JPS62178227A - リアプロジエクシヨン装置 - 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】 本発明は、少な（とも１個の画像源、この画像源の数と
対応する数の投影リンズ系、及び背面投影スクリーンを
具えるリアプロジェクション装置に関するものである。

リアプロジェクション装置においては、像光源によって
作成した原画像が投影レンズ系により投影スクリーンの
背面と称せられている第１面上に投影される。この像は
投影スクリーンの第２面、すなわち前面側にいる観客に
よって見られる。

リアプロジェクション装置は単色画を再生するための陰
極線管の形態をした１個の像光源又はカラー画像を再生
するための３個の像光源を有し、ビデオプログラムを通
常のテレビジョン画像管によって得られる画像サイズよ
りも一層大きな画像サイズで表示するために用いられる
。この投影装置は、スピーチやメツセージを示す可視情
報のような他の情報を例えば博覧会等の観客に表示する
ためにも用いることもできる。このような投影装置に用
いられる光源は、光源とこの光源の前面側に配置したス
ライド又はフィルムの形態の透明画とを具えることもで
きる。或はまた、像光源を光源と電子信号に応じて光を
反射又は吸収し或は光を透過又は吸収する複数の画素セ
ルから成るマトリックスを有する電子的に制御可能な平
坦な表示装置とを以て構成することができる。このよう
な平坦な表示装置はビデオ画像を表示することができる
。

上述したリアプロジェクション装置は室内、展示場又は
公演会場のような照明環境下で用いられるように構成さ
れている。投影像が満足できる明るさ及びコントラスト
を有するようにするには、信号光として称せられている
像光源によって作成される光の最大量をスクリーンによ
って透過させ、一方スクリーン及び投影装置の他の素子
によって観客に向けて反射される周辺光量を最小としな
ければならない。

既知のリアプロジェクション装置では、スクリーンの表
面部分からの光を集中放射させると共に他の表面部分を
光吸収性とすることによってこの目的を達成するように
構成されていた。このような投影スクリーンは米国特許
第３，８３２．０３２号明細書に記載されている装置が
一例としてあげられる。

この装置に用いられている投影スクリーンの背面には垂
直方向に延在する多数のシリンドリカルレンズが装着さ
れ、これらシリンドリカルレンズによって像光源から発
生する光がスクリーンの前面上に垂直帯域内に集束され
る。これら帯域間の細条に光吸収層が形成されている。

このように構成することにより、スクリーンから発する
信号光とスクリーンによって反射される周辺光との間の
比が実質的に増大し、観客は明瞭に見ることができる。

しかしながら、周辺光が光吸収細条間の光透過域を経て
スクリーン内に入射してしまい、例えば内部全反射によ
ってシリンドリカルレンズの内部から再び出射してしま
う。光吸収材料層が表面領域の５０％に亘る場合、この
効果によって周辺光の１０％が反射されてしまう。この
光吸収材料層はスクリーンの前面側に形成されているの
で、この光吸収材料層は外部の機械的及び化学的な影響
を受けてしまう。

従って、本発明の目的は、スクリーンから出射する信号
光と反射周辺光との間で満足できる比が得られ新規で且
つ改良されたリアプロジェクション装置を提供するもの
である。本発明によるリアプロジェクション装置は、投
影スクリーンが周辺光を最大に透過すると共に、信号光
の放射経路からはずれて位置し前記スクリーンを横切る
周辺光を反射することができる全ての素子を光吸収性と
したことを特徴とする。

本発明は、投影スクリーンに入射する周辺光をスクリー
ンを通過させ投影装置のハウジング内部で吸収すること
により周辺光が観覧空間に向けて反射するのを阻止する
ことができると云う認識に基くものである。従って、ス
クリーンの前面に光吸収領域を形成する工程が省かれ、
信号光の透過量が減少したりスクリーンに傷が付き易す
い本質的な欠点を除去することができる。

投影スクリーンが単一シート部材を具える本発明による
第１実施例による投影装置は、このシート部材の背面が
非反射面を有することを特徴とする。

投影スクリーンが、光拡散素子を具える第１シート部材
および前面側にフレネルレンズ構造を有する第２シート
部材を具える本発明の第２実施例による投影装置は、第
１シート部材の背面、及び第２シート部材の前面及び背
面が非反射面を有することを特徴とする。

非反射面とすることにより周辺光及び信号光を最大に透
過させることができる。非反射面は、適切に選択した屈
折率及び膜厚を有する複数の薄膜を具えるコート層を既
知の方法によって形成することにより得ることができる
。

好適実施例は、非反射面が機械的な粗面とされ、この粗
面にその外形に従う一定の膜厚の薄膜がコートされてい
ることを特徴とする。公開されている欧州特許出願第０
．１３１．３４１号で説明されているように、このよう
な表面は広い波長域に亘って良好な非反射特性を有して
いる。

別の好適実施例は、投影スクリーンの非反射面が、段差
及びピーク間距離が２００〜８００　ｎｍ程度のマイク
ロリーフ構造を具えることを特徴とする。

このようなマイクロリーフ構造体は、例えば空気のよう
な周囲媒質の屈折率から投影スクリーン材料の屈折率に
亘る平衡遷移を形成する。このような構造体の非反射特
性は、通常の非反射層よりも入射光の入射方向及び波長
について一層影響されない。

別の実施例は、投影スクリーンの非反射面が、イオン注
入及びエツチングによって粗面とされていることを特徴
とする。上述したマイクロリーフ構造と同様に、このよ
うな面は平衡屈折率を有し同様な好ましい特性を呈する
。

上記マイクロリーフ構造体はレプリカ処理によって適切
に形成される。この処理では形成されるべきマイクロリ
ーフ構造に対して反転した表面形状を有する金型を用い
る。この金型に適当に柔かい状態の材料を充填し、その
後対応する面を材料に対してプレスする。引き続きこの
材料を硬化させ、その後マイクロリーフ構造が形成され
ている硬化層を有する面を金型から取りはずす。例えば
シリンドリカルレンズやフレネル構造体のような光拡散
素子構造体のような別の構造体も形成されている面上に
マイクロリーフ構造体を形成すれば、マイクロリーフ構
造体及び他の構造体を１回のレプリカ処理によって同時
に形成することができる。

紫外線硬化材料を用いれば、このマイクロリーフ構造体
を金型を用いて高精度に複製することができることが知
られている。

好ましくは、非反射面を構成するマイクロリーフ構造体
を紫外線硬化材料層で形成する。

このようなマイクロリーフ構造体を投影装置に用いる投
影レンズ系の１個又はそれ以上のレンズ面上に形成し、
対応する面を信号光及び場合によってはこの面まで依然
として到達するいかなる周辺光に対して非反射性とする
ことができる利点もある。一般的なことであるが、対応
する面を非球面とすれば、この面はレプリカ処理によっ
て形成され、この結果レンズ面及びマイクロリーフ構造
体の形状が１回のレプリカ処理で同時に形成される。

この可能性を有する投影装置は、投影レンズ系の少なく
とも１個の面に段差及びピーク間距離が２００〜８００
　ｎｍ程度のマイクロリーフ構造が形成されていること
を特徴とする。

本発明によるリアプロジェクション装置の別の構成例は
、信号光の放射経路からはずれて位置しスクリーンを横
切る周辺光を反射することができる素子が、繊維が混合
されているつや消しブラック材料によって光吸収性とす
る。

このような材料を被着するのは容易であり、この結果不
規則な表面が形成され高い光吸収性を発揮することがで
きる。

実際には、リアプロジェクション装置は１個又はそれ以
上のミラーを具え画像源から投影スクリーンまでの光路
を曲げることによりキャビネットの寸法を小さくしてい
る。この投影スクリーンは信号光を観覧空間に拡散する
光学素子である。逆に言えば、投影スクリーンはこのス
クリーンに入射する周辺光の一部を外側からフォールデ
ィングミラーに向けて拡散することも意味する。投影画
像上において高いコントラストを維持するには、投影ス
クリーンからフォールディングミラーに到達する周辺光
がミラーによってスクリーンに向けて直接反射しないよ
うに注意すべきである。

この目的を達成するため本発明の実施例では、少なくと
も１個のミラーを具えるリアプロジェクション装置にお
いて、各ミラーが適切に配置され、前記スクリーンによ
りミラー方向に拡散された周辺光が、このミラーによっ
てスクリーンとは別の方向に向けて反射されるように構
成したことを特徴とする。

周辺光は上方又は水平方向から入射しスクリーンによる
垂直方向の拡散は制限されるので、ミラーを上記のよう
に配置することは、反射面に対する法線がスクリーンと
交差しないことを必ずしも意味するものではない。

本発明の別の実施例によるリアプロジェクション装置は
、光吸収材料から成るブラインドが、投影スクリーンの
前面シート部材の前面と第１フォールディングミラーと
の間に配置されていることを特徴とする。キャビネット
の内部では信号光は周辺光が拡散され反射される角度と
異なる角度でスクリーンに入射するので、ブラインドは
キャビネットの内部で信号光を吸収することなくほぼ全
ての周辺光を吸収することができる。

本発明の好適実施例は、前記ブラインドが、フレネルレ
ンズ構造体の垂直面上に堆積した光吸収材料を有するこ
とを特徴とする。このように構成すれば、フレネルレン
ズの垂直面に入射する信号光だけをブラインドで吸収で
きる利点がある。従って、明るさの減少がなくなる。更
に、周囲部材内においてブラインドを支持するための別
の構成を設けることが不要となる。

以下図面に基き本発明の詳細な説明する。

第１図において画像、すなわちシーンを陰極線管１１の
スクリーン１２上に表示する。この画像源から放射され
た光は、ミラー４１を経て単レンズとして示されている
投影レンズ系１３によりリアー投影スクリーン２０の背
面上に投影される。単色画を再生する単一の陰極線管の
代りにカラー画像を再生するため陰極線の数と等しい数
の投影レンズ系を有する複数の陰極線管を用いることも
できる。或はまたこの画像源を、光源とこの光源と投影
レンズとの間に配置した例えばスライド又はフィルムの
ような透明画とで構成することができる。また、この画
像源を、電子信号に応じて光を反射又は吸収し、或は光
を透過又は吸収する画素セルから成るマトリックスと光
源とで構成することもできる。

画像源及び投影スクリーン２０は共に周囲部材３０内に
配置され、この周囲部材３０には光を出射させることが
できる別の開口は形成されていない。画像源はキャビネ
ット３０の別の仕切り部１４内に配置する。

周囲部材３０内にミラー４１を適切に取り付けて画像源
から投影スクリーン２０に向かう光路が周囲部材のリニ
アな寸法よりも長くなるようにする。このミラー４１は
支持部材４３によって取り付ける。多数のフォールディ
ングミラーを用いることによって周囲部材３０の寸法を
一層小さくすることができる。

本発明では、周囲部材３０の内側表面、マウンド及びミ
ラー支持部材を高い光吸収性とする。これは、前記部材
の表面に繊維を混合した市販のつや消しブラックから成
る光吸収層４５を形成することによって達成でき、この
吸収層４５はほぼ全ての入射光を吸収すると共にわずか
な残光を全ての方向に拡散する。更に、この投影スクリ
ーン２０は、周辺光に対して最大透過を与えるものとす
る。

第２ａ図及び第２ｂ図は投影スクリーンの２種類の例を
示す。第２ａ図はシート部材を１個だけ有する投影スク
リーンを示す。前面部２１には既知の光拡散素子を形成
する。このシート部材の背面部２２はフレネルレンズ構
造を有している。このフレネルレンズ構造によって画像
源から発散するビームを前方に向けて平行ビームとして
直進させる。背面部２２は非反射性とされ、例えばフレ
ネル面上に段差及びピーク間距離が２００〜８００　ｎ
ｍのマイクロリーフ構造を形成する。蛾の眼構造として
称せられているこのマイクロリーフ構造の詳細について
は、文献“オプティ力　アクタ（Ｏｐｔｉｃａ　Ａｃｔ
ａ）″、１９８２年発行　第２９＠　　Ｎｏ、７、第９
９３〜１００９頁に記載されている。

このような構造体は、例えばレプリカ処理によってフレ
ネルレンズの形成と同時に形成することができる。この
ために、所望のフレネルレンズ構造及びマイクロリーフ
構造に対して反転した表面形状を有する金型を用い、こ
の金型に十分にやわらかい状態の材料を充填し、この後
金型の外側から充填した材料に対してプレスする。その
後、この材料を硬化させ、その後フレネルレンズ構造及
びマイクロリーフ構造を有する硬化したシートを金型か
ら取り出す。この材料として紫外線硬化材料を用いるの
が好適である。この材料を用いてマイクロリーフ構造を
極めて高精度に再現できることが見い出されている。

第２ｂ図は２個のシート部材を具えるリアプロジェクシ
ョンスクリーンを示す。フロントシート２３の前側面２
４に光拡散素子を形成する。その背面２５は平坦な非反
射面とする。後側のシート部材２６には、前側面２７に
フレネルレンズ構造を形成し、その後側面２８は平坦な
面とする。前側面２７及び後側面２８は、例えば上述し
た方法でマイクロリーフ構造を形成することによって共
に非反射性とする。

種々の面を非反射性とするための別の方法は、ＭｇＦｚ
から成る薄層を気相堆積する方法がある。最初に表面に
粗面を形成し、この後この粗面に正確に沿って一定の厚
さのＭｇＦ、層を被着すれば、特に好ましい効果が得ら
れる。

第２ａ図及び第２ｂ図に示す光拡散素子の形状は例示し
たものとみなすべきである。上記文献には多くの可能な
方法が記載されており、なかんずつ水平及び垂直方向の
光分布、各カラー用の異なる画像源を用いるカラー再生
、投影スクリーン上の明るさ分布等に基いて適切に選択
することができる。

第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図及び第３ｄ図は周辺光を
抑制するための別の方法を示す。第３ａ図は投影スクリ
ーン１２０の後側にミラー１４０を配置した例を示す。

矢印１５０によって示される周辺光がスクリーン１２０
の前面に入射し、このスクリーン内の光拡散素子によっ
て投影装置内で拡散される。周辺光の一部は矢印１５１
で示されるように拡散され、ミラー１４０に入射してス
クリーン方向に反射される。参照番号１５２で示される
反射光はスクリーンの前面から出射し、特定の角度にお
いて画像品質の低下が若干生ずる。

第３ｂ図においてはミラー１４０をスクリーン１２０か
ら離して配置し、ミラー１４０によって反射された周辺
光がスクリーン１２０に到達せず周囲部材の壁部で吸収
させる。従って、反射周辺光による画像品質の低下が回
避される。

ミラー１４０によってスクリーンに向けて反射された周
辺光による画像品質に及ぼす影響は、スクリーンに入射
する周辺光の方向に相当依存すると共に画像源以外から
放射した光に対するスクリーンの光拡散作用にも依存す
る。周辺光は投影装置と同一の高さレベル又はそれ以上
に高い位置に位置する光源から一般的に放射すると共に
投影スクリーンの垂直方向の光拡散作用に限界あくある
ので、周囲部材の内部に拡散され水平方向に対して３０
゜以上の角度で上方に向けて直進する光を考慮する必要
はない。

周囲部材が複数のミラーを具える場合、上記事項は個々
のミラーに適用されることは明らかである。更に、スク
リーンを経て入射する周辺光は複数のミラーが配置され
ている光路を経てることにより再びスクリーンに到達す
ることができないことに注意すべきである。このような
構成は、例えば光路を折り曲げシイツクザック形状とす
ることにより達成することができる。

面倒な周辺光を吸収する別の方法を第３ｃ図に示す。前
述した図面に示す方法と同一方法で信号光のビームをフ
ォールデングミラ−１４０を経てリアー投影スクリーン
上に投影する。スクリーン１２０とミラー１４０との間
に水平方向に延在する一連の光吸収素子（スレート）を
互いに上方に沿って配置してブラインド１４６を構成す
る。周囲部材内で拡散された矢印１５１で示される周辺
光は、ブラインドの上側及び下側で部分的に吸収される
。ミラーに入射しスクリーンに向けて反射される残光は
、矢印１５３で示されるように再びブラインド１４６に
向かう方向に進みブラインド１４６によって吸収される
。

これらブラインドの大きさをできるだけ小さくして信号
光の吸収を最小にすべきことは明らかである。更に、こ
のよう構成を画像源からミラーに向かう光路内に配置す
べきではない。

第３ｄ図にブラインドの好適な構成を示す。明瞭なもの
とすため、スクリーン１２０の素子を投影装置の他の素
子に比べてかなり拡大して示す。このスクリーン１２０
は前面１２１に光拡散素子を有している。背面１２２は
、フレネルレンズ構造を有し、その垂直な側に光吸収層
１２９を形成する。これら光吸収層１２９は一緒になっ
てブラインドを構成する。このように構成することによ
り２種の利点が達成される。まず第１に、信号光は吸収
されず、フレネルレンズ構造体によって誤った方向に屈
折された信号光だけが吸収されることである。第２に、
ブラインドを支持するための別の手段が不要になること
である。フレネルレンズ構造体の垂直側を光吸収性とす
ることは、第３ｄ図に示す投影スクリーンだけに限定さ
れず、フレネルレンズ構造を用いる他のいかなる投影ス
クリーンにも用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリアプロジェクション装置の一例
の構成を示す線図、 第２ａ図及び第２ｂ図は本発明によるプロジェクション
装置の２種の投影スクリーンを示す断面図、第３ａ図、
第３ｂ図、第３ｃ図及び第３ｄ図は周辺光を抑制するた
めの別の構成を示す線図である。 １１・・・陰極線管　　　　　１２・・・スクリーン１
３・・・投影レンズ系　　　１４・・・仕切り部２０、
１２０・・・投影スクリーン ３０・・・周囲部材　　　　　４１．１４０・・・ミラ
ー４３・・・支持部材　　　　　４５．１２９・・・光
吸収層１４６・・・ブラインド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１個の画像源、この画像源の数と対応す
   る数の投影レンズ系、及び背面投影スクリーンを具える
   リアプロジェクション装置において、 前記投影スクリーンが周辺光を最大に透過 すると共に、信号光の放射経路からはずれて位置し前記
   スクリーンを横切る周辺光を反射することができる全て
   の素子を光吸収性としたことを特徴とするリアプロジェ
   クション装置。 ２、前記投影スクリーンが単一のシート部材を有する特
   許請求の範囲第１項記載のリアプロジェクション装置に
   おいて、前記シート部材の背面が非反射面を有すること
   を特徴とするリアプロジェクション装置。 ３、前記投影スクリーンが光拡散素子を具える第１シー
   ト部材及び前面側にフレネルレンズ構造を有する第２シ
   ート部材を具える特許請求の範囲第１項記載のリアプロ
   ジェクション装置において、前記第１シート部材の背面
   、及び第２シート部材の前面および背面が非反射面を有
   することを特徴とするリアプロジェクション装置。 ４、前記非反射面が機械的な粗面とされ、この粗面にそ
   の外形に従う一定の膜厚の薄膜がコートされていること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記載のリ
   アプロジェクション装置。 ５、前記非反射面が、段差及びピーク間距離が２００〜
   ８００ｎｍ程度のマイクロリーフ構造を具えることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記載のリアプ
   ロジェクション装置。 ６、前記非反射面が、イオン注入及びエッチングにより
   粗面とされていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項又は第３項記載のリアプロジェクション装置。 ７、前記マイクロリーフ構造が、紫外線硬化材料層で形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項又
   は第３項記載のリアプロジェクション装置。 ８、投影レンズ系の少なくとも１個の面に、段差及びピ
   ーク間距離が２００〜８００ｎｍ程度のマイクロリーフ
   構造が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第７項のいずれか１に記載のリアプロジェク
   ション装置。 ９、信号光の放射経路からはずれて位置しスクリーンを
   横切る周辺光を反射することができる素子が、繊維が混
   合されているつや消しブラック材料によって光吸収性と
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第８項のいずれか１に記載のリアプロジェクション装置
   。 １０、光路を曲げるための少なくとも１個のミラーを具
   える特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１
   に記載のリアプロジェクション装置において、前記ミラ
   ーが適切に配置され、前記スクリーンによりミラー方向
   に拡散された周辺光が、このミラーによってスクリーン
   とは別の方向に向けて反射されるように構成したことを
   特徴とするリアプロジェクション装置。 １１、光路を曲げるための少なくとも１個のミラーを具
   える特許請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか
   １に記載のリアプロジェクション装置において、光吸収
   材料から成るブラインドが、投影スクリーンの前面シー
   ト部材の前面と第１フォールディングミラーとの間に配
   置されていることを特徴とするリアプロジェクション装
   置。 １２、前記ブラインドが、フレネルレンズ構造体の垂直
   面上に堆積した光吸収材料を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１１項記載のリアプロジェクション装置
   。