JP2004287119A - Transmission type screen and projection image display device - Google Patents

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JP2004287119A
JP2004287119A JP2003079361A JP2003079361A JP2004287119A JP 2004287119 A JP2004287119 A JP 2004287119A JP 2003079361 A JP2003079361 A JP 2003079361A JP 2003079361 A JP2003079361 A JP 2003079361A JP 2004287119 A JP2004287119 A JP 2004287119A
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lens sheet
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fresnel lens
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Futoshi Osawa
太 大澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission type screen having a small difference of brightness in respective parts of the horizontal direction of a screen with respect to the transmission type screen using a total reflection lenticular lens, and to provide a projection image display device using the transmission type screen. <P>SOLUTION: The transmission type screen comprises at least a Fresnel lens sheet on the light source side and the total reflection lenticular lens sheet on the observer side. The lenticular lens sheet has a plurality of ridge-shaped unit deflection parts which makes a vertical direction of screen surface to the longitudinal direction in succession in the horizontal direction of the screen surface, on the surface of the observer side. The inclined surface in the unit deflection parts is allowed to be a total reflection surface that totally reflects the image light made incident from the light source side. Further, the Fresnel lens sheet has a focal distance (f) satisfying the following relation with respect to the set projection distance (f1) from the light source to the screen: the relation is f≥f1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタやデジタルライトプロセッサ(Digital Light Processer:DLP)などといったの単光源プロジェクションテレビ(PTV)等のプロジェクション映像表示装置で用いられる透過型スクリーンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
LCDやDLP等のマトリクス表示の単光源プロジェクタは、明るさ、コンパクト性の面等で、従来のCRTプロジェクタに比べて優れており、近年、製品化が進められている。
【0003】
このような単光源プロジェクタに用いられる透過型スクリーンは、光源側にフレネルレンズ、また観察者側にレンチキュラーレンズを少なくとも有して構成されているものが、従来、一般的である。
【0004】
フレネルレンズは、スクリーンの中心から周辺に向かって発散的に入射する投射光を収束して、映像光線を略平行光へと屈折させる。そして、レンチキュラーレンズをフレネルレンズの出射面前面に配置し、略平行光に変換された投射光を拡散して、様々な角度から映像として認識可能とする。
【0005】
CRTプロジェクタ用の透過型スクリーンの場合は、RGBの3管により投射され、その3管のそれぞれの位置差によって発生するカラーシフトを修正するために、レンチキュラーレンズとして、両面レンチキュラーレンズシートが使われるのに対して、単光源プロジェクタ用の透過型スクリーンの場合には、映像光が単眼のレンズを通して投射され、位置差によるカラーシフトが発生しないため、レンチキュラーシートとして、片面のみにレンズ部を有する片面レンチキュラーレンズシートが使用可能である。
【0006】
すなわち、このレンチキュラーシートはスクリーン面の垂直方向を長手方向とする縦長のシリンドリカルレンズをスクリーン面の水平方向に連続して複数配列してなるレンズ部を片面のみに形成した構成であり、映像光を水平方向に屈折拡散する作用を持つ。
【0007】
ところで、このような単光源プロジェクタは、画素によるマトリクス表示を行うので、画像を表示する透過型スクリーンが有するレンチキュラーレンズのレンズピッチと、投影される画像の画素ピッチとの間で発生するモアレ(moire)が問題となる場合がある。
【0008】
このようなモアレの発生を回避するためには、スクリーン上に投射された画素像の水平方向ピッチに対するレンチキュラーレンズのピッチの比を1/(N+1/2)(Nは1以上の整数である。)とする技術が知られている(特許文献1参照)。ここで、Nは通常2以上の値が用いられる。例えば、スクリーンに投射された画素像のピッチを1.0mmとすると、上記の式を満足するレンチキュラーレンズのピッチは、Nが2であれば0.4mm、Nが3であれば0.28mm、Nが4であれば0.222mmという小さな値となる。近年、画面が高精細化されており、画素像のピッチが小さくなることから、モアレを回避するために、設定されるレンチキュラーレンズのピッチも、例えば、0.2mm以下程度の微細なピッチとする必要がある。
【0009】
また、透過型スクリーンにおいて、外光の悪影響を低減する手段として、ブラックストライプ、ブラックマトリックス等と呼ばれている光吸収層が有効であることが知られている。各レンズが半円ないし半楕円上の断面を有するレンチキュラーレンズシートに、光吸収層としてブラックストライプを設ける場合、ブラックストライプの各線条を、屈折光の通過しない非集光部に形成されるようにする必要がある。
【0010】
上記したような従来のレンチキュラーレンズシートのピッチを微細化していった場合、単位レンズが小型化するので集光距離も短くなる。したがって、単位レンズから非集光部までの距離も短くなり、レンチキュラーレンズシートの厚さも薄くする必要がある。しかし、上述のように微細化に伴いレンチキュラーレンズシートが薄くなると、製造効率の高い一般的な押出し成形では、精度の高い成形が困難となるという問題が生じ、また、レンチキュラーレンズと光吸収層との位置合わせを高精度に行う必要があり、製造装置コスト増加及び生産性低下を招いてしまうという問題があった。
【0011】
そこで、位置合わせが必要でないレンチキュラーレンズとして、単位レンズの断面形状が光を集光する略半円ないし半楕円形状ではなく、入射光を透過する部分と全反射する部分及び全反射する部分の上に光吸収層が形成されている凹凸形状を有するレンチキュラーレンズ(以下、「全反射レンチキュラーレンズ」と称する。)が特許文献2に提案されている。
【特許文献1】
特開平2−97991号公報
【特許文献2】
特公平2−22932号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レンチキュラーレンズとしてこのような全反射レンチキュラーレンズを用いた透過型スクリーンにおいては、観察者がスクリーン横(水平)方向からスクリーンを見た場合、スクリーンの横方向における輝度差が大きく、改善の余地があった。
【0013】
従って本発明は、全反射レンチキュラーレンズを用いた透過型スクリーンであって、スクリーンの各部位における輝度差の少ない透過型スクリーンおよびこれを用いたプロジェクション映像表示装置を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、光源側にフレネルレンズシート、また、観察者側にレンチキュラーレンズシートを少なくとも有してなる透過型スクリーンであって、前記レンチキュラーレンズシートは、観察者側の面に、スクリーン面の垂直方向を長手方向とする畝状の単位偏向部をスクリーン面の水平方向に連続して複数有し、前記単位偏向部における傾斜面を光源側より入射される映像光を全反射する全反射面とするものであり、また、前記フレネルレンズシートは、光源から当該スクリーンまでの設定投射距離(f1)に対し、以下の関係を満たす焦点距離(f)を有するものであることを特徴とする透過型スクリーンである。
【0015】
f≧f1
また、本発明の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズシートは、その光源側の面に、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を有するものであることが好ましい。
【0016】
さらに、本発明の透過型スクリーンにおいて、前記拡散要素による光の拡散量は、スクリーンセンター高さ位置における量よりも、垂直方向の両端部における量の方が大きいものであることが好ましい。
【0017】
さらに、本発明の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズシートの垂直方向両端部における前記拡散要素による光の拡散方向が、スクリーンセンター側に多く向かうものとされているであることがより好ましい。
【0018】
上記課題を解決する本発明は、さらに、光源と、光源側にフレネルレンズシートおよび観察者側にレンチキュラーレンズシートが少なくとも配置されてなる透過型スクリーンとを有するプロジェクション映像表示装置であって、前記レンチキュラーレンズシートは、観察者側の面に、スクリーン面の垂直方向を長手方向とする畝状の単位偏向部をスクリーン面の水平方向に連続して複数有し、前記単位偏向部における傾斜面を光源側より入射される映像光を全反射する全反射面とするものであり、また、前記フレネルレンズシートは、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、当該フレネルレンズシートの焦点距離(f)が以下の関係を満たす位置に配置されていることを特徴とするプロジェクション映像表示装置である。
【0019】
f≧f1
また、本発明のプロジェクション映像表示装置において、前記フレネルレンズシートは、その光源側の面に、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を有するものであることが好ましい。
【0020】
さらに、本発明のプロジェクション映像表示装置において、前記拡散要素による光の拡散量は、スクリーンセンター高さ位置における量よりも、垂直方向の両端部における量の方が大きいものであることが好ましい。
【0021】
さらに、本発明のプロジェクション映像表示装置において、前記フレネルレンズシートの垂直方向両端部における前記拡散要素による光の拡散方向が、スクリーンセンター側に多く向かうものとされているであることがより好ましい。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、レンチキュラーレンズとしてこのような全反射レンチキュラーレンズを用いた透過型スクリーンにおいては、観察者がスクリーン横(水平)方向からスクリーンを見た場合、スクリーンの横方向における輝度差が生じる原因につき、鋭意研究、検討を行った結果、この現象が、光源からスクリーンまでの距離(f1)とフレネルレンズの焦点距離(f)に起因するものであることを見出し、この点を変更することによって、この問題を改善できるとの結論に達し、本発明に至ったものである。以下、この点につき詳述する。
【0023】
図1は、全反射レンチキュラーレンズの単位偏向部における入射光の偏向の様子を模式的に示す図である。
【0024】
全反射レンチキュラーレンズにある角度で入射した光は、図1に示すように、単位偏向部1における左右の傾斜面(全反射面)2a、2bにより、全反射し、出光面3から透過する光と、前記傾斜面に当たらず、そのまま出光面3を透過する光に分かれるが、そのまま出光面3を透過する光以外は、単位偏向部への入射角度と反対の方へより多くの光量が出射される。
【0025】
従来、レンチキュラーレンズとして全反射レンチキュラーレンズを用いた透過型スクリーンにおいても、その光学系の各レンズが半円ないし半楕円状の断面を有するレンチキュラーレンズシートを用いた場合と同様に、フレネルレンズが集光系となるように、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、当該フレネルレンズシートの焦点距離(f)が小さくなる、すなわち、f<f1となるように、設計されていた。
【0026】
図2(a)は、このように、フレネルレンズの焦点距離(f)が、投射距離(f1)よりも小さいもの(f<f1)とされ、フレネルレンズが集光系として機能する場合における、スクリーンの横方向(水平方向)各部の光量分布を模式的に示すものであり、また図2(b)は、図2(a)に示すように、観察者がスクリーンの横方向からスクリーンを見た際のスクリーン各部の輝度の状態を模式的に示す図面である。
【0027】
この場合、光源側からの映像光は、フレネルレンズによって集光されるため、スクリーンの横方向両端部付近においては、スクリーン中心側へと傾いた入射角度を有する光がレンチキュラーレンズの全反射面により全反射され、入射角度と反対のスクリーン外方側Oへと傾いた角度を有する出射光となって多くの光量が出射される。このため、スクリーンの横方向(水平方向)各部の光量分布は図示するように、スクリーンの側端部(A点、C点)近傍では、これよりも外方に高いピークを有することとなる。このため、観察者がスクリーンの一方の側端部(A点)側よりスクリーンを見た場合、図2(b)に示すように、自らに近い側端部(A点)はかなり明るく、一方、自らに遠い反対側の側端部(C点)はかなり暗く見えるという、A点とC点とで輝度差が著しく大きくなってしまうという欠点が生じる。
【0028】
これに対し、本発明においては、上述したように、光源に対するフレネルレンズの配置位置として、フレネルレンズが発散系となるように、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、当該フレネルレンズシートの焦点距離(f)が大きいないしは等しい、すなわち、f≧f1となるように設定する。
【0029】
図3(a)は、本発明におけるように、フレネルレンズの焦点距離(f)を、投射距離(f1)よりも大きいないしは等しいもの(f≧f1)とし、フレネルレンズが発散系として機能する場合における、スクリーンの横方向(水平方向)各部の光量分布を模式的に示すものであり、また図3(b)は、図3(a)に示すように、観察者がスクリーンの横方向からスクリーンを見た際のスクリーン各部の輝度の状態を模式的に示す図面である。
【0030】
この場合、光源側からの映像光は、フレネルレンズによってある程度は集束されるものの、発散系のままであるため、スクリーンの横方向両端部付近においては、スクリーン外方側Oへと傾いた入射角度を有する光がレンチキュラーレンズの全反射面により全反射され、入射角度と反対のスクリーン内方側Iへと傾いた角度を有する出射光となって多くの光量が出射される。このため、スクリーンの横方向(水平方向)各部の光量分布は図示するように、スクリーンの側端部(A点、C点)近傍では、前記したf<f1の場合よりもピークがスクリーンのより中心側に位置することとなる。従って、観察者がスクリーンの一方の側端部(A点)側よりスクリーンを見た場合、図3(b)に示すように、自らに近い側端部(A点)と、自らに遠い反対側の側端部(C点)とでの輝度差が比較的小さくなり、明るさの均一性が向上するものである。
【0031】
ただし、上記したようにフレネルレンズが発散系となるように、f≧f1と設定したので、スクリーンの縦方向(鉛直方向)においても、発散系となり、従ってスクリーンの鉛直方向における明るさの均一性が低下してしまう。すなわち、スクリーンの鉛直方向上端部をD、中央部をE、下端部をFとした場合、観察者がスクリーンの中心高さから見ると、図4(a)に示すように、上下端部D、Fと中央部Eとで輝度差が大きくなる。
【0032】
このようなスクリーンの縦方向における輝度の問題を改善するため、本発明の好ましい実施態様においては、上記したように、フレネルレンズシートが、その光源側の面に、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を有するものとし、特に当該拡散要素による光の拡散量が、スクリーンセンター高さ位置における量よりも、垂直方向の両端部における量の方が大きいものとする。このような拡散要素を設けることで、スクリーン中央の正面からスクリーンを観察した時、スクリーン上下端部における光量が増加し、図4(b)に示すように、スクリーン上下端部D、Fと中央部Eとでの輝度差が、図4(a)の場合と比較して、小さくなり、垂直方向における明るさの均一性が向上するものである。
【0033】
さらに、本発明のより好ましい実施態様においては、前記フレネルレンズシートの垂直方向両端部における前記拡散要素による光の拡散方向が、スクリーンセンター側に多く向かうものとされる。このように、拡散要素による光の拡散方向が、スクリーンセンター側に多く向かうものとすると、スクリーン中央の正面からの観測において、スクリーン上下端部における光量がさらに増加し、図4(c)に示すように、スクリーン上下端部D、Fと中央部Eとでの輝度差が、図4(b)の場合と比較しても、小さくなり、垂直方向における明るさの均一性がより向上するものである。
【0034】
次に、本発明を好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
【0035】
図5(a)〜(d)は、本発明に係る透過型スクリーンの一実施態様の構成を模式的に示す図である。本発明に係る透過型スクリーン10は、図5(a)に示すように、光源側にフレネルレンズシート20、また観察者側に全反射レンチキュラーレンズシート30を少なくとも有してなるものである。
【0036】
しかして、本発明においては、前記フレネルレンズシートは、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、当該フレネルレンズシートの焦点距離(f)が、f≧f1を満たす関係、より好ましくは、fがf1の1.0〜1.4倍、さらに好ましくは1.0〜1.25倍となるような位置に配置されている。
【0037】
前記したように、f<f1であると、観察者がスクリーンの横方向からスクリーンを見た際のスクリーン各部の輝度差が大きくなり、スクリーンが見ずらくなるためである。
【0038】
なお、本発明において、フレネルレンズシートは、例えば2ないし複数の焦点を有する多焦点系のものとすることも可能である。このような多焦点系のフレネルレンズシートを用いる態様においては、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、このフレネルレンズシートのいずれの焦点距離もが、上記した所期の条件を満たすような位置に、フレネルレンズシートを配置する必要がある。
【0039】
また、一般的に、このような透過型スクリーンを有してなるプロジェクション映像表示装置における、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)は、装置外形等の設計上の観点から、予め定められている場合が多い。従って、本発明における上記関係を満たすためには、フレネルレンズシート側を改良する必要があるが、この場合、f<f1となるフレネルレンズシートと比較して、f≧f1となるレンズシートにおいては、フレネルレンズのレンズ角度が小さくなるので、出光面での反射損失の低減による明るさと、その均一性の向上も期待できるものとなる。
【0040】
本発明に係る透過型スクリーンにおいて用いられるフレネルレンズシート20の構成としては、観察者側の面21、光源側の面22、少なくとも一方にフレネル凸レンズ23が形成されているものであれば特に限定されるものではなく、どのような構造のものを用いてもよい。代表的には、例えば、光源側の面22が平面形状であり、その観察者側の面21の形状がフレネル凸レンズ形状をなしているものなどが例示できる。
【0041】
しかしながら、本発明において、好ましくは、このフレネルレンズシートが、その光源側の面22に、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を有するものであることが望ましく、特に当該拡散要素による光の拡散量が、スクリーンセンター高さ位置Eにおける量よりも、垂直方向の両端部D,Fにおける量の方が大きいものとなるような拡散要素を配したものであることが望ましい。
【0042】
フレネルレンズシートの光源側の面22に配される拡散要素としては、特に限定されるものではなく、例えば、シート面に物理的に形成された凹凸部による態様、あるいはシートを構成する樹脂等のマトリックスに光拡散性粒子等を配合するような態様などとすることができる。
【0043】
図5に示す例においては、光源側の面22に、このような拡散要素として、スクリーン面の水平方向を長手方向とする畝状の単位凸レンズ部24をスクリーン面の垂直方向に連続して複数有するものである。そして、スクリーンセンター高さ位置Eにおける量よりも、垂直方向の両端部D,Fにおける量の方が大きいものとなるように、図5(b)〜(d)に示すように、両端部位置D,Fにおける単位凸レンズの光軸が、スクリーンセンター高さ位置Eにおける単位凸レンズの光軸とずらして形成されている。
【0044】
特に限定されるものではないが、光源側の面22に配される拡散要素、例えば、図5における単位凸レンズ、によるスクリーン垂直方向における光の拡散角は、例えば、約1〜5°の範囲で適宜選択することができ、特に両端部位置D,Fにおける光の拡散角が、スクリーンセンター高さ位置Eにおける光の拡散角よりも1〜3°程度大きいものとなるように設定することが望ましい。
【0045】
本発明において、さらに望ましくは、上記フレネルレンズシートの光源側の面22に配される拡散要素に関し、垂直方向両端部D,Fにおける前記拡散要素による光の拡散方向が、スクリーンセンター側に多く向かうものとされる。このように拡散方向を、スクリーンセンター側に向かわせる、具体的構成としては、特に限定されるものではないが、例えば、前述の通り、図5(b)〜(d)に示すように、両端部位置D,Fにおける単位凸レンズの光軸をスクリーンセンター方向にずらして形成する、又は両端部位置D,Fにおける単位凸レンズの曲率をセンター位置Eのレンズ曲率よりも大きくすること等によって、行うことが出来る。
【0046】
フレネルレンズシート20のフレネル凸レンズ23のレンズ形状等は特に限定されるものではなく、スクリーンの大きさ等によっても左右されるが、レンズピッチとしては、例えば、0.05〜0.2mm程度とすることができ、また焦点距離としては、例えば、600〜900mm程度のものとすることができる。
【0047】
また、フレネルレンズシート20を形成する材質としても、特に限定されるものではなく、従来、光学材料として用いられる公知のいずれのものであってもよく、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等、透光性の高い樹脂を使用することができる。特に(メタ)アクリル系樹脂は光透過性が高く好ましい。また、樹脂組成としては熱可塑性のもののほか、レンズ加工を容易とするために、熱硬化性、紫外線硬化性、電子線硬化性等の各種樹脂組成とすることができる。その他、透明なガラス、セラミックス等を用いたものであっても良い。
【0048】
また本発明に係る透過型スクリーンにおいて用いられる前記レンチキュラーレンズシート30は、光透過性樹脂のような光透過性材料により形成されており、その観察者側の面31に、スクリーン面の垂直方向Vを長手方向とする畝状の単位偏向部1をスクリーン面の水平方向Hに並行して複数有している。畝状の単位偏向部1は、例えば、図5に示すように、略台形状の断面を有しており、その傾斜面2a、2bを光源側より入射される映像光を全反射する全反射面とし、レンズシートの厚さ方向に略垂直な、畝の頂部側の面を出光面3とするものである。
【0049】
図6は、このような全反射レンチキュラーレンズシートの別の好ましい一例を模式的に示す図である。
【0050】
この例においては、レンチキュラーレンズシートは、光透過層4と光吸収層5と有している。すなわち、この図6に示すレンチキュラーレンズシートにおける光透過層4は、上記図5に示すレンチキュラーレンズシートの実部に相当する。また、光吸収層5は、いわゆる、ブラックストライプ等と称されるものであって、上記図3に示す例における各畝状の単位偏向部1間の断面V字型形状の溝を埋めるように形成された、スクリーン面の垂直方向Vを長手方向とする線条であり、水平方向Hに並行して複数配置されてなるものである。従って、この光吸収層5は、光透過層4の観察者側の面に設けられた単位偏向部1の傾斜面2a、2bの(光源側から見て)上部にのみ存在し、単位偏向部1の出光面3の上部には存在しない。
【0051】
光吸収層5は、前記傾斜面2a、2bが光源よりの入射光に対し全反射面として機能するように、一般に、光透過層4を構成する光透過性材料よりも低屈折率のものとされるが、前記傾斜面2a、2bとの界面に別途低屈折率層(図示せず)を設ければ、光吸収層5を構成する材料に関しては、このような屈折率に関する制限はなくなる。光吸収層5は、観察者側から入射される光(外光)を吸収して、観察者側に反射する光の量を低減するように、作用するものであって、一般的には、後述するように、樹脂マトリックス中に各種顔料、染料等の着色剤を配合してなるものから構成される。
【0052】
なお、図6に示す全反射レンチキュラーレンズシート30においては、前記した光透過層4および光吸収層5の観察者側(出光部側)の面上には、前面板6が貼着されており、また、光源側の面には、微細なピッチの凹凸部7が設けられている。
【0053】
前面板6は、例えば、拡散剤を配合されて拡散層として機能することができ、各単位偏向部1から出光された単方向性の光が、この前面板6中の拡散剤によって拡散されて複数の方向に進行するために、観察者の位置による映像の明るさのムラを低減することができる。また、前面板6は、例えば、紫外線吸収剤を配合されて紫外線吸収層として機能することができ、内部の光学系を構成するプラスチック材料の劣化を防止することができる。さらにこの前面板6の出光側面には、耐擦傷性を付与する上でのハードコート層、反射防止層等を形成することが可能である。
【0054】
レンチキュラーレンズシート30の光源側面に設けられる、微細ピッチの凹凸部7は、観察者側からレンチキュラーレンズシート30に入光した外光を散乱させることで、画像のコントラスト向上を図るものである。前記単位偏向部1のピッチと比較して、この凹凸部7のピッチは、かなり小さいため、上記単位偏向部1とこの凹凸部7との間で、その位置合わせを特に必要とすることもない。
【0055】
しかしながら、本発明において用いられるレンチキュラーレンズシート30としては、上記したように、単位偏向部が、光源より入射される映像光を全反射する全反射面を有する、いわゆる、全反射タイプのものであれば、上記に例示されるものに、特に限定されるものではなく、どのようなものを用いても良い。
【0056】
例えば、前記単位偏向部の形状としても、前記出光面3が平面状、凸面状、あるいは凹面等であるもの、また傾斜面2a、2bが、同一の傾斜角を有して対向するもの、あるいは相互に異なる傾斜角となっているもの、さらには、入射光が単位偏向部の傾斜面において複数回の偏向するように、1つの傾斜面が途中で角度の変わっているものなど、各種の態様を採りえる。また、例えば、上記した例におけるように、観察者側の面にのみ偏向部(レンズ部)を設けたもののみならず、光源側の面にも偏向部(レンズ部)を設けたものであっても用いることができる。また、スクリーンの大きさ等によっても左右されるため、特に限定されるわけではないが、単位偏向部のピッチとしては、例えば、0.05〜0.2mm程度とすることができ、傾斜面2a、2bの傾斜角としては、5〜12°程度、また、各出光面3は、各単位偏向部の45〜80%の幅を有するものとすることができる。
【0057】
さらに、レンチキュラーレンズシート30の光透過層を形成する材質としても、特に限定されるものではなく、従来、光学材料として用いられる公知のいずれのものであってもよく、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等、透光性の高い樹脂を使用することができる。特に(メタ)アクリル系樹脂は光透過性が高く好ましい。また、樹脂組成としては熱可塑性のもののほか、レンズ加工を容易とするために、熱硬化性、紫外線硬化性、電子線硬化性等の各種樹脂組成とすることができる。その他、透明なガラス、セラミックス等を用いたものであっても良い。
【0058】
また、レンチキュラーレンズシート30に光吸収層5を形成する場合にあっては、この吸収層のマトリックスとなる材質としては、光透過層4を構成する光透過性材料よりも低屈折率のものとされるが、特に限定されるものではなく、上記光透過層4を形成するものとして例示したものと同様の樹脂や、シリコンやフッ素を導入した低屈折率アクリレート系樹脂などを用いることができる。また、光吸収層4の樹脂マトリックス中に配合される光吸収剤としても、特に限定されるものではなく、公知のいかなるものを用いることも可能であるが、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の黒、ないしはその他、赤、青、黄色各色顔料、体質顔料等の各種顔料、アゾ系染料、フタロシアン系染料等の各種染料、あるいは、これらの顔料及び/又は染料で着色されたアクリル系架橋粒子等の樹脂ビーズ等を単独あるいは複数組み合わせて用いることができる。
【0059】
また、本発明に係るプロジェクション映像表示装置は、光源と、上記したような本発明にかかる透過型スクリーンとを有するプロジェクション映像表示装置であり、上記に説明したような透過型スクリーンを用いることによって、横方向における輝度差が少なく、見やすさが改善されたものとなる。
【0060】
なお、本発明に係るプロジェクション映像表示装置としては、プロジェクション型テレビ受像装置等各種のものが含まれ、また、光源としても、単光源に限られず、例えば、三管タイプ光源(RGBタイプ)等の複数の光源であってもよい。
【0061】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。
実施例1〜2および比較例1
以下の条件、材料を使用して、プロジェクション映像表示装置を作製し、使用したフレネルレンズの焦点距離の違いによる、スクリーン横方向から輝度の違いを調べた。得られた結果を表1に示す。
条件および材料:
・ LCDプロジェクタ(エプソン製、ELP−53)からスクリーンまでの距離(f1)
f1=650mm
・ レンチキュラーレンズシート
単位偏向部1における全反射面は、傾斜角度が6°であり、また単位偏向部1における出光面3は、単位偏向部の40%(60μm)の幅を有し、単位偏向部間のピッチ(150μm)とされた。このレンチキュラーレンズシートの単位偏向部は、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂により型から転写されて形成されており、また、単位偏向部の出光面側(観察者側)には、光拡散剤を添加(垂直方向半値角9°)してなるアクリル系樹脂シートが貼着されていた。
・ フレネルレンズシート
フレネルレンズの焦点距離(fが、570mm(比較例1)、650mm(実施例1)、790mm(実施例2))の三種類のものを用いた。また、このフレネルレンズシートは、アクリル樹脂シートの観察者側の面に、このような焦点距離となるフレネル凸レンズをウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用いて、型から転写して形成したもので、光源側の面はアクリル系樹脂シートの平面からなるものであった。
・ スクリーンサイズと測定点
スクリーンサイズ(水平方向)は1100mmで、左右両端部(A,C)とスクリーンセンター部(B)の3箇所において測定した。
・ 測定距離と位置
スクリーンセンターから左横45°をなす角度で、スクリーンより2m離れた位置からスクリーンを観測した。なお、測定高さはスクリーンセンターの高さと同じ高さとした。
・ 測定装置
輝度の測定装置としては、輝度計(ミノルタ製、LS−110)を用いて、暗室環境下にて測定を行った。
【0062】
【表1】

Figure 2004287119
表1に示すように、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、当該フレネルレンズシートの焦点距離(f)が、f≧f1を満たす条件とした実施例においては、f<f1となる比較例1と比較して、スクリーン各位置に輝度差が少なく、良好な結果が得られた。
【0063】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、レンチキュラーレンズとして全反射レンチキュラーレンズを用いた透過型スクリーンにおいて、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、当該フレネルレンズシートの焦点距離(f)が、f≧f1を満たすものとすることによって、スクリーンの横方向における輝度差を少ないものとすることができる。
【0064】
さらに本発明においては、フレネルレンズシートの光源側の面に、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を設ける、特に、前記拡散要素による光の拡散量が、スクリーンセンター高さ位置における量よりも、垂直方向の両端部における量の方が大きいものであるものとして設けることにより、上記したようなスクリーンの横方向における輝度差の低減を、スクリーンの縦方向における光量変化をもたらすことなく得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】全反射レンチキュラーレンズの単位偏向部における入射光の偏向の様子を模式的に示す図である。
【図2】(a)は、フレネルレンズが集光系として機能する場合における、スクリーンの横方向(水平方向)各部の光量分布を模式的に示すものであり、(b)は、(a)に示すように、観察者がスクリーンの横方向からスクリーンを見た際のスクリーン各部の輝度の状態を模式的に示す図面である。
【図3】(a)は、フレネルレンズが発散系として機能する場合における、スクリーンの横方向(水平方向)各部の光量分布を模式的に示すものであり、また(b)は、(a)に示すように、観察者がスクリーンの横方向からスクリーンを見た際のスクリーン各部の輝度の状態を模式的に示す図面である。
【図4】(a)は、フレネルレンズが発散系として機能する場合における、観察者がスクリーンセンター高さからスクリーンを見た際のスクリーンの縦方向(垂直方向)各部における輝度の状態を模式的に示す図面、(b)は、フレネルレンズが発散系として機能する場合において、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を設けた一例における、観察者がスクリーンセンター高さからスクリーンを見た際のスクリーンの縦方向(垂直方向)各部における輝度の状態を模式的に示す図面、また(c)は、フレネルレンズが発散系として機能する場合において、スクリーン面の垂直方向の光量を補正するより好ましい拡散要素を設けた別の例における、観察者がスクリーンセンター高さからスクリーンを見た際のスクリーンの縦方向(垂直方向)各部における輝度の状態を模式的に示す図面である。
【図5】(a)本発明に係る透過型スクリーンの一実施態様の構成を模式的に示す図であり、(b)〜(d)は、それぞれ(a)に示すフレネルレンズシートのD,E,F部における形状を模式的に示す拡大図である。
【図6】本発明に係る透過型スクリーンに用いられる全反射レンチキュラーレンズシートの別例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1…単位偏向部
2a、2b…傾斜面
3…出光面
4…光透過層
5…光吸収層
6…前面板
7…凹凸部
10…透過型スクリーン
20…フレネルレンズシート
23…フレネル凸レンズ
24…拡散要素(単位凸レンズ部)
30…レンチキュラーレンズシート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmissive screen used in a projection image display device such as a single light source projection television (PTV) such as a liquid crystal projector or a digital light processor (DLP).
[0002]
[Prior art]
A single light source projector for matrix display such as LCD and DLP is superior to a conventional CRT projector in terms of brightness, compactness, and the like, and has been commercialized in recent years.
[0003]
Conventionally, a transmissive screen used in such a single light source projector is generally configured to have at least a Fresnel lens on the light source side and a lenticular lens on the observer side.
[0004]
The Fresnel lens converges the projection light divergently incident from the center of the screen toward the periphery, and refracts the image light beam into substantially parallel light. Then, the lenticular lens is arranged on the front surface of the emission surface of the Fresnel lens, and the projection light converted into the substantially parallel light is diffused so that it can be recognized as an image from various angles.
[0005]
In the case of a transmissive screen for a CRT projector, a double-sided lenticular lens sheet is used as a lenticular lens in order to correct a color shift caused by a position difference between the three tubes projected by three tubes of RGB. In contrast, in the case of a transmission type screen for a single light source projector, since image light is projected through a single-lens lens and no color shift occurs due to a position difference, as a lenticular sheet, a single-sided lenticular having a lens portion on only one side is used. Lens sheets can be used.
[0006]
In other words, this lenticular sheet has a configuration in which a lens portion formed by continuously arranging a plurality of vertically long cylindrical lenses having a longitudinal direction in the vertical direction of the screen surface in the horizontal direction of the screen surface is formed on only one surface, and the image light is formed. It has the effect of refracting and diffusing in the horizontal direction.
[0007]
By the way, since such a single light source projector performs a matrix display using pixels, moire generated between the lens pitch of a lenticular lens of a transmissive screen for displaying an image and the pixel pitch of a projected image. ) Can be a problem.
[0008]
In order to avoid such moiré, the ratio of the pitch of the lenticular lens to the horizontal pitch of the pixel image projected on the screen is 1 / (N + 1/2) (N is an integer of 1 or more. ) Is known (see Patent Document 1). Here, N is usually a value of 2 or more. For example, if the pitch of the pixel images projected on the screen is 1.0 mm, the pitch of the lenticular lens satisfying the above equation is 0.4 mm if N is 2, 0.28 mm if N is 3, If N is 4, the value is as small as 0.222 mm. In recent years, since the screen has been refined and the pitch of the pixel images has been reduced, the pitch of the lenticular lens to be set is also set to a fine pitch of, for example, about 0.2 mm or less in order to avoid moire. There is a need.
[0009]
It is known that in a transmission screen, a light absorbing layer called a black stripe, a black matrix, or the like is effective as a means for reducing the adverse influence of external light. In the case where a black stripe is provided as a light absorbing layer on a lenticular lens sheet in which each lens has a semicircular or semi-elliptical cross section, each line of the black stripe is formed in a non-light-collecting portion through which refracted light does not pass. There is a need to.
[0010]
When the pitch of the conventional lenticular lens sheet is reduced as described above, the unit lens is reduced in size, so that the focusing distance is shortened. Therefore, the distance from the unit lens to the non-light-condensing portion also needs to be shortened, and the thickness of the lenticular lens sheet needs to be reduced. However, as described above, when the lenticular lens sheet becomes thinner due to miniaturization, a problem arises in that high-precision molding becomes difficult in general extrusion molding with high production efficiency, and the lenticular lens and the light absorbing layer It is necessary to perform high-accuracy alignment, which causes an increase in manufacturing equipment cost and a reduction in productivity.
[0011]
Therefore, as a lenticular lens that does not require alignment, the cross-sectional shape of the unit lens is not a substantially semicircular or semi-elliptical shape that condenses light, but rather a part that transmits incident light, a part that totally reflects light, and a part that totally reflects light. Patent Literature 2 proposes a lenticular lens having a concavo-convex shape in which a light absorbing layer is formed (hereinafter, referred to as a “total reflection lenticular lens”).
[Patent Document 1]
JP-A-2-97791
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 2-22932
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a transmissive screen using such a total reflection lenticular lens as a lenticular lens, when an observer views the screen from the lateral (horizontal) direction of the screen, the luminance difference in the lateral direction of the screen is large, and there is room for improvement. was there.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a transmission screen using a total reflection lenticular lens, which has a small difference in luminance at each part of the screen, and a projection image display device using the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-mentioned problems is a transmission screen including at least a Fresnel lens sheet on the light source side and a lenticular lens sheet on the observer side, wherein the lenticular lens sheet has a surface on the observer side. A plurality of ridge-shaped unit deflecting units having a longitudinal direction perpendicular to the screen surface in a continuous manner in the horizontal direction of the screen surface, and the inclined surface of the unit deflecting unit totally reflecting image light incident from a light source side. The Fresnel lens sheet has a focal length (f) satisfying the following relationship with respect to a set projection distance (f1) from the light source to the screen. It is a transmission type screen that is a feature.
[0015]
f ≧ f1
Further, in the transmission screen of the present invention, it is preferable that the Fresnel lens sheet has a diffusion element for correcting the amount of light in a direction perpendicular to the screen surface on the light source side surface.
[0016]
Further, in the transmission screen of the present invention, it is preferable that the amount of light diffusion by the diffusing element is larger at both ends in the vertical direction than at the screen center height position.
[0017]
Further, in the transmission screen according to the present invention, it is more preferable that the direction of light diffusion by the diffusing element at both ends in the vertical direction of the Fresnel lens sheet is more toward the screen center.
[0018]
The present invention for solving the above-mentioned problems is further directed to a projection image display device having a light source, and a transmissive screen having a Fresnel lens sheet on the light source side and a lenticular lens sheet on the viewer side. The lens sheet has a plurality of ridge-shaped unit deflecting parts having a longitudinal direction perpendicular to the screen surface in a continuous direction in the horizontal direction of the screen surface on a surface on the observer side, and an inclined surface in the unit deflecting unit as a light source. The Fresnel lens sheet has a total reflection surface that totally reflects image light incident from the side, and the Fresnel lens sheet has a focal length (f1) with respect to a projection distance (f1) from the light source to the screen. f) is arranged at a position satisfying the following relationship:
[0019]
f ≧ f1
Further, in the projection image display device according to the present invention, it is preferable that the Fresnel lens sheet has a diffusion element for correcting a light amount in a direction perpendicular to a screen surface on a surface on a light source side.
[0020]
Further, in the projection image display device of the present invention, it is preferable that the amount of light diffusion by the diffusing element is larger at both ends in the vertical direction than at the screen center height position.
[0021]
Further, in the projection image display device of the present invention, it is more preferable that the direction of light diffusion by the diffusing element at both ends in the vertical direction of the Fresnel lens sheet is directed more toward the screen center.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have found that, in a transmission screen using such a total reflection lenticular lens as a lenticular lens, when an observer views the screen from the horizontal (horizontal) direction of the screen, a luminance difference occurs in the horizontal direction of the screen. As a result of diligent research and investigation into the cause, we found that this phenomenon was caused by the distance from the light source to the screen (f1) and the focal length of the Fresnel lens (f), and changed this point. As a result, the present inventors have concluded that this problem can be improved, and have reached the present invention. Hereinafter, this point will be described in detail.
[0023]
FIG. 1 is a view schematically showing how incident light is deflected in a unit deflection unit of a total reflection lenticular lens.
[0024]
Light incident on the total reflection lenticular lens at a certain angle is totally reflected by the left and right inclined surfaces (total reflection surfaces) 2a and 2b in the unit deflecting unit 1 and transmitted from the light exit surface 3 as shown in FIG. Is divided into light that does not hit the inclined surface and passes through the light emitting surface 3 as it is. Except for light that passes through the light emitting surface 3 as it is, a larger amount of light is emitted in the direction opposite to the incident angle to the unit deflection unit. Is done.
[0025]
Conventionally, even in a transmission type screen using a total reflection lenticular lens as a lenticular lens, a Fresnel lens is collected as in the case where each lens of the optical system uses a lenticular lens sheet having a semicircular or semielliptical cross section. In order to form an optical system, the focal length (f) of the Fresnel lens sheet is designed to be smaller than the projection distance (f1) from the light source to the screen, that is, f <f1.
[0026]
FIG. 2A shows a case where the focal length (f) of the Fresnel lens is smaller than the projection distance (f1) (f <f1), and the Fresnel lens functions as a light collecting system. FIG. 2B schematically shows a light amount distribution in each portion in a horizontal direction (horizontal direction) of the screen. FIG. 2B shows a view of the screen from a horizontal direction of the screen as shown in FIG. 5 is a drawing schematically showing the state of the brightness of each part of the screen when it is turned on.
[0027]
In this case, since the image light from the light source side is condensed by the Fresnel lens, light having an incident angle inclined toward the center of the screen near the both ends in the horizontal direction of the screen is generated by the total reflection surface of the lenticular lens. The light is totally reflected, becomes outgoing light having an angle inclined to the screen outer side O opposite to the incident angle, and a large amount of light is emitted. For this reason, as shown in the figure, the light amount distribution in each portion of the screen in the horizontal direction (horizontal direction) has a higher peak near the side edges (points A and C) of the screen. For this reason, when the observer looks at the screen from one side end (point A) of the screen, as shown in FIG. 2B, the side end (point A) close to itself is considerably bright, On the other hand, there is a disadvantage that the opposite side end (point C) which is far from itself appears quite dark, and the luminance difference between point A and point C becomes extremely large.
[0028]
On the other hand, in the present invention, as described above, the position of the Fresnel lens relative to the light source is such that the Fresnel lens is located at a projection distance (f1) from the light source to the screen so that the Fresnel lens becomes a divergent system. The focal length (f) of the sheet is set to be large or equal, that is, f ≧ f1.
[0029]
FIG. 3A shows a case where the focal length (f) of the Fresnel lens is longer than or equal to the projection distance (f1) (f ≧ f1) as in the present invention, and the Fresnel lens functions as a diverging system. 3A and 3B schematically show the light amount distribution in each part of the screen in the horizontal direction (horizontal direction). In FIG. 3B, as shown in FIG. 5 is a drawing schematically showing the state of the brightness of each part of the screen when viewing FIG.
[0030]
In this case, the image light from the light source side is converged to some extent by the Fresnel lens, but remains as a divergent system. Therefore, near both lateral ends of the screen, an incident angle inclined toward the outer side O of the screen. Is totally reflected by the total reflection surface of the lenticular lens, and is emitted light having an angle inclined toward the screen inner side I opposite to the incident angle, and a large amount of light is emitted. For this reason, as shown in the figure, the light amount distribution in each portion of the screen in the horizontal direction (horizontal direction) has a peak near the side edge (points A and C) of the screen more than in the case of f <f1 described above. It will be located on the center side. Therefore, when the observer views the screen from one side end (point A) of the screen, as shown in FIG. 3B, the side end (point A) close to the user and the opposite end far from the user. The luminance difference between the side end (point C) of the side is relatively small, and the uniformity of brightness is improved.
[0031]
However, since f ≧ f1 is set so that the Fresnel lens is a divergent system as described above, the divergent system is also provided in the vertical direction (vertical direction) of the screen, and therefore, the brightness uniformity in the vertical direction of the screen is maintained. Will decrease. That is, when the upper end in the vertical direction of the screen is D, the center is E, and the lower end is F, when viewed from the center height of the screen, as shown in FIG. , F and the central portion E have a large luminance difference.
[0032]
In order to improve such a problem of luminance in the vertical direction of the screen, in a preferred embodiment of the present invention, as described above, the Fresnel lens sheet has a light amount in the vertical direction of the screen surface on its light source side surface. It is assumed that a diffusion element to be corrected is provided. In particular, the amount of light diffusion by the diffusion element is larger at both ends in the vertical direction than at the screen center height position. By providing such a diffusion element, when observing the screen from the front in the center of the screen, the amount of light at the upper and lower ends of the screen increases, and as shown in FIG. The difference in luminance between the portion E and the portion E is smaller than that in the case of FIG. 4A, and the uniformity of brightness in the vertical direction is improved.
[0033]
Furthermore, in a more preferred embodiment of the present invention, the direction of light diffusion by the diffusing element at both ends in the vertical direction of the Fresnel lens sheet is directed more toward the screen center. As described above, when the diffusion direction of the light by the diffusion element is set to be more toward the screen center side, the light amount at the upper and lower ends of the screen is further increased in the observation from the front of the screen center, as shown in FIG. Thus, the difference in brightness between the upper and lower ends D and F of the screen and the center E is smaller than that in the case of FIG. 4B, and the uniformity of brightness in the vertical direction is further improved. It is.
[0034]
Next, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments.
[0035]
FIGS. 5A to 5D are diagrams schematically showing the configuration of one embodiment of the transmission screen according to the present invention. As shown in FIG. 5A, the transmission screen 10 according to the present invention has at least a Fresnel lens sheet 20 on the light source side and a total reflection lenticular lens sheet 30 on the observer side.
[0036]
Thus, in the present invention, the Fresnel lens sheet has a relationship in which the focal length (f) of the Fresnel lens sheet satisfies f ≧ f1, with respect to the projection distance (f1) from the light source to the screen, more preferably. , F are 1.0 to 1.4 times f1, more preferably 1.0 to 1.25 times f1.
[0037]
As described above, when f <f1, the difference in brightness between the screen portions when the observer views the screen from the lateral direction of the screen becomes large, making the screen difficult to see.
[0038]
In the present invention, the Fresnel lens sheet may be, for example, a multifocal system having two or more focal points. In such an embodiment using a multifocal Fresnel lens sheet, any focal length of the Fresnel lens sheet satisfies the above-described expected condition with respect to the projection distance (f1) from the light source to the screen. It is necessary to arrange the Fresnel lens sheet at such a position.
[0039]
In general, the projection distance (f1) from the light source to the screen in a projection image display device having such a transmission screen is predetermined from the viewpoint of design such as the outer shape of the device. There are many cases. Therefore, in order to satisfy the above relationship in the present invention, it is necessary to improve the Fresnel lens sheet side. In this case, as compared with the Fresnel lens sheet satisfying f <f1, the lens sheet satisfying f ≧ f1 Since the lens angle of the Fresnel lens is reduced, it is expected that the brightness and the uniformity can be improved by reducing the reflection loss on the light exit surface.
[0040]
The configuration of the Fresnel lens sheet 20 used in the transmission screen according to the present invention is not particularly limited as long as the Fresnel convex lens 23 is formed on at least one of the observer side surface 21 and the light source side surface 22. Instead, any structure may be used. Typically, for example, the surface 22 on the light source side has a planar shape, and the shape of the surface 21 on the observer side has a Fresnel convex lens shape.
[0041]
However, in the present invention, it is preferable that the Fresnel lens sheet has, on its light source side surface 22, a diffusion element for correcting the amount of light in the vertical direction of the screen surface. It is desirable to arrange a diffusion element such that the amount of diffusion at both ends D and F in the vertical direction is larger than the amount at the screen center height position E.
[0042]
The diffusing element disposed on the light source side surface 22 of the Fresnel lens sheet is not particularly limited, and may be, for example, a mode formed by uneven portions physically formed on the sheet surface, or a resin or the like forming the sheet. An embodiment in which light diffusing particles and the like are mixed in the matrix can be adopted.
[0043]
In the example shown in FIG. 5, a plurality of ridge-shaped unit convex lens portions 24 whose longitudinal direction is the horizontal direction of the screen surface are continuously provided in the vertical direction of the screen surface as such diffusing elements on the surface 22 on the light source side. Have Then, as shown in FIGS. 5B to 5D, the positions at both ends D and F in the vertical direction are larger than the amounts at the screen center height position E. The optical axes of the unit convex lenses at D and F are formed so as to be shifted from the optical axes of the unit convex lenses at the screen center height position E.
[0044]
Although not particularly limited, the diffusion angle of light in the screen vertical direction by a diffusion element disposed on the light source side surface 22, for example, the unit convex lens in FIG. 5, is, for example, in a range of about 1 to 5 °. In particular, it is desirable to set the light diffusion angles at both end positions D and F to be larger than the light diffusion angles at the screen center height position E by about 1 to 3 °. .
[0045]
In the present invention, more preferably, with respect to the diffusion element disposed on the light source side surface 22 of the Fresnel lens sheet, the direction of light diffusion by the diffusion element at both ends D and F in the vertical direction is largely toward the screen center. It is assumed. The specific configuration for causing the diffusion direction to be directed to the screen center side in this way is not particularly limited. For example, as described above, for example, as shown in FIGS. This is performed by shifting the optical axis of the unit convex lens at the partial positions D and F toward the screen center, or making the curvature of the unit convex lens at both end positions D and F larger than the lens curvature at the center position E. Can be done.
[0046]
The lens shape and the like of the Fresnel convex lens 23 of the Fresnel lens sheet 20 are not particularly limited, and depend on the size of the screen and the like, but the lens pitch is, for example, about 0.05 to 0.2 mm. The focal length can be, for example, about 600 to 900 mm.
[0047]
Further, the material forming the Fresnel lens sheet 20 is not particularly limited, and may be any known material conventionally used as an optical material. For example, (meth) acrylic resin, polystyrene resin And highly translucent resins such as (meth) acrylate-styrene copolymer resin, polycarbonate resin and vinyl chloride resin. Particularly, a (meth) acrylic resin is preferable because of its high light transmittance. In addition to the thermoplastic resin composition, various resin compositions such as thermosetting, ultraviolet curable, and electron beam curable can be used in order to facilitate lens processing. In addition, transparent glass, ceramics, and the like may be used.
[0048]
The lenticular lens sheet 30 used in the transmission screen according to the present invention is formed of a light-transmitting material such as a light-transmitting resin. Are provided in parallel with the horizontal direction H of the screen surface. As shown in FIG. 5, for example, the ridge-shaped unit deflection section 1 has a substantially trapezoidal cross section, and its inclined surfaces 2a, 2b are totally reflected to totally reflect image light incident from the light source side. The surface on the top side of the ridge, which is substantially perpendicular to the thickness direction of the lens sheet, is the light emitting surface 3.
[0049]
FIG. 6 is a view schematically showing another preferred example of such a total reflection lenticular lens sheet.
[0050]
In this example, the lenticular lens sheet has a light transmitting layer 4 and a light absorbing layer 5. That is, the light transmitting layer 4 in the lenticular lens sheet shown in FIG. 6 corresponds to the real part of the lenticular lens sheet shown in FIG. The light absorbing layer 5 is a so-called black stripe or the like, and fills the V-shaped groove between the ridge-shaped unit deflection parts 1 in the example shown in FIG. The formed line has a longitudinal direction that is the vertical direction V of the screen surface, and a plurality of lines are arranged in parallel with the horizontal direction H. Therefore, the light absorbing layer 5 exists only above the inclined surfaces 2a and 2b (as viewed from the light source side) of the unit deflecting unit 1 provided on the surface of the light transmitting layer 4 on the observer side. 1 does not exist above the light exit surface 3.
[0051]
The light absorbing layer 5 generally has a lower refractive index than the light transmitting material of the light transmitting layer 4 so that the inclined surfaces 2a and 2b function as a total reflection surface with respect to the incident light from the light source. However, if a low-refractive-index layer (not shown) is separately provided at the interface with the inclined surfaces 2a and 2b, the material constituting the light-absorbing layer 5 has no such restriction on the refractive index. The light absorbing layer 5 functions to absorb light (external light) incident from the observer side and reduce the amount of light reflected to the observer side. As will be described later, it is composed of a resin matrix in which various coloring agents such as pigments and dyes are blended.
[0052]
In the total reflection lenticular lens sheet 30 shown in FIG. 6, a front plate 6 is adhered on the surface of the light transmitting layer 4 and the light absorbing layer 5 on the observer side (light emitting portion side). Further, on the surface on the light source side, uneven portions 7 having a fine pitch are provided.
[0053]
The front plate 6 can function as a diffusion layer by mixing a diffusing agent, for example, and the unidirectional light emitted from each unit deflection unit 1 is diffused by the diffusing agent in the front plate 6. Since the light travels in a plurality of directions, it is possible to reduce unevenness in the brightness of the image due to the position of the observer. In addition, the front plate 6 can function as an ultraviolet absorbing layer by blending an ultraviolet absorbing agent, for example, and can prevent deterioration of a plastic material constituting an internal optical system. Further, a hard coat layer, an anti-reflection layer, and the like for providing scratch resistance can be formed on the light emitting side surface of the front plate 6.
[0054]
The fine pitch irregularities 7 provided on the side of the light source of the lenticular lens sheet 30 improve the contrast of an image by scattering external light that enters the lenticular lens sheet 30 from the observer side. Since the pitch of the concavo-convex portions 7 is considerably smaller than the pitch of the unit deflecting portions 1, there is no particular need for alignment between the unit deflecting portions 1 and the concavo-convex portions 7. .
[0055]
However, as described above, the lenticular lens sheet 30 used in the present invention may be a so-called total reflection type, in which the unit deflection unit has a total reflection surface that totally reflects the image light incident from the light source. For example, the above-described examples are not particularly limited, and any types may be used.
[0056]
For example, as for the shape of the unit deflecting unit, the light emitting surface 3 is flat, convex, concave, or the like, and the inclined surfaces 2a, 2b face each other with the same inclination angle, or Various modes such as those having different inclination angles from each other, and those in which one inclined surface changes its angle on the way so that incident light is deflected a plurality of times on the inclined surface of the unit deflector. Can be taken. In addition, for example, as in the above-described example, not only the deflecting portion (lens portion) provided on the surface on the observer side but also the deflecting portion (lens portion) provided on the surface on the light source side. Can also be used. Further, the pitch of the unit deflecting unit can be, for example, about 0.05 to 0.2 mm, although it is not particularly limited because it depends on the size of the screen and the like. , 2b may be about 5 to 12 °, and each light exit surface 3 may have a width of 45 to 80% of each unit deflection unit.
[0057]
Further, the material for forming the light transmitting layer of the lenticular lens sheet 30 is not particularly limited, and may be any known material conventionally used as an optical material. Resins having high light-transmitting properties, such as resins, polystyrene resins, (meth) acrylate-styrene copolymer resins, polycarbonate resins, and vinyl chloride resins can be used. Particularly, a (meth) acrylic resin is preferable because of its high light transmittance. In addition to the thermoplastic resin composition, various resin compositions such as thermosetting, ultraviolet curable, and electron beam curable can be used in order to facilitate lens processing. In addition, transparent glass, ceramics, and the like may be used.
[0058]
In the case where the light absorbing layer 5 is formed on the lenticular lens sheet 30, the material serving as the matrix of the absorbing layer is a material having a lower refractive index than the light transmitting material forming the light transmitting layer 4. However, the present invention is not particularly limited, and the same resins as those exemplified as those forming the light transmitting layer 4 and low refractive index acrylate resins into which silicon or fluorine is introduced can be used. Further, the light absorbing agent blended in the resin matrix of the light absorbing layer 4 is not particularly limited, and any known light absorbing agent can be used. For example, carbon black, titanium black, etc. Black or other various pigments such as red, blue and yellow color pigments, extender pigments, various dyes such as azo dyes and phthalocyanine dyes, or acrylic crosslinked particles colored with these pigments and / or dyes Can be used alone or in combination.
[0059]
Further, the projection image display device according to the present invention is a projection image display device having a light source and the transmission screen according to the present invention as described above, and by using the transmission screen as described above, The luminance difference in the horizontal direction is small, and the visibility is improved.
[0060]
The projection image display device according to the present invention includes various types such as a projection type television receiver, and the light source is not limited to a single light source. For example, a three tube type light source (RGB type) or the like may be used. A plurality of light sources may be used.
[0061]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Examples 1 and 2 and Comparative Example 1
A projection image display device was manufactured using the following conditions and materials, and the difference in luminance from the horizontal direction of the screen due to the difference in the focal length of the used Fresnel lens was examined. Table 1 shows the obtained results.
Conditions and materials:
・ Distance from LCD projector (Epson, ELP-53) to screen (f1)
f1 = 650 mm
・ Lenticular lens sheet
The total reflection surface of the unit deflecting unit 1 has an inclination angle of 6 °, the light emitting surface 3 of the unit deflecting unit 1 has a width of 40% (60 μm) of the unit deflecting unit, and the pitch between the unit deflecting units. (150 μm). The unit deflecting part of this lenticular lens sheet is formed by transferring from a mold with a urethane acrylate-based UV-curable resin, and a light diffusing agent is added to the light emitting surface side (observer side) of the unit deflecting part. (The vertical direction half-value angle was 9 °).
・ Fresnel lens sheet
Three types of Fresnel lenses having a focal length (f: 570 mm (Comparative Example 1), 650 mm (Example 1), and 790 mm (Example 2)) were used. In addition, this Fresnel lens sheet is formed by transferring a Fresnel convex lens having such a focal length from a mold on a viewer-side surface of an acrylic resin sheet using a urethane acrylate-based UV-curable resin, The surface on the light source side was a flat surface of an acrylic resin sheet.
・ Screen size and measurement point
The screen size (horizontal direction) was 1100 mm, and the measurement was made at three places, that is, both right and left ends (A, C) and a screen center (B).
・ Measurement distance and position
The screen was observed at an angle of 45 ° to the left from the screen center and from a position 2 m away from the screen. The measurement height was the same as the height of the screen center.
· measuring device
The luminance was measured in a dark room environment using a luminance meter (LS-110, manufactured by Minolta) as a luminance measuring device.
[0062]
[Table 1]
Figure 2004287119
As shown in Table 1, with respect to the projection distance (f1) from the light source to the screen, in the embodiment where the focal length (f) of the Fresnel lens sheet satisfies f ≧ f1, f <f1. Compared with Comparative Example 1, the difference in luminance at each position on the screen was small, and good results were obtained.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a transmission type screen using a total reflection lenticular lens as a lenticular lens, the focal length (f1) of the Fresnel lens sheet with respect to the projection distance (f1) from the light source to the screen. ) Satisfies f ≧ f1, so that the luminance difference in the horizontal direction of the screen can be reduced.
[0064]
Further, in the present invention, a diffusion element for correcting the amount of light in the vertical direction of the screen surface is provided on the light source side surface of the Fresnel lens sheet. In particular, the amount of light diffusion by the diffusion element is an amount at a screen center height position. By providing a larger amount at both ends in the vertical direction than in the above, it is possible to reduce the luminance difference in the horizontal direction of the screen as described above without causing a change in the light amount in the vertical direction of the screen. Is what you can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing how incident light is deflected in a unit deflection unit of a total reflection lenticular lens.
FIG. 2 (a) schematically shows a light amount distribution in each portion of a screen in a horizontal direction (horizontal direction) when a Fresnel lens functions as a light condensing system, and FIG. 3 is a drawing schematically showing a state of luminance of each part of the screen when an observer looks at the screen from a lateral direction of the screen.
FIG. 3 (a) schematically shows a light amount distribution of each part in a horizontal direction (horizontal direction) of a screen when a Fresnel lens functions as a diverging system, and FIG. 3 is a drawing schematically showing a state of luminance of each part of the screen when an observer looks at the screen from a lateral direction of the screen.
FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a state of luminance in each part of the screen in a vertical direction (vertical direction) when a viewer views the screen from the screen center height when the Fresnel lens functions as a diverging system. (B) shows an example in which, when the Fresnel lens functions as a divergent system, an observer viewed the screen from the screen center height in an example in which a diffusion element for correcting the amount of light in the vertical direction of the screen surface was provided. FIG. 3C is a diagram schematically showing the state of luminance in each part of the screen in the vertical direction (vertical direction) at the time, and FIG. 3C illustrates a case where the Fresnel lens functions as a divergent system and corrects the amount of light in the vertical direction on the screen surface. In another example with a preferred diffusing element, the vertical direction of the screen when the viewer views the screen from the screen center height The state of the luminance in the vertical direction) each part is a drawing schematically showing.
5A is a view schematically showing a configuration of an embodiment of a transmission screen according to the present invention, and FIGS. 5B to 5D respectively show D and D of the Fresnel lens sheet shown in FIG. It is an enlarged view which shows the shape in E and F part typically.
FIG. 6 is a view schematically showing another example of the total reflection lenticular lens sheet used for the transmission screen according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Unit deflection unit
2a, 2b ... inclined surface
3. Light emitting surface
4: Light transmission layer
5 ... Light absorbing layer
6 ... Front plate
7. Uneven part
10 ... Transmissive screen
20 ... Fresnel lens sheet
23 ... Fresnel convex lens
24 ... Diffusion element (unit convex lens part)
30 Lenticular lens sheet

Claims (8)

光源側にフレネルレンズシート、また観察者側にレンチキュラーレンズシートを少なくとも有してなる透過型スクリーンであって、前記レンチキュラーレンズシートは、観察者側の面に、スクリーン面の垂直方向を長手方向とする畝状の単位偏向部をスクリーン面の水平方向に連続して複数有し、前記単位偏向部における傾斜面を光源側より入射される映像光を全反射する全反射面とするものであり、また、前記フレネルレンズシートは、光源から当該スクリーンまでの設定投射距離(f1)に対し、以下の関係を満たす焦点距離(f)を有するものであることを特徴とする透過型スクリーン。
f≧f1
A Fresnel lens sheet on the light source side, and a transmissive screen having at least a lenticular lens sheet on the observer side, wherein the lenticular lens sheet has a longitudinal direction on a surface on the observer side, a direction perpendicular to the screen surface. A plurality of ridge-shaped unit deflecting portions are continuously provided in the horizontal direction of the screen surface, and the inclined surface in the unit deflecting portion is a total reflection surface that totally reflects image light incident from the light source side, Further, the Fresnel lens sheet has a focal length (f) satisfying the following relationship with a set projection distance (f1) from the light source to the screen.
f ≧ f1
前記フレネルレンズシートは、その光源側の面に、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を有するものである請求項1に記載の透過型スクリーン。The transmission type screen according to claim 1, wherein the Fresnel lens sheet has a diffusion element for correcting a light amount in a direction perpendicular to a screen surface on a surface on a light source side thereof. 前記拡散要素による光の拡散量は、スクリーンセンター高さ位置における量よりも、垂直方向の両端部における量の方が大きいものである請求項2に記載の透過型スクリーン。The transmissive screen according to claim 2, wherein the amount of light diffusion by the diffusing element is greater at both ends in the vertical direction than at the screen center height position. 前記フレネルレンズシートの垂直方向両端部における前記拡散要素による光の拡散方向が、スクリーンセンター側に多く向かうものとされているものである請求項2または3に記載の透過型スクリーン。4. The transmission screen according to claim 2, wherein the direction of light diffusion by the diffusion element at both ends in the vertical direction of the Fresnel lens sheet is directed toward the screen center side. 5. 光源と、光源側にフレネルレンズシートおよび観察者側にレンチキュラーレンズシートが少なくとも配置されてなる透過型スクリーンとを有するプロジェクション映像表示装置であって、前記レンチキュラーレンズシートは、観察者側の面に、スクリーン面の垂直方向を長手方向とする畝状の単位偏向部をスクリーン面の水平方向に連続して複数有し、前記単位偏向部における傾斜面を光源側より入射される映像光を全反射する全反射面とするものであり、また、前記フレネルレンズシートは、光源から当該スクリーンまでの投射距離(f1)に対し、当該フレネルレンズシートの焦点距離(f)が以下の関係を満たす位置に配置されていることを特徴とするプロジェクション映像表示装置。
f≧f1
A light source, a projection image display device having a transmissive screen in which a Fresnel lens sheet on the light source side and a lenticular lens sheet on the observer side are at least arranged, wherein the lenticular lens sheet has a viewer-side surface, It has a plurality of ridge-shaped unit deflecting parts continuously extending in the horizontal direction of the screen surface with the longitudinal direction being the vertical direction of the screen surface, and the inclined surface in the unit deflecting unit totally reflects the image light incident from the light source side. The Fresnel lens sheet is disposed at a position where the focal length (f) of the Fresnel lens sheet satisfies the following relationship with respect to the projection distance (f1) from the light source to the screen. A projection video display device characterized in that:
f ≧ f1
前記フレネルレンズシートは、その光源側の面に、スクリーン面の垂直方向の光量を補正する拡散要素を有するものである請求項5に記載のプロジェクション映像表示装置。The projection image display device according to claim 5, wherein the Fresnel lens sheet has a diffusion element for correcting a light amount in a direction perpendicular to a screen surface on a surface on a light source side. 前記拡散要素による光の拡散量は、スクリーンセンター高さ位置における量よりも、垂直方向の両端部における量の方が大きいものである請求項6に記載のプロジェクション映像表示装置。7. The projection image display device according to claim 6, wherein the amount of light diffusion by the diffusing element is larger at both ends in the vertical direction than at the screen center height position. 前記フレネルレンズシートの垂直方向両端部における前記拡散要素による光の拡散方向が、スクリーンセンター側に多く向かうものとされているものである請求項6または7に記載のプロジェクション映像表示装置。8. The projection image display device according to claim 6, wherein the direction of light diffusion by the diffusion element at both ends in the vertical direction of the Fresnel lens sheet is directed toward a screen center side. 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015069148A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 大日本印刷株式会社 Linear fresnel lens sheet and transmissive display device

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