JPS6219837A - 透過型スクリ−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】 本発明は、背面投影ス・クリーン等として用いられる透
過型スクリーンに関するものである。

透過型スクリーンは、ビデオプロジェクタや、イクロフ
イルムリーダ等のスクリーンとして使用されているが、
集光効果をもたせるためしばしばサーキュラ−のフレネ
ルレンズが用いられる。ところでこのようなフレネルレ
ンズは、例工ば第１３図に示すような透過特性を備えて
いる。すなわちこのようなフレネルレンズは、断面３角
形状のプリズム１が多数配列するように構成されておシ
、このプリズム１はレンズ面１１と非レンズ面１２とか
らなっている。

いまこのフレネルレンズのフレネルレンズ面を入射面Ａ
Ｋして用いると、入射光は図のように出射面Ｂすなわち
観察側に出射する。このときレンズ面１１に入射する光
りは、有効な光として出射面Ｂ側に出射するが、非レン
ズ面１２に入射した光Ｌ′は集光効果に寄与しないこと
となる。この傾向は、光源から離れた箇所あるいは同一
箇所でも光源がスクリーンに近接したときほど激しくな
るが、このような場合はプリズム１の非レンズ面１２に
入射する光量が増大するためである。またこのような場
合プリズム１に入射する光線の入射角が大きくなるので
、表面反射による透過光量の減少も発生し益々有効な光
量が期待できなくなる。

この表面反射率は、フレネルの式によって求めることが
できるが、これを示したのが次の０式であるＯ ・・・■ なお、ここでｌは入射角、ｒは屈折角である。

例工ばフレネルレンズの素材がアクリル樹脂（屈折率ｎ
　＝　１．４９　）である場合だついて試算すると、次
の■が成立ち、 ５１ｙ１’　　− −ｎ　　　　　　・・・■ ｉｎ　　ｒ ただしｎは屈折率。

上記■、■式よプ表面反射率が求められる。例えば入射
角７０’のときの表面反射率は１５チ、入射角が８０°
のときは４０チとなり、表面反射だけでこれだけのロス
が生じてしまう。そして、この試算をもとにして、光源
からの距離を１，１００■、フレネルレンズの焦点距離
をｆ＝１，０００箇と想定すると、フレネルレンズの中
心から５００１以上離れた箇所では、入射光量の大部分
がロスになってしまうことが分る。

最近ではこの種スクリーンをさらに大型化する動きもあ
り、まだ装置の奥行きを小さくする機運もあることから
、上述した光量ロスが問題視されるに至っている。

このような状況に鑑み、本発明者らは特願昭５７−２２
７９０９により全反射面を有するフレネルレンズの考え
方を示した。第１５図はこのようなフレネルレンズの一
部の概略図を示したものである。すなわちこのプリズム
は入射面２１と全反射面２２から構成されておシ、入射
面２１に入射した光の一部が全反射面２２で全反射して
出射するようになっている。しかしこの形では入射光Ｌ
−Ｌ″の中でｒ、／　　Ｌ／／の光は外側に進み、観察
者に到達せずにロスとなる。特に入射角θが小さい場合
にＬ／　−Ｌ／ｌの割合が犬きくなる。つまりフレネル
レンズの中心に近づくほどこのようなロスが増すことＫ
なる。

この欠点を改善するために、Ｍ１３図に示したようなフ
＋）ズム単位と第１４図に示したプリズム単位を交互に
組合せることを考え、特願昭５９−１７４３４７にその
内容を明示した。第１５図はそのフレネルレンズの一部
の概略図を示したものである。同図におＡてＡ−Ｅは該
フレネルレンズの基本構成単位に入射する光束を示し゛
たもので光束Ａ−Ｂはレンズ面１１屈折されて観察ｆｌ
！に出射し、光束Ｃ−Ｄは入射面２１よす入射し全反射
面２２で反射して観察側に出射するようになって込る。

すなわち、レンズ面１１と非レンズ面１２の部分を持つ
プリズム片と、入射面２１と全反射面２２０部分を持つ
プリズム片が交互に形成されているわけである。周辺側
の入射角度が大きいような領域では入射面２工と全反射
面２２を持つプリズム片が有効に光を屈折させ、中心付
近で入射角度が小さい場合にはレンズ面１１と非レンズ
面１２を持つようなプリズム片が光のロスを抑えること
になる。

このよって従来技術知おいても光量低下およびスクリー
ンの明るさの均一性を保つためだいろいろな工夫がなさ
れてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記の交互て形の違うプリズム片を設け
る方法は製造が難しいという欠点があり、別の手段によ
って光量ロスという問題点、すなわち屈折凰のプリズム
を使用したときには、スクリーンの周辺付近で非レンズ
面に入射する光束が多くなシ、全反射型のプリズムを使
用したときには、逆にスクリーン中心付近で全反射面に
入射する光束が多くなるという問題点を解決することが
望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕 以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明者らは第
１図のよりな形を持つプリズム片を考えた。このプリズ
ム片はレンズ面５と入射面６と全反射面７とで構成され
ている。このプリズムに入射する光束Ａ−Ｄは第１図に
示したように進む、すなわちレンズ面５に入射する光束
Ｃ−Ｄは第１３図のプリズム片の場合と同様に屈折して
Ｃ／Ｉ−Ｄ／の方向に進み、入射面６に入射する光束Ａ
−Ｃのうちその１部の光束Ｂ−Ｃは全反射面７で反射し
てＣ／　　Ｂ／／の方向【進む。光束Ａ−Ｂの光はＡ′
−Ｂ′と進みこの場合は光のロスとなる。

本発明の考え方は、入射面と全反射面のみで形成された
従来のプリズム片の頂上部にレンズ面５−　　を設ける
ことで、スクリーンの中心付近の光量ロスを抑えること
である。

すなわち、本発明の透過型スクリーンは、フレネルレン
ズ面を受光面として用いる透過型スクリーンにおいて、
受光面を構成する少なくとも一部分のプリズム単位が、
入射光を屈折させ観察側へ出射せしめる、レンズ面５と
、該レンズ面と接して設けられた全反射面７と、入射光
を受けてその一部の光を対面する前記全反射面で反射し
て観察側へ出射するように設けられた入射面６とで構成
されていることを特徴としている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

なおプリズムの材質はｎ　＝　１．４９のメタクリル樹
脂を用いるとする。

まず本発明の形状のプリズムを用いたときに入射光束に
対する有効光束の割合を従来のプリズムと比較する。第
２図は本発明に基づく形状においてサーキュラ−のフレ
ネルレンズ面を持ったスクリーンの中心に近いところ（
たとえば入射角度が１８°と小さい場合）の有効光束の
割合を示した図であり、図のように６９％の効率（ＢＣ
／ＡＣを示す）となった。第３図はレンズ面１１と非レ
ンズ面１２で構成されたプリズム片の場合を示し、入射
光束に対し７７チが有効に出射している。また第４図は
入射面２１と全反射面２２で構成されたプリズム片であ
り、出射効率は２５％にすぎない。

全反射面を持つプリズム片では入射角度の小さい場合に
不利であるが、本発明のようにレンズ面を合わせ持つよ
うにすると光量低下が抑えられることがわかる。

次にスクリーンの外周部分で入射角度が大きい場合（た
とえば入射角３３°）の効率を求める。第５図は本発明
だ基づく形状であシ、効率は４４１ｓである。第６図は
レンズ面１１と非レンズ面１２で構成されるプリズム片
で効率は３３１に：すぎない。これに対し第７図は入射
面２１と全反射面２２で構成されるプリズム片の場合で
、効率は５０％と大きいが、第４図のようだ中心付近で
効率が落ちてしまうためにこの形だけのフレネルレンズ
はあまり良くない。したがって本発明の形状は中心付近
での効率と両方考えると比較的均一な光の有効効率が得
られることがわかる。

以上のように、本発明だ基づくプリズム片は単独でスク
リーンの全面ＩＣわたって形成してもスクリーンの各部
で均一な光量効率を得ることができるという利点があり
、製造上のメリットが大きい。

本発明は前記実施例に限らず種々の変形が可能である。

たとえば第８図のようにプリズム片同士の間に微少な接
ぎ面３０を設けてもよいし、第９図のようにレンズ面１
１と非レンズ面１２とで構成されるプリズム片と交互に
配列しても良い。

また本発明だよるプリズム片のみをスクリーン全体に設
けても明るさの均一化という点で効果は得られるが、第
１０図のように中心付近ではレンズ面１１と非レンズ面
１２で構成されるプリズム片群３１が形成されておシ、
外側部分に本発明のプリズム片群３２を設けても良い。

さらに第１１図のように中心付近がレンズ面１１と非レ
ンズ面１２によるプリズム片群３１であり、外周部が入
射面２１と全反射面２２で構成されるプリズム片群３３
であってその中間に本発明に基づくプリズム片群３２が
形成されているようなフレネルレンズを持ったスクリー
ンであっても良い。

その他、焦点距離、投写距離によって第１１図に示した
ようなレンズ面１１と非レンズ面１２で構成されたプリ
ズム片、入射面２１と全反射ｍ１２２で構成されるプリ
ズム片、本発明のプリズム片の３種類のプリズム単位を
自由に組み合せることができる。

まだ、本発明に基づくプリズム片において、第１２図に
示すようにそれぞれ入射面６、レンズ面５、全反射面７
および基材とが作る角０１〜θ４をスクリーン上の位置
に応じてまたは焦点距離等に応じて角度を変えることも
可能である。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば明るさのほぼ均一
な透過型スクリーンを簡単に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の透過型スクリーンのプリズム片の図で
あシ、第２図はそのプリズム片の光の入射角度が小さい
ときの有効効率を示すだめの図である。第３図、第４図
はそれぞれ従来のプリズム片の光の入射角度が小さいと
きの効率を示すための図である。第５図は本発明のプリ
ズム片の光の入射角が大きいときの効率を示すための図
であり、第６図、第７図はそれぞれ従来のその効率を示
すだめの図である。第８図〜第１２図はそれぞれ本発明
の応用例、変形例を示すだめの図である。第１３図〜第
１５図はそれぞれ従来の透過型スクリーンのプリズム片
に入射した光の様子を示すための図である。 ５：レンズ面、６：入射面、７：全反射面。 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第１図 第２Ｎ 第３図 第４図 第７図 第８図　　　　第９ト１ 第１０図 第１１図 第１２ニ１ 第１３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フレネルレンズ面を受光面として用いる透過型ス
   クリーンにおいて、受光面を構成する少なくとも一部分
   のプリズム単位が、入射光を屈折させ観察側へ出射せし
   めるレンズ面（５）と、該レンズ面と接して設けられた
   全反射面（７）と、入射光を受けてその一部の光を対面
   する前記全反射面で反射して観察側へ出射するように設
   けられた入射面（６）とで構成されていることを特徴と
   する透過型スクリーン。
2. （２）前記構成のプリズム単位がスクリーンの全体にわ
   たって形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の透過型スクリーン。