JPS61256337A - 背面投影スクリ−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、ビデオプロジェクションテレビ等に用いる背
面投影式のスクリーンに関するものである。

ビデオプロジェクションテレビのような背面投影装置は
、原理的には第１図に示すように、ＣＲＴ等からの光源
（Ｐ）から出射する光を適宜レンズ系（Ｌ）によって拡
大し、スクリーン（８）の背面側から投影し、このスク
リーン（Ｓ）の反対面より観察するようになっている。

ところが、このように光源（Ｐ）からスクリーン（Ｓ）
までの距離を長くすると、投影装置が大型になるため、
実際には第２図［Ａ］　、　（Ｂ）　、　＋０１に示す
ように１ないし３枚のミラー（Ｍ）を組合せ、一旦反射
させてから投影する方式が採用されている。しかしなが
ら、同図（４）の方式では装置の高さが大きくなシ、ま
たＣＢ＋　、　（Ｑ）においても高さ、奥行の点で十分
に小型化したとはいいきれない面があった。

またこのような投影装置に用いられるスクリーンには、
入射側にサーキュラ−フレネルレンズを設け、これによ
ってスクリーンの隅々まで明るく見えるような手段が施
されているものが多いが、このサーキュラ−フレネルレ
ンズは、第３図に示すように、レンズ面げ）が非レンズ
面（ロ）を介して連続しているため、斜線で示した非レ
ンズ面（ロ）への入射光が集光せずにフレネルの効率を
低下させ、また解像力に悪影響を及ぼす難点がある。こ
の点を防ぐために、フレネルレンズのレンズ面を逆に向
けて平坦な面から入射させ、他のレンチキュラーレンズ
と組合せることが一部で行なわれているが、このように
２枚構成のスクリーンとすることは、単に組立てが煩雑
となるばかりでなく、２枚間の光のフレアで画面がぼけ
、また光の利用効率も低下するきらいがあった。

また投影装置の奥行を小さくすることのできるスクリー
ン装置として、特開昭５８−５７Ｍ２０号公報や特開昭
５９−９６４９号公報が知られており、スクリーンに対
して斜め方向から入射させて、投影系の奥行を小さくす
ることが提案されてｂるが、これらはレンズの屈折を利
用しているため、入射角度を大きくすることに限界があ
った。

このような点を改善するため、本発明者等は背面側から
光を急角度で入射させて像を観察するスクリーンであっ
て、との入射面に平行な多数のプリズム群を設けると共
に、該プリズム群を構成する個々のプリズムに全反射面
を設け、入射した光が全反射面で全反射して観察側に出
射するように構成した背面投影スクリーンについて既に
提案している（特願昭５９−２９９６４号および特願昭
６０−４７９３６号）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の我々の提案により、奥行きおよび高さ方向の寸法
を小さくして装置を小型化し、しかも解像力を低下させ
ない明るい背面投影スクリーンを提供できるようになっ
たが、さらに入射光量の効率を高めるべく検討した結果
、本発明を完成させたものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は上記の目的を達成するためになされた
もので、その要旨とするところは、背面側から光を急角
度で入射させて像を観察するスクリーンであって、この
受光面には直線状または円弧状に延びる多数のプリズム
群が形成されていると共に、このプリズム群を構成する
個々のプリズムには、光が入射する対面と、この光が全
反射して観察側に出射するような余尺形成されているこ
とを特徴とする背面投影スクリーンにある。

以下本発明を実施例の図面に従って説明する。

第４図は本発明の背面投影スクリーンの基本的な構成を
説明するための概略図で、（Ｐ）がＣＲＴ等の光源、（
Ｌ）がレンズ系、（Ｓ）が背面投影スクリーンであり、
光源（Ｐ）からの光は背面投影スクリーン（Ｓ）背面に
急角度に入射するようになっている。ここで背面投影ス
クリーン（印に入射するときの角度（θ）は、概ね４０
〜７５°である。このときの光源（Ｐ）から背面投影ス
クリーン（ｓ）　ｉでの距離（１）は従来の方式と同じ
であるが、斜め下方に光源（Ｐ）が位置するため、奥行
き方向の距ＭＯ’）は １’＝ｌａｏａθ と々、９／に比べてきわめて小さくすることができる。

しかしながらこれでは高さが必ずしも小さいとはいえな
いため、実際には第５図（４）のように１枚のミラー（
Ｍ、）を用いることによシ、高さを小さくし奥行き方向
の長さも小さくすることが望ましい。また一層高さを小
さくし全体的に小型化するためＫは、第５図（Ｂ）の如
く２枚のミラ（Ｍ＝）　−（Ｍａ）を組合せ、光源（Ｐ
）を背面投影スクリーン（ｇ）と第１のミラー（Ｍ、）
の間に配置して、２度反射させた後に投影させるとよい
。

第６図はさきに提案した背面投影スクリーンの一部を示
すもので、この例においては背面投影スクリーンの背面
側に同一形状からなるプリズム群を多数設けている。す
なわちこのプリズム群は直線状または円弧状に延びて配
列されたプリズム（１）の多数より構成されてお）、シ
かも個々のプリズム（１）は入射した光が全反射面で全
反射して観察側に出射するような全反射面（１Ａ）とこ
の入射面に相当する対面（１Ｂ）とで構成されている。

このプリズム（１）の光学特性についてさらに；＃キ説
明するが、この例では光を斜下方から投影するようにな
っているので、斜上方から投影する場合は、逆向きとな
る。

いま第６図に示すように、スクリーン上のめる点でのス
クリーン半回への入射角θ、プリズムの頂角θ１、プリ
ズムの入射角の傾きθ、とすると、平行出射の場合θ、
は次式〇で求めることができる。（ｎは基材の屈折率） ｔａｎ　θ１＝（ｓｉｎθ＋ｎａｉｎ２　θ１　）／（
ｏｏｓ　θ−ｎｃｏｓ２　θ夏）−一　−■上記の我々
の提案によ）、奥行きおよび高さ方向の寸法を小さくし
て装置を小型化し、しかも解像力を低下させない明るい
背面投影スクリーンを提供できるようになったが、入射
角度によって（６０°以下の入射角度の小さい時）、画
像が暗くなったシ、２重像が発生する現象が起きること
がわかった。

すなわち第７図のように入射角度θが比較的大きい場合
入射光は、Ａ−Ａ’の如くすべて入射面の対面（１Ｂ）
に当たり光路変換される。ところが第８図のように入射
角度θが比較的小さい場合、Ｂ−Ｂ’のように入射面の
対面（ＩＢ）　ｔＫ、”Ｎｒたらず直進していく光線が
あられれる。仁の光線は、いわゆる正規の集光光ではな
くロスとなってしまうため、この光線が多いと、画像が
暗くなる。

またこの光線は迷光となシ、正規の出射位置以外の場所
から出射されるため、２重像となりコントラスト、解像
力を著しく低下させる。

そこで、本発明においては、とのＢ−Ｂ’光を極力減少
させるべく検討した結果、本発明を完成したものである
。

ととるで第８図の入射光に対するＡ光の割合（効率）ｅ
は次式■で求めることができる。

６　ｗ　１＋ｔ　ａ　ｎθ１（ｔａｎθ・ｔａｎ（θ！
＋θｍ）＋１　）／（ｔａｎ（θ震十θ怠）−ｔａｎθ
宏）−（１＋ｔａｎθ、ｔａｎθ）／（＋ｔａｎｅ、ｔ
ａｎ（θ麿−ｒ））−−−−−■ （ａｉｎ　ｒ＝　５ｉｎ（θ８−θ）／ｎ）上記０式と
この０式によシ検討を行なった結果、効率ｅを上げて第
８図のＢ−Ｂ’光を減らすためには、プリズムの頂角θ
１を小さくし０ｇを大きくしてプリズム１山の高さを高
くすることによシ達成できることがわかった。

ところがプリズムの頂角θｉを小さくするためには、切
削工具の先端角度を小さくする必要があるが、先端の破
損や摩耗等の問題があり、先端を鋭利にすることには限
度がある。例えばダイヤモンド工具の場合５０°が限界
だといわれている。そこで我々は対面（１Ｂ）から入射
した光ができるだけ多く全反射しうるように、対面間に
よれば、切削工具の先端角度をあまり小さくしなくても
、プリズム片の高さを高くすることができ、効率を上げ
ることができる。

面で構成することにより、θ、を大きくして、しかも０
皿も比較的大きくすることができ、これによって効率を
上げられる。また、第１０図のよ譚 うに欠番部（１Ｃ）の面を曲線にしても同様な効果が得
られる。

上記２つの例は、対面（１Ｂ）側に平面ないし蓋 曲面を設けて欠井部を形成しているが、逆に全第１１図
および第１２図で、上記例と同様、θ！を大きくしてし
かもθＩも比較的大きくすることができる。

このような特徴をもつプリズム（１）はスクリーンの全
面にわたって形成されてもよく、また効率の悪い部分に
のみ形成されてもよい。

本発明ではプリズム群を構成するプリズム（１）の高さ
を高くすることにより、光の有効利用を図ることが目的
であるが、効率を優先するあまり、傾斜角度θ、を大き
くとりすぎると、プリズム＜１）間の溝部が深くなり、
製造用型の先端角度が鋭くなる。したがって成形を行な
う場合等では型の寿命が問題となることもあるだめ、プ
リズム（１）相互間にフラット面等の狭小なつなぎ面を
設け、型の先端を保護するとよい。

第１３図ないし第１８図は、本発明の実施例の部分を示
すもので、第１３図は最も基本的な背面投影スクリーン
であり、投影側には全反射面（Ａ）と対面（１Ｂ）とか
らなるプリズム（１）の多数が形成されている。第１４
図は上記第１３図の例における観察側に垂直方向に延び
るレンチキュラーレンズ面（１Ｄ）を形成したもので、
このレンチキュラーレンズ面（１Ｄ）により水平方向の
光拡散性を付与したものである。また第１５図および第
１６図は同様に投影側に、全反射面（’　Ｂ１　）　ｒ
　（”ｔ　）を備えたレンチキュラーレンズ面（ＩＫＬ
（１Ｆ）を形成したもので、これにより一層大きな水平
方向の光拡散性すなわち視野角度が得られる。なお、第
１５図および第１６図における全反射面を有するレンチ
キュラーレンズ面（１ｍ）、（１Ｆ）の構成および作用
については、同一出願人の特願昭５６−５１１９４号、
特願昭５６−９０５４４号、特願昭５６−９１８９６号
、特願昭５６−２１２５８４号、特願昭５６−２９１７
８号、特願昭５７−５９５８９号に詳述されているので
、ここでの説明は省略する。

第１７図および第１８図は、第１３図の背面投影スクリ
ーンの観察側にさらに別体のシート（２）を組合せた例
を示すもので、第１７図は投影側に水平方向に延びるレ
ンチキュラーレンズ面（２Ａ）が、また観察側に第１６
図と同様な全反射面（’Ｂｔ）を有する垂直方向のレン
チキュラーレンズ面（２Ｂ）が形成された別体のシート
（２）を組合せておシ、これによって水平および垂直方
向の光拡散性をも付与した背面投影スクリーンとするこ
とができる。また第１８図は投影側に垂直方向に延びる
レンチキュラーレンズ面（２０）が、また観察側に凹状
のレンチキュラーレンズ面（２Ｄ）と外光吸収層（２１
！＋）とが形成された別・体のシート（２）を組合せた
もので、これによって水平方向の光拡散性とコントラス
トを向上させることが可能となる。

なお、上記の実施例では、プリズム（１）群を水平方向
に延びるように連設しているがこれを９０°変換して垂
直方向に延びるように構成してもよい。勿論この場合は
プロジェクタ−は横方向に設置することとなる。

本発明の背面投影スクリーンは、斜め後方から像を投影
することとなるため、スクリーンの像に歪が生じ、しか
も像のボケを招くこととなるが、これらは次の投影系の
措置により解決できる。すなわち像の歪については、各
部の歪量を想定してＯＲＴの電気回路で補正すればよい
。

また像のボケは、レンズ系からスクリーンまでの距離の
差によって生じるため、ＣＲＴからレンズ系に入射する
像を、光軸に対して一定角度をもたせ、スクリーン上に
等しい焦点距離となるようにすればよい。

なお本発明の背面投影スクリーンに使用する素材として
は、アクリル樹脂が最も適しているが、これは光学特性
及び成形加工性の点からアクリル樹脂が特に優れている
からである。しかし、これに換えて塩化ビニール樹脂、
ポリカーボネート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系
樹脂等を用いることもでき、これらの合成樹脂材料を用
いるときは、押出し成形、加熱プレスあるいは射出成形
によって、本発明に係る背面投影スクリーンを製作する
ことができる。

また本発明の背面投影スクリーンを構成する基材あるい
は別体のシートに、光拡散性を一層向上させるための光
拡散手段を講じるとよい。

この光拡散手段としては、基材を構成する合成樹脂、例
えばアクリル樹脂にＳ　ｉ　Ｏ！　、０ａＯＯＨ＋　Ａ
４　”ａ　＃Ｔｉ０１　、ＢａＳＯ４、ＺｎＯ，Ａ／（
ＯＨ）ｇ　、ガラス微粉末あるいは有機拡散剤等の液状
合成樹脂媒体に融解または化学変化をしない拡散物質の
１種または２種以上の添加物を媒体中に一様に混入分散
分布するか、またはこれらの拡散物質を含む層を形成す
るとよい。また投影側の面および／または観察側の面に
微細なマット面を形成することも有効である。このよう
に光拡散性を付与する手段を講すると、スクリーンの水
平方向と垂直方向の拡散性が補われ、均一性を高めるこ
とができることとなる。

（実施例） 屈折率１．４９の透明アクリル樹脂シート（厚さ３．）
を熱プレス成形し、円弧状のプリズム群を有する背面投
影スクリーンを製作した。

この実施例におけるプリズムの仕様および設置した光源
の位置関係は次の通シである（第１９図参照）。

光源の位置　　スクリーン（８）の後方　χ＝６００■
スクリーン（Ｅ１１中心から下方　ｙ−１０００６（ス
クリーン中央へスクリーン平面に対して６０ｏで入射） プリズム円弧の中心　　スクリーン中心から垂直軸上下
方１０００．ｍ プリズムのピッチ　　Ｐ冨ａ５１！Ｉｔスクリーンサイ
ズ　　たて７００−　よこ９００゜なお、第１９図にお
いて（Ｆ）はスクリーン（８）を含む平面で、（０）は
この平面（Ｆ）上での円弧の中心である。

プリズムの頂角θ１＝５０°のものと、θ１−４０°で
し、各プリズムの傾斜角θ、は、上述の０式によシ算出
された角度とし、この条件ですべてスクリーン平面に垂
直な平行出射となるようにしてその効率を比較した。

上記のような構成で、スクリーンに対して中心で６０°
という急角度で入射する光をプリズムの反射面で全反射
させて観察側に効率よく出射させ、この光線利用率を測
定したところ、スクリーン中心および上方では両方とも
に１００％であったが、下端部分では、θ、！５０°の
ものは９０％であったのに対し、本発明の０１−４０°
、θｆ−６０°のものは１００％とスクリーン全体にわ
たって高効率を維持し、しかも切削工具の寿　　命も長
くすることができることがわかった。

（発明の効果） 本発明は以上詳述した如き構成からなるものであり、ス
クリーン後方に急角度で入射した光をプリズムの形状と
全反射の作用によシ効率よく観察面に均一に出射させる
ことができるため、本発明による背面投影スクリーンを
採用するときは光源となるプロジェクタ−の相対位置を
斜め後方に位置させ、投影装置全体を小型化することが
でき、しかも均一で明るく効率のよい背面投影スクリー
ンを簡便に提供しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は従来の背面投影スクリーンに対す
るプロジェクタ−からの光路の説明図、第３図は従来の
背面投影スクリーンに用いられるフレネルレンズの部分
側面図、第４図および第５図は本発明の背面投影スクリ
ーンを用いた場合のプロジェクタ−からの光路の説明図
、第６図ないし第８図はさきに提案した背面投影スクリ
ーンにおける光の進行状態を示す部分的な側面図、第９
図ないし第１２図は本発明の背面投影スクリーンの光の
進行状態を示す部分的な側面図、第１３図ないし第１８
図は本発明の実施例を示す部分的な斜視図、第１９図は
本発明の具体的実施例の背面投影スクリーンを示す斜視
図である。 （団・・・スクリーン、閉・・・ＣＲＴ、（ト）・・・
レンズ系、（Ｍｌ　）　、（Ｍｔ）　、（Ｍｓ）　”’
ミラー、（１）　・・・プリズム、（１Ａ）・・・全反
射面、（１Ｂ）・・・対面地１図 ＜Ａ）　　　　　第２図　　　　（８）為／３（２）　
　　　　　　　　’４−，７４凹孔１５匡　　　　　　
　　　　　　集／ろ図本、□図　　　　　　　　　　纂
／８区肌／／：？凹 β− ／・８、　・　／ ／・３、　　　・　／ ／゛・１、　　　　／ Ｌ　　　　゛・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、背面側から光を急角度で入射させて像を観察するス
   クリーンであつて、この受光面には直線状または円弧状
   に延びる多数のプリズム群が形成されていると共に、こ
   のプリズム群を構成する個々のプリズムには、光が入射
   する対面と、この光が全反射して観察側に出射するよう
   な全反射面が形成されており、しかも該全反射面と対面
   とで形成される先端に 欠除部が形成されていることを特 徴とする背面投影スクリーン。 ２、欠除部が傾きの異なる２以上の平面で構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の背面投
   影スクリーン。 ３、欠除部が曲面で構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の背面投影スクリーン。 ４、プリズムとプリズムとの間に狭小なつなぎ面が形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
   ２項または第３項記載の背面投影スクリーン。 ５、観察面に垂直方向に延びるレンチキュラーレンズ面
   を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第３項または第４項記載の背面投影スクリーン。 ６、全反射面を備えたレンチキュラーレンズ面を形成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の背面投
   影スクリーン。 ７、観察面にサーキュラーフレネルレンズを形成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
   または第４項記載の背面投影スクリーン。 ８、スクリーンを構成する基材に光拡散手段を施したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
   、第４項、第５項、第６項または第７項記載の背面投影
   スクリーン。 ９、レンチキュラーレンズ面を有する別体のシートと組
   合せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項または第８
   項記載の背面投影スクリーン。 １０、別体のシートに光拡散手段を施したことを特徴と
   する特許請求の範囲第９項記載の背面投影スクリーン。