JPH07121131B2 - フレネルレンズ及びカラ−投写テレビジヨンシステム - Google Patents
フレネルレンズ及びカラ−投写テレビジヨンシステムInfo
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- JPH07121131B2 JPH07121131B2 JP61273055A JP27305586A JPH07121131B2 JP H07121131 B2 JPH07121131 B2 JP H07121131B2 JP 61273055 A JP61273055 A JP 61273055A JP 27305586 A JP27305586 A JP 27305586A JP H07121131 B2 JPH07121131 B2 JP H07121131B2
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- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/72—Modifying the appearance of television pictures by optical filters or diffusing screens
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/54—Accessories
- G03B21/56—Projection screens
- G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
- G03B21/62—Translucent screens
- G03B21/625—Lenticular translucent screens
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- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、投写システムで用いられる投写スクリーン用
のフレネルレンズであって、光が少なくとも１個の投写
レンズから投写スクリーンに投写され、フレネルレンズ
がその一面に各々がファセット面とライザ面により構成
される多数のファセットを有し、ファセット面がこの一
面とファセット角を形成し、ライザ面がこの一面の法線
とライザ角を形成し、ファセット角がフレネルレンズの
中心からこのレンズの外側縁に向かって増大するフレネ
ルレンズに関するものである。
のフレネルレンズであって、光が少なくとも１個の投写
レンズから投写スクリーンに投写され、フレネルレンズ
がその一面に各々がファセット面とライザ面により構成
される多数のファセットを有し、ファセット面がこの一
面とファセット角を形成し、ライザ面がこの一面の法線
とライザ角を形成し、ファセット角がフレネルレンズの
中心からこのレンズの外側縁に向かって増大するフレネ
ルレンズに関するものである。
このようなフレネルレンズとこのレンズを有する投射ス
クリーンとは、例えば、米国特許第4,573,764号から既
知である。この米国特許は消費者向けの後方投写テレビ
ジョン（PTV）システムを示しているが、そこには３本
の陰極線管があり、TV画像の赤色、緑色及び青色部を形
成している。３個の投写レンズがこれらの映像を拡大
し、それを単一の面に収束せしめている。投写スクリー
ンはこの面に置かれる。大ていの視聴者はほぼ同じ垂直
位置に坐っているが、水平方向には広がっているから、
スクリーンは光を垂直方向よりも水平方向に分散させ
る。それ故、陰極線管から同じ光出力があると、良く設
計されたスクリーンは視野区域内で明るさを３ないし５
倍強める。
クリーンとは、例えば、米国特許第4,573,764号から既
知である。この米国特許は消費者向けの後方投写テレビ
ジョン（PTV）システムを示しているが、そこには３本
の陰極線管があり、TV画像の赤色、緑色及び青色部を形
成している。３個の投写レンズがこれらの映像を拡大
し、それを単一の面に収束せしめている。投写スクリー
ンはこの面に置かれる。大ていの視聴者はほぼ同じ垂直
位置に坐っているが、水平方向には広がっているから、
スクリーンは光を垂直方向よりも水平方向に分散させ
る。それ故、陰極線管から同じ光出力があると、良く設
計されたスクリーンは視野区域内で明るさを３ないし５
倍強める。
スクリーンは先ず視野レンズとして働き、光束を軸線方
向に向ける。次にこれは光を所望の半円錐角内に分散
し、水平方向にできるだけ幅広く光を拡げる。スクリー
ンは代表的にはレンチキュラ面を有する要素、光拡散構
造及びフレネルレンズを含む第２の要素を具えている。
向に向ける。次にこれは光を所望の半円錐角内に分散
し、水平方向にできるだけ幅広く光を拡げる。スクリー
ンは代表的にはレンチキュラ面を有する要素、光拡散構
造及びフレネルレンズを含む第２の要素を具えている。
フレネルレンズの目的は、PTVシステムの視野を大きく
するにある。実効的には、これは視野レンズとして働
く。これは投写レンズの射出瞳を視聴者の面に映すよう
に設計されている。視野レンズを欠くと、視聴空間の中
心の視聴者は陰極線の中心からの情報しか見られない。
視野レンズを用いると、光線は視聴者の方に曲げられ、
彼は全画像を見ることができる。フレネルレンズは投写
レンズの映像面に置かれるから、これは収差を導入しな
い。
するにある。実効的には、これは視野レンズとして働
く。これは投写レンズの射出瞳を視聴者の面に映すよう
に設計されている。視野レンズを欠くと、視聴空間の中
心の視聴者は陰極線の中心からの情報しか見られない。
視野レンズを用いると、光線は視聴者の方に曲げられ、
彼は全画像を見ることができる。フレネルレンズは投写
レンズの映像面に置かれるから、これは収差を導入しな
い。
たいていの後方PTVシステムは、レンチキュラー アレ
ーと黒色のストライプがスクリーンの全部に取り付けら
れ、スクリーンの後部にフレネルレンズが置かれた２部
スクリーンを用いている。直線状のレンチキュラー ア
レーは光を水平方向に分散させ、黒色のストライプは周
囲の室内の光の反射を小さくすることにより映像のコン
トラストを増す。
ーと黒色のストライプがスクリーンの全部に取り付けら
れ、スクリーンの後部にフレネルレンズが置かれた２部
スクリーンを用いている。直線状のレンチキュラー ア
レーは光を水平方向に分散させ、黒色のストライプは周
囲の室内の光の反射を小さくすることにより映像のコン
トラストを増す。
従来技術ではスクリーンは一片又は２枚で作られ、後方
投写又は前方投写の両方があった。これらのスクリーン
のフレネルレンズはライザ角が一定値のファセットを有
している。
投写又は前方投写の両方があった。これらのスクリーン
のフレネルレンズはライザ角が一定値のファセットを有
している。
フレネルレンズを具える従来のスクリーンの光学的性能
は、視聴者空間の寸法、カラー シフト、分解能及び効
率の点で限られていた。
は、視聴者空間の寸法、カラー シフト、分解能及び効
率の点で限られていた。
本発明は、フレネルレンズのファセットのライザ角の設
計に関するもので、その目的は、投写スクリーンの効
率、カラー バランス及び分解能を改良するにある。本
発明の主たる目的は、スクリーン光スループットを最大
にし、フレネルレンズの分解能を高め、画像のカラー
バランスを改良するにある。
計に関するもので、その目的は、投写スクリーンの効
率、カラー バランス及び分解能を改良するにある。本
発明の主たる目的は、スクリーン光スループットを最大
にし、フレネルレンズの分解能を高め、画像のカラー
バランスを改良するにある。
本発明に係るフレネルレンズは、効率と分解能を増すた
めに、ライザ角をフレネルレンズの中心から外側縁に向
かって増大させることを特徴とする。ライザ角をこのよ
うに増大させると、フレネルレンズの効率が増大し、２
個の端に置かれた投写レンズからの光の損失のパーセン
テージがバランスする。代表的には、３個のカラー投写
器に対応して３個の投写レンズが存在する。スクリーン
面に対する投写レンズの実行射出瞳の角度の張りが大き
くなると、最適なライザ角のためフレネルレンズの性能
も大きく改良される。特に、ライザ角は、レンズの中心
から外側縁に向かって、レンズの焦点距離、レンズの屈
折率及び瞳の角度張りの関数として変化する。本発明
は、フレネルレンズの各ファセットのライザ角を計算す
る正確な式を提供するが、これはほぼ線形関数で近似で
きる関係に従って変化する。レンズの中心から外側ファ
セットへ向かっての距離が大きくなるとライザ角も大き
くなる。実際上の考慮では、ライザ角は一般に或る最小
角より大きくし、モールディング技術でレンズを製造で
きるようにしなければならない。
めに、ライザ角をフレネルレンズの中心から外側縁に向
かって増大させることを特徴とする。ライザ角をこのよ
うに増大させると、フレネルレンズの効率が増大し、２
個の端に置かれた投写レンズからの光の損失のパーセン
テージがバランスする。代表的には、３個のカラー投写
器に対応して３個の投写レンズが存在する。スクリーン
面に対する投写レンズの実行射出瞳の角度の張りが大き
くなると、最適なライザ角のためフレネルレンズの性能
も大きく改良される。特に、ライザ角は、レンズの中心
から外側縁に向かって、レンズの焦点距離、レンズの屈
折率及び瞳の角度張りの関数として変化する。本発明
は、フレネルレンズの各ファセットのライザ角を計算す
る正確な式を提供するが、これはほぼ線形関数で近似で
きる関係に従って変化する。レンズの中心から外側ファ
セットへ向かっての距離が大きくなるとライザ角も大き
くなる。実際上の考慮では、ライザ角は一般に或る最小
角より大きくし、モールディング技術でレンズを製造で
きるようにしなければならない。
市販の後方投写テレビジョン装置（PTV）の関係で好適
な実施例を図面につき詳細に説明する。これは例示にす
ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
な実施例を図面につき詳細に説明する。これは例示にす
ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
第１図は、後方投写テレビジョン装置（PTV）の略図で
ある。３個の画像源、例えば、陰極線管T1,T2及びT
3が、夫々、赤色、緑色及び青色の画像を形成する。次
に、投写レンズL1,L2及びL3がこれらの画像を拡大し、
それらを単一の画像面IPに投写する。角γは、収束角で
ある。投写スクリーンSCをこの面に置き、光を第１図の
右側にいる視聴者の方に向ける。スクリーン自体は、
「アイ・イー・イー・イー トランザクションズ オン
コンシューマー エレクトロニクス」（IEEE Transac
tions on Consumer Electronics）,1985年８月号に載っ
ている論文「ウルトラワイド ビューイング アングル
リア プロジェクション テレビジョン スクリー
ン」（Ultawide Viewing Angle Rear Projection Telev
ision Screen）にやや詳しく述べられている。投写スク
リーンの一つの要素はフレネルレンズであり、これは光
束を視聴者の方に曲げることにより視野レンズとして働
く。
ある。３個の画像源、例えば、陰極線管T1,T2及びT
3が、夫々、赤色、緑色及び青色の画像を形成する。次
に、投写レンズL1,L2及びL3がこれらの画像を拡大し、
それらを単一の画像面IPに投写する。角γは、収束角で
ある。投写スクリーンSCをこの面に置き、光を第１図の
右側にいる視聴者の方に向ける。スクリーン自体は、
「アイ・イー・イー・イー トランザクションズ オン
コンシューマー エレクトロニクス」（IEEE Transac
tions on Consumer Electronics）,1985年８月号に載っ
ている論文「ウルトラワイド ビューイング アングル
リア プロジェクション テレビジョン スクリー
ン」（Ultawide Viewing Angle Rear Projection Telev
ision Screen）にやや詳しく述べられている。投写スク
リーンの一つの要素はフレネルレンズであり、これは光
束を視聴者の方に曲げることにより視野レンズとして働
く。
本発明は、レンズの中心からの半径方向距離の関数とし
てのフレネルレンズのライザ角（riser angle）の設計
に関するものである。第２図はフレネルレンズの断面を
示す。このレンズは平面PSと、いくつかのファセット
（facet）を具える第２の面とを有する。各ファセット
はファセット面FSとライザ面RSとを有する。レンズのフ
ァセット面と平面との間の角αはファセット角（facet
angle）と呼ばれる。レンズの中心から外側の縁に向か
って、ファセット角は増大する。第２図はまたライザ角
ψを示しているが、これはスクリーン又はレンズの基板
は法線とフレネルレンズのファセットの立上り面との間
の角度である。本発明の目的は、フレネルレンズの効率
を改良し、T1及びT3からの光の損失のパーセンテージを
平衡させるにある。各投写レンズは半径ｔの有限な寸法
の射出瞳を有する。３個のレンズを具える投写レンズ系
の実効射出瞳は３個のレンズの各々の射出瞳の組合せで
ある。フレネルレンズは投射レンズ系の実効射出瞳を視
聴者の面に向けてイメージさせるように設計されてい
る。（視聴者はフレネルレンズから遠い距離に坐ってい
るから、この距離は無限大とみなすことができる。） 第3a及び3b図は２通りのフレネルレンズの置き方を示
す。簡単にするため、第3a図の置き方をケースＩと称
し、第3b図の置き方をケースIIと称する。ケースＩは一
枚のスクリーンですむが（レンチキュラ面を後方にモー
ルドできる）、この設計はケースIIより効率が劣る。ケ
ースＩとケースIIでは、レンズのファセット角が異な
る。ケースＩのフレネルレンズでは、ファセットが光源
の方を向いている。焦点距離はｆにより与えられる。
てのフレネルレンズのライザ角（riser angle）の設計
に関するものである。第２図はフレネルレンズの断面を
示す。このレンズは平面PSと、いくつかのファセット
（facet）を具える第２の面とを有する。各ファセット
はファセット面FSとライザ面RSとを有する。レンズのフ
ァセット面と平面との間の角αはファセット角（facet
angle）と呼ばれる。レンズの中心から外側の縁に向か
って、ファセット角は増大する。第２図はまたライザ角
ψを示しているが、これはスクリーン又はレンズの基板
は法線とフレネルレンズのファセットの立上り面との間
の角度である。本発明の目的は、フレネルレンズの効率
を改良し、T1及びT3からの光の損失のパーセンテージを
平衡させるにある。各投写レンズは半径ｔの有限な寸法
の射出瞳を有する。３個のレンズを具える投写レンズ系
の実効射出瞳は３個のレンズの各々の射出瞳の組合せで
ある。フレネルレンズは投射レンズ系の実効射出瞳を視
聴者の面に向けてイメージさせるように設計されてい
る。（視聴者はフレネルレンズから遠い距離に坐ってい
るから、この距離は無限大とみなすことができる。） 第3a及び3b図は２通りのフレネルレンズの置き方を示
す。簡単にするため、第3a図の置き方をケースＩと称
し、第3b図の置き方をケースIIと称する。ケースＩは一
枚のスクリーンですむが（レンチキュラ面を後方にモー
ルドできる）、この設計はケースIIより効率が劣る。ケ
ースＩとケースIIでは、レンズのファセット角が異な
る。ケースＩのフレネルレンズでは、ファセットが光源
の方を向いている。焦点距離はｆにより与えられる。
ケースIIのフレネルレンズではファセットが光源とは反
対の方向を向いている。焦点距離はｆで与えられる。
対の方向を向いている。焦点距離はｆで与えられる。
PTVスクリーンのフレネルレンズの焦点距離ｆは、典型
的には、投射レンズの射出瞳からスクリーン面迄の距離
に等しい。フレネルレンズの最大ジメンションは、投写
された像、例えば、TV画像の対角線である。ｆはほぼ画
像の対角線に等しいから、フレネルレンズは約F/1で動
作する。
的には、投射レンズの射出瞳からスクリーン面迄の距離
に等しい。フレネルレンズの最大ジメンションは、投写
された像、例えば、TV画像の対角線である。ｆはほぼ画
像の対角線に等しいから、フレネルレンズは約F/1で動
作する。
第４図は、ケースＩのフレネルレンズの２個のファセッ
トの略図である。この図は、波面ｂのうちのライザ面に
当たり、損失と考えられる部分ａを示している。ファセ
ット角はαで与えられ、ｈはファセットからレンズの中
心（図示せず）迄の距離である。ライザ面に当たる光線
は間違った方向に導かれるか又は失われるが、いずれも
損失と考えられる。この失われる光のパーセンテージは
次式で与えられる。
トの略図である。この図は、波面ｂのうちのライザ面に
当たり、損失と考えられる部分ａを示している。ファセ
ット角はαで与えられ、ｈはファセットからレンズの中
心（図示せず）迄の距離である。ライザ面に当たる光線
は間違った方向に導かれるか又は失われるが、いずれも
損失と考えられる。この失われる光のパーセンテージは
次式で与えられる。
ここでａとｂは波面がファセットの２個の部分に当たる
部分を示す。ケース１のフレネルレンズの場合、ファセ
ット角は代表的には入射光をコリメートするように設計
され、次式で与えられる。
部分を示す。ケース１のフレネルレンズの場合、ファセ
ット角は代表的には入射光をコリメートするように設計
され、次式で与えられる。
但し、 ｈはレンズの中心からそのファセット迄の半径方向距離
であり、ｎはそのフレネルレンズの屈折率である。ｙが
ファセットのピッチを表し、ｘがライザ面の長さである
とすると、 で、 である。それ故、 ａ＝y tan（α）sin（φ） （５） 距離ｂは次のいずれかで与えられる。
であり、ｎはそのフレネルレンズの屈折率である。ｙが
ファセットのピッチを表し、ｘがライザ面の長さである
とすると、 で、 である。それ故、 ａ＝y tan（α）sin（φ） （５） 距離ｂは次のいずれかで与えられる。
ｂ＝y sin（90−φ） （6a） ｂ＝y con（φ） （6b） 式（５）及び（6b）の左辺を１と置くと、レンズの中心
から距離ｈにある一個のファセットで失われる光のパー
センテージは次式で与えられる。
から距離ｈにある一個のファセットで失われる光のパー
センテージは次式で与えられる。
損失（％）＝100tan（α）tan（φ） （７） レンズの中心に入射する光線の場合は、φ＝０であるか
ら、中心光線の場合は、光は全く失われていない。ｈが
大きくなると、失われる光のパーセンテージも大きくな
る。F/1レンズの場合、最も外側のファセットでは、約1
/3の光が失われるこの結果、ケースＩで示した置き方に
すると、F/1フレネルレンズは極めて効率が悪い。ライ
ザ面に当たる光線は失われると考える必要がある。実際
は、この光もいくらかは最終イメージ面に到達するが、
理想的なイメージ点以外の位置である。この結果、分解
能が失われる。
ら、中心光線の場合は、光は全く失われていない。ｈが
大きくなると、失われる光のパーセンテージも大きくな
る。F/1レンズの場合、最も外側のファセットでは、約1
/3の光が失われるこの結果、ケースＩで示した置き方に
すると、F/1フレネルレンズは極めて効率が悪い。ライ
ザ面に当たる光線は失われると考える必要がある。実際
は、この光もいくらかは最終イメージ面に到達するが、
理想的なイメージ点以外の位置である。この結果、分解
能が失われる。
ケースIIのフレネルレンズは効率及び分解能の点で著し
い改良を示す。
い改良を示す。
第５図は、ケースIIのフレネルレンズの２個のファセッ
トＡ及びＢ並びにL1及びL3からの２個の端の光線及びL2
からの主光線を略式図示したものである。ケースIIのフ
レネルレンズは、中心投写レンズL2からの全ての光線に
対しては、（フレオル反射を無視すると）、100％の効
率を有するが、レンズL1及びL3からの光線のいくらか
は、ライザ面に入射し、間違った方向に導かれる。ここ
では、この損失を最小にする最適ライザ角ψを求める。
ライザ角は第２図で定義した通りにする。
トＡ及びＢ並びにL1及びL3からの２個の端の光線及びL2
からの主光線を略式図示したものである。ケースIIのフ
レネルレンズは、中心投写レンズL2からの全ての光線に
対しては、（フレオル反射を無視すると）、100％の効
率を有するが、レンズL1及びL3からの光線のいくらか
は、ライザ面に入射し、間違った方向に導かれる。ここ
では、この損失を最小にする最適ライザ角ψを求める。
ライザ角は第２図で定義した通りにする。
ケースIIのフレネルレンズの場合には、各ファセットの
ファセット角αを中心レンズからの主光線をコリメート
するように選ぶが、これは次式で与えられる。
ファセット角αを中心レンズからの主光線をコリメート
するように選ぶが、これは次式で与えられる。
ここで、φ２′は、第１の面の法線に対するそのファセ
ットでのレンズL2からの主光線の角度とするが、これは
次式で与えられる。
ットでのレンズL2からの主光線の角度とするが、これは
次式で与えられる。
第５図では、ｈは、ファセットからフレネルレンズの中
心迄の距離であり、ｆは、このレンズの焦点距離であ
り、ｔは射出瞳の半径であり、ｄは、赤色、緑色及び青
色のイメージに対する投射レンズL1,L2及びL3の射出瞳
間の横方向距離である。R1Aと印された光線は、レンズL
1の射出瞳の下側縁から出るものである。R2Aと印された
光線は、レンズL2の主光線である。R3Aと印された光線
は、レンズL3の射出瞳の上側縁から出るものである。R1
A,R2A及びR3Aの（第１の面の法線に対する）角度をφ1,
φ２及びφ３とし、光線の入射角とする。φ１′，
φ２′及びφ３′はファセット内での光線の角度であ
る。φ１″，φ２″及びφ３″は、屈折后の光線の角度
である。レンズは、L2からの主光線をコリメートするか
ら、φ２″＝０である。
心迄の距離であり、ｆは、このレンズの焦点距離であ
り、ｔは射出瞳の半径であり、ｄは、赤色、緑色及び青
色のイメージに対する投射レンズL1,L2及びL3の射出瞳
間の横方向距離である。R1Aと印された光線は、レンズL
1の射出瞳の下側縁から出るものである。R2Aと印された
光線は、レンズL2の主光線である。R3Aと印された光線
は、レンズL3の射出瞳の上側縁から出るものである。R1
A,R2A及びR3Aの（第１の面の法線に対する）角度をφ1,
φ２及びφ３とし、光線の入射角とする。φ１′，
φ２′及びφ３′はファセット内での光線の角度であ
る。φ１″，φ２″及びφ３″は、屈折后の光線の角度
である。レンズは、L2からの主光線をコリメートするか
ら、φ２″＝０である。
角度φ1,φ２及びφ３は次式で与えられる。
屈折された後の角度φ１′，φ２′及びφ３′はスネル
の法則を用いて計算できる。（角度φ２′は式（8b）で
与えられる）。
の法則を用いて計算できる。（角度φ２′は式（8b）で
与えられる）。
φ１＞φ２＞φ３であるから（式9a〜9c参照）、φ１′
＞φ２′＞φ３′である。ｈがｄ＋ｔより大きいとして
φ３′＞０にし且つライザ角がφ３′以下であるとする
と、光線R1A,R2A及びR3Aは、妨げられずにファセットＡ
を通り抜ける。これは、レンズ設計上解決策の第１の部
分である。即ち、ライザ角ψをφ３′より小さくする。
＞φ２′＞φ３′である。ｈがｄ＋ｔより大きいとして
φ３′＞０にし且つライザ角がφ３′以下であるとする
と、光線R1A,R2A及びR3Aは、妨げられずにファセットＡ
を通り抜ける。これは、レンズ設計上解決策の第１の部
分である。即ち、ライザ角ψをφ３′より小さくする。
再びスネルの法則を用いると、ファセットで再び屈折さ
れた後の光線の角度（φ１″，φ２″及びφ３″）は次
式のようになる。
れた後の光線の角度（φ１″，φ２″及びφ３″）は次
式のようになる。
φｉ′＝α−sin-1〔n sin（α−φｉ′）〕;i ＝1,2,3 （10b） 第６図は、レンズL1からの端の光線R1BがファセットＢ
を通り抜けるところを示す。これは下側のファセットＢ
で防げられないが、ファセットＡのライザ面に入射し、
それ故、この角度がライザ角より大きいと、失われる。
を通り抜けるところを示す。これは下側のファセットＢ
で防げられないが、ファセットＡのライザ面に入射し、
それ故、この角度がライザ角より大きいと、失われる。
φ１″がライザ角より大きいと、光線R1Bは、それがフ
ァセットＡのライザ面と交わる時失われるか、又は間違
った方向に導かれる。従って、解決策の第２の部分は、
ライザ角ψをφ１″より大きくすることである。
ァセットＡのライザ面と交わる時失われるか、又は間違
った方向に導かれる。従って、解決策の第２の部分は、
ライザ角ψをφ１″より大きくすることである。
ファセットは、φ２″がゼロに等しくなるように設計さ
れている。幾何光学により明らかなように、φ１″はゼ
ロより大きく、φ３″はゼロより小さい。
れている。幾何光学により明らかなように、φ１″はゼ
ロより大きく、φ３″はゼロより小さい。
要するに、ライザ面に関連して２個の損失機構が存在す
る。
る。
1.ψ＞φ１′又はψ＞φ２′又はψ＞φ３′であると、
ファセット内の光がライザ面に当たる。
ファセット内の光がライザ面に当たる。
解決策1:ψ＜φ３′。
2.ψ＜φ１″であると、既にファセットを通り抜けた光
が上方のファセットのライザ面に当たる。
が上方のファセットのライザ面に当たる。
解決策2:ψ＞φ１″。
第７図は、ｈに対するφ１″のプロットと、ｈに対する
φ３′のプロットとを示す。これらのプロット並びに解
決策１及び２（夫々、区域51及び52で示す）を調べる
と、これらの解決策の両方を共に満足するライザ角の関
数は何もないことが判る。しかし、最適なライザ角はφ
３′とφ１″の平均であることを示すことができる。
φ３′のプロットとを示す。これらのプロット並びに解
決策１及び２（夫々、区域51及び52で示す）を調べる
と、これらの解決策の両方を共に満足するライザ角の関
数は何もないことが判る。しかし、最適なライザ角はφ
３′とφ１″の平均であることを示すことができる。
第8a図は、３本の実線のプロットを含む。第１のｈに対
するφ３′は、ファセット内での最も下側の光線の角度
を示す。理想的には、ライザ角はφ３′より小さくすべ
きでる（解決策１）。第２のｈに対するφ１″は、屈折
された後の最も上側の光線の角度を示す。理想的には、
ライザ角はφ１″より大きくすべきである（解決策
２）。
するφ３′は、ファセット内での最も下側の光線の角度
を示す。理想的には、ライザ角はφ３′より小さくすべ
きでる（解決策１）。第２のｈに対するφ１″は、屈折
された後の最も上側の光線の角度を示す。理想的には、
ライザ角はφ１″より大きくすべきである（解決策
２）。
第8a図は、半径方向距離ｈの関数としてライザ角ψの９
通りの可能な関数（Ａ〜Ｉ）を示す。ライザ角が何時も
φ２′より小さいと、中心投写レンズからの光は全てフ
レネルレンズを通り抜ける。第8b図は、ライザ角ψを
（Ａ〜Ｉ）とした場合の効率の損失（LE）をプロットし
たものである。損失が最も小さく、それ故、最も効率が
高いのは、ライザ角がφ１″とφ３″の平均であるＦの
場合である。従って、最適なライザ角は、これらの２個
の角度の平均である。
通りの可能な関数（Ａ〜Ｉ）を示す。ライザ角が何時も
φ２′より小さいと、中心投写レンズからの光は全てフ
レネルレンズを通り抜ける。第8b図は、ライザ角ψを
（Ａ〜Ｉ）とした場合の効率の損失（LE）をプロットし
たものである。損失が最も小さく、それ故、最も効率が
高いのは、ライザ角がφ１″とφ３″の平均であるＦの
場合である。従って、最適なライザ角は、これらの２個
の角度の平均である。
製造上の理由で、ライザ角は最小にする（ψmin）必要
がある。実際のライザ角の関数を第９図に示す。
がある。実際のライザ角の関数を第９図に示す。
第１図は、後方投写TVシステムの略図、 第２図は、フレネルレンズのライザ角を示す略図、 第3a及び第3b図は、フレネルレンズの２通りの置き方を
示す略図、 第４図は、ケースＩのフレネルレンズの２個のファセッ
トの略図、 第５図は、レンズL1及びL3からの端の光線並びにレンズ
L2からの主光線を示すケースIIのフレネルレンズの２個
のファセットの略図、 第６図は、ライザ面と交わり、それ故、間違った方向に
導かれる光線を示すフレネルレンズの２個のファセット
の略図、 第７図は、レンズの中心からの距離の関数としてのライ
ザ角のプロットを示すグラフ線図、 第8a及び8b図は、夫々、ライザ角の可能な関数及び効率
の損失を示すグラフ線図、 第９図は、製造上の理由でライザ角を最小にした場合の
ライザ角の関数を示すグラフ線図である。 T1,T2,T3……陰極線管、L1,L2,L3……レンズ SC……スクリーン、IP……画像面 γ……収束角、PS……平面 FS……ファセット面、RS……ライザ面 ψ……ライザ角、α……ファセット角 ｆ……焦点距離、ｙ……ファセットのピッチ ｘ……ライザ面の長さ
示す略図、 第４図は、ケースＩのフレネルレンズの２個のファセッ
トの略図、 第５図は、レンズL1及びL3からの端の光線並びにレンズ
L2からの主光線を示すケースIIのフレネルレンズの２個
のファセットの略図、 第６図は、ライザ面と交わり、それ故、間違った方向に
導かれる光線を示すフレネルレンズの２個のファセット
の略図、 第７図は、レンズの中心からの距離の関数としてのライ
ザ角のプロットを示すグラフ線図、 第8a及び8b図は、夫々、ライザ角の可能な関数及び効率
の損失を示すグラフ線図、 第９図は、製造上の理由でライザ角を最小にした場合の
ライザ角の関数を示すグラフ線図である。 T1,T2,T3……陰極線管、L1,L2,L3……レンズ SC……スクリーン、IP……画像面 γ……収束角、PS……平面 FS……ファセット面、RS……ライザ面 ψ……ライザ角、α……ファセット角 ｆ……焦点距離、ｙ……ファセットのピッチ ｘ……ライザ面の長さ
Claims (6)
- 【請求項１】投写システムで用いられる投写スクリーン
用のフレネルレンズであって、光が少なくとも１個の投
写レンズから投写スクリーンに投写され、フレネルレン
ズがその一面に各々がファセット面とライザ面により構
成される多数のファセットを有し、ファセット面がこの
一面とファセット角を形成し、ライザ面がこの一面の法
線とライザ角を形成し、ファセット角がフレネルレンズ
の中心からこのレンズの外側縁に向かって増大するフレ
ネルレンズにおいて、効率と分解能を増すために、ライ
ザ角をフレネルレンズの中心から外側縁に向かって増大
させることを特徴とするフレネルレンズ。 - 【請求項２】マルチビーム投写システムで使用される投
写スクリーン用のフレネルレンズにおいて、フレネルレ
ンズのファセットのライザ角がこのレンズの中心からこ
のファセット迄の半径方向距離の関数として変わり、こ
の関数がほぼ線形であることを特徴とするフレネルレン
ズ。 - 【請求項３】前記フレネルレンズのファセットを前記ス
クリーンの見られる側に向けたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項に記載のフレネルレンズ。 - 【請求項４】前記ライザ角が最小値を有するとともに前
記レンズの中心から離れているファセットでだけ変化
し、計算された最適角が前記最小値を越えることを特徴
とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項に記載
のフレネルレンズ。 - 【請求項５】各ファセットで、最適ライザ角がファセッ
トの第１の縁を通る上端光線の屈折角と、同じファセッ
トの第２の縁を通る下端光線の屈折角の平均であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又
は第４項のいずれかに記載のフレネルレンズ。 - 【請求項６】３原色に対する３個の映像源と、３個の投
写レンズと、１つの投写スクリーンとを有するカラー投
写テレビジョンシステムにおいて、投写スクリーンが特
許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または第
５項のいずれかに記載のフレネルレンズを具えることを
特徴とするカラー投写テレビジョンシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US800012 | 1985-11-20 | ||
| US06/800,012 US4824227A (en) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | Optimum riser angle for fresnel lenses in projection screens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62175087A JPS62175087A (ja) | 1987-07-31 |
| JPH07121131B2 true JPH07121131B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=25177299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61273055A Expired - Lifetime JPH07121131B2 (ja) | 1985-11-20 | 1986-11-18 | フレネルレンズ及びカラ−投写テレビジヨンシステム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4824227A (ja) |
| EP (1) | EP0223310B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07121131B2 (ja) |
| KR (1) | KR940011595B1 (ja) |
| CA (1) | CA1268065A (ja) |
| DE (1) | DE3669056D1 (ja) |
| DK (1) | DK174671B1 (ja) |
| SG (1) | SG85990G (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3883181T2 (de) * | 1987-12-14 | 1993-12-02 | Ichiko Industries Ltd | Verfahren zum Herstellen einer prismatischen Linse vom Fresnel-Typ. |
| JP2686536B2 (ja) * | 1988-05-20 | 1997-12-08 | パイオニア株式会社 | ファイバー型光波長変換装置 |
| KR950015238A (ko) * | 1993-11-05 | 1995-06-16 | 배순훈 | 포커스 에러 검출장치 |
| JPH10282310A (ja) * | 1997-04-11 | 1998-10-23 | Dainippon Printing Co Ltd | フレネルレンズシート及び透過型スクリーン |
| US6807020B2 (en) | 2002-08-01 | 2004-10-19 | Jenmar Visual Systems | Lens optimization and color correction for image projection systems |
| US6700713B2 (en) * | 2002-08-01 | 2004-03-02 | Jenmar Visual Systems | Lens optimization for image projection systems |
| US6867928B2 (en) * | 2002-08-01 | 2005-03-15 | Jenmar Visual Systems | Method and apparatus for correcting visual aberrations in image projection systems |
| FR2855273A1 (fr) * | 2003-05-20 | 2004-11-26 | Thomson Licensing Sa | Lentille de fresnel a eclairer sous incidence elevee |
| US20050041307A1 (en) * | 2003-07-22 | 2005-02-24 | Stephen Barone | Directed Fresnel lenses |
| JP4967247B2 (ja) * | 2004-11-01 | 2012-07-04 | 株式会社日立製作所 | 画像表示装置及びそれに用いるスクリーン |
| US7735998B2 (en) | 2006-10-25 | 2010-06-15 | Volk Donald A | Multi-layered multifocal lens with blended refractive index |
| US7740354B2 (en) | 2006-10-25 | 2010-06-22 | Volk Donald A | Multi-layered gradient index progressive lens |
| FR2995408B1 (fr) * | 2012-09-10 | 2016-11-18 | Soitec Solar Gmbh | Lentille de fresnel avec angle de depouille variable |
| EP4235230A1 (en) * | 2016-09-13 | 2023-08-30 | Facebook Technologies, LLC | Fresnel lens with dynamic draft for reduced optical artifacts |
| CN110161597B (zh) | 2018-02-12 | 2021-11-16 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 菲涅耳透镜 |
| TWI651549B (zh) * | 2018-02-12 | 2019-02-21 | 玉晶光電股份有限公司 | 菲涅耳透鏡 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2200646A (en) * | 1938-02-28 | 1940-05-14 | John D Strong | Transparent projection screen |
| DE2519617A1 (de) * | 1975-05-02 | 1976-11-11 | Agfa Gevaert Ag | Projektionsschirm |
| US4457594A (en) * | 1980-09-08 | 1984-07-03 | B Optical | Fresnel lens projection system with high gain screen |
| US4391495A (en) * | 1981-06-02 | 1983-07-05 | The Austin Company | Image display system |
| US4398810A (en) * | 1982-02-18 | 1983-08-16 | B Optical | Fresnel lens system |
| JPS59140434A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-08-11 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 背面投影スクリ−ン |
-
1985
- 1985-11-20 US US06/800,012 patent/US4824227A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-11-13 CA CA000522907A patent/CA1268065A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-17 DK DK198605479A patent/DK174671B1/da not_active IP Right Cessation
- 1986-11-17 EP EP86202025A patent/EP0223310B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-17 DE DE8686202025T patent/DE3669056D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-18 JP JP61273055A patent/JPH07121131B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-19 KR KR1019860009767A patent/KR940011595B1/ko not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-10-24 SG SG859/90A patent/SG85990G/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK547986D0 (da) | 1986-11-17 |
| CA1268065A (en) | 1990-04-24 |
| SG85990G (en) | 1991-01-04 |
| DK174671B1 (da) | 2003-08-25 |
| US4824227A (en) | 1989-04-25 |
| DK547986A (da) | 1987-05-21 |
| KR870005550A (ko) | 1987-06-09 |
| DE3669056D1 (de) | 1990-03-22 |
| KR940011595B1 (ko) | 1994-12-22 |
| EP0223310B1 (en) | 1990-02-14 |
| JPS62175087A (ja) | 1987-07-31 |
| EP0223310A2 (en) | 1987-05-27 |
| EP0223310A3 (en) | 1987-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |