JPH02118561A - 背面投写スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明の背面投写スクリーンに関し、さらに詳し
くは、投写器に面するスクリーンの背面に、投写器から
の光を平行にするレンズ群を有し、スクリーンの前面に
、水平方向に間隔をおいて垂直に配置された三角形断面
を有する凸状出光部と、それら凸状出光部の間に位置す
る凸レンズとからなるレンズ群を有する型式の背面投写
スクリーンに関する。

〔従来の技術〕

背面投写スクリーンは、映像投写装置、マイクロフィル
ム読取り装置、データ装置、及びフライトシュミレータ
に、広範囲に使用されている。この種の背面投写スクリ
ーンとしては、１９８５年４月９日に発行された米国特
許箱 ４．５０９，８２２号明細書に記載のものが知られてお
り、三原色（赤色、緑色、青色）の三つの投写器を用い
て、光を透過するスクリーンに向けて、テレビジョン画
像を得ることも公知である。

前記三つの投写器は、通常水平方向に互いに隣接して配
置され、これら投写器によって生成された拡大映像を、
光を透過するスクリーンに投写する。これら三つの投写
器が互いに隣接して配置されるために、それらより発す
る光の光軸は互いに角度をなす。通常、これら光軸は、
投写器の寸法と投写器から光を透過するスクリーンまで
の距離により、７度乃至１２度の角度をなす。

大部分の投写型テレビの設計者は、緑色の投写器を、赤
色と青色の投写器の間に配置し、緑色の映像の光軸が光
を透過するスクリーンに対し、直角となるようにする。

これにより、赤色あるいは青色の光軸は緑色の光軸に対
して、例えば９度傾くことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記投写型テレビにおいて、もし、平面状虎消しスクリ
ーンが使用されていて、かつ、視聴者がスクリーンを斜
め方向より見ている場合には、その視聴者が、赤色の映
像を生成する赤色の光軸か青色のそれのどちらに近いか
により、青色または赤色がかった映像をみることとなる
。

この問題は、“カラーシャドウ（ｃｏｌｏｕｒｓｈａｄ
ｏｗ）”と呼ばれている。

前記米国特許明細書に記載の従来技術では、背面投写ス
クリーンの前面に配置された凸状出光部は、全反射する
ように設計されている。すなわち、投写器からの光は、
平行にされた後、スクリーンの全体面に対し直角をなし
つつ、凸状出光部の側面に入射され、そして、凸状出光
部の頂点及び側面を全反射して放射される。このような
従来技術では、“カラーシャドウ°の問題を解消するの
は難しい。

従来技術はカラー・シャドウの改善を目的とするもので
あるが、その効果は十分ではなかった。

従来技術のスクリーンにおいては、スクリーン面に垂直
に入射する緑の光源光の一部は、三角形断面を持つレン
ズの２つの全反射面により全反射されて対向する面から
放出される。従って、緑の光源光の輝度特性は観察角度
０度の軸に対称に０度以外の観察角度に２つの極大値を
持っている。また、赤、青の両方の光源光についても輝
度特性は緑の光源光と同様に２つの極大値を示すが、こ
れは光源の配置角度の違いに起因する光源光の入射角度
の変位に対応してシフトして現れるため、各色の輝度は
その観察角度によって変化してしまい、スクリーンをい
ろいろな角度から観察するとカラー・シャドウが発生す
る問題があった。

本発明の目的は、スクリーンの法線に対して約±３０度
以内の水平範囲内、すなわち、凸レンズの水平作用範囲
内で見ている視聴者に発生する“カラーシャドウ”の問
題を解決することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の背面投写スクリー
ンは、投写器に面するスクリーン背面に、投写器よりの
光を平行にするレンズ群（１５）を有し、かつ、スクリ
ーン前面に、水平方向に間隔をおいて垂直に配置された
三角形断面ををする凸状出光部（１４）と、この凸状出
光部（１４）の間に配置された凸レンズ（１２，１３）
とを有し、前記凸状出光部（１４）の各側面（１８，Ｉ
Ｑ）は投写器よりの光を全反射する角度に設けられ、こ
の各側面（１８，１９）上に光拡散手段を形成されてい
るものである。

この光を拡散す条手段は、レンズ側面の表面を、不規則
面にする事や、艶消しにする事や、光拡散粒子を含有す
るコーティングを施す事によって得ることができる。

〔作　用〕 上記構成において、背面投写スクリーンの背面のレンズ
群（１５）によりほぼ平行な光と成された投写器からの
光は凸状出光部（１４）およびその間に配置された凸レ
ンズ（１２，１３）へと導かれる。

凸状出光部の各側面（１８，１９）は、入射した光を全
反射する角度に設けられているが、この側面（１８，１
９）に形成された光拡散手段（２２，２２Ａ）により、
例えば側面（１つ）に入射した光の一部は反射するとと
もに拡散されて対向する側面（１８）より放射され、残
る部分の光は屈折、拡散されて（１９）より放射される
。

いずれの側面から放射される光も光拡散手段により拡散
されているため各色の混合や交差が生じ、カラー・シャ
ドウが減少する。

凸状出・先部から放射される光は比較的高い視野角度で
与えられ、凸レンズ（１２，１３）に入射した光は比較
的低い視野角度で与えられる。従って、両者が補い合う
ことにより広い視野角度で良好な画像が得られる。

〔実施例〕

以下に図面を参照しつつ、本発明を、より詳細に説明す
る。

第１図には、三つの投写器１．２．３によって、テレビ
ジョン画像が従来の背面投写スクリーン４ｂの背面に投
写されている背面投写型テレビジョンが概略的に示され
ている。これら三つの投写器は、夫々、赤色、緑色、青
色を投写する。この三つの投写器は、互いに水平に隣接
し、中央の投写器（これは大抵は緑色の投写器である）
は、光軸がスクリーン４ｂに対して、直角となるように
配置されている。スクリーン４ｂは、投写器１．２．３
からの光を平行にするフレネルレンズシート４ａと共に
用いられる。

投写器１，３の光軸は、しばしば投写器２の光軸と６度
乃至１０度の角度をなす。投写器は、前面に取り付けら
れたレンズ５．６．７により、スクリーン４上に投写器
に比例した拡大映像を写すことが可能である。

従来技術によれば、スクリーンの中心線０−Ｏの右側、
あるいは左側の前面に位置する視聴者は、赤色の投写器
の光軸に近いか、青色のそれに近いかより、夫々赤色ま
たは青色がかった映像を見ることとなる。スクリーンの
中心線Ｏ−０に対して、右側に赤色の投写器の光軸が位
置する場合、スクリーンの中心線の反対側に位置する視
聴者は、スクリーンの右側に赤色がかった映像を見るこ
ととなる。スクリーン前面の視聴者が見るこの色むらこ
そ、本発明が解決しようとしているものである。

第２図および第３図に示すように、本発明の背面投写ス
クリーン４は、本体１１（たとえばアクリル樹脂とする
ことができる）の投写器に面する背面にフレネルレンズ
１５を有する。これらフレネルレンズ１５は、投写器か
らの光を、平行にし、かつ、スクリーン全体を含む面に
対して直角に、スクリーン４の前面に指向させる働きを
する。スクリーン前面には、水平方向に定間隔に配置さ
れた、三角形断面を有する垂直または鉛直に縦走する凸
状出光部１４が設けられている。凸状出光部１４の両側
には、凸レンズ１２及び１３が設けられている。フレネ
ルレンズ１５は第１図のフレネルレズシート４ａに、ま
た、レンズ１２．１３及び凸状出光部１４は、第１図の
スクリーン４ｂに夫々対応する。

第３図は、投写器からの光（１７）が、フレネルレンズ
１５によって、スクリーン４の全体を含む面に対して垂
直なビーム１７ａに変換されることを示している。ビー
ム１７ａは、鋭角βを白“する凸状出光部１４の側面１
８及び１９に入射する。

本発明によれば、夫々の凸状出光部１４の側面１８．１
９には、光拡散性のラッカー層２２が塗布により形成さ
れている。前記ラッカーは、スクリーン４の材質に等し
いか又はより大きい屈折率を有する。ラッカー層２２の
厚さは、２乃至３μｍである。前記ラッカーには、望ま
しい光拡散を得るた、めにワックスが加えられ、さらに
炭酸カルシウム（Ｃａ　ＣＯａ　）を加えることもでき
る。

光の拡散の結果、ビーム１７ａは、二つのベクトル群２
０と２１に分割され、その一つのベクトル群２１は、側
面１９の層２２を通過して放射され、そして、もう一つ
のベクトル群２０は、側面１つの反射によって生成され
る。ベクトル群２１は、側面１９の法線に対して角度α
、かつ、通常、側面１９の面に対して４分の１α（α／
４）の角度に偏向される。４分の１α（α／４）を１５
度とするために、凸状出光部の頂角βは、塗布されるラ
ッカーの屈折率とラッカーへの添加する光拡散粒子によ
って異なるが、３０度より大きく、しかし、４３度未満
の、望むらくは３７度の角度とする。スクリーン４から
放射されるベクトル群２０及び２１は、相互に偏向した
光線を含み、その事により、法線に対して±１０度以内
の範囲では、色の変化を中和する。この現象は、光線の
混合と交差を生じさせる層２２の光拡散機能、によって
起こる。

第４図には、夫々、赤（Ｒ）と青（Ｂ）の二つの投写器
からの光線の経路が示されている。第４図においては、
投写器は、光軸が相互に１６度をなすように配置されて
いる。

第５図には、凸状出光部１４の側面１８及び１９が、不
規則な、又は、波状の面２２Ａとなっている本発明の別
の実施例が示されている。面２２Ａの波のピッチは、光
の最大波長の平均長の３倍以下であり、かつ、この平均
長よりは大きくなければならない。この様な不規則な、
または、波状の面は、側面１８及び１９の面全体の法線
に対して、異なる方向の多数の法線を有するため、屈折
された光線２０及び２１は、種々の方向に偏向され、光
の色の変化を中和する。第５図の不規則面の形状は誇張
して描かれており、実際には微細な起伏となっている。

側面１８及び１９の不規則面は、艶消し面とすることが
できる。この艶消し面は、人工ダイヤを用いて作られる
型により、注型成型されるのが望ましい。前記型は、ダ
イヤの粒状の構造により、ダイヤ上の粒子のサイズと等
しい不規則な面を生成する。艶消し面の微細な不規則性
は、屈折された光線を分散、または、混合し、夫々の色
の光線の優勢な方向を消失させる。前記型は、上記方法
で製作後、１０乃至２０μｍの酸化アルミニウム膜を付
着させる表面処理を施す。この表面処理は、Ａ：型の表
面硬度が向上する。

Ｂ：本発明の背面投写スクリーンの、外部（スクリーン
前方）からの光の不必要な反射が減少する。

という利点がある。

また、上記の表面処理は、ラッカーコーティングと同じ
効果を与えるものである。

スクリーン４には、光を屈折させる媒質を、均一に、あ
るいは、スクリーンの一方の側に含ませる事ができる。

その媒質は、有機または無機の顔料であって、カラーシ
ャドウを打ち消す働きをする。

第６図は、緑の光が、垂直に配列された凸レンズ１２．
１３および凸状出光部１４を通過するときの経路を示す
。ビームＧ、、Ｇ２．Ｇ４は、そのスクリーンの材質の
屈折率に応じて屈折する。

レンズ１２．１３の曲面の半径がさらに大きくなれば、
このレンズ面で全反射が起こるようになる。

凸状出光部１４における光の経路は前述の通りであるが
、第６図から明らかのように、レンズ１２゜１３、凸状
出光部１４が互いに補助しあって、視野角が約１５０度
となる。

第７図、第８図、及び第９図は、本発明による、背面投
写スクリーンの実施例を示す。

第１実施例 第７図に示す形状をもつ型を用いて、厚さ３ミリメート
ルのＰＭＭＡ　（ポリメチルアクリレート）の板が注型
成型された。このＰＭＭＡ板には、平方メートル当たり
、粒径５乃至３５μｍの二酸化硅素を２０グラム含ませ
た。凸状出光部１４の頂点間の距離りは０．８ミリメー
トルとし、凸レンズ１２．１３の曲率半径Ｒは０．３０
ミリメートル、頂角βは３８度とした。レンズ側面１８
゜１９の凸レンズ１２．１３と交わる点の間の距離ｄは
、Ｏｏ　２６ミリメードルとした。さらに、凸レンズ１
２．１３と凸状出光部１４と交わる点における凸レンズ
１２．１３の半径と接線のなす角度は９０度とした。ス
クリーンを注型成型した後、屈折率１．５０のラッカー
に、ラッカー１リツトル当たり２５グラムのワックスと
１５グラムの炭酸カルシウムを加えたものをスクリーン
に塗布した。

このスクリーンの特性は下記の通りであった。

ピークゲイン＝５．６ 水平拡散半値角：　　　３８度 垂直拡散半値角＝７．５度 ピークゲインとは、スクリーンに対して、垂直方向から
測った直接の透過光の明るさであって、既知の基準値（
Ｍ　ｇ　ＣＯｓ　）と比較した値である。

本スクリーンは、±７５度以上の視野角で、映像を視認
できる良い性能を示した。さらに、本スクリーンは、良
好な色の均一性を示した。

第２実施例 この実施例では、第８図に示すような設計が施された。

凸レンズ１２．１３は、全体が円の一部ではなく、互い
に接する所において、平面をなすようにした。この設計
は、投写管の光学軸のなす角度が８度以上の投写方式の
テレビジョンに特に適していた。製造方法は第１実施例
で述べた方法と殆ど同一であった。

本スクリーンの特性は下記の通りである。

ピークゲイン＝５．８ 水平半値角二　　　３６度 垂直半値角＝　　　　８度 背面投写スクリーンの垂直方向と水平方向の双方の光の
拡散をさらに増やすためには、拡散用の媒質を加えるこ
とが推奨できる。このような拡散用の媒質としては、例
えば、二酸化硅素、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、及
び基材より屈折率が０．０５乃至０．０７大きいまたは
小さい微粉末ガラスがある。前記基材としては、屈折率
１．４９のアクリル樹脂（ポリメチル　メタクリレート
）を用いることができる。

第３実施例 第９図には、下記の仕様の設計が示されている。

凸状出光部１４の頂角β−４０度、角度γ１−８０度、
Ｒ−０，１５ミリメートル、距離り一０．４０ミリメー
トル、角度γ２−５０度、ｄ−０，１４ミリメートルと
した。前記第２実施例に対する主な変更点は、角度γ１
を９０度から８０度に変更した事である。この変更によ
って、測定範囲±８度以内の直接透過光が減り、ピーク
ゲインは低くなったが、より均一な光の分布を得た。

本スクリーンの特性は下記の通りである。

ピークゲイン＝４．２ 水平拡散半値角二　　　３６度 垂直拡散半値角：　　　　８度 本スクリーンは、これら三つの実施例のうち、もっとも
良い色の均一性を示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、背面投写スクリーンの前面の凸状出光
部の各々の側面に、光拡散手段を設けたことによって、
投写器から発せられた光は、スクリーン背面で平行にさ
せられた後、前記凸状出光部の側面を通過する際、拡散
させされ、その結果、凸レンズの水平作用範囲内で見て
いる視聴者に発生する“カラーシャドウ”の問題を解決
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は三つの投写器と従来の背面投写スクリーンを示
す概略平面図、第２図は本発明による背面投写スクリー
ンの水平断面図、第３図は、本発明の第１実施例を示す
前記第２図の部分拡大図、第４図は、本発明の第１実施
例において赤色ビームと青色ビームの反射と屈折を示す
図、第５図は、本発明の第２実施例を示す図、第６図は
、光が本発明のスクリーンを透過する状態を示した図、
第７図と第８図と第９図は、夫々本発明の異なる実施例
を示す図である。 １、２．　３・・・投写器、４・・・背面投写スクリー
ン、１２．１３・・・凸レンズ、１４・・・凸状出光部
、１５・・・フレネルレンズ、１８．１９・・・凸状出
光部の側面、２２・・・光拡散性のラッカー層、２２Ａ
・・・不規則面。 出願代理人　　佐　　藤　　−雄 ＦＩＧ、１ ＦｔＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、投写器に面するスクリーン背面に、投写器よりの光
   を平行にするレンズ群（１５）を有し、かつ、スクリー
   ン前面に、水平方向に間隔をおいて垂直に配置された三
   角形断面を有する凸状出光部（１４）と、この凸状出光
   部（１４）の間に配置された凸レンズ（１２、１３）と
   を有し、前記凸状出光部（１４）の各側面（１８、１９
   ）は投写器よりの光を全反射する角度に設けられ、この
   各側面（１８、１９）上に光拡散手段（２２、２２Ａ）
   が形成されていることを特徴とする背面投写スクリーン
   。 ２、光拡散手段が、光拡散粒子を含有するラッカー層（
   ２２）である請求項１記載の背面投写スクリーン。 ３、光拡散手段が、凸状出光部（１４）の側面（１８、
   １９）に形成された不規則な形状の表面（２２Ａ）であ
   る請求項１記載の背面投写スクリーン。 ４、光拡散手段が、凸状出光部（１４）の側面（１８、
   １９）に形成された艶消し面（２２Ａ）である請求項１
   記載の背面投写スクリーン。