(57)【要約】【課題】  本発明は、視聴距離及び視野角調節の機能を有し、画面全体を高輝度にて視聴可能な曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置を提供する。【解決手段】  本発明の投射型映像再生装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色ＣＲＴと、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色ＣＲＴの前面にそれぞれ配され、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色ＣＲＴの蛍光面のイメージソースを所定の倍率に拡大し出射する三つの投射レンズ、及び視聴距離の制御のために視聴方向に凹状の所定の曲率を有し、それぞれの投射レンズから投射される光が結像するスクリーンと、を含む。スクリーンは、投射レンズから入射する光を光軸方向に所定の光指向性を有するように変化させるフレネルスクリーン、及びフレネルスクリーンの前面に配され、フレネルスクリーンに対応する曲率を有し、フレネルスクリーンを通った光から映像を形成し視野角を調節することで画面全体の輝度を向上するレンティキュラースクリーンとを含む。フレネルスクリーンの焦点距離及びフレネルスクリーンの曲率半径に基づいて視聴距離が決められることを特徴とする。【選択図】      図５
2004310045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と；
前記複数の光源の前面に配され、前記複数の光源からのイメージソースを所定の倍率に拡大し出射する複数の投射レンズと；
視聴距離の制御のために前記光源と逆方向に凹状の所定の曲率を有し、前記それぞれの投射レンズから投射される光が結像するスクリーンとを含むことを特徴とする曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置。
【請求項２】
前記複数の光源は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）光源であることを特徴とする請求項１に記載の曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置。
【請求項３】
前記複数の光源は、単色の陰極線管であることを特徴とする請求項２に記載の曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置。
【請求項４】
前記スクリーンは、
前記所定の曲率を有することから、前記投射レンズから入射する光を光軸方向に所定の光指向性を有するように変化させるフレネルスクリーンと；
前記フレネルスクリーンの前面に配され、前記フレネルスクリーンに対応する曲率を有し、前記フレネルスクリーンを通った光から映像を形成し視野角を調節することで画面全体の輝度を向上するレンティキュラースクリーンとを含むことを特徴とする請求項１に記載の曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置。
【請求項５】
前記フレネルスクリーンの焦点距離及び前記フレネルスクリーンの曲率半径に基づいて前記視聴距離が決められることを特徴とする請求項４に記載の曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置。
【請求項６】
前記フレネルスクリーンは、当該フレネルスクリーンの横、縦方向のいずれか一方向に曲率を有することを特徴とする請求項４に記載の曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型映像再生装置に関し、より詳しくは、投射型スクリーンが曲率をなす投射型映像再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型映像再生装置は、特殊製作された小型陰極線管や液晶表示素子（ＬＣＤ）等の映像ディスプレイ手段を用いて映像をディスプレイし、該映像を投射レンズを用いて大型スクリーンに拡大し投射する方式のシステムであって、最近、消費者のニーズを満足させ得る大画面が得られるという長所のため日毎にその需要が増大しつつある実情である。かかる投射型映像再生装置は、投射方式によって映像を視聴する方向と同一の方向に映像を投射する前面投射型及びスクリーンの背後、即ち、映像を視聴するユーザーと向かい合う方向から映像を投射する背面投射型とに分けられる。背面投射方式では、周りの環境が明るい所でも明るい画面が見られるプロジェクションＴＶの形態で普遍化されている。
【０００３】
図１は、従来の平面プロジェクションテレビの構成を概略的に示す図である。この種のプロジェクションテレビは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、及びＢ（青）の単色ＣＲＴ１００の蛍光面に形成されるイメージソースが、所定の倍率を有する投射レンズ２００を通って平面型の大型スクリーン３００に像が結ばれるように構成される。
【０００４】
上述したような投射型映像再生装置において、スクリーンは、その光学的特性が画質を左右する重要な役割をする因子であって、ＨＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｉｆｉｎｉｔｉｏｎ）−ＴＶのように高画質を求める大型プロジェクションテレビの場合においては、その重要度が非常に高い。
【０００５】
図２は、図１の従来のプロジェクションテレビにおける、大型スクリーン３００部分をより詳細に示す図である。同図に示すように、従来のプロジェクター用スクリーン３００は、フレネルスクリーン３１０及びレンティキュラースクリーン３２０で形成される。フレネルスクリーン３１０及びレンティキュラースクリーン３２０を使用することにより、その光量を制御するのみならず、周辺の焦点距離に応じて視聴距離の制御が行われる。
【０００６】
イメージソースから発された光線を受光し、それぞれの光線を屈折して広い視野角にわたってほぼ均一の輝度にて映像を表示するために、投射レンズ２００を通ることで拡大されてくる光を平行光にするフレネルレンズ３１０を備えている。このフレネルレンズ３１０の前面、即ち、光出射面の前方には、フレネルレンズ３１０から出射する平行光を拡散し映像を形成するための光拡散手段として多数の凸状単位レンズ３２１が並列して接続されたレンティキュラーレンズ３２０が近接して配されている。
【０００７】
レンティキュラーレンズ３２０の光出射面には、各凸状単位レンズ３２１の並列接続部に突出部３２３が形成され、その突出部３２３の前面にはブラックインキ等が塗色されたブラックストライプ３２３ａが形成されている。突出部３２３及びブラックストライプ３２３ａが外部光源（例えば、蛍光灯、太陽光）を吸収することによりレンティキュラーレンズ３２０の前面に形成される映像のコントラストを高めることができるようになっている。
【０００８】
一般のプロジェクションテレビの場合、三つのＣＲＴ単色チューブでの光をスクリーン上に投射することで所望する画像を得る仕組みとなっている。この種のプロジェクションテレビは、直視型とは異なって、視野角の概念と周辺輝度という概念が加わっているが、これは、プロジェクション投射方式から起因する。
【０００９】
高画質フォーマットの画面と大型ワイド化に伴って、ホームシアターのような小空間での小劇場の構成が活発に進められつつある。かかる大型ワイド画面では、既存のプロジェクションテレビにおける光量の制御とは異なる概念が求められる。視聴者は、ワイド画面の全体をリビングルームのような領域でセットの中央位置から視聴するため、画面の中央と画面の縁部までを明るい状態で視聴することが好ましい。このようなＨＤ大画面ワイドでは、視聴距離が画面の中央部でない死角からの視聴であるという概念がなくなった。既存のプロジェクションテレビの光量の制御構造では、周辺縁部の集中角が短距離でない遠距離に合わせられている。これは、既存のプロジェクションテレビが、ホームシアターでない広い場所で多数の視聴者が視聴可能に設計されたことを意味し、多数の死角地域から視聴する状況をすべて考慮した設計構造である。大型化及びワイド画面におけるフレネルは、短焦点化の面で制約を有するようになる。これは、フレネルスクリーンが周辺に向かうにつれてフレネル山の高さと傾斜が増大することにより生産工程上の制約を有しているため、大型ワイド画面では、周辺縁部の位置における短焦点化が難しいという状況である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記のような問題点を解決するために、本発明は、視聴距離及び視野角の調節機能を有し、画面全体を高輝度にて視聴可能な曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するための本発明の曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色ＣＲＴと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの単色ＣＲＴの前面にそれぞれ配され、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの単色ＣＲＴの蛍光面上のイメージソースを所定の倍率に拡大し出射する三つの投射レンズ、及び視聴距離の制御のために視聴方向に凹状の所定の曲率を有し、前記それぞれの投射レンズから投射される光が結像するスクリーンとを含む。
【００１２】
好ましくは、前記スクリーンは、前記所定の曲率を有することから、前記投射レンズから入射する光を光軸方向に所定の光指向性を有するように変化させるフレネルスクリーン、及び前記フレネルスクリーンの前面に配され、前記フレネルスクリーンに対応する曲率を有し、前記フレネルスクリーンを通った光から映像を形成し視野角を調節することで画面全体の輝度を向上するレンティキュラースクリーンとを含む。
【００１３】
好ましくは、前記フレネルスクリーンの焦点距離及び前記フレネルスクリーンの曲率半径に基づいて前記視聴距離が決められる。
【００１４】
そして、前記フレネルスクリーンは、当該フレネルスクリーンの横、縦方向のいずれか一方向に曲率を有してなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、所定の曲率を有するフレネルスクリーン及びこれに対応する曲率を有するレンティキュラースクリーンで当該スクリーンを構成することにより、ホームシアターに適する短距離の視聴距離の制御が可能であり、画面全体を高輝度にて視聴可能な曲率スクリーンを備えた投射型映像再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図３は、本発明の好適な一実施例であって、曲率スクリーンを有するプロジェクションテレビの構成を概略的に示す図である。
【実施例１】
【００１７】
このプロジェクションテレビは、三つの単色ＣＲＴ１５０、三つの投射レンズ２５０、視聴方向に凹状の所定の曲率を有する大型スクリーン４００を含む。スクリーン４００は、視聴距離の制御のための所定の曲率を有するフレネルスクリーン及びレンティキュラースクリーンから構成され、フレネルスクリーンは、所定の多重焦点距離を有し、この光学的な焦点距離と曲率半径に基づいて工学的に計算される視聴距離を制御することができる。
【００１８】
図４は、平面フレネルスクリーン３１０の光線の追跡を示す図である。出射瞳孔Ａから多重焦点を有するフレネルスクリーン３１０を通って入射する光線において、焦点ｆ１を有する光軸の付近から入射した光線は位置Ｂ１にフォーカスされ、焦点ｆ２を有するフレネルスクリーンの縁部から入射する光線は位置Ｂ２にフォーカスされる。同図においてｂ１〜ｂ２は、視聴可能な範囲を示す。従って、多重焦点を有するフレネルスクリーンの焦点距離によってプロジェクションテレビの視聴範囲が決められる。このような視聴距離の制御は、次の式（１）で簡略に求められる。
【００１９】
【数１】
2004310045.tif 000003
前記式中、ｆはフレネルの焦点距離、ａは出射瞳孔からスクリーンまでの距離、ｂはスクリーンから被写体までの距離である。前記式（１）から像面位置ｂ１〜ｂ２を求めることができ、逆に一定の視聴距離に基づくと、フレネルスクリーンの多重焦点距離を求めることができる。このようにフレネルは、一般に多重焦点をとるため、非球面形状を有するようになる。この非球面を式で表すと、次の通りになる。
【００２０】
【数２】
2004310045.tif 000004
前記式中、ｃは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは多項式係数である。
【００２１】
図６は、図４における平面フレネルスクリーンの部分拡大図であって、フレネル山の角度θ及びフレネル山の高さｈは、次の式（３）で求めることができる。
【００２２】
【数３】
2004310045.tif 000005
図５は、所定の曲率を有するフレネルスクリーン４１０における光線の追跡図であり、図７は、図５におけるフレネルスクリーンの部分拡大図である。前記平面フレネルスクリーンと同一の多重焦点を有するフレネルスクリーン４１０に所定の曲率半径Ｒをもたせると、出射瞳孔から入射した光線は、位置Ｂ１’乃至位置Ｂ２’の範囲内でフォーカスされる。フレネルスクリーンから入射する光線は、出射方向への凹状の曲率により光軸方向に指向性を有するため、平面フレネルスクリーンの場合に比べて視聴範囲が狭くなり、この結果、画面全体の領域を視聴範囲内で高輝度にて視聴することができる。言い換えれば、無曲率状態から曲率状態にスクリーンを変えることにより、光学的に同一の焦点距離を有するフレネルスクリーンを使用しながらも、その視聴距離がｂ１’〜ｂ２’に短距離化することをいう。
【００２３】
このように変換が可能であるということは、フレネルスクリーンの入射側面が一定の曲率を有する表面に変わることで全体的な光経路が変わるということをいい、これは、即ち、ホームシアターのような小劇場における中心部への光指向性を有するスクリーンの構成が可能となり、その結果、視聴者が画面全体を高輝度にて視聴可能であるということにつながる。
【００２４】
曲率を有するフレネルスクリーンにおいて、表面の数学的表現式は、次の通りである。
【００２５】
【数４】
2004310045.tif 000006
前記式中、ｃは曲率半径である。そして、それぞれの表面位置での傾きは、微分値から求めることができる。曲率を有するスクリーンは、工学的計算により、平面状態でフレネルスクリーンの基本焦点距離ｆ１〜ｆ２に基づいて変更しようとするスクリーンの像面位置ｂ１’〜ｂ２’の変更を基に工学的に計算して曲率を算出し、これは、即ち、視聴者の最適の視聴範囲がフレネルの焦点距離とスクリーンの曲率により複合的に構成されることを意味する。このような複合的な手段は、既存の平面フレネルの大型ワイド画面では具現することができなかった周辺縁部の周りでの短焦点距離を可能にする。このような光学的、物理的な複合概念は、既存の専ら光学的に接近していた最適の視聴距離の制御方法とは異なる概念を有しており、その応用範囲が多様である。
【００２６】
多重焦点を有する既存のフレネルレンズの焦点距離及び視聴距離は、次の表の通りである。
【００２７】
【表１】
2004310045.tif 000007
曲率を有するフレネルレンズの焦点距離と視聴距離は、次の表の通りである。
【００２８】
【表２】
2004310045.tif 000008
前記表１及び表２から分かるように、曲率フレネルスクリーンにおいては、ホームシアターに適合するようにワイド画面の周辺縁部での短焦点化を可能にすることで、その視聴距離を短距離に設定することができるということを示している。しかも、曲率フレネルスクリーンに対応する曲率レンティキュラースクリーンを備えることにより、より効率よく視聴距離を制御し、視野角の調節により画面全体の輝度を向上することができる。
【００２９】
以上では、本発明の好適な実施例について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも各種の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更は、請求の範囲記載の範囲内にあることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
ホームシアターのような小空間での小劇場を構成する場合、ホームシアターに適合する短距離の視聴距離の制御が可能であり、画面全体を高輝度にて視聴可能な投射型映像再生装置に適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】平面スクリーンを有するプロジェクションテレビの構成を示す図である。
【図２】図１の平面スクリーンの詳細を示す図である。
【図３】本発明の好適な一実施例であって曲率スクリーンを有するプロジェクションテレビの構成を概略的に示す図である。
【図４】平面フレネルスクリーンにおける光線の追跡図である。
【図５】所定の曲率を有するフレネルスクリーンにおける光線の追跡図である。
【図６】図４における平面フレネルスクリーンの部分拡大図である。
【図７】図５における所定の曲率を有するフレネルスクリーンの部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  ＣＲＴ（陰極線管）
２００  投射レンズ
３００  平面スクリーン
３１０  平面フレネルスクリーン
３２０  平面レンティキュラースクリーン
４００  曲率スクリーン
４１０  曲率フレネルスクリーン
【図１】
2004310045.tif 000009
【図２】
2004310045.tif 000010
【図３】
2004310045.tif 000011
【図４】
2004310045.tif 000012
【図５】
2004310045.tif 000013
【図６】
2004310045.tif 000014
【図７】
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