JPS6396646A - 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） この発明は、背面投写型ディスプレイに用いられる透過
型スクリーンに関するもので、コンパクトなディスプレ
イを構成するため、光の指向性を広げようとするもので
ある。

（従来の技術） 従来、背面投写型ディスプレイに用いられる透過型スク
リーンは、観視者側がレンチキュラー板で投写器側がフ
レネルレンズとなっている一枚構造である。第３図（ａ
）に背面投写型ディスプレイの内部構成を示す。投写型
ＣＲＴ　４より出た光は、投写レンズ３を通過し鏡２ａ
と２ｂとで反射され透過型スクリーンｌに入射する。周
囲光は外部シャーシ５でさえぎられる。

第３図（ｂ）は投写型ＣＲＴ　４より出た光６が透過型
スクリーン１に入射する様子を示しているが、簡単化の
ため鏡２ａと２ｂとは取除いである。第３図（ｂ）より
明らかなように入射光６は、中心部では垂直に入射する
が周辺部では斜めに入射する。テレビジョンの画角は正
方形ではなく標準テレビジョン方式では４：３になって
いるため、横方向へは縦方向よりも光の入射する角度は
鋭くなり、より横長の画角（５：３）の高品位テレビジ
ョン方式ではこの角度はさらに鋭くなる。スクリーン１
の働きは投写型ＣＲＴ　４で作られた像を結像させるだ
けでなく、前方へ光の像を広く拡散させる働きもする。

またさらに第３図ｆｔ１１のように出射光７を屈折して
やって光を有効利用するのが一般的でこのためフレネル
レンズが使用される。

第４図（ａ）にフレネルレンズの正面図を示すが、フレ
ネルレンズ８は第４図（ａ）に示すように、同心円状に
スクリーン１を削ることにより等価的にレンズとするこ
とができる。第４図（ｂ）にフレネルレンズ８を説明す
るためのスクリーン１の断面図を示す。フレネルレンズ
は投写器側に用いられる場合と、その逆に観視者側に用
いられる場合と２通りあるが、通常はスクリーンの観視
者側に後述のレンチキュラー構造を作ることもあって、
第４図（ｂ）のように投写器側にフレネルレンズを作る
ことが多い。そして第４図（ｂ１図示のように周辺へい
くに従って傾きを変化させて削っていくことにより光を
より強く屈折させている。

（発明が解決しようとする問題点） このようにフレネルレンズによりスクリーンでは光を屈
折させるが、以下にのべるような問題点がある。

第４図（Ｃ）はスクリーン１の周辺部に光が入射する様
子を拡大したものである。部分９はフレネルレンズ８の
損失でありこの部分へ入射した光は利用されない。この
損失はスクリーンの周辺部はど、また光を大きく曲げよ
うとするほど大きくなる。

先に述べたように、高品位テレビジョン方式では画面が
より横長になるため、フレネルレンズの損失はより大き
くなる。

背面投写型ディスプレイの特徴は光学系がすべて一体と
なってコンパクトなことであるが、より薄型化への努力
が続けられている。薄型化のためにはスクリーンｌと投
写型ＣＲＴ　４の距離を縮めることが必要であるが、距
離を縮めるとスクリーン１に入射する光の角度が鋭くな
りフレネルレンズ８の損失が大きくなる。このためスク
リーン１と投写型ＣＲＴ　４の距離は制限され薄型化を
困難にしている。

また従来のスクリーンでは光を拡散させるため、第５図
（ａ）図示のようにスクリーン１の観視者側にレンチキ
ュラー板工０を配設しているが、フレネルレンズを用い
ない場合は以下にのべる問題点がある。

第５図（ｂｌはスクリーン１の中心部へ光が入射する場
合を示している。この時入射光１３．１４はスクリーン
１に対して垂直で、入射光１．３．１４とレンチキュラ
ー板１０の中心軸１１とは平行である。レンチキュラー
板１０により入射光１３はこの図で下方に、入射光１４
はこの図で上方へぼり同じ角度関係で屈折される。

一方第５図（Ｃ）はスクリーン１の周辺部へ光が入射す
る場合を示している。この時入射光１３．１４はともに
スクリーン１に対して斜めに入射し、レンチキュラー板
１０への入射光の軸１２は前記中心軸１１に対して傾い
ている。第５図（ｂ）図示の場合と同様に、レンチキュ
ラー板１０により入射光１３は入射光の軸１２に対して
この図では下方に、入射光１４は上方に屈折されるが、
入射光の軸１２が前記中心軸１１に対して傾いているた
め、中心軸１１よりも下方へ屈折される入射光はほんの
一部である。このためこのようなスクリーンでは中心部
のみ明るく周辺部は暗い画像となる欠点がある。

従って本発明の目的は、前述の欠点を排除し、スクリー
ンの観視者側に設けたレンチキュラー板の形状を特殊な
構造にすることにより、光の損失が少なく透過性の均一
な薄型化をめざした背面投写型ディスプレイに用いられ
る透過型スクリーンを提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明透過型スクリーンは、
背面投写型ディスプレイに使用される透過型スクリーン
において、縦方向にすだれ状の各エレメントを、観視者
側よりみて凹型円柱様形状体と、その形状体の両側に配
置された観視者側よりみて凸型円柱様形状体とで形成し
たレンチキュラー板をすくなくとも表示面側に具え、光
の損失を削減して光の指向性の拡大をはかったことを特
徴とする。

また本発明の好適な実施態様は、前記スクリーンが光入
射側面にフレネルレンズを具え、前記エレメントによる
条溝と前記フレネルレンズの条溝とを互いに直交させ、
画面垂直方向の分散光を集束させたことを特徴とする。

（実施例） 以下添付図面を参照し実施例により本発明の詳細な説明
する。

第１図（ａｌに本発明に関わる透過型スクリーンの表示
面側に設けたレンチキュラー板の１エレメントの横断面
を示す。この図かられかるように、レンチキュラー板の
縦方向すだれ状の各エレメントの円柱様形状体は３つの
レンズ部分よりなり、部分１５．１６．１７の各円柱様
形状体表面をそれぞれレンズ面１．２．３と呼ぶことと
する。このエレメントはエレメントの中心軸１１に対し
対称である。

まず中心軸に平行な光がこのレンチキュラー仮に入射す
る場合を考える。レンズ１への中心軸に平行な入射光１
８．１９は第１図（１１）図示のようになる。

入射光１８はレンズ面１で屈折されエレメントより出て
左方に出射されるが、入射光１９はレンズ面１への入射
角が臨界角以上となっており　（レンズがアクリル製の
場合は約４５°）、これらの光はレンズ面ｌから出射す
ることができずそこで全反射されレンズ面２から出射し
ていく。全体としてレンズ面１に入射した平行入射光は
第１図ｆｂ）図示のように下方に曲げられてレンズより
出射していく。

次に部分１６のレンズ面２への平行入射光２０．２１を
考える。第１図（Ｃ）はレンズ面２の上半分に光が入射
した場合を図示している。入射光２０はレンズ面２で屈
折されそのま＼レンズを出射するが、入射光２１はレン
ズ面２への入射角が臨界角以上になっており全反射され
てレンズ面１から出射していく。このようにレンズ面２
の上半分に入射した光は第１図ｆｃ）図示のごとくこの
図では上方に曲げられて出射していく。レンズ面２の下
半分へ入射した光は第１図（Ｃ）で上下を逆にすること
で得られ、またレンズ面３への平行入射光は第１図（ｂ
ｌで上下を逆にすることで得られる。

このようにレンチキュラーレンズ板１０のエレメントの
中心軸に平行に入射する光は、レンズ面１゜２．３で屈
折されて出射していく光と、全反射後隣接のレンズ面か
ら出射していく光の２種類のあることがわかる。

次にスクリーンの周辺部で前記各エレメントの中心軸に
対し傾斜した入射光を考える。まず部分１５のレンズ面
１に入射する入射光２２．２３を第１図（ｄ）により考
察する。この部分は光が中心軸１１に対し平行に入射し
た場合第１図（ｂ１図示のごとく下方へ光を曲げる働き
をするが、斜め入射の場合も軸１２より下方に光が曲げ
られることがわかる。さらにこの部分への入射光は第１
図（ｂｌと第１図（ｄｌとを比較してわかるように、斜
めから入射する第１図（ｄ）の方がレンズ面１へ入射す
る光量密度が多くなる。第１図（ｄ）図示の入射光２２
はレンズ面１で屈折されてレンズより出射する。この時
斜めの入射のため、第１図中）では反射する働きをして
いた部分２４が第１図（ｄｌでは屈折する働きになって
いることに注目する必要がある。入射光を斜めにするほ
どこの部分２４は大きくなる。入射光２３はレンズ面１
で反射されレンズ面２から出射している。この部分を増
すと第１図（ｄｌで下方に向う光は増大するが、レンズ
面ｌでこの部分を増加しても第１図（ｂｌでは対応する
その部分に入射する入射光は左程増大しないので、平行
入射光の場合にはあまり影響を与えない。このようにか
＼るレンチキュラー板を備えたスクリーンは、中心部分
へあまり影響を与えずに周辺部分に入射する光の曲げを
大きくできる。

全体としてレンズ面ｌへ斜めに入射する光は、スクリー
ンに垂直に入射する第１図（ｂ）よりかなりの部分下方
に曲げられる。

次に部分１６のレンズ面２へ斜めに入射する入射光２５
．２６．２７について第１図（ｅ）の図面を使用して考
察する。第１図（ｅ）で入射光２５は部分１６のレンズ
面２で反射され部分１５のレンズ面１で屈折し上方へ出
射する。入射光２６はレンズ面２で屈折されて出射し、
その出射方向は第１図（Ｃ１と比較しや＼上方である。

また入射光２７はレンズ面２で反射された後レンズ面３
で屈折し下方へ出射する。このようにスクリーンに斜め
に光が入射した場合は、スクリーンに垂直に光が入射し
た場合と比較すると、入射する方向に出射する光が多い
が、第１図ｔｅ１図示の入射光２７のように大きく曲げ
られる光もある。

次に部分１７のレンズ面３へ入射する入射光２８につい
て第１図（ｆ）を使用して考察する。スクリーンに垂直
に光が入射する場合は、第１図（ｂ）で上下逆にして考
えればわかるように入射光は上へ曲げられる。斜め入射
の場合は第１図（ｆ）と第１図（ｄ）とを比較してわか
るように、入射光２８は少なくレンズ面３でほとんど反
射され、レンズ面２で屈折して出射していく。

このようにスクリーンに斜めに光が入射した場合は、全
体的にその方向へ出射していく光は多いが、第１図（ｄ
）図示の入射光２３や第１図＋１１４）図示の入射光２
７のように大きく曲げられる光もあり、第５図（Ｃ）図
示の入射光１３．１４と比較すると曲げられる光は多い
。特徴的なことは、第１図（ｂ）、　（Ｃ１と第１図（
ｄｌ、　（ｅＬ　（ｆｌとを比較してわかるように、レ
ンズ面のある同一部分で、例えば第１図ｆｄ）図示部分
２４などのように、ある方向の入射光に対しては光を屈
折させる働きをし、別の方向の入射光に対しては光を反
射する働きをするということである。

以上述べてきたように本発明スクリーンのレンチキュラ
ー板を使用すれば、入射光が従来のレンチキュラー板に
比較し曲げられて出射する光が多いので、第４図（ａ）
図示のフレネルレンズとの組合わせを考慮する必要がな
く、スクリーンの水平方向の指向性は十分保持されて、
すくなくとも水平方向に関してはフレネルレンズによる
光損失は設計の段階で考慮に入れなくともよいという利
点が生じる。

第２図に本発明の第２の実施例のスクリーンを示す。こ
のスクリーンの観視者側は第１図示のエレメントから構
成されるレンチキュラー板であり、その裏面にはフレネ
ルレンズ２９があり、その条溝は前記エレメントと直交
している。スクリーンの水平方向の指向性の拡大にはレ
ンチキュラー板のみを使用し、垂直方向について別にフ
レネルレンズを用いて分散光を集束させている。この構
成では、垂直方向のみのフレネルレンズの光損失を考慮
すればよいので、投写型ＣＲＴとの距離を短かくしより
薄型のディスプレイを作ることができる。

（発明の効果） 本発明に関わる第１図（ａ１図示の横断面を有するエレ
メントを縦方向すだれ状の各エレメントとするレンチキ
ュラー板を観視者側に具えた透過型スクリーンを使用す
ることにより、水平方向集光用にフレネルレンズを使用
する必要がなくなり、従ってスクリーンの横方向に対し
てその損失を考慮に入れる必要がなく、ディスプレイの
薄型化を有効にす＼めることができる。

またさらに第２図示の構成のごとく水平方向に条溝を有
するフレネルレンズと本発明のレンチキュラー板とをス
クリーンの両側に配設して組合わせることによりその効
果は拡大される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関わるスクリーンの表示面側に設けた
レンチキュラー板縦方向すだれ秋冬エレメントの横断面
を示す図で、同図（ａ）は入射光のない場合、同図（ｂ
）、　（Ｃ）はスクリーンに垂直に入射光のある場合、
同図（ｄｌ、　（ｅ）、　（ｆ）はスクリーンに斜めに
入射光のある場合それぞれの光の反射、屈折を説明する
ための図、 第２図は本発明の他の実施例で、第１図示レンチキュラ
ー板とフレネルレンズとを組合わせた例を示す図、 第３図は背面投写型ディスプレイの内部構成（ａｌと光
学配置（ｂ）を示す図、 第４図は従来例のフレネルレンズの正面図（ａ）と、そ
のレンズの断面図による光の集光ｆｂ）と損失（Ｃ）を
説明するための図、 第５図は従来例のレンチキュラー板の斜視図（ａ）とス
クリーンに垂直（ｂ）および斜め（Ｃ）に入射光のある
場合光の屈折を説明するための図である。 １・・・透過型スクリーン　　２ａ、　２ｂ・・・鏡３
・・・投写レンズ　　　　　４・・・投写型ＣＲＴ５・
・・外部シャーシ　　　　６・・・入射光７・・・出射
光 ８−・・従来のフレネルレンズ １０・・・レンチキュラー板 １５、１６．１７・・・レンズ面１，２．３２９・・・
フレネルレンズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、背面投写型ディスプレイに使用される透過型スクリ
   ーンにおいて、縦方向にすだれ状の各エレメントを、観
   視者側よりみて凹型円柱様形状体と、その形状体の両側
   に配置された観視者側よりみて凸型円柱様形状体とで形
   成したレンチキュラー板をすくなくとも表示面側に具え
   、光の損失を削減して光の指向性の拡大をはかったこと
   を特徴とする透過型スクリーン。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のスクリーンにおいて
   、前記スクリーンが光入射側面にフレネルレンズを具え
   、前記エレメントによる条溝と前記フレネルレンズの条
   溝とを互いに直交させ、画面垂直方向の分散光を集束さ
   せたことを特徴とする透過型スクリーン。