JPS6330837A - 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 本発明は投写型画像表示装置に使用して有効な透過型ス
クリーンに関するものであり、特に投写光束を斜め方向
からスクリーン上に投写する場合に存効な透過型スクリ
ーンに関するものである。

従来の技術 大画面のテレビジョン画像を得るために、比較的小さな
映像管にテレビジョン画像を映出し、投写レンズにより
スクリーン上に拡大投写する方法が従来からよく知られ
ている。現在では、映像管、投写レンズ、透過型スクリ
ーンの性能向上により、キャビネット内に光学系、回路
系を配置し、透過型スクリーンの背後から画像を投写す
る方式の投写型テレビジョン装置の進歩が目ざましい。

さらに最近では、この方式の投写型テレビジョン装置の
奥行を非常に薄くすることを狙って、投写レンズから出
る光束を透過型スクリーンに対してかなり斜め方向から
入射させる方法が提案されている（例えば、特開昭５７
−１０９４８１号公報）。

このような投写型テレビジョン装ＴＩの概略構成を第８
図に示す、キャビネット１の上部前側に透過型のスクリ
ーン２が配置され、上端に平面ミラー３が配置され、下
部にフェイスプレート４を上に向けて映像管５が配置さ
れ、映像管５の上方に投写レンズ６が配置されている。

映像管５に映出される画像が投写レンズ６の結像作用と
平面ミラー３の反射作用によりスクリーン２上に拡大投
写されるが、投写レンズ６から出る光束はスクリーン２
に対してかなり斜め方向から入射するので、平面ミラー
３の奥行方向の長さが短かくなり、キャビぶット１の奥
行を非常に薄くすることが可能となる。

スクリーン２は、第９図に示すように、透明平板の裏面
に断面が三角形で水平方向に細長いプリズム素子７を規
則正しく配列したものである。プリズム素子７の第１面
８に入射した光線９は、第１面８を屈折透過した後、第
２面１０で全反射して前方向に折り曲げられる。スクリ
ーン２の内部には光拡散材が混入されており、適当な視
野角の範囲に光が拡散される。このようにして、スクリ
ーン２に対してかなり斜め方向から光線が入射しても、
プリズム素子７の光線折り曲げ作用と光拡散材の光拡散
作用により、スクリーン２の正面に位置する観察者に対
して明るい投写画像を提供することができる。

発明が解決しようとする問題点 第８図に示した構成の投写型テレビジョン装置に第９図
に示したスクリーン２を用いると、投写画像の左右端の
輝度が中心部の輝度に比べて低いという問題を生じる。

また、従来から赤、緑、青の映像管と３本の投写レンズ
を用い、それらを水平方向に配列する方式が主流となっ
ているが、この方式と第９図に示したスクリーン２とを
組み合わせると、正面から見た場合にスクリーンの左上
端近傍および右上端近傍で白バランスが大きくずれて見
えるという問題を生じる。これらの問題はスクリーンの
指向性が非常に弱い場合には目立たないが、画面全体の
輝度を高くするために指向性の強いスクリーンを用いる
場合あるいは投写レンズからスクリーン２までの距離が
短かい場合には大きな問題となる。

この問題は次のように説明することができる。

第１０図に示すように、第９図に示したスクリーン２の
斜め上方の離れた位置に黒光ａ１２を配置し、この点光
源１２から任意の１つのプリズム素子に同一平面内にあ
る光線群１３を入射させる場合を考える。スクリーン２
から出射する光線群１４もほぼ同一平面内にあり、この
平面は中心軸１５　（スクリーン２の中心における法線
）と平行である。ところが、出射光線群１４を含む平面
内で各出射光線は発散しており、スクリーン２の左右端
１６．１７に近い位置から出る光線はど水平方向の傾斜
角が大きくなり、この傾向は点光源１２に近いスクリー
ン２の左上端１８と右上端１９とで最も顕著となる。ス
クリーン２に光拡散材を混入したり垂直方向に細長いレ
ンテイキュラ素子を設けたりしても、スクリーン２の左
右端１６゜１７に近い位置から出る光束の指向性の中心
方向は横方向に向いたままである。このため、スクリー
ン２の指向性が強い場合にはスクリーン２の左右端１６
．１７における輝度が中心２ｏにおける輝度に比べて低
くなるわけである。

また、赤１緑、青の映像管と３本の投写レンズを水平方
向に配列する方式において、スクリーン２の水平方間の
指向性が鋭い場合には、３色の水平方向の指向性の特性
が重ならないために白バランスの太き（ずれる方向が必
ず存在する。スクリーン２の左右端１６．１７に近い位
置から出る光束の指向性の中心方向が横方向に向いてい
る場合、スクリーン２の正面に位置する観察者に白バラ
ンスの大きくずれた方向が向くので、観察者にはスクリ
ーン２の左右端１６．１７で、特に左上端１８と右上端
１９で白バランスが大きくずれて見えるわけである。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、投写光束に
対して斜めに配置することによりキャビネットが非常に
コンパクトとなる透過型スクリーンでありながら、画面
全体の場所による輝度の差が少な（、正面から見た場合
の場所による白バランスのずれが少ない透過型スクリー
ンを提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の透過型スクリーン
は、投写光束に対して斜めに配置される第１の透光性板
と、前記第１の透光性板の出射側面の上に重ねられる第
２の透光性板とを備え、前記第１の透光性板の入射側面
には断面が三角形状で直線状に細長いプリズム素子が規
則正しく配列され、前記第１の透光性板の出射側面には
同心円状で正屈折力のフレネルレンズが配設され、前記
第２の透光性板は指向性の鋭い光束を指向性の緩やかな
光束に変換する光拡散手段を備え、前記プリズム素子は
前記投写光束が第１面を屈折透過した後に第２面で前方
向に全反射するようにし、全反射後の光束が前記プリズ
ム素子の稜線に垂直な平面内で発散光束となるようにし
たものである。

作用 上記構成によれば、投写光束が第１の透光性板に対して
斜め方向から入射すると、投写光束はプリズム素子の第
１面を屈折透過し、第２面で全反射し、フレネルレンズ
を屈折透過し、第２の透光性板に入射する。プリズム素
子の第２面で全反射した光束はプリズム素子の稜線に垂
直な平面内への射影が発散光束となり、またスクリーン
の中心を含みプリズム素子の稜線に平行な平面内への射
影も発散光束となる。フレネルレンズは正屈折力を有す
るので、フレネルレンズに発散光束が入射するとその出
射光束は発散角が小さくなって平行光束に近くなり、平
均的に見て第１の透光性板から出射する光線が第２の透
光性仮に垂直に近い角度で入射する。このため第２の透
光性板の指向性がかなり鋭い場合でも、第２の透光性板
を出射する光束の指向性の中心方向は場所によらず中心
軸に平行に近く、画像の場所による輝度の差を小さくす
ることができ、またスクリーンの正面に位置する観察者
に対して白バランスのずれの少ない画像を提供すること
ができる。

実施例 本発明による透過型スクリーンの一実施例について添付
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における透過型スクリーンの
構成を示したもので、２）は第１の透光性板、２２は第
２の透光性板、２３はプリズム素子、２４はフレネルレ
ンズ、２５はレンティキュラ素子、２６は基準物点であ
る。本発明の透過型スクリーンは第１の透光性板２）と
第２の透光性坂２２とを密着して重ねた構成となってい
る。第１の透光性板２）の入射側面には断面が三角形状
で水平方向に細長いプリズム素子２３が規則正しく配列
され、プリズム素子２３は屈折面としての第１面２７と
全反射面としての第２面２日とで構成されている。第１
の透光性板２）の出射側面には同心円状で正屈折力のフ
レネルレンズ２４が配設されている。第２の透光性板２
２には光拡散材が混入され、その入射側面に垂直方向に
細長いレンティキュラ素子２５が規則正しく配列されて
いる。

このスクリーンには基準物点２６があり、基準物点２６
の位１はスクリーンの中心２９の斜め上方で、スクリー
ンの中心軸３０　（スクリーンの中心２９における法線
）を含みプリズム素子２３の稜線３１に垂直な平面３２
上にあり、この平面３２は画像の垂直方向に一敗する。

投写レンズはそのスクリーン側の瞳が基準物点２６に一
致するように配置するとよい。３本の投写レンズを用い
る場合には他の２本の投写レンズを基準物点２６上に配
置された投写レンズから水平方向の左右にずれた位置に
配置するとよい、スクリーンの寸法は縦６００　ｍ重、
横８００　ａｍ、基準物点２６と中心２９とを結ぶ直線
３３の長さは１ｌ１００ｔで、この直線３３が中心軸３
０となす角度は５５′″である。プリズム素子２３、フ
レネルレンズ２４およびレンティキュラ素子２５のピン
チはそれぞれ０．５額、０．２龍、０．７ｆｌである。

投写光束は第１の透光性板２）に対してかなり斜め方向
から入射するので、投写光束の幅が細くなる。そのため
、投写光束の途中の光路に配置する平面ミラーの奥行方
向の長さが短かくなり、キャビネットの奥行を非常に薄
くすることが可能となる。

本発明の作用を以下に説明する。

第２図に示すように、基準物点２６上に配置される点光
源からプリズム素子２３の第１面２７に入射した光線は
第１面２７を屈折透過し、第２面２８で全反射して前方
向に進行方向が変えられ、フレネルレンズ２４により屈
折して第１の透光性板２）を出射し、第２の透光性板２
２に入射する。

第１図に示した第１の透光性板２）は、透明平板の入射
側面にプリズム素子２３を配列したプリズム板と、透明
平板の出射側面にフレネルレンズ２４を配設したフレネ
ルレンズ板との２つを貼り合わせたものと考えることが
できるので、プリズム板とフレネルレンズ板の２つに分
けて説明する。

第３圀は、基準物点２６から出てプリズム板３４の１つ
のプリズム素子に入射する光線とプリズム板３４から出
射する光線の様子を示したものである。第３図に示すよ
うに、１つのプリズム素子を介して出射する光線はほぼ
同一平面上に存在し、この平面３５は中心軸３０から上
下方向に離れた位置にある平面はど垂直方向傾斜角が大
きい。

また、１つの平面内にある出射光線は左右方向に離れた
光線はど水平方向傾斜角が大きい。

第１図＋ａ＋と第１図Ｃｂ）は第３図に示した出射光線
の様子を水平基準面３６への射影と垂直基準面３７への
射影との２つに分けて示したものである。

水平基準面３６と垂直基準面３７はそれぞれ中心軸３０
を含み水平方向と垂直方向に拡がる平面である。各プリ
ズム素子の第１面と第２面の傾斜角を適当に選ぶことに
より、出射光線の垂直基準面３７への射影を仮想物点３
日から出たようにすることができる。出射光線の水平基
準面３６への射影は、基準物点２６から第１の透光性板
２）上の任意の入射点までの実際の光路長が紙面上に現
れるように物点３９，４０．４１をとると、はぼこの物
点３９，４０．４１から光線が出たようになる。

第５図はフレネルレンズ板４２の焦点４３とその前後の
点４４．４５に物点を配置し、これらの物点から出た光
線がフレネルレンズ板４２で屈折する様子を示したもの
である。物点が焦点４３にある場合には出射光線は実線
で示すように平行光線となる。物点が焦点４３からずれ
ている場合には出射光線は破線または一点鎖線で示すよ
うになる。

プリズム板３４の仮想物点３８から第１の透光性板２）
の中心２９までの距離と等しい焦点距離を有するフレネ
ル−レンズ讐反４２をプリズム仮３４に貼り合わせた場
合を考える。第１図（ａ）、第１開山）および第５図と
から基準物点２６から出る光線が第１の透光性板２Ｉの
いずれの位置に入射しても、第１の透光性板２）から出
る出射光線は、その垂直基準面３７への射影と水平基準
面３６への射影とが中心軸３０と平行に近いということ
がわかる。従って、第１の透光性板２）から出射する光
線はいずれの位置から出射しても、中心軸３０と平行に
近い状態で第２の透光性板２２に入射することがわかる
。

第２の透光性板２２は、水平方向の指向性がレンティキ
ュラ素子２５により非常に緩やかとなっており、垂直方
向の指向性が光拡散材によりやや緩やかとなっている。

第２の透光性板２２に入射する光束の指向性の中心方向
が上述のように場所によらず中心軸３０と平行に近いの
で、第２の透光性板２２を出射する光束の指向性の中心
方向も場所によらず中心軸３０と平行に近（なる、こう
して、スクリーンの正面に位置する観察者に場所による
譚度差の少ない画像を提供することができる。また、３
木の投写レンズを用いる場合、３色の指向性の特性が重
なり合わないものの、白バランスのずれの少ない方向が
観察者の方に向くのでスクリーンの正面に位置する観察
者に場所による白バランスのずれの少ない画像を提供す
ることができる。

本発明の他の実施例について説明する。

第６図に示すように、第２の透光性板２２の出射側面の
有効光束が透過しない領域に垂直方向に細長い光吸収１
！！１）４６を規則正しく配列すれば、外光によるコン
トラスト低下を低減することができる。

第１図に示した構成における第２の透光性板を、第７図
に示すような、入射側面４６が平面で出射側面に特殊な
断面形状で垂直方向に細長いレンティキュラ素子４７を
配列したものに置換することもできる。このレンティキ
ュラ素子４７は出射側面に曲率半径の異なる２種類の円
筒面４８．４９を交互に配設し、一方の円筒面４９の中
央部に７字状の溝５０を設けたものである０円筒面４８
は従来のレンティキエラ素子と同様に水平方向のみ指向
性を緩やかにするものである。中心軸３０と平行な光ｖ
Ａ５１がｖ字状の溝５０に入射すると全反射を生じ光線
が横方向に折れ曲げられ、円筒面４９のレンズ作用によ
り水平方向に拡がりながら出射するので、水平方向の指
向性のみが非常に広くなる。いずれにしても、第１図に
示した構成において第２の透光性板２２は水平方向の指
向性が広くなる光拡散手段であるのが望ましい、第２の
透光性板がどのような光拡散手段であっても、第１図に
示した構成と同等の作用、効果を得ることができ、従来
の構成における問題点を改善することができる。

基準物点２６をスクリーンの斜め上方に配置する必要は
なく、当然のことながらスクリーンの斜め下方に配置し
てもかまわない。また、プリズム素子２３とフレネルレ
ンズ２４の特性を適当に変えることにより、第１の透光
性板２）から出射する光線を場所によらずスクリーンの
前方間の適当な領域に収束するようにすることもできる
。

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、投写光束に対して斜
めに配置することによりキャビネットが非常にコンパク
トとなる透過型スクリーンでありながら、第１の透光性
板に設けられたプリズム素子とフレネルレンズとにより
斜め方向から入射する投写光束を平行に近い光束に変換
することにより任意の位置から出る出射光線の指向性の
方向を中心軸に対して略平行となるようにしているので
、画面全体の場所による輝度の差が少なく、正面から見
た場合の場所による白バランスのずれも小さくすること
ができ、非常に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における透過型スクリーンの
構成を示す一部破断斜視図、第２図は同透過型スクリー
ンの作用を説明するための断面図、第３図はプリズム素
子の作用を説明するための斜視図、第１図（ａ）、　（
ｂｌはそれぞれプリズム素子の垂直方向と水平方向にお
ける作用を説明するための線図、第５図はフレネルレン
ズの作用を説明するための断面図、第６図は本発明の他
の実施例における透過型スクリーンの構成を示す一部破
断斜視図、第７図は本発明のさらに他の実施例における
透過型スクリーンの構成を示す断面図、第８図は従来の
投写型テレビジョン装置の構成を示す断面図、第９図は
第８図に示した構成に用いるスクリーンの構成を示す断
面図、第１０図は従来の投写型テレビジョン装置の問題
点を説明するための斜視図である。 ２）・・・・・・第１の透光性板、２２・・・・・・第
２の透光性板、２３・・・・・・プリズム素子、２４・
・・・・・フレネルレンズ、２５．４７・・・・・・レ
ンテイキュラ素子、２６・・・・・・基ｆｔ！物点。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名２）−−−
オイ＃ぜｔえ、ａ木艮 ２２−一一才２乃　　・・ ２ｊ−−“７°リス゛／−紮６− ２４−フレネルしりス゛ 第３図 第　５　図 第７図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）投写光束に対して斜めに配置される第１の透光性
   板と、前記第１の透光性板の出射側面の上に重ねられる
   第２の透光性板とを備え、前記第１の透光性板の入射側
   面には断面が三角形状で直線状に細長いプリズム素子が
   規則正しく配列され、前記第１の透光性板の出射側面に
   は同心円状で正屈折力のフレネルレンズが配設され、前
   記第２の透光性板は指向性の鋭い光束を指向性の緩やか
   な光束に変換する光拡散手段を備え、前記プリズム素子
   は前記投写光束が第１面を屈折透過した後に第２面で前
   方向に全反射するようにし、全反射後の光束が前記プリ
   ズム素子の稜線に垂直な平面内で発散光束となるように
   した透過型スクリーン。
2. （２）基準物点から出て第１の透光性板の中心を含みプ
   リズム素子の稜線に垂直な平面内にある投写光束が前記
   プリズム素子で全反射するとき、前記第１の透光性板の
   中心軸上の仮想的な物点から出たような発散光束となっ
   ている特許請求の範囲第（１）項記載の透過型スクリー
   ン。
3. （３）仮想的な物点から第１の透光性板の中心までの距
   離は、基準物点の位置から前記第１の透光性板の中心ま
   での距離に一致または略一致している特許請求の範囲第
   （２）項記載の透過型スクリーン。
4. （４）第２の透光性板の入射側面または出射側面または
   両面にレンティキュラ素子を規則正しく配設した特許請
   求の範囲第（１）項記載の透過型スクリーン。
5. （５）第２の透光性板に光拡散材が混入されている特許
   請求の範囲第（１）項または第（４）項記載の透過型ス
   クリーン。
6. （６）第１の透光性板の中心を通るプリズム素子に入射
   した投写光束が前記第１の透光性板を出射するとき、前
   記第１の透光性板の中心を通るプリズム素子の稜線に平
   行な平面内で平行光束または略平行光束となるようにし
   た特許請求の範囲第（１）項記載の透過型スクリーン。
7. （７）第１の透光性板の中心を通りプリズム素子の稜線
   に垂直な平面内にある投写光束が前記第１の透光性板を
   出射するとき、前記第１の透光性板の中心を含み前記プ
   リズム素子の稜線に垂直な平面内で平行光束または略平
   行光束となるようにした特許請求の範囲第（１）項記載
   の透過型スクリーン。
8. （８）フレネルレンズの焦点距離は、基準物点の位置か
   ら第１の透光性板の中心までの距離に一致または略一致
   している特許請求の範囲第（１）項記載の透過型スクリ
   ーン。