JPH02153338A - 背面投射型スクリーン及びそれを用いた背面投射型画像表示装置 - 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、スクリーンの光入射側にあるフレネルレンズ
による画像光の反射の悪Ｗ３　ｅを除去した背面投射型
スクリーン及びそれを用いた背面段ｑ寸型画像表示装置
に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば、第６図に示すような斜入射方式の背面投
射型画像表示装置がある。ここにおいて、ＣＲＴなどの
ディスプレイデバイスｌの表示面上に表示される画像が
投影レンズ２により拡大され、ミラー３．４を介してス
クリーン５に背面側から入射角θ。で糾めに投射される
。こうした要素はキャビネット６に収納されている。

この斜入射方式のものは、スクリーン５に入射角θ。＝
０で垂直に投射する正入射方式のものに比して、キャビ
ネット６の奥行を小さくできるが、画像光が水平方向か
ら角度θ。たけ下側に出て来たり、入射角θ１がスフノ
ーン周辺部（特に第６図の下部）で大きくなって光透過
ロスの増大により画面がその部分で暗（なるといった問
題がある。

そこで、画像光を水平方向に出射させると共に無理な（
徐々に画像光を偏向させて光透過ロスを少なくするため
に、第７図に示す如き偏心（曲線状ないし円弧状に延び
るプリズム群の中心がスクリーンの中心からずれている
）フレネルレンズシート５ａを複数枚使用したスクリー
ン５を用いることが考えられる［発明が解決しようとす
る課題］ しかし、こうした工夫をしたスクリーン５においても、
第６図の様にミラー３．４を配置して画像光を反射する
構成では、次の様な問題がある。

即ち、スクリーン５を構成する面に平面やフレネルレン
ズ面があると、こうした面からの表面反射光が、例えば
、点ａ、から破線ａ２に沿って反射ミラー４に入射しそ
こで再反射されて破線ａ３に沿ってスクリーン５上の点
ａ４に再び入射する。

こうしてスクリーン５上にゴースト像やフレアーなどを
生じてしまう。この現象は、第６図のスクリーン５の上
部へ入射する画像光において著しく、画像のコントラス
トを低下させる原因となっていた。

また、こうした問題はミラー配置などとの関係上、斜入
射方式において著しいが、正入射方式などでもミラー配
置の仕方などによっては起こるものである。

従って、本発明の目的は、スクリーンを構成する面での
画像光の反射による悪影響を除去した背面投射型スクリ
ーン及びそれを用いた背面投射型画像表示装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明においては、光入射
側にあるフレネルレンズの有効面ないしレンズ面のスク
リーン面に対する角度の分布が、画像光の各部での有効
面による反射光がミラーに再反射されて再びスクリーン
面上に戻ってこないように、形成されている。

特に斜入射方式のものに好適なスクリーンでは、対向配
置された複数枚の透光性シートから成り、スクリーンの
複数面に直線状ないし曲線状に延びる多数のプリズム群
から成るフレネルレンズが形成され、複数面のフレネル
レンズのうち光入射側に形成されたフレネルレンズでは
上記プリズム群の中心ないし中心線に近いところから周
辺へ向かうにつれてレンズのパワーを弱（シ（負のパワ
ーの場合、絶対値が大きくなるに従ってパワーが弱くな
ると表現するものとする）光出射側に形成されたフレネ
ルレンズでは逆にパワーを強くしていって上記のパワー
変化を補償する。

［作用］ この様にフレネルレンズのパワーの分布ないし有効面の
角度の分布が設定されるので、スクリーンで反射されて
ミラーに戻ることがないか、又は戻ってミラーで再反射
されてもスクリーンに戻ることがな（スクリーンの画質
の劣化が防止される。

［実施例］ 第１図乃至第３図に本発明の一実施例゛を示す。第１図
において、１１はＣＲＴ、１２は投影レンズ、１３．１
４は反射鏡、１５はスクリーン、１６はキャビネット、
１７は遮光板である。

第２図は、スクリーン１５を第１図と同じ方向から見た
拡大側面図であり、第３図は、スクリーン１５を第１図
の上方から見た拡大図である。

ＣＲＴＩＩは第１図表裏方向にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）専用のものが配列され（インライン３管式）、レ
ンズ１２も同様に各ＣＲＴの前面に各１ｆｉｉｉｌずつ
配置されている。

本実施例では、ＣＲＴＩＩとしてはツイフチの投射用高
輝度ＣＲＴを用い、レンズ１２は口径１２０φ、Ｆｌ、
２のものを用い、レンズ１２前面からスクリーン１５ま
での投射距離は１．５ｍ、スクリーンサイズはアスペク
ト比１６：９の対角長５０インチであり、−このとき入
射角θを３０度に設定して、キャビネット１６の奥行４
５ｃｍを実現しているスクリーン１５は第２図、第３図
に示す如（，２枚構成となっており、画像光の入射側か
ら偏心フレネルレンズ２］　（円弧状プリズム群の同中
心位置が第１図のスクリーン１５の上方にある）、偏心
フレネルレンズ２２、ダブルレンチキュラーシート２３
の順に形成されている。パワーは２つのフレネルレンズ
２１．２２で分散されているので、光透過ロスが減少さ
れている。

スクリーン１５の入射側に形成された偏心フレネルレン
ズ２１のパワーは、レンズの中心（上記円弧状プリズム
群の同中心位置）に近いところから周辺へ向かうにつれ
て弱くなり（本実施例では正のパワーであり、レンズの
有効面２１．ａのスクリーン面に対する角度が次第に小
さくなっている）、出射側に形成された偏心フレネルレ
ンズ２２のパワーは、逆に周辺に向かうにつれて強くな
り、こうして上記のパワー分布を補償している。

更に詳細に述べる。

第４図は、第１図のスクリーン１５の上部の偏心フレネ
ルレンズシートの形態例を示し、これによりｂ１点での
反射光が破４９　ｂ　２の如（進んでミラー１４に再反
射されないようになっている。上記位置での入射側偏心
フレネルレンズ２１のプリズム傾斜角（有効面２１ａが
スクリーン面に対して成す角）φ１を１５度以上とし、
出射側のそれφ２はフレネルレンズシート全体に必要な
合成パワーに応じて選択する（すなわち傾斜角φ、を合
成パワー達成のために補償する）この場合、スクリーン
１５の高さの８倍の距離に結像するとし、スクリーン素
材の屈折率を１．５として、入射側の傾斜角φ、＝１５
度とし出射側の傾斜角φ、＝１９．５度とした。これに
より、スクリーン入射面の点す、での反射光は破線す、
の如（進行しミラー１４では反射されない、スクリーン
１５の上記位置より下方の位置からの反射光に対しても
同様に考え、ミラー１４外へ進行させるようにプリズム
傾斜角ψ、を設定する：すなわち、下方に行（に従い（
プリズム群の中心位置から遠ざかる）傾斜角を小さくし
てゆけばよい（パワーを弱くする）。一方、スクリーン
１５の下方に行くに従い光束入射角が第１図に示す様に
大きくなるので、フレネルレンズ２１の非有効面２１ｂ
での光束ケラレが大きくなる恐れがあり、このケラレに
よる光量損失割合を抑える為にはパワーを弱くしていく
（プリズム傾斜角φ、を小さくする）必要がある。

これは、上記したスクリーン１５からの反射光をミラー
１４外へ進行させる条件と矛盾なく両立させられつる。

ここにおいても、出射側偏心フレネルレンズ２２につい
ては、結像条件を満足させるような合成パワーになるよ
うにプリズム傾斜角φ２を設定すればよいこのように、
本実施例では、スクリーン周辺部（特に第１図の下部）
での輝度低下を極力抑え、しかもスクリーン表面反射光
のスクリーン１５への再入射を防いでゴースト像やフレ
アーなどによる画像のコントラスト低下を防止している
。更に、斜入射方式なのでキャビネット１６の薄型化も
実現している。

尚、ダブルレンチキュラーシート２３はブラックストラ
イプ２３ａを有し、これにより左右の視野角が広がると
共に、ＣＲＴＩＩのインライン配置によるカラーシフト
及び外光の映り込み等が防止され、良好な画像及び視野
特性が得られる。

第５図は他の実施例を示す。同図に示すフレネルレンズ
シートの部分は第４図と同じ位置のものである。この実
施例では、２つの偏心フレネルレンズ２５．２６を形成
しているが、入射側偏心フレネルレンズ２５による光線
の偏角を太き（することにより出射側偏心フレネルレン
ズ２６のこΦ位置でのパワーを負値にしている。即ち、
入射側のプリズム傾斜角φ１を３５度、出射側のプリズ
ム傾斜角φ２を−１２，５度としている。他の位置につ
いても、必要な合成パワーを実現するように適宜プリズ
ム傾斜角φ１、φ２を決定すればよい。本実施例では、
入射側フレネルレンズ２５からの０１点での反射光ｃ２
のみでな（、出射側フレネルレンズ２６からの６１点で
の反射光ｄ２も下方向へ進行する為、反射ミラー１４を
介してスクリーン１５へ再入射する成分は更に減少し、
画像のコントラストも更に向上する。

以上の実施例では、同中心の偏心フレネルレンズがスク
リーンの２面に形成されていたが、本発明はこれに限定
されるものではな（リニア（直線状）フレネルレンズ、
中心ないし中心線がスクリーンの中心ないし中心線から
偏心していないフレネルレンズ、パワー無しのフレネル
レンズ等、直線状ないし曲線状に延びる多数のプリズム
群で構成される種々の形態のものに対して適用可能であ
り、フレネルレンズの面故についても限定されない要は
、プリズム群の有効面での反射光が、ミラーに反射され
て再入射してこないようにこの有効面の傾斜角の分布を
決定することにある。

また、第２図、第３図に示したレンチキュラーシート２
３の代わりに拡散板などを用いてもよい。このように、
出射例のスクリーン構成要素は、目的とする画像特性に
応じて適宜選択すればよい。

［効果］ 以上の本発明の構成により、全体のパワーを所望のもの
としつつ少なくとも入射側フレネルレンズでの反射光に
よる悪影響が除去され１画質の良好なスクリーンないし
それを用いた画像表示装置が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図はこの
実施例のスクリーンの一部の拡大側面図、第３図は同じ
（拡大平面図、第４図はこの実施例のフレネルレンズの
作用を説明する図、第５図は他の実施例のフレネルレン
ズの作用を説明する図、第６図は従来例の概略構成図、
第７図は偏心フレネルレンズを示す図である。 １１・・・・ＣＲＴ、１２・・・・投影レンズ、１３．
１４・・・・ミラー　１５・・・・・スクリーン、２１
．２２．２５．２６・・・・フレネルレンズ、２１ａ・
・・・有効面、２１ｂ・・・・非有効面、２３・・・・
・・ダブルレンチキュラーシート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スクリーンを構成する少なくとも１つの面に直線状
   ないし曲線状に延びる多数のプリズム群から成るフレネ
   ルレンズが形成され、光入射側のフレネルレンズの有効
   面がスクリーン面に対して成す角度の分布が、スクリー
   ンへの画像光の該フレネルレンズ各部での有効面による
   反射光が再びスクリーン面上に再入射しないように、設
   定されている背面投射型スクリーン。 ２、上記フレネルレンズが少なくとも２つの面に形成さ
   れ、光出射側のフレネルレンズの有効面のスクリーン面
   に対する角度の分布が、所定の合成パワーを達成すべく
   上記光入射側のフレネルレンズの有効面の角度の分布を
   補償するように、設定されている請求項１記載の背面投
   射型スクリーン。 ３、上記光入射側のフレネルレンズの有効面の角度の分
   布が、スクリーンへの画像光の上記光出射側のフレネル
   レンズ各部での有効面による反射光も再びスクリーン面
   上に再入射しないように、設定されている請求項２記載
   の背面投射型スクリーン。 ４、上記フレネルレンズが偏心フレネルレンズである請
   求項１記載の背面投射型スクリーン。 ５、上記光入射側のフレネルレンズの有効面の角度が、
   上記プリズム群の中心に近いところから周辺へ向かうに
   つれて小さくなり、光出射側のフレネルレンズの有効面
   の角度が上記周辺に向かうにつれて大きくなつている請
   求項４記載の背面投射型スクリーン。 ６、対向配置された複数枚の透光性シートから成り、ス
   クリーンの複数面において直線状ないし曲線状に延びる
   多数のプリズム群から成るフレネルレンズが形成され、
   光入射側に形成されたフレネルレンズでは上記プリズム
   群の中心に近いところから周辺に向かうにつれてパワー
   が弱くなり、光出射側に形成されたフレネルレンズでは
   上記周辺に向かうにつれてパワーが強くなつている背面
   投射型スクリーン。 ７、請求項１、２、３、４、５、又は６記載のスクリー
   ンとディスプレイデバイスからの画像光を反射して該ス
   クリーン上に投射する少なくとも１枚のミラーとを有し
   、該スクリーンへ投射される画像光のスクリーンからの
   反射光が該ミラーに再反射されて再びスクリーン上に入
   射しないようにしたことを特徴とする背面投射型画像表
   示装置。 ８、画像光が上記スクリーンへ背面から斜めに投射され
   るように上記ミラーが配置されている請求項７記載の背
   面投射型画像表示装置。