JPS61208041A

JPS61208041A - 背面投影スクリ−ン

Info

Publication number: JPS61208041A
Application number: JP60047936A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yada; 矢田　幸男; Shingo Suzuki; 信吾鈴木
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1986-09-16
Also published as: JPH0480369B2; US4674836A

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、ビデオプロジェクションテレビ等に用いる背
面投影式のスクリーンに関するものである。

ビデオプロジェクションテレビのような背面投影装置は
、原理的には第１図に示すように。

ＣＲＴ等からの光源史）から出射する光を適宜レンズ系
■Ｃ二よって拡大し、スクリーン（８１の背面側から投
影し、このスクリーン（Ｓ）の反対面より観察するよう
（ニなっている。ところが、このように光源史）からス
クリーン（８１までの距離を長くすると、投影装置が大
型（：なるため、実際には第２図（４）、　（Ｂｌ　、
　ｆｃｌに示すように１ないし３枚のミラーＭを組合せ
、一旦反射させてから投影する方式が採用されている。

しかしながら、同図（２）の方式では装置の高さが大き
くなり、また（Ｂ）。

（Ｏにおいても高さ、奥行の点で小型化したとはいいき
れない面があった。

またこのような投影装置に用いられるスクリーンには、
入射側（ニサーキュラーフレネルレンズを設け、これＣ
：よってスクリーンの隅々まで明るく見えるような手段
が施されているものが多いが、このサーキュラ−フレネ
ルレンズは、１８３図に示すように、レンズ面（イ）が
非レンズ面（ロ）を介して連続しているため、斜線で示
した非レンズ面（四への入射光が集光せずにフレネルの
効率を低下させ、また解像力Ｃ二悪影響を及ぼす難点が
ある。この点を防ぐために、フレネルレンズのレンズ面
を逆（＝向けて平坦な面から入射させ、他のレンチキュ
ラーレンズと組合せることが一部で行なわれているが、
このようＣ二２枚構成のスクリーンとすることは、単に
組立てが煩雑となるばかりでなく、２枚間の光のフレア
で画面がぼけ、また光の利用効率も低下するきらいがあ
った。

また投影装置の奥行を小さくすることのできるスクリー
ン装置として、特開昭５８−５７１２０号公報や特開昭
５９−９６４９号公報が知られており、スクリーンＣ二
対して斜め方向から入射させて、投影系の奥行を小さく
することが提案されているが、これらはレンズの屈折を
利用しているため、入射角度を大きくすることｌ二限界
があった。

このような点を改善するため５本発明者等は背面側から
光を急角度で入射させて像を観察するスクリーンであっ
て、この入射面に平行な多数のプリズム群を設けると共
？＝、該プリプリズム群成する個々のプリズムに全反射
面を設け。

入射した光が全反射面で全反射して観察側イニ出射する
ように構成した背面投影スクリーンについて既Ｃ二提案
している（％願昭５９−２９９６４号）。

（発明が解決しようとする問題点）上記の我々の提案により、奥行きおよび高さ方向の寸法
を小さくして装置を小型化し、しかも解像力を低下させ
ない明るい背面投影スクリーンを提供できるようになっ
たが、光の一軸方向、例えば上下方向の規制はできても
、同時に左右方向の光の規制がなしえない難点があった
。

そこで本発明においては、同時に上下左右方向の光を規
制すべく検討した結果１本発明を完成したものである。

（問題点を解決するための手段）すなわち本発明は上記の目的を達成するためになされた
もので、その要旨とするところは。

背面側から光を急角度で入射させて像を観察するスクリ
ーンであって、この入射面に円弧状Ｃ：延びる多数のプ
リズム群を設けると共に、該プリズム群を構成する個々
のプリズムに全反射面を設け、入射した光が全反射面で
全反射して観察側に出射するように構成したことを特徴
とする背面投影スクリーンにある。

以下本発明を実施例の図面に従って説明する。

第４図は本発明の背面投影スクリーンの基本的な構成を
説明するための概略図で、？）がＣＲＴ等の光源、［Ｆ
］がレンズ系、ｆｓｌが背面投影スクリーンであり、光
源ＣＰ＋からの光は背面投影スクリーン（Ｓ）背面に急
角度に人射するよう（ニなっている。ここで背面投影ス
クリーン＋８１　に入射するときの角度（θ）は、概ね
４０〜７５°である。このときの光源（Ｐ）から背面投
影スクリーン（８１までの距離（７１りは従来の方式と
同じであるが、斜め下方に光源（Ｐｌが位置するため、
奥行き方向の距離（／’　）は１’−７ｃｏｓθ となりｌに比べてきわめて小さくすることができる。

しかしながらこれでは高さが必ずしも小さいとはいえな
いため、実際には第５図（２）のように１枚のミラ−（
Ｍｌ）を用いることにより、高さを小さくし奥行き方向
の長さも小さくすることが望ましい。また一層高さを小
さくし全体的に小型化するためには、第５図（（８）の
如く２枚のミ２−（Ｍ２）　、　（Ｍ３）を組合せ、光
源■）を背面投影スクリーン（８１と第１のミラー（Ｍ
２）の間Ｃ；配置して、２度反射させた後に投影させる
とよい。

第６図は本発明の背面投影スクリーンの一部を示すもの
で、この例Ｃ二おいては背面投影スクリーンの背面側に
同一形状からなるプリズム群を多数設けている。すなわ
ちこのプリズム群は円弧状に延びて配列されたプリズム
（１）の多数より構成されており、しかも個々のプリズ
ム（１）は入射面（ＩＢ）と反射面（ＩＡ）とを有して
いる。そし【このうちの反射面（ＩＡ）ｌ二は、入射面
（ＩＢ）から入射した光が全反射して観察面側へ出射す
るよう書＝全反射面が形成されている。

このプリズム（１）の光学特性について弗６図および第
７図Ｃ二基づいて説明すると、本発明の背面投影スクリ
ーン（Ｓｌには、水平方向Ｃ二延びる円弧状のプリズム
（１）群が形成されている。なお、この例では光を斜後
方から投影するようＣ；なっているので、プリズム（１
）群は上方に凸の円弧状となっているが、斜上方から投
影する場合は、逆向きとなる。

そしてこの場合、投影用のＣＲＴ等の光源なＰ、ヌクリ
ーン（８１を含む平面ｎ上でめ円弧の中心を０としたと
き、この線分ＯＰが上記平面■に対して垂直にすると、
同−円弧上の各点は丁べて光源Ｐから等距離になるため
、この円弧上のプリズム（１）の断面を等しくすること
Ｃ二より。

プリズム断面上での出射角が等しくなり、設計が容易に
なるばかりでなく、上下方向の光の規制ζ二対して左右
方向の光も規制してバランスのよいスクリーン（Ｓｌが
実現できる。

いま光源Ｐの位置が、第７図に示すようにスクリーン（
Ｓｌの後方Ｘ、スクリーン（Ｓ）の中心から下方ｙであ
るとし、スクリーン（Ｓｌの中心を通る当直軸上の中心
からｒ（上向きＣ二正）の点でのプリズムの頂角なθ１
．プリズム入射面の傾きθ２とすると、平行出射の場合
のθ２は次式■で求め・・・・・・・・・■ プリズム（１）の断面形状を上記■で表わされる形状に
すると、スクリーン６）面から出射する光線はすべてス
クリーン８）Ｃ：対して垂直な平行光となる。これによ
り、従来のフレネルレンズを備えたスクリーンに比べて
、よりコンパクトでしかも均一な明るさのスクリーンが
入手できる。

第９図ないし第１４図は１本発明の実施例の部分を示す
もので、第９図は最も基本的な背面投影スクリーンであ
り、投影側Ｃ：は全反射面を有する反射面（ＩＡ）と入
射面（ＩＢ）とを備えたプリズム（１）の多数が形成さ
れている。第１０図は上記第９図の例における観察側に
垂直方向に延びるレンチキュラーレンズ面（ＩＥ）を形
成したもので、このレンチキュラーレンズ面１１Ｅ）に
より水平方向の光拡散性を付与したものである。また第
１１図および第１２図は同様に投影側に、全反射面（Ｉ
Ｆ　）、（ＩＧｌ）を備えたレンチキュラーレンズ面（
ＩＦ）、（１（１）を形成したもので、これにより一層
大きな水平方向の光拡散性丁なわち視野角度が得られる
。なお、弗１１図および第１２図４：おける全反射面を
有するレンチキュラーレンズ面（ＩＦ）、（ＩＧ）の構
成および作用については。

同一出願人の特願昭５６−５１１９４号、特願昭５６−
９０５４４号、特願昭５６−９１８９６号、特願昭５６
−２１２５８４号、特願昭５６−２９１７８号、特願昭
５７−５９３８９号（：詳述されているので、ここでの
説明は省略する。

第１３図および第１４図は一第９図の背面投影スクリー
ンの観察側にさらに別体のシート（２）を組合せた例を
示すもので、８１３図は投影側（：水平方向に延びるレ
ンチキュラーレンズ面（２Ａ）が、また観察側に第１２
図と同様な全反射面（２Ｂ１）を有する垂直方向のレン
チキュラーレンズ面（２Ｂ）が形成された別体のシート
（２）を組合せており、これによって水平および垂直方
向の光拡散性をも付与した背面投影スクリーンとするこ
とかできる。また第１４図は投影側Ｃ二垂直方向Ｃ二延
びるレンチキュラーレンズ面（２Ｃ）が、また観察側に
凹状のレンチキュラーレンズ面（２Ｄ）と外光吸収層（
２Ｅ）とが形成された別体のシー）Ｑｌを組合せたもの
で、これによって水平方向の光拡散性とコントラストを
向上させることが可能となる。

なお、上記の実施例では、プリズム（１）群を水平方向
（−延びるようＣ二連設しているがこれを９０゜変換し
て垂直方向に延びるようＣ二構成してもよい。勿論この
場合はプロジェクタ−は横方向に設置することとなる。

本発明の背面投影スクリーンは、斜め後方から像を投影
することとなるため、スクリーンの像（＝歪が生じ、し
かも像のボケを招くこととなるが、これらは次の投影系
の措置により解決できる。丁なわち像の歪については、
各部の歪量を想定してＣＲＴの電気回路で補正すればよ
い。

また像のボケは、レンズ系からスクリーンまでの距離の
差Ｃ二よって生じるため、ＣＲＴからレンズ系ζ二人射
する像を、光軸に対して一定角度をもたせ、スクリーン
上に等しい焦点距離となるようＣ二丁ればよい。

なお本発明の背面投影スクリーンＣ二使用する素材とし
ては、アクリル樹脂が最も適しているが、これは光学特
性及び成形加工性の点からアクリル樹脂が特に浸れてい
るからである。しかし、これに換えて塩化ビニール樹脂
、ポリカーボネート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン
系樹脂等を用いることもでき、これらの合成樹脂材料を
用いるときは、押出し成形、加熱プレスあるいは射出成
形によって５本発明に係る背面投影スクリーンを製作す
ることができる。

また本発明の背面投影スクリーンを構成する基材あるい
は別体のシートに、光拡散性を一層向上させるたみの光
拡散手段を講じるとよい。

この光拡散手段としては、基材を構成する合成樹脂９例
えばアクリル樹脂３二ｓｉｏ□、ＣａＣＯ３，ｈ１２０
３゜ＴｉＯ３，Ｂａ５Ｏ，、ＺｎＯ，ＡＪ（ＯＨ）３．
ガラス微粉末あるいは有機拡散剤等の液状合成樹脂媒体
に融解または化学変化をしない拡散物質の１種または２
種以上の添加物を媒体中に一様（＝混入分散分布するか
、またはこれらの拡散物質を含む層を形成するとよい。

また投影側の面および／または観察側の面に微細なマッ
ト面を形成Ｔることも有効である。このように光拡散性
を付与する手段を講すると、スクリーンの水平方向と垂
直方向の拡散性が補われ、均一性を高めることができる
こととなる。

（実施例）屈折率１．４９の透明アクリル樹脂シート（厚さ３ｍ）
を熱プレス成形し１円弧状のプリズム群を有する背面投
影スクリーンを製作した。

この実施例におけるプリズムの仕様および設置した光源
の位置関係は次の通りであるｃ第７図参照）。

光源の位置　　　スクリーンの後方　ｚ−６００＋ｗス
クリーン中心から下方　ｙ−１０００ｗ（スクリーン中
央へスクリーン平面に対して６０’で入射）プリズムの頂角　　θ！−５σ プリズム円弧の中心　　スクリーン中心から垂直軸上下
方１０００ｍｏｗプリズムのピッチ　Ｐ＝０．５＋＋ａ＋スクリーンサイ
ズ　たて７００刺　よこ９００雪各プリズムの傾斜角θ
２は、（１）式により算出された角度とし、この条件で
丁べてスクリーン平面に垂直な平行出射となるようにし
た。

上記のような構成で、スクリーンｌ二対して中心で６０
°という急角度で入射する光をプリズムの反射面で全反
射させて観察側に効率よく出射させ、この光線利用率を
測定したところ、スクリーンの中心および上方で１００
９！；、下端部分で９０９６であり、利用率が高くて左
右方向の光の規制が十分で均一性があり、しかも投影奥
行き距離をきわめて小さくすることができることが確認
できた。

（発明の効果）本発明は以上詳述した如き構成からなるものであり、ス
クリーン後方に急角度で入射した光をプリズムの形状と
全反射の作用により効率よく観察面に均一に出射させる
ことができるため。

本発明ｌ二よる背面投影スクリーンを採用するときは光
源となるプロジェクタ−の相対位置を斜め後方に位置さ
せ、投影装置全体を小型化することができ、しかも均一
で明るい背面投影スクリーンを簡便に提供しうる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は従来の背面投影スクリーンに対す
るプロジェクタ−からの光路の説明図、第３図は従来の
背面投影スクリーン（＝用いられるフレネルレンズの部
分側面図、第４図および第５図ｔま本発明の背面投影ス
クリーンを用いた場合のプロジェクタ−からの光路の説
明図。弗６図は本発明の背面投影スクリーンの光の進行状態を
示Ｔ部分的な側面図、第７図および第８図は本発明のレ
ンズ形状を設計するための説明図、第９図ないし第１４
図は本発明の実施例を示す部分的な斜視図である。（Ｓ）・・・スクリーン、Φ）・・・ＣＲＴ、υ・・・
レンズ系。（Ｍｌ）　、　（Ｍ２）　、　（Ｍ３）・・・ミラー、
（１）・・・プリズム、（ＩＡ）・・・反射面、　　（
ＩＢ）・・・入射面Ｌ７凹＼□ 纂８図

Claims

【特許請求の範囲】１、背面側から光を急角度で入射させて像を観察するス
クリーンであつて、この入射面に円弧状に延びる多数の
プリズム群を設けると共に、該プリズム群を構成する個
々のプリズムに全反射面を設け、入射した光が全反射面
で全反射して観察側に出射するように構成したことを特
徴とする背面投影スクリーン。２、多数のプリズム群の円弧が同心円状であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の背面投影スクリー
ン。３、投影用の光源をＰ、スクリーンを含む平面上での円
弧の中心を０としたとき、線分ＯＰが上記スクリーンを
含む平面に対して垂直であることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の背面投影スクリーン。４、観察側に出射する光線が、すべてスクリーン面に対
して垂直となる平行光であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項、第２項または第３項記載の背面投影スク
リーン。５、観察側に垂直方向に延びるレンチキュラーレンズ面
を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
２項、第３項または第４項記載の背面投影スクリーン。６、全反射面を備えたレンチキュラーレンズ面を形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の背面投
影スクリーン。７、観察側にサーキユラー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１項、第２項、第３項
、第４項、第５項または第６項記載の背面投影スクリー
ン。８、スクリーンを構成する基材に光拡散手段を施したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
、第４項、第５項、第６項または第７項記載の背面投影
スクリーン。９、レンチキュラーレンズ面を有する別体のシートと組
合せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項、第４項、第６項、第６項、第７項または第８
項記載の背面投影スクリーン。１０、別体のシートに光拡散手段を施したことを特徴と
する特許請求の範囲第９項記載の背面投影スクリーン。