JP2006337459A - レンズアレイシート及び背面投影型映写スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】背面投影型リアプロジェクションテレビなどの背面投影型リアスクリーンに使用されるレンズアレイシートによるスクリーンの解像度と輝度の低下を抑えつつ、そのレンズアレイシートによるシンチレーションの発生を低減させて、シンチレーションによる悪い影響を緩和する。
【解決手段】レンズアレイシート層１と光拡散層２とを有するレンズアレイシートにおいて、粒径ｄ1 の光拡散材が混入されたプラスチック材料により形成された第１の光拡散層２Ａと粒径ｄ2 の光拡散材が混入されたプラスチック材料により形成された第２の光拡散層２Ｂとを単一層として一体化してなる２層構造の前記光拡散層２を有し、前記粒径ｄ1 が０＜ｄ1 ≦３０μｍ、前記粒径ｄ2 が０＜ｄ1 ≦３０μｍを満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、背面投影型リアプロジェクションテレビやディスプレイなどの光学部材として用いられるレンズアレイシート及び背面投影型映写スクリーンに関する。

一般的に背面投影型リアプロジェクションテレビ向けの背面投影型映写スクリーンは、観察者側に配置されるレンチキュラーレンズアレイを有するレンズアレイシートと、映像投影側（光源側）に配置するフレネルレンズシートとを重ね合わせた組み合わせにより構成されている。
背面投影型リアプロジェクションテレビ（以下、単にリアプロジェクションテレビと称す）に用いられる背面投影型映写スクリーン（単に透過型スクリーンとも称す）は、広視野角、高解像度、高輝度、高コントラストがあり、そしてシンチレーション（ギラツキ、輝点ノイズ）の少ないものが求められており、視野角が広いと、観察者にとっては映像可視領域が広くなり、コントラストが高いと、映像の視認性が高くなり、シンチレーションが少ないと、観察者の眼の疲労が少なくなるなどの利点がある。
しかしながら、上記背面投影型映写スクリーンなど映写スクリーンの製造において、背面投影型映写スクリーンの光拡散性の向上と広視野角とを求めようとすると、そのスクリーンの解像度や輝度（スクリーンの明るさ）が低下し、その反対に、そのスクリーンに高解像度や高輝度を求めようとすると、そのスクリーンの光拡散性と視野角が低下するといった相反する現象が生じるものである。

本発明の課題は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであり、背面投影型リアプロジェクションテレビなどの背面投影型リアスクリーンに使用されるレンズアレイシートによるスクリーンの解像度と輝度の低下を抑えつつ、そのレンズアレイシートによるシンチレーションの発生を低減させて、シンチレーションによる悪い影響を緩和することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、レンズアレイシート層１と光拡散層２とを有するレンズアレイシートにおいて、粒径ｄ1 の光拡散材が混入されたプラスチック材料により形成された第１の光拡散層２Ａと粒径ｄ2 の光拡散材が混入されたプラスチック材料により形成された第２の光拡散層２Ｂとを単一層として一体化してなる２層構造の前記光拡散層２を有し、前記粒径ｄ1 が０＜ｄ1 ≦３０μｍ、前記粒径ｄ2 が０＜ｄ1 ≦３０μｍを満たすことを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係るレンズアレイシートであって、前記レンズアレイシート層１と光拡散層２が、互いに積層されて単一層として一体化していることを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項３に係る発明は、上記請求項１に係るレンズアレイシートであって、前記レンズアレイシート層１と光拡散層２が、互いに二層として分離していることを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係るレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列したレンチキュラーレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項５に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係るレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列し、水平一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズを垂直方向に平行に平面的に複数単位並列したクロスレンチキュラーレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項６に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係るレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、二次元方向に平面的に片側凸レンズ状の単位レンズを枡目状又は市松状の略マトリックス状に複数単位配列したマイクロレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項７に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係るレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とする断面形状が略台形であって該台形の下底を入射側その上底を観察者側とすると共に該台形の斜辺部分にはそれぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列した台形プリズムレンズ群からなる台形プリズムレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項８に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係るレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とする断面形状が略台形であって該台形の下底を入射側その上底を観察者側とすると共に該台形の斜辺部分にはそれぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列し、水平一次元方向を長手方向とする前記単位レンズと同一形状の単位レンズを垂直方向に平行に複数単位並列したクロス台形プリズムレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項９に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係るレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、二次元方向に平面的に断面形状が略台形であって該台形の下底を入射側その上底を観察者側とすると共に該台形の斜辺部分にはそれぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズを枡目状又は市松状の略マトリックス状に複数単位配列した台形プリズムレンズ群からなる台形プリズムレンズアレイ１７を表面に有することを特徴とするレンズアレイシートである。
本発明の請求項１０に係る発明は、上記請求項１乃至９のいずれか１項に係るレンズアレイシートの映像入射側に、フレネルレンズシートが配置されていることを特徴とする背面投影型映写スクリーンである。

本発明のレンズアレイシートによれば、レンズアレイシート層１と光拡散層２とを有するレンズアレイシートにおける前記光拡散層２が、粒径ｄ1 の光拡散材が混入されたプラ
スチック材料により形成された第１の光拡散層２Ａと、粒径ｄ2 の光拡散材が混入されたプラスチック材料により形成された第２の光拡散層２Ｂとを一体化してなる２層構造となっているものであり、従来のスクリーンのように単一の粒径の光拡散材を用いた光拡散層や、粒径の異なる光拡散材を混合した光拡散材を用いた光拡散層よりも、スクリーンの解像度と輝度の低下を抑えつつ、そのレンズアレイシートによるシンチレーションの発生を低減させる効果があり、背面投影型リアプロジェクションテレビなどの背面投影型リアスクリーンにおいて使用されるレンズアレイシートのスクリーン解像度や輝度の低下を抑えつつシンチレーションによる悪い影響を緩和することが可能となるものである。

本発明のレンズアレイシートＳを、図１に示す側断面図に基づいて以下に詳細に説明すれば、レンズアレイシート層１と光拡散層２とを有するレンズアレイシートであり、前記光拡散層２は、粒径ｄ1 の光拡散材２ｂが混入されたプラスチック材料２ａにより形成された第１の光拡散層２Ａと、粒径ｄ2 の光拡散材２ｂが混入されたプラスチック材料２ａにより形成された第２の光拡散層２Ｂとを一体化してなる２層構造となっている。
そして、前記光拡散層２における第１の光拡散層２Ａに混入されている光拡散材２ｂの粒径ｄ1 （平均粒径）としては、０＜ｄ1 ≦３０μｍの範囲のものが使用され、第２の光拡散層２Ｂに混入されている光拡散材２ｂの粒径ｄ2 （平均粒径）としては、０＜ｄ1 ≦３０μｍの範囲のものが使用される。
本発明のレンズアレイシートＳの前記レンズアレイシート層１と光拡散層２とは、互いに積層されて、単一層として一体化しているものであるが、レンズアレイシートの背面投影型映写スクリーンなどへの利用展開によっては、必要に応じて、前記レンズアレイシート層１と光拡散層２とは、互いに二層として独立分離していてもよい。なお、光拡散層２は、プラスチック材料中に光拡散剤を混入した合成樹脂層であり、プラスチックフィルム層やプラスチックシート層である。
前記レンズアレイシート層１、光拡散層２に使用されるプラスチック材料や合成樹脂材料としては、光透過性の高いものが望ましい。例えば、アクリル系樹脂（例えばポリメチルメタアクリレート）、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル／スチレン系共重合樹脂などの熱可塑性樹脂が使用でき、光拡散層２を構成するこれらのプラスチック材料中には、カオリン、タルク、ティント剤、ケイ酸（又はガラス粉体又はビーズ）などからなる光拡散材が混入されている。
本発明のレンズアレイシートＳにおける前記レンズアレイシート層１表面のレンズアレイ３の各々レンズ３ａは、シリンドリカルレンズ群からなるレンチキュラーレンズ、又は凸レンズ群からなるマイクロレンズなど所定のレンズ形状によるレンズアレイから構成される。なおレンズ１ａのレンズ形状は本発明においては特に限定されるものではない。
また、本発明のレンズアレイシートＳは、図１に示すように、単一のシートＳとして使用されてもよいし、レンズアレイシートＳの背面投影型映写スクリーンなどへの利用展開によっては、例えば図２に示すように、レンズアレイシートＳの光拡散層２側に、アクリル系樹脂（例えばポリメチルメタアクリレート）、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル／スチレン系共重合樹脂などの熱可塑性樹脂による透明なプラスチック基材層１１を積層配置してもよい。
また、本発明のレンズアレイシートＳは、図２に示すように、レンズアレイシート層１と光拡散層２との層間又は光拡散層２表面に、背面投影型映写スクリーンなどスクリーンのコントラストを高めるための遮光部４ａと光透過部４ｂからなる遮光層４を設けてもよ
い。
本発明のレンズアレイシートＳは、図２に示すように、レンズアレイシート層１のレンズアレイ３側に、入射光Ｌとして平行光（レンズアレイ３側に配置したフレネルレンズシートによる平行光）が入射した場合、その入射光Ｌは、レンズアレイ３の各々単位レンズ３ａ（シリンドリカルレンズ又は凸レンズなど）によって、遮光層４の光透過部４ｂに所定収光幅にて収光した後、光拡散層２によって所定の拡散角度にてレンズ３ａの左右方向及び上下方向に拡散して該光拡散層２の外側に出射し、これによって所定のスクリーン視野角が得られるようになっている。
本発明のレンズアレイシートＳのレンズアレイ３の単位レンズ形状について以下に説明すれば、例えば、本発明のレンズアレイシートＳは、図２に示すように、レンズアレイシート層１の表面に、垂直一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズ３ａを、水平方向に平行に複数単位並列したレンチキュラーレンズアレイ３を有する。
また、例えば本発明のレンズアレイシートＳは、図３に示すように、レンズアレイシート層１の表面に、垂直一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズ３ａを水平方向に平行に複数単位並列し、水平一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズ３ｂを垂直方向に平行に平面的に複数単位並列したクロスレンチキュラーレンズ３を有する。
また、例えば本発明のレンズアレイシートＳは、図４示すように、レンズアレイシート層１の表面に二次元方向に平面的に片側凸レンズ状の単位レンズを枡目状の略マトリックス状に複数単位配列したマイクロレンズアレイ３を有する。
また、例えば本発明のレンズアレイシートＳは、図５に示すように、レンズアレイシート層１の表面に二次元方向に平面的に片側凸レンズ状の単位レンズを市松状の略マトリックス状に複数単位配列したマイクロレンズアレイ３を有する。
また、例えば本発明のレンズアレイシートＳは、図６に示すように、レンズアレイシート層１の表面に、垂直一次元方向を長手方向とする断面形状が略台形であって、該台形の下底を入射側、その上底を観察者側とすると共に、該台形の斜辺部分には、それぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズ３ａを水平方向に平行に複数単位並列した台形プリズムレンズ群からなる台形プリズムレンズアレイ３を有する。
また、例えば本発明のレンズアレイシートＳは、図７に示すように、レンズアレイシート層１の表面に、垂直一次元方向を長手方向とする断面形状が略台形であって、該台形の下底を入射側、その上底を観察者側とすると共に、該台形の斜辺部分にはそれぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズ３ａを、水平方向に平行に複数単位並列し、水平一次元方向を長手方向とする前記単位レンズ３ａと同一形状の単位レンズ３ｂを、垂直方向に平行に複数単位並列したクロス台形プリズムレンズアレイ３を有する。
また、例えば本発明のレンズアレイシートＳは、図８に示すように、レンズアレイシート層１の表面に、二次元方向に平面的に断面形状が略台形であって、該台形の下底を入射側、その上底を観察者側とすると共に、該台形の斜辺部分には、それぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズ３ａを枡目状の略マトリックス状に複数単位配列した台形プリズムレンズ群からなる台形プリズムレンズアレイ３を表面に有する。
また、例えば本発明のレンズアレイシートＳは、図９に示すように、レンズアレイシート層１の表面に、二次元方向に平面的に断面形状が略台形であって、該台形の下底を入射側、その上底を観察者側とすると共に、該台形の斜辺部分には、それぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズ３ａを市松状の略マトリックス状に複数単位配列した台形プリズムレンズ群からなる台形プリズムレンズアレイ３を表面に有する。
本発明の背面投影型リアスクリーンは、図１０に示すように、上記請求項１乃至９のいずれか１項に係るレンズアレイシートＳを用いた背面投影型リアスクリーンであって、図１、又は図２〜図９に示すレンズアレイシートＳのレンズアレイ３側である映像投影側には、平行光を形成するためのフレネルレンズシート１２が配置されているものである。
図１０に示すように、画像投影機２０（プロジェクター）のレンズ光学系から投影された投影画像光Ｌ1 は、フレネルレンズシート１２により平行光Ｌ2 となってレンズアレイ３に入射し、平行光Ｌ2 は、レンズアレイ３の各々単位レンズ３ａ（レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、台形プリズムレンズ）、又はクロスレンチキュラーレンズ、クロス台形プリズムレンズの各々単位レンズ３ａ、３ｂによって、遮光層４の光透過部４ｂに画像光Ｌ3 として収光する。
そして、光透過部４ｂに収光した画像光Ｌ3 は、光拡散材を混入した２層構成の光拡散層２を介して所定の拡散角にて拡散されて、光透過部４ｂから投影画像光Ｌ1 による画像光として出射されて画像として観察することができる。

本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する一実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明のレンズアレイシートの積層構成を説明する他の実施の形態の側断面図。 本発明の背面投影型リアスクリーンの積層構成を説明する一実施の形態の側断面図。

符号の説明

Ｓ…レンズアレイシート
１…レンズアレイシート層
２…光拡散層
２Ａ…第１の光拡散層
２Ｂ…第２の光拡散層
３…レンズアレイ
３ａ、３ｂ…単位レンズ
４…遮光層
４ａ…遮光部
４ｂ…光透過部
１１…透明プラスチック基材層
１２…フレネルレンズシート
２０…画像投影機（プロジェクター）

Claims (10)

1. レンズアレイシート層１と光拡散層２とを有するレンズアレイシートにおいて、粒径ｄ1 の光拡散材が混入されたプラスチック材料により形成された第１の光拡散層２Ａと粒径ｄ2 の光拡散材が混入されたプラスチック材料により形成された第２の光拡散層２Ｂとを単一層として一体化してなる２層構造の前記光拡散層２を有し、前記粒径ｄ1 が０＜ｄ1 ≦３０μｍ、前記粒径ｄ2 が０＜ｄ1 ≦３０μｍを満たすことを特徴とするレンズアレイシート。
2. 請求項１記載のレンズアレイシートであって、前記レンズアレイシート層１と光拡散層２が、互いに積層されて単一層として一体化していることを特徴とするレンズアレイシート。
3. 請求項１記載のレンズアレイシートであって、前記レンズアレイシート層１と光拡散層２が、互いに二層として分離していることを特徴とするレンズアレイシート。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列したレンチキュラーレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシート。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列し、水平一次元方向を長手方向とするシリンドリカルレンズの単位レンズを垂直方向に平行に平面的に複数単位並列したクロスレンチキュラーレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシート。
6. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、二次元方向に平面的に片側凸レンズ状の単位レンズを枡目状又は市松状の略マトリックス状に複数単位配列したマイクロレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシート。
7. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とする断面形状が略台形であって該台形の下底を入射側その上底を観察者側とすると共に該台形の斜辺部分にはそれぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列した台形プリズムレンズ群からなる台形プリズムレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシート。
8. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、垂直一次元方向を長手方向とする断面形状が略台形であって該台形の下底を入射側その上底を観察者側とすると共に該台形の斜辺部分にはそれぞれ異なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズを水平方向に平行に複数単位並列し、水平一次元方向を長手方向とする前記単位レンズと同一形状の単位レンズを垂直方向に平行に複数単位並列したクロス台形プリズムレンズアレイ１７を有することを特徴とするレンズアレイシート。
9. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のレンズアレイシートであって、レンズアレイシート層１側のレンズアレイシート表面に、二次元方向に平面的に断面形状が略台形であって該台形の下底を入射側その上底を観察者側とすると共に該台形の斜辺部分にはそれぞれ異
   なる透明屈折率層が形成された台形プリズムレンズの単位レンズを枡目状又は市松状の略マトリックス状に複数単位配列した台形プリズムレンズ群からなる台形プリズムレンズアレイ１７を表面に有することを特徴とするレンズアレイシート。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項記載のレンズアレイシートの映像入射側に、フレネルレンズシートが配置されていることを特徴とする背面投影型映写スクリーン。

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