JPH08254757A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクリーン全面で一様な輝度分布にできる透過
型スクリーン技術の提供。 【解決手段】スクリーン周辺部側のレンチキュラーレン
ズの曲率半径を、中央部側のレンチキュラーレンズの曲
率半径よりも大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、リア方式プロジェクシ
ョンテレビ、特に短投写距離レンズを使用したセットに
使用してもスクリーン周辺部において十分な輝度が得ら
れる透過型スクリーンに関する。 【０００２】 【従来の技術】プロジェクションテレビ用のスクリーン
は、指向性を持たせることによって観視方向の輝度を上
げる構成となっている。一般に、この作用は、図１にそ
の横断面を示す垂直方向に延長されているレンチキュラ
ーレンズによって行われるのが普通である。しかし、従
来は、このレンズのパワーは、中心及び周辺とも同一で
あり、同一の拡散角を有している。しかし、次のような
用途の場合は、中心、周辺部で拡散角を変えると大きな
利点が生じる。 【０００３】従来の大画面に対してコンパクト化し得
る、ということで、プロジェクションテレビがパソコン
等の端末装置として用いられることがある。この時は、
観視方向が極めて狭い範囲に限られているため周辺部の
スクリーンゲインを大きくし画面全体に渡って高輝度を
得られる設計にすることが好ましい。すなわち中心部よ
りも周辺部においてゲインを大きくする必要がある。 【０００４】一方、従来のプロジェクションテレビは、
画面周辺の光量が乏しく、画面中心と周辺部に輝度差が
ある。特に最適視範囲外から見ようとするときは、この
輝度むらが原因でほとんど見えない範囲がある。そこ
で、一般的なテレビとして使用する場合には、上記の端
末装置としてのプロジェクションテレビの場合とは逆
に、最適視範囲から見たときの周辺部のスクリーンゲイ
ンを、中心部のスクリーンゲインより小さくすることに
より、中心部に対して周辺部の適視範囲を広くする必要
がある。 【０００５】上記問題点を解決する手段としては、例え
ば、特開昭５６−１６５１３４号公報に示される方法が
ある。これは、レンチキュラーレンズの断面外形形状を
円弧とし、中央部より離れるに従い、各レンズの中央部
寄り側の円弧の一部をスクリーンに対して切り落とした
形状が徐々に大きくなるように切り落とし、これによっ
て、レンズピッチを変化させることなく円弧の曲率半径
を変化させる方法である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法におい
ては、スクリーンの左右端部に近づく程、円弧の一部を
切り落した部分の面積が増加する。このため、赤色陰極
線管及び青色陰極線管上の画像を投写レンズにより拡大
すると、投写レンズからスクリーンまでの距離の長手方
向を通る光は、スクリーンに対する入射角が大きくな
り、レンチキュラーレンズから射出する光の一部がレン
チキュラーレンズの切り落とし面に入射し異常光とな
る。また、切り落し面で屈折率の差により反射し、同様
に異常光となるという問題があった。 【０００７】本発明の目的は、上記問題点を解決し、ス
クリーンの用途に応じ、スクリーンの全面において一様
な輝度分布を得ることのできる透過型スクリーンを提供
することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、スクリーン中
心から左右辺部にかけてレンチキュラーレンズの断面外
形形状を、スクリーン周辺部側に配されたレンチキュラ
ーレンズの曲率半径が、中央部側のレンチキュラーレン
ズの曲率半径よりも大きくなるようにし、スクリーンよ
り射出する映像光の分布を変化させる。この結果、スク
リーンゲインは、スクリーン中心から左右辺部にかけて
一様とはならずにゲイン勾配を持つことになる。 【０００９】ここで、投写レンズにより拡大された像の
光量分布は下記 式で示される。スクリーンゲイン比を
この逆数とすれば、スクリーン上においては輝度分布の
全面性に優れた映像を映し出すことが可能となる。 【００１０】 周辺光量∞１／ＦＮＯ・（ｓｉｎθ２−ｓｉｎθ１） …………… ただし ＦＮＯ：投写レンズのＦナンバー θ１ ：各物高における蛍光面からの上限光の射出角。 【００１１】θ２ ：各物高における蛍光面からの下限
光の射出角。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の実施例として、各レンチキュ
ラーレンズの幅Ｐとレンチキュラーレンズ先端部からの
レンズ面落ち込み量ｔの比ｔ／Ｐを変える構成の場合に
つき、図１，図２及び図３（いずれも断面図）を用いて
説明する。 【００１３】図１は、本発明の透過型スクリーンを上方
から巨視的に見たものであり、光の入射面には、スクリ
ーン中心部より左右辺部に向かって徐々にレンズ断面外
形形状が変化するレンチキュラーレンズが形成されてい
る。 【００１４】図２は、図１に示す透過型スクリーンの中
心部であるＢ部の画面水平方向断面の拡大図である。レ
ンチキュラーレンズを構成するレンズに平行光として入
射した光ａ０，ｂ０，ｃ０，ｅ０，ｆ０，ｇ０は、前記
レンズ界面で屈折し、焦点Ｆ０を通過後、観視面側に射
出（ａ０′，ｂ０′，ｃ０′，ｄ０′，ｅ０′，ｆ
０′，ｇ０′）する。この時、レンズ面Ｌ０の焦点距離
ｌＦ０が短かいために前記レンズ面Ｌ０における屈折に
よって生じる射出光の拡散角が大きい。次に、レンズ面
Ｌ１及びＬ２に入射した平行光ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ
１，ｅ１，ｆ１，ｇ１，ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ
２，ｇ２は、焦点Ｆ１，Ｆ２を通過後、観察面側に射出
（ａ１′，ｂ１′，ｃ１′，ｄ１′，ｅ１′，ｆ１′，
ｇ１′，ａ２′，ｂ２′，ｃ２′，ｄ２′，ｅ２′，ｆ
２′，ｇ２′）する。この時、各レンチキュラーレンズ
の入射面において、屈折することなく焦点Ｆ０，Ｆ１，
Ｆ２を通過する光線ｄ０ｄ０′，ｄ１ｄ１′，ｄ２ｄ
２′は、それぞれ各レンチキュラーレンズの光軸と一致
する。また、この時各レンズＬ０，Ｌ１，Ｌ２の焦点距
離ｌＦ０，ｌＦ１，ｌＦ２の間には次の関係がある。 【００１５】 ｌＦ０＜ｌＦ１＜ｌＦ２ （１） ここで、各レンズの幅Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２の間には、 Ｐ０＝Ｐ１＝Ｐ２ （２） の関係が成立すると、拡散角θ０，θ１，θ２は、次の
式で近似できる。 【００１６】 θ０…ｔａｎ−１Ｐ０／２ｌＦ０ （３） θ１…ｔａｎ−１Ｐ１／２ｌＦ１ （４） θ２…ｔａｎ−１Ｐ２／２ｌＦ２ （５） 上記（３），（４），（５）式において、上記（１），
（２）式の関係より次の関係が成立する。すなわち θ０＞θ１＞θ２ （６） 一般にスクリーンゲインをＧ（ｎ）とすれば拡散角θ０
の関数として示される。すなわち Ｇ（ｎ）＝Ｇ（θｎ） （７） また、図３は、図１に示す透過型スクリーンの端部であ
るＡ部の画面水平方向断面の拡大図である。平行光とし
てレンチキュラーレンズを構成するレンズに入射した光
ａｎ−２，ｂｎ−２，ｃｎ−２，ｄｎ−２，ｅｎ−２，
ｆｎ−２，ｇｎ−２，ａｎ−１，ｂｎ−１，ｃｎ−１，
ｄｎ−１，ｅｎ−１，ｆｎ−１，ｇｎ−１，ａｎ，ｂ
ｎ，ｃｎ，ｄｎ，ｅｎ，ｆｎ，ｇｎは前記レンズ界で屈
折し焦点Ｆｎ−２，Ｆｎ−１，Ｆｎを通過後、観察面側
に射出（ａｎ−２′，ｂｎ−２′，ｃｎ−２′，ｄｎ−
２′，ｅｎ−２′，ｆｎ−２′，ｇｎ−２′，ａ′ｎ−
１，ｂ′ｎ−１，ｃ′ｎ−１，ｄ′ｎ−１，ｅ′ｎ−
１，ｆ′ｎ−１，ｇ′ｎ−１，ａ′ｎ，ｂ′ｎ，ｃ′
ｎ，ｄ′ｎ，ｅ′ｎ，ｆ′ｎ，ｇ′ｎ）する。この時、
各レンチキュラーレンズの入射面において、屈折するこ
となく焦点Ｆｎ−２，Ｆｎ−１，Ｆｎを通過する光線ｄ
ｎ−２ｎｄ−２′，ｄｎ−１ｄｎ−１′は、それぞれ各
レンチキュラーレンズの光軸と一致する。また、この時
各レンズＬｎ−２，Ｌｎ−１，Ｌｎの焦点距離ｌＦｎ−
２，ｌＦｎ−１，ｌＦｎの間には次の関係がある。 【００１７】 ｌＦｎ−２＜ｌＦｎ−１＜ｌＦｎ （８） ここで各レンズの幅Ｐｎ−２，Ｐｎ−１，Ｐｎの間に次
の関係が成立すると Ｐｎ−２＝Ｐｎ−１＝Ｐｎ （９） 拡散各θｎ−2，θｎ−１，θｎは次の式で近似でき
る。 【００１８】 θｎ−２…ｔａｎ−１Ｐｎ−２／２ｌＦｎ−２ （１０） θｎ−１…ｔａｎ−１Ｐｎ−１／２ｌＦｎ−１ （１１） θｎ …ｔａｎ−１Ｐｎ／２ｌＦｎ−２ （１２） 上記（１０），（１１），（１２）式において、
（８），（９）式の関係より次の式が成立する。 【００１９】 θｎ−２＞θｎ−１＞θｎ （１３） ここで、レンチキュラーレンズ全体では、次の式が成立
する。 【００２０】 θ0＞θ１……＞θｎ−２＞θｎ−１＞θｎ （１４） ここで、レンズ幅Ｐ０，Ｐ１…Ｐｎ−２，Ｐｎ−1，Ｐ
ｎが全て等しいとすると、各レンズによるゲインＧ０，
Ｇ１，……Ｇｎ−２，Ｇｎ−１，Ｇｎは、次の関係を有
する。 【００２１】 Ｇ０＜Ｇ１＜…Ｇｎ−２＜Ｇｎ−１＜Ｇｎ （１５） 以上により、レンチキュラーレンズを構成する各レンズ
の形状をスクリーン中心部より左右辺部に向かって徐々
に変化させ、スクリーン中心からの距離Ｒが大きくなる
につれて各レンチキュラーレンズの幅Ｐとレンチキュラ
ーレンズ先端部からのレンズ面落ち込み量ｔの比ｔ／Ｐ
が小さくなるように、かつ前記各レンズの焦点位置が最
適となるように、各単レンズの形状を設計すればスクリ
ーンのゲインを任意に決定できる。 【００２２】図４（断面図）は、各レンズの形状を図３
と同一形状とし、かつレンチキュラーレンズの強度を高
めるために全体の厚さＴを一定とした場合のレンズの形
状を示す。さらに、図５（断面図）に示すように観視面
側からの不要光によりスクリーン上のコントラスト低下
を抑えるべく、黒色塗料等を塗布したストライプ１′，
２′，３′を設ける。このストライプの幅が広いほど、
コントラストは向上する。このため、光のけられを最小
にするように各レンズＬ′０，Ｌ′１，Ｌ′２の焦点位
置Ｆ′０，Ｆ′１，Ｆ′２をスクリーン観視面と一致さ
せる。この時、レンズ厚ｔ′０，ｔ′１，ｔ′２と焦点
距離ｌ′Ｆ０，ｌ′Ｆ１，ｌ′Ｆ２は一致する。また、
スクリーン周辺部において射出光の指向性を広げるに
は、上記実施例とは逆に、スクリーン中心からの距離Ｒ
が大きくなるにつれて、各レンチキュラーレンズの幅Ｐ
とレンチキュラーレンズ先端部からのレンズ面落ち込み
量ｔの比ｔ／Ｐが大きくなるように各レンズの設計を行
えばよいことは自明である。 【００２３】 【発明の効果】本発明によれば、レンチキュラーレンズ
を構成する各レンズの形状を最適設計することにより任
意のゲインを持たせることが可能となり、スクリーンを
巨視的に見れば、スクリーンゲインの勾配を任意に決定
できる。このため、一般に投写レンズにより拡大された
像の光量分布をスクリーンゲインにより補正でき、この
結果、スクリーン全面において一様な輝度分布を実現で
きる。さらに、本発明は、拡散剤でスクリーンゲインを
調整する方法に比べても、光の損失が少なくて効率が良
い。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示すレンチキュラースクリ
ーンの横断面図である。 【図２】図１のレンチキュラースクリーンの中央部の横
断面拡大図である。 【図３】図１のレンチキュラースクリーンの端部の横断
面拡大図である。 【図４】本発明の他の実施例を示すレンチキュラースク
リーンの横断面拡大図である。 【図５】本発明のさらに他の実施例を示すレンチキュラ
ースクリーンの横断面拡大図である。 【符号の説明】 １：スクリーン、 Ｌ０…Ｌｎ，Ｌ′０，Ｌ′１，Ｌ′１：レンズ面、 ａ０…ａｎ，ｂ０…ｂｎ，ｃ０…ｃｎ，ｄ０…ｄｎ，ｅ
０…ｅｎ，ｆ０…ｆｎ，ｇ０…ｇｎ，ａ″０…ａ″２，
ｂ″０…ｂ″２，ｃ″０…ｃ″２，ｄ″０…ｄ″２，
ｅ″０…ｅ″２，ｆ″０…ｆ″２，ｇ″０…ｇ″２：入
射光、 ａ′０…ａ′ｎ，ｂ′０…ｂ′ｎ，ｃ′０…ｃ′ｎ，
ｄ′０…ｄ′ｎ，ｅ′０…ｅ′ｎ，ｆ′０…ｆ′ｎ，
ｇ′０…ｇ′ｎ，ａエエエ０…ａエエエ２，ｂエエエ０…ｂエエエ
２，ｃエエエ０…ｃエエエ２，ｄエエエ０…ｄエエエ２，ｅエエエ０…
ｅエエエ２，ｆエエエ０…ｆエエエ２，ｇエエエ０…ｇエエエ２：射出
光、 ｌＦ０…ｌＦｎ，ｌ′Ｆ０…ｌ′Ｆ２：焦点距離、 Ｆ０…Ｆｎ，Ｆ′０…Ｆ′２：焦点、 Ｐ０…Ｐｎ，Ｐ′０…Ｐ′２：レンズピッチ、 θ０…θｎ，θ′０…θ′２：拡散角、 ｔ０…ｔｎ，ｔ′０…ｔ′２：レンズ面からの落ち込み
量、 Ｔ：スクリーン厚、 １′，２′，３′：黒色ストライプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．レンチキュラーレンズが複数個配列された構成を有
   し、投写レンズにより拡大投影された画像を写し出す透
   過型スクリーンにおいて、 上記レンチキュラーレンズが、 スクリーン周辺部側に配されたレンチキュラーレンズの
   曲率半径が、中央部側のレンチキュラーレンズの曲率半
   径よりも大きくされた構成であることを特徴とする透過
   型スクリーン。 ２．上記レンチキュラーレンズは、 各レンチキュラーレンズの光軸に略平行に映像光が入射
   される構成である特許請求の範囲第１項に記載の透過型
   スクリーン。 ３．上記レンチキュラーレンズは、 各レンチキュラーレンズの断面外形形状が、各レンチキ
   ュラーレンズの光軸に関しほぼ軸対称の形状をなす構成
   である特許請求の範囲第１項または第２項に記載の透過
   型スクリーン。