JPH0384532A - 背面投写スクリーン - 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） 本発明は、スクリーンか、背面側に配設された複数の１
次画像源で供給された画像を該スクリーンの前面側に表
示するための前面側と背面側を有し、このスクリーンは
、半透明なプレートを有し、このプレートの前面側には
、該プレートを横切って一方向に延在する、この方向に
直角な第１の平面内に光を拡散するための平行に配設さ
れた多数の第１光拡散素子が設けられ、この素子は、全
内面反射を得るために急な縁を有し、透過および屈折の
ための部分をそなえた頂部を有する背面投写スクリーン
に関するものである （従来の技術） 背面投写スクリーンは、ビデオおよび映画の背面表示シ
ステム、レーダースクリーン、航空機および船舶シミュ
レータおよびマイクロリーダのようなその他の種々の表
示システムに用いられている。このような表示システム
では、１次画像源で発生された画像は投写レンズシステ
ムによって背面投写スクリーンの背面側に投写される。

この投写スクリーンは、入射光をスクリーンの前面側の
視聴スペースに拡げる。

カラーテレビジョンまたはビデオプログラムの現在の投
写システムは、別々の投写レンズシステムでスクリーン
に投射される原色の赤、緑および青の３つの１次画像源
を有する。各原色画像源の光の強さは、関係の画像源お
よび関連した投写レンズシステムの光軸上で最大である
。３つの画像源は互に並置されるか重ねられて配設され
るので、前記の軸は、投写スクリーンの位置において成
る角度で延在し、このため何等かの別の手段を講じなけ
れば視聴者はその視聴スペース内における該視聴者の位
置に応じた色ずれを見る。

欧州特許公開公報第０１４８５２９号には、水平方向の
この色ずれを最大限に低減した背面投写スクリーンが記
載されている。これは、スクリーンの前面側に垂直に延
在する光拡散素子を設け、これ等の光拡散素子の高さと
幅の比が少なくともｌ：ｌで、その頂部が最大で底部の
幅の半分の幅を有し、この頂部が特別な形のへこみを有
するようにすることにより達成されている。この点に関
し、光拡散素子の“高さ”というのはスクリーン面に対
して垂直な最大の凹凸を意味するものと理解され度い。

スクリーンによる周囲光の反射を防いで表示画像のコン
トラストを増すために、光吸収物質を素子間の深い溝内
に設けてもよい。スクリーンの背面側に入射する１次画
像源よりの光は急な縁の全内面反射のために輪郭の頂部
に導かれるので、この光に対して大きな透過が存する。

急な縁と弯曲した平坦な頂部との組合せのために、水平
方向の広い均分布が得られる。縁での反復された反射の
結果、前面側における光の拡がりは１次画像の位置に大
きく依存する。

垂直に延在する素子は、背面を経て入る光を左右に略々
８５°の領域水平方向に拡げる。光拡散素子は垂直方向
には目立つ程の効果を有しないので、光をその方向に拡
げるためには別の手段を取らねばならない。例えばプレ
ートの背面側の粗面化または前記の欧州特許公開公報に
提案されたようなプレートへの光拡散物質の付設である
。刊行物「アイ・イー・イー・イー・トランザクション
ズ・オン・コンス−マー・エレクトロニクス（ｒＥＥＥ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）　Ｊ　１９８５年ｖｏ１．　
ＣＨ３Ｉ、　Ｎａ３．第１８５−１９２頁のアール・ブ
ラッドレー（Ｒ，Ｂｒａｄｌｙ）氏外の論文「ウルトラ
ワイド・ヴイユーイング・アングル・リヤ・プロジェク
ション・スクリーン（Ｕｌｔｒａｗｉｄｅ　Ｖｉｅｗｉ
ｎｇ　ａｎｇｌｅｒｅａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　５
ｃｒｅａｎ）　Ｊには、離れた屈折率を有する粒子より
成る所謂“バルク・デフユーザ（ｂｕｌｋ　ｄｉｆｆｕ
ｓｅｒ）”を設ける可能性が述べられている。

前記の欧州特許公開公報に記載されたスクリーンの大規
模な製造は技術的な困難に直面することかわかった。こ
のスクリーンは型によってレプリカ工程（ｒｅｐｌｉｃ
ａ　ｐｒｏｃｅｓｓ）を経てつくられるので、光拡散素
子の形状を型に取入れねばならない。これは、所要の形
を有する切削工具によって行われる。略々　１００ｃｍ
の対角線寸法、３：４のアスベスト比、１ｍｍのピッチ
すなわち１つの素子の縁から隣接素子の同じ縁迄の距離
を有するスクリーンに対しては切削工具は略々５００ｍ
切削せねばならない。

アスペクト比９：１６、やはり略々６０ｃｍの画像の高
さおよび略々０．５ｍｍのピッチを有する高品位テレビ
ジョン（ＨＤＴＶ）方式のスクリーンに対しては、切削
さるべき距離は略々１３００ｍである。

光拡散素子か、早い時期に切削された型の部分と後の時
期に切削された型の部分の間で形が変ることのないよう
に、切削工具は事実上摩耗することがあってはならない
。形の変化は、視聴者がはっきり見取ることのできる光
の拡がりに影響するので、許容できない。同じ理由で、
摩耗した工具を新しいのと取替えることは、この場合僅
かではあるがはっきりとわかる光の拡かりの変化が生じ
るので不可能である。このため、切削工具の材料として
適するのはダイヤモンドだけである。けれどもこのこと
は、前記の欧州特許公開公報に記載されたような形状を
ダイヤモンド切削工具に与えることが不可能であるとい
う問題を呈する。

このような制限のために、前面側に設けられた素子が最
適よりも劣る色の拡がりを有し、このため幾らかの色ず
れか残るスクリーンを受は入れねばならない。

（発明か解決しようとする課題） 本発明の目的は、前述した技術的な制限に拘らず、大き
な表面積を有し且つ事実上目につく色ずれのない背面投
写スクリーンを得ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は次の特徴を有す
るものである。すなわち、プレートの背面側には、光が
プレートに入ると既に光を前記の方向に直角な平面内に
拡散するために大体前記の方向に延在する平行に配設さ
れた第２光拡散素子か設けられたことを特徴とするもの
である。スクリーンの背面側の第２光拡散素子の使用は
、第１光拡散素子が最適よりも劣る結果として生じる色
ずれに対して適切な救済法であることが見出された。

スクリーンの前面側と背面側の両方に光を拡げるために
凹凸構造を設けること自体は欧州特許公開公報第０２８
１６９０号より知られていることは注目に値する。けれ
どもこの既知のスクリーンでは、両側の光拡散素子は互
いに直角をなしている。したがって、前面側の素子は光
の水平方向の拡かりを保証し、背面側の素子は光の垂直
方向の拡がりを保証する。それ故背面側の素子の機能は
、前述の欧州特許公開公報第０１４８５２９号に記載さ
れたスクリーンの粗面化またはデフユーザに相当する。

この既知の素子は色ずれを減少する機能を有しない。

本発明の背面投写スクリーンの一実施例では、第２光拡
散素子のピッチは第１光拡散素子のピッチよりも著しく
小さい。この背面投写スクリーンでは、第２光拡散素子
のピッチは最大で第１光拡散素子のピッチの略々１１５
であるのが好ましい。

第２光拡散素子は前面側の光拡散素子よりも遥かに小さ
いので、目につく程のモアレ干渉は存しない。その結果
、背面側の光拡散素子は前面側の素子に対して整列する
必要がない、すなわちプレートの両側の素子間に一定の
関係を維持することは必要ない。スクリーンの前面側と
背面側のピッチ間の略々１：５の比が、モアレ効果と製
造要件の間の妥協として容認できる。

第１と第２光拡散素子は互に一定の関係を有する必要が
ないので、これ等の素子を正確に同じ方向に設けること
は必要ない。本発明の背面投写スクリーンは、第２光拡
散素子が、第１光拡散素子の延在する方向に最大で３０
°の角度の方向に延在するのが好ましい。背面側の光拡
散素子を該素子が前面側の素子と平行でないように設け
ることにより、第２光拡散素子は光の垂直方向への拡散
に寄与する。けれども、第１光拡散素子と第２光拡散素
子間の角度は余り大きくすべきではない、というのは、
余りに大きくすると本発明により期待される効果が失わ
れ、色誤差が入ってくるからである。

本発明の背面投写スクリーンの一実施例では、第２光拡
散素子は、スクリーンの背面側に実質的に垂直に入射す
る光を最大で略々２０°の角度で屈折する。この角度は
、気づく程の色ずれを除ぐのに十分であり、また、背面
側の素子は、プレートを製造する上で有利な小さな凹凸
を示すてけであることが見出された。

本発明の背面投写スクリーンはまた、第２光拡散素子の
表面とプレートの平面との間の最大角度が略々２０°と
略々４０°の間の値を有する。ポリメチルメタアクリレ
−）　（ＰＭＭＡ）のような投写スクリーン用の通常の
材料は略々１．５の屈折率ｎを有する。前記の略々２０
’と略々４０°の幾何角は、ｎのこの値において略々前
述の偏向を生じる。

本発明の背面投写スクリーンの一実施例では、第２光拡
散素子は凹状素子である。けれどら別の実施例では、第
２光拡散素子は凸状素子である。

本発明の背面投写スクリーンの更に別の実施例では、第
２光拡散素子の複数は凸状て複数は凹状である。これに
関して、この実施例は更に凸状と凹状の第２光拡散素子
は交互にすることができる。

凸状および／または凹状の光拡散素子の所定の形状の選
択と凸状および／または凹状の光拡散素子の正確な形は
、とりわけ、スクリーンの前面側の第１光拡散素子とス
クリーンの製造に用いられるプロセスに依存する。

本発明の背面投写スクリーンの好ましい一実施例では、
第２光拡散素子の断面は略々円弧の形を有する。これに
関し、円弧は略々６０°の弧を形成することかできる。

この形は、何等の技術上の問題なしに比較的簡単につく
ることができる。

本発明の背面投写スクリーンでは、デフユーザかプレー
ト内に配設される。プレート材塊内に光散乱力を与える
ことにより、垂直方向に拡がる光が得られ、輪郭の僅か
な不純は均等化され、このため、特に第１光拡散素子に
関して、光の強さの分布のより漸次的な変化が得られる
。

本発明の背面投写スクリーンでは更にプレートの背面側
は反射防止性である。これにより、プレートの背面側の
反射およびプレートの前面側を経て入る周囲光の反射に
よる、１次画像源より来る光の両方の損失が減少される
。背面側は、その上に一層または多層より成る通常のク
ラッドを設けるか、または該背面側に「オブティカ・ア
クタ（Ｏｐｔｉｃａ　Ａｃｔａ）　Ｊ　１９８２年、　
Ｖｏ　１．２９．　Ｎα７の第９９３＝１００９頁に記
載されたような微細凹凸構造を設けることによって反射
防止性にするとこができる。

（実施例） 以下に本発明を添付の図面を参照して更に詳しく説明す
る。

第１図は、カラーテレビジョンまたはビデオプログラム
を表示する背面投写システムの水平路断面図で、このシ
ステムは、公知の背面投写スクリーンを有している。こ
の第１図では符号１１．１２および１３は、３つの１次
画像源例えば夫々の表示窓１４．１５および１６にカラ
ービデオ画像の赤、緑および青成分を発生する陰極線管
を示す。かくして形成された画像成分は、夫々１つのレ
ンズとして略図的に示した投写レンズシステム２１．２
２および２３によって投写スクリーン３０に投写される
。図のスクリーンは２つのプレートを有する。背面プレ
ー）３１は、投写レンズシステムの瞳孔か視聴スペース
内にイメージされるようにフレネル構造を有する。前面
プレート４０は、その前面側に、光を図の紙面内すなわ
ち水平面内に拡げる素子４１を有する。

これ等の素子は、図の紙面を横切ってスクリーンの高さ
にわたって延在する。頂部がへこみを有するこれ等の素
子は、水平方向への光の拡がりおよび前記の面内の色ず
れに関して非常に良好な特性を有する。高さＤが少なく
とも幅Ｂの半分であるこのような構造は、前記の欧州特
許公開公報第０１４８５２９号に記載されている。紙面
に直角すなわち垂直方向の光の拡がりは、図のスクリー
ンにおいては、その目的てプレートに入れられた、屈折
率がプレートの材料の屈折率と離れた多数の透明粒子４
２より生ずる。

既に述べたように、最大で略々１ｍｍの非常に小さなピ
ッチを有するこの凹凸構造を付与することは技術的な困
難に直面する。この技術的問題のために、スクリーンの
前面側に第２図に示したような凹凸を設ける方が好まし
い。この輪郭は色ずれに関してそれ程良好な特性を有し
ないので、スクリーンの背面側に非常に小さなピッチを
有する簡単な凹凸が設けられる。

プレート５０の前面側には、２つの急な縁５２および５
３と、向い合って位置する２つの円弧５４および５５よ
り成る頂部とを有する光拡散素子５１が設けられる。深
い溝５６が２つの隣接する素子の縁の間に残される。こ
の溝５６の底はできるだけ狭く、隣接する素子の縁５２
と５３が直接続くのが好ましい。

凹凸輪郭の寸法は例えば次の通りである。縁がプレート
の垂線に対して延在する角度は略々１５゜で、したがっ
て縁で囲まれる角度は略々３０°である。素子の幅Ｂは
略々５２０μｍで、幅すは略々２０μｍであり、したか
ってピッチは５４０μｍである。

くぼみの最も深い点迄の素子の高さｈｌは例えば２４５
μｍで、該素子の全高ｈ２は３４０μｍである。若し所
望ならば、これ等の値は、機能を落とすことなしに５０
％減らすことかできる。残る色ずれを低減するために、
プレートの背面側に、略々円弧の形を有する第２光拡散
素子６１か設けられる。１つの素子の表面の端の垂線と
プレートの平面の垂線との間の角αは略々３０°で、し
たかって２つの隣接する素子の表面で囲まれる角βは１
２０°である。

１つの素子の幅ｐは例えば１００μｍである。若し必要
ならば、この幅を５０％減らし、したがって略々５０μ
ｍとすることができる。第２光拡散素子６１が第１光拡
散素子５１に対して固定された位置を有しまたはこれに
正確に平行に整列される必要はない。垂直方向への光の
拡がりを得るために、バルクデフユーザが例えば離れた
屈折率を有する透明粒子５７の形でプレート内に入れら
れる。

第３図はプレートの別の実施例を示す。背面側の光拡散
素子が凸状であった第２図と反対に、背面側の光拡散素
子６２は凹状である。このプレートを投写システムに使
用する場合、角αおよびβと幅ｐとの値は第２図に示し
たプレートの値と等しくすることができる。

第４図はプレートの第３実施例をやはり断面図で示す。

この第４図では、光拡散素子６３は交互に凸状と凹状で
、互に混じり合う。凸状素子と凹状素子のピッチｐ、と
ｐ２は等しくても或は等しくなくてもよい。

スクリーンの背面側は例えば反射防止性にされる。これ
は、例えば背面側に通常の単一層または多層反射防止被
覆を設けることによって実現することかできるが、欧州
特許公開公報第０１３１３４１号に記載されたように背
面側に一定の厚さの層で被覆された細かい粗面を設ける
ことによっても実現することかできる。更に、背面側に
、所謂“モスアイ構造（ｍｏｔｈ　ｅｙｅ　５ｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ）として知られまた例えば前述の刊行物「オブ
ティカ・アクタ」の同頁に記載された微細凹凸構造を設
けることも可能である。このやり方は、第２図および第
３図に示したスクリーンに適用することもてきる。

第５図に示したスクリーンの実施例は、縁が夫々２つの
線分５２ａ、　５２ｂと５３ａ、　５３ｂより成る光拡
散素子５１を有する。線分５２ａと５３ａは光拡散素子
の基部に位置し、スクリーンの平面の垂線に対し比較的
大きな角度で延在する。線分５２ｂと５３ｂは前記の垂
線に対して小さな角度で延在するかまたはスクリーンに
直角ですらある。光拡散素子のこの形は、背面側の構造
の変形の任意の１つと組合せることができる。

第６図は本発明のスクリーンの光の拡がりを示す。この
第６図では角度が横軸上にプロットされ、示された角度
において３つのｉ次画像源の夫々に対してスクリーンよ
り出る光の強さが縦軸上にプロットされている（任意の
単位で）。

光の強さは、赤、緑および青画像源よりの光に対して夫
々文字Ｒ，ＧおよびＢで示されている。

このグラフは、光の強さが３つの色の夫々に対して略々
等しく、略々±５０°の角度範囲内では３つの色のどれ
もはっきりと支配的でないことを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の投写スクリーンを有する背面投写システ
ムの略断面図、 第２図は本発明の背面投写スクリーンの一実施例の一部
の断面図、 第３，４および５図は夫々変形実施例の一部の断面図、 第６図は３つの画像源の夫々に対する角度の関数として
の光の強さを示すグラフである。 １１、１２．　ｉ３・・・１次画像源 ５０・・・プレート ５１・・・第１光拡散素子 ５２、５３・・・縁 ５２ａ、　５２ｂ、　５３ａ、　５３ｂ　−縁の線分５
４、５５・・・頂部の円弧 ６１、６２．６３・・・第２光拡散素子Ｆｆ６．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スクリーンが、背面側に配設された複数の１次画像
   源で供給された画像を該スクリーンの前面側に表示する
   ための前面側と背面側を有し、このスクリーンは、半透
   明なプレートを有し、このプレートの前面側には、該プ
   レートを横切って一方向に延在する、この方向に直角な
   第１の平面内に光を拡散するための平行に配設された多
   数の第１光拡散素子が設けられ、この素子は、全内面反
   射を得るために急な縁を有し、透過および屈折のための
   部分をそなえた頂部を有する背面投写スクリーンにおい
   て、プレートの背面側には、光がプレートに入ると既に
   光を前記の方向に直角な平面内に拡散するために大体前
   記の方向に延在する平行に配設された第２光拡散素子が
   設けられたことを特徴とする背面投写スクリーン。 ２、第２光拡散素子のピッチは第１光拡散素子のピッチ
   よりも著しく小さい請求項１記載の背面投写スクリーン
   。 ３、第２光拡散素子のピッチは最大で第１光拡散素子の
   ピッチの略々１／５である請求項１または２記載の背面
   投写スクリーン。 ４、第２光拡散素子は、第１光拡散素子が延在する方向
   に最大で３０°の角度の方向に延在する請求項１乃至３
   の何れか１項記載の背面投写スクリーン。 ５、第２光拡散素子は、スクリーンの背面側に実質的に
   垂直に入射する光を最大で略々２０°の角度で屈折する
   請求項１記載の背面投写スクリーン。 ６、第２光拡散素子の表面とプレートの平面との間の最
   大角度は略々２０°と略々４０°の間の値を有する請求
   項１乃至５の何れか１項記載の背面投写スクリーン。 ７、第２光拡散素子は凹状素子である請求項１乃至６の
   何れか１項記載の背面投写スクリーン。 ８、第２光拡散素子は凸状素子である請求項１乃至６の
   何れか１項記載の背面投写スクリーン。 ９、第２光拡散素子の複数は凸状で複数は凹状である請
   求項１乃至６の何れか１項記載の背面投写スクリーン。 １０、凸状と凹状の第２光拡散素子は交互になる請求項
   ９記載の背面投写スクリーン。 １１、第２光拡散素子の断面は略々円弧の形を有する請
   求項７乃至１０の何れか１項記載の背面投写スクリーン
   。 １２、円弧は略々６０°の弧を形成する請求項１１記載
   の背面投写スクリーン。 １３、デフューザがプレート内に配設された請求項１乃
   至１２の何れか１項記載の背面投写スクリーン。 １４、プレートの背面側は反射防止性である請求項１乃
   至１３の何れか１項記載の背面投写スクリーン。