JPH04226445A - Back projected screen - Google Patents

Back projected screen

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JPH04226445A
JPH04226445A JP3224811A JP22481191A JPH04226445A JP H04226445 A JPH04226445 A JP H04226445A JP 3224811 A JP3224811 A JP 3224811A JP 22481191 A JP22481191 A JP 22481191A JP H04226445 A JPH04226445 A JP H04226445A
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screen
lens element
lens
light
facing
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JP3224811A
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Kurausen Yohanesu
ヨハネス、クラウセン
Kurausen Eritsuku
エリック、クラウセン
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the back projected screen by which the images irradiated nearly uniformly even when viewed from a front perpendicular direction and from diagonal forward are obtd. CONSTITUTION:The screen for back projection of a projector having 3 units of TV projectors which projects red, green and blue images and are adjacent to each other has a screen (A). The screen (A) has backward facing lens elements (25) which function as convex lenses for the light entering from back and extend perpendicularly in the use position behind the screen. Further, the screen (A) has masking stripes (22) which have stripe forming parts (23) facing the backward facing lens elements (25) therebetween and extend perpendicularly before the screen. The peak parts (45) of the backward facing lens elements (25) have the focal lengths (f3) shorter than the focal lengths (f1) of the side face parts (51, 52) of the backward facing lens elements (25).

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。
[Industrial Application Field] The present invention is mainly applied to a projection device having three TV projectors installed adjacent to each other for projecting red, green, and blue TV images onto the back of a screen. In particular, the rear projection screen has at the rear a rear-facing lens element formed as a convex lens and extending vertically for light incident from the rear, a stripe formation facing the rear-facing lens element and having a vertical The present invention relates to a rear projection screen comprising a screen having a masking stripe on the front side extending in the 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, rear-facing lens elements have a focal length measured perpendicular to the screen surface between the highest portion of the rear-facing lens element (as viewed in horizontal section through the screen) and the stripe formation. is formed to match the distance. This is achieved by forming the lens as an ellipse or an elliptical enlargement, also seen in plan. These known lens elements therefore have the feature of focusing light from the rear incident perpendicularly and parallel to the screen surface onto the center of the stripe formation, which 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 parallel light rays incident on the highest portion of the rear-facing lens element pass through the screen almost unchanged. Since only a small amount of energy is lost when passing through the screen, these rays predominate in the output light pattern of the stripe formation. On the other hand, light rays incident on the side portions of the rear-facing lens elements suffer 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 fairly large reflection. The same thing can be said even when such light rays are incident from the rear on the stripe forming portion, which can be formed as a convex lens, as described above, because the angle of incidence becomes large. The reflection loss in the latter case is greater than the reflection loss due to the rays incident on the screen. This is because in the latter case the light rays travel from the material with the higher index of refraction to the material with the lower index of refraction (from the screen material into the air). It is generally envisaged that said rays incident on the side portions of the rear-facing lens element near the central 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 more visible than the viewer viewing the image diagonally from the side of the screen.
For viewers located perpendicular to the front of the screen,
It is illuminated as something more vivid. 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。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a screen that provides a screen image having substantially the same light intensity whether viewed from the front orthogonal direction or 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。
According to the invention, the object is to make the focal length of the top portion of the rear-facing lens element shorter than the focal length of the side portions of the rear-facing lens element; This is accomplished by making the distance less than the distance between the highest portion of the rear-facing lens element and the stripe formation, measured perpendicular to the screen plane.

【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。
This allows light rays entering the top of the rear-facing lens element from the rear and traveling perpendicular to the screen surface to intersect each other within the screen material before exiting the stripe formation. If the stripe forming part is flat,
This diffusion will be further enhanced as the rays travel from a material with a higher refractive index to a material with a lower refractive index. If the stripe forming portion is formed as a forward-facing convex lens, diffusion can be further accelerated by setting the focus of the top portion between the forward-facing lenses and their focal points. This is because the forward-facing lens functions as a concave lens. However, the focal lengths of the top part and the forward facing convex lens can also be chosen such that the focal points of the two lenses are the same. In the latter case, therefore, the forward-facing convex lens does not influence 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。
[0007] A diffusion of the light beam resulting in a distinct "peak gain" is caused by the structure described above, so that this can be avoided. As a result of the improved horizontal energy dispersion of the output light, both viewers who view the screen straight from the front and viewers who view the screen from diagonally in front receive images projected with almost the same illuminance. I can do it. In other words, a screen with improved viewing conditions in the horizontal direction has been created.

【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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described 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 indicate three projectors that project TV images onto the rear surface of the projection screen 4. As shown in FIG. 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 this projector onto the screen 4 is red. A filter is placed in front of the projector 2 so that the image projected by the projector onto the screen 4 becomes green, and a filter is used for the projector 3 so that the image of this projector becomes blue. These three colors are represented by R, G, and B, respectively. Three projectors 1, 2, and 3 are installed in line with the optical axis 7 of the central projector, which is perpendicular to the center of the screen. Because each projector has a lateral extent, it is not possible to install the optical axes 6 and 8 so that they are aligned with the axis 7; instead, the three optical axes are placed at an angle of 7° next to each other. Form. Reducing these 7° angles any further is difficult due to the size of the projector. On the other hand, with the development of more powerful projectors and improved lateral capabilities, the above angle of 7° can be increased to 10°. The optical axis is directed toward the center of the screen 4, and the projector is configured so that the images projected onto the back of the screen 4 cover each other as much as possible. Thereby, the viewer can see from the front of the screen a higher quality and larger image, corresponding to the image produced by a color TV picture tube. 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 consists of two screens, a front screen A and a rear screen B. "Front" means closest to the viewer's position, and similarly, when referring to the screen surface, "front" and "rear" refer to the seat facing the viewer and the seat facing away from the viewer, respectively. means.

【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。
[0011] The front surface of the front screen A is masked.
The screen has stripes 22 and a stripe forming portion 23 located therebetween and extending vertically in the use position of the screen. In the embodiment of the screen 4 shown in FIG.
It is formed as a forward facing convex lens adjacent to 4. Edges 24 are generally perpendicular to the screen plane and form the lateral boundaries of masking stripes 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 on its back side rearwardly facing vertically extending lens elements 25, which are arranged directly behind each stripe formation 23. These lenses 25 are mainly used to bend light from the rear, so that the light exits through the stripe formation 23 on the front 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 at its front surface as a Fresnel lens 27 that collimates the light coming from the rear. Three projectors 1, 2 with optical axes 6, 7, 8
, 3 are oriented toward the center of the screen and the optical axis of the projector 2 is perpendicular to the screen. incident on the back. However, this is corrected by the action of a 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 screen A is generally used as explained in connection with FIG. Only the direction is shown. As for the lights from projectors 1 and 3, even after they are collimated by Fresnel lens B, they still continue to form the above-mentioned 7° angle with respect to the green light incident at right angles to the back surface of screen A. However, 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 horizontal sectional view of a known embodiment of screen A. A light ray 30 incident on the highest point 31 of the rear-facing lens element 25 (upward in the projection of FIG. 2) in a direction perpendicular to the intermediate plane of the screen passes directly through the screen. 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, light rays suffer a light energy loss of approximately 7% as a result of reflection as they pass from the air to the acrylic resin and from the acrylic resin to the air. Light rays 33, 34 which are incident normal to the back surface of the screen and pass through the front side of the rear-facing lens element 25 close to the screen mid-plane suffer a significantly greater energy loss than light ray 30 after passing through the screen. This is due to the fact that the light rays 33, 34 are incident on the surface side at a fairly large angle of incidence, resulting in a relatively large reflection from that surface side. However, the screen A is formed so that none of the light rays incident on the side surfaces of the screen 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。
Furthermore, partial reflection also occurs when the light rays 33 and 34 impinge on the inside of the stripe forming portion 23. Here, too, since the angle of incidence is relatively large, a correspondingly large reflection occurs. Regarding the light ray 33, when it enters the deepest part of the surface side part 35 located approximately at the center of the two lens elements 25, the total energy loss is 30 to 50%.
go up to Much of this is due to the large refraction that occurs when the light rays 33 exit the stripe formation 23. The corresponding loss when the light ray 33 is incident on the lens element 25 was calculated to be 15-20%, depending on the magnitude of the refraction upon incidence and the magnitude of the angle of incidence. Also, when light diffusing particles are mixed into the screen for image reproduction, or even when the lens surface is frosted for image reproduction, the light rays are weakened 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 illustrated in FIG. 2, where the output rays are indicated by arrows. As a result, since they represent vectors at the same time, the output vector of ray 30 is longer than the output vector of ray 36, 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. I understand 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 horizontally diffused light energy is shown in the graph of FIG. Ray 30 has the highest energy and can be read as 8 from the graph. From the vectors and graphs described above, it can be seen that a viewer viewing the screen from the front (lower part of Figure 2) at right angles receives much more light energy than when viewing the screen diagonally in front due to the reflection losses described above. I know what I can do. Technically speaking,
This means that the screen has 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, but in this case the stripe formations 23 are planar and furthermore the masking stripes are not 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30
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 explain the operation of the present invention, it is necessary to recognize that it is not possible to measure the energy of a single ray of light passing through lens element 25. Any measuring instrument naturally has an object to be measured of a certain size. Here, it is assumed that the measuring device is capable of measuring a spherical angle of +/-1°. Therefore, instead of a single ray set on the optical axis of lens element 25, ray 40 is
It is appropriate to target the luminous flux defined between the ray 41 and the ray 41. The luminous flux between rays 40 and 41 is 0.40 m
+/-1 for the radius of curvature of the top of the lens element 25 of m
This corresponds to a width b1 of 0.04 mm, which corresponds to the top portion of the lens element 25 that provides a displacement of .degree., and a pitch b2 of 1.0 mm. FIG. 5 shows the light intensity curve of the lens element 25 as a function of viewing angle, which corresponds to the graph of FIG. You can see that the more you look at it from an angle, the less light energy there is. In a typical screen, the loss is about 18-20% at maximum refraction. If the screen of FIG. 4 were equipped with a forward-facing convex lens corresponding to FIG.
40% larger. As a result, the total loss through the screen at the point of maximum refraction is approximately 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, equalization of the energy spread curves shown in FIG. 5 has been achieved. A cross section of the screen of the present invention is shown in FIG. 6, which corresponds to FIG. 4 showing a conventional screen. Here, for the top portion 45 of the lens element 25, the radius of curvature is approximately 10
% has been reduced. Looking again at the bundle of rays surrounded by rays 40 and 41, it can be seen that the more convex top lens portion 45 has a focal length f3, so that the rays intersect at a focal point 44 in screen A. . Thereby, the beam defined by rays 40 and 41 is spread out more than in FIG. 4, increasing the divergence angle for the beam by delta-beta, whereas in FIG. 4 it is only beta. At the same time, "dilution" of the light intensity occurs at the right angle position on the screen surface, and due to that "dilution", Fig. 7
The graph has a saddle shape.

【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 exposure meter is measured from the top of the lens element 25, for example 2f1, in the shadow region between the rays 40 and 41.
Suppose that the exposure meter shows a value of E1 at a distance of . Repeating this experiment in Figure 6, the exposure meter is adjusted to rays 40 and 41.
and at the same distance from the top of the lens element 25,
The light meter shows 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. 4 than in FIG. is lower. This is because the light in FIG. 4 is spread over a larger angle, 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 mentioned above, the energy of the output light approaches 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-maximum is defined as half the value of the peak gain, which is considered as light energy delivered substantially perpendicular to the screen.) In FIG. Shown in plan. In this case, the intermediate lens element 25 is illuminated over its entire width with parallel rays directed perpendicular to the back surface of the screen. The top lens portion 45 collects the light incident therethrough to the focal point 44 (focal length f3), so that this portion of the light is diffused again. Superimposed on this light is light entering the lens element 25 through lens portions 51 and 52 (focal length f1) located laterally 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 with a curved portion over the wide-angle area is formed, and constant light energy appears within the wide-angle area. FIG. 9 shows the light energy after the light passes 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 facing convex lens 23. It can be seen from FIG. 10 that the graph is smoothed by the loss in the forward-facing convex lens 23, and that the internal reflection is greatest in the side portion. Thus, 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 lens 23, labeled 46, is located very close to the surface of top lens portion 45 and slightly offset inwardly. As a result, in this 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 rear-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 point of the rear-facing lens element 25. This fact is made clear in FIGS. 8 and 11, where the dashed lines represent the configuration that the rear-facing lens element 25 would have if the top portion 45 were not 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 within the screen member and that this placement 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11
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2
3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3
8°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45
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1.15m
mとなる。
Preferred dimensions for an embodiment of the screen according to the invention are shown in FIGS. 11 and 12. Figure 11
From this, it can be seen that a homogeneous viewing condition can be obtained whether the screen is viewed from the front at right angles or laterally at an angle of 45 degrees. The top lens portion 45 has a radius R3 of 0.35 mm over an 80° square. Each side of the top lens portion 45 is provided with short side lens portions 54, 55 defined laterally from the top lens portion 45 by radii having a radius R2 of 0.40 mm and forming a 90° angle with each other. There is. Side lens part 5
4 and 55 are followed by side parts 56 and 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, ie at a distance of 0.30 mm therefrom. Additionally, these centers are moved 0.24 mm toward the center from the intersection between adjacent lens elements 25. Furthermore, the screen is 0
.. A forward facing convex lens 2 with a radius of curvature R4 of 40 mm
It has 3. The pitch of the screen is 1.0 mm, and the tangent to the inner part of the lens side parts 56 and 57 is 3.
It forms a top angle of 8°. Thus, as can be seen in Figure 12, the height of lens element 25 (including top lens portion 45) is 0.48 mm. Top lens portion 45
The distance between the surface of the lens 23 and the surface of the forward convex lens 23 is 1.
18 mm, and if the screen is formed conventionally as shown by the broken line in FIG. 12, the distance between the top of the backward lens 25 and the top of the forward convex lens 23 is 1.15 m.
m.

【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。
Regarding the width of the top lens 45, its arc length is smaller than 1/3 of the arc length of the lens element 25 including the arc 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 mentioned above, in the case of a screen with a pitch of 1.0, the following example can be given. Example 1 R1=0.84mm R2=0.40mm R3=0.35mm Example 2 R1=0.90mm R2=0.43mm R3=0.40mm Example 3 R1=0.80mm R2=0.38mm R3=0. 33mm 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。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
A rear projection screen is provided that provides a screen image with approximately the same luminous intensity whether viewed from the front orthogonal direction or from an oblique side.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【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 example of use 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 section through a portion 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 the energy spread 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 of a portion of a known screen to illustrate the problem motivating the 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。
FIG. 5 is a graph showing the energy spread of light passing through the screen shown in FIG. 4;

【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 through a portion of an embodiment of the screen according to the 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 portion of the light leaving the screen according to FIG. 6;

【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 portion 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 portion of the light leaving the screen according to FIG. 8;

【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 the light leaving 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 diagram corresponding to FIG. 8 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 showing the dimensions 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
1, 2, 3 Projector 4 Screen 6, 7, 8 Optical axis 22 Masking stripe 23 Stripe forming part 24 Edge 25 Rear-facing lens element 30, 33, 34, 36, 40, 41 Ray 45
Top lens part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[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(25
)をその後部に備え、前記後ろ向きレンズ要素(25)
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(45)が、
当該後ろ向きレンズ要素(25)の側面部分(54、5
6;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。
Claim 1: Three TVs arranged adjacent to each other to project red, green, and blue TV images on the back of the screen.
Rear projection screen used primarily in projection devices with projectors (1, 2, 3), with a vertically extending rear-facing lens element formed as a convex lens for light (30, 33, 34) incident from the rear (25
) at its rear, said rearward-facing lens element (25)
consisting of a screen (A) provided at its front with a vertically extending masking stripe (22) having between it opposite stripe formations (23), the top portion ( 45), but
Side portions (54, 5) of the rear-facing lens element (25)
Focal length (f3) shorter than the focal length of 6; 55, 57)
and the focal length (f3) of the top portion (45) is
A rear projection screen, characterized in that it is shorter than the distance (f1) measured perpendicular to the screen surface between the highest part of the rearward-facing lens element (25) and the stripe-forming portion (23).
【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. The focal length (f1) of the side portions (54, 56; 55, 57) of the backward-facing lens element (25) is
Rear projection screen according to claim 1, characterized in that the distance corresponds approximately to the distance between the highest part of the rear-facing lens element (25) and the stripe formation (23), measured at right angles 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(54、
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 includes a forward convex lens (
23), the focal length of this lens (23) being formed as a side portion (54,
5. Rear projection screen according to claim 1, characterized in that it corresponds approximately to a focal length of 56; 55, 57).
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