JPH03174137A - 背面投影スクリーン - 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〕 この発明は投影装置に使用される背面投影スクリーンに
関するものである。

〔従来の技術〕

透光性のスクリーンにその背面側から光画像を投影して
このスクリーン投影画像をスクリーン表面側から観察さ
せる背面投影型プロジェクタ等の投影装置に使用される
背面投影スクリーンとして、その観察面つまりスクリー
ン表面に、多数のレンズ単位が連続するレンチキュラー
レンズを形成したものが知られている。このレンチキュ
ラーレンズを形成した背面投影スクリーンは、その背面
側から入射して表面側に出射する光を、スクリーン表面
においてレンチキュラーレンズにより拡散させるように
したもので、このスクリ、−ンは、平面スクリー゛ンに
比べて投影画像の視野角が大きいという利点をもってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、表面にレンチキュラーレンズを形成した背面
投影スクリーンとしては、従来、頂部をレンズ部とし両
側の傾斜面をスクリーン背面側からの入射光を前記レン
ズ部に向けて反射させる全反射面としたレンズ単位が連
続するレンチキュラーレンズをスクリーン表面に形成し
たものが知られているが、従来の背面投影スクリーンは
、そのレンチキュラーレンズの各レンズ単位のレンズ部
を球面レンズ面のものとしているために、各レンズ単位
のレンズ部における光の拡散範囲が小さく、したがって
視野角をあまり大きくできないという問題をもっていた
。しかも従来の背面投影スクリーンでは、レンチキュラ
ーレンズの各レンズ単位の両側の全反射面を直線状の傾
斜面としているために、この全反射面によってレンズ部
に向けて反射された光のうち、レンズ部のレンズ面に対
して全反射角に近い角度で入射する光が、レンズ面でス
クリーン背面方向に反射されることになり、そのために
光のロスが多くて画面が暗くなるという問題をもってい
た。

この発明は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、背面側から入射し
て表面側に出射する光をスクリーン表面において広範囲
に拡散させて視野角を大きくすることができるとともに
、レンチキュラーレンズの各レンズ単位の全反射面でレ
ンズ部に向けて反射される光をロスなくスクリーン表面
側に透過させて画面を明るくすることができる背面投影
スクリーンを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、スクリーン表面に、頂部をレンズ部とし両
側面を全反射面とした多数のレンズ単位が連続するレン
チキュラーレンズを形成してなり、かつ前記レンチキュ
ラーレンズの各レンズ単位のレンズ部は、その中央部と
外側縁部との間に非球面レンズ面を形成し外側縁部には
凸レンズ面およびこの凸レンズ面から外側縁側には・ぼ
水平に延長された平坦面を形成するとともに中央部にこ
のレンズ単位の両側の全反射面とそれぞれ対向する直線
面を形成した形状とし、さらに前記各レンズ単位の両側
の全反射面を、スクリーン背面側からの入射光を前記直
線面に向けて反射集光させる彎曲面とするとともに、こ
の全反射面の上、端側に、ほぼ垂直に立上る立上り面を
形成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

すなわち、この発明の背面投影スクリーンは、スクリー
ン表面に形成するレンチキュラーレンズの各レンズ単位
のレンズ部に、球面レンズよりも光の拡散角度が大きい
非球面レンズ面を形成することによって、背面側から入
射して表面側に出射する光を前記非球面レンズ面で広範
囲に拡散させるようにし、さらに、前記レンズ単位の両
側の全反射面を、スクリーン背面側からの入射光をレン
ズ部中央の直線面に反射集光させる彎曲面とすることに
より、この全反射面で反射される光をこの全反射面と対
向する直線面を通して反射を起させることなく透過させ
るようにするとともに、前記全反射面の上端側にほぼ垂
直な立上り面を形成することによって、レンズ部の両側
縁部付近に入射する光のほとんどを、全反射面で反射さ
せることなくレンズ部両側縁部の凸レンズ面および平坦
面に入射させてこの凸レンズ面および平坦面を透過させ
るようにしたものであり、この背面投影スクリーンによ
れば、背面側から入射して表面側に出射する光をスクリ
ーン表面において広範囲に拡散させて視野角を大きくす
ることができるとともに、レンチキュラーレンズの各レ
ンズ単位の全反射面でレンズ部に向けて反射される光を
ロスなくスクリーン表面側に透過させて画面を明るくす
ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は背面投影スクリーンの一部分を示したもので、
ｌはアクリル樹脂等の透明樹脂シートからなるスクリー
ン本体であり、その・表面つまり観察面には、全面にわ
たってレンチキュラーレンズ２が一体に形成されている
。なお、この背面投影スクリーンは、透明樹脂シートの
加熱プレスまたは、透明樹脂の押出し成形あるいは射出
成形により製造されたものである。

上記レンチキュラーレンズ２は、微小中の直線状レンズ
単位３．３を多数本連続させて平行に形成したもので、
各レンズ単位３．３は、例えばその巾（基部の最大中）
Ｗが１．２ＩＩｍｓ高さｈがＱ、８７５ｍｍの寸法とさ
れている。この各レンズ単位３．３は、その頂部をレン
ズ部４とし、両側面を全反射面５，５としたもので、そ
の頂部のレンズ部５は、その中央部を凹入させて、この
凹入部の底面を凸レンズ面４　ａ　ｓ両側面を前記全反
射面５゜５とそれぞれ対向する傾斜直線面４ｂ、４ｂと
するとともに、前記凹入部の両側に、レンズ部中央側を
頂点とする凸レンズ状の非球面レンズ面４ｃ。

４Ｃを形成し、さらにレンズ部両側縁部に、レンズ部外
側縁側を頂点とする凸レンズ面４ｄ、４ｄと、この凸レ
ンズ面４ｄ、４ｄの頂点から外側にほぼ水平に延長する
平坦面水平面４ｅ、４ｅを形成した形状となっている。

なお、前記レンズ部中央の凸レンズ面４ａの巾ΔＷは０
．０７ｍａｓこの凸レンズ面４ａの曲率半径はＱ、０５
＋＋＋ｎであり、また、前記非球面レンズ面４ｃ、４ｃ
は１０次式により表わされる非球面とされ、両側縁部の
凸レンズ面４ｄ、４ｄの曲率半径ＲはＯ，ｂ＋＋ｍとさ
れている。

また、各レンズ単位３．３の両側の全反射面５゜５は、
スクリーンの背面側から入射する平行光を前記レンズ部
４の中央の直線面４ｂ、４ｂに向けて反射集光させる放
物面に形成されており、この放物面は、その焦点を前記
直線面４ｂ、４ｂ上に結ぶような曲面（この実施例では
ｙ　−０，４ｘ２で表わされる曲面）とされている。さ
らにこの全反射面５．５の上端側は、スクリーン本体１
面に対してほぼ垂直に立上る直線状立上り面５ａとされ
ており、この立上り面５ａ、５ａの高さつまり全反射面
５の放物面部の上端からレンズ単位３の頂部（凸レンズ
面４ｄの側縁）までの距離Δｈは約０．２１５ｇｍとさ
れている。

第２図は上記レンチキュラーレンズ２の１つのレンズ単
位３の光拡散状態を示じたもので、レンズ単位３のレン
ズ部４に直接入射する光のうち、各レンズ面４ａ、４ｃ
、４ｄを透過する光は図示のように屈折拡散され、外側
縁の平坦面４ｅを透過する光は、スクリーンの材質（例
えばアクリル樹脂）と空気との光屈折率の差によって屈
折される。また、レンズ単位３の両側の放物面状全反射
面５．５に入射した平行光は、この全反射面５゜５によ
りレンズ部４の中央部に形成した凸レンズ面４ａの両側
の直線面４ｂ、４ｂに向けて反射集光され、この直線面
４ｂ、４ｂを透過して図示のように屈折拡散される。

しかして、この背面投影スクリーンにおいては、レンチ
キュラーレンズ２のレンズ単位３，３のレンズ部４の中
央部と両側縁部との間の部分を、球面レンズよりも光の
拡散角度が大きい非球面レンズ面４ｃ、４ｃとしている
から、スクリーン表面において光を広範囲に拡散させる
ことができる。

また、この背面投影スクリーンでは、レンチキュラーレ
ンズ２の各レンズ単位３．３の両側の全反射面５，５を
上記のような放物面とすることにより、スクリーン背面
側から入射して全反射面５゜５で反射される光をレンズ
部４の中央部に形成した直線面４ｂ、４ｂに集光させる
ようにするとともに、前記直線面４ｂ、４ｂを全反射面
５，５と対向させているから、全反射面５．５で反射さ
れて直線面４ｂ、４ｂに入射する光は反射されることな
くこの直線面４ｂ、４ｂを透過するとになり、したがっ
てこの背面投影スクリーンによれば、各レンズ単位３，
３の全反射面５，５でレンズ部４に向けて反射される光
をロスなくスクリーン表面側に透過させることができる
。なお、この実施例において放物面状全反射面５，５を
前記直線面４ｂ、４ｂ上に焦点を結ぶような曲面とした
のは、放物面状全反射面５，５で反射された光の直線面
４ｂ、４ｂでの拡散角度を最も大きくするためである。

また、スクリーンに背面側から入射した平行光のうち、
前記直線面４ｂ、４ｂに入射した光は、この直線面４ｂ
の傾斜角度によっては直線面４ｂで非球面レンズ面４ｃ
側に反射され、さらに非球面レンズ面４ｃへの入射角に
よってはこの非球面レンズ面４ｃでスクリーン背面側に
反射されるが、前記直線面４ｂ、４ｂの巾（高さ）はか
なり小さいために、この直線面４ｂ、４ｂでの光反射に
よる光のロスは僅かであり、この光のロスに比べれば、
全反射面５．５からの反射光を全て直線面４ｂ、４ｂか
らスクリーン表面側に透過させられるという効果の方が
格段に大きいから、前記直線面４ｂ、４ｂによる光のロ
スは無視することができる。さらに上記実施例では、直
線面４ｂ。

４ｂの間に凸レンズ面４ａを形成しているために、スク
リーンを真正面から見たときに直線面４ｂ。

４ｂ部分が入射平行光の反射により暗くなるのを、凸レ
ンズ面４ａでの光拡散によって補うことができる。しか
も、上記背面投影スクリーンでは、レンチキユラーレン
ズ２のレンズ単位３．３の両側の全反射面５．５の上端
側に、ほぼ垂直に立上る直線状立上り面５ａ、５ａを形
成しているから、レンズ部４の両側縁部付近に入射する
光のほとんどを、全反射面５，５で反射させることなく
レンズ部両側縁部の凸レンズ面５ｄおよび平坦面５ｅに
入射させることができ、したがって全反射面５゜５の上
端を直接レンズ部４につないだ場合のように、全反射面
の上端近くからレンズ部４の側縁部付近に向けて反射さ
れる光がレンズ部４のレンズ面にその全反射角方向から
入射してこのレンズ面でスクリーン背面方向に反射され
ることはないから、レンズ部４の両側縁部付近に入射す
る光のほとんどを直接凸レンズ面５ｄおよび平坦面５ｅ
に入射させて反射を生じることなくこの凸レンズ面５ｄ
および平坦面５ｅを透過させることができる。

なお、全反射面５．５の上端側の立上り面５ａ。

５ａは、スクリーンの底形における型抜きの関係で完全
な垂直面とすることができないために、この立上り面５
ａ、５ａは僅かながら傾いており、したがってスクリー
ンの背面側から立上り面５ａ。

５ａに向かって入射した平行光はこの立上り面５ａ、５
ａで反射されてレンズ部４の両側縁部付近に入射するが
、上記立上り面５ａ・、５ａで反射された光はレンズ部
両側縁部に形成したほぼ水平な平坦面４ｅ、４ｅに直角
に近い角度で入射して反射されることなくこの平坦面４
ｅ、４ｅを透過するから、立上り面５ａ、５ａで反射さ
れてレンズ部４の側縁部付近に入射した光がレンズ面で
反射されて光のロスを生じることはない。

したがって、この背面投影スクリーンによれば、背面側
から入射して表面側に出射する光をスクリーン表面にお
いて広範囲に拡散させて視野角を大きくすることができ
るとともに、レンチキュラーレンズ２の各レンズ単位３
．３の全反射面でレンズ部４に向けて反射される光をロ
スなくスクリーン表面側に透過させて画面を明るくする
二とができる。

なお、背面投影型プロジェクタ等の投影装置には、画像
を拡大せずにスクリーンに投影する原寸画像投影型もの
と、画像を投影レンズにより拡大してスクリーンに投影
する拡大画像投影型のものとがあり、さらにいずれの投
影装置にも、スクリーン面に対して垂直な方向から画像
を投影する垂直投影方式のものと、スクリーン面に対し
て斜め方向から画像を投影する斜め投影方式のものとが
あるが、原寸画像投影型でかつ垂直投影方式の投影装置
の場合は、投影源からの投影光がスクリーン面に対して
垂直な平行光であるから、この光をそのままスクリーン
に入射させてやればよい。また、原寸画像投影型であっ
ても斜め投影方式の場合は、投影源からの光（平行光）
がスクリーン面に対して斜め方向から入射するし、また
拡大画像投影型の投影装置の場合は、投影源からの光が
拡がりながらスクリーン入射するが、この場合には、ス
クリーンの背面側に投影源からの光を屈折させてスクリ
ーン面に垂直な平行光とするフレネルレンズを配置する
か、あるいは上記フレネルレンズをスクリーンの背面に
一体に形成して、投影源からの光を上記フレネルレンズ
を通してスクリーンに入射させてやればよく、さらに拡
大画像投影型でかつ斜め投影方式の場合は、スクリーン
の背面側に、拡がりながら入射する光を平行光とするフ
レネルレンズと、光の方向をスクリ・−ン面に対して垂
直にするフレネルレンズとを配置して（ただし一方のフ
レネルレンズはスクリーンの背面に形成してもよい）、
投影源からの光をスクリーン面に対して垂直な平行光に
してスクリーンに入射させてやればよい。

また、上記実施例では、レンチキュラーレンズ２の各レ
ンズ単位３，３の両側の全反射面５．５を放物面として
いるが、この全反射面５，５は、スクリーン背面側から
の入射光をレンズ部中央の直線面４ｂ、４ｂに向けて反
射集光させる直面をもつものであれば、例えば楕円面等
の彎曲面としてもよい。さらに上記実施例では、スクリ
ーンをアクリル樹脂等の透明樹脂で形成しているが、こ
の背面投影スクリーンは、光拡散微粒子を混入させた透
明樹脂や、−面に光拡散層を形成した透明樹脂シートで
形成してもよい。

〔発明の効果〕

この発明の背面投影スクリーンは、スクリーン表面に、
頂部をレンズ部とし両側面を全反射面とした多数のレン
ズ単位が連続するレンチキュラーレンズを形成してなり
、かつ前記レンチキュラーレンズの各レンズ単位のレン
ズ部は、その中央部と外側縁部との間に非球面レンズ面
を形成し外側縁部には凸レンズ面およびこの凸レンズ面
から外側縁側にほぼ水平に延長された平坦面を形成する
とともに中央部にこのレンズ単位の両側の全反射面とそ
れぞれ対向する直線面を形成した形状とし、さらに前記
各レンズ単位の両側の全反射面を、スクリーン背面側か
らの入射光を前記直線面に向けて反射集光させる彎曲面
とするとともに、この全反射面の上端側に、ほぼ垂直に
立上る立上り面を形成したものであるから、背面側から
入射して表面側に出射する光をスクリーン表面において
広範囲に拡散させて視野角を大きくすることができると
ともに、レンチキュラーレンズの各レンズ単位の全反射
面でレンズ部に向けて反射される光をロスなくスクリー
ン表面側に透過させて画面を明るくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示す背面投
影スクリーンの一部分の斜視図および１つのレンズ単位
の光拡散状態図である。 １・・・スクリーン本体、２・・・レンチキュラーレン
ズ、３・・・レンズ単位、４・・・レンズ部、４ｂ・・
・直線面、 ｂ・・・非球面レンズ面、 ｄ・・・凸レンズ面、 ｅ・・・平坦面、 ５・・・全反射面、 ・・・立上り面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 背面側から投影される光画像を表面側から観察させる背
   面投影スクリーンであって、スクリーン表面に、頂部を
   レンズ部とし両側面を全反射面とした多数のレンズ単位
   が連続するレンチキュラーレンズを形成してなり、かつ
   前記レンチキュラーレンズの各レンズ単位のレンズ部は
   、その中央部と外側縁部との間に非球面レンズ面を形成
   し外側縁部には凸レンズ面およびこの凸レンズ面から外
   側縁側にほぼ水平に延長された平坦面を形成するととも
   に中央部にこのレンズ単位の両側の全反射面とそれぞれ
   対向する直線面を形成した形状とし、さらに前記各レン
   ズ単位の両側の全反射面を、スクリーン背面側からの入
   射光を前記直線面に向けて反射集光させる彎曲面とする
   とともに、この全反射面の上端側に、ほぼ垂直に立上る
   立上り面を形成したことを特徴とする背面投影スクリー
   ン。