JPS59111138A - 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、スライドグロジェクターや投写型テレビジョ
ン装置に使用して有効なスクリーン、さらに詳細には、
スクリーンの裏面から投写し、前面から映像を見る透過
型のスフ・リーンに関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種のスクリーンとして、第１図に示すような
ものかある。これを説明すると、薄い透明板１ａの一方
の而に光源２からの発散光束を平行光束丑たｄ、収束光
束に変えるだめのフレネルレンズ３を形成し、他方の面
にか１ぼこ状凸レンズ４を観察者（で対して水平方向に
繰返したレンティキュラーレンズを形成し、この透明板
の内部に投写画像に映出するだめの光拡散材を混入した
ものである。か捷ぼこ状凸レンズ４を繰返し形成したレ
ンティキュラーレンズは、水平方向にのみ光を効率良く
拡散することができるので、垂直視野角を小さく、水平
視野角を大きくすることかできる。

ところで、第１図に示すような透過型スクリーンの水平
視野角を拡げるためには、か捷ぼこ状凸レンズ４の曲率
中心５から見た見込み角２θを大きくすればよい。しか
し、この見込み角２θをあ捷り大きくすると、透過型ス
クリーンの光軸６に平行な光線７はかまぼこ状凸レンズ
４の表面で全反射を生じる場合がある。薄い透明板１ａ
としてアクリル樹脂（屈折率：　１．４９１　）を使っ
た場合、全反射の臨界角は４２，１°となるので、見込
み角２θの最大値は８４．２　となる。このとき出射傾
角β（出射光線８と光軸６のなす角）の最大値は４７．
９゜となる。また、光線が屈折するとき、入射角がブリ
ュースター角を越えると、屈折面における反射率がしだ
いに犬きくなるので、水平視野角を太きぐするために見
込み角２θを大きくすると効率が低下してしまう。たと
えば、屈折率が１．４９１の場合、ブリュースター角は
３３．８となり、このときの出射傾角はβ−２２，３と
なる。このため、第１図に示すような透過型スクリーン
は水平視野角をあ寸り大きくできないという問題があっ
た。

寸だ、第２図に示すように、２枚の薄い透明板９．１０
で構成し、透明板９の一方の面にフレネルレンズ３を形
成し、透明板１ｏの光源２の側の面１１にか捷ぼこ状凸
レンズ４を繰返し、透明板１０の観察者側の面１２に光
拡散層を設けた透過型スクリーンがある。この透過型ス
クリーンは、光軸６に平行に入射した光線７がが丑ぼこ
状凸レンズ４で折り曲げられ、観察者側の而１２でさら
に４斤り曲げられるので、出射傾角ｌ′；の最大値を第
１図に示したものより犬きくすることができ、従って水
平視野角を大きくすることができる。

しかし、第２図に示した透過型スクリーンは２枚構成で
あるために、２枚の透明板９，１ｏの間に隙間を生じや
すく、隙間が大きくなると二重像やボケを生じる。１／
こ、２枚の透明板９，１ｏを隙間がないように貼り合わ
せる工程が必要となるので、コスト高となる。

発明の目的 本発明は、水平視野角が従来のものより大きい１枚構成
の透過型スクリーンを提供しようとするものである。

発明の構成 本発明の透過型スクリーンは、薄い透明板の一方の面に
その透明板のつくる平面に沿って横断面が三角形または
略三角形で表面に微細な凹凸を有する細長い凸部を繰返
し形成したものであり、透明板の内側から凸部の表面に
向かって光線が入射したときに、凸部の表面で全反射を
含む反射を１回寸たけ複数回繰返すことにより横方向に
光線を曲げて、反射するときに一部の光線を出射させる
ことにより、水平視野角を非常に広くしたものである。

実施例の説明 以下に、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

第３図は、本発明に係る透過型スクリーンの一実施例に
ついて、その横断面を示したものである。

光拡散材を混入した１枚の薄い透明板１の光源２の側の
面には、光源２からの発散光束を平行光束またけ収束光
束に変えるためのフレネルレンズ３が形成され、他方の
面には、横断面が三角形または略三角形で透明板１のな
す平面に沿って細長い凸部１３が所定間隔あけて平行に
多数形成されている。この透過型スクリーンは凸部１３
の長手方向が観察者から見て垂直方向になるように配置
して使われる。

第４図は凸部１３の横断面を拡大して示したものである
。凸部１３の横断面は三角形となっており、その中心線
１４は透明板１のなす平面と垂直になっている。

第４図に示した凸部１３の両側面１５．１６に中心線１
４に平行な光線１７が入射した場合の作用について説明
する。説明をわかりやすぐするために、凸部１３の両イ
ｉ＋＋面１６，１６が理想的な平面で、かつ凸部１３の
内部に光拡散材が含まれていない場合についてまず考え
てみる。中心線１４に平行な光線１７が側面１５上の任
意の点１８に入射すると、凸部１３の外部に透過する成
分を生じる場合と生じない場合があるが、必らず反射成
分１９を生じる。反射した光線１９は反対側の側面１６
上の点２ｏに入射し、ここでも必らず反射成分２１を生
じる。このようにして光線と中心線１４となす傾角θ１
．θ２．・・・・・・が除々に増加しながら、２つの側
面１５．１６で交互に反射が繰返されていく。同時に、
頂点２２に向かって光線が進んでいく。なお、光線の多
重”反射が繰返されていくと、何回目かの反射で必らず
傾角か９０以上となり、頂点２２から遠ざかる方向に進
むようになる。しかし、最初は入射角が太きいために反
射率が大きいが、反射のたびに入射角が減少し、全反射
でない場合には反射率が小さくなっていく。そのため、
傾角が９０以上になる前に光線の光強度が非常に小さく
なってしまうので、傾角が９０°以上になる場合まで考
える必要はない。反射するたびに反射率が減少すると述
べたが、これは透過率が増加することを意味している。

つまり、今の場合、最初の何回かの反射は全反射となる
場合があるが、一度全反射でなくなると以後は凸部１３
から出射する光線を生じ、出射する光線の総光量は入射
光線の光量よりわずかに小さいだけである。

また、透過光線はいろいろな出射傾角で出射され、出射
傾角が非常に大きい透過光線も存在する。

このような凸部１３を使って透過型スクリーンを形成す
ると、特定のいくつかの方向にしか光が出射しない配光
特性となるので、本発明においては凸部１３の内部に光
拡散材を混入することにより、凸部１３から種々の方向
に光線が出射するよう・にしている。

また、凸部１３の両側面１５．１６に微細な凹凸を設け
ると、乱反射を生じるので、光拡散材と同様の効果を示
す。微細な凹凸により入射角がわずかでも変化すると、
反射光線の進む方向は入射角の変化の２倍の大きさで変
化するので効率良く光拡散を行なうことができる。この
効果により配光特性をさらになめらかにすることができ
る。また、全反射により光線が外部に出射しなかった場
合でも、表面に微細な凹凸を設けることにより外部に出
射する光線を生じるので、この効果も配光特性をなめら
かにする。このようにして、水平視野角の非常に大きい
透過型スクリーンを得ることができる。水平視野角は頂
角の大きさ、光拡散材の濃度、側面１６．１６の微細な
凹凸の程度により自由に変えることができるが、第１図
に示した透過型スクリーンよりも水平視野角を大きくす
ることができ、また第２図に示した透過型スクリーンと
同等の水平視野角にすることも可能である。

なお、第４図に示した凸部１３は頂点２２が鋭く尖がっ
ているので、頂角の大きさによっては加工がむすかじ°
くなる場合があり、また視聴者が手を触れてけがをする
可能性がある。この場合、第６図に示すように、凸部１
３の頂点２２付近のみを丸くする方法がある。頂点２２
付近の丸くなっている部分は全反射によって光線を内側
に戻しやすいので、この部分の丸みは必要最小限にすべ
きである。

以下に本発明の他の実施例について説明する。

第６図は凸部１３の横断面の側面１５．１６を外側に向
かって凹の１組の双曲線で構成したものである。頂点２
２の付近は外部に向かって凸の円筒面２３としている。

双曲線の基本的な性質として、一方の焦点２４に向か−
で進んだ光線２５が双曲線でつくられている側面１５上
の点２６で反射するとき、反射光線２７は他方の焦点２
８に向かって進む。焦点２８に向かつ工進む光線２７も
、側面１６上の点２９で反射すると焦点２４に向かって
進む。こうして、第４図に示した凸部の場合と同様に、
焦点２４．２８に向かうように側面１５゜１６に入射す
る光線については、両側面１５．１６で反射を繰返しな
から頂点２２の方に進んでい〈３゜そして、反射するご
とに光線の中心線１４にもする傾角θ１．θ２．・・・
・・・が増加し、全反射でない場合には反射率が低下し
、透過光線を出射する。第６図に示した凸部１３の場合
には側面１５．１６が双曲線であるために反射するごと
に入射角の減少する割合が第４図に示した凸部に比べゆ
るやかである。そのために、焦点２４．２８に向かって
入射した光線については、種々の出射傾角で凸部１３か
ら光線が出射する。中心線１４に平行に入射した光束３
０ば、側面１５．１６が内部に向かって凸の曲面となっ
ているので、光線２５のとる光路上を反射のたびに拡散
しながら進んでいく。

また、上面２３に直接入射する光線は、上面が円筒面で
あるために入射位置によって出射傾角が異なるので、光
を拡散することができる。なお、両側面１６．１６は完
全な双曲線である必要はない。

わずかに双曲線からずれた形状とすることで、配光特性
が変化するので、このことを逆に利用して配光特性を制
御することができる。いずれにしても、側面１５．１６
を曲面にすると光の拡散効果を生じるので、配光特性を
なめらかにする効果がある。さらに凸部１３の内部に光
拡散材を混入し側面１５．１６に微細な凹凸を設けると
、配光特性が非常になめらかとなる。

第７図は、第３図に示すような凸部１３を繰返し形成し
た構成を変形し、隣り合う凸部１３の間に、第１図に示
したようなかまぼこ状凸レンズ４を形成したものである
。こうすると出射傾角の小さい部分の配光特性を強くす
ることができる。凸部１３とか１ぼこ状凸レンズ４への
入射光量の比を適当に選ぶことにより、配光特性を制御
することかできる。

発明の効果 以上に説明したように本発明によれば、水平視野角が従
来のものより大きい１枚構成の透過型スクリーンを得る
ことができる。また、効率良く水平方向の光拡散を行な
うことができる。さらに、凸部の構成はパラメータの種
類が多いので、配光特性の制御が可能であるなど数々の
大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は透溝型スクリーンの従来例を示す
要部断面図、第３図は本発明に係る透過型スクリーンの
〜実施例を示す要部断面図、第４図は第３図に示した凸
部の拡大断面図、第５図および第６図は凸部の他の例を
示す拡大断面図、第７図は本発明の他の実施例を示す要
部断面図である。 １・・・・・透明板、３団・フレネルレンズ、４・聞・
か丑はこ状凸レンズ、１３・・・・・・凸部、１５．１
６・・・・・側面、２３・・・・・・上面。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 ／ 第４図 第５図 第６図 ！３ 〃 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）薄い透明板の一方の面に、前記透明板のつくる略
   乎面に沿って横断面が三角形または略三角形でつくられ
   ている細長い凸部を所定の間隔をあけて繰返し形成した
   ことを特徴とする透過型スクリーン。 （２）凸部の横断面を頂点付近のみ外部に向かって凸の
   曲線とした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）凸部の横断面の輪郭を頂点付近を除いて外部に向
   かって凹の曲線とした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。 （４）外部に向かって凹の曲線を双曲線または略双曲線
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載
   の透過型スクリーン。 （６）透明板の内部全体または少なくとも前記凸部の表
   面近傍に光拡散材を分布させた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。 （６）＠り合う凸部の間に前記凸部と異なる構成の凸部
   または凹部を形成した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。 （７）＠り合う凸部の間に外部に向かって凸の略円筒面
   を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第（６）項
   記載の透過型スクリーン。 （８）凸部の表面に微細な凹凸を形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の透過型スクリーン
   。 （９）透明板の前記凸部を形成しない側の面にフレネル
   レンズを形成したことを特徴とする特許請求の範囲第０
   ）項記載の透過型スクリーン。