JP2656770C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はリアプロジェクションＴＶまたはマイクロフィルムリーダーなどに好
適な透過型スクリーンに関する。 ［従来の技術］ 透過型スクリーンはフィルム広告、投影されたテレビジョン画像、ゲームスコ
アならびに他の表示目的のために広く用いられる。この種の透過型スクリーンは
、観察側から見た時に明るいように、また視野角が向上するように入射面あるい
は出射面に所定のレンズ、を備えているのが通常である。例えば、両面レンチま
たはフライアイなどを用いることはすでに公知である。そのような文献には、例
えば特開昭５８−５９４３６号、実公昭５２−４９３２号、実公昭５５−１３０
３６６号、特開昭５７−８１２５４号、特開昭５７−８１２５５号、特開昭５８
−１０８５２３号などがある。これらの文献では、入射面、出射面ともに断面が
円、楕円、放射線、高次式などの一部で形成された凸型レンチキュラーまたはフ
ライアイが用いられている。 また、単に出射面を平面または多角面で構成した製品も一部で実用されてはい
るが、凸型レンチキュラーまたはフライアイを用いたものよりカラーバランスが
劣る。 また、特に第５図に示すように赤色、緑色、青色、の３本のブラウン管（ＣＲ
Ｔ）１００，１０１，１０２を横一列に並べて、各ＣＲＴ画面をそれぞれレンズ
１０３，１０４，１０５で投写して、スクリーン１０６上で合成する方式のいわ
ゆるプロジェクションＴＶにおいては、赤、緑、青の３色が別々の角度から照射
される構成がとられている。このような構成では、緑を中央にして赤と青はそれ ぞれかなりの角度をもってスクリーンに入射してくる。その角度差はスクリーン
の中心点で緑と赤（第５図においてθ１）、緑と青（第５図においてθ２）とも
に８度前後の場合が多い。このようなスクリーンでは、スクリーンの中心０から
離れるに従って緑と赤、緑と青のそれぞれのなす角度には差が生じる。このため
、スクリーン上の画像を観察する位置によって、また、スクリーン上の場所によ
って色調に変化を生じやすい。つまりカラーバランスの保持が難かしい。例えば
、純白の画面をスクリーン上に写して検査すると見る位置によって、画面が純白
ではなく、紫色の場所が生じたり、赤や青系統の色が画面の一部または全面に生
じたりすることが起こる。 第６図は上記のカラーバランスの問題点を解決するために設計された透過型ス
クリーンの一構成例を示す断面図である。 同図において、１は入射側に形成された楕円形状の入射面レンズ、５０は透明
なスクリーン基材、２は観察側に形成された出射面レンズ、３は出射面における
非集光領域に形成された台形状の突条であり、その突条３の上部に外光吸収層４
が形成されている。楕円状の入射面レンズ１及び出射面レンズ２の形状、基材の
屈折率、両レンズの配置等の構成は使用するスクリーンの所望の特性に応じて決
定される。例えば、特開昭５８−５９４３６号公報においては、入射面のレンチ
キューラレンズをその離心率がレンズ媒質の逆数に等しい楕円面の長軸方向の凸
面の一部にて形成し、かつ入射面レンズより遠い方の前記楕円面の焦点の位置に
出射面レンズを設け、該レンズを前記とほぼ同じ離心率の楕円面にて形成したス
クリーンが開示されている。 第７図は上記のような透過型スクリーンの入射面レンズ及び出射面レンズの配
置が理想的な場合における光線追跡の図である。すなわち、青（Ｂ）、緑（Ｇ）
、赤（Ｒ）の光を投写したときの光線を示す図である。第７図からわかるように
、青，緑，赤の光は、出射面レンズ光軸ｌと出射面レンズ２の交点０（即ち、出
射面レンズ２の中心）から図において、上下のＡ点，Ｂ点の範囲内にほとんど集
中し、その集光領域範囲内から光が観察側へ出射していることがわかる。 ［発明が解決しようとする問題点］ このような厳密な形状制御、配置制御等を要求される透過型スクリーンにおい
ては、その製造は正確さが要求されるが、第６図の構成のスクリーンでは例えば
、入射面レンズ、出射面レンズの曲率半径は、それぞれ０．６ｍｍ，０．３ｍｍ
程度が普通であり、その形状を厳密に維持することは一般的に難かしい。 スクリーンの精度誤差としては、入射面と出射面の厚さの誤差による結像特性
のずれ、入射面レンズ１と出射面レンズ２の光軸のずれなどがあるが、この製造
誤差は以下のような問題点を生じる。 第８図は入射面レンズの形状に誤差が生じて、入射面レンズ１の焦点距離が理
想的な場合に比べて、＋１０％になった場合の光線追跡図を示したものである。
このような場合、第７図のＡ点及びＢ点内の集光領域の外側の領域において、入
射側から入射した光の一部が臨界角を超え、出射面から出射せず、入射側に全反
射してしまう結果となる。このような光は迷光となり、像の明るさを低下させる
ばかりでなく、カラーバランス，画像の鮮鋭度等を低下させることとなる。 また、その現象は出射面レンズの形状が正確でない場合のみに生じるのではな
く、入射面レンズと出射面レンズ間の距離が設計に比べて長い，或は短かい場合
にも生じる。さらに、入射面レンズと出射面レンズとの光軸がずれている場合に
も生じる。 第９図は２つレンズの光軸が、入射面レンズのピッチＰに対して１０％ずれて
いる場合の光線追跡を行なった場合を示した図である。この場合は、ずれの方向
と反対の領域で、臨界角を超え、全反射する現象が生じる。また、出射面レンズ
の形状が楕円ではなく、放射線、高次式で表わされるような断面で構成されてい
ても、誤差による全反射の問題は同様に生じる。 従来の透過型スクリーンはこのような設計誤差によるスクリーン特性の悪化に
対しては有効な手段はなかったのが実情であった。つまり、前記した従来技術で
は、表裏両面レンズの僅かな位置ずれがあると前記の全反射現象が生じ、画面の
明るさ、色調など画質に異常が発生し、満足すべきスクリーンは実現できなかっ
た。 例えば、第６図の構成の透過型スクリーンにおいては、入射面レンズのピッチ
幅ｐ＝１ｍｍに設定すれば、横方向に３０μ、厚みに１２０μ程度の誤差がある とスクリーン性能において実用上問題となる。そのためスクリーンの製造に際し
、非常に高精度な成型設備を必要とし、そのような設備をもってしても、不良発
生率が高く、歩留りが悪くなる問題点があった。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、両面レンチ型の透過型スクリーンに
おいて裏表両面の位置関係が多少ずれても光学的悪影響がほとんど出ない透過型
スクリーンを提供することを目的とする。 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、 複数の入射面レンズと該入射面レンズのそれぞれに対応せる複数の出射面レン
ズとが形成されており、各入射面レンズに入射した光を対応する出射面レンズか
ら出射させる透過型スクリーンにおいて、 前記出射面レンズは、前記入射面レンズから到来する光を全反射を生ずること
なく屈折出射させるものであり、その断面形状において中央に位置する主領域と
その両側の補助領域とを有しており、前記主領域は前記補助領域との境界におい
てスクリーン厚さ方向に対する傾き角度の最小値をもつ曲線状をなしており、前
記補助領域はスクリーン厚さ方向に対する傾き角度が前記主領域のスクリーン厚
さ方向に対する傾き角度の前記最小値と同一であり前記主領域の両端と接する直
線状をなしている、 ことを特徴とする透過型スクリーン、 が提供される。 また、本発明によれば、 複数の入射面レンズと該入射面レンズのそれぞれに対応せる複数の出射面レン
ズとが形成されており、各入射面レンズに入射した光を対応する出射面レンズか
ら出射させる透過型スクリーンにおいて、 前記出射面レンズは、その断面形状において中央に位置しスクリーン厚さ方向
と直交する直線部とその両側の凸型曲線部とからなっており、前記直線部の長さ
が入射面レンズピッチの１〜１０％の範囲内であり、前記凸型曲線部のスクリー
ン厚さ方向に対する傾き角度が前記入射面レンズから到来する光を全反射を生ず
ることなく屈折出射させる様に設定されている、 ことを特徴とする透過型スクリーン、 が提供される。 この本発明は、前記全反射の問題を検討した結果、主に以下のような事項を見
出したことにより生まれたものである。 第１０図のような理想的に製造されたスクリーンにおいて、前述したように、
出射面レンズ２から出射する光は、出射面レンズの集光領域１５に集中し、カラ
ーバランスの保持にはその部分の形状の正確さが要求される。また、赤、緑、青
の３色が別々の角度から照射される構成がとられているプロジェクションＴＶに
おいては、その角度的制約のため、上記集光領域１５は広がりを有し、全反射現
象は製造誤差による上記集光領域１５の外側近傍に臨界角を越える角度で入射し
た光（第８図，第９図の構成では、入射面レンズ外側から入射した赤，青の光が
相当する）が引起こす。したがって、全反射現象を防ぐには、第１０図において
、前記集光領域１５の外側の領域１６，１７のレンズの断面形状をそれぞれ赤、
青の光に対して、全反射しないように設定すれば、解決できることになる。これ
は、出射面レンズ２のその部分の線分の傾きをゆるくすることにより、換言すれ
ば、構成上全反射の起こりそうな光の出射面に対する入射角を大きくするように
その部分の出射面の傾きを設定することにより、達成できる。 そのような設定の方法として、本発明者らは２つの方法を考え出した。 １つは出射面レンズの断面形状はその集光領域１５である中心部を所定の曲線
の一部で形成し、その両側部１６，１７は前記曲線と接し、かつゆるい傾きを有
する直線部から構成するものである。 他の１つは出射面レンズの中心部に水平線状をなす部分を入射面レンズピッチ
の１〜１０％程度の長さだけ設け、その両側にこれと接して円、楕円、放射線、
高次式などの一部で形成される曲面を配置する方法である。つまり、本来中心部
に配置されるべき曲面を少し、両側に平行移動させることにより、全反射しやす
い領域１６，１７の傾きをゆるくするものである。 ［作用］ 上記のような第１の方法の透過型スクリーンによれば、たとえ、製造誤差によ
って光線の入射位置が変わっても、該直線部は入射面レンズ及び出射面レンズ の位置関係が理想的なときの傾斜角よりもゆるやかに設計されているので、全反
射して入射側へ光がもどるようなことは発生しない。 また、第２の方法の透過型スクリーンによれば、出射面中央に平坦部を設け凸
面を若干左右にずらせてあるので裏表のレンチが左右にずれたり、板厚が設計値
と異なったりした場合でも、その部分の傾きは、元の状態に比べゆるく全反射し
て入射側へ光がもどるようなことは発生しない。 ［実施例］ 以下、本発明の透過型スクリーンについて具体的な実施例に基づき詳細に説明
する。 第１図は本発明の透過型スクリーンの第１実施例を示す概略構成図である。 同図において、１は入射面レンズ、２は出射面レンズである。５は出射面レン
ズの光軸ｌの両側にある集光領域１５に設けられた曲線部、６，７はそれぞれ全
反射しやすい領域１６，１７に設けられた直線部である。曲線部５と直線部６，
７はそれぞれ接点Ａ，Ｂで連設されている。また、その接点は前述した集光領域
１５の両側近傍の所定位置に設定されている。尚、本実施例において、曲線部５
が本発明でいう主領域に対応し、直線部６，７が本発明でいう補助領域に対応す
る。また、本実施例において、光軸ｌの方向がスクリーン厚さ方向であり、曲線
部５が光軸ｌとなす角度α及び直線部６，７が光軸ｌとなす角度βがそれぞれ本
発明でいう主領域及び補助領域がスクリーン厚さ方向となす角度に対応する。 本実施例は前記のような構成からなっているので、裏表のレンチが左右にずれ
たり、板厚が設計値と異なったりした場合でも、出射面を光線が通過する場所の
傾きは直線部６，７のそれである。つまり表裏両面の位置関係が理想的なときの
光線通過部の最外周部における傾斜角が続くので、比較的ゆるやかであって、全
反射して入射側へ光がもどるようなことは発生しない。 この直線部６，７の傾きと曲線部５との接点Ａ，Ｂの決定の仕方の一例につい
てさらに詳しく説明する。 第２図は出射面レンズ２の断面形状を拡大して示したもので、１０は出射面レ
ンズ２の高次式などの曲線をそのまま延長した曲線である。第１図における曲線
部５はこの曲線１０の一部で形成されている。第２図において、１５は集光領 域、１６，１７はスクリーンの精度が悪いときに曲線１０をそのまま用いたので
は全反射しやすい領域、またＡ，Ｂは前記曲線部５と直線部６，７と接点であり
集光領域１５の近傍に設けられる。第２図における曲線１０のＡ，Ｂ点における
接線が第１図における直線部６，７となっている。従って、直線部６，７は全反
射しやすい領域１６，１７でその元の曲線１０に比べ、傾斜が緩やかになり（即
ち光軸ｌの方向に対する傾き角度が大きくなり）、全反射が防げることになる。 第３図は本発明の第２実施例を示す透過型スクリーンを示す図である。 同図において、２０は出射面レンズ２の中心部に設けられた水平線状をなす部
分（以下、水平線部と称す）である。該水平線部２０は入射面レンズ１のピッチ
Ｐの１〜１０％程度設けられている。２１，２２はそれぞれ水平線部２０の両側
に設けられた曲線部である。該曲線部２１，２２は本来ならば、水平線部２０が
ないときに光軸ｌをはさんで両側に形成されるべき曲線部であり、該水平線部２
０と点Ｃ，Ｄにおいて接している。尚、本実施例において、水平線部２０が本発
明でいう直線部に対応し、曲線部２１，２２が本発明でいう凸型曲線部に対応す
る。また、本実施例において、光軸ｌの方向がスクリーン厚さ方向であり、水平
線部２０が光軸ｌとなす角度は直角であり、曲線部２１，２２が光軸ｌとなす角
度γが本発明でいう凸型曲線部のスクリーン厚さ方向に対する傾き角度に対応す
る。 水平線部２０の長さつまり線分ＣＤの長さを入射面レンズのピッチＰに対し１
〜１０％程度に設定した理由は次の通りである。すなわち第７図の例で明らかな
ように、楕円等の断面形状による凸型の入射面にＲ，Ｇ，Ｂ三色の光線が集中角
８度くらいで入射するとき、出射面２、における集光領域ＡＢの幅は入射面のピ
ッチＰに対し約２０％である。水平線部２０の長さは最大でもその半分程度に押
さえなければフラットな出射面と似たカラーバランスしか得られないので最大を
１０％程度と設定した。 さらに詳しくいえば、出射面全体がフラットつまり水平線状であるとカラーバ
ランスが悪い理由は、Ｒ，Ｇ，Ｂ三色の出射光はＧ中心に集中角８度に近い角度
差の別々の方向を主軸とする光量分布をもつことになるからである。 これに対し、出射面がフラットでなく、凸カマボコ状のときＧは出射面へ直角
に入射面で集光された光が当たり、光量分布の主軸も出射面と直角である。一方
ＲとＢの光は、出射面の斜面へ入射面で集光された光が当たり、適切な傾斜角が
設定されているときにはプリズム作用で肉の厚い方へ光が曲げられるので、結果
としてＧと同方向を主軸とする出射光の光量分布（配光特性）を実現することが
可能でカラーバランスが良好となる。この点に関しては、特開昭５８−５９４３
６号、特開昭５８−１３４６２７号などに開示されている。 さて、上記２つの特許などの例では出射面の断面形状を楕円とし、その焦点の
位置を入射面カマボコの頂点と一致させたり、入射面カマボコの谷底同志の中間
点に一致させる考え方が示されており、入出射面の位置関係が正確に設計通りと
きは上記した良好なカラーバランスが実現できる。 しかし、入出射面相互の位置が横にずれたり、板厚が過不足の場合、あるいは
入出射面の曲率半径が狂った場合には、出射面で全反射して迷光となったり、予
期せぬ方向へ進んだりして正しく出射しないので、光量分布、カラーバランス、
画像の鮮鋭度等の点で種々不具合を生じる。 そこで本発明は点Ｃ，Ｄ間をフラット（水平線状）にし、線分ＣＤの分だけ本
来の出射面のカマボコ状部を中心で割って両側にずらし実質的にゆるやかな傾斜
角の新たな出射面を形成するのである。 この線分Ｃ，Ｄの長さの最小値としては、入出射面の位置ずれ制御についての
成形技術上、位置精度の緩和として有意義な範囲の最小値として、１％程度、つ
まり入射面のピッチＰ＝１ｍ／ｍのとき線分Ｃ，Ｄの長さが１０μ程度以上はな
いと余り効果がないとして下限を定めたのである。 つまり、本実施例は結果的に、理想的な場合に比べ、水平線部２０の分だけ曲
線部が左右にずれた形になっている。このように構成すると、本来、全反射しや
すい領域にゆるい曲線が配置されていることになり、板厚が設計値と異なったり
した場合でも、全反射して入射側へ光がもどるようなことは発生しない。また、
曲線部２１，２２は本来、最も特性がよくなるように計算されたものであるから
、それを平行移動してもその移動に伴なう出射光の出射特性は、期待した特性に
極めて近いものとなる。よって、平行移動に伴なうスクリーン特性の悪化は、 全反射による特性の悪化に比べれば、実際上、無視できる程度のものである。 これに対し、従来技術では表裏の位置がずれると、出射面で理想位置の両側に
ある一段と急傾斜の部分を通過する光線が発生し、出射面で全反射して入射側へ
もどってしまい画面の明るさ、色調にアンバランスを生ずることになる。 第４図は第１図における第１実施例と第３図の第２実施例を共にとりいれた構
成のスクリーンを示したものである。 すなわち、水平線部２５の長さをピッチの６％以下に設定し、その両側に曲線
部２６，２７を配置し、そのまた両側に直線部２８，２９を配置した構成のスク
リーンである。図中、Ｃ′，Ｄ′はそれぞれ水平線部２５と曲線部２６，２７の
接点、Ｅ，Ｆはそれぞれ曲線部２６，２７と直線部２８，２９の接点を示してい
る。 第４図において線分Ｃ′Ｄ′の長さは、入射面のピッチＰに対し、１〜１０％
程度、さらにＥＦ間の距離がＰに対し略２０％となるようにし、外側の直線部２
８，２９の長さはＰに対しそれぞれ１〜１０％程度とするとよい。外側の直線部
２８，２９はやはり入出射面相互の位置関係のずれ、又は曲率の狂いに対するゆ
とりの幅である。 本発明は前記実施例に限らず種々の変形が可能である。 例えば、前記実施例では、入射面レンズ、出射面レンズ共に略楕円形状のもの
を示したが、両レンズはその断面形状が円、放射線、高次式などの一部で形成さ
れた凸型レンチキュラーまたはフライアイで構成しても良いことは明らかである
。 ［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、本発明の透過型スクリーンによれば、入射面レ
ンズ及び出射面レンズの両面の位置ずれに対する許容範囲が拡大したことになる
。その程度は、レンチ形状によっても差異があるが、数倍に達することもある。
しかも、本発明ではカラーバランスの劣化はほとんどみられないので許容範囲が
拡大する効果のみを得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による透過型スクリーンの構成を示す説明図。 第２図は第１実施例における直線部の取り方の一例を説明する図である。 第３図，第４図はそれぞれ本発明の第２実施例，第３実施例の構成を示す説明
図である。 第５図はいわゆる３管式のプロジェクタＴＶの構成を示す断面図である。 第６図は両面にレンチキュラーレンズが設けられた構成の透過型スクリーンを
示す断面図である。 第７図は第６図のスクリーンが理想的に製造された場合の光線追跡図である。 第８図及び第９図はそれぞれ第６図のスクリーンに位置ずれが生じた場合の光
線追跡図である。 第１０図は理想的に形成されたスクリーンの光線追跡を模式的に示した図であ
る。 １：入射面レンズ ２：出射面レンズ ５，２１，２２，２６，２７：曲線部 ６，７，２８，２９：直線部 ２０，２５：水平線部 １５：集光領域 １６，１７：全反射しやすい領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の入射面レンズと該入射面レンズのそれぞれに対応せる複数の出射
   面レンズとが形成されており、各入射面レンズに入射した光を対応する出射面レ
   ンズから出射させる透過型スクリーンにおいて、 前記出射面レンズは、前記入射面レンズから到来する光を全反射を生ずること
   なく屈折出射させるものであり、その断面形状において中央に位置する主領域と
   その両側の補助領域とを有しており、前記主領域は前記補助領域との境界におい
   てスクリーン厚さ方向に対する傾き角度の最小値をもつ曲線状をなしており、前
   記補助領域はスクリーン厚さ方向に対する傾き角度が前記主領域のスクリーン厚
   さ方向に対する傾き角度の前記最小値と同一であり前記主領域の両端と接する直
   線状をなしている、 ことを特徴とする透過型スクリーン。 （２）前記入射面レンズは凸型レンチキュラー又は凸型フライアイであり、前
   記出射面レンズは、その断面形状において前記主領域が曲線状をなし且つ前記補
   助領域が前記主領域の両端と接する直線状をなす凸型レンチキュラー又は凸型フ
   ライアイであることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の透過型スクリー
   ン。 （３）複数の入射面レンズと該入射面レンズのそれぞれに対応せる複数の出射
   面レンズとが形成されており、各入射面レンズに入射した光を対応する出射面レ
   ンズから出射させる透過型スクリーンにおいて、 前記出射面レンズは、その断面形状において中央に位置しスクリーン厚さ方向
   と直交する直線部とその両側の凸型曲線部とからなっており、前記直線部の長さ
   が入射面レンズピッチの１〜１０％の範囲内であり、前記凸型曲線部のスクリー
   ン厚さ方向に対する傾き角度が前記入射面レンズから到来する光を全反射を生ず
   ることなく屈折出射させる様に設定されている、 ことを特徴とする透過型スクリーン。 （４）前記凸型曲線部の外側には該凸型曲線部の外側端と接する直線状部分が
   形成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の透過型スクリ
   ーン。 （５）前記入射面レンズは凸型レンチキュラー又は凸型フライアイであり、前
   記出射面レンズは凸型レンチキュラー又は凸型フライアイであることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第３〜４項のいずれかに記載の透過型スクリーン。