JPS61296342A - 反射型映写幕 - 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） 本発明は画像投映装置に好適な反射型映写幕に係り、特
（二映写幕の全域に亘シ高輝度な反射型映写幕に関する
ものである。

（従来の技術） 近時投射型テレビジョン装置や投射型１面像ディスプレ
イ装置、拡大投映機等の所謂反射型画像投影装置が広く
普及している。

この種の装置は映写幕（＝光投射装置から画像光を投影
してその像を観察するもので、大画面化を容易にはかる
ことができるので種々のものが開発されているが一長一
短があり未だ不充分である。

以下これ（二ついて述べる。

ｔ　マツトスクリーン 簡単な白紙、白布、白色のプラスチックシートのような
物で代表させることができる。すべての方向に均等（二
元を反射させるので広い範囲で同じ位の明るさに見える
が、映写光束が観客のいない範囲にまで無駄（：分散す
るので観客個個の受取る光量の絶対値は低くなる不利が
ある。

Ｚ　ビーズスクリーン 白地（二透明なガラスピーズ（微粉子）を塗布したもの
で映写光を＃１ぼ入射方向に反射してしまうので明るい
が観覧に適する範囲が挾いいわゆるバックレフターのよ
うな性質がある。

３、　アルミニウムホイルスクリーン 特殊処理をして圧延した薄いアルミニウムのシートでで
きており、僅かに彎曲したフレームに嵌めこまれている
。効果的な映写を行なうにはスクリーン表面の特殊加工
と歪みのない適正な彎曲が必要となりか＼るスクリーン
の製造は困難である。

４．金属レンチキュラー　スクリーン 透明合成樹脂の表面に金属コーチングし、小さな鏡の働
をする微小な凹凸をつけたもので。

観客席からでた連送光はそのまま観客席に反射して戻る
ため映像をそこねるものである。

５、　非金属レンチキュラー　スクリーン金属レンチキ
ュラースクリーンの場合と同じく表面に凹凸がついてい
るが金属コーチングはしていない。大体の性質は金属レ
ンチキュラースクリーンとほぼ同じである。

ただ金属、非金属レンチキュラースクリーンともに表面
の凹凸の形や鏡の形を製造過程で変えられるので他のス
クリーンよシもバラエティ−（二富んでいるのが取シ柄
である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の従来の反射型スクリーンはいづれもコントラスト
のダイナミックレンジが挾いことは大同小異である。

従って先に述べたように強光力の映写機でノ・イライト
を充分明るくしてやっても暗部のコントラストが不足し
、深味のある暗部の細部は出てこない恨みがあった。

（問題点を解決しようとするための手段）本発明は上記
のような従来の技術の問題点を解決するためになされた
もので、収斂光学系の視野レンズを前面に、反射型レン
チキュラーレンズを後面に、両者の中間に高屈折率の透
明光学媒体を備えたことを特徴とする反射型映写幕であ
る。

（作用） 本発明は上記の如き構成であるから、表面の収斂光学レ
ンズは映写レンズに面し、これに映写レンズの射出瞳を
第二次光源とした映写光の発散光束を映写幕全面に受け
て、これら光束を並行光束にコリメートする物で、この
並行光束は金属裏面の反射指向性レンチキュ之−面には
ソ垂直に入射する。そこでこれらの並行光束は昔同様に
、レンチキュラー指向性反射面の一次作用を受けて、反
射面の傾斜角の二倍の角度の方向変換をし、その角度で
再度収斂光学系面に入射し、屈折収斂作用を受けて空気
中に出射され、映写レンズ射出瞳の共役像の分散分布を
以って設計に対応した観客配置範囲に照射される。

（実施例） 以下本発明を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図で前面に収斂光
学系の視野レンズの屈折面１を、後面に反射層２を設け
たレンチキュラーレンズ面３を備え、両レンズ面によシ
構成された中間の空間に高屈折率の透明光学媒体４を満
たした構成となっている。

この際の反射層面とレンチキュラーレンズ面とは物理的
にも光学的にも同一面であると見做しうる０ 今本発明の詳細な説明するため、便宜的に第２図に示す
ように収斂光学系は前面が凸で裏面が平面で構成された
平凸レンズに於て背面に反射鏡面を設けたものについて
考えてみる。収斂面は収斂作用があれば充分であるから
フレネルレンズ面であってもよいことは勿論である。

さて先（二も述べたように映写光束は映写レンズの射出
瞳を第２次光源とし、映写幕全面に均等に映写光束が照
射される。この発散光束は収斂レンズ面でコリメートさ
れ並行光束となって反射平面にほぼ垂直に入射する。そ
の後反射して再度収斂レンズ面に入射し再び収斂され映
写レンズ射出瞳の共役点（：光源像を結ぶこの収態は第
２図に示したとおりである。

本発明の場合、収斂光学系コリメーターと対物レンズの
機能を果しているが見方を変えれば第３図に示すように
両凸単レンズその勿の内部にレンチキュラー構造があり
光拡散の作用をしていると見ることができる。

一般の透過型映写幕は視野レンズのコリメータ↓ 一レンズの作用と対物レンズの作とを一面に受け１持た
せているので二面分の収斂力を必要とする。

従って視野外周の部分の傾斜角が入射光線に対し急であ
るので光束密度が低くなるために、画面周縁の光量低下
が起る。

本発明のように視野レンズを往復二回使用すると収斂作
用が半分で足り、曲率は半分となり、従って面の傾斜も
半分となり周辺光量に及ぼす影響が少なく光量の低下を
防止軽減することができる。

これは光学的に極めて有利である。又、この場合球面の
曲率を適描に選ぶことによって映写距離と観覧距離とを
任意に設定することに困難はない。

以上のような条件によると視野レンズ球面は往復再度に
亘って光束が通過し、その収斂作用を受ける。

又更に表裏二面をともに利用するので、レンズ材料は一
枚ですむこととなり、至って経済的なものである。

次に本発明における反射型レンチキュラー面について考
察する。

本発明に於ては前面に視野レンズ面、後面に反射型レン
チキュラー面を配置し、両者の中間の空間が高屈折率の
透明光学材料でみたされた構造となっている。

このよう（二反射面の前面の空間を高温屈折率の透明材
料で満すことにより光線が斜めに入射した場合は、傾斜
が僅かでもその傾斜角の、又は光線の入射方向に対し、
反射面が傾斜している場合は面の傾斜角のそれぞれ２倍
の角度の方向の変化を生じ、これらの光線が更に当初の
傾斜角の２倍の入射角をもつ光線となって入射面に当初
と逆方向に再入射して屈折率の高い光学材料から屈折率
１の空気中に出る際に屈折の作用によって入射角より大
きい屈折角となって更に方向が変えられる。

このことは顕微鏡における液浸検鏡法的使用法である。

しかじ顕微鏡等一般の液浸或いは油浸法は、第４図に示
すようによシ広い角度からの収斂光束を狭い角度の光束
に集光するのであるが、本発明に於ては第５図に示すよ
うにその逆であって狭い角度の光束をよシ広い角度の発
散光束とする作用を利用するものである。

なお第４図、第５図に於て１０は空気、１１は高屈折率
媒体を示す。

この場合光の進行方向に着目すると第４図では入射角θ
で入った光束が高屈折率媒体内に入ったときに屈折角μ
となり高屈折率媒体を出るときに０度となる。

更に反射面に光学的形状を設計配置すれば、入射光線を
多岐多様に拡散させることができる。

即ち反射型レンチキュラー面は上記の利点を活用するも
ので透過型レンチキュラー面が主として屈折作用に依存
しているのに比較してその影響度が犬である。

本発明の映写幕は光線の方向変化に、反射作用と屈折作
用とを重複して利用する外、視野レンズも往復活用する
ものである。

即ち本発明の反射型レンチキュラー面反射型映写幕はこ
れらの影響度の徹底した活用をはかったものであること
は第６図、第７図により説明できる。

第６図（二於て頂角αを持つ光学模をとり、光線がその
一面に垂直に入射するものとすると、光が通過する場合
はｓｉｎαが角αにはソ等しいときθ１ｎαキα 従って屈折角をβとすると β＝Ｎ・α　但しＮは透明光学材料の屈折率一般の透明
体の屈折率の方向と屈折光線の方向のなす角をｒとする
と γ＝β−α＝ｌ（’α−α＝（刊−１）α一般の透明体
の屈折率Ｎは１．５程度であるからγ＝（１，５−１）
−α＝０．５α　となる次に第７図に示すように、後面
を反射面とし反射させた場合に反射角は入射角の倍角即
ち２αで入射面に再入射する。

この時入射後の空間への屈折角δ角は ｓｉｎδ＝Ｎ・（ｓｉｎ　２α）　＝　１゜５　Ｘ　（
ｓｉｎ　２ａ）近似的Ｃ二反射後空気との境界面での再
屈折角δは１，５Ｘ２α　即ち３αとみなされる。

従って屈折作用４ユおける方向変化γが０．５αである
とき反射作用におけるδは３αであって比較すると δ／γ＝６α１０．５α＝６倍になる。

よって結局レンチキュラー金属反射面での反射作用と並
びに媒体と空気との境界面での屈折作用との総合効果が
著るしく大きいことになる。

次に第８図、第９図に反射型の光の状態を示１この場合
反射レンチキュラー面が凸又は凹の曲面であるとしてそ
の曲率半径なｒとし、その光軸からの入射高さをｈとす
ると曲面による光線の方向変化はε＝　ｓｉｎ”−１ｋ
ｙ’ｒとなる。

即ち光線の反射面による反射角は２εで再入射角も又こ
れと同じである。

よって再入射後の屈折角ζは ｓｉｎζ＝ＮＩ　ｓｉｎ２ｇ このように−回の反射と一回の高屈折率の媒体から空気
への屈折によって光線の方向の変化量はことなる。

これに比べて単に屈折作用だけであるとｓｉｎφ＝（Ｎ
−１）ｓｉｎε即ちεの半角となる。これは大差である
。

いま反射型レンチキュラー面の拡散角度の限界と透過型
レンチキュラーレンズ面のそれとの比較をする。

反射型レンチキュラー面においては光線は反射後、高屈
折率媒体面と空気との境界面に再入射する。わけである
が、再入射角は媒体の臨界角にまで自由にとる事ができ
る為に、再入射後空気中にでる際に９０度の屈折角とな
る。

この屈折角は、即ち拡散角である。理論上映４幕正面左
右９０度の拡散範囲があるので使用条件に対応して任意
（二定める自由がある事になる。

一方、透過型レンチキュラーレンズ面においては同様に
高屈折率媒体から空気中に出射されるが、この時入射角
が臨界角の場合屈折角は９０度即ち屈折面の接面になり
光の進行方向は臨界角の補角の方向になシそれ以上には
光は拡散しない。即ち屈折率Ｎが１，４９２であれば１
　／　１゜４９２　：８ｉｎ４でφは約４２度でその補
角は４８度となる。これを反射型レンチキュラー面のそ
れと比べては約半分である。（第１１図、第１２図参照
）以上が反射型、透過型双方のレンチキュラー面の拡散
限界であるが、この限界から約２０度位までは光量の分
布量が弱いので有効な範囲とは見做されない。従って実
効値は限界範囲より更に狭くなる。

しかしながら両者の差異は歴然としている。

単純な実例を示せば０．５　ｍの曲率半径の反射型レン
チキュラー面の場合光軸からの入射高さが０．１８ｆｆ
弱で臨界角に達する。−ピッチはその二倍で０．３６ｍ
となる。一般にレンチキュラー面の実用的な−ピッチは
大体０．２〜０．７５ｆｆ程度であるからいま挙げた例
は実用例といえるであろう。

左右各々７０度全拡散範囲１４０度の広角度の物が容易
にえられるわけである。

透過レンチキュラー面では左右各々約３０度全拡散角で
６０度である。映写光束の分布範囲のこの差異は実用上
の大差である。

以上各種の点（＝おいて反射レンチキュラー面は屈折レ
ンチキュラー面に優越するものである。

次に上記の視野レンズの機能とレンチキュラー金属反射
面の機能とを一体として重畳させた場合について考える
と以下のとおりである。

即ち映写光束は映写レンズの射出瞳を第２次光源とする
発散光束であって視野レンズ全面に分布照射される。こ
の発散光束は映写基の前面の視野レンズによって並行光
束群となって後面ルンチキュラー金属反射面に入射する
。ここで並行光束群がレンチキュラー金属反射の作用に
よって所定の発散光束群となる。これ等の発散光束群は
反転方向を変えて再び視野レンズζ二再入射して視野レ
ンズの収斂作用を受けて、光源である射出瞳の共役像群
を各拡散光束群に対応して設計に応じた観客の分布範囲
に分散結像する。

その結果設計範囲に位置する観客は均等な明るさの鮮明
な画像を観賞することができるのであ４次に本発明で用
いられているレンチキュラー金属反射角の細部構造の要
点に触れよう。

既に述べたように反射面はその僅かな傾斜並びに傾斜の
変化にも敏感に対応する。これは−面においては製作時
の工作精度に厳しい要求があることを示す。これは要す
るに光線の方向の制御に効果的であることの証査である
。

次にレンチキュラー金属反射面の具体例を若干列挙する
と、（第８図、第９図及び第１０図参照）（１）　　凸
又は凹の球面 （２）　　凸又は凹の円筒面 （３）凸又は凹の非球面 又裏面反射面に成型されたアクリル樹脂の如き透明材料
のレンチキュラーで金属反射面には金属を蒸着又はスパ
ッタリング等の一般的な金属膜形成手段によって施すこ
とができる。

（発明の効果） 本発明は反射型であるから透過型映写幕のように余分の
映写空間を必要とせず、又従来の反射型映写幕に比ベコ
ントラストのダイナミックレンジがはるかに広くなシ、
映写光束の高い利用効率による強光制度の映写画面をも
たす映写幕を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射型映写幕の一例を示す側面図、第
２図は本発明の映写幕における収斂光学系（平凸ンンズ
の背面に反射鏡面を設けたもの）の光の屈折図、第３図
は両凸単レンズその物の内部にレンチキュラー構造があ
る場合の光の屈折図。 第４図は顕微鏡における液浸法の説明図、第５図は本発
明の液浸作用の説明図、第６図は頂角αの透過性光学楔
の光の屈折図、第７図は頂角αの反射性光学楔の光の屈
折図、第８図は反射レンチキュラー面が光線に向って凹
の曲面の場合の光の屈折図、第９図はその逆の場合の光
の屈折図、第１０図は反射レンチキュラー面が第８図、
第９図の混合型の光の反射屈折状態の説明図、第１１図
は透過型映写幕で光線に向って凸の場合の説明図、第１
２図は透過型映写幕で光線に向って凹の場合の説明図で
ある。 代理人　弁理士　竹　内　　　守 第１図 第３図 第８図 第９図 手続補正書（自慢 昭和６０年７月２４日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１３８３２５号 λ発明の名称 反射型映写幕 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　東京都北区十条仲原−丁目１０番３号名　称　
　株式会社　ユ　−　プ 代表者　容出部　　　格 ４、代理人〒１０１ 居　所　東京都千代田区内神田二丁目１５４１３号南部
ビル ６、補正によ仄増加する発明の数　　０７、補正の対象 １、　明細書の第７頁下から２行目「高温屈折率」とあ
るのを「高屈折率」に訂正する。 ２、　明細書簡１０頁１行目「一般の透明体の屈折率」
とあるのを「入射光線」に訂正する。 ３、　明細書簡１５頁１１行目「制度」とあるのを「力
」に訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前面に収斂光学系の視野レンズを、後面に反射型レンチ
   キュラーレンズを、両者の中間の空間には高屈折率の透
   明光学媒体を備えたことを特徴とする反射型映写幕