JPH04299325A - 透過型スクリーン - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラウン管像を投写レ
ンズで拡大し、観視するリアプロジェクションテレビに
使用される透過型スクリーンであって、フレネルレンズ
とレンチキュラーシートにより構成され、フレネルレン
ズを投写レンズ側に配置し、レンチキュラーシートを観
視側に配置した透過型スクリーンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図７から図１０に示すように、こ
の種の透過型スクリーン１においては、フレネルレンズ
２とレンチキュラーシート３から構成されるものが知ら
れている。そしてこのような透過型スクリーン１におい
て、フレネルレンズ２のフレネル面を入射側（図面上、
左）に配置した構造のものと、フレネル面を出射側（図
面上、右）に配置した構造のものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の透過型スクリーンにおいて、まず前者の場合、
投写レンズからの出射光束ａをフレネル面屈折作用によ
りスクリーン光軸（スクリーン面に対して垂直な方向）
４に平行な出射光束ｂとしているが、このためスクリー
ン周辺に位置するフレネル輪帯５ほど角度勾配（θ）か
強くなり、エッジ部６に達した光束が無効になって光量
損失が増大し、よってスクリーンの光量低下を来してい
る（図９）。

【０００４】また後者の場合も、前者と同様にスクリー
ン周辺に位置するフレネル輪帯５ほど角度勾配（θ）か
強くなり、フレネル輪帯５の境界にできる光の未通過部
分が広くなり、フレネルレンズ２からの出射光束ｂ中の
暗部が目立つようになる。特にこの暗部は規則性のある
同心円状パターンとなって、観視上、嫌われるモアレを
強調する要因となっている（図１０）。

【０００５】これを図９から図１２に基づいてさらに説
明する。図９においてｈｉ　がフレネル輪帯５に対する
入射光束（投写レンズからの出射光束ａ）であり、Δｈ
ｉ　が入射光量損失部分である。また図１０においてΔ
ｄｉ　はフレネルレンズ２からの出射光束（ｂ）中の暗
部である。前者の場合、図９で示すように光量損失はΔ
ｈｉ　／ｈｉ　であり、この光量損失は〔数１〕で表す
ことができる。

【数１】 ここでα：フレネル入射光束の入射角 θ：フレネル輪帯の角度勾配 〔数１〕に示されるように光量損失を減少させるために
は、フレネル輪帯の角度勾配を小さくしなれけばならな
い。一方、フレネルレンズ２を出射する光束（出射光束
ｂ）の出射角とフレネル輪帯の角度勾配との関係は、〔
数２〕で示される。

【数２】 ここでα：フレネル入射光束の入射角 α′：フレネル出射光束の出射角 θ：フレネル輪帯の角度勾配 ｎ：フレネルレンズ材質の屈折率 〔数２〕に示されるようにフレネルレンズを出射する光
束（出射光束ｂ）の出射角はフレネル輪帯の角度勾配に
依存する。今、フレネル輪帯へ入射する光束（ａ）の入
射角αを３０°とし、フレネルレンズ材質の屈折率ｎを
１．４９２とすると、フレネルの出射光束（ｂ）をスク
リーン光軸と平行とするためのフレネル角度勾配はθ＝
３８．６４°となる。このときフレネルによる光量損失
は〔数１〕式よりΔｈｉ　／ｈｉ　＝０．２９０である
。仮にこの光量損失をΔｈｉ　′／ｈｉ　＝０．２０４
に改善しようとすると、フレネル角度勾配はθ＝２９．
２３°となり、フレネルレンズを出射する光束の傾きは
α′＝８．８７°となる。

【０００６】上記した後者の場合、図１０に示すように
暗部Δｄｉ　は〔数３〕で表すことができる。

【数３】 ここでα：フレネル入射光束の入射角 θ：フレネル輪帯の角度勾配 Ｐｉ　：フレネルピッチ ｎ：フレネルレンズ材質の屈折率 このことから暗部Δｄｉ　を狭くするためにはフレネル
輪帯の角度勾配を小さくしなければならない。フレネル
レンズを出射する光束（ｂ）の出射角とフレネル輪帯の
角度勾配との関係は、〔数４〕で表される。

【数４】 ここでα：フレネル入射光束の入射角 α′：フレネル出射光束の出射角 θ：フレネル輪帯の角度勾配 ｎ：フレネルレンズ材質の屈折率 〔数４〕に示されるようにフレネルレンズを出射する光
束（ｂ）の出射角はフレネル輪帯の角度勾配に依存する
。先に示した前者の場合と同様にフレネル輪帯へ入射す
る光束（ａ）の入射角αを３０°とし、フレネルレンズ
材質の屈折率ｎを１．４９２とするとフレネル出射光束
（ｂ）を平行とするためのフケネル輪帯の角度勾配はθ
＝５０．９５°に達する。このときフレネルで生じる暗
部は〔数３〕式によりΔｄｉ　＝０．３０５・Ｐｉとな
り広い。仮に暗部をΔｄｉ　′＝０．２１３・Ｐｉ　に
狭くすると、フレネル輪帯の角度勾配はθ＝３７．３３
°となり、このときのフレネルを出射する光束（ｂ）の
傾きはα′＝１０．２８°となる。

【０００７】以上のことから、前者（フレネルレンズの
フレネル面を入射側に配置した構造）においてはフレネ
ルによる光量損失を防ぎ、後者（フレネルレンズのフレ
ネル面を出射側に配置した構造）おいてはフレネルで生
じる暗部を減少させようとすると、いずれの場合もフレ
ネルの屈折力不足により出射角が傾きを持つことになる
（すなわちスクリーン光軸に対して出射光束（ｂ）が平
行にならない）。

【０００８】そのためフレネルレンズ以降に配置される
レンチキュラーシート上のシリンドリカルレンズへ入射
する光は、従来のシリンドリカルレンズ系に対して、軸
上光軸に相当していた光束が斜光束となる。従ってレン
チキュラーシート上の入射側シリンドリカルレンズと出
射側シリンドリカルレンズが共軸であると、レンチキュ
ラーシートを出射する光の指向性に傾きが生じるととも
に、レンチキュラーシート上の出射側シリンドリカルレ
ンズ面形状によっては出射光束の一部が全反射を起こす
場合もあり、所望の指向性を確保できなくなる問題があ
る。例えば図１１と図１２にその例を示す。

【０００９】図１１においてレンチキュラーシート３上
の入射側シリンドリカルレンズ７と出射側シリンドリカ
ルレンズ８が共軸（光軸７ａと光軸８ａが一致）であり
、入射角θ１　＝８．８７°の場合、出射側シリンドリ
カルレンズ８側で出射光ｃの中心線（スクリーン光軸と
平行）ｄからθ２　＝４１．１°、θ３　＝６３．９°
となる。図１２においてレンチキュラーシート３上の入
射側シリンドリカルレンズ７と出射側シリンドリカルレ
ンズ８が共軸であり、入射角θ１　＝１０．２８°の場
合、出射側シリンドリカルレンズ８側でθ２　＝４０．
２°、θ３　＝６１．５°となる。

【００１０】そこで本発明では、上記した事情に鑑みて
、レンチキュラーシート上の入射側シリンドリカルレン
ズ光軸に対して出射側シリンドリカルレンズ光軸を偏位
させ、出射側シリンドリカル面での偏心作用によって指
向性を補正するとともに、出射側シリンドリカル面へ入
射する光の面入射角を緩め、全反射が生じることを防止
して、スクリーン周辺の光量損失、暗部、モアレの発生
を防ぐことを課題とし、スクリーンの画質を向上させる
ことを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を考慮してなされたもので、入射光を屈折するフレネル
レンズと、このフレネルレンズにより屈折した光を集光
し発散させるレンチキュラーシートとからなる透過型ス
クリーンにおいて、スクリーン面の周辺部に相当するフ
レネル面の輪帯の角度勾配を、フレネルレンズ出射光を
スクリーン光軸に平行とする角度以下に設定するととも
に、レンチキュラーシート入射面上に配列するシリンド
リカルレンズ光軸に対して、レンチキュラーシート出射
面上に配列するシリンドリカルレンズ光軸を、該レンチ
キュラーシート出射光中心線がスクリーン光軸に平行と
なるようにスクリーン周辺方向へ偏位したことを特徴と
する透過型スクリーンを提供して、上記課題を解消する
ものである。

【００１２】

【作用】本発明においては、スクリーン面の周辺部に相
当するフレネル輪帯の角度勾配を、該フレネル輪帯の出
射光がスクリーン光軸に平行とする角度以下に設定する
ことにより、フレネル輪帯のエッジ部を小さくし、フレ
ネル面を入射側に配置したフレネルレンズを用いた場合
には光量不足が少なく、フレネル面を出射側に配置した
フレネルレンズを用いた場合には暗部が狭くなる。そし
てレンチキュラーシート出射面上のシリンドリカルレン
ズの光軸をスクリーン周辺方向へ偏位させることにより
、レンチキュラーシート出射面上のシリンドリカルレン
ズを出射する発散光（シリンドリカル出射光）の傾きを
補正して、出射光中心線がスクリーン光軸と平行となる
ように出射する。

【００１３】

【実施例】つぎに、本発明を図１から図６に示す実施例
に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、透過型
スクリーン１のフレネルレンズ２はそのフレネル面を入
射側（投写レンズ側）に配置していて、図２に示すよう
に、そのスクリーン面の周辺部に相当するフレネル面の
フレネル輪帯５の角度勾配θを、フレネルレンズからの
出射光束ｂがスクリーン光軸４と平行となる角度以下に
設定されている。このために、エッジ部６が小さくなり
、光量損失Δｈｉ　／ｈｉ　は小さくなる。なお入射光
量損失部分Δｈｉ　，Δｈｉ＋１　…はスクリーン周辺
部に向かって順次その大きさが変わる。そしてレンチキ
ュラーシート３では、その入射側シリンドリカルレンズ
７の光軸７ａに対して、出射側シリンドリカルレンズ８
の光軸８ａをスクリーン周辺方向に偏芯シフト量Δｓを
順次変えながら偏位させて、出射側シリンドリカルレン
ズ８の出射光中心線ｄをスクリーン光軸４と平行になる
ように設けられていて、前記出射側シリンドリカルレン
ズ８からの出射光ｃが偏りなく出射される。

【００１４】また図３と図４とに入射側シリンドリカル
レンズ７の光軸７ａに対して、出射側シリンドリカルレ
ンズ８の光軸８ａを偏位させた例を示す。図３は入射角
θ１　＝８．８７°、偏芯シフト量Δｓ＝０．０４８ｍ
ｍの場合を示し、出射側シリンドリカルレンズ８側でθ
２　＝５０．２°、θ３　＝４９．９°となる。図４は
入射角θ１　＝１０．２８°、偏芯シフト量Δｓ＝０．
０５３ｍｍの場合を示し、出射側シリンドリカルレンズ
８側でθ２　＝４９．４°、θ３　＝４９．６°となる
。

【００１５】図５と図６に示すように、フレネルレンズ
２はそのフレネル面を出射側に配置してもよく、上述し
たと同様にそのスクリーン面の周辺部に相当するフレネ
ル面のフレネル輪帯５の角度勾配θを、フレネルレンズ
からの出射光束ｂがスクリーン光軸４と平行となる角度
以下に設定すればよい。

【００１６】この場合、エッジ部６が小さくなり、出射
光束ｂ中の暗部Δｄｉ　，Δｄｉ＋１　，…が極めて狭
くなってモアレを生じさせないようになる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入射光を屈折するフレネルレンズと、このフレネルレン
ズにより屈折した光を集光し発散させるレンチキュラー
シートとからなる透過型スクリーンにおいて、スクリー
ン面の周辺部に相当するフレネル面の輪帯の角度勾配を
、フレネルレンズ出射光をスクリーン光軸に平行とする
角度以下に設定するとともに、レンチキュラーシート入
射面上に配列するシリンドリカルレンズ光軸に対して、
レンチキュラーシート出射面上に配列するシリンドリカ
ルレンズ光軸を、該レンチキュラーシート出射光中心線
がスクリーン光軸に平行となるようにスクリーン周辺方
向へ偏位したので、フレネル輪帯のエッジ部が小さくな
り、よってフレネルレンズのフレネル面を入射側に配置
した場合、フレネル輪帯のエッジ部により生じる光量損
失を軽減でき、スクリーン周辺部の明るさを向上できる
。またフレネル面を出射側に配置した場合に、フレネル
輪帯のエッジ部により生じる暗部を狭くでき、モアレの
発生を防ぐことができるなど、実用性に優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透過型スクリーンの一実施例を示す説
明図である。

【図２】一実施例におけるフレネルレンズを示す説明図
である。

【図３】一実施例におけるレンチキュラーシートのシリ
ンドリカルレンズの配置と入出射光を示す説明図である
。

【図４】同じく一実施例におけるレンチキュラーシート
のシリンドリカルレンズの配置と入出射光を示す説明図
である。

【図５】フレネル面を出射面側に配置したフレネルレン
ズとレンチキュラーシートからなる透過型スクリーンを
示す説明図である。

【図６】フレネル面を出射面側に配置したフレネルレン
ズを示す説明図である。

【図７】従来の透過型スクリーンを示す説明図である。

【図８】同じく従来の透過型スクリーンを示す説明図で
ある。

【図９】従来例においてフレネル面を入射面側に配置し
たフレネルレンズを示す説明図である。

【図１０】従来例においてフレネル面を出射面側に配置
したフレネルレンズを示す説明図である。

【図１１】従来例におけるレンチキュラーシートのシリ
ンドリカルレンズの配置と入出射光を示す説明図である
。

【図１２】同じく従来例におけるレンチキュラーシート
のシリンドリカルレンズの配置と入出射光を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…透過型スクリーン ２…フレネルレンズ ３…レンチキュラーシート ５…フレネル輪帯 ６…エッジ部 ７…入射側シリンドリカルレンズ ８…出射側シリンドリカルレンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光を屈折するフレネルレンズと、この
   フレネルレンズにより屈折した光を集光し発散させるレ
   ンチキュラーシートとからなる透過型スクリーンにおい
   て、スクリーン面の周辺部に相当するフレネル面の輪帯
   の角度勾配を、フレネルレンズ出射光を平行とする角度
   以下に設定するとともに、レンチキュラーシート入射面
   上に配列するシリンドリカルレンズ光軸に対して、レン
   チキュラーシート出射面上に配列するシリンドリカルレ
   ンズ光軸を、該レンチキュラーシート出射光中心線がス
   クリーン光軸に平行となるようにスクリーン周辺方向へ
   偏位したことを特徴とする透過型スクリーン。