KR0144686B1

KR0144686B1 - 배면투사스크린

Info

Publication number: KR0144686B1
Application number: KR1019890013923A
Authority: KR
Inventors: 크라우겐 요하네스; 크라우젠 에릭
Original assignee: 기다지마 요시도시; 다이닛뽕 인사쓰 가부시기가이샤
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1998-07-15
Also published as: DK172551B1; DK541488D0; CA1321719C; US4936652A; JPH02118560A; DK541488A; EP0361917A3; JP2957201B2; KR900005794A; EP0361917A2

Abstract

프로젝터(1,2,3)로부터 적, 녹 및 청의 화면이 투사되는 배면을 가지는 투명한 배면투사스크린(4b)에 있어서, 매면은 평행의 볼록렌즈(31)을 가지고, 그 촛점(36)은 스크린의 전면에 위치한다. 전면은 삼각형 단면의 깊은 요홈(34)에 의하여 분리된 평행의 철형출광부(32)로 구성되고, 각 철형출광부(32)의 두께는, 그 정상부(33)에 향하여 점차 감소된다. 각 철형출과부(32)의 정상부(33)는 광이 투광가능하게 형성되고, 각 철형출광부(32)의 양측면은 차광재(35)에 의하여 피복된다. 철형출광부(32) 및 요홈(34) 등의 크기는 서로 상대적으로 결정되어 전면을 통하여 스크린으로 전달되어, 내부 반사 후, 외부로 다시 반사되는 광선으로 인한 콘트라스트의 감소를 방지하게 된다.

Description

배면투사스크린

제1도는 3개의 프로젝터와, 이들로부터광을 받는 배면투사스크린의 관계를 나타낸 평면도.

제2도는 본 발명의 배면 투사스크린의 일부를 나타낸 지시도.

제3도는 광의 투과경로를 나타낸 배면투사스크린의 횡단면도.

제4도는 전면으로부터 입사하는 광이 차광재에서 흡수되기까지의 경로를 나타낸 제 3도와 같은 횡단면도.

제5도는 전면으로부터 광이 스크린에 입사하고, 반사후 차광재에서 흡수되는 상태를 나타낸 부분확대단면도.

제6도, 제7도 및 제8도는 상이한 치수를 가진 3개의 배면투사스크린의 유효성의 비교를 위한 설명도.

제9도는 공지의 배면투사스크린의 횡단면도.

제10도 및 제11도는 공지의 배면투사스크린에 있어서의 광의 경로를 각각 나타낸 제9도와 같은 횡단면도.

제12도는 공지의 배면스크린에 광이 입사하여 반사하는상태를 나타낸 제10도와 같은 도면.

본 발명은 프로젝터에 면하는 배면에 평행한 볼록렌즈군이 형성되고,볼록렌즈군의 초점이 스크린의 전면에 위치하고, 전면에는 평행을 이루어 교호로 철형출광부와 요홈이 배설되고, 철형출광부의 정상부가 전면을 형성하고, 철형출광부의 측면에 콘트라스트를 증가시키기 위하여 차광재가 피복되어 있는 배면투사스크린에 관한 것이다.

배면투사스크린으로서는, 1984년 2월 14일자 미합중국 특허 제4,432,010호 명세서에 기재되어 있는 것이 알려져 있으며, 비디오프로젝션기기, 마이크로필름리더, 데이터처리장치 및 비행 시뮬레이터 등에 광범위하게 사용되고 있다.

상기 유형의 공지의 배면투사스크린에 있어서는, 앞쪽면이 밖 또는 실내에 대향함으로써 광이 자연히 실내로부터 스크린내로 들어온다. 공지의 스크린에 있어서, 실내로부터의 광은 스크린내로 투과하고, 스크린내에서 내면 반사된 후, 다음에 상세히 설명하는 바와 같이 스크린의 전면을 통하여 실내로 되돌려 방출된다. 이것은 스크린에 의하여 생기는 화면의 콘트라스트에 큰 영향을 준다.

본 발명의 목적은 전술한 문제를 해소하여 화면의 콘트라스트를 증가시키는 것이다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은, 스크린의 전면의 철형출광부는 삼각형 단면의 깊은 요홈에 의하여 분리되어 있으며, 각 철형출광부의 두께는, 그 정상부에 향하여 점차 감소하도록 형성되고, 각 철형출광부의 정상부는 광이 투과가능하게 형성되고, 각 철형 출광부의 양측면은 차광재에 의하여 피복되어 있는 배면투사스크린에 의하여 달성된다. 바람직하기로는, 상기 요홈의 깊이가 철형출광부의 정상부의 두께의 2배를 넘고, 또한 스크린의 두께의 4분의 1보다 큰 것이다.

다음에, 본 발명에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

제1도에 있어서, (1,2,,3)은 프로젝터를 나타내고, 이들의 프로젝터는, 텔레비전영상을 배면투사스크린(4)의 배면에 행하여 투사한다. 이들의 프로젝터(1,2,3)는 각각 녹,적 및 청의 광을 투사한다. 3개의 프로젝터는 수평방향으로 인접하여 배치되어 있으며, 그 중의 중앙의 프로젝터(2)는 통상 녹색용이며, 그 광축은 스크린(4)에 직각을 이루고 있다. 스크린(4)은, 프로젝터(1,2,3)로부터의 광속(光束)을 평행으로 하는 프레넬렌즈(Fresnel lens)시트(4a)와, 평행으로 된 광속을 굴절시키는 본 발명의 배면투사스크린(4b)로 이루어진다.

프로젝터(1,3)의 광축은, 프로젝터(2)의 광축에 대하여 6°∼10°의 각도를 이루는 것이 보통이다. 이들 3개의 프로젝터(1,2,3)와 그 앞부분에 장착된 투사렌즈(5,6,7)에 의하여, 프로젝터의 영상에 비례한 크기의 확대 영상이 스크린(4)에 형성된다.

공지의 배면쿠사스크린(4)은 1984년 2월 14일자 미합중국 특허제4,432,010호에 개시된 제9도에 나타낸것과 같이 구성되어 있다. 제9도에 있어서, 프레넬렌즈시트(4a)는 프레넬렌즈(5)를 가지고, 프로젝터로부터의 광을 평행으로 하도록 배설되어 있다.

또, 스크린(4b)은 영상형성스크린이고, 배면에 종방향으로 배열된 평행한 볼록렌즈(렌티큘러렌즈)(6)를 가지고, 전면에는 수평방향으로 간격을 두고 수직방향으로 배열된 평행한 볼록렌즈(렌티큘러렌즈)(7)와, 인접하는 볼록렌즈(7)의 사이에 배설된 평행한 철형출광부(8)를 가지고, 철형출광부(8)는 그 정상부에 차광막(9)이 실시되어 있고, 또한 수직방향으로 돌출되어, 영상의 콘트라스트르 향상시키도록 되어 있다. 프레넬렌즈(5)는, 프로젝터로부터의 광을 평행광으로 하기 위하여 배설되고 있다. 또, 볼록렌즈(6)는 광을 수평방향으로 확산하는 작용을 한다.

스크린(4b)에는, 종방향으로 광을 확산시키기 위하여, 굴절용 분말 또는 SiO₂가 혼합되어 있다. 굴절용 분말은 제10도에 나타낸 바와 같이 스크린(4b)의 두께의 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킬 수 있다. 제10도에 있어서, 뒤쪽으로부터의 광(10,11,12)은 스크린(4b)에 입사하고, 다음에 벡터의 속(束)(13,14)으로서 외부로 방출된다. 제10도는 적 또는 청의 프로젝터로부터의 광속(11)이 내면반사에 의하여 흡수 또는 손실되는 것을 타나내고 있다.

배면투사스크린의 영상형성능력은 매우 밝은 실내에서 저하되는 것이 알려져 있다. 그 이유는, 전면으로부터 스크린(4b)에 입사한 광이 내면반사에 의하여 제11도에 나타낸 바와 같이 상이한 위치로부터 전방으로 나가는 것과, 전방으로부터 입사한 광의 일부가 스클린내부에서 흡수되는 것이다.

또, 제12도에서 나타낸 봐아 같이, 스크린(4b)의 면에 대하여 직각을 이루어 각 볼록렌즈(7)의 전면에 화살표 C로 타나낸 바와 같이, 입사한 광은 점(17)에서 모이고,이어서 배면의 볼록렌즈(6)에 의하여 내면반사되고, 가상선으로 나타낸 바와 같이 실내로 다시 방출된다.

전술한 바와 같이, 공지의 배면투사스크린에서는, 그 전면으로부터 오는 스크린광은,내면반사후에 전면으로부터 확산에 따라서 출광하여 스크린의 콘트라스트를 저하시킨다. 이 콘트라스트저하를 조금이라도 없애는데는 전면의 볼록렌즈(7)의 폭을 좁게 하는 것을 고려할 수 있으나, 그와 같이 하면 스크린전면의 영상형성출광면의 합계면적이 적어져서 바람직하지도 않다.

이러한 문제는 제2도 내지 제8도에 따라서 다음에 설명하는 본 발명에 의하여 해소할수 있다.

제2도는 본 발명의 배면투사스크린의 일부를 확대하여 나타낸 사시도이고, 제2도중,배면투사스크린(4b)은 아크릴수지와 같은 투명재료에 의하여 구성되어 있다. 스크린(4b)의 배면, 즉 프로젝터(1,2,3)에 대향하는 면에는 평행을 이루어 볼록렌즈(렌티큘러렌즈)(31)가 형성되어 있다. 이들의 볼록렌즈의 초점은, 평행한 철형출광부(32)의 정상부(33)에 의하여 구성되는 스크린의 전면에 위치하고 있다. 볼록렌즈(31),철형출광부(32) 및 요홈(34)은, 3개의 프로젝터(1,2,3)를 서로 연결하는 직선에 대하여 평행으로 되어 있다. 또, 철형출광부(32)는 볼록렌즈(31)에 대응하는 위치에 각각 배설되어 있다. 철형출광부(32)의 측면에는 ,예를 들면 흑색의 차광재(35)각 실시되어 콘트라스트를 증가시키도록 되어 있다. 철형출광부(32)의 두께는 정상부(33)로 향하여 점차 감소되어 있고, 따라서, 요홈(34)의 단면은 삼각형으로 된다. 그리고, 차광재(35)는 요홈(34)의 내부를 메우도록 배설해도 된다.

프로젝터(1,2,3)로부터의 광속(A)은, 스크린(4b)의 배면의 프레넬렌즈(4a)에 의하여 평행광선으로 변환되어 스크린(4b)의 배면에 대하여 직각을 이루어 입광한다.그리고,스크린(4b)를 통과한 광은, 철형출광부(32)의 정상부(33)를 경유하여 화살표B로 나타낸 것과 같이 외부로 방출된다.

배면투사텔레비전의 경우, 3개의 프로젝터(1,2,3)는, 통상 그들을 연결하는 선이 수평을 이루도록 배치된다. 스크린(4b)을 90°만큼 회전하여, 볼록렌즈(31) 및 철형출광부(32)가 프로젝터(1,2,3)를 연결하는 선에 대하여 직각을 이루도록 한 경우에는, 프로젝터(1,3)로부터의 광은 철형출광부(32)의 측면의 내측에 닿아 차광재(35)에 의하여 흡수된다.

스크린(4b)을 ,그 철형출광부(32)가 3개의 프로젝터를 연결하는 선에 평행을 이루도록 놓인 경우에는, 프로젝터(1,3)로부텅의 광은, 수평방향에서의 확산에 제한이 없으므로 정상부(33)를 경유하여 전방으로 나간다. 수평 및 수직으로의 광의 확산을 위하여 굴절용 입자를 철형출광부의 정상부(33)에 혼입해도 된다.

제3도에는, 스크린(4b)를 통과하는광속의 경로를 나타내고 있다. 제3도에서 알수 있는 바와 같이, 프로젝터로부터의 광속은 프레넬렌즈(4a)에 의하여 평행광으로 변환되고, 다음에 스크린(4b)내로 들어가고, 철형출광부(32)의 정상부(33)의 초점(36)에 모이고, 이어서 광선은 정상부(33)의 근방의 굴절(확산)입자(37)에 의하여 확산되어,렌즈 밖으로 방사된다.

본 발명에서는, 철형출광부의 정상부(33)는 평면형으로 형성해도 되고, 또 볼록형 또는 오목형으로 만곡하는 형상으로 해도 되고, 또한 굴절입자는 정상부(33)의 면에 실시해도 된다.

제4도는, 실내로부터의 광이 철형출광부(32)의 측면의 차광재(35)에 의하여 흡수되는 상태를 나타내고 있다.

제5도는, 본 발명의 배면투사스크린(4b)에 있어서의 각 부분의 칫수의 일예를 나타내고 있다. 제5도에 있어서, (L)은 철형출광부(32)의 정상부(33)에 있어서의 두께를,(W)는 철형출광부(32)의 정상부(33)의 인접하는 것끼리의 사이의 요홈(34)의 폭을, (D)는 요홈(34)의 깊이를, 또(T)는 스크린(4b)의 두께를 각각 나타낸다.

본 발명에 의하면, 요홈(34)의 깊이(D)는 철형출광부의 두께(L)의 2배 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또, 요홈(34)의 깊이 (D)는 스크린(4b)의 두께(T)의 4분의 1보다 크게 하는 거이 바라직하다. 즉,

D〉2L D〉T/4

인 것이 좋다.

제5도에 나타낸 구체예에서는, D는 L의 약 5배(D≒5L)이다. 도시한 바와 같이, 실내로부터 철형출광부(32)의 정상부(33)를 거쳐 스크린(4b)내에 들어온 평행광은 직진하고, 후부 볼록렌즈(31)의 내면에 의하여 반사되어 점(38)에 모이고, 이어서 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 철형 출광부(32)의 측면에 향하여 발산한다. 그리고, 이와 같이 반사하여 확산된 광속은 차광재(35)에 닿아 흡수됨으로써, 내면반사광이 외부로 나가는 일이 없고, 따라서 영상의 콘트라스트에 악영향을 미치지 않는다. 이 구체예에서는, 조건 D〉T/4를 만족시키는 것은 명백하고, 또 철형출광부(32)의 두께(L)가 지나치게 좁아지지 않고, 출광부를 영상형성광을 위하여 충분한 출광면적으로 할 수 있다.

제6도에 나타낸 예는, 조건 DT/4를 만족하지만, 조건 D2L을 만족하지 않고, D2L로 되어 있다. 이 예어서는 점(38)으로부터 발산하는 반사광은 인접하는 철형출광부(32)에까지 도달하여 그 정상부(33)를 거쳐 외부로 나간다. 따라서, 이 비교예는 콘트라스트 저하의 방지의 관점에서는 바람직하지 않다.

제7도의 비교예는, DT/4를 만족하지만, D=2L로 D2L의 조건을 만족시키지 않으므로 바람직하지 않다. 이 비교예에서는, 반사광은 인접하는 철형출광부의 정상부(33)에까지 도달하여 외부로 나가 버려서, 콘트라스트에 악영향을 미친다.

제8도는 본 발명의 바람직한 예를 나타낸다. 이 예는 상기 두 조건을 만족시키고 있다. 이 예에서는, 도시한 바와 같이 반사하는 발산광의 극히 일부만이 인접하는 철형출광부의 정상부(33)에 도달할 뿐이고, 반사광의 대부분은 차광재(35)에 도달하여 그곳에서 흡수된다.

[실시예 1]

제5도에 나타낸 프로필을 가지는 주형을 사용하여, 두게 3mm이고 1m²당 120g의 sio₂를 포함하고, 그 입경이 15∼40 μm의 PMMA제의 배면투사스크린을 성형하였다. 볼록렌즈(31)피치는 1.2mm, 그 곡률반경은 1.0mm, 철형출광부(32)의 측면을 이루는, 각 B는 24°이었다. 철형출광부(32)의 두께(L)는 0.3mm,요홈(34)의 폭W은 1.65mm, 요홈(24)의 깊이(D)는 1.6mm, 스크린의 두께(T)는 0.3mm이었다. 형내에 성형소재를 충전한 후, 형을 수평으로 유지하고, 또한 철형출광부(32)가 하향으로 되도록 하였다. 이로써, 굴절입자가 석출(析出)하고, 철형출광부(32)의 정상부(33)에 100μm보다 얇은 두께의 층을 형성하였다. 성형이 끝난 배면 투사스크린을 주형으로부터 취출하여 , 철형출광부의 정상부(33)에 PVA(폴리비닐알코올)를 도포하고, 이어서 철형출광부(32) 의 측면에 흑색차광재를 도포하였다.

적당한 건조시간 후, PVA의 층을 정상부(33)로부터 제거하였다.

이와 같이 하여 얻어진 배면 투사스기린은 하기의 특성을 나타냈다.

피크게인 : 3.5

수평확산반치각 : 25°

수직확산반치각 : 25°

피크게인은, 스크린면에 직각의 방향으로 측정한 직접투과광의 표준치(MgCo₃)에 대한 비(比)이다.

텔레비전을 오프했을 때의 콘트라스트조건은 다음과 같았다.

실시예 1의 스크린 종래의 블랙스트라이프부가 스크린(제9도)

스크린 표준확산판의 값 스크린 표준확산판의 값

1.4 58 9.4 60

이 스크린은 매우 높은 콘트라스트와 양호한 효율을 타나내고, 화상은 커다란 시야 각도에 걸쳐서 보이며, 수평방향에 대해서도 또 수직방향에 대해서도 시야각은 ±90°이었다.

[실시예 2]

이 실시예에서도, 실시예 1에 있어서와 동일하게 하여 PMMA의 프레이트를 형성하였다. 볼록렌즈(31)의 피치는 1.2.mm, 그 곡률반경은 1.0mm이었다. 또, 깊이 (D)는 1.6mm, 각 B 는 20°, 철형출광부의 정상부(33)의 두께(L)는 0.6mm이었다.

성형후, 철형출광부의 정상부(33)에 PVA필름을 실시하였다. 기타 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.

이상과 같이 하여 얻어진 배면투사스크린은 하기의 특성을 나타낸다.

피키게인 : 3.6

수평확산반치각 : 24°

수직환산반치각 : 24°

실시예 1과 동일한 스크린 종래의 블랙스트라이프부가 스크린(제9도)

스크린 표준확산판의 값 스크린 표준확산판의 값

1.6 60 9.6 61

이 배면투사스크린은, 매우 양호한 콘트라스트와 높은 효율을 나타내고, 영상은 넓은 시야각도에 걸쳐서 보이고, 수평방향 및 수직 방향의 어느 것에 대해서도 시야각은 ±90°이었다.

[실시예 3]

이 실시예어서는, 칫수는 실시예 1과 동일하게 하였다. 이 배면투사스크린은, 투명한PMMA를 사용하여 굴절분말없이 압출성형하였다. 다음에, 철형 출광부의 정상부(33)에 PVA의 필름을 실시하고, 철형출광부의 측면에는 흑색차광재를 스크린에 의하여 도포하였다. 이어서, 철형출광부의 정상부의 PVA필름을 제거하였다. 또, 전체표면에는 확산재를 섞은 라커를 도포하였다.

이 스크린은 실시예 1과 동일한 특성을 나타냈다.

본 발명에 의하면, 영상형성을 위한 전면에의 출광에 필요한 폭을 철형출광부의 정상부에 부여하면서, 또한 전면으로부터의 입광의 내면반사에 의한 전면에의 출광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있는 우수한 배면투사스크린을 제공할 수 있다. 그리고, 철형출광부의 측면만에서의 차광재의 형성에 의하여 차광층에 흡수되지 않고, 영상형성용의 광이 배면으로부터 전면으로 통과하는 것이 가능하게 된다.

Claims

배면에 평행으로 배열된 볼론렌즈(31)를 가지고, 이들 볼록렌즈의 초점거리는 스크린의 두께와 같고, 또 볼록렌즈는 배후로부터 투사되는 광을 전면에 유도하도록 구성되어 있으며, 전면에는, 배면의 볼록렌즈(31)에 평행한 철형출광부(32)가 배설되어 있는 배면투사스크린에 있어서, 상기 철형출광부(32)는, 그들의 사이에 개재하는 삼각형 단면의 깊은 요홈(34)에 의하여 분리되고 있으며, 각 철형출광부의 두께는, 그 정상부(33)에 향하여 점차 감소하도록 형성되고, 각 철형출광부(32)의 양측면은 차광재(35)에 의하여 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 배면투사스크린.
제1항에 있어서, 상기 요홈(34)의 깊이(D)가 철형출광부의 정상부의 두께(L)의 2배를 넘고, 또한 스크린의 두께(T)의 4분의 1보다 큰 것을 특징으로 하는 배면투사스크린.
제1항에 있어서, 각 철형출광부(32)의 정상부(33)에 굴절용 분말이 배설되는 것을 특징으로 한는 배면투사스크린.
제1항에 있어서, 상기 요홈(34)이 차광재(35)로 충전되는 것을 특징으로 하는 배면투사스크린.
제1항에 있어서, 상기 각 철형출광부(32)의 정상부(33)가 평면인 것을 특징으로 하는 배면투사스크린.
제1항에 있어서, 상기 각 철형출광부(32)의 정상부(33)각 볼록면인 것을 특징으로 하는 배면투사스크린.
제1항에 있어서, 상기 각 철형출광부(32)의 정상부(33)각 오목면인 것을 특징으로 하는 배면투사스크린.