JP2005141202A

JP2005141202A - 透過型スクリーン

Info

Publication number: JP2005141202A
Application number: JP2004295320A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yakushiji; 謙一薬師寺; Keisuke Adachi; 圭輔安達
Original assignee: Arisawa Mfg Co Ltd
Current assignee: Arisawa Mfg Co Ltd
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2005-06-02
Also published as: US7236300B2; US20050162753A1; CN1627182A

Abstract

【課題】水平方向及び垂直方向のそれぞれについて個別に、十分なレベルの視野角輝度分布を有する透過型スクリーンの提供。
【解決手段】片面に凸レンズ形状を有するフライアイレンズ１７１と、フライアイレンズ１７１のレンズ面と反対側に設けられ、レンズ単位胞１７０のそれぞれの焦点近傍に位置する複数の開口１７４を有する遮光層１７３とを備えた透過型スクリーン３０６は、レンズ面からレンズ単位胞１７０の光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、スクリーンの出射側において、レンズ単位胞１７０の光軸に対して、使用時の水平方向に任意の角度だけ傾いた方向からスクリーンを観察したときの輝度が、使用時の垂直方向に水平方向と同じ角度だけ傾いた方向からスクリーンを観察した場合の輝度よりも大きい。
【選択図】図４

Description

本発明は、透過型スクリーンに関する。特に本発明は、フライアイレンズを備えた透過型スクリーンに関する。

従来、光学エンジンからの光学像を投影する透過型のスクリーンとして、回転軸対象のレンズ単位胞を有するフライアイレンズ（あるいはマイクロレンズ）を用いることにより視野角輝度分布を広げたスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、スクリーンにおいて、観察時の水平方向と垂直方向とでは、スクリーンに対する観察角度の範囲が異なる場合が多い。そこでレンズ単位胞の形状を、直交する方向に非対称なアナモフィック形状、あるいは任意曲面形状とすることにより、水平方向と垂直方向の視野角輝度分布を個別に制御する提案がなされている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
特開２０００−１３１５０６号公報ＵＳＰ４，６６６，２４８特開２０００−１１１７０８号公報

ところで、レンズ単位胞のレンズパワーを大きくして視野角輝度分布を広げた場合、スクリーンを正面から見た場合の輝度が下がってしまう。また、スクリーンに対する観察角度は、水平方向にはかなり広い範囲が想定される一方で、垂直方向には水平方向ほど広い観察範囲は想定されない。従って、レンズ単位胞の形状には、水平方向及び垂直方向のそれぞれに関して適切な範囲が存在する。しかしながら、上記従来の技術は、レンズ単位胞の具体的な形状について記載も示唆もなく、正面方向、水平方向及び垂直方向のそれぞれについて理想的な光学特性を有するスクリーンが必ずしも得られないという課題があった。

そこで本発明は、上記の課題を解決する透過型スクリーンを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、片面に凸レンズ形状を有するフライアイレンズと、フライアイレンズのレンズ面と反対側に設けられ、レンズ単位胞のそれぞれの焦点近傍に位置する複数の開口を有する遮光層とを備えた透過型スクリーンは、使用時の水平方向における、各レンズ単位胞の中心を通るレンズ断面の形状は、レンズ面からレンズ単位胞の光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、出射側におけるスクリーンの輝度がレンズ単位胞の光軸方向で最大となり、かつレンズ単位胞におけるレンズ有効面と光軸との交点から、レンズ断面における隣接するレンズ単位胞との境界までの光軸方向における距離が最大となる第１のレンズカーブと、出射側においてスクリーンを観察する場合に、水平方向に関して予め定められた水平最大視野角だけ光軸方向から傾いた方向からスクリーンを観察したときの輝度が、光軸方向から観察したときの輝度に対して１より小さな基準の割合となる第２のレンズカーブとの間に挟まれ、第２のレンズカーブを含む領域における任意の凸レンズ形状をなすと共に、使用時の垂直方向における、各レンズ単位胞の中心を通るレンズ断面の形状は、第２のレンズカーブと、レンズ面から光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、出射側において、垂直方向に関して予め定められた、水平方向の水平最大視野角よりも小さい垂直最大視野角だけ光軸方向から傾いた方向からスクリーンを観察したときの輝度が、光軸方向から観察したときの輝度に対して基準の割合となる第３のレンズカーブとの間に挟まれ、第２のレンズカーブを含まない領域における任意の凸レンズ形状をなす。

上記形態において、水平最大視野角は２７°であり、垂直最大視野角は１６°であり、基準の割合は５０％であることが望ましい。

第１のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的小さな材料をフライアイレンズに用いた場合のレンズ形状であってもよい。この場合の屈折率は、１．４であることが望ましい。

第２のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的大きな材料をフライアイレンズに用いた場合のレンズ形状であってもよい。この場合の屈折率は、１．６５であることが望ましい。

第３のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的大きな材料をフライアイレンズに用いた場合のレンズ形状であってもよい。この場合の屈折率は、１．６５であることが望ましい。

第２のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的小さな材料をフライアイレンズに用いた場合に、垂直方向の最大視野角でスクリーンを観察したときの輝度が光軸方向から観察した輝度と比べて基準の割合以上に高いレンズ形状であってもよい。この場合の屈折率は、１．４であることが望ましい。

フライアイレンズのレンズピッチをＰｒ、各レンズ単位胞の中心軸からの距離をｒとした場合の、第１、第２、及び第３のレンズカーブのそれぞれは、下表に記載された第１、第２、及び第３のパラメータ群のそれぞれと、下式とで定義してもよい。但し、Ｚ_ｒは前記光軸方向におけるレンズ頂点からの距離であり、ｋは下表における１から１５の各項に対応する番号である。

フライアイレンズのレンズ面に対向して、さらにフレネルレンズを備えてもよい。

フライアイレンズの出射側には反射防止膜が形成されていてもよい。また、更に入射側にも反射防止膜が形成されていてもよい。あるいは、フライアイレンズの入射側にのみ、反射防止膜が形成されていてもよい。

本発明の第２の形態によれば、片面に凸レンズ形状を有するフライアイレンズと、フライアイレンズのレンズ面と反対側に設けられ、レンズ単位胞のそれぞれの焦点近傍に位置する複数の開口を有する遮光層とを備えた透過型スクリーンは、レンズ面からレンズ単位胞の光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、スクリーンの出射側において、レンズ単位胞の光軸に対して、使用時の水平方向に任意の角度だけ傾いた方向からスクリーンを観察したときの輝度が、使用時の垂直方向に水平方向と同じ角度だけ傾いた方向からスクリーンを観察した場合の輝度よりも大きい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係るリアプロジェクションディスプレイ３００の構成を示す。リアプロジェクションディスプレイ３００は、光学エンジン３０２と、鏡３０４と、透過型スクリーン３０６とを備える。光学エンジン３０２から出力された光学像は鏡３０４で反射され、透過型スクリーン３０６に入射する。透過型スクリーン３０６は、入射した光学像を拡散させて観察者側に出射することにより、適切な観察領域を実現する。

このとき、本実施形態の透過型スクリーン３０６は、使用時（観察時）の水平方向の観察領域が垂直方向の観察領域よりも広い。言い換えれば、水平方向に任意の角度だけ傾いた方向からスクリーンを観察したときの輝度が、同じ角度だけ垂直方向に傾いた方向から観察した場合の輝度よりも大きい。更に、スクリーン面に対して垂直な方向から観察した場合に、スクリーンの輝度が最大となる。この結果、透過型スクリーン３０６は、水平方向及び垂直方向のそれぞれについて個別に、十分なレベルの視野角輝度分布を達成する。

図２は、図１の透過型スクリーン３０６におけるＡ部の詳細な構成を示す。透過型スクリーン３０６は、フレネルレンズ３１０、フライアイレンズユニット３０８、及び前面板３１２を有する。フレネルレンズ３１０は、光学エンジン３０２から出射された光の進行方向をフライアイレンズユニット３０８の光軸方向にそろえる。フライアイレンズユニット３０８は、入射した光を水平方向及び垂直方向のそれぞれに対して個別の角度に拡散させる。そして前面板３１２は、フライアイレンズユニット３０８を保護すると共に、表面に施されたＡＲコートなどのアンチグレア処理により外光の反射を低減する。

図３は、フライアイレンズユニット３０８の構成を示す。フライアイレンズユニット３０８は、片面に凸レンズ形状を有する多数のレンズ単位胞１７０を互いに密接するように隣接して配列したフライアイレンズ１７１と、フライアイレンズ１７１を支持する基材１７２と、基材１７２のフライアイレンズ１７１とは反対側に設けられた遮光層１７３とを有する。遮光層１７３は、レンズ単位胞１７０のそれぞれの焦点近傍に位置する複数の開口１７４を含む。なお、遮光層１７３は、レンズ単位胞１７０よりも観察者側（出射側）に設けられる。従って、レンズ単位胞１７０のレンズ形状は、レンズ単位胞１７０よりも観察者側（出射側）で入射光を集光する形状であることが求められる。

フライアイレンズ１７１の材料は、少なくとも可視光を透過する材料のうちで、屈折率がほぼ１．４からほぼ１．６５までの材料を用いる。屈折率が１．４よりも小さい材料を用いた場合、レンズ単位胞１７０は十分なレンズパワーを有さず、入射光を適切な角度で拡散することができない。逆に、屈折率が１．６５よりも大きい材料を用いた場合、レンズ形状によっては、レンズ単位胞１７０に入射した光が内部反射し、スクリーンとしての透過効率が下がってしまう。プラスチック及びガラスには、屈折率が１．４から１．６５までの材料が多く存在するので、製造方法や材料コストに応じてフライアイレンズ１７１の材料を選択すればよい。フライアイレンズユニット３０８の製造方法については後述する。なお、屈折率が１．４又は１．６５の材料を選択した場合、材料物性のばらつきにより屈折率が１．４を下回る場合、あるいは１．６５を上回る場合がある。このようなばらつきは本実施形態の許容の範囲内である。ばらつきの大きさは材料の種類や材料メーカによっても異なるが、例えば１．４±０．０５及び１．６５±０．０５程度である。

図４は、フライアイレンズユニット３０８の光線軌跡を示す。レンズ単位胞１７０のレンズ面からレンズ単位胞１７０の光軸に対して略平行に入射した入射光９３は、入射面のレンズ形状に応じた角度で屈折し、レンズ単位胞１７０の光軸上の焦点に集光し、遮光層１７３の開口１７４から出射する。遮光層１７３は、レンズ単位胞１７０の焦点近傍に於いて、出射光９４を通過させる最低限の大きさの開口１７４を有する。従って、本来出射すべき光線のみを選択的に通過させ、且つノイズの原因となる外光を遮断することができる。これにより、透過型スクリーン３０６は、コントラストの高い映像を観察者側に映し出すことができる。

以下、レンズ単位胞１７０の形状について説明する。
図５は、レンズ単位胞１７０の一例を示す斜視図である。レンズ単位胞１７０のレンズ有効面の形状は、レンズ単位胞１７０の光軸１０１を通る水平方向平面１０２と、同じく光軸１０１を通る垂直方向平面１０３とにおける断面形状で主に定義される。水平方向平面１０２と垂直方向平面１０３との間のレンズ形状は、例えばレンズ曲面に変曲点を生じないように、滑らかに補完されていればよい。

図６は、レンズ単位胞１７０の水平方向における断面を示す。水平方向断面１１１は、レンズ単位胞１７０のレンズ有効面が水平方向平面１０２と交わる曲線である。レンズ単位胞１７０の水平方向における視野角輝度分布は、水平方向断面１１１の形状とレンズ材料の屈折率によって決定される。ここで、水平方向断面１１１において、光軸１０１との交点から隣接するレンズ単位胞１７０との境界までの光軸１０１方向に関する距離をＺ_Ｈとすると、レンズピッチが固定の場合、Ｚ_Ｈが大きいほどレンズ単位胞１７０の水平方向に関するレンズパワーは大きくなる。

図７は、レンズ単位胞１７０の垂直方向における断面を示す。垂直方向断面１２１は、レンズ単位胞１７０のレンズ有効面が垂直方向平面１０３と交わる曲線である。レンズ単位胞１７０の垂直方向における視野角輝度分布は、垂直方向断面１２１の形状とレンズ材料の屈折率によって決定される。ここで、垂直方向断面１２１において、光軸１０１との交点から隣接するレンズ単位胞１７０との境界までの光軸１０１方向に関する距離をＺ_Ｖとすると、レンズピッチが固定の場合、Ｚ_Ｖが大きいほどレンズ単位胞１７０の垂直方向に関するレンズパワーは大きくなる。

ここで、本実施形態のレンズ単位胞１７０においては、
Ｚ_Ｈ＞Ｚ_Ｖ
の式が成り立つ。これにより、水平方向のレンズパワーは垂直方向のレンズパワーよりも大きく、水平方向に関して垂直方向よりも広い観察領域を得ることができる。

ところで、レンズパワーが一定の値を超えると、スクリーンとしての透過効率が下がってしまう。
図８は、レンズ単位胞１７０のレンズパワーが強すぎる場合の光線軌跡を示す図である。本図のレンズ単位胞１７０は、レンズ有効面と光軸との交点から隣接するレンズ単位胞１７０との境界までの光軸方向に関する距離が、後述する上限よりも大きい。この場合、入射光のうち点線の矢印で示す光線３１は、レンズ単位胞１７０に入射した後レンズ内部で反射してしまい、開口１７４から出射することなく遮光層１７３に遮られてしまう。この結果、スクリーンとしての透過効率が下がり、観察面における輝度が低下する。

一方、レンズ単位胞１７０のレンズパワーが弱すぎると、入射光を十分な角度に拡散することができない。
図９は、レンズ単位胞１７０のレンズパワーが不足している場合の光線軌跡を示す図である。本図のレンズ単位胞１７０は、レンズ有効面と光軸との交点から隣接するレンズ単位胞１７０との境界までの光軸方向に関する距離が、後述する下限よりも小さい。この場合、入射光は十分な角度に拡散されることなく開口１７４を通過して出射する。

従って、透過型スクリーン３０６が水平方向及び垂直方向のそれぞれについて個別に、十分なレベルの視野角輝度分布を達成するためには、レンズ単位胞１７０のレンズ有効面の形状を一定の領域の範囲内で形成する必要がある。

ここで、スクリーンに要求される視野角輝度分布は、スクリーンが使用される条件の範囲において最適化されることが重要である。
図１０は、リアプロジェクションディスプレイ３００の水平方向の観察状態を示す。観察者３２０は、透過型スクリーン３０６の水平方向の一端から透過型スクリーン３０６の面に垂直な方向に距離Ｄだけ離れた位置から、透過型スクリーン３０６の水平方向の他端を観察する場合が想定される。従って、この場合の透過型スクリーン３０６の観察角度を水平方向に関する水平最大視野角θ_Ｈとすると、透過型スクリーン３０６には、水平方向に関して、観察角度０から水平最大視野角θ_Ｈまでの観察範囲において、十分な輝度レベルを確保することが要求される。具体的には、水平方向に関して水平最大視野角θ_Ｈからスクリーンを観察したときの輝度が、観察角度０°すなわち光軸方向から観察したときの輝度に対して、５０％以上確保される必要がある。

一方、図１１は、リアプロジェクションディスプレイ３００の垂直方向の観察状態を示す。観察者３２０は、透過型スクリーン３０６の垂直方向の一端から透過型スクリーン３０６に垂直な方向に距離Ｄだけ離れた位置から、透過型スクリーン３０６の垂直方向の他端を観察する場合が想定される。従って、この場合の透過型スクリーン３０６の観察角度を垂直方向に関する垂直最大視野角θ_Ｖとすると、透過型スクリーン３０６には、垂直方向に関して、観察角度０から垂直最大視野角θ_Ｖまでの観察範囲において、十分な輝度レベルを確保することが要求される。具体的には、垂直方向に関して垂直最大視野角θ_Ｖからスクリーンを観察したときの輝度が、観察角度０°すなわち光軸方向から観察したときの輝度に対して、５０％程度確保されればよい。

また、現在主流の１６：９のワイド画面では、水平方向サイズＨ＞垂直方向サイズＶなので、水平最大視野角θ_Ｈ＞垂直最大視野角θ_Ｖとなる。すなわち、透過型スクリーン３０６に最低限要求される観察領域は、垂直方向よりも水平方向の方が広い。

なお、本実施形態は、７０インチワイドのスクリーンを観察距離３ｍから観察する場合を想定した。この場合、水平最大視野角θ_Ｈ及び垂直最大視野角θ_Ｖはそれぞれ、θ_Ｈ＝２７°、θ_Ｖ＝１６°である。スクリーンサイズが７０インチよりも拡大される場合には、θ_Ｈ及びθ_Ｖを一定とし、スクリーンサイズの拡大に比例して観察距離を拡大させる。一方、スクリーンサイズが７０インチよりも小さい場合には、θ_Ｈ及びθ_Ｖを一定とし、スクリーンサイズの縮小に比例して観察距離を縮小させる。この様にして定められた観察距離から、及びより遠い位置からの観察において、当該スクリーンは特に優れた視野角輝度分布を有する。

図１２は、レンズピッチＰｒが１００μｍのときの、レンズ単位胞１７０の光軸を通る断面の１／２形状の範囲を示す図である。縦軸は、レンズ単位胞１７０の光軸と一致し、光軸方向におけるレンズ頂点からの距離Ｚを示す。横軸は、レンズ中心軸（光軸）からの距離ｒを表す。縦軸及び横軸の原点（０，０）は、レンズ単位胞１７０のレンズ有効面と光軸の交点である。

第１レンズカーブ２００は、レンズ単位胞１７０のレンズパワーが最大の形状であり、レンズ面から光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、出射側におけるスクリーンの輝度が光軸方向で最大となり、かつレンズ有効面と光軸の交点（０，０）から、レンズ断面における隣接するレンズ単位胞との境界までの光軸方向における距離が最大となるレンズ形状である。

第２レンズカーブ２０２は、出射側においてスクリーンを観察する場合に、水平方向に関して予め定められた水平最大視野角だけ光軸方向から傾いた方向からスクリーンを観察したときの輝度が、光軸方向から観察したときの輝度に対して１より小さな基準の割合となるレンズ形状である。ここで水平最大視野角は前述の２７°であり、基準の割合は前述の５０％である。

第３レンズカーブ２０４は、レンズ面から光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、出射側において、垂直方向に関して予め定められた、水平方向の水平最大視野角よりも小さい垂直最大視野角だけ光軸方向から傾いた方向からスクリーンを観察したときの輝度が、光軸方向から観察したときの輝度に対して基準の割合となるレンズ形状である。ここで垂直最大視野角は前述の１６°であり、基準の割合は前述の５０％である。

スクリーン使用時の水平方向における、レンズ単位胞１７０の中心を通るレンズ断面の形状は、第１レンズカーブ２００と第２レンズカーブ２０２との間に挟まれ、第２レンズカーブ２０２を含む領域に於ける任意の凸レンズ形状をなす。これによりレンズ単位胞１７０は、水平方向に関して十分な輝度レベルの視野角輝度分布を得ることができる。

また、スクリーン使用時の垂直方向における、レンズ単位胞１７０の中心を通るレンズ断面の形状は、第２レンズカーブ２０２と第３レンズカーブ２０４の間に挟まれ、第２レンズカーブ２０２を含まない領域における任意の凸レンズ形状をなす。これによりレンズ単位胞１７０は、垂直方向に関して過不足のない輝度レベルの視野角輝度分布を得ると共に、特にスクリーンの正面方向に関して高い輝度レベルを確保することができる。

フライアイレンズ１７１のレンズピッチをＰｒ、各レンズ単位胞１７０の中心軸からの距離をｒとした場合の、第１レンズカーブ２００、第２レンズカーブ２０２、及び第３レンズカーブ２０４のそれぞれは、下表に記載された第１、第２、及び第３のパラメータ群のそれぞれと、下式とで定義される。但し、Ｚ_ｒは前記光軸方向におけるレンズ頂点からの距離であり、ｋは下表における１から１５の各項に対応する番号である。

図１３は、レンズ単位胞１７０の中心を通るレンズ断面の形状が第１レンズカーブ２００であって、屈折率が１．４の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。横軸は、光軸方向に対する観察角度の傾きである。縦軸は、観察角度０°すなわち光軸方向から観察したときのスクリーンの輝度を１としたときの、観察角度に応じたスクリーン輝度を示す輝度比である。第１レンズカーブ２００の視野角輝度分布では、観察角度が０、すなわち光軸方向からスクリーンを観察したときに、スクリーンの輝度が最大となっている。さらに、水平方向最大視野角である２７°の観察角度において、輝度比０．５を上回る輝度レベルを実現している。

レンズ断面の形状において、レンズ有効面と光軸の交点から、レンズ断面における隣接するレンズ単位胞１７０との境界までの光軸方向における距離が第１レンズカーブ２００よりも大きい場合、つまりレンズパワーを第１レンズカーブ２００よりも強くした場合、０より大きい観察角度に於いて、輝度比が１を超えてしまう。この場合、スクリーンを正面から見たときよりも、斜めから見たときの方が輝度が高くなり、視野角輝度分布が不自然になるという不具合が生じる。なお、第１レンズカーブ２００において、屈折率が１．４よりも大きい材料を選択する場合も、レンズパワーが強くなり、０より大きい観察角度に於いて、輝度比が１を超えてしまう。従って、レンズ単位胞１７０の断面形状を第１レンズカーブ２００の形状とする場合は、屈折率１．４程度の材料を用いることが好ましい。しかしながら、屈折率が１．６５程度までであれば、視野角輝度分布は許容の範囲内である。

図１４は、第２レンズカーブ２０２で屈折率が１．６５の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。第２レンズカーブ２０２の視野角輝度分布では、水平方向最大視野角である２７°の観察角度において、輝度比が０．５となる。すなわち、スクリーン使用時の水平方向におけるレンズ単位胞１７０の中心を通るレンズ断面の形状を、第１レンズカーブ２００と第２レンズカーブ２０２の間に挟まれ、第２レンズカーブ２０２を含む領域における任意の凸レンズ形状で形成することによって、水平方向における視野角輝度分布を適切な範囲で確保することができる。

図１５は、第２レンズカーブ２０２で屈折率１．４の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。この場合、水平最大視野角である２７°の観察角度において、０．５の輝度比を得ることができない。従って、水平方向におけるレンズ単位胞１７０の断面形状を第２レンズカーブ２０２とする場合には、レンズ材料の屈折率は、１．６５以上であることが望ましい。

一方で、第２レンズカーブ２０２で屈折率１．４の場合の視野角輝度分布は、垂直最大視野角である１６°の観察角度において、０．５の輝度比を得ることができる。従って、第２レンズカーブ２０２を、垂直方向におけるレンズ単位胞１７０の断面形状とした場合、垂直方向の観察条件に応じた、十分な輝度レベルの視野角輝度分布を得ることができる。

図１６は、第３レンズカーブ２０４で屈折率が１．６５の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。この場合、垂直最大視野角である１６°の観察角度において、０．５の輝度比を得ることができる。なお、第３レンズカーブ２０４で屈折率を１．６５よりも小さくすると、１６°の観察角度で０．５の輝度比を得ることができない。従って、垂直方向におけるレンズ単位胞１７０の断面形状を第３レンズカーブ２０４とする場合には、レンズ材料の屈折率は、１．６５以上であることが望ましい。

すなわち、スクリーン使用時の垂直方向におけるレンズ単位胞１７０の中心を通るレンズ断面の形状を、第２レンズカーブ２０２と第３レンズカーブ２０４の間に挟まれ、第２レンズカーブ２０２を含まない領域における任意の凸レンズ形状で形成することによって、垂直方向における視野角輝度分布を適切な範囲で確保することができる。

上記の説明で明らかなように、本実施形態の透過型スクリーン３０６において、使用時の水平方向における視野角輝度分布は、垂直方向における視野角輝度分布よりも観察角度方向への広がりを持っている。また、垂直方向における視野角輝度分布は、スクリーンの使用条件を勘案して過不足のない程度の広がりに抑えられている。従って、透過型スクリーン３０６は、高い輝度レベルと、垂直方向及び水平方向に関する適切な視野角輝度分布を有することができる。

図１７及び図１８は、レンズ単位胞１７０の断面形状の一部が凹んでいる場合の光線軌跡を示す。図のような凹み部分に入射した入射光は、開口１７４に向けて屈折されず、図１７に示すように遮光層１７３によって遮光されてしまう。従ってスクリーンとしての透過効率が低下し、観察光の輝度が低下する。このとき、図１８に示すように開口１７４を拡大することにより透過効率を上げることは可能であるが、同時に、ノイズの原因となる外光を遮断する機能が低下し、映像のコントラストが低下してしまうという不具合が生じる。従って、レンズ単位胞１７０の断面形状は、水平方向及び垂直方向のそれぞれについて、前述の領域における形状をなすと共に、任意断面におけるレンズ形状が外側に凸であることが望ましい。

図１９は、隣接するレンズ単位胞１７０との境界部の形状を示す図である。フライアイレンズ１７１は、出射するべき光線のみを効率的に選択的に出射させるためには、レンズ単位胞１７０の境界部まで、レンズ形状が外側に凸であることが望ましい。しかしながら、この場合レンズ単位胞１７０の境界部が図１９Ａに示すように不連続な鋭いエッジとなる。この様な鋭いエッジは、フライアイレンズユニット３０８を製造するときのエッジの欠損など、不具合の原因となる。従って、レンズ境界部に限っては、図１９Ｂに示すように連続する曲面でレンズ単位胞１７０の境界をつなぐ必要がある。

但し、連続する曲面でレンズ単位胞１７０の境界をつないだ場合、境界部に入射した光線は、開口１７４を通過せず、透過効率が下がる。従って、レンズ単位胞１７０の境界部の範囲を示すΔＰｒは、できるだけ小さな値であることが望ましい。最低限必要なΔＰｒは、フライアイレンズ１７１の材料や製造方法によっても変化するが、レンズピッチをＰｒとした場合、少なくともΔＰｒ＜１／１０Ｐｒであることが望ましい。

図２０は、レンズ単位胞１７０の第１の配列例を示す。フライアイレンズ１７１におけるレンズ単位胞１７０の境界形状は、それぞれのレンズ単位胞１７０の配列によって決まる。例えば図２０に示すように、レンズ単位胞１７０の境界形状が光軸方向から見て円形となるように配列する場合、フライアイレンズ１７１にレンズとして有効でない隙間１５１が発生する。この隙間１５１に入射した光線はフライアイレンズ１７１の出射側における遮光層１７３に吸収されるので、フライアイレンズ１７１の透過効率が低下する。

したがって、レンズ単位胞をより密集させることによって隙間１５１をなくすことが望ましい。レンズ単位胞をより密集させると、レンズ単位胞１７０の境界形状は配列に応じて多角形となる。多角形とは、例えば三角形、四角形、六角形、及び八角形などである。

図２１及び図２２はそれぞれ、正六角形配列のフライアイレンズ１７１を、光軸方向から見た図と、光軸に対して斜め方向から見た斜視図である。このような配列によれば、隙間１５１がなく透過効率が高い。

以下、フライアイレンズユニット３０８の製造方法について説明する。本実施形態におけるフライアイレンズ１７１の製造方法は、従来のレンチキュラーレンズやフレネルレンズの製造方法を応用することによって、あるいは後述する新規の方法によって実現できる。

レンズの材料は少なくとも可視光を透過させ、屈折率がほぼ１．４からほぼ１．６５の範囲内に属する材料であればよい。例えば公知の熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ガラスなどが挙げられる。すなわち、前述のレンズ形状が刻印された雌金型に樹脂などを充填して成形する方法、あるいは雌金型に充填した材料をさらに基材上に転写する方法、紫外線硬化樹脂などの光硬化性樹脂を基材上に均一に塗布し、レンズを形成する部位に光線を照射して硬化させた後、不要部分を除去する方法、基材表面を機械的に切削してレンズ形状を作成する方法、およびこれらを組み合わせた方法などが挙げられる。

このうち雌金型と基材の間にレンズ材料を充填して成型する方法が最も効率よく、かつ精度よくフライアイレンズ１７１を製造できる点で好ましい。すなわち、図３に示したように、レンズ面と反対側に於いて、フライアイレンズ１７１と遮光層１７３の間に透明なプラスチックフィルムである基材１７２が挟まれる。

雌型の製造方法は、切削機械加工、部分的にマスク処理を施したガラスのエッチング、フォトリソグラフィー技術、ＭＥＭＳ（マイクロマシン）法などが公知であり、いかなる手段を用いても良い。この場合、雌金型は平板状のものであってもよいが、基材１７２が可撓性を持つプラスチックフィルム等の場合には、ロール状の雌金型を用いることが特に好ましい。ロール上の雌金型の場合、可撓性をもつ基材１７２を用いてフライアイレンズ１７１を広い面積にわたって連続的に製造できる。これにより、極めて効率的にフライアイレンズ１７１を製造することができる。

また、紫外線硬化樹脂などの硬化エネルギー線硬化性樹脂を積層し、必要な部位にのみ紫外線などの硬化エネルギー線を照射することによって所望部分を硬化させ、追って非硬化部分を除去する方法を用いてもよい。

レンズ材料としては、生産効率や形状精度、設備の簡便さなどの点から光硬化性樹脂が最も好ましい。特に、基材１７２が薄いプラスチックフィルムである場合には、硬化性、可撓性、屈曲性などの点から、光線により硬化する光硬化性樹脂、特に紫外線硬化性樹脂をレンズ材料として使用することが好ましい。光硬化性樹脂の特性は、例えばモノマー、プレポリマー、ポリマー、光重合開始剤などの光硬化性樹脂成分を変更することにより調整される。

光硬化型樹脂を構成する成分の一つとして好ましく使用されるモノマー、プレポリマーは、基本的に少なくとも１個以上の官能基を含有するが、反応する硬化エネルギー線が紫外線である場合には、該主成分の他に硬化エネルギー線を照射することによりイオンまたはラジカルを発生する物質、いわゆる光重合開始剤を添加する必要がある。

ここで官能基とは、ビニル基、カルボキシル基、水酸基などの反応性の原因となる原子団または結合様式をいうが、本実施形態は硬化エネルギー線を照射して樹脂組成物を硬化せしめるという点から、アクリロイル基などのビニル基を有するものが硬化性などの点から好ましく使用される。

このようなアクリロイル基を有するモノマーは、公知のものから適宜選んで使用でき、特に限定されるものではない。代表例を挙げるなら２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフリールおよびその誘導体のアクリレートなどの単官能のもの、ジシクロペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン7酸エステルネオペンチルグリコールおよびその誘導体のジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートなどの２官能のもの、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、ジペンタエリストールヘキサアクリレートなどの３官能以上のものがある。

上記モノマーの中でも３官能以下のものが、硬化後の膜硬度がＨＢ以下となり可撓性に優れている、架橋密度が小さく低体積収縮率のものが多い、耐カール性が優れているなどの点から好ましく使用される。

本実施形態では上記モノマーの他に、プレポリマーを前記モノマーと併用して使用する場合が多い。本実施形態で使用されるプレポリマーもモノマー同様特に限定されるものではない。ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどで代表されるものであり、低体積収縮、可撓性などの理由から３官能以下、好ましくは２官能または３官能のものが使用される。

光重合開始剤は特に限定されるものではないが、代表的には、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベンジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルジメチルケタール系、ベンゾインベンゾエート系、α−アシロキシムエステル系等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等の硫黄化合物、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド等の燐化合物等が挙げられ、これらを単独あるいは２種以上混合して使用する。

上記光重合開始剤の添加量は、モノマーおよび／またはプレポリマー成分１００重量部に対して、０．１〜２０重量部、さらには０．５〜１５重量部であることが好ましい。光重合開始剤が前記範囲未満では硬化性が低くなり、また前記範囲を超えると硬化後ブリードアウトするという問題が起こるため好ましくない。

また本実施形態においては樹脂組成物の硬化前、硬化中、さらには硬化後の樹脂の特性及び物性、又は硬化膜の特性及び物性を制御する為に、各種添加剤を使用してもよい。ここで硬化前の特性及び物性を制御する物質としては、塗料安定化剤（ゲル化防止、硬化防止）、増粘剤（塗工性向上）などがある。また硬化中の特性を制御する物質としては、光重合促進剤、吸光剤（両者とも硬化挙動の調整）などがある。さらに硬化後の膜特性を制御する物質として、可塑剤（可撓性の向上）、紫外線吸収剤（耐光性付与）などがある。

本実施形態で使用される光硬化性樹脂には、強度、可撓性、耐カール性などの点からポリマーを添加してもよい。ここでポリマーの種類は特に限定されるものではなく、公知のポリマー、例えばポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、耐久性、接着性等を考慮した場合には、塩素化ポリマーを使用することが特に好ましい。塩素化ポリマーは、塩素を含有するモノマーの重合体、例えばポリ塩化ビニルおよびその共重合体、ポリ塩化ビニリデンおよびその共重合体、並びにクロロプレンゴムと、各種ポリマーを塩素化処理するいわゆる後塩素化物、例えば塩素化ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリエステル、塩化ゴム、及び塩素化ポリイソプレンの２種類に分類されるが、本実施形態では後塩素化物の方が好ましく使用される。

ポリマーの塩素化の方法は特に限定されるものではないが、ゴムまたはポリマーを四塩化炭素、クロロホルム等の塩素系の溶剤に溶解させ、４０〜９０度で塩素化し、蒸留、洗浄、乾燥等の工程を経て製造する方法が最も簡単である。上記塩素化ポリマーの含有量は、前述したモノマーおよびプレポリマー成分１００重量部に対し１０〜１００重量部、好ましくは２０〜６０重量部である。含有量が前記範囲未満では添加の効果が低く、また前記範囲を超える場合は光硬化型樹脂の光感度が低下するため好ましくない。

本実施形態において、フライアイレンズ１７１及び遮光層１７３の間に設けられる基材１７２は、プラスチックシートまたはプラスチックフィルムが好ましく用いられる。ここでプラスチックフィルムの材質は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、マレイミド樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、メラミン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、及びノルボルネン樹脂などが挙げられる。さらにこれらの共重合体やブレンド物やさらに架橋したものを用いることもできるが、透明性などの光学特性と機械強度のバランスの点から、ポリエステルフィルム中でも２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。

前述のフライアイレンズ１７１の製造方法は、レンズ単位胞１７０のピッチが２００μｍ以下であって、かつ集光点距離が２００μｍ以下であるような、配列ピッチに対する集光点距離が比較的小さいフライアイレンズに適している。特に、レンズ単位胞１７０のピッチが１００μｍ以下で、集光点距離が配列ピッチより小さいフライアイレンズシートを精度よく、安定して製造するのに適している。

外光反射の効果的な低減は、遮光層１７３における開口１７４がレンズ単位胞１７０の光軸と揃った位置に正確に配置された場合に実現される。すなわち、レンズ単位胞１７０の光軸に対する開口１７４の位置精度は、フライアイレンズユニット３０８の光学特性を左右する重要な因子となる。従って、レンズ単位胞１７０と遮光層１７３との位置関係を正確に制御する必要がある。

この課題は、公知の露光技術を用いたセルフアライメント法によって解決される。これにより、開口１７４はレンズ単位胞１７０に対してセルフアライメントされて形成されるため、フライアイレンズ１７１に多少の寸法変化があっても、フライアイレンズと遮光層の位置関係を精度よく、かつ容易に制御することが可能である。さらに１００平方センチメートル以上といった大面積のフライアイレンズシートであっても開口１７４とレンズ単位胞１７０の位置関係を正確に保つことができるため、透過効率とコントラストに優れたフライアイレンズシートを効率的に製造することができる。

フライアイレンズ１７１に照射するエネルギー線の平行度およびフライアイレンズ面内の均斉度は、求めるフライアイレンズシートの特性によって種々選択することができる。レンズ単位胞の配列パターンに対応したエネルギー線の強度分布を得るには、半値全幅で示して６度以下の平行度を持ったエネルギー線を用いる。また均斉度は、照射面内の任意の９点における照射強度の最大値に対する最小値が８０％以上であることが好ましい。

しかしながらこの方法では、照射する紫外線などのエネルギー線の光路と、実際の使用時における可視光の光路とが、フライアイレンズ１７１および基材１７２の屈折率波長依存性によって異なる場合が多い。このずれを補正するには、露光光に適切な拡散度を与えたり、レンズ単位胞１７０の光軸から±１０度の範囲を走査しながら露光する方法を併せて採用してもよい。

具体的には、フライアイレンズ１７１のレンズ面と反対側において、溶媒に対する溶解度がエネルギー線により上昇する感光性樹脂組成物（以下、ポジ型感光性樹脂ということがある）を塗布し、レンズ面から露光し、感光部分のみを溶解除去することにより、開口１７４のパターンが形成された遮光層１７３を形成する。

この場合、フライアイレンズ１７１のレンズ面と反対側に遮光性を有するポジ型樹脂組成物を塗布し、レンズ面からレンズ単位胞１７０の光軸と平行なエネルギー線を照射してレンズの集光作用にを利用して、目的以外の部分を溶解除去する方法が好ましく用いられる。遮光性樹脂組成物層は、それ自体が遮光性のポジ型感光性樹脂層である１層構成、あるいは、少なくとも１層のポジ型感光性樹脂層と、遮光性の樹脂組成物層の積層構成のいずれであってもよい。後者の具体的な方法としては、以下のような方法を採用することができる。
（１）露光する側から第１層、第２層…とした時、少なくとも第１層としてポジ型感光性樹脂層、第２層あるいはそれ以降に遮光性の樹脂組成物層を設ける方法。
（２）第１層として遮光性の樹脂組成物層、第２層以降に少なくとも１層のポジ型感光性樹脂層を設ける方法。
このうち、現像が容易であるという点から（２）の方法が好ましく、さらに、遮光性の樹脂組成物が、露光されたポジ型感光性樹脂を溶解除去する現像液に溶解することが、生産性の点で好ましい。

遮光層の配列パターンを精度よく形成するには、露光強度分布のコントラストを大きくすることが好ましい。従って、レンズ単位胞１７０のレンズ形状によって定まる焦点位置に遮光層１７３が位置する必要があるが、フライアイレンズ１７１と遮光層１７３の間に設けられた基材１７２の厚みを調節することによって、容易にしかも精度よく、フライアイレンズ１７１と遮光層の距離を制御することができる。したがって、開口１７４の配列パターンを容易に精度よく形成できる。

なお、遮光層１７３は、金属膜およびその酸化物、顔料や染料を添加した樹脂組成物等の公知の材質によって構成する。これらのうち顔料や染料を添加した樹脂組成物が、ノイズの原因となる外光を吸収する点で好ましい。また前記遮光層１７３の色調としては可視光に黒色であることが好ましい。例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の顔料、あるいは黒色の染料等を樹脂組成物に分散あるいは溶解させたものを用いることが好ましい。また、染料を用いる場合には耐光性などの点から日光堅牢度が５以上の黒色染料を使用することが好ましく、分散性、樹脂との相溶性、汎用性などの点からアゾ系の黒色染料を使用するのが最も好ましい。また、上記顔料及び染料を分散あるいは溶解するのに用いる樹脂成分は、公知の樹脂例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、ノボラック樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂などを用いる。

上記の製造方法によれば、従来よりも優れた生産性の高さで、高精度なフライアイレンズユニット３０８を得ることが可能である。

なお、基材１７２の厚み、剛性によってはフライアイレンズユニット３０８の剛性が不足することがある。特に、基材１７２に１００μｍ以下のプラスチックフィルムを用いた場合、フライアイレンズユニット３０８を支持するために張力をかけるとフライアイレンズシートが伸びてしまうので、支持することが困難である。

そのような場合には、図２３に示すように、フライアイレンズユニット３０８の剛性を上げる第２の透明な支持板１８４を粘着層あるいは接着層１８３を介して貼り合わせることが好ましい。第２の透明な支持板１８４の曲げ剛性は、第１の透明プラスチックフィルムと同じかそれ以上であることが、剛性を上げる目的に於いて好ましい。ここで、曲げ剛性とは、曲げこわさのことであり、試験方法はＪＩＳＫ−７１０６に準ずる。第２の透明な支持板１８４は、第１の透明プラスチックフィルムと同様に少なくとも可視光に透明な平板状の基材であり、フライアイレンズ１７１に対する遮光層１７３側及びレンズ面側のいずれに貼り合わされても良い。

また、投影映像を投影する光源の映り込み、スペックル、モアレ等を低減するために、遮光層側に貼り合せる透明な支持板１８４に光拡散効果をもたせてもよい。支持板１８４に光拡散性をもたせるには、以下の方法が公知である。
（１）ＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 などの無機化合物あるいはポリスチレンなどの高分子材料をバインダー（透明樹脂）中に分散混合し塗料化したものを、ポリエステル，ポリカーボネート，アクリルなどの透明性の良好（光線透過率が８０％以上）なフィルムに塗布形成して拡散フィルムとし、前記拡散フィルムをフライアイレンズユニット３０８の平坦面に貼り合わせる。
（２）上記塗料をフィルムに塗布形成せず、フライアイレンズユニット３０８の平坦面に直接塗布する。
（３）塗料化していない上記無機化合物を、フライアイレンズ１７１内に分散混合させる。
（４）フライアイレンズユニット３０８の出射面に、マット加工やヘアライン加工などの機械的処理を施す。

支持板１８４は、特に遮光層１７３を保護すると共にフライアイレンズユニット３０８に剛性を付与することができる。また、支持板１８４の観測者側に反射防止膜やアンチグレア膜を設けることにより、スクリーン表面の外光の映り込みを低減することできる。この結果、図２で説明した前面板３１２を廃止することができる。支持板１８４の観測者側に反射防止膜を設ける形態は、フライアイレンズユニット３０８の出射側に反射防止膜を形成する一実施例である。フライアイレンズユニット３０８の出射側に反射防止膜を形成する他の例として、図３に示した遮光層１７３の開口１７４を直接覆う反射防止膜を、スパッタ又は蒸着により形成してもよい。

図２４は、透過型スクリーン３０６が前面板３１２を有しない場合の構成を示す。本実施例の透過型スクリーン３０６が備えるフライアイレンズユニット３０８は、少なくとも光線の出射側（観察者側）に反射防止膜が形成されている。これにより、前面板３１２を有しなくても、スクリーン表面の外光の映り込みを低減することができる。また、更に入射側にも反射防止膜が形成されることにより、フライアイレンズユニット３０８のレンズ面への入射光の反射が低減され、透過効率が上がる。他の実施例においては、フライアイレンズユニット３０８の入射側にのみ、反射防止膜が形成されていてもよい。

反射防止膜を形成するには、反射防止剤を含んだ液体をフライアイレンズユニット３０８に塗布あるいは吹きつける方法がある。あるいは蒸着により、反射防止剤をフライアイレンズユニット３０８に付着させてもよい。これらの方法によれば反射防止膜をフライアイレンズユニット３０８の所望の範囲に形成することができる。また、反射防止剤を含んだ液体にフライアイレンズユニット３０８を浸す、いわゆるディッピング法によって反射防止膜を形成してもよい。このディッピング法によれば、フライアイレンズユニット３０８の両面に効率良く反射防止膜を形成することができる。

以上、本実施形態を実施の形態を用いて説明したが、本実施形態の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本実施形態の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態の一実施形態に係るリアプロジェクションディスプレイ３００の構成を示す図である。透過型スクリーン３０６の構成を示す図である。フライアイレンズユニット３０８の構成を示す図である。フライアイレンズユニット３０８の光線軌跡を示す図である。レンズ単位胞１７０の一例を示す斜視図である。レンズ単位胞１７０の水平断面形状を示す図である。レンズ単位胞１７０の垂直断面形状を示す図である。レンズ単位胞１７０のレンズパワーが強すぎる場合の光線軌跡を示す図である。レンズ単位胞１７０のレンズパワーが不足している場合の光線軌跡を示す図である。リアプロジェクションディスプレイ３００の水平方向の観察状態を示す図である。リアプロジェクションディスプレイ３００の垂直方向の観察状態を示す図である。レンズ単位胞１７０のレンズ形状の範囲を示す図である。第１レンズカーブ２００で屈折率が１．４の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。第２レンズカーブ２０２で屈折率が１．６５の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。第２レンズカーブ２０２で屈折率が１．４の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。第３レンズカーブ２０４で屈折率が１．６５の場合の視野角輝度分布を示すグラフである。レンズ単位胞１７０の断面形状の一部が凹んでいる場合の光線軌跡を示す。レンズ単位胞１７０の断面形状の一部が凹んでいる場合に開口１７４を広げたときの光線軌跡を示す。隣接するレンズ単位胞１７０との境界部の形状を示す図である。レンズ単位胞１７０の配列の一例を示す。正六角形配列のフライアイレンズ１７１を、光軸方向から見た図である。正六角形配列のフライアイレンズ１７１を、光軸に対して斜め方向から見た斜視図を示す。フライアイレンズユニット３０８の構成の他の例を示す。透過型スクリーン３０６が前面板３１２を有しない場合の構成を示す。

符号の説明

３１光線、９３入射光、９４出射光、１０１光軸、１０２水平方向平面、１０３垂直方向平面、１１１水平方向断面、１２１垂直方向断面、１５１隙間、１７０レンズ単位胞、１７１フライアイレンズ、１７２基材、１７３遮光層、１７４開口、１８３接着層、１８４支持板、２００第１レンズカーブ、２０２第２レンズカーブ、２０４第３レンズカーブ、３００リアプロジェクションディスプレイ、３０２光学エンジン、３０４鏡、３０６透過型スクリーン、３０８フライアイレンズユニット、３１０フレネルレンズ、３１２前面板、３２０観察者

Claims

片面に凸レンズ形状を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズのレンズ面と反対側に設けられ、レンズ単位胞のそれぞれの焦点近傍に位置する複数の開口を有する遮光層とを備えた透過型スクリーンであって、
使用時の水平方向における、各レンズ単位胞の中心を通るレンズ断面の形状は、前記レンズ面から前記レンズ単位胞の光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、出射側における前記スクリーンの輝度が前記レンズ単位胞の光軸方向で最大となり、かつ前記レンズ単位胞におけるレンズ有効面と前記光軸との交点から、前記レンズ断面における隣接するレンズ単位胞との境界までの前記光軸方向における距離が最大となる第１のレンズカーブと、前記出射側において前記スクリーンを観察する場合に、前記水平方向に関して予め定められた水平最大視野角だけ前記光軸方向から傾いた方向から前記スクリーンを観察したときの輝度が、前記光軸方向から観察したときの輝度に対して１より小さな基準の割合となる第２のレンズカーブとの間に挟まれ、前記第２のレンズカーブを含む領域における任意の凸レンズ形状をなすと共に、
使用時の垂直方向における、各レンズ単位胞の中心を通るレンズ断面の形状は、前記第２のレンズカーブと、前記レンズ面から前記光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、前記出射側において、前記垂直方向に関して予め定められた、前記水平方向の前記水平最大視野角よりも小さい垂直最大視野角だけ前記光軸方向から傾いた方向から前記スクリーンを観察したときの輝度が、前記光軸方向から観察したときの輝度に対して前記基準の割合となる第３のレンズカーブとの間に挟まれ、前記第２のレンズカーブを含まない領域における任意の凸レンズ形状をなす透過型スクリーン。
前記水平最大視野角は２７°であり、前記垂直最大視野角は１６°であり、前記基準の割合は５０％である、請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記第１のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的小さな材料を前記フライアイレンズに用いた場合のレンズ形状に相当する、請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記第２のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的大きな材料を前記フライアイレンズに用いた場合のレンズ形状に相当する、請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記第３のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的大きな材料を前記フライアイレンズに用いた場合のレンズ形状に相当する、請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記フライアイレンズに用いる前記材料の屈折率は、１．６５である、請求項４または請求項５に記載の透過型スクリーン。
前記第２のレンズカーブは、透明プラスチックのうちで屈折率が比較的小さな材料を前記フライアイレンズに用いた場合に、前記垂直方向の最大視野角で前記スクリーンを観察したときの輝度が前記光軸方向から観察した輝度と比べて前記基準の割合以上に高いレンズ形状である、請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記フライアイレンズに使用可能な材料の最小の屈折率は、１．４である、請求項３または請求項７に記載の透過型スクリーン。
前記フライアイレンズのレンズピッチをＰｒ、各レンズ単位胞の中心軸からの距離をｒとした場合の、前記第１、第２、及び第３のレンズカーブのそれぞれは、下表に記載された第１、第２、及び第３のパラメータ群のそれぞれと、下式とで定義される、請求項１に記載の透過型スクリーン。但し、Ｚ_ｒは前記光軸方向におけるレンズ頂点からの距離であり、ｋは下表における１から１５の各項に対応する番号である。
前記フライアイレンズの前記レンズ面に対向して、さらにフレネルレンズを備える、請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記フライアイレンズの前記出射側には反射防止膜が形成されている、請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記フライアイレンズの入射側にも更に前記反射防止膜が形成されている、請求項１１に記載の透過型スクリーン。
前記フライアイレンズの前記入射側には反射防止膜が形成されている、請求項１に記載の透過型スクリーン。
片面に凸レンズ形状を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズのレンズ面と反対側に設けられ、レンズ単位胞のそれぞれの焦点近傍に位置する複数の開口を有する遮光層とを備えた透過型スクリーンであって、
前記レンズ面から前記レンズ単位胞の光軸と平行に均一な光を入射させた場合に、前記スクリーンの出射側において、前記レンズ単位胞の光軸に対して、使用時の水平方向に任意の角度だけ傾いた方向から前記スクリーンを観察したときの輝度が、前記使用時の垂直方向に前記水平方向と同じ角度だけ傾いた方向から前記スクリーンを観察した場合の輝度よりも大きい透過型スクリーン。