JP2996779B2 - Rear projection screen - Google Patents

Rear projection screen

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JP2996779B2
JP2996779B2 JP3224811A JP22481191A JP2996779B2 JP 2996779 B2 JP2996779 B2 JP 2996779B2 JP 3224811 A JP3224811 A JP 3224811A JP 22481191 A JP22481191 A JP 22481191A JP 2996779 B2 JP2996779 B2 JP 2996779B2
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screen
lens element
light
lens
focal length
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ヨハネス、クラウセン
エリック、クラウセン
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スクリーンの背面に対
して赤、緑、青のTV画像を投写するための互いに隣接
して設置された3台のTVプロジェクタを有する投写装
置に主として利用される背面投写スクリーンに関し、特
に、後方から入射する光のために凸レンズとして形成さ
れ且つ垂直方向に延びる後ろ向きのレンズ要素を後部
に、この後ろ向きレンズ要素に対向するストライプ形成
部をその間に有し且つ垂直方向に延びるマスキング・ス
トライプを前部に有するスクリーンより成る背面投写ス
クリーンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is mainly used for a projection apparatus having three TV projectors installed adjacent to each other for projecting red, green, and blue TV images on the back of a screen. In particular, a rear projection screen having a rearwardly formed rearward lens element formed as a convex lens for light incident from the rear and having a stripe forming portion opposed to the rearwardly facing lens element therebetween, and The invention relates to a rear projection screen consisting of a screen with a masking stripe extending in the front direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、後ろ向きレンズ要素は、その焦点
距離が(スクリーンを通る水平断面図で見て)後ろ向き
レンズ要素の最高位部分とストライプ形成部との間をス
クリーン表面に対して垂直に測定した距離に一致するよ
うに形成されている。これは、当該レンズをやはり平面
図で見て楕円若しくは楕円状の肥大部分として形成する
ことにより達成される。従って、これらの公知のレンズ
要素は、スクリーン面に対して垂直に且つ平行に入射す
る後方からの光を、前向きの凸レンズとして形成可能な
ストライプ形成部の中央に合焦する特徴を有している。
BACKGROUND OF THE INVENTION Typically, a rearward facing lens element has its focal length measured (as viewed in a horizontal cross section through the screen) between the highest point of the rearward facing lens element and the stripe formation perpendicular to the screen surface. It is formed so as to correspond to the distance set. This is achieved by forming the lens as an ellipse or an elliptical enlargement, again in plan view. Accordingly, these known lens elements have the characteristic that light from the rear, which is incident perpendicularly and parallel to the screen surface, is focused on the center of the stripe forming portion that can be formed as a forward facing convex lens. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】後ろ向きレンズ要素の
最高位部分に入射するそうした平行光線は、ほとんどそ
のままスクリーンを通過する。スクリーンを通過すると
きのエネルギー損失はほんの僅かなので、これらの光線
はストライプ形成部の出力光パターンにおいて優位を占
める。一方、後ろ向きレンズ要素の側面部分に入射する
光線は、スクリーンを通過するとき相当大きなエネルギ
ー損失を被る。これは、これらの光線が比較的大きな入
射角で側面部分の表面に入射することにより、かなり大
きな反射が生じるという事実による。前述したように凸
レンズとして形成可能なストライプ形成部にそうした光
線が後方から入射する場合でも、入射角が大きくなるの
で同様のことが言える。後者の場合の反射損失は、スク
リーンに入射する光線に起因する反射損失より大きい。
これは、後者の場合、光線が屈折率の大きい材料から小
さい材料へと(スクリーン材料から空気中へと)進むた
めである。後ろ向きレンズ要素のスクリーンの中央平面
に近接した側面部分に入射する上記光線が、約50%の
エネルギー損失を被ることは概して想像されるところで
ある。その結果、スクリーンの背面に投写された画像
は、スクリーンの側方から斜めに画像を見る視聴者よ
り、スクリーン正面の直角方向に位置する視聴者に対し
て、より鮮明なものとして照射される。技術的に言え
ば、このスクリーンが明瞭な「ピークゲイン」を有して
いることになる。
Such collimated light rays incident on the highest part of the rearward facing lens element pass through the screen almost as is. These rays dominate in the output light pattern of the stripe formation, since the energy loss when passing through the screen is negligible. On the other hand, light rays incident on the side portions of the rearward facing lens element experience a considerable energy loss when passing through the screen. This is due to the fact that these rays are incident on the surface of the side part at a relatively large angle of incidence, resulting in a considerable reflection. As described above, even when such a ray enters the stripe forming portion that can be formed as a convex lens from behind, the same can be said because the incident angle increases. The reflection loss in the latter case is greater than the reflection loss due to the light rays incident on the screen.
This is because in the latter case, the light rays travel from a material with a higher refractive index to a material with a lower refractive index (from the screen material into the air). It is generally envisioned that the light rays incident on the side portion of the rearward facing lens element proximate the mid-plane of the screen will suffer an energy loss of about 50%. As a result, the image projected on the back of the screen is radiated as clearer to a viewer located in a direction perpendicular to the front of the screen than a viewer obliquely viewing the image from the side of the screen. Technically speaking, this screen has a distinct "peak gain".

【0004】よって、本発明の目的は、正面直角方向か
ら見ても、側面から斜めに見ても、ほぼ同一の光の強度
を有するスクリーン画像が得られるスクリーンを提供す
ることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a screen capable of obtaining a screen image having substantially the same light intensity when viewed from a direction perpendicular to the front and obliquely from the side.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、後ろ向きレンズ要素の頂部部分の焦点距離を、後
ろ向きレンズ要素の側面部分の焦点距離より短くし、更
に、その頂部部分の焦点距離を、スクリーン面に対して
垂直方向に測った後ろ向きレンズ要素の最高位部分とス
トライプ形成部との間の距離より短くすることにより達
成される。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, it is an object of the present invention to make the focal length of the top portion of the rearward facing lens element shorter than the focal length of the side portion of the rearward facing lens element, and furthermore, the focal length of the top portion. This is achieved by making the distance shorter than the distance between the highest point of the rearward facing lens element, measured perpendicular to the screen plane, and the stripe formation.

【0006】[0006]

【作用】これにより、後方から後ろ向きレンズ要素の頂
部に入射し且つスクリーン表面に対して垂直に進む光線
は、ストライプ形成部を出る前にスクリーン材料内で互
いに交差する。ストライプ形成部が平面であるならば、
当該光線がより屈折率の大きな材料からより小さい材料
へ進むために、この拡散は更に強められることになる。
ストライプ形成部を前向きの凸レンズとして形成するな
らば、頂部部分の焦点を前向きのレンズとそれらの焦点
の間に設定することにより、一層拡散を加速できる。こ
れは前向きレンズが凹レンズとして機能するためであ
る。しかしながら、頂部部分と前向きの凸レンズの焦点
距離を、2つのレンズの焦点が同一になるように選定す
ることもできる。従って後者の場合、前向きの凸レンズ
は、後ろ向きレンズ要素の頂部部分に入射する平行光線
の拡散に影響を与えることはない。
In this way, rays which are incident from the rear onto the top of the rear-facing lens element and which travel perpendicular to the screen surface cross each other in the screen material before leaving the stripe formation. If the stripe forming part is flat,
This diffusion will be further enhanced as the light rays travel from higher index materials to smaller materials.
If the stripe forming portion is formed as a forward facing convex lens, diffusion can be further accelerated by setting the focal point of the top portion between the forward facing lens and those focal points. This is because the forward facing lens functions as a concave lens. However, the focal length of the top portion and the convex lens facing forward may be selected such that the focal points of the two lenses are the same. Thus, in the latter case, the forward facing convex lens does not affect the diffusion of parallel rays incident on the top portion of the backward facing lens element.

【0007】明瞭な「ピークゲイン」を生じる光線の拡
散は上述した構造により生じるので、これは避けること
ができる。そして、出力光に関して水平方向へのエネル
ギー拡散が改善される結果、スクリーンを正面から真っ
直ぐ見る視聴者でも、スクリーンを斜め前方から見る視
聴者でも、ほぼ同一の照度で投写された画像を受容する
ことができる。換言すれば、横方向の視聴状態を改善し
たスクリーンが形成されたことになる。
This can be avoided because the diffusion of light rays that produces a distinct "peak gain" is caused by the structure described above. And, as a result of the improved energy spread in the horizontal direction with respect to the output light, both viewers looking straight at the screen from the front and viewers looking at the screen diagonally from the front can receive images projected with almost the same illuminance. Can be. In other words, a screen with an improved viewing state in the horizontal direction is formed.

【0008】[0008]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0009】図1の符号1、2、3は、投写スクリーン
4の背面に対してTV画像の投写を行う3台のプロジェ
クタを示している。各プロジェクタは白黒のTV画像を
投写するが、プロジェクタ1の前にはこのプロジェクタ
がスクリーン4に投写する画像が赤になるようにフィル
タが置かれる。プロジェクタ2の前にはこのプロジェク
タがスクリーン4に投写する画像が緑になるようにフィ
ルタが置かれ、プロジェクタ3に対してはこのプロジェ
クタの画像が青になるようにフィルタが用いられてい
る。これらの3色をそれぞれR,G及びBで表す。3台
のプロジェクタ1、2、3は、スクリーンの中央に対し
て直角をなす中央のプロジェクタの光軸7と並んで設置
されている。各プロジェクタは横方向に広がりを有して
いるので、光軸6及び8が軸7と合わさるように設置す
ることはできず、代わりに、3本の光軸が隣同士で7°
の角度を形成する。これらの7°の角度をそれ以上小さ
くすることは、プロジェクタの大きさのために困難であ
る。一方、一層強力なプロジェクタが開発され横方向の
機能が向上した結果、7°という上記角度は10°まで
拡大することができる。光軸はスクリーン4の中央に向
けられ、スクリーン4の背面に投写される画像ができる
だけ互いを覆うようにプロジェクタは構成される。それ
により、視聴者はカラーTV受像管により生成される画
像に対応した、しかもより質が高くサイズの大きい画像
を、スクリーンの前面から見ることができる。図1の曲
線の枠は、視聴者の位置を示す。
Reference numerals 1, 2, and 3 in FIG. 1 denote three projectors that project a TV image on the back of the projection screen 4. Each projector projects a black-and-white TV image, and a filter is placed in front of the projector 1 so that the image projected by the projector on the screen 4 becomes red. A filter is provided in front of the projector 2 so that the image projected by the projector on the screen 4 becomes green, and a filter is used for the projector 3 so that the image of the projector becomes blue. These three colors are represented by R, G and B, respectively. The three projectors 1, 2, 3 are installed alongside the optical axis 7 of the central projector, which is at right angles to the center of the screen. Since each projector has a lateral spread, it cannot be installed so that the optical axes 6 and 8 are aligned with the axis 7, but instead the three optical axes are 7 ° next to each other.
To form an angle. Making these 7 ° angles even smaller is difficult due to the size of the projector. On the other hand, the angle of 7 ° can be increased to 10 ° as a result of the development of more powerful projectors and improved functions in the horizontal direction. The optical axis is directed to the center of the screen 4, and the projector is configured so that images projected on the back of the screen 4 cover each other as much as possible. This allows the viewer to view a higher quality and larger image corresponding to the image generated by the color TV picture tube from the front of the screen. The curved frame in FIG. 1 indicates the position of the viewer.

【0010】図1に示すスクリーンは2枚のスクリー
ン、即ち前部スクリーンA、及び後部スクリーンBより
なる。「前部」とは視聴者の位置に最も近いことを意味
し、同様にスクリーン表面について「前面」と「背面」
という場合には、それぞれ視聴者の位置を向いたシート
と背にしたシートを意味する。
The screen shown in FIG. 1 comprises two screens, a front screen A and a rear screen B. "Front" means closest to the viewer's position, as well as "front" and "back"
Means a seat facing the viewer's position and a seat facing the back.

【0011】前部スクリーンAの前面は、マスキング・
ストライプ22と、その間に位置してスクリーンの使用
位置において垂直方向に延びるストライプ形成部23と
を有している。図1に示すスクリーン4の実施例におい
ては、ストライプ形成部23はその側面に沿って縁部2
4と隣接した前向きの凸レンズとして形成される。縁部
24はスクリーン面に対してほぼ直角をなし、マスキン
グ・ストライプ22の側面境界を形成している。
The front of the front screen A has a masking
It has a stripe 22 and a stripe forming part 23 positioned therebetween and extending in the vertical direction at the position where the screen is used. In the embodiment of the screen 4 shown in FIG. 1, the stripe forming part 23 has an edge 2 along its side.
4 and is formed as a forward facing convex lens. The edge 24 is substantially perpendicular to the screen surface and forms the side boundary of the masking stripe 22.

【0012】前部スクリーンAはその背面に、後ろ向き
の垂直方向に延びるレンズ要素25を有し、これらは各
ストライプ形成部23のすぐ後ろに配設されている。こ
れらのレンズ25は主として後方からの光を屈曲させる
ために用いられ、その結果、光はスクリーン前面のスト
ライプ形成部23を通って出力する。
The front screen A has a rearwardly extending vertically extending lens element 25 on its rear surface, which is arranged immediately behind each stripe forming portion 23. These lenses 25 are mainly used to bend light from behind, so that the light is output through the stripe forming portion 23 on the front surface of the screen.

【0013】後部スクリーンBは、その前面が後方から
来る光を平行化するフレネルレンズ27として形成され
る。光軸6、7、8を備えた3台のプロジェクタ1、
2、3がスクリーンの中央に向き、プロジェクタ2の光
軸がスクリーンに対して直角をなすとき、3台のプロジ
ェクタからの光線は中央の光軸7を離れるにつれて入射
角が増大するようにスクリーン4の背面に入射する。し
かしながら、これはフレネルレンズの働きで修正され
る。
The rear screen B is formed as a Fresnel lens 27 whose front surface collimates the light coming from behind. Three projectors 1 with optical axes 6, 7, 8;
When a few are oriented toward the center of the screen and the optical axis of projector 2 is at right angles to the screen, the light from the three projectors will increase in angle of incidence as the distance from central optical axis 7 increases. Incident on the back of. However, this is corrected by the action of the Fresnel lens.

【0014】スクリーンAが図1に関連して説明したよ
うに一般的に使用されたとしても、以下の図では後方か
らスクリーンAにスクリーン面に対して垂直に入射する
光即ちプロジェクタ2からの光の方向のみが示されてい
る。プロジェクタ1、3からの光については、例えこれ
らがフレネルレンズBにより平行化された後、なおスク
リーンAの背面に直角に入射する緑の光に対して例えば
上記7°の角度を形成し続けたとしても状況は同じであ
る。
Even if the screen A is generally used as described with reference to FIG. 1, in the following figures, light incident on the screen A from the rear, that is, light perpendicular to the screen surface, that is, light from the projector 2 Only the direction is shown. With respect to the light from the projectors 1 and 3, even if they were collimated by the Fresnel lens B, the light from the projectors 1 and 3 continued to form, for example, the above-mentioned 7 ° angle with respect to the green light incident perpendicularly to the back of the screen A. But the situation is the same.

【0015】図2はスクリーンAの公知の実施例の水平
断面図の一部である。後ろ向きレンズ要素25(図2の
投写では上向き)の最高位点31にスクリーンの中間面
に対して垂直方向に入射する光線30は、スクリーン内
をそのまま通過する。出力光線のエネルギーは、入力光
線のエネルギーと比較して僅かに減少している。スクリ
ーンがアクリル樹脂より形成されているとき、光線は空
気中からアクリル樹脂へ、アクリル樹脂から空気中へ通
過する際には反射の結果、約7%の光エネルギー損失を
被る。スクリーンの背面に垂直に入射して後ろ向きのレ
ンズ要素25のスクリーン中央平面に近接した表面側部
を通過する光線33、34は、スクリーンを通過後、光
線30よりかなり大きなエネルギー損失を被る。これ
は、光線33、34がかなり大きな入射角で表面側部に
入射し、その結果当該表面側部からの反射が比較的大き
くなるという事実による。しかしながら、スクリーンA
は表面側部に入射する光線がいずれも全反射しないよう
に形成されている。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a known embodiment of the screen A. A ray 30 which is incident perpendicularly to the middle plane of the screen at the highest point 31 of the rearward facing lens element 25 (upward in the projection of FIG. 2) passes through the screen as it is. The energy of the output beam is slightly reduced compared to the energy of the input beam. When the screen is made of acrylic resin, the light beam undergoes about 7% light energy loss as a result of reflection as it passes from the air into the acrylic resin and from the acrylic resin into the air. Light rays 33, 34 that are perpendicularly incident on the back of the screen and pass through the front side of the rearward facing lens element 25 close to the screen midplane suffer significantly more energy loss than light rays 30 after passing through the screen. This is due to the fact that the rays 33, 34 are incident on the surface side at a fairly large angle of incidence, resulting in a relatively large reflection from the surface side. However, screen A
Are formed such that none of the light rays incident on the surface side are totally reflected.

【0016】更に、部分反射は光線33、34がストラ
イプ形成部23の内側に突き当たるときにも発生する。
ここでも、入射角が相対的に大きいので、その分大きな
反射が生じる。光線33についていえば、2つのレンズ
要素25の略中央にある表面側部35の最深部に入射す
る場合には、そのエネルギー損失は合計30乃至50%
に上る。その多くは光線33がストライプ形成部23を
出るとき生じる大きな屈折に拠る。光線33がレンズ要
素25に入射するときの対応する損失は、入射時の屈折
の大きさや入射角の大きさにもよるが15乃至20%と
計算された。また、光拡散粒子が画像再生のためにスク
リーン内に混入されているとき、或いはレンズ表面が画
像再生のためにフロストされているときでも、光線はス
クリーンを通過するとき弱められる。
Further, partial reflection also occurs when the light beams 33 and 34 strike the inside of the stripe forming portion 23.
Also here, since the incident angle is relatively large, a large reflection occurs accordingly. Regarding the light ray 33, when the light ray is incident on the deepest part of the surface side part 35 substantially at the center of the two lens elements 25, the energy loss is 30 to 50% in total.
Go up. Much of this is due to the large refraction that occurs when the light beam 33 exits the stripe formation 23. The corresponding loss when ray 33 enters lens element 25 was calculated to be 15-20%, depending on the magnitude of the refraction at the time of incidence and the magnitude of the angle of incidence. Also, when light diffusing particles are incorporated into the screen for image reproduction, or when the lens surface is frosted for image reproduction, light rays are attenuated as they pass through the screen.

【0017】光線30、33、34及び中間にある光線
36が被る種々の損失を図2に示すが、ここでは出力光
線を矢印で示している。その結果、それらは同時にベク
トルを表すので、光線30の出力ベクトルは光線36の
出力ベクトルよりも長く、光線36の出力ベクトルは光
線34の出力ベクトルより長く、更に、光線33の出力
ベクトルが最も短いことが分かる。
The various losses experienced by rays 30, 33, 34 and intermediate ray 36 are shown in FIG. 2, where the output rays are indicated by arrows. As a result, the output vector of ray 30 is longer than the output vector of ray 36, because the output vector of ray 36 is longer than the output vector of ray 34, and furthermore, the output vector of ray 33 is the shortest. You can see that.

【0018】水平方向に拡散した光エネルギーが図3の
グラフで示されている。光線30のエネルギーが最大で
あり、グラフから8と読み取れる。上述したベクトル及
びグラフから、正面(図2の下方)から直角にスクリー
ンを見ている視聴者は、スクリーンを斜め前方から見た
場合より、上述した反射損失のためはるかに多くの光エ
ネルギーを受容できることが分かる。技術的に言えば、
スクリーンがかなり大きな「ピークゲイン」を得たとい
うことになる。
The light energy diffused in the horizontal direction is shown in the graph of FIG. The energy of the light beam 30 is maximum and can be read as 8 from the graph. From the vectors and graphs described above, a viewer looking at the screen at a right angle from the front (bottom of FIG. 2) will receive much more light energy due to the aforementioned reflection losses than if the screen were viewed diagonally forward. You can see what you can do. Technically speaking,
This means that the screen has gained a fairly large "peak gain".

【0019】図4は図2のスクリーンの断面図を示す
が、この場合、ストライプ形成部23は平面であり、更
にマスキング・ストライプは示されていない。f1はレ
ンズ要素25の焦点距離を示し、b2は当該スクリーン
のピッチを示す。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the screen of FIG. 2, in which the stripe forming portion 23 is planar and no masking stripes are shown. f1 indicates the focal length of the lens element 25, and b2 indicates the pitch of the screen.

【0020】本発明の作用を説明するために、レンズ要
素25を通過する単一の光線のエネルギーを測定するこ
とは不可能であることを認識する必要がある。いかなる
測定器具にも、当然、一定の大きさの測定対象がある。
ここで、測定装置が+/−1°の球面角を測定可能であ
るとする。従って、レンズ要素25の光軸上に設定され
た単一の光線ではなく、図4に示した平面内で光線40
と光線41との間で限定される光束を対象とすることが
適当である。光線40と41の間の光束は、0.40m
mのレンズ要素25の頂部の曲率半径に対して+/−1
°の変位を与えるレンズ要素25の頂部の部分に対応す
る幅b1=0.04mmと、1.0mmのピッチb2と
に対応する。図5は見る角度の関数としてのレンズ要素
25の光強度曲線を示すが、これは図3のグラフに対応
している。斜めに見れば見る程、光エネルギーが減少し
ていくのが分かる。通常のスクリーンでは、損失は最大
屈折時で約18乃至20%である。仮に、図4のスクリ
ーンに図2に対応する前向きの凸レンズを備えたなら
ば、最大屈折光線に対して損失はより大きく、即ち約3
0乃至40%大きくなる。その結果、最大屈折点におい
てスクリーンを通るときの損失の合計は約50%にな
る。
To illustrate the operation of the present invention, it must be recognized that it is not possible to measure the energy of a single light beam passing through lens element 25. Of course, any measuring instrument has a certain size of measurement object.
Here, it is assumed that the measuring device can measure a spherical angle of +/- 1 °. Therefore, instead of a single ray set on the optical axis of the lens element 25, the ray 40 in the plane shown in FIG.
It is appropriate to target a light flux limited between the light beam 41 and the light beam 41. The luminous flux between rays 40 and 41 is 0.40 m
+/− 1 to the radius of curvature of the top of lens element 25 of m
It corresponds to a width b1 = 0.04 mm corresponding to the top part of the lens element 25 giving a displacement of ° and a pitch b2 of 1.0 mm. FIG. 5 shows the light intensity curve of the lens element 25 as a function of the viewing angle, which corresponds to the graph of FIG. It can be seen that the light energy decreases as you look diagonally. For a typical screen, the loss is about 18-20% at maximum refraction. If the screen of FIG. 4 is provided with a forward-facing convex lens corresponding to FIG. 2, the loss is greater for the maximum refracted ray, ie about 3
It increases by 0 to 40%. As a result, the total loss through the screen at the point of maximum refraction is about 50%.

【0021】本発明はこの点から出発するものであり、
本発明によれば、図5に示したエネルギー拡散曲線の均
等化が達成された。従来のスクリーンを示す図4に対応
する本発明のスクリーン断面を図6に示す。ここではレ
ンズ要素25の頂部部分45に関して曲率半径が約10
%減少されている。再び光線40と41で囲まれた光束
で見るならば、より凸になった頂部レンズ部分45が焦
点距離f3を有しているので、光線がスクリーンA内に
ある焦点44で互いに交わることが分かる。それによ
り、光線40及び41により画定される光束は図4の場
合よりも拡がり、図4で単にベータのみであるが、図4
ではデルタベータだけ当該光束に対する拡がり角度を拡
大させている。同時に、光強度の「希薄化」がスクリー
ン面上の直角位置で発生し、その「希薄化」のために図
7のグラフはサドル型になっている。
The present invention starts from this point.
According to the present invention, the energy diffusion curves shown in FIG. 5 are equalized. FIG. 6 shows a cross section of the screen of the present invention corresponding to FIG. 4 showing a conventional screen. Here, the radius of curvature for the top portion 45 of the lens element 25 is about 10
% Has been reduced. Looking again at the luminous flux enclosed by rays 40 and 41, it can be seen that the rays intersect each other at focal point 44 in screen A because the more convex top lens portion 45 has a focal length f3. . Thereby, the luminous flux defined by the light rays 40 and 41 is wider than in the case of FIG. 4 and is only beta in FIG.
In, the spread angle for the light beam is increased by delta beta. At the same time, a "dilution" of the light intensity occurs at a right angle on the screen surface, so that the graph of FIG. 7 is saddle shaped due to the "dilution".

【0022】図4と図6の相違は以下のように説明する
ことができる。
The difference between FIG. 4 and FIG. 6 can be explained as follows.

【0023】図4において露出計を光線40と41の間
の線影領域内でレンズ要素25の頂部から例えば2f1
の距離に置き、このとき露出計がE1の値を示したとす
る。図6でこの実験を反復し、露出計を光線40と41
の間で、レンズ要素25の頂部から同じ距離に置くと、
露出計はE1より小さいE2の値を示す。
In FIG. 4, the light meter is moved from the top of the lens element 25, for example 2f1 in the shadow area between the rays 40 and 41.
It is assumed that the exposure meter indicates the value of E1 at this time. This experiment was repeated in FIG.
At the same distance from the top of the lens element 25,
The light meter indicates a value of E2 smaller than E1.

【0024】両者において、レンズ要素25を同一エネ
ルギーにより同一領域で即ち光線40と41の間で照射
したとき、レンズ要素の頂部(2f1)から同一距離に
ある点の強度は図3より図4の方が低い。これは図4の
光がより大きい角度即ちベータ+デルタベータに亘って
拡散しているからである。
In both cases, when the lens element 25 is irradiated with the same energy in the same area, that is, between the rays 40 and 41, the intensity at the point at the same distance from the top (2f1) of the lens element is as shown in FIG. Is lower. This is because the light of FIG. 4 is spread over a larger angle, ie, beta + deltabeta.

【0025】上述したように、レンズ要素25の光軸に
接近して出力した光のエネルギーは減少し、逆に図7か
ら分かるように当該軸の両側に向けてエネルギーは増大
している。図5の半値角はピークゲインが減少したた
め、アルファからアルファ+デルタアルファまで増加し
た。(半値は、実質上スクリーンに対して直角に送られ
る光エネルギーと見做されるピークゲインの半分の値と
して定義される。)図8において、本発明に係るスクリ
ーンの実施例の光跡は、平面図で示されている。この場
合、中間レンズ要素25はスクリーンの背面に対して垂
直に向かう平行光線で全幅に亘って照射されている。頂
部レンズ部分45が焦点44(焦点距離f3)にこれを
通って入射してくる光を集め、それにより光のこの部分
は再び拡散する。この光の上に、頂部レンズ部分45の
側方に位置して前向きのレンズ23に焦点を合わせたレ
ンズ部分51と52(焦点距離f1)を通ってレンズ要
素25に入射してくる光が重なる。それにより図8に示
すように広角領域に亘って湾曲部分を描くほぼ半球状の
反射ベクトル帯50が形成され、広角領域内で一定した
光エネルギーを現出している。図9は光が頂部レンズ部
分45を含めてレンズ部分25を通過した後の光エネル
ギーを示し、曲線がサドル形になっていることが分か
る。図10は光が前向きの凸レンズ23を通過したとき
拡散する光エネルギーを示す。図10からグラフが前向
きの凸レンズ23内における損失により平滑化され、そ
の内部反射が側面部分において最も大きいことが分か
る。かくして、一定した光強度が様々な視聴角度で得ら
れる。
As described above, the energy of the light output close to the optical axis of the lens element 25 decreases, and conversely, as can be seen from FIG. 7, the energy increases toward both sides of the axis. The half-value angle in FIG. 5 increased from alpha to alpha + delta alpha because the peak gain decreased. (Half value is defined as half the peak gain, which is considered to be substantially the light energy transmitted at right angles to the screen.) In FIG. 8, the light trail of an embodiment of the screen according to the present invention is: It is shown in plan view. In this case, the intermediate lens element 25 is illuminated over its entire width with parallel rays directed perpendicular to the back of the screen. The top lens portion 45 collects light incident therethrough at the focal point 44 (focal length f3), so that this portion of the light is diffused again. On top of this light, light entering the lens element 25 through lens portions 51 and 52 (focal length f1) located on the side of the top lens portion 45 and focused on the forward facing lens 23. . As a result, as shown in FIG. 8, a substantially hemispherical reflection vector band 50 that draws a curved portion over the wide-angle region is formed, and constant light energy appears in the wide-angle region. FIG. 9 shows the light energy after the light has passed through the lens portion 25, including the top lens portion 45, and it can be seen that the curve is saddle shaped. FIG. 10 shows the light energy diffused when the light passes through the forward convex lens 23. From FIG. 10, it can be seen that the graph is smoothed by the loss in the forward convex lens 23, and that the internal reflection is greatest at the side surface portion. Thus, a constant light intensity is obtained at various viewing angles.

【0026】符号46を付したレンズ23の焦点は、頂
部レンズ部分45の表面のごく近く僅かに内側にずれた
位置にある。これにより、本実施例においてレンズ23
は、レンズ側面部分51、52(図8)、54、56及
び55、57(図11)に対して定義された焦点距離と
ほぼ同じ焦点距離を有している。換言すれば、もし後ろ
向きのレンズ要素25がより凸面の頂部部分45を備え
ていなかったならば、前向きの凸レンズ23の焦点距離
が後ろ向きレンズ要素25の最も高い位置にくることに
なる。この事実は図8及び図11に明示され、ここで破
線はもし頂部部分45が存在しなかったなら、後ろ向き
レンズ要素25が有する形態を表している。
The focal point of the lens 23, labeled 46, is very close to the surface of the top lens portion 45 and slightly offset inward. Thereby, in the present embodiment, the lens 23
Has approximately the same focal length as defined for the lens side portions 51, 52 (FIG. 8), 54, 56 and 55, 57 (FIG. 11). In other words, if the rearward facing lens element 25 did not have a more convex top portion 45, the focal length of the forward facing convex lens 23 would be at the highest position of the rearward facing lens element 25. This fact is illustrated in FIGS. 8 and 11, where the dashed line represents the configuration that the rearward facing lens element 25 would have if the top portion 45 had not been present.

【0027】コンピュータの計算によれば、レンズ側面
部分51、52がスクリーン部材内の焦点を補償し、こ
の設置によりカラーシフトが変化するものではないこと
が分かった。
Computer calculations have shown that the lens side portions 51, 52 compensate for the focus in the screen member, and that this arrangement does not change the color shift.

【0028】本発明に係るスクリーンの実施例に関し
て、好適な寸法を図11及び図12に示している。図1
1から、スクリーンを正面から直角に見ようと、そこか
ら横方向に45°の角度で見ようと、均質な視聴状態が
獲得できることが分かる。頂部レンズ部分45は80°
の方形に亘って0.35mmの半径R3を備えている。
頂部レンズ部分45の各側面には、0.40mmの半径
R2を備え且つ互いに90°の角度を形成する半径によ
り頂部レンズ部分45から横方向に画定された短い側面
レンズ部分54、55を設けている。側面レンズ部分5
4及び55の次には、側面部分56、57がそれぞれ続
いている。その曲率半径R1は0.84mmであり、そ
の中心は各レンズ要素25の光軸に対して対称的に即ち
そこから0.30mm隔てた位置にある。更に、これら
の中心は隣接するレンズ要素25の間の交点から中心に
向けて0.24mm移動される。更に、スクリーンは
0.40mmの曲率半径R4を有する前向きの凸レンズ
23を備えている。スクリーンのピッチは1.0mmで
あり、レンズ側面部分56、57の内側部分への接線は
38°の頂部角を形成している。こうして図12から分
かるように、(頂部レンズ部分45を含めた)レンズ要
素25の高さは0.48mmとなる。頂部レンズ部分4
5の表面と前向き凸レンズ23の表面との間の距離は
1.18mmであり、図12の破線のように従来通りス
クリーンが形成された場合には、後ろ向きレンズ25の
頂部と前向き凸レンズ23の頂部との間の距離は1.1
5mmとなる。
For the screen embodiment according to the present invention, preferred dimensions are shown in FIGS. FIG.
From FIG. 1, it can be seen that a uniform viewing state can be obtained when the screen is viewed from the front at a right angle or from the side at an angle of 45 °. Top lens part 45 is 80 °
And has a radius R3 of 0.35 mm over the square.
On each side of the top lens portion 45 there is provided a short side lens portion 54, 55 having a radius R2 of 0.40 mm and laterally defined from the top lens portion 45 by a radius forming a 90 ° angle with each other. I have. Side lens part 5
4 and 55 are followed by side portions 56, 57, respectively. Its radius of curvature R1 is 0.84 mm, and its center is located symmetrically with respect to the optical axis of each lens element 25, that is, at a distance of 0.30 mm therefrom. Further, their centers are displaced 0.24 mm from the intersection between adjacent lens elements 25 toward the center. In addition, the screen has a forward convex lens 23 having a radius of curvature R4 of 0.40 mm. The screen pitch is 1.0 mm, and the tangent to the inner portions of the lens side portions 56, 57 forms a vertex angle of 38 °. Thus, as can be seen from FIG. 12, the height of the lens element 25 (including the top lens portion 45) is 0.48 mm. Top lens part 4
The distance between the surface of the front convex lens 23 and the surface of the front convex lens 23 is 1.18 mm, and when the screen is conventionally formed as shown by the broken line in FIG. Is 1.1
5 mm.

【0029】頂部レンズ45の幅に関しては、その弧の
長さが頂部レンズ要素25の弧の長さを含めたレンズ要
素25の弧の長さの1/3より小さく、且つ上記レンズ
要素25の弧の長さの1/20より大きくなければなら
ない。
With respect to the width of the top lens 45, the length of the arc is smaller than 1/3 of the length of the lens element 25 including the length of the top lens element 25, and Must be greater than 1/20 of the arc length.

【0030】上述した半径R1,R2,R3の長さに関
しては、ピッチ1.0のスクリーンの場合、以下の例が
挙げられる。 例 1 R1=0.84mm R2=0.40mm R3=0.35mm 例 2 R1=0.90mm R2=0.43mm R3=0.40mm 例 3 R1=0.80mm R2=0.38mm R3=0.33mm これらの半径は、R2がR3より大きく且つR1より小
さいという条件に合致する必要がある。
Regarding the lengths of the radii R1, R2, and R3 described above, the following examples are given in the case of a screen having a pitch of 1.0. Example 1 R1 = 0.84 mm R2 = 0.40 mm R3 = 0.35 mm Example 2 R1 = 0.90 mm R2 = 0.43 mm R3 = 0.40 mm Example 3 R1 = 0.80 mm R2 = 0.38 mm R3 = 0. 33 mm These radii must meet the condition that R2 is greater than R3 and less than R1.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正面直角方向から見ても、斜め側方から見ても、ほぼ同
一の光度をもつスクリーン画像が得られる背面投写スク
リーンが提供される。
As described above, according to the present invention,
There is provided a rear projection screen that can obtain a screen image having substantially the same luminous intensity when viewed from the front right angle direction or from an oblique side.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る背面投写スクリーンの一実施例の
好ましい使用例を概略的に示した斜視図。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a preferred use example of an embodiment of a rear projection screen according to the present invention.

【図2】公知のスクリーンの一部を通る水平断面図。FIG. 2 is a horizontal sectional view passing through a part of a known screen.

【図3】図2に示したスクリーンを通過する光のエネル
ギー拡散を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing energy diffusion of light passing through the screen shown in FIG. 2;

【図4】本発明の動機となる問題を示すために、公知の
スクリーンの一部を示した水平断面図。
FIG. 4 is a horizontal cross-sectional view showing a part of a known screen in order to illustrate a problem motivating the present invention.

【図5】図4に示したスクリーンを通過する光のエネル
ギー拡散を示すグラフ。
5 is a graph showing energy diffusion of light passing through the screen shown in FIG.

【図6】本発明に係るスクリーンの一実施例の一部を通
る水平断面図。
FIG. 6 is a horizontal sectional view passing through a part of one embodiment of the screen according to the present invention.

【図7】図6によるスクリーンを出る光の一部のエネル
ギー拡散を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing the energy spread of a part of the light exiting the screen according to FIG.

【図8】本発明に係るスクリーンの他の実施例の一部の
水平断面図。
FIG. 8 is a horizontal sectional view of a part of another embodiment of the screen according to the present invention.

【図9】図8によるスクリーンを出る光の一部のエネル
ギー拡散を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing the energy spread of a part of the light exiting the screen according to FIG.

【図10】図8によるスクリーンを出る光の全てのエネ
ルギー拡散を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the total energy spread of light exiting the screen according to FIG. 8;

【図11】スクリーンの各寸法の例を示す図8に対応す
る図。
FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 8 and showing an example of each dimension of the screen.

【図12】同様にスクリーンの各寸法を示す拡大図。FIG. 12 is an enlarged view similarly showing each dimension of the screen.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3 プロジェクタ 4 スクリーン 6、7、8 光軸 22 マスキング・ストライプ 23 ストライプ形成部 24 縁部 25 後ろ向きレンズ要素 30、33、34、36、40、41 光線 45 頂部レンズ部分 54、55、56、57 側面レンズ部分 1, 2, 3 Projector 4 Screen 6, 7, 8 Optical axis 22 Masking stripe 23 Stripe forming part 24 Edge 25 Backward lens element 30, 33, 34, 36, 40, 41 Light beam 45 Top lens part 54, 55, 56, 57 Side lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/62 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G03B 21/62

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】スクリーンの背面に赤、緑、青のTV画像
を投写するために互いに隣接して配設された3台のTV
プロジェクタ(1、2、3)を有する投写装置に主とし
て用いられる背面投写スクリーンであって、後方から入
射する光(30、33、34)のために凸レンズとして
形成された垂直方向に延びる後ろ向きレンズ要素(2
5)をその後部に備え、前記後ろ向きレンズ要素(2
5)に対向するストライプ形成部(23)を間に有する
垂直方向に延びるマスキング・ストライプ(22)をそ
の前部に備えたスクリーン(A)より成るものにおい
て、前記後ろ向きレンズ要素(25)の頂部部分(4
5)が、当該後ろ向きレンズ要素(25)の側面部分
(54、56;55、57)の焦点距離より短い焦点距
離(f3)を有し、前記頂部部分(45)の焦点距離
(f3)が、前記後ろ向きレンズ要素(25)の最高位
部分と前記ストライプ形成部(23)の間をスクリーン
面に対して直角に測定した距離(f1)より短いこと、
を特徴とする背面投写スクリーン。
1. Three TVs disposed adjacent to each other for projecting red, green, and blue TV images on the back of a screen.
A rear projection screen mainly used in a projection apparatus having a projector (1, 2, 3), wherein a vertically extending rearward-facing lens element formed as a convex lens for light (30, 33, 34) incident from behind. (2
5) at the rear, and the rearward facing lens element (2)
5) A screen (A) with a vertically extending masking stripe (22) in front of it having a stripe formation (23) opposite to 5), the top of said rearward facing lens element (25). Part (4
5) has a focal length (f3) shorter than the focal length of the side portion (54, 56; 55, 57) of the rearward facing lens element (25), and the focal length (f3) of the top portion (45) is The distance between the highest part of the rearward facing lens element (25) and the stripe forming part (23) is shorter than the distance (f1) measured perpendicular to the screen surface;
A rear projection screen characterized by the following.
【請求項2】前記後ろ向きレンズ要素(25)の側面部
分(54、56;55、57)の焦点距離(f1)が、
当該後ろ向きレンズ要素(25)の最高位部分と前記ス
トライプ形成部(23)との間をスクリーン面に対して
直角に測定した距離とほぼ対応することを特徴とする請
求項1記載の背面投写スクリーン。
2. A focal length (f1) of a side portion (54, 56; 55, 57) of the rearward facing lens element (25) is:
2. Rear projection screen according to claim 1, characterized in that the distance between the highest part of the rearward facing lens element (25) and the stripe forming part (23) substantially corresponds to the distance measured perpendicular to the screen plane. .
【請求項3】前記ストライプ形成部が前向き凸レンズ
(23)として形成され、このレンズ(23)の焦点距
離が前記後ろ向きレンズ要素(25)の側面部分(5
4、56;55、57)の焦点距離とほぼ対応すること
を特徴とする請求項1記載の背面投写スクリーン。
3. The stripe forming portion is formed as a forward convex lens (23), and the focal length of the lens (23) is set to a side portion (5) of the rearward facing lens element (25).
4. The rear projection screen according to claim 1, wherein the rear projection screen substantially corresponds to a focal length of 4, 56; 55, 57).
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