JPH0473133B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビデオプロジエクシヨンテレビ等に
用いる背面投影式のスクリーンに関するものであ
る。

ビデオプロジエクシヨンテレビのような背面投
影装置は、原理的には第１図に示すように、
CRT等からの光源Ｐから出射する光を適宜レン
ズ系Ｌによつて拡大し、スクリーンＳの背面側か
ら投影し、このスクリーンＳの反対面より観察す
るようになつている。ところが、このように光源
ＰからスクリーンＳまでの距離を長くすると、投
影装置が大型になるため、実際には第２図Ａ，
Ｂ，Ｃに示すように１ないし３枚のミラーＭを組
合せ、一旦反射させてから投影する方式が採用さ
れている。しかしながら、同図Ａの方式では装置
の高さが大きくなり、またＢ，Ｃにおいても高
さ、奥行の点で小型化したとはいいきれない面が
あつた。

またこのような投影装置に用いられるスクリー
ンには、入射側にサーキユラーフレネルレンズを
設け、これによつてスクリーンの隅々まで明るく
見えるような手段が施されているものが多いが、
このサーキユラーフレネルレンズは、第３図に示
すように、レンズ面イが非レンズ面ロを介して連
続しているため、斜線で示した非レンズ面ロへの
入射光が集光せずにフレネルの効率を低下させ、
また解像力に悪影響を及ぼす難点がある。この点
を防ぐために、フレネルレンズのレンズ面を逆に
向けて平坦な面から入射させ、他のレンチキユラ
ーレンズを組合せることが一部で行なわれている
が、このように２枚構成のスクリーンとすること
は、単に組立てが煩雑となるばかりでなく、２枚
間の光のフレアで画面がぼけ、また光の利用効率
も低下するきらいがあつた。

また投影装置の奥行を小さくすることのできる
スクリーン装置として、特開昭58−57120号公報
や特開昭59−9649号公報が知られており、スクリ
ーンに対して斜め方向から入射させて、投影系の
奥行を小さくすることが提案されているが、これ
らはレンズの屈折を利用しているため、入射角度
を大きくすることに限界があつた。

このような点を改善するため、本発明者等は背
面側から光を急角度で入射させて像を観察するス
クリーンであつて、この入射面に平行な多数のプ
リズム群を設けると共に、該プリズム群を構成す
る個々のプリズムに全反射面を設け、入射した光
が全反射面で全反射して観察側に出射するように
構成した背面投影スクリーンについて既に提案し
ている（特開昭60−173533号および特開昭61−
208041号）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の我々の提案により、奥行きおよび高さ方
向の寸法を小さくして装置を小型化し、しかも解
像力を低下させない明るい背面投影スクリーンを
提供できるようになつたが、さらに解像力を向上
させ、同時に画像ぼけのない鮮明な画像を得られ
るべく検討した結果、本発明を完成させたもので
ある。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は上記の目的を達成するために
なされたもので、その要旨とするところは、背面
側から光を急角度で入射させて像を観察するスク
リーンであつて、この入射面には直線状または円
弧状に延びる多数のプリズム群が形成されている
と共に、このプリズム群を構成する個々のプリズ
ムには、入射した光が全反射面で全反射して観察
面に出射するような全反射面が形成されており、
しかも該全反射面の対面から入射する光の光束よ
り全反射したのちの光束が小さくなるように対面
に湾曲面を形成したことを特徴とする背面投影ス
クリーンにある。

以下本発明を実施例の図面に従つて説明する。

第４図は本発明の背面投影スクリーンの基本的
な構成を説明するための概略図で、ＰがCRT等
の光源、Ｌがレンズ系、Ｓが背面投影スクリーン
であり、光源Ｐからの光は背面投影スクリーンＳ
背面に急角度に入射するようになつている。ここ
で背面投影スクリーンＳに入射するときの角度θ
は、概ね40〜75°である。このときの光源Ｐから
背面投影スクリーンＳまでの距離ｌは従来の方式
と同じであるが、斜め下方に光源Ｐが位置するた
め、奥行き方向の距離l′は l′＝lcosθ となりｌに比べてきわめて小さくすることができ
る。

しかしながらこれでは高さが必ずしも小さいと
はいえないため、実際には第５図Ａのように１枚
のミラーM₁を用いることにより、高さを小さく
し奥行き方向の長さも小さくすることが望まし
い。また一層高さを小さくし全体的に小型化する
ためには、第５図Ｂの如く２枚のミラーM₂，M₃
を組合せ、光源Ｐを背面投影スクリーンＳと第１
のミラーM₂の間に配置して、２度反射させた後
に投影させるとよい。

第６図は本発明の背面投影スクリーンの一部を
示すもので、この例においては背面投影スクリー
ンの背面側に同一形状からなるプリズム群を多数
設けている。すなわちこのプリズム群は直線状ま
たは円弧状に延びて配列されたプリズム１の多数
より構成されており、しかも個々のプリズム１は
入射した光が全反射面で全反射して観察側に出射
するような全反射面１Ａと、この入射面に相当す
る外側に凸の湾曲面となつている対面１Ｂとで構
成されている。このため、プリズム１に入射した
光は、対面１Ｂが外側に凸の湾曲面となつている
ため一旦集光１Ｃされる。一旦集光された光は、
さらに進につれて広がる。

第７図および第８図は、本発明におけるプリズ
ム１に入射する光線についてさらに詳細に説明す
るもので、第７図は入射角度θ₁が比較的大きな箇
所の拡大図、第８図は入射角度θ₂が比較的小さな
箇所の拡大図である。第７図および第８図におい
て、対面１Ｂに入射する光は、この面が外側に凸
の湾曲面となつているため集光１Ｃされ、入射す
る光束Ａより全反射後の光束Ｂの方が小さくな
る。また、第７図のように入射角度θ１が比較的
大きい場合には、対面１Ｂに入射する光線は、全
て全反射面１Ａで全反射し観察側に出射するが、
第８図のように入射角度θ２が比較的小さい場合
には、対面１Ｂに入射する光の一部は全反射面を
外れ直進光となるため、全反射した光と直進した
光の二つの光を視察することになり、画像ぼけの
原因となると共に明るさのロスが発生する。しか
し、対面１Ｂを外側に凸の湾曲面で形成すること
により、入射した光は全反射面側に集光されるた
め、画像ぼけの原因となる直進光を減少させるこ
とができるため、画質の向上を図ることができ
る。

本発明におけるプリズム群は、直線状に延びる
プリズムを多数平行に配列させたものでもよい
が、この場合は光の一軸方向、例えば上下方向の
規制はできても、同時に左右方向の光の規制がな
しえない面があつた。これを改善するためには、
プリズムの配列を第９図の如く円弧状に構成する
とよい。

すなわち、投影用のCRT等の光源をＰ、スク
リーンＳを含む平面Ｆ上での円弧の中心をＯとし
たとき、この線分OPが上記平面Ｆに対して垂直
にすると、同一円弧上の各点はすべて光源Ｐから
等距離になるため、この円弧上のプリズム１の断
面を等しくすることにより、プリズム断面上での
出射角が等しくなり、設計が容易になるばかりで
なく、上下方向の光の規制に対して左右方向の光
も規制してバランスのよいスクリーンＳが実現で
きる。

いま光源Ｐの位置が、第９図に示すようにスク
リーンＳの後方ｘ、スクリーンＳの中心から下方
ｙであるとし、スクリーンＳの中心を通る垂直軸
上の中心からｒ（上向きに正）の点でのプリズム
の頂角をθ₁、プリズム入射面の傾きθ₂とすると、
平行出射の場合のθ₂は次式で求めることができ
る（ｎは基材の屈折率）。

プリズム１の断面形状を上記式で表わされる
形状にすると、スクリーンＳ面から出射する光線
はすべてスクリーンＳに対して垂直な平行光とな
る。これにより、従来のフレネルレンズを備えた
スクリーンに比べて、よりコンパクトでしかも均
一な明るさのスクリーンが入手できる。

第１０図ないし第１５図は、本発明の実施例の
部分を示すもので、第１０図は最も基本的な背面
投影スクリーンであり、投影側には全反射面１Ａ
と対面１Ｂとを備えたプリズム１の多数が形成さ
れている。第１１図は上記第１０図の例における
観察側に垂直方向に延びるレンチキユラーレンズ
面１Ｄを形成したもので、このレンチキユラーレ
ンズ面１Ｄにより水平方向の光拡散性を付与した
ものである。また第１２図および第１３図は同様
に投影側に、全反射面１E₁，１G₁を備えたレン
チキユラーレンズ面１Ｅ，１Ｆを形成したもの
で、これにより一層大きな水平方向の光拡散性す
なわち視野角度が得られる。なお、第１２図およ
び第１３図における全反射面を有するレンチキユ
ラーレンズ面１Ｅ，１Ｆの構成および作用につい
ては、同一出願人の特開昭57−165830号、特開昭
57−205727号、特開昭57−207235号、特開昭58−
114026号、特開昭58−145933号、特開昭58−
176628号に詳述されているので、ここでの説明は
省略する。

第１４図および第１５図は、第１０図の背面投
影スクリーンの観察側にさらに別体のシート２を
組合せた例を示すもので、第１４図は投影側に水
平方向に延びるレンチキユラーレンズ面２Ａが、
また観察側に第１３図と同様な全反射面２B₁を
有する垂直方向のレンチキユラーレンズ面２Ｂが
形成された別体のシート２を組合せており、これ
によつて水平および垂直方向の光拡散性をも付与
した背面投影スクリーンとすることができる。ま
た第１５図は投影側に垂直方向に延びるレンチキ
ユラーレンズ面２Ｃが、また観察側に凹状のレン
チキユラーレンズ面２Ｄと外光吸収層２Ｅとが形
成された別体のシート２を組合せたもので、これ
によつて水平方向の光拡散性とコントラストを向
上させることが可能となる。

なお、上記の実施例では、プリズム１群を水平
方向に延びるように連設しているが、これを90°
変換して垂直方向に延びるように構成してもよ
い。勿論この場合はプロジエクターは横方向に設
置することとなる。

また上記の例においては、対面１Ｂから入射す
る光の光束より全反射したのちの光束が小さくな
るように、対面１Ｂに外方に凸となる湾曲面を形
成しているが、さらに全反射面１Ａに外方に凸と
なる湾曲面を形成して、両方の面１Ａ，１Ｂに設
けるようにしてもよい。

本発明の背面投影スクリーンは、斜め後方から
像を投影した場合には、スクリーンの像に歪が生
じ、しかも像のボケを招くこととなるが、これら
は次の投影系の措置により解決できる。すなわち
像の歪については、各部の歪量を想定してCRT
の電気回路で補正すればよい。また像のボケは、
レンズ系からスクリーンまでの距離の差によつて
生じるため、CRTからレンズ系に入射する像を、
光軸に対して一定角度をもたせ、スクリーン上に
等しい焦点距離となるようにすればよい。

なお本発明の背面投影スクリーンに使用する素
材としては、アクリル樹脂が最も適しているが、
これは光学特性及び成形加工性の点からアクリル
樹脂が特に優れているからである。しかし、これ
に換えて塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹
脂、オレフイン系樹脂、スチレン系樹脂等を用い
ることもでき、これらの合成樹脂材料を用いると
きは、押出し成形、加熱プレスあるいは射出成形
によつて、本発明に係る背面投影スクリーンを製
作することができる。

また本発明の背面投影スクリーンを構成する基
材あるいは別体のシートに、光拡散性を一層向上
させるための光拡散手段を講じるとよい。この光
拡散手段としては、基材を構成する合成樹脂、例
えばアクリル樹脂にSiO₂、CaCO₃、Al₂O₃、
TiO₃、BaSO₄、ZnO、Al（OH）₂、ガラス微粉末
あるいは有機拡散剤等の液状合成樹脂媒体に融解
または化学変化をしない拡散物質の１種または２
種以上の添加物を媒体中に一様に混入分散分布す
るか、またはこれらの拡散物質を含む層を形成す
るとよい。また投影側の面および／または観察側
の面に微細なマツト面を形成することも有効であ
る。このように光拡散性を付与する手段を講ずる
と、スクリーンの水平方向と垂直方向の拡散性が
補われ、均一性を高めることができることとな
る。

（発明の効果） 本発明は以上詳述した如き構成からなるもので
あり、光源となるプロジエクターの相対位置を斜
め後方に位置させ、投影装置全体を小型化するこ
とができ、迷光を減少させることにより画像ぼけ
のない鮮明な画像が得られ、しかも均一で明る
く、解像度の優れた背面投影スクリーンを簡便に
提供しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は従来の背面投影スクリー
ンに対するプロジエクターからの光路の説明図、
第３図は従来の背面投影スクリーンに用いられる
フレネルレンズの部分側面図、第４図および第５
図は本発明の背面投影スクリーンを用いた場合の
プロジエクターからの光路の説明図、第６図は本
発明の背面投影スクリーンの光の進行状態を示す
部分的な側面図、第７図および第８図はさらに詳
細に説明する拡大図、第９図は本発明の他の例を
示す斜視図、第１０図ないし第１５図は本発明の
実施例を示す部分的な斜視図である。 Ｓ……スクリーン、Ｐ……CRT、Ｌ……レン
ズ系、M₁，M₂，M₃……ミラー、１……プリズ
ム、１Ａ……全反射面、１Ｂ……対面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 背面側から光を急角度で入射させて像を観察
   するスクリーンであつて、この入射面には直線状
   または円弧状に延びる多数のプリズム群が形成さ
   れていると共に、このプリズム群を構成する個々
   のプリズムには、入射した光が全反射して観察面
   に出射するような全反射面が形成されており、し
   かも該全反射面の対面から入射する光の光束より
   全反射したのちの光束が小さくなるように対面に
   湾曲面を形成したことを特徴とする背面投影スク
   リーン。 ２ 観察側に垂直方向に延びるレンチキユラーレ
   ンズ面を形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の背面投影スクリーン。 ３ 全反射面を備えたレンチキユラーレンズ面を
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の背面投影スクリーン。 ４ 観察面にサーキユラーフレンネルレンズを形
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項または第３項記載の背面投影スクリーン。 ５ スクリーンを構成する基材に光拡散手段を施
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第３項または第４項記載の背面投影スクリ
   ーン。 ６ レンチキユラーレンズ面を有する別体のシー
   トと組合せたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項、第３項、第４項または第５項記載
   の背面投影スクリーン。 ７ 別体のシートに光拡散手段を施したことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の背面投影ス
   クリーン。