KR940006725B1

KR940006725B1 - 배면 투사 스크린

Info

Publication number: KR940006725B1
Application number: KR1019840008518A
Authority: KR
Inventors: 햄프턴 브래들리 랠프
Original assignee: 노스아메리칸 필립스 컨슈머 일렉트로닉스 코포레이션; 원본미기재
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1994-07-27
Also published as: CA1253725A; DK160905C; DK160905B; DK609684A; EP0148529A3; DE3486212T2; DK609684D0; EP0148529A2; US4573764A; EP0148529B1; DE3486212D1; JPS60159733A; JPH0426454B2; KR850005209A

Abstract

내용 없음.

Description

배면 투사 스크린

제1도는 배면 투사 칼라 xpf레비젼 장치에 사용한 본 발명 배면 투사 스크린의 사시도.

제2도는 본 발명의 배면 투사 스크린의 적합한 실시예에서 사용한 렌티큘러 렌즈 어레이의 일부분을 확대하여 도시한 사시 단면도.

제3도는 제2도의 렌티큘러 렌즈 어레이의 선 3-3을 따라 절취한 단면도.

제4도는 제3도에서 도시된 렌티큘러 렌즈의 팁부에 대한 확대 단면도.

제5도는 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈의 제3도와 동일한 팁부를 투사광원으로부터 관찰면으로 향하여 투과하는 광선의 예를 도시한 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 어레이의 제3도와 동일한 팁부에 입사한 주위광의 예를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 배면 투사 칼라 텔레비젼 시스템 12 : 투사 스크린

32 : 렌티큘러 렌즈

본 발명은 배면 투사 스크린(rear projection screen)의 구성에 관한 것으로, 이 배면 투사 스크린은 영상원으로부터 나온 광선을 수신하여 각각의 광선을 편향시켜 넓은 시야각에 걸쳐 거의 균일한 휘도로 영상을 표시하기 위해 상기 스크린의 전면(front)에서 광확산 수단(light spreading means)을 구비하며, 이 광확산 수단은 일반적으로 근접 위치된 다수의 병렬 렌티큘러 렌즈(lenticular lenses)를 구비하며, 이 렌티큘러 렌즈중 최소한 몇몇은 기저부와, 제1측부와, 제2측부와, 상기 제1측부에 대향하는 팁부(tip portion)로 이루어 진다.

배면 투사 스크린은 투사형 레이타 디스플레이, 비행 시뮬레이터(flight simulators), 항공전자식 디스플레이, 교통관계 신호등, 마이크로 필름 판독기, 비디오 게임, 투사형 비디오 모니터 및, 이용자가 관찰가능한 표시를 발생하는 배면 투사 필름 매체 디스플레이 등과 같은 여러 형태의 장비에서 이용된다. 이러한 응용에서, 스크린뒤에 위치된 영상원은 스크린을 향한 투사축을 따라 광을 전향으로 투사시켜 스크린의 표면에서 영상을 형성하는데, 이 영상은 스크린의 전면측상에 있는 관찰자에게 분배된다.

다수의 관찰자가 있는 경우에, 이들 관찰자는 통상 수평방향으로 넓게 있기 때문에 광을 큰 수평각으로 분배하는 것이 바람직하다. 이것은 다수의 관찰자가 통상 존재하여 스크린에 대해서 비교적 넓은 수평각으로 착석하고 있는 배면 스크린 투사 텔레비젼 수상기에 특히 바람직하다.

이러한 배면 투사 시스템에서 나타나는 한가지 문제점은, 광 에너지가 다른 어느 곳보다도 투사축을 따라 많이 투사되어, 관찰자가 투사측에 근접할수록, 관찰자는 보다 밝은 영상을 볼수 있게 된다. 배면 스크린 투사 칼라 비디오 유닛은 통상 3개의 적, 녹, 청의 3원색을 각각 분담하는 3개의 음극선관을 이용하여, 각 원색광상을 개별 투사 렌즈를 통해 스크린에 투사하고 있다. 통상적인 음극선관의 수평 배치에 있어서는, 음극선관이 통상 투사축을 따라 중심에 위치되고, 적색 및 청색 음극선관이 녹색광축에 대해서 5 내지 10°로 각각 옵셋된 광축에 위치되어 있다. 이들 옵셋은, 만일 스크린에 의해 보정되지 않으면, 색 벗어남으로 알려진 현상을 일으킨다. 즉, 만일 관찰자의 중심에 대해서 적, 녹, 청색광의 휘도가 정규화 된다면, 휘도의 비는 수평 관찰면 전체에 걸친 각 위치에 의해 변화할 것이다. 이와 같이, 영상에 대한 관찰자 지각은 스크린에 대한 시청자의 수평 위치에 의해서 결정된다.

또한, 배면 투사 스크린이 외광이 노출되어 있는 경우에, 투사된 영상의 콘트라스트는 스크린의 표면측에서의 외광의 반사에 의해 영향을 받게되므로, 스크린의 표면측에서의 이러한 외광의 반사를 감소시키는 것이 바람직하다. 이때문에, 종래 배면 투사 스크린을 구성하는 렌티큘러 렌즈사이에 무반사 흑색 표면이 삽입된 여러 마스킹 기술이 외광반사저감책으로서 제안되어져 왔다.

수평 관찰각도 범위를 증대시키도록한 여러가지 배면투사 스크린이 제안되어졌다. 윌리암 알. 엘머씨에게 허여된 미합중국 특허 제3,578,841호에서 기술되어진 이러한 시스템중 하나는, 영상원에서 나온 빛을 평행집속하여 평행광선으로 만드는 프렌즈넬(Frensnel) 렌즈와같은 배면과, 특정된 수평 관찰각 전체에 걸쳐 빛을 확산하는 수직으로 리브(rib)된 확산렌즈에 의해 구성된 전면을 갖는 스크린을 이용한다. 이러한 확산렌즈의 수직 리브의 모양은, 중심선으로부터의 희망 확산 각에 의해 결정되는 방정식으로 설정된다. 그러나, 이러한 방정식에 따라 그려진 리브는, 60°이상의 관찰각내 즉 중심선의 양측에서 30°이상에 걸쳐 빛을 확산할때는 현저히 비능률적으로 되고 급격하게 뾰족하게된 한쌍의 측리브 사이에 이러한 리브를 배설시켜 관찰각을 90°이상 즉 중심선의 양측에서 45°이상으로 증가시킬 필요가 있다.

다른형의 배면 투사 스크린이 저팬 디스플레이 지, 1983년 제587호에 기술된 요시또 미야테이크씨와 요시또미 나가오까씨에 의한 "한-피스형, 초 광각 배면 투사 스크린"이란 제목의 논문에서 기술되어 있다. 페이즈-III로 명명된 한 피스형 구성의 스크린은, 통상 원통형 렌티큘러의 단면과 동일한 단면의 상단면과, 평편하고 배면 스크린의 중심측으로 약간 기울어진 양측면을 갖는 사다리꼴형 렌티큘러 렌즈를 통상으로 원통형 렌티큘러 렌즈와 교대로 배열하여 사용하고 있다. 이 논문에 의하면, 페이즈-III형 스크린은, ±60°수평관찰각을 갖지만 배면 투사 텔레비젼 스크린으로서 이용될때는 빠른 색 벗어남이 일어나기 쉽다. 또한 페이즈-IV로서 명명된 제2스크린은, 두개의 원통면을 갖는 사다리꼴 렌티큘러 렌즈를 표준 원통형 렌티큘러 렌즈와 교대로 배열하여 이용한다. 표준 원통형 렌티큘러 렌즈는 사다리꼴 렌티큘러 렌즈의 두개의 원통면의 사이에 위치된다. 이 논문에 의하면, 이러한 구성으로, 페이즈-III의 빠른 색 벗어남은 감소되는 반면, 수평 관찰각이 상대적으로 크게 되어진다. 그러나, 결과적으로 얻어진 페이즈-IV형 렌티큘러 렌즈는, 단면형상의 원근이 극히 심해지며, 높이보다 폭이 커지며, 렌티큘러 렌즈의 전체폭보다 팁부의 폭이 약간 작기 때문에 외광 반사를 방지하기 위한 흑색 마이킹을 실시하는 가능성이 제한된다.

본 발명은 상기 단점을 피하기 위한 배면스크린 구성에 관한 것이다. 본 발명에 따른 투사스크린은, 상기 제1측부는 상기 기저부에 대해서 거의 43°내지 85°사이의 평균 기울기를 갖고, 상기 제2측부는 상기 기저부에 대해서 거의 43° 내지 85°사이의 평균기울기를 갖고, 상기 제1평균 기울기 및 상기 제2평균 기울기는 상기 제1측부 및 상기 제2측부가 내부로 반사되도록 선택되고, 상기 렌티큘러 렌즈의 높이와 상기 기저부의 폭의 비는 1:1보다 크고, 상기 기저부의 폭과 상기 팁부의 폭의 비는 2:1보다 크고, 상기 팁부는 상기 제1측부와 제2측부와 인접하며, 상기 팁부는 두개의 볼록면 원통형부와 중앙의 오목면 원통형부를 구비하고, 상기 팁부는 실제로 굴절력을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 배면 투사 스크린에서, 렌티큘러 렌즈의 양측부는 투사광원으로부터 나온 빛을 팁부로 전달시키며, 이 팁부는 우선적으로 빛을 굴적시켜 감지될 정도의 양의 외광 반사가 관찰면으로 향하지 않는다. 렌티큘러 렌즈 어레이의 두개의 볼록면 원통형 소자와 중앙의 오목면 원통형 소자를 구비하는 팁 영역은, 수평 방향으로 광의 예외적인 확산을 나타내는 것으로 알려져 있다. 또한, 개별 수평 배치된 3개의 개별 음극선관을 갖는 칼라 배면 투사 텔레비젼 시스템에서와 같이 2개 이상의 칼라원을 시스템에서 이용될때는, 본발명의 렌티큘러 렌즈의 어레이는 색 벗어남이 최소화된다는 것이 증명되었다. 더우기, 팁 폭 대 전체폭비 뿐아니라, 렌티큘러 렌즈의 전체 높이대 폭비는 투사면의 거의 60%까지 흑색 마스크될 수 있는 배면 투사 스크린을 제공한다.

본 발명은 이제부터 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 기술할 것이다.

본 발명의 배면 투사 스크린의 이해를 용이하게 하기 위해서, 본 발명의 실시한 배면 투사 스크린을 사용한 투사 어셈블리의 일반적인 장치 및 동작에 대해 먼저 기술하고자 하며 그리고, 상기 스크린에서 사용될 수 있는 여러 렌즈면의 형상과 이들 형상을 도출하는 방법에 대해서 차후 기술하고자 한다.

따라서, 제1도는 본 발명에 따라 구성된 배면 투사 스크린(12)을 사용하는 배면 투사 칼라 텔레비젼 시스템(10)을 도시한다. 이러한 장치에서, 텔레비젼 비디오원 신호는 텔레비젼 수신 회로(14)에 의해 수신되어 각각의 적, 녹, 청색의 투사 음극선관 어셈블리(16,18,20)를 통해서 투사 스크린(12)의 배면(22)에 투사된다. 세 음극선관(CRTs)(16,18,20)은 투사축(23)에 대해 녹색용 CRT(18)를 중심으로써 수평으로 배열되어있다. 이러한 수평 배열의 결과, 3개의 CRT(16,18,20)는, 서로 각도가 옵셋된 광축(24,26,28)을 갖게된다. 통상, 적색 광축(24)과 청색 광축(28)은 녹색 광축(26)에 대해서 5 내지 10°의 각도로 옵셋되어 있다.

배면 투사스크린(12)의 배면(22)은 평면이고, 프렌즈넬 렌즈의 공지된 동작원리에 따라 투사기(16,18,20)로부터 나온 발산광산을 평행광선으로 집속하는 프렌즈넬 렌즈와 같은 평행집속렌즈를 직각으로 설치하고 있다. 스크린(12)의 전면(30)은 일반적으로 평면이고, 근접 위치된 다수의 수직 렌티큘러 렌즈 소자(32)를 포함하고 있다. 본 발명에 의하면, 렌티큘러 소자(32)의 형상은 빛을 굴절시켜 관찰면(33)내에서 넓은 수평관찰각 α에 걸쳐 수평으로 빛을 확산시키도록 되어 있다.

종래에는, 제1도에서 도시된 것과 같은 배면 투사 스크린 어셈블리는 요구된 특정의 스크린 특성에 의해서 두 피스 스크린과 한 피스 스크린을 이용하였다. 예로, 두 피스 스크린은, 광을 합리적으로 넓게 수평분배시키는 특성을 갖지만, 투사된 영상의 해상도가 감소되어 고스트 영상이 나타났다. 또한, 이러한 구성에 의해 광을 넓게 수평분배시키면, 색 벗어남을 최소화하기 위해 스크린의 겹쳐짐 및 두께를 제조시에 정밀하게 제어할 필요가 있었다. 한피스 스크린은, 해상도는 개선되어 있지만 수평관찰각이 약 ±30°의 범의로 제한된 특성을 갖고 있었다. 이에 반하여, 본 발명의 수직 렌즈구성은, 한 피스나 두 피스형 스크린에서 사용될 수 있고, 지각적으로 균일한 휘도 및 최소한의 색 벗어남으로 수평 방향으로 ±85°의 관찰각 내에 효율좋게 빛을 분배시킬 수 있다.

제2도를 참조하면, 투사 스크린(12)의 전면(30)에 서로 평행하여 수직으로 병렬된 다수의 렌티큘러 렌즈 소자(32)를 포함하고 있는 상태를 도시한다. 제3도에서 도시된 바와 같이, 렌티큘러 소자(32)간의 중심대 중심거리는 렌티큘러 피치 W이다. 본 발명에 따라 구성된 투사 스크린(12)의 렌티큘러 피치 W는, 렌티큘러 렌즈 소자(32)의 모든 치수가 동일비로 변화된다면, 스크린의 성능을 변화시킴없이도 특정한 응용에 적합하도록 변화될 수 있다. 실제로, 렌티큘러 피치는 스크린 전체 치수와 스크린 전면에서 요구된 렌티큘러 갯수에 따라 선택된다. 예를들어, 배면 투사 텔레비젼 스크린에서 이용될때, 렌티큘러 렌즈 소자(32)의 피치는 대각선이 약 26인치에서 72인치 범위의 스크린에 대하여, 통상 약 0.3mm에서 1.0mm까지의 범위내일 수 있다. 렌티큘러 렌즈 소자(32)를 충분히 세밀하고 밀접하게 형성함으로써, 관찰자는, 통상 텔레비젼 스크린상의 수평 라인이 정상의 관찰거리부터는 연속한 화상 또는 영상으로 보이는것과 마찬가지로, 본질적으로 평활하게 연속한 화상을 관찰할 수 있다.

본 발명의 렌티큘러 렌즈 소자(32)를 구비하는 렌티큘러 렌즈 어레이를 구성할때는, 인접한 소자를 서로 접촉시켜, 소자 간격을 0으로 하고, 렌티큘러 피치를 각 소자의 폭과 동등하게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 실제로는, 소자(32)상호간에 다소 어느 정도의 여유를 설치할 수도 있지만, 이러한 여유는 단순한 반경을 제공하는 것과 같은 다양한 방법으로 설치될 수 있다. 만일 이러한 여유를 설치하는 경우에는, 여유폭은 소자폭의 1% 이하의 것이 바람직하다.

각 렌티큘러 렌즈 소자(32)는, 양측면(34,36)과, 상부 팁면(38)을 갖는다. 양측면(34,36)은 직선 또는 거의 직선이거나 외부쪽으로 볼록한 형상을 이루지만, 측면은 외부쪽으로 볼록되어 있는 것이 적합하다. 양측면(34,36)은 각각 θ 및 θ'(제3도)로 표시된 평균 기울기를 갖는다. θ와 θ'는 거의 43°에서 85°사이의 범위이며 요구된 내부반사도를 설정하도록 선택된다. 본 발명에 의하면 θ와 θ'는 동등할 필요가 없지만, θ 및θ는 70°보다 큰것이 적합하다. 이들 각으로 측벽을 구성하면, 소자(32)를 통과하는 광선은, 스넬(snell)의 법칙에 따라 임계각보다 큰 각으로 양측벽(34,36)에 입사하고, 그결과 측벽내면에서 전반사하여 리브를 통과하게 된다. 그리고, θ와 θ'는 동등하고 리브(32)를 좌우 대칭으로 하는 것이 바람직하다. 만일 θ와 θ'가 동등하지 않고 관찰면이 대칭적인 경우에는, 스크린관찰면(30)상의 렌티큘러 렌즈 소자(32)를 서로 미러 영상관계로 할수 있다. 측면(34,36)은 광선을 반사 및 굴절하도록 구성될 수 있지만, 거의 내면전반사를 행하여, 투사원으로부터의 빛을 상부팁면(38)으로 향하도록 구성하는 것이 바람직하다.

제4도에서 도시된 바와 같이, 상부팁면(38)은 동일 반경의 세 원통면(40,42,44)으로 구성되는 것이 적합하다. 도시된 바와 같이, 원통면(40,44)은 원통으로 볼록한 원통형으로 형성되고, 반면에 원통면(42)은 원통으로 오목한 원통형으로 형성된다. 상부팁면(38)은 관찰자를 향해, 빛을 굴절시켜 일부를 반사시킨후에 굴절시킬 수도 있으나, 상부팁면(38)은 관찰면으로 거의 빛을 굴절시키도록 구성하는 것이 바람직하다.

상부팁면(38)의 폭 W'는 일부는 측면(34,36)의 평균 기울기 θ와 θ'에 의해, 결정되며 일부는 구성 재료의 굴절율에 의해 결정되며 일부는 달성될 특정 렌즈특성에 의해 결정된다. 그러나 지각적으로 균일한 휘도 및 최소한의 벗어남을 갖고 실질적으로 수평방향 180°에 걸쳐 빛을 분배시키는 렌티큘러 렌즈 어레이를 제공하려는 본 발명의 목적에 의하면, 어떤 렌티큘러 렌즈의 피치폭 W대 높이 h의 비 및 팁폭 W'대 피치폭 W의 비는 다른것보다 더욱 중요하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 렌티큘러 렌즈의 높이 h대 피치폭 W의 비는 1:1보다 크게되는 것이 바람직하며 적어도 3:2로 하는 것이 더욱 바람직하며, 또한 렌티큘러 렌즈의 피치폭 W대 팁폭 W'의 비는 2:1보다 큰 것이 바람직하며, 적어도 3 : 1하는 것이 더욱 바람직하다.

본 기술에 숙련된 사람은, 배면 투사스크린을 특정의 목적에 최적화시키기 위해서는, 여기서 기술된 렌즈 소자 구성을 다른 렌티큘러 렌즈소자 구성과 결합 이용하여 렌티큘러 렌즈 어레이를 구성할 수 있다. 그러나, 여기서 기술된 구성의 렌티큘러 렌즈 소자만으로 구성된 배면 투사 스크린 ±85° 각도범위로 빛을 분배시킬 때는 우수한 이득과 효율이 얻어진 다는 것을 알수 있다.

본 발명에 따라 제조된 배면 투사 스크린(12)은 압축성형, 사출성형, 압출, 주조 및 광중합공정을 포함하는 여러 제조 공정으로 제조될 수 있다. 이러한 스크린은, 유기 유리나 여러 종류의 플라스틱과 같은 광학적으로 투명 또는 반투명 고체 재료로 구성할 수 있다. 또한, 이러한 스크린 구성은, 각종 재료의 혼합체로 할수도 있다. 따라서, 적합한 재료는 폴리메틸메타 크릴레이트(poly-methylemethacrylate)이다.

광기능을 갖는 두면으로 이루어진 한 피스 스크린은, 함께 적당히 묶여진 두 피스로 제작될 수 있다. 이러한 한 피스 스크린 구성은, 낮은 코스트와 간단한 제조의 잇점을 지닌다. 또한, 이러한 스크린의 두께는 중요하지 않으며, 시트의 대향면간의 광학 패턴의 겹쳐짐도 필요하지 않다.

본 발명의 배면 투사 스크린(12)에 의해 제공된 수직 확산은 비교적 적다. 따라서, 스크린(12)에는 다른 종류의 확산 매질을 제공할 수 있다. 이러한 확산 작용은, 예를들어 스크린을 구성하는 광굴절 재료의 용적특성에 의해 제공될 수 있고, 배면 또는 두 피스 구성의 경우에 있어서의 전면이외의 면의 표면 직조에 제공될 수 있으며, 복합 중첩체중의 확산층에 의해 제공될 수 있으며, 또한 이러한 수단의 조합으로도 제공될수 있다. 그러나 이러한 확산작용은, 통상 가우스 분포의 형태를 이루며, 광강도가 50% 저하할때까지 거의 ±10°의 종방향 확산을 제공하여, 이러한 확산의 종방향 반직각은 거의 ±10°로 된다.

여기서 주목해야 할 것은, 배면 투사 스크린(12)의 전면(30)상에 있어서의 렌즈 소자(32)의 배향은 광을 수평방향으로 넓게 분배한다는 특징이 있다는 것이다. 따라서, 배면 분사 스크린(12)을 소망의 각도, 예를들어 90만큼 회전시키면, 광을 수직방향으로 넓게 분배할 수 있다. 또한, 수평 방향과 수직방향으로 빛을 넓게 분배하는 것이 바람직하다면, 본 발명에 의한 수평 방향의 리브의 어레이와 본 발명에 의한 수직 방향의 리브 어레이를 겹쳐 배면 투사 스크린을 구성할 수 있다.

제5도는 본 발명에 따라 구성된 반사 굴절성 렌티큘러 렌즈 소자(32)를 통한 빛을 수평 분산을 도시한다. 광선 r1, r2, r3는 투사광원으로부터 입사하여 프렌즈넬 렌즈와 같은 평행집속 렌즈에 의해서 집속되어 평행광선으로 되며, 렌티큘러 렌즈 소자(32)에 의해 분배된다. 광선 r1, r2, r3는, 렌즈 소자(32)의 균질매질을 통과하므로 직선으로 이동한다. 이들 광선 r1, r2, r3가 내부 반사면을 이루도록 구성된 측면(34,36)에 입사하면, 이들 광선은 반사되고, 광선의 입사각은 반사각과 같게 된다. 또한 이들 광선 r1, r2, r3가 렌즈 공기간계면의 임계각보다 적은 입사각으로 상부 팁면(38)에 입사하면, 이들 광선은 스넬의 법칙에 따라 굴절한다.

상술된 바와 같이, 렌즈 소자(32)는 연속으로 좌우에 인접되고 인접한 측면(34,36)은 전면(30)에 인접하는 것이 바람직하다. 각 소자(32)는 좌우 인접소자와의 사이에 간격을 두고 있으므로, 각 측면(34,36)은 서로 외측으로 굽어진 "V"자형을 닮은 홈(46)을 형성하고 있다. 총합 피지폭 W와 팁폭 W'의 비를 적어도 3 : 1로 하는 본 발명의 실시예에 따라 렌즈 소자(32)를 구성한 경우에는, 전면(30)의 표면적의 적어도 2/3에 흑색 마스킹을 행하는 것이 바람직하다. 배면 투사 스크린(12)의 이러한 흑색 마스킹은, 측면(34,36)의 반사 특성을 유지한 흑색 마스킹을 이용하여서 달성할 수 있다. 이러한 흑색 마스킹을 실시하는 방법으로서는, 가시광을 흡광할 수 있는 흑색 입자(48)에 의해 홈(46)의 실제부를 채우고, 그 흑색 입자(48)를 리브(32)의 상호간에 홈(46)의 실제부를 채우고, 그 흑색 입자(48)를 리브(32)의 상호간에 홈(46) 위에서 연장하는 표피(50)에 의해서 홈(46)내에 보유하도록 한다.

이러한 흑색 마스킹을 실시하지 않고 렌티큘러 렌즈 소자(32)를 구성하면, 관찰자에게로 향하는 주위 광의 반사를 통상의 한 피스 스크린보다 적게할 수 있으며, 이러한 외광 반사의 저감은, 스크린(12)의 전면(30)의 전면적의 거의 2/3를 점유하는 홈을 이룬 부분(46)에 주위광의 대부분이 입사하여 스크린(12)을 투과함으로서 얻어진다. 제6도는 리브(32)의 측면(34,36)에 입사한 주위 광선의 경로를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 실선은 입사 광선이나 반사광선을 표시하고, 반면에 피선은 굴절된 광선을 표시한다. 스크린의 구성중에 중간색 경향의 재료가 존재한다면, 스크린을 투과하는 것에 의하여 입사광선을 감쇄하지만, 스크린(12)을 투과하여 배면(12)에서 반사하고, 전면(30)을 통하여 되돌아온 주위 광선은, 투사광원으로부터의 광선에 비례하고, 평균하여 2배 이상의 같이 재료를 통과하게 되므로, 양호한 콘트라스트의 화상을 제공할 수 있다.

필요하다면, 스크린(12)의 전면(30)을 직조화하여 확산성을 증대시킴에 의해, 전면(30)을 무반사로 할수 있다. 원하는 정도에 따라, 전면(30)전체를 직조화 할수 있다. 또한, 만일 스크린이 흑색으로 마스크된다면, 렌즈 소자(32)의 상측팁면(38)만을 직조화함에 의해, 무반사 스크린으로 할수 있다. 또한, 흑색마스크된 스크린의 경우, 노출된 상측 팁면(38)에 무반사 코팅을 실시하여 반사광을 소멸시켜 스크린의 콘트리스트를 개선시킬 수 있다.

다음의 실시예는 본 발명에 따른 렌즈 소자 구성을 설명하는 것으로, 배면 투사 칼라텔레비젼 시스템의 양호한 특성을 제공하게 된다. 이와 같은 실시예는, 본 발명을 설명하고자 하는 것으로 본 발명의 범위를 한정시키는 것은 아니다. 표준렌즈 소자의 기준좌표점은 제3도에 도시되어 있으며, 좌표 원점은 0으로 표시하며, X축 좌표위치는 좌측아래 코너에서 우측을 향하여 증대하며, Y축 좌표 위치는 좌측 아래 코너에서 상축을 향하여 증대한다. 도시된 렌티큘러 소자는 0.55mm의 피치를 지며, X=0.275mm의 좌표선에 대하여 대칭으로 되어있다. 또한 Y좌표의 모든 값은 0보다 크거나 같으며, 이 렌즈 소자는 좌표 Y와 Y의 기울기에 대해 연속함수로서 정의 된다.

각 좌우대칭의 측면은, 각각 다음식으로 표현되는 397개의 선분에 의해 규정된다.

제397개째의 선분의 종단 좌표는 X₃₉₈=0.21310, Y₃₉₈=0.88438이다. 이러한 측면의 형상은, 다음의 보간법에 의해 결정된다.

즉, X<0.21310 및 Xi≤X<Xi₊₁로서 제공된 X에 대하여 Y=Yi+(X-Xi)_XMi+D로 한다.

또한 상단면의 형상은 다음과 같이하여 규정된다.

즉, 0.21310≤X≤0.25735의 범위의 X에 대하여는 상기 팁단면의 형상을 Y=-SQRT[R²-(X-XO₁)²]+YO₁로되는 공식에 있어서 XO₁=0.23971mm, YO₁=0.86896mm 및 R=0.03076mm로한 원형으로 하고, 0.25735≤X<0.2750(상기 기준 렌티큘러 렌즈의 중심)의 범위의 X에 대해서는 상기 팁부의 형상을 Y=+SQRT[R²-(X-XO₂)²]YO₂공식에 있어서 XO₂=0.22750mm, YO₂=0.91936mm, R=0.03076mm로한 원형으로 한다.

상기식은 렌티큘러 렌즈를 0.55m로서 본 발명에 따라 구성된 대칭형 렌티큘러 렌즈 소자의 한 측면을 규정하는 것이다. 상술된 바와 같이, 렌티큘러 피치는, 렌즈 소자의 다른 치수를 모두 동일비로 변화시키면 렌즈의 특성을 변화시킴없이 변화될수 있다. 따라서, 상술된 렌즈 소자를 사용하여 렌티큘러 스크린을 구성하는 경우에, 인접하는 렌티큘러 렌즈 소자를 서로 접촉시키며, 또는 렌티큘러 렌즈 소자간에 여유를 제공하는 경우에는, 이 여유를 렌즈 소자의 폭의 1%이하로하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성한 렌티큘러 렌즈 소자는, 통상의 방법에 의해 광학적으로 연마된다. 상술한 바와 같이 설치한 렌티큘러 렌즈를 시험한 결과에서는, 2.5이상의 이득과 79%의 효율을 측정하였다. 이들 측정치는 피크강도의 방향에 대하여 수직으로 +9.5°의 방향으로 소정의 반값강도가 얻어지도록 충분히 확산한 상태로 얻어졌다. 또한, 수직 방향의 관찰면은, 다시 확산을 증대시키며, 또한 수평 방향의 렌티큘러 렌즈 어레이를 추가하여 조합하면 확대할 수 있지만, 이것에 대응하는 손실이 스크린 이득에 발생하게 된다.

이러한 렌티큘러 렌즈 어레이 장치는, 다이아몬드 회전선반 및 다이아몬드 공구와 같은 고성능 공구에 의해 제작하는 것이 바람직하며, 공작한도는 중요한 고려 사항이다. 치수의 편차는 약간밖에 허용되지 않으며 또한 피치대 높이의 비와 피치 대 팁폭의 비, 또는 내면 반사용 측면과 굴절용 팁표면 등의 렌티큘러 렌즈전체의 형상은, 그 특성을 결정하는 주요 인자이다.

본 발명이 상술된 특정실시예에 한해 상세히 기술되었지만, 상기 실시예로부터의 변형 및 수정은 본 기술분야에 숙련된 자에 의해 행해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 청구된 청구범위의 영역에 의해서만 한정되어 있다.

Claims

영상원으로부터 수신된 광선을 각각 편향시켜 넓은 관찰각에 걸쳐 영상을 거의 균일한 밝기로 표시하기 위하여, 적어도 일부는 기저부와, 제1측부(34)와 제2측부(36) 및 상기 기저부에 대향한 팁부(38)로 구성되며, 일반적으로 서로 평행하게 밀접배치된 복수개의 렌티큘러 렌즈(32)를 구비한 광확산수단을 전면(30)에 설치한 배면 투사 스크린에 있어서, 상기 제1측부는 상기 기저부에 대하여 43° 내지 85°의 평균 기울기를 가지며, 상기 제2측부는 상기 기저부에 대하여 43°내지 85°의 평균 기울기를 가지며, 상기 제 1및 제2측부의 평균기울기를 상기 제 1 및 제2측부가 실질적으로 내부적으로 반사하도록 선정하며, 상기 렌티큘러 렌즈의 높이와 상기 기저부의 폭의 비가 1:1보다 크게되며, 상기 기저부의 폭과 상기 팁부의 폭의 비가 2:1보다 크게되며, 상기 팁부(38)는 상기 제 1 및 제2측부와 연속하며, 2개의 볼록면 원통형부(40,44) 및 중앙의 오목면 원통형부(42)로 구성되어 실질적으로 굴절력을 구비한 것을 특징으로 하는 배면투사 스크린.
제1항에 있어서, 일반적으로 서로 평행하게 밀접배치된 상기 복수개의 렌티큘러 렌즈(32) 모두를 동일 구성으로한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제2항에 있어서, 상기 제1평균 기울기 및 상기 제2평균 기울기를 각각 70°보다 크게 한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제3항에 있어서, 상기 제1평균 기울기 및 제2평균 기울기를 실질적으로 동일하게 한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제1항에 있어서, 상기 2개의 볼록면 원통형부(40,44) 및 상기 오목면 원통형부(42)는 실질적으로 동일한 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제5항에 있어서, 상기 렌티큘러 렌즈(32)를 상기 기저부에 수직으로 연장하는 중심축에 대하여 대칭으로 배치한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제1항에 있어서, 상기 렌티큘러 렌즈의 높이와 상기 기저부의 폭의 비를 3:2보다 크게 한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제7항에 있어서, 상기 기저부의 폭과 상기 팁부의 폭의 비는 3:1보다 크게한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제6항에 있어서, 상기 제1측부, 상기 제2측부 및 상기 팁부가, 상기 기저부의 폭이 0.55mm와 동일하여 X=0.275mm에 대해 대칭으로 규정된 렌티큘러 렌즈와 실질적으로 비례하며, 상기 대칭의 측부 각각은 다음식에 의해 기울기를 규정한 397개의 선분 세그멘트로 구성되며,

제397번째 세그멘트의 종단이 X₃₉₈=0.21310, Y₃₉₈=0.00438의 좌표점에 위치되며,

X＜0.21310 및 Xi≤X＜Xi
₁로서 제공된 X에 대하여 Y=Yi+(X-Xi)×Mi+D로 하는보간법에 의해 상기 제1측부의 형상을 결정하며, 0.21310≤X<D로 하는 보간법에 의해 상기 제1측부의 형상을 결정하며, 0.21310≤X<0.25735의 범위의 X에 대해서는, 상기 팁부의 형상을 Y=-SQRT[R²-(X-XO₁)²]+YO₁으로되는 공식에 있어서, XO₁=0.23971mm YO₁=0.86896mm 및 R=0.03076mm로 한 원형으로 하고, 0.25735≤X<0.2750의 X의 범위에 대해서는, 상기 팁부의 형상을 Y=+SQRT[R²-(X-XO₂)²]+YO₂로되는 공식에 있어서, XO₂=0.22750mm, YO₂=0.91936mm 및 R=0.03076mm로한 원형으로서 규정함에 의해, 좌표 Y의 값을 모두 0보다 크거나 동일하게 하며, 상기 팁부에 있어서의 리브를 좌표 Y 및 Y의 기울기의 연속 함수로서 규정하도록 한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제1항에 있어서, 서로 평행하게 배치된 렌티큘러 렌즈(32)는 상호간에 각각의 홈(46)을 규정하며, 상기 스크린은 상기 홈내에 배치되어 가시광을 흡수하는 흡수수단(43)을 구비하며, 이 흡수수단(43)은 다량의 흡광재 입자를 구비함으로서 스크린상에 침투하는 가시광의 반사를 저감시키도록 한 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제10항에 있어서, 상기 홈내에 상기 흡광재 입자를 함유하기 위한 수단(50)을 구비하는 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.
제1항에 있어서, 상기 스크린의 배면부상에, 영상 투사기로부터의 발산 광산을 수신하고 이 발산 광선을 상기 스크린에 의해 표시되어질 영상을 표시하는 평행 광선으로 평행집속하는 광평행 집속 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 배면 투사 스크린.