地发散光的微粒透镜板，标号112表示具有约80μm行距的垂直地微光发散的双凸透镜表面，标号111表示具有约100μm行距的微光会聚菲涅耳透镜表面，标号113表示具有500μm行距的水平地微光发散的双凸透镜的表面，和标号114表示黑条表面。图7是板110的一行距的剖面放大了的示图。用有箭头的实线来表示光的传播方向。标号114′表示光的透射部分，标号114″表示黑条部分。板108、板109和板110中之一一般是有一层光的发散颗粒层。为了更详尽解释图6和图7，参考本专利技术的专利技术人在前引用的美国专利4,725,134。图8和图9示出了在图7中所示屏幕的水平和垂直方向性的曲线。适当的视觉范围通常定义为具有1/3或更高些的相对亮度的角度范围。在这个实施例中这个角度范围称之为发散角。从图8和图9可看到，传统的技术水平发散角大约超过90度，垂直发散角约为20度，在整个屏幕上这些角是常量，该屏幕的增益约为6。这些屏幕的特性对于每一个半帧约250扫描行的现行电视系统是足够的了。但是对具有1000或更多些的扫描行的计算机显示器来说就不够了。在随后我们将清楚地看到它的缘由。图10示出了传统屏幕的垂直方向性和适当的视觉范围。标号115表示传统屏幕的输出侧的共轭点。从屏幕上的每一点输出的光束的中心光束朝向该共轭点115传播。H是屏幕的有效高度。有箭头的实线表示光的传播方向，斜线的内侧范围是适当的视觉范围。在一般电视系统的屏幕的情况下，正如所知，观看者和屏幕的距离也就是适当视觉范围应当是3H至8H。在图10中所示的适当的视觉范围包含该3H至8H的范围。因此，这一范围适于一般的电视系统的屏幕。在具有1000或更多的扫描行的计算机显示器的屏幕的情况下，用户监视屏幕的位置比对一般电视机要更接近屏幕。图11示出了这种情形。标号116表示眼睛位置的分布。它需要最近的距离是约1H。为了满足这一要求，传统技术均匀地加强了图6所示的垂直地光发散的双凸透镜112以便约二倍(约40度)地加宽图9所示的垂直发散角。然而这一方法降低了约一半的屏幕增益，以及降低了整个屏幕上每一点上的约一半的亮度，这就表现出由于降低了亮度而增加了观看图象的难度的问题。如果为了补偿亮度下降而使光源的功率加倍，这势必使得功率消耗增加和为了热的排散而额外地增加成本。本专利技术的一个目的是提供能解决传统技术所具有的上述的问题、而具有好的对比度的背投影型显示系统。本专利技术的另一个目的是提供具有到左侧和右侧分别约50度或更多些的宽的水平发散角以及具有改善的水平方向性的透射型屏幕。本专利技术的又一个目的是提供一种能去除自重翘曲麻烦的透射型屏幕。本专利技术还有一个目的是拓宽背投影型显示器的应用领域。本专利技术进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背投影型显示系统包括： 初始图象形成装置； 投影透镜装置；和 透射型屏幕装置， 所说的透射型屏幕装置至少包括位于光输入侧的菲涅耳板和位于光输出侧的微粒透镜板， 其中所说的微粒透镜板在光的输入侧构成具有垂直条状双面凸出的透镜的表面，所说的双凸透镜表面在不平方向上发散光，所说的微粒透镜板的投射光阻断的凸面的部分是在光的输出侧印制以黑色条纹，每个黑条的宽度设定为所说的双面凸出透镜表面的行距的６０％或更大些， 所说的透射型屏幕装置还包括透明的增强板装置和透明的联接装置， 其中所说的联接装置在除去任何空气层的同时，将增强板装置整体地联接到所说微粒透镜板的光输出侧的透射光的凹面部分，所说的微粒透镜板和所说增强板装置的总厚度设定为满足防止自重翘曲状态的宽度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：荻野正规，岩原幸明，黑田祥二，坂本修一，伊藤隆，神谷诚，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]