JPS6378140A - 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。現在では、映像管２投写レンズ、透過型スクリ
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９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５
７−１０９４８１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７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８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７図に示した構成の投写型テレビジョン装置に第８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木の投写レンズ
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８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、両面全体の
輝度を高（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９図に示すように、第８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
ら出射する光源群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ｖＡ）
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４１
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
ティキュ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２の透光性板は入射側面に配
設された同心円状で正屈折力のフレネルレンズと、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
手段とを備え、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、全反射直後の光束が前記プリズム素子の稜線に垂
直な平面内で発散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、第１の透光性板
を屈折透過し、第２の透光性１反のフレネルレンズ番屈
折透過する。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発散光束
となり、またスクリーンの中心を含みプリズム素子の稜
線に平行な平面内への射影も発散光束となる。フレネル
レンズは正屈折力を有するので、フレネルレンズに発散
光束が入射するとその屈折光束は発散角が小さくなって
平行光束に近くなり、平均的に見て第２の透光性板の内
部を進行する光線が中心軸と平行に近くなる。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室スクリーンの
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、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１９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２
の透光性板２０には光拡散材が混入され、入射側面に同
心円状で正屈折力のフレネルレンズ２２が配設され、出
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２８　（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の稜線２９に垂直な平面３０
上にあり、この平面３０は画像の垂直方向に一致する。

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６００ｆ１．横
８００ｍ、基準物点２４と中心２７とを結ぶ直線３１の
長さは１）００ｍで、この直＆１）３１が中心軸２８と
なす角度５５°である。

プリズム素子２１、フレネルレンズ２２およびレンティ
キュラ素子２３のピッチはそれぞれ０．　５ｍ、０．２
曹ｌ、０．７ｆｌ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、第１の透光性板１９を出射し
、第２の透光性板２０のフレネルレンズ２２に入射する
。

第３図は、基準物点２４から出て第１の透光性板１９の
１つのプリズム素子に入射する光線と第１の透光性板１
９から出射する光線の様子を示したものである。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３２は中心軸２
８から上下方向に離れた位置にある平面はど垂直方向傾
斜角が大きい、また、１つの平面３２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ｆａｔと第４図（ｂｌは第３図に示した出射光線
の様子を水平基準面３３への射影と垂直基準面３４への
射影との２つに分けて示したものである。

水平基準面３３と垂直基準面３４はそれぞれ中心軸２８
を含み水平方向と垂直方向に拡がる平面である。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への射影を仮想物点３
５から出たようにすることができる。出射光線の水平基
準面３３への射影は、基準物点２４から第１の透光性板
１９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図は第２の透光性板２０のフレネルレンズ２２と全
く同一の構成のフレネルレンズ板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。

第１の透光性板１９の中心２７から仮想物点３５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
第１の透光性板１９に重ね合わせた場合を考える。第４
図（ａ）、第４図（ｂｌおよび第５図とから基準物点２
４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２の透光性板２０の内部を進行する光線
は中心軸２日と平行に近いことがわかる。

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。

上述のように第２の透光性板２０の内部を進行する光束
の指向性の中心方向が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も、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。

本発明の他の実施例について説明する。

第」図に示した構成における第２の透光性板２０の出射
側面を、第６図に示すような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４４を配列したものに置換
することもできる。このレンティキエラ素子４４は出射
側面に曲率半径の異なる２種類の日清Ｗ４５，４６を交
互に配設し、一方の円筒面４６の中央部にＶ字状の溝４
７を設けたものである０円筒面４５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４８が７字状の溝４
７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４６のレンズ作用により水平方向に拡散しな
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）１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２２の特性を適当に変えることにより、第１の透光
性１）９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 以上述べたごとく本発明によれば、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、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、任意の位置から出る出射
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通過型スクリーンの
構成を示す一部破断斜視図、第２図は同ｉ３通型スクリ
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ｆａｔ、　
（ｂｌはそれぞれプリズム素子の垂直方向と水平方向に
おける作用を説明するための線図、第５図はフレネルレ
ンズ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断面
図、第７図は従来の投写型テレビジボン装置の構成を示
す断面図、第８図は第７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９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
２０透光性板、２１・・・・・・プリズム素子、２２・
・・・・・フレネルレンズ、２３．４４・・・・・・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　ほか１名ィ９−４’
ｒクジ１だ＋ＩＩ３〔 旬−・−す２シ　プ ２ｆ−−アリス゛≦１）３− ？２−−〜）し半ルレシス。 δ３　１　　図　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２３−−Ｌノデｆｆｉう衆）２４−一
一蟇竿↑司、！。 第５図 ３ｑ 第６図 第７図

Claims (8)

【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２の透光性板は入射側面に
   配設された同心円状で正屈折力のフレネルレンズと、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
   散手段とを備え、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、全反射直後の光束が前記プリズム素子の稜線に
   垂直な平面内で発散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
   した投写光束が第２の透光性板のフレネルレンズで屈折
   するときに、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第２の透光性板のフレ
   ネルレンズで屈折するとき、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、前記第１の透光性板の
   中心軸上の仮想的な物点から出たような発散光束となっ
   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）仮想的な物点から第１の透光性板の中心までの距
   離は、基準物点の位置から前記第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
   （４）項記載の透過型スクリーン。
6. （６）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。
7. （７）第２の透光性板の出射側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。
8. （８）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（７）項のいずれかに記
   載の透過型スクリーン。