JPH0731355B2 - 透過型スクリーン - Google Patents

透過型スクリーン

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JPH0731355B2
JPH0731355B2 JP60082397A JP8239785A JPH0731355B2 JP H0731355 B2 JPH0731355 B2 JP H0731355B2 JP 60082397 A JP60082397 A JP 60082397A JP 8239785 A JP8239785 A JP 8239785A JP H0731355 B2 JPH0731355 B2 JP H0731355B2
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JP
Japan
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screen
lens
lenticular
center
light
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JP60082397A
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JPS61241741A (ja
Inventor
浩二 平田
京平 福田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、リア方式プロジェクションテレビ、特に短投
写距離レンズを使用したセットに使用してもスクリーン
周辺部において十分な輝度が得られる透過形スクリーン
に関する。
〔発明の背景〕
プロジエクションテレビ用のスクリーンは、指向性を持
たせることによって観視方向の輝度を上げる構成となっ
ている。一般にこの作用は、第1図にその横断面を示す
垂直方向に延長されているレンチキュラーレンズによっ
て行われるのが普通である。しかし、従来は、このレン
ズのパワーは中心及び周辺とも同一であり同一の拡散角
を有している。しかし、次のような用途の場合は、中
心、周辺部で拡散角を変えると大きな利点が生じる。
従来の大画面に対してコンパクト化し得るということで
パソコン等の端末装置としてプロジェクションテレビが
用いられることがある。この時は、観視方向が極めて狭
い範囲に限られているため周辺部のスクリーンゲインを
大きくし画面全体に渡って高輝度を得られる設計にする
ことが好ましい。すなわち中心部よりも周辺部において
ゲインを大きくする必要がある。
一方、従来のプロジェクションテレビは、画面周辺の光
量が乏しく、画面中心と周辺部に輝度差がある。特に最
適視範囲外から見ようとするときは、この輝度むらによ
りほとんど見えない範囲がある。そこで、一般的はテレ
ビとして使用する場合には、上記の端末装置としてのプ
ロジョクションテレビの場合と逆に、最適視範囲から見
たときの周辺部のスクリーンゲインを中心部のスクリー
ンゲインより小さくすることにより、中心部に対して周
辺部の適視範囲を広くする必要がある。
上記の問題点を解決する手段として、例えば特開昭56−
165134号公報に示されるようにレンチキュラーレンズの
断面外形形状を円弧とし中央部より離れるに従い各レン
ズの中央部寄り側の円弧の一部をスクリーンに対して切
り落した形状が徐々に大きくなるように切り落とし、こ
れによってレンズピッチを変化されることなく円弧の曲
率半径を変化させる方法が提案されている。この方法に
おいては、スクリーンの左右端部に近づく程、円弧の一
部を切り落した部分の面積が増加する。この為、従来の
構成において、赤色陰極線管及び青色陰極線管上の画像
を投写レンズにより拡大すると投写レンズからスクリー
ンまでの距離の長手方向を通る光は、スクリーンに対す
る入射角が大きくなり、レンチキュラーレンズから射出
する光の一部がレンチキュラーレンズの切り落とし面に
入射し異常光となる。又、切り落し面で屈曲率の差によ
り反射し同様に異常光となるという問題点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、スクリーンの用途に応じて、スクリー
ンの全面において一様な輝度分布を得ることのできる透
過型スクリーンを提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、スクリーン中心から左右辺部にかけてレンチ
キュラーレンズの断面外形形状を変化させスクリーンよ
り射出する映像光の分布を変化させる。この結果、スク
リーンゲインは、スクリーン中心から左右辺部にかけて
一様とならずゲイン勾配を持つことになる。ここで投写
レンズにより拡大された像の光量分布は下記式に従
う。そこでスクリーンゲイン比をこの逆数とすればスク
リーン上においては輝度分布の全面性に優れた映像を映
し出すことが可能となる。
周辺光量∝1/FNO・(sinθ2−sinθ1) …… ただし FNO :投写レンズのFナンバー θ1 :各物高における螢光面からの上限光の射出角。
θ2 :各物高における螢光面からの下限光の射出角。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図,第2図及び第3図
(いずれも断面図)により説明する。第1図は、本発明
の透過型スクリーンを上方から巨視的に見たものであり
光の入射面には、スクリーン中心部より左右辺部に向か
って徐々にレンズ断面外形形状が変化するレンチキュラ
ーレンズが形成されている。第2図は、第1図に示す透
過型スクリーンの中心部であるB部の画面水平方向断面
の拡大図である。平行光としてレンチキュラーレンズを
構成するレンズに入射した光a0,b0,c0,e0,f0,g
0は、前記レンズ界面で屈折し、焦点F0を通過後、観視
面側に射出(a0′,b0′,c0′,d0′,e0′,f0′,
g0′)する。この時、レンズ面L0の焦点距離lFOが短か
いために前記レンズ面L0における屈折によって生じる射
出光の拡散角が大きい。次にレンズ面L1及びL2に入射し
た平行光a1,b1,c1,d1,e1,f1,g1,a2,b2,c2
d2,e2,f2,g2は、焦点F1,F2を通過後、観察面側に射
出(a1′,b1′,c1′,d1′,e1′,f1′,g1′,
a2′,b2′,c2′,d2′,e2′,f2′,g2′)する。こ
の時、各レンチキュラーレンズの入射面において、屈折
することなく焦点F0,F1,F2を通過する光線d0d0′,d1
d1′,d2d2′はそれぞれ各レンチキュラーレンズの光軸
と一致する。また、この時各レンズL0,L1,L2の焦点距
離lF0,lF1,lF2の間に次の関係がある。
lF0<lF1<lF2−〈1〉ここで各レンズの幅P0,P1,P2
の間にP0=P1=P2−〈2〉の関係が成立すると、拡散角
θ0,θ1,θ2は、次の式で近似できる。
θ0tan-1P0/2lF0 −〈3〉 θ1tan-1P1/2lF1 −〈4〉 θ2tan-1P2/2lF2 −〈5〉 上式〈3〉,〈4〉,〈5〉において〈1〉,〈2〉の
関係より次の関係が成立する。すなわち θ0>θ1>θ2 −〈6〉 一般にスクリーンゲインをG(n)とすれば拡散角θ0
の関数として示される。すなわち G(n)=G(θn) −〈7〉 次に、第3図は、第1図に示す透過型スクリーンの端部
であるA部の画面水平方向断面の拡大図である。平行光
としてレンチキュラーレンズを構成するレンズに入射し
た光an-2,bn-2,cn-2,dn-2,en-2,fn-2,gn-2
an-1,bn-1,cn-1,dn-1,en-1,fn-1,gn-1,an,bn
cn,dn,en,fn,gnは前記レンズ界面で屈折し焦点
Fn-2,Fn-1,Fnを通過後、観察面側に射出(an-2′,b
n-2′,cn-2′,dn-2′,en-2′,fn-2′,gn-2′,a′
n-1,b′n-1,c′n-1,d′n-1,e′n-1,f′n-1,g′n-1,
a′n,b′n,c′n,d′n,e′n,f′n,g′n)する。この時、
各レンチキュラーレンズの入射面において、屈折するこ
となく焦点Fn−2,Fn−1,Fnを通過する光線dn−2dn−
2′,dn−1dn−1′,dndn′は、それぞれ各レンチキュ
ラーレンズの光軸と一致する。また、この時各レンズL
n-2,Ln-1,Lnの焦点距離lFn-2,lFn-1,lFnの間には次
の関係がある。
lFn-2<lFn-1<lFn −〈8〉 ここで各レンズの幅Pn-2,Pn-1,Pnの間に次の関係が成
立すると Pn-2=Pn-1=Pn −〈9〉 拡散角θn-2,θn-1,θnは次の式で近似できる。
θn-2tan-1Pn-2/2lFn-2 −〈10〉 θn-1tan-1Pn-1/2lFn-1 −〈11〉 θntan-1Pn/2lFn-1 −〈12〉 〈10〉,〈11〉,〈12〉式において〈8〉,〈9〉の関
係より次の式が成立する。
θn-2>θn-1>θn −〈13〉 ここで、レンチキュラーレンズ全体では、次の式が成立
する。
θ0>θ1……>θn-2>θn-1>θn −〈14〉 ここで、レンズ幅P0,P1…Pn-2,Pn-1,Pnは全て等しい
とすると、各レンズによるゲインG0,G1,……Gn-2,G
n-1,Gnは、次の関係を持つ G0<G1<…Gn-2<Gn-1<Gn −〈15〉 以上により、レンチキュラーレンズを構成する各レンズ
の形状をスクリーン中心部より左右辺部に向って徐々に
変化させ、スクリーン中心からの距離Rが大きくなるに
つれて、各レンチキュラーレンズの幅Pとレンチキュラ
ーレンズ先端部からのレンズ面落ち込み量tの比t/Pが
小さくなるように、かつ前記各レンズの焦点位置が最適
となる様に各単レンズの形状を設計すればスクリーンの
ゲインを任意に決定できる。第4図(断面図)は、各レ
ンズの形状は第3図と同一形状でありレンチキュラーレ
ンズの強度を高めるために全体の厚さTを一定とした時
のレンズの形状を示す。更に、第5図(断面図)に示す
ように観視面側からの不要光によりスクリーン上のコン
トラスト低下を押える意味で黒色塗料等を塗布したスト
ライプ1′,2′,3′を設ける。このストライプの幅が広
いほどコントラストは、向上するため、光のけられを最
小するように各レンズL′0,L′1,L′2の焦点位置
F′0,F′1,F′2をスクリーン観視面と一致させる。こ
の時レンズ厚t′0,t′1,t′2と焦点距離l′F0,l′F1,
l′F2は一致する。又、スクリーン周辺部において射出
光の指向性を広げるには、上記の実施例とは逆に、スク
リーン中心からの距離Rが大きくなるにつれて、各レン
チキュラーレンズの幅Pとレンチキュラーレンズ先端部
からのレンズ面落ち込み量tの比t/Pが大きくなるよう
に各レンズの設計を行えばよいことは、自明である。
〔発明の効果〕
本発明によればレンチキュラーレンズを構成する各レン
ズの形状を最適設計することにより任意のゲインを持た
せることが可能となり、スクリーンを巨視的に見ればス
クーンゲインの勾配を任意に決定できる。この為、一般
に投写レンズにより拡大された像の光量分布をクスリー
ンゲインにより補正可能となりこの結果、スクリーン全
面において一様な輝度分布を持つプロジェクションテレ
ビが実現できる。さらにスクリーンゲインを調整に拡散
剤を入れる方法に比べ光のロスが少なく効率がよい。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図,第3図は、本発明のレンチキュラース
クリーンの横断面図、第4図,第5図は本発明のレンチ
キュラースクリーンの横断面図である。 1:スクリーン、L0…Ln,L′0,L′1,L′1:レンズ面、a0
…an,b0…bn,c0…cn,d0…dn,e0…en,f0…fn,g0
gn,a″0…a″2,b″0…b″2,c″0…c″2,d″0
d″2,e″0…e″2,f″0…f″2,g″0…g″2:入射
光、a′0…a′n,b′0…b′n,c′0…c′n,d′0
d′n,e′0…e′n,f′0…f′n,g′0…g′n,a0…a
2,b0…b2,c0…c2,d0…d2,e0…e
2,f0…f2,g0…g2,:射出光、lF0…lFn,l′F0
……l′F2:焦点距離、F0…Fn,F′0…F′2:焦点、P0
…Pn,P′0…P′2:レンズピッチ、θ0…θn,θ′0
θ′2:拡散角、t0…tn,t′0…t′2:レンズ面から
の落ち込み量、T:スクリーン厚、1′,2′,3′:黒色ス
トライプ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】投写レンズにより拡大投影された画像を写
    し出す透過型スクリーンであって、 レンチキュラーレンズが複数個画面水平方向に配列して
    構成され、 前記投写レンズの光軸と前記スクリーンとが交差する点
    を前記スクリーンの中心としたとき、前記各レンチキュ
    ラーレンズの断面外形形状が、前記スクリーンの中心よ
    り画面水平方向左右辺部に向かって徐々に変化し、かつ
    前記各レンチキュラーレンズの光軸に関してほぼ軸対称
    の形状をなすように構成されるとともに、 前記各レンチキュラーレンズの幅Pと各レンチキュラー
    レンズ先端部からのレンズ面落ち込み量tとの比t/P
    が、前記スクリーンの中心からの距離Rによって変化す
    ることを特徴とする透過型スクリーン。
  2. 【請求項2】前記各レンチキュラーレンズは、 前記各レンチキュラーレンズの幅Pと各レンチキュラー
    レンズ先端部からのレンズ面落ち込み量tとの比t/P
    と、前記スクリーンの中心からの距離Rとが、 前記Rが大きくなるにつれて、前記t/Pが小さくなる関
    係にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    透過型スクリーン。
  3. 【請求項3】前記各レンチキュラーレンズは、 前記各レンチキュラーレンズの幅Pと各レンチキュラー
    レンズ先端部からのレンズ面落ち込み量tとの比t/P
    と、前記スクリーンの中心からの距離Rとが、 前記Rが大きくなるにつれて、前記t/Pが大きくなる関
    係にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    透過型スクリーン。
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JPS61241741A JPS61241741A (ja) 1986-10-28
JPH0731355B2 true JPH0731355B2 (ja) 1995-04-10

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