JPS62257140A - 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、ビデオグロジエ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。

（従来の技術） ビデオグロジエクションテレビのような背面投影装置は
、原理的には第１５図に示すようにＣＲＴ等の光源（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（Ｓ）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（１）を長くすると、投影装置が人世になるため
、実際には第１６図（Ａ）ｔ　（Ｂ）ｔ　（Ｃ）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（Ａ）の方式では装置の高さが大き
くなり、また（Ｂ）ｌ　（Ｃ）においても高さ、奥行の
点で小型化したとはいいきれない面があった０ 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、こ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（％願昭５９−２９９６４号）。

このスクリーンの原理は、本発明においても同じである
が、第１図に示す通りで、ＣＲＴ等の光源（Ｐ）からの
光を、スクリーン（Ｓ）の背面に急角度θで入射させろ
ことにより、光源（Ｐ）とスクリーン（Ｓ）との距離（
ｌ′）を、第１５図における距離（ｊ）に対して小さく
し、装置の奥行を小さくしようとするものである。

ここで背面投影スクリーン（Ｓ）に入射するときの角度
（θ）は、概ね４０〜７５°　である。そしてこのとき
の光源（Ｐ）から背面投影スクリーン（Ｓ）までの距離
（Ｊ）は、斜め下方に光源（Ｐ）が位置するため、奥行
き方向の距離（ｌ′）は１””１ｅｏｔＩθ となりｌに比べてきわめて小さくすることができる。

なお、実際には第２図（Ａ）のように１枚のミラー（Ｍ
ｌ）を用いることにより、高さを小さくし奥行き方向の
長さも小さくすることができ、また第２図（Ｂ）の如く
２枚のミラー（Ｍ２）ｌ　（Ｍｐ）を組合せ、光源（Ｐ
）を背面投影スクリーン（Ｓ）と第１のミラー（Ｍ、）
の間に配置して、一層小型化することも可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記の如きスクリーンに設けられるプリズムは
、第３図の如く形成されている。すなわちこのプリズム
群は、平行状または円弧状に延び、しかも平行状または
同心円状に配列されたプリズム（１）の多数より構成さ
れており、しかも個々のプリズム（１）は入射面（ＩＢ
）と反射面（ＩＡ）とを有している。そしてこのうちの
反射面（ＩＡ）には、入射面（ＩＢ）から入射した光が
全反射して観察面側へ出射するように全反射面が形成さ
れ【いる。

しかしながらこの場合において入射角θが小さくなった
り、ピッチに対する高さが小さいとき（プリズム頂角θ
、は大きい）には、第４図の如くプリズム面で全反射し
ないでそのままつきぬけてしまう光が多くなる。すなわ
ち入射光＠）のうち、（β）部分から入射して（Ａ）に
至る有効な光に対し、”（Ｂ）として出射する迷光が増
え、光の効率が低下する憾みがあった。

これを解決するためには、プリズムの頂角θ１を小さく
するか、あるいは入射角θを大きくすれば良いが、前者
の場合θ、を５０°前後より小さくすると先鋭になりす
ぎて製作が困難となり、また後者の場合もθを５０’　
　前後（スクリーンの中心で）を超えるほど大きくする
と、投射画像が斜めになり過ぎて、この矯正が大変にな
るという問題点か残されていた。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、スク
リーンに曲率な与えることにより、上記の問題点が改善
できることを見出し、本発明を完成したものである。

（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、
この入射面に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は入射した光が反射し
て観察側に出射するようになっており、しかも該スクリ
ーンの観察側の面の垂直方向の軌跡が外方に凸の曲面を
含む形状で使用されるようになっていることを特徴とす
る背面投影スクリーンにある。

（実施例） 以下、本発明を実施例の図面に従って説明する。

第５図はこの実施例に用いる背面投影スクリーン（Ｓ）
を示しており、水平方向に延びる円弧状のプリズム（１
）群が同心円状に配列されて形成されている。なお、こ
の例では光を斜後方から投影するようになっているので
、プリズム（１）群は上方に凸の円弧状となっているが
、斜上方から投影する場合は逆向きとなる。またこのプ
リズム（１１群は水平方向に延びて平行に配列されたも
のでもよい。

そ、してこの場合、投影用のＣＲＴ等の光源をＰ、スク
リーン（Ｓ）を含む平面（Ｆ）上での円弧の中心を０′
としたとき、この線分ｏ’ｐが上記平面（Ｆ）に対して
垂直にすると、同−円弧上の各薫はすべて光源Ｐから等
距離になるため、この円弧上のプリズム（１）の断面を
等しくすることにより、プリズム断面上での出射角が等
しくなり、設計が容易になるばかりでなく、上下方向の
光の規制に対して左右方向の光も規制してバランスのよ
いスクリーン（Ｓ）が実現できる。なお０はスクリーン
（Ｓ）の中心である。

いま光源Ｐの位置が、第５図に示すようにスクリーン（
Ｓ）の後方Ｘ、スクリーン（Ｓ）の中心から下方ｙであ
るとし、スクリーン（Ｓ）の中心を通る垂直軸上の中心
からｒ（上向きに正）の点でのプリズムの頂角をθいプ
リズム入射面の傾きθ１とすると、平行出射の場合のθ
、は次式■で求めることができる（ｎは基材の屈折率）
。

プリズム（１）の断面形状を上記■で表わされる形状に
すると、スクリーン＜Ｓ＞面から出射する光線はすべて
スクリーン（Ｓ）に対して垂直な平行光となる。これに
より、従来のフレネルレンズを備えたスクリーンに比べ
て、よりコンパクトで、しかも均一な明るさのスクリー
ンが入手できる。

いま屈折率１．４９の透明アクリル樹脂シート（厚さ３
　ｍ　）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りである（第５図参照）。

光源の位置 スクリーンの後方　ｘ＝５７０關 スクリーン中心から下方　ｙ　＝　８２０　Ｉｍ（スク
リーン中央へスクリーン平面に対して５５°　で入射） プリズムの頂角 θ、＝４５゜ プリズム円弧の中心 スクリーン中心から垂直軸上下方８２０ｍプリズムのピ
ッチ Ｐ＝０＋５翼罵 スクリーンサイズ たて（ｈ）　６００ｍｍ　　よこ８００　ｍ！各プリズ
ムの傾斜角θ、は、■式により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
ようにした。

そしてこのようなスクリーンを第６図の如く配置してＵ
、ＣおよびＤ点での光の効率を測定したところ、スクリ
ーンを垂直にしたままでは第１表■の試料の如くＤ点で
の光の効率が低下することが確認された。

これに対し同じスクリーン（Ｓ）を用い、第７図の如く
０点からの下方部分に曲率半径ｆ、　＝１．５００ｍの
外方に凸の曲面を強制的に屈曲させて設置したところ、
第１表■の如（Ｕ、ＣおよびＤ点いずれの点においても
効率が１００％であった。また、第８図の如く同じスク
リーン（Ｓ）を用い、０点から下半を曲率半径Ｔ工＝１
，５００上半を曲率半径ｒ２＝　２，０００　ｍｍとな
るよう強制的に屈曲させて設置したところ、第１表■の
如（Ｕ、ＣおよびＤ点いずれの点でも効率が１００％で
あった。なお第８図の如く構成すると、スクリーンの各
点の曲率がほぼ等しくなり、像の投影に際して有利とな
る。

第　　１　　表 注）※　測定点は、それぞれ第６図ないし第８図に図示
した。

※※　効率は、上記Ｕ、Ｃ，Ｄ各点における第４図に示
す光線のβ／αＸ１００（％）で表わした。

以上説明したように、スクリーン（Ｓ）の観察側の面の
垂直方向の軌跡が外方に凸の曲面を含む形状で設置する
と、スクリーン（Ｓ）の各点での入射光の効率が下らず
に均一な明るさのスクリーンとすることができる。なお
、第７図および第８図の例では、スクリーン（８）を強
制的に屈曲させて設置しているが、これを予め熱成形す
るなどして所定の形状に賦形してもよい。

第９図ないし第１４図は本発明に使用しうるスクリーン
の部分を示すもので、第９図は最も基本的な背面投影ス
クリーンであり、投影側には本発明で特徴とする反射面
（１人）と入射面（ＩＢ）とを備えたプリズム（１）の
多数が形成されている。

第１０図は上記第９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（ＩＥ）を形成したもの
で、このレンチキュラーレンズ面（ＩＥ）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１１図およ
び第１２図は同様に投影側に、全反射面（１ｒｔ）ｙ　
（ＩＧＩ）を備えたレンで、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
１１図および第１２図における全反射面を有するレンチ
キュラーレンズ面（ＩＦ）、　（ＩＧ）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５６−２９１
７８号、特願昭５７−５９３８９号に詳述されているの
で、ここでの説明は省略する。

上記第１０図ないし第１２図の例のように観察側にレン
チキュラーレンズ面を形成すると、ここに光の不透過部
ができるため、これを利用して例えば第１３図の如く外
光吸収層（ＩＨ）を形成するとよい。また第１１図や第
１２図の如く全反射面を有するレンチキュラーレンズ面
を形成すると、この全反射面からはほとんど光が出ない
よう罠できるため、この全反射面に外光吸収層を設ける
ことができるが、全反射面の機能シ絹わ？ｒいよ１し侑
１士ば填１４図の如く基材より屈折率の小さい物質によ
る反射層（ＩＩ）を介して外光吸収層（ＩＨ）を形成す
るとよい。

勿論これらのスクリーンは、使用に際しであるいは予め
賦形して、外方に凸の曲面を含む状態で使用するもので
ある。

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ＣＲＴ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
およ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）ｍＵＬ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、不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（、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Ｋ　８１０．　、　ＣａＣ０，、Ａｌ
、Ｏ，。

ＴｉＯ３，ＢａＳＯ４，ＺｎＯ，Ａ　Ｉ（ＯＨ）、、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岳直方
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。

またプリズム群を構成する個々のプリズムには、前述し
たように全反射面を形成し【観察側に出射させるのが有
効であるが、金属反射面等の反射面を形成して同様の機
能を果すようにしてもよい。

（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作用に
より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
させ一投影装置全体を小型化することがで六−しかも均
一で明る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図および第２図は背面側から光を急角度で入射させ
る方式の背面投影スクリーン装置の原理を説明するため
の概略図、第３図はそれに用いるスクリーンの一部を示
す断面図、第４図は同じくスクリーンの一部を示す拡大
断面図、第５図は本発明の実施例に用いるスクリーンの
説明図、第６図は第５図を使用した従来方式の背面投影
スクリーン装置を示す概略図、第７図および第８図は本
発明方式による背面投影スクリーン装置の概略図、第９
図ないし第１２図は本発明に使用しうる背面投影スクリ
ーンの部分的な斜視図、第１３図および第１４図は同じ
く本発明に使用しうる背面投影スクリーンの部分的な断
面図、第１５図および第１６図は従来方式の背面投影ス
クリーンを示す概略図である。 （Ｓ）・・・・・スクリーン （Ｐ）・・・・・ＣＲＴ （Ｌ）・・・・・レンズ系 （Ｍｌ）Ｉ　（Ｍｔ）ｔ　（Ｍｓ）・・・・・ミラー（
１）・・・・・プリズム （ＩＡ）・・・・・反射面 （ＩＢ）・・・・・入射面 革、５凹 ｕ　　　奉６図 ユδコ Ｕ 夙９閉　　　　　　　　　尾１０図 尾Ｉｆ図　　　　　　　　　　本１２２本１３図　　　
　　　　　　第７面 、７１

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
   クリーンであって、この入射面に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は
   入射した光が反射して観察側に出射するようになってお
   り、しかも該スクリーンの観察側の面の垂直方向の軌跡
   が外方に凸の曲面を含む形状で使用されるようになって
   いることを特徴とする背面投影スクリーン。 ２、プリズムに全反射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項記載の背面投影スクリーン。 ３、プリズム群が水平方向に延びて平行に配列されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の背面投影スクリーン。 ４、プリズム群が円弧状に延びて同心円状に配列されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の背面投影スクリーン。 ５、観察側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、レンチキュラーレンズにおける光の不透過部に外光
   吸収層を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第５
   項または第６項記載の背面投影スクリーン。 ８、全反射面の上に光反射層を介して外光吸収層を形成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の背面
   投影スクリーン。 ９、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、第７項または第８項記載の
   背面投影スクリーン。