JPS6378139A - 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】 産業上の利用分野 本発明は投写型画像表示装置に使用して有効な透過型ス
クリーンに関するものであり、特に投写光束を斜め方向
からスクリーン上に投写する場合に有効な透過型スクリ
ーンに関するものである。

従来の技術 大画面のテレビジョン画像を得るために、比較的小さな
映像管にテレビジョン画像を映出し、投写レンズにより
スクリーン上に拡大投写する方法が従来からよく知られ
ている。現在で壁、映像管。

投写レンズ、ｉ３過型スクリーンの性能向上により、キ
ャビネット内に光学系１回路系を配置し、透過型スクリ
ーンの背後から画像を投写する方式の投写型テレビジラ
ン装置の進歩が目ざましい、さらに最近では、この方式
の投写型テレビジョン装置の奥行を非常に薄くすること
を狙って、投写レンズから出る光束を透過型スクリーン
に対してかなり斜め方向から入射させる方法が提案され
ている（たとえば、特開昭５７−１０９４８１号公報）
。

このような投写型テレビジラン装置の概略構成を第８図
に示す、キャビネット１の上部前側に透過型のスクリー
ン２が配置され、上端に平面ミラー３が配置され、下部
にフェイスプレート４を上に向けて映像管５が配置され
、映像管５の上方に投写レンズ６が配置されている。映
像管５に映出される画像が投写レンズ６の結像作用と平
面ミラー３の反射作用によりスクリーン２上に拡大投写
されるが、投写レンズ６から出る光束はスクリーン２に
対してかなり斜め方向から入射するので、平面ミラー３
の奥行方向の長さが短かくなり、キャビネット１の奥行
を非常に薄くすることが可能となる。

スクリーン２は、第９図に示すように、透明平板の裏面
に断面が三角形で水平方向に細長いプリズム素子７を規
則正しく配列したものである。プリズム素子７の第１面
８に入射した光線９は、第１面８を屈折透過した後、第
２面１０で全反射して前方向に折り曲げられる。スクリ
ーン２の内部には光拡散材が混入されており、適当な視
野角の範囲に光が拡散される。このようにして、スクリ
ーン２に対してかなり斜め方向から光線が入射しても、
プリズム素子７の光線折り曲げ作用と光拡散材の光拡散
作用により、スクリーン２の正面に位置する観察者に対
して明るい投写画像を提供することができる。

発明が解決しようとする問題点 第８図に示した構成の投写型テレビジョン装置に第９図
に示したスクリーン２を用いると、投写画像の左右端の
輝度が中心部の輝度に比べて低いという問題を生じる。

また、従来から赤、緑、青の映像管と３本の投写レンズ
を用い、それらを水平方向に配列する方式が主流となっ
ているが、この方式と第９図に示したスクリーン２とを
組み合わせると、正面から見た場合にスクリーンの左上
端近傍および右上端近傍で白バランスが大きくずれて見
えるという問題を生じる。これらの問題はスクリーンの
指向性が非常に弱い場合には目立たないが、画面全体の
輝度を高くするために指向性の強いスクリーンを用いる
場合あるいは投写レンズからスクリーン２までの距離が
短かい場合には大きな問題となる。

この問題は次のように説明することができる。

第１０図に示すように、第９図に示したスクリーン２の
斜め上方の離れた位置に点光源１）を配置し、この点光
源１）から任意の１つのプリズム素子に同一平面内にあ
る光線群１２を入射させる場合を考える。スクリーン２
から出射する光線群１３もほぼ同一平面内にあり、この
平面は中心軸１４（スクリーン２の中心における法線）
と平行である。ところが、出射光線群１３を含む平面内
で各出射光線は発散しており、スクリーン２の左右端１
５．１６に近い位置から出る光線はど水平方向の傾斜角
が大きくなり、この傾向は点光源１）に近いスクリーン
２の左上端１７と右上端１８とで最も顕著となる。スク
リーン２に光拡散材を混入したり垂直方向に細長いレン
ティキエラ素子を設けたりしても、スクリーン２の左右
端１５．１６に近い位置から出る光束の指向性の中心方
向は横方向に向いたままである。このため、スクリーン
２の指向性が強い場合にはスクリーン２の左右端１５．
１６における輝度が中心における輝度に比べて低くなる
わけである。

また、赤、緑、青の映像管と３本の投写レンズを水平方
向に配列する方式において、スクリーン２の水平方向の
指向性が鋭い場合には、３色の水平方向の指向性の特性
が重ならないために白バランスの大きくずれる方向が必
ず存在する。スクリーン２の左右端１５．１６に近い位
置から出る光束の指向性の中心方向が横方向に向いてい
る場合、スクリーン２の正面に位置する観察者に白バラ
ンスの大きくずれた方向が向くので、観察者にはスクリ
ーン２の左右端１５．１６で、特に左上端１７と右上端
１８とで白バランスが大きくずれて見えるわけである。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、投写光束に
対して斜めに配置することによりキャビネットが非常に
コンパクトとなる透過型スクリーンでありながら、画面
全体の場所による輝度の差が少なく、正面から見た場合
の場所による白バランスのずれが少ない透過型スクリー
ンを提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の透過型スクリーン
は、投写光束に対して斜めに配置される第１の透光性板
と、前記第１の透光性板の出射側面の上に重ねられる第
２の透光性板とを備え、前記第１の透光性板の入射側面
には断面が三角形状で直線状に細長いプリズム素子が規
則正しく配列され、前記第１の透光性板の出射側面には
前記プリズム素子と直交する直線状で正屈折力のフレネ
ルレンズ素子が規則正しく配列され、前記第２の透光性
板は指向性の鋭い光束を指向性の緩やかな光束に変換す
る光拡散手段を備え、前記プリズム素子は前記投写光束
が第１面を屈折透過した後に第２面で前方向に全反射す
るようにし、全反射後の光束が前記プリズム素子の稜線
に垂直な平面内で平行光束または略平行光束となるよう
にしたものである。

作用 上記構成によれば、投写光束が第１の透光性板に対して
斜め方向から入射すると、投写光束はプリズム素子の第
１面を屈折透過し、第２面で全反射し、フレネルレンズ
を屈折透過し、第２の透光性板に入射する。プリズム素
子の第２面で全反射した光束は、プリズム素子の稜線に
垂直な平面内への射影が平行光束となり、プリズム素子
の稜線に平行な平面内への射影が発散光束となる。フレ
ネルレンズはプリズム素子の稜線に平行な方向でのみ正
屈折力を存するので、プリズム素子の稜線に平行な方向
に発散する光束がフレネルレンズに入射するとその出射
光束は発散角が小さくなって平行光束に近くなり、平均
的に見ると第１の透光性板から出射する光線が第２の透
光性板に垂直に近い角度で入射する。このため第２の透
光性板の指向性がかなり鋭い場合でも、第２の透光性板
を出射する光束の指向性の中心方向は場所によらず中心
軸に平行に近く、画像の場所による輝度の差を小さくす
ることができ、またスクリーンの正面に位置する観察者
に対して白バランスのずれの少ない画像を提供すること
ができる。

実施例 本発明による透過型スクリーンの一実施例について添付
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における透過型スクリーンの
構成を示したもので、１９は第１の透光性板、２０は第
２の透光性板、２１はプリズム素子、２２はフレネルレ
ンズ素子、２３はレンティキュラ素子、２４は基準物点
である０本発明の透過型スクリーンは第１の透光性板１
９と第２の透光性板２０とを密着して重ねた構成となっ
ている。

第１の透光性板１９の入射側面には断面が三角形状で水
平方向に細長いプリズム素子２１が規則正しく配列され
、プリズム素子２１は屈折面としての第１面２５と全反
射面としての第２面２６とで構成されている。第１の透
光性板１９の出射側面にはプリズム素子２１と直交する
ように垂直方向に細長い正屈折力のフレネルレンズ素子
２２が配設されている。第２の透光性板２０には光拡散
材が混入され、その入射側面に垂直方向に細長いレンテ
ィキュラ素子２３が規則正しく配列されている。

このスクリーンには基準物点２４があり、基準物点２４
の位置はスクリーンの中心２７の斜め上方で、スクリー
ンの中心軸２日　（スクリーンの中心２７における法線
）を含みプリズム素子２１の稜＆Ｉ２９に垂直な平面３
０上にあり、この平面３０は画像の垂直方向に一敗する
。投写レンズはそのスクリーン側の瞳が基準物点２４に
一致するように配置するとよい、３本の投写レンズを用
いる場合には他の２本の投写レンズを基準物点２４上に
配置された投写レンズから水平方向の両側にずれた位置
に配置するとよい、スクリーンの寸法は縦６００鶴、横
８０Ｏｎ、基準物点２４と中心２７とを結ぶ直ｍ３１の
長さは１）０（ｉｎで、この直線３１が中心軸２８とな
す角度は５５°である。プリズム素子２１．フレネルレ
ンズ素子２２およびレンティキュラ素子２３のピッチは
それぞれ０．５１ｍ、０．５ｆｌ、１．０ｍｍである。

投写光束は第１の透光性板１９に対してかなり斜め方向
から入射するので、投写光束の幅が細くなる。そのため
、投写光束の途中の光路に配置する平面ミラーの奥行方
向の長さが短かくなり、キャビネットの奥行を非常に薄
くすることが可能となる。

本発明の作用を以下に説明する。

第２図に示すように、基準物点２４上に配置される点光
源からプリズム素子２１の第１面２５に入射した光線は
第１面２５を屈折透過し、第２面２６で全反射して前方
向に進行方向が変えられ、フレネルレンズ素子２２によ
り屈折して第１の透光性板１９を出射し、第２の透光性
板２０に入射する。

第１図に示した第１の透光性板１９は、透明平板の入射
側面にプリズム素子２１を配列したプリズム板と、透明
平板の出射側面にフレネルレンズ素子２２を配設したフ
レネルレンズ板との２つを貼り合わせたものと嬌えるこ
とができるので、プリズム板とフレネルレンズ板の２つ
に分けて説明する。

第３図は、基準物点２４から出てプリズム板３２の１つ
のプリズム素子に入射する光線とプリズム板３２から出
射する光線の様子を示したものであり、従来例の問題点
で説明した第１０図と全く同じ特性である。第３図に示
すように、１つのプリズム素子を介して出射する光線は
ほぼ同一平面上に存在し、この平面３３は中心軸２８と
平行である。各プリズム素子の第１面と第２面の傾斜角
を適当に選ぶことにより、出射光線の垂直基準面３４（
中心軸２８を含み垂直方向に拡がる平面）への射影が中
心軸２８と平行になるようにすることができる。また、
１つの平面内にある出射光線は左右方向に離れた光線は
ど水平方向傾斜角が大きい。

第４図は第３図に示した出射光線の様子を水平基準面３
５（中心軸２８を含み水平方向に拡がる平面）への射影
として示したものである。出射光線の水平基準面３５へ
の射影は、基準物点２４から第１の透光性Ｖｉ１９上の
任意の入射点までの実際の光路長が紙面上に現れるよう
に物点３６゜３７．３８をとると、はぼこの物点３６，
３７゜３８から光線が出たようになる。

第５図は水平基準面３５上において、フレネルレンズ板
３９の焦点４０とその前後の点４１゜４２に物点を配置
し、これらの物点から出た光線がフレネルレンズ板３９
で屈折する様子を示したものである。物点が焦点４０に
ある場合には出射光線は実線で示すように平行光線とな
り、物点が焦点４０からずれている場合には出射光線は
破線または一点鎖線で示すようになる。フレネルレンズ
板３９は垂直方向には屈折力を持たないので、水平基準
面３５と平行にフレネルレンズ板３９に入射する光線は
水平基準面３５と平行にフレネルレンズ板３９を出射す
る。

基準物点２４から第１の透光性板１９の中心２７までの
距離と等しい焦点距離を有するフレネルレンズ板３９を
プリズム板３２に貼り合わせた場合を考える。第３図、
第４図および第５図から基準物点２４から出る光線が第
１の透光性板１９のいずれの位置に入射しても、第１の
透光性板Ｉ９から出る出射光線は、その垂直基準面３４
への射影と水平基準面３５への射影とが中心軸２８と平
行に近いということがわかる。したがって、第１の透光
性板１９から出射する光線はいずれの位置から出射して
も、中心軸２８と平行に近い状態で第２の透光性板２０
に入射することがわかる。

第２の透光性板２０は、水平方向の指向性がレンティキ
ュラ素子２３により非常に緩やかとなっており、垂直方
向の指向性が光拡散材によりやや緩やかとなっている。

第２の透光性板２０を出射する光束の指向性の中心方向
が上述のように場所によらず中心軸２８と平行に近いの
で、第２の透光性板２０を出射する光束の指向性の中心
方向も場所によらず中心軸２８と平行に近くなる。こう
して、スクリーンの正面に位置する観察者に場所による
輝度差の少ない画像を提供することができる。また、３
本の投写レンズを用いる場合には、３色の指向性の特性
が重なり合わないものの、白バランスのずれの少ない方
向が観察者の方に向（のでスクリーンの正面に位置する
観察者に場所による白バランスのずれの少ない画像を提
供することができる。

フレネルレンズ素子２２とレンティキュラ素子２３とで
モアレを発生することがある。これを防ぐためには、フ
レネルレンズ素子２２の長手方向とレンティキュラ素子
２３の長手方向とを平行にし、フレネルレンズ素子２２
のピッチとレンティキュラ素子２３のピッチとを同一か
または一方が他方の整数倍となるようにするとよい。

本発明の他の実施例について説明する。

第６図に示すように、第２の透光性板２０の出射側面の
有効光束が透過しない領域に垂直方向に細長い光吸収膜
４３を規則正しく配列すれば、外光によるコントラスト
低下を低減することができる。

第１図に示した構成における第２の透光性板を、第７図
に示すような、入射側面４４が平面で出射側面に特殊な
断面形状で垂直方向に細長いレンティキュラ素子４５を
規則正しく配列したものに置換することもできる。この
レンティキュラ素子４５は出射側面に曲率半径の異なる
２種類の円筒面４６．４７を交互に配設し、一方の円筒
面４７の中央部にＶ字状の溝４８を設けた構成となって
いる６円筒面４６は従来のレンティキュラ素子と同様に
水平方向のみ指向性を緩やかにするものである。中心軸
２８と平行な光線４９がＶ字状の溝４８に入射すると全
反射を生じ光線が横方向に折れ曲げられ、円筒面４７の
レンズ作用により水平方向に拡がりながら出射するので
、水平方向の指向性のみが非常に広くなる。いずれにし
ても、第１図に示した構成において第２の透光性板２０
は水平方向の指向性が広くなる光拡散手段であるのが望
ましい、第２の透光性板がどのような光拡散手段であっ
ても、第１図に示した構成と同等の作用、効果を得るこ
とができ、従来の構成における問題点を改善することが
できる。

基準物点２４をスクリーンの斜め上方に配置する必要は
なく、当然のことながらスクリーンの斜め下方に配置し
てもかまわない、また、プリズム素子２１とフレネルレ
ンズ素子２２の特性を適当に変えることにより、第１の
透光性板１９から出射する光線を場所によらずスクリー
ンの前方向の適当な領域に収束するようにすることもで
きる。

発明の効果 以上述べたごと（本発明によれば、投写光束に対して斜
めに配置することによりキャビネットが非常にコンパク
トとなる透過型スクリーンでありながら、第１の透光性
板に設けられたプリズム素子とフレネルレンズとにより
斜め方向から入射する投写光束を平行に近い光束に変換
し、任意の泣面から出る出射光線の指向性の方向を中心
軸に対して略平行となるようにしているので、画面全体
の場所による輝度の差が少なく、正面から見た場合の場
所による白バランスのずれも小さくするこ゛とができ、
非常に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における透過型スクリーンの
構成を示す一部破断斜視図、第２図は同透過型スクリー
ンの作用を説明するための断面図、第３図はプリズム素
子の作用を説明するための斜視図、第４図はプリズム素
子の作用を説明するための線図、第５図はフレネルレン
ズ素子の作用を説明するための断面図、第６図は本発明
の他の実施例における透過型スクリーンの構成を示す一
部破断斜視図、第７図は本発明のさらに他の実施例にお
ける透過型スクリーンの構成を示す断面図、第８図は従
来の投写型テレビジラン装置の構成を示す断面図、第９
図は第８図に示した構成に用いるスクリーンの構成を示
す断面図、第１Ｏ図は従来の投写型テレビジョン装置の
問題点を説明するための斜視図である。 １９・・・・・・第１の透光性板、２０・・・・・・第
２の透光性板、２１・・・・・・プリズム素子、２２・
・・・・・フレネルレンズ素子、２３．４５・・・・・
・レンティキュラ素子、２４・・・・・・基準物点。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名＋９−一十
ｔ１７１ｈｔＪｚ不反 りＯ−婢２４　　＃ ２ｆ−・−γリス”７．ｔシ ２４−　纂亨物、七１ 第４図 第５図 ｑ 第７図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）投写光束に対して斜めに配置される第１の透光性
   板と、前記第１の透光性板の出射側面の上に重ねられる
   第２の透光性板とを備え、前記第１の透光性板の入射側
   面には断面が三角形状で直線状に細長いプリズム素子が
   規則正しく配列され、前記第１の透光性板の出射側面に
   は前記プリズム素子と直交する直線状で正屈折力のフレ
   ネルレンズ素子が規則正しく配列され、前記第２の透光
   性板は指向性の鋭い光束を指向性の緩やかな光束に変換
   する光拡散手段を備え、前記プリズム素子は前記投写光
   束が第１面を屈折透過した後に第２面で前方向に全反射
   するようにし、全反射後の光束が前記プリズム素子の稜
   線に垂直な平面内で平行光束または略平行光束となるよ
   うにした透過型スクリーン。
2. （２）第１の透光性板の中心を通るプリズム素子に入射
   した投写光束が前記第１の透光性板を出射するとき、前
   記第１の透光性板の中心を通るプリズム素子の稜線に平
   行な平面内で平行光束または略平行光束となるようにし
   た特許請求の範囲第（１）項記載の透過型スクリーン。
3. （３）第１の透光性板の中心を通りプリズム素子の稜線
   に垂直な平面内にある投写光束が前記第１の透光性板を
   出射するとき、前記第１の透光性板の中心を含み前記プ
   リズム素子の稜線に垂直な平面内で平行光束または略平
   行光束となるようにした特許請求の範囲第（１）項記載
   の透過型スクリーン。
4. （４）基準物点から出て第１の透光性板の中心を含みプ
   リズム素子の稜線に垂直な平面内にある投写光束が前記
   プリズム素子で全反射するとき、平行光束または略平行
   光束となっている特許請求の範囲第（１）項記載の透過
   型スクリーン。
5. （５）フレネルレンズの焦点距離は、基準物点の位置か
   ら第１の透光性板の中心までの距離に一致または略一致
   している特許請求の範囲第（１）項記載の透過型スクリ
   ーン。
6. （６）第２の透光性板の入射側面または出射側面または
   両面にレンティキュラ素子を規則正しく配列した特許請
   求の範囲第（１）項記載の透過型スクリーン。
7. （７）フレネルレンズ素子の長手方向とレンティキュラ
   素子の長手方向とが平行である特許請求の範囲第（６）
   項記載の透過型スクリーン。
8. （８）フレネルレンズ素子のピッチとレンティキュラ素
   子のピッチとが同一かまたは一方が他方の整数倍である
   特許請求の範囲第（７）項記載の透過型スクリーン。
9. （９）第２の透光性板に光拡散材が混入されている特許
   請求の範囲第（１）項または第６項のいずれかに記載の
   透過型スクリーン。