TW567340B - Rear projector display screen without residual image artifacts - Google Patents

Description

567340 五、發明說明（1) 【發明領域】 本發明係有關於一種背投影顯示螢幕，係應用於背投 影顯示系統，特別是一種無鬼影之背投影顯示螢幕。 【發明背景】 背投影顯示螢幕是決定背投影顯示系統最終成像畫質 的關鍵元件，背投影顯示系統譬如為背投影監視器（rear projection monitor)以及背投影電視（rear projection TV)等等。如「第1圖」所示，兩片式的背投影顯示螢幕已 被廣泛應用於背投影顯示系統，這類兩片式螢幕其中之一 是單純使用散光板3 0 ( d i f f u s i v e p 1 a t e )或使用柱狀透鏡 陣列（lent icular lens)配合散光板3〇，其功能主要是以 調制視角（view angle)與增益（gain);另外一片為視野鏡 (field lens)可採用菲涅耳透鏡 2〇( Fresnel lens)， 其功能主要是使投影光束收斂，以控制投影晝面的均勻度 (uniformity)’再配合一反射鏡ι〇(譬如為一摺疊反射面 鏡（folding mirror)，以下僅以此為例子作說明），用以 反射光源7 0至菲涅耳透鏡2 0。 入射光源7 0藉由反射鏡1 〇反射再由菲涅耳透鏡2 〇向外 投影影像71，但疋’非〉圼耳透鏡20( Fresnel lens)畢竟 不是理想的透鏡’因而會造I投影影像的缺陷，這些缺陷 被稱為鬼影（Ghost image artifacts)。而形成鬼影的 原因有： 1 ·第一類鬼影7 2源於菲〉圼耳透鏡2〇( Fresnel lens)前 後兩面間的多重内部反射（multiple internal 567340 五、發明說明（2) ref lection)，所造成的是主影傻 λα ^ ^ ^ 二 1冢方（也就是投影影像 7 1)的夕重鬼衫，這類鬼影當菲淫 1 、在叱人t 士人 土斗還鏡20(Fresnel lens)焦距愈短時愈明顯；如果我們仔細觀窣背投影 顯示屏幕可以發現此類鬼影，尤其當我們以圖案產生 器（pattern generator)產生特殊圖案時更容易觀察 到。 2.第二類鬼影73源於菲涅耳透鏡2〇( Fresnei uns)之 後平面（也就是接收反射鏡丨〇反射之光線的一面）盥 反射面鏡10之間的反射，會造成平移且偏斜的鬼影了 通常是位於顯示屏幕上半部的影像，經由上述反射會 造成鬼影。 3·第三類鬼影74源於菲涅耳透鏡20 ( Fresnel lens)前 面之鏡（lens)面21 (或稱為作動（aCtive)面）與 反射鏡1 0之間的反射，由於經由菲淫耳透鏡2 〇 (Fresnel lens)前面之鏡面21反射，故造成扭曲的 鬼影，通常位於顯示屏幕的下半部。且第二類鬼影7 3 與第三類鬼影74在緊緻（compact)組裝的背投影監視器 (r e a r p r 〇 j e c t i ο n m ο n i t 〇 r )較明顯，在背投影電視 (rear projection TV)貝i[不易發現。 針對第一類鬼影 72，在 Wang, Y.-F.，Masuda， M.， Nishiguchi, T·， and Akiyama， H., Optimizing the cutting processes of mold Dies to improve the optical characteristics of Fresnel screens (JSME International Journal, series C, Vo 1. 41， pp.

第5頁 567340 五、發明說明（3) 9 3 8 - 9 4 6， 1 9 9 8 )論文中，有相關探討，為了維持#、、曰 透鏡20( Fresnel lens)的鏡面21(作動面）的非’土耳 能’只得在菲淫耳透鏡20 ( Fresnel lens)的非於直力 (non-lens)面22 (或passive面）作粗糙化加工兄，a 閱「第2圖」，也就是於菲涅耳透鏡2〇的模仁27作粗二二 2(3f如=刀4 5〇於相對於非鏡面22的位置切割 5: : =…模仁27階段加工，精確度須控制 碎目田同’且成本較高。也有人津謹蔣韭 99 r , ^ · 门也负八恿戒將非鏡（non-lens)面 22上或Passive面）作染黑處理24(見第3圖），但 上貫現有所困難。若將韮、、曰耳类户9 貝不 難右將非心耳透鏡20後面的面作成抗反射 Ϊ旦彡7^ Γ ΐ示），理論上也可將第一類鬼影72、第二類 三類鬼影74削減，但是對於大面積的顯示屏 ♦麸+射表面不僅成本高，而且有技術上的困難。 長焦。某些特性的解決方<，例如：使用 圖），於旦耳透鏡2 〇 ，可使第一類鬼影7 2削減（見第4 影影像影像71’會向上偏移，第一類鬼影72,也會向投 面均勻户μ” ,移，而削減第一類鬼影7 2，但是卻會使得晝 72、第二=差。/且根據幾何光學的模擬可知，第一類鬼影 2 0的# Ϊ鬼影7 3以及第三類鬼影7 4無法藉由菲涅耳透鏡 l摇Γ二或是顯示屏幕與反射鏡1 〇的相對位置來消除。以 【π μ < Η ί ，就是難以實現。 L I月之目的及概述】 顯示螢^月乃為解決上述問題而提供一種無鬼影之背投影 可適當消除或削減鬼影，卻不至於使螢幕的特

第6頁 567340 五、發明說明（4) 性變差太多，且相當容易實現。 將含：m:所揭露的無鬼影之背投影顯示螢幕，用以 八有一視野笋“，，反光鏡反射而投影至顯示屏幕，其包 i的反射光：二：散光板以及一散光面；，見野鏡位於反光 , 仏用以接收反光鏡反射之光源，並使光源收 斂後自出射面透出，散光板位於該 埼来面位於葙辟#〜像制先之視角與增益。而 反…射鏡再重複反射至散射面之光束以：：：; = 重内π反射回散光面之光束加以散射俨 r " ^ 了使仔自視野鏡内部重複反射之光東弁 走重疊，而可古4冰Μ ,、 〜、尤末1興原九 現。 矛、或削減鬼影現象，且相當容易實 為使對本發明的目的、構造特徵及 了解’兹配合圖示詳細說明如下：，、力-有進一步的 【實施例詳細說明] 根據本發明所揭露的無鬼影之背投 右一顽野错f辟L 4 M ”、、貝不萤幕係包含 有視予鏡（言如為一非淫耳透鏡20)、 使用柱狀透鏡陣列配合散光板 政先板30 (或 閱「第6圖」，用以將;vwm—散光面4〇,請參 投影至顯示屏幕，且其中散光面恤而 反光鏡10的入射面處。 并&斗透鏡20面向 肖除f 一類鬼影72的方法可利用菲淫耳透鏡2〇严产你 薄而降低鬼影現象，如「第斗远鏡20;度.交 弟5圖」所不。當厚度由 567340 五、發明說明（5) 成厚度t ’時，投影影像7 1盥筮一搞*以^ 0 線性正比的改變成距離d，ΊIί龙衫7 2間的距離d幾乎 O.Smn^ir時，第—# 田非/圼耳透鏡20之厚度降至 π Γ 丁木貝尾衫72與投影影像71幾手會蟲名 起而分辨不出鬼影現像，如仏叮女^ ±豕1成十重宜在一 換旬n 3^ 此可有效消除第一類鬼影72， ί:源於菲違耳透鏡20前後兩面間的多 重内部反射，所造成的多重鬼影現象。更兩面間的夕 另一方面'利用散舟而 鬼影73、第三類鬼影74，散光面4(^ USer)可消除第二類 面之部份（也就是面向反ϊ 0位▲於菲淫耳透鏡2 0平光 耳透鏡2 0的透鏡面反射回來的光束’7 /政射攸非涅 ^ 木的光束7 7及散光面4 0反射到及 效：：:束Γρ ,故可消除鬼影現象。但散光面的散射 欢果不能太強，否則將降低螢幕的解析度。 應用此方法的另一優點是可降低光斑現象

Reekie)，因為此散光面40與螢幕的散光板30,形成雙 :政射，可消除光斑現象，這種雙重散射消除光班的原 :在 Goldenberg， J.F·， HuangQ·， andShimizu， • Rear projection screen. Proc.SPIE Vol. 3〇13 1 9 9 7論文中有所討論。 · ’ 面。而散光面40可為擴散紋路或是霧面等具有散射效果的 以擴散紋路為例，首先可將擴散紋路記錄在_金屬版 ;i :t:模具’而再利用射出成形、平壓成形、ab膠成 散:文化（uv curing)成形方法’把金屬版的擴 、塔轉錄在不同的塑膠材料上。而散光面4〇之散射效果 567340 五、發明說明（6) 的定義，根據光機的規格有一密切的關係；如若投影系統 跟螢幕之距離短時，則需散射效果比較強的散光面4 0;如 若投影系統跟螢幕之距離長時，則需要散射效果比較弱的 散光面4 0。 【達成之功效】 本發明係利用減小菲涅耳透鏡的厚度，使第一類鬼影 與投影影像重疊，而消除第一類鬼影的現象；再配合菲涅 耳透鏡接收反射鏡光源一面的散光面，具有散射的效果， 可將菲涅耳透鏡内部重複反射至散光面的光束以及自散光 面反射至反光鏡，再重複反射至散光面的光束加以散射， 而可消除第二類以及第三類鬼影，且散光面配合散光板可 消除光斑現象。如此，可適當消除或削減鬼影，卻不至於 使螢幕的特性變差太多，且相當容易實現。 以上所述者，僅為本發明其中的較佳實施例而已，並 非用來限定本發明的實施範圍；即凡依本發明申請專利範 圍所作的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

第9頁 567340 圖式簡單說明 第1圖為習知背投影顯示螢幕及其鬼影產生之示意 第2圖為習知被投影顯示螢幕之視野鏡的粗糙化加 圖， 第3圖為習知被投影顯示螢幕之視野鏡的染黑處理 圖 第 示 第 第 2 4圖為習知使用長焦距的菲涅耳鏡改善鬼影現象 意圖， 5圖為本發明減小視野鏡厚度之光路示意圖；以 6圖 圖式 0 〇0 ， 2 2 為本發明減小視野鏡厚度之光路示意圖 為本發明散光面之光路示意圖。 符號說明】 反射鏡 菲淫耳透鏡 長焦聚菲涅耳透鏡 鏡面 非鏡面 粗链面 圖， 工不意 示意 之光路 及 2 4 2 7 3 0 4 0 5 0 7 0 染黑處理 模仁 散光板 散光面 刀具 入射光源 •7 1 、7 1 ’ 投影影像 7 2 、7 2 ’ 第一類鬼影 567340

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Claims (1)

1. -1 公告本i 1. 一種無鬼影之背投影顯示螢幕，用以將含有影像之光 源由一反光鏡反射而投影至一顯示屏幕，其包含有： 一視野鏡，位於該反光鏡的反射光路徑用以接收 反該光鏡反射之光源，並使光源收斂後自出射面透 出； 一散光板，位於該視野鏡之出射光路徑，用以顯 示光源内含的影像並且調制光源之視角與增益；以及 一散光面，位於該視野鏡面向該反光鏡的入射面 處，可將自該散光面反射至該反射鏡再重複反射至該 散射面之光束以及自該視野鏡多重内部反射回該散光 面之光束加以散射。 2. 如申請專利範圍第1項所述無鬼影之背投影顯示螢 幕，其中該散光板更配合有一柱狀透鏡陣列。 3. 如申請專利範圍第1項所述無鬼影之背投影顯示螢 幕，其中該視野鏡係為一菲涅耳（Fresnel)透鏡。 4. 如申請專利範圍第3項所述無鬼影之背投影顯示螢 幕，其中該菲淫耳透鏡之厚度係加以減小，使得自該 菲涅耳透鏡内部重複反射之光束可與原光束重疊。 5. 如申請專利範圍第4項所述無鬼影之背投影顯示螢 幕，其中菲涅耳透鏡之厚度係小於〇. 5m m。 6. 如申請專利範圍第1項所述無鬼影之背投影顯示螢 幕，其中該散光面係為一具有擴散紋路之表面。 7. 如申請專利範圍第6項所述無鬼影之背投影顯示螢 幕，其中該具有擴散紋路之表面係利用一具有擴散紋

   第12頁 567340 六、申請專利範圍 。 成 螢。螢形螢化 螢 示形示成示固 示 顯成顯膠顯光 顯 影壓影B影外 影 投平投A投紫 投 背用背用背用 背 之利之利之利 之 影係影係影係 影 鬼面鬼面鬼面 鬼。 無表無表無表 無面 述之述之述之 述霧 。所路所路所路 所一 形項紋項紋項紋 項為 成CO散CO散CO散 rH係 出第擴第擴第擴。第面 射圍有圍有圍有 g圍光 η 具範具範具範具· 1範散 模利該利該利該Ur利該 C 之專中專中專中 專中 面請其請其請其U請其 Φ.，申，申，申， 路如幕如幕如幕形如幕

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