JPH09218465A - スクリーン装置 - Google Patents

スクリーン装置

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JPH09218465A
JPH09218465A JP8048222A JP4822296A JPH09218465A JP H09218465 A JPH09218465 A JP H09218465A JP 8048222 A JP8048222 A JP 8048222A JP 4822296 A JP4822296 A JP 4822296A JP H09218465 A JPH09218465 A JP H09218465A
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JP
Japan
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light
lens
screen
fresnel lens
projection
Prior art date
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Pending
Application number
JP8048222A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasumasa Sawai
靖昌 澤井
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP8048222A priority Critical patent/JPH09218465A/ja
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  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光投影により画像が形成されるスクリーン装
置において、コスト高、コントラストの低下、光量の低
下といった問題を伴わずに、円弧状のゴーストの発生を
防止する。 【解決手段】 スクリーンの投影側に、画像の歪みを補
正するためのフレネルレンズ3を、その平面11を投影
側になるように配置し、そのライズ面13の傾きを、平
面11からフレネルレンズ3に入射した投影光5のう
ち、レンズ面12で反射され、さらに、平面11にて全
反射してライズ面13に到達した不用光6aを全反射さ
せるように設定する。これにより、不用光6cがレンズ
面12を透過しても、不用光6dの様にゴーストを発生
させない方向へ拡散する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスクリーン装置に関
し、特に、背面投影型映像表示装置に使用される、フレ
ネルレンズを用いたスクリーン装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、背面投影型映像表示装置にお
いては、スクリーンに形成される画像の像歪みを補正す
るためにフレネルレンズを用いたスクリーン装置が使用
されている。このスクリーン装置では、図4に示すよう
に、フレネルレンズ3の平面11から入射した投影光5
は、レンズ面12に到達したときに、映像を表示するた
めにスクリーンに投影される出射光7と、レンズ面12
での一部反射により平面11側に反射し、映像の表示に
は不要な不用光6とに分かれる。この不用光6は平面1
1で全反射し、この全反射した不用光6aがライズ面1
3を透過し、このライズ面13を透過した不用光6bに
よってスクリーン上に円弧状のゴーストを形成する。
【0003】また、スクリーン装置におけるスクリーン
が、図5に示すような曲面スクリーン22の場合、プロ
ジェクタ4から投影光5がフレネルレンズ3に投影され
たとき、フレネルレンズ3の各ゾーンで発生した円弧状
のゴーストが集中して目立ちやすくなる。そこで、この
ゴーストを防止するために、以下に示すような対策が提
案されている。例えば、(1)不用光6が平面11で全
反射しないようにレンズ面12の傾きを調整してゴース
トの発生を防ぐようにしたもの(実公昭55−5241
7号公報参照)、(2)ライズ面13に光吸収体を設け
て不用光6aを吸収する、又は光散乱体を設けて不用光
6aを拡散させてゴーストの発生を防ぐようにしたもの
(特開平4−163539号公報参照)、(3)ライズ
面13をレンズ状曲面にして不用光6bを拡散させる、
又は隣り合うライズ面13同士の傾きを0.1゜以上と
して不用光6bを散らしてゴーストの発生を防ぐように
したもの(特開平4−241341号公報参照)、
(4)フレネルレンズ3に光吸収材を混入し、不用光6
及び6aを減衰させることによりゴーストを防ぐように
したもの(特開平5−346620号公報参照)等であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
(1)の技術では、レンズ面12の傾きによって不用光
6が平面11で全反射しないようにしているため、レン
ズ面12の設計の自由度が小さくなる。また、フレネル
レンズ3が2枚必要になる場合もあり、その場合にはコ
スト高となる。上記(2)の技術では、そのように製作
することは困難であり、たとえ製作できても非常にコス
ト高になる。上記(3)の技術では、拡散光はフレネル
レンズの光軸中心の方へと集光する方向に拡散指向性を
有しているため、たとえゴーストとして目立たなくても
拡散光のエネルギー密度は高くなるので、コントラスト
を低下させる原因となりやすい。上記(4)の技術で
は、光量が低下してしまうといったような問題点があっ
た。本発明は、コスト高、コントラストの低下、光量の
低下、といった問題を伴わずに、円弧状のゴーストの発
生を防止するフレネルレンズを用いたスクリーン装置を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光投影により画像が形成されるスクリーン
の投影側に、該スクリーンに形成される画像の像歪みを
補正するためのフレネルレンズを配置したスクリーン装
置であって、フレネルレンズは、該フレネルレンズの非
レンズ面であるライズ面の傾きを、該フレネルレンズの
平面側から入射され、該フレネルレンズのレンズ面で一
部反射された後、上記平面にて全反射され、ライズ面に
到達する投影光を全反射させるように設定したものであ
る。
【0006】上記構成の発明においては、スクリーン上
に円弧状のゴーストが形成される原因となる不用光をフ
レネルレンズのライズ面で全反射させることで防止す
る。よって、ゴースト防止のためのパラメータは、ライ
ズ面の設定のみであるため、レンズ面の設計には制約を
課すことがなく、また、フレネルレンズが2枚必要にな
るようなこともない。さらに、光吸収体等の特別な材料
の使用や、ライズ面をレンズ状曲面にする、隣り合うラ
イズ面同士の傾きを所定角度に設定する等の特別な製造
法も必要ないので、従来通りのコスト及び製造法で、ス
クリーン上に発生するゴーストを簡単になくすことがで
きる。また、ライズ面で全反射された不用光は、レンズ
面で反射されて投影側へ逃げていってスクリーン側には
到達しないか、または、レンズ面を透過してもフレネル
レンズの光軸中心とは反対の、より拡がる方向へ拡散す
るためにエネルギー密度は低く、コントラストを低下さ
せる原因となることはない。また、本構成では、フレネ
ルレンズに光吸収材等の特別な材料を混入させることな
くゴーストの発生を防止できるので、光量の低下を招く
こともない。従って、コスト高、コントラストの低下、
光量の低下、といった問題を伴わずに、スクリーン上に
円弧状のゴーストが発生しないようにすることができ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
に係るスクリーン装置及びプロジェクタの概略構成図で
ある。スクリーン装置1は、光投影により画像が形成さ
れるスクリーン2と、このスクリーン2に形成される画
像の像歪みを補正するフレネルレンズ3とからなる。こ
のスクリーン装置1に対して、プロジェクタ4によりフ
レネルレンズ3側から投影光5が投影される。この投影
光5は、フレネルレンズ3にその平面側から入射し、フ
レネルレンズ3によって屈折されてフレネルレンズ3の
光軸とほぼ平行な出射光7となり、スクリーン2に到達
する。スクリーン2はアクリルでなり、片側の面にブラ
スト処理等で拡散面が形成されているので、出射光7は
スクリーン2で拡散され、投影画像として観察者に認識
される。フレネルレンズ3をこのように配置することに
より、スクリーン2での拡散指向性が揃い、スクリーン
面全体で均質な輝度特性が得られる。
【0008】図2は上記スクリーン装置1のフレネルレ
ンズ3の要部の断面図である。この図2を用いてフレネ
ルレンズ3について詳しく説明する。フレネルレンズ3
には、平面11と、スクリーン2に形成される画像の像
歪みを補正するために投影光5を屈折させるレンズ面1
2と、レンズ面12同士のつなぎの面であり、非レンズ
面であるライズ面13とが形成されている。プロジェク
タ4からの投影光5は、フレネルレンズ3に平面11側
から入射して光線5aとなる。ここで、平面11も屈折
作用を持つので、平面11を投影側に向けてフレネルレ
ンズ3を配置すると、レンズ面12での屈折作用の負担
を少なくできると共に、投影光5がライズ面13に入射
することを防ぐことができる。フレネルレンズ3の平面
11側から入射した光線5aは、レンズ面12で屈折さ
れ出射光7となる。また、光線5aはレンズ面12で一
部反射され、不用光6となる。
【0009】ここで、不用光6の発生を防止しようとし
て、例えば、フレネルレンズ3に反射防止コートを施す
等の方法をとることが考えられるが、その実施は非常に
困難であるため、不用光6の発生はまず避けられない。
本実施の形態において、フレネルレンズ3はポリカーボ
ネードでなるものであり、最大有効半径は750mm、
焦点距離は2200mmとし、投影光5の平面11への
入射角をθ0 、フレネルレンズ3の光軸からの距離をR
とすると、
【数1】θ0 =tan-1(R・2200-1
【0010】となる。また、光線5aの平面11からの
出射角θ1 は、フレネルレンズ3の屈折率をnとする
と、
【数2】θ1 =sin-1(n-1・sinθ0
【0011】となる。また、レンズ面の傾きδは、
【数3】δ=sin-1[sinθ0 ・(n2 +1−2・
n・cosθ1-1/2
【0012】と表される。不用光6が平面11で全反射
する条件は、
【数4】sin[2・δ−sin-1(n-1・sinθ
0 )]>n-1
【0013】と表されるので、屈折率n=1.575と
して、フレネルレンズ3の半径が約570mm以上にな
ると、不用光6は平面11で全反射して不用光6aとな
る。
【0014】即ち、半径約570mm未満では不用光6
は平面11を透過し、不用光6aは発生しないのでゴー
ストの原因とならないが、フレネルレンズ3の半径が約
570mm以上になると不用光6は平面11を透過せ
ず、平面11で全反射してしまい、ゴーストの原因とな
る。この場合、実公昭55−52417号公報に記載の
装置によれば、フレネルレンズを2枚使用しなければゴ
ーストの原因を解消できないので、コスト高になる。
【0015】本実施の形態では、ライズ面13に到達す
る不用光6aがライズ面13で全反射して不用光6cと
なるよう、ライズ面13の傾きβを設定している。その
ため、ゴーストの原因となる図4に示すような不用光6
bは発生しない。このとき、ライズ面13の傾きβの満
たすべき条件は以下のようになる。
【数5】β>2・δ−θ1 +sin(n-1
【0016】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、光吸収材等の物質を一切使わないので、光量の低下
を招くことなくゴーストの発生を防ぐことができる。ラ
イズ面13で全反射した不用光6cは、レンズ面12で
反射されて投影側へ逃げてスクリーン2側には到達しな
いか、または、レンズ面12を透過して不用光6dとな
っても、フレネルレンズ3の光軸中心とは反対の、より
拡がる方向へ拡散するため、エネルギー密度は低下し
て、ほとんどコントラストを低下させる原因となること
はない。従って、本発明の実施の形態によれば、コスト
高、コントラストの低下、光量の低下といった問題を伴
わずに、円弧状のゴーストの発生を防止することができ
る。
【0017】上記実施の形態では、プロジェクタ4は投
影レンズが一本の液晶プロジェクタを用いているが、投
影レンズが3本のCRTプロジェクタを用いてもよい。
但し、ライズ面13の設定のしやすさを考えれば、投影
レンズが1本のプロジェクタの方が好ましい。
【0018】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。図3は本発明の第2の実施の形態であるスク
リーン装置及びプロジェクタの概略構成図である。第2
の実施の形態について図3を用いて説明する。第2の実
施の形態であるスクリーン装置20は、第1の実施の形
態であるスクリーン装置1とはスクリーンの形状が異な
り、球面スクリーン22となっている。プロジェクタ4
からの投影光5は、スクリーン装置1と同様に、スクリ
ーン22で拡散され、投影画像として観察者に認識され
る。スクリーン22を投影側に凸である球面とすること
で、観察者は広視野で迫力ある画像が得られる。本実施
の形態の場合、フレネルレンズ3を配置することによ
り、周辺輝度の向上と画像歪みの減少の効果がある。
【0019】スクリーン装置20では、スクリーン22
は半径850mmの球面形状とする。フレネルレンズ3
は、スクリーン装置1と同じ構成になっており、上述と
同様にしてゴーストの発生を防いでいる。また、スクリ
ーン22が投影側(プロジェクタ4側)に凸である球面
であるため、ライズ面13(図2)で全反射しレンズ面
12を透過した不用光6dは、スクリーン22とフレネ
ルレンズ3の間を装置外へ逃げていき(図3参照)、ス
クリーン22には到達しない。このため、不用光6dが
コントラスト低下の原因となる可能性は、スクリーン装
置1の場合よりもー層低くなる。言うまでもなく、スク
リーン22の形状を、投影側に凸である円筒面や楕円面
等の曲面にしても同様の効果が得られる。このように、
投影側に凸である球面スクリーンを用いたスクリーン装
置20の場合、コスト高、光量の低下等といった問題を
伴わなわずにゴーストの発生を防止できるのは勿論のこ
と、コントラストの低下をより一層少なくすることがで
きる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フレネ
ルレンズのライズ面の傾きを、ゴーストの原因となる不
用光が全反射するように設定しているので、不用光はレ
ンズ面で反射されて投影側へ逃げ、スクリーンには到達
せず、ゴーストを発生させない。また、不用光がレンズ
面を透過しても、フレネルレンズの光軸中心とは反対の
より拡がる方向へ拡散するため、エネルギー密度が低下
し、コントラストを低下させる原因とはならない。よっ
て、ライズ面の傾きの設定以外はレンズ面の設計に制約
が課されることがないので、フレネルレンズの製造に、
特別な製造法をとる必要がなく、従来通りのコスト及び
製造法でもってスクリーン上に発生するゴーストをなく
すことができる。また、フレネルレンズに光吸収材等の
特別な材料を混入しなくても、不用光がスクリーンに到
達しないようにできるので、光量の低下を招くこともな
い。従って、コスト高、コントラストの低下、光量の低
下といった問題を伴わずに、スクリーン上に円弧状のゴ
ーストが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るスクリーン装
置及びプロジェクタの概略構成図である。
【図2】上記スクリーン装置のフレネルレンズの要部断
面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態であるスクリーン装
置及びプロジェクタの概略構成図である。
【図4】従来のスクリーン装置におけるフレネルレンズ
の要部断面図である。
【図5】従来のスクリーン装置及びプロジェクタの概略
構成図である。
【符号の説明】
1,20 スクリーン装置 2,22 スクリーン 3 フレネルレンズ 5 投影光 6,6a,6b,6c,6d 不用光 7 出射光 11 平面 12 レンズ面 13 ライズ面 22 球面スクリーン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光投影により画像が形成されるスクリー
    ンの投影側に、該スクリーンに形成される画像の像歪み
    を補正するためのフレネルレンズを配置したスクリーン
    装置において、 前記フレネルレンズは、該フレネルレンズの非レンズ面
    であるライズ面の傾きを、該フレネルレンズの平面側か
    ら入射され、該フレネルレンズのレンズ面で一部反射さ
    れた後、前記平面にて全反射され、前記ライズ面に到達
    する投影光を全反射させるように設定したことを特徴と
    するスクリーン装置。
JP8048222A 1996-02-09 1996-02-09 スクリーン装置 Pending JPH09218465A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8048222A JPH09218465A (ja) 1996-02-09 1996-02-09 スクリーン装置

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Effective date: 20020820