JP3208750B2

JP3208750B2 - 背面投写型スクリーン

Info

Publication number: JP3208750B2
Application number: JP35946492A
Authority: JP
Inventors: 正樹石井; 一朗松崎
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 2001-09-17
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JPH06202229A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スクリーンの中央部
の輝度に対する周辺部の輝度の低下を防止し、またゴー
ストの発生を抑制した背面投写型スクリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】大画面の映像の表示方法として、ＣＲＴ
や液晶パネル等からの光学像を投写レンズにより背面投
写型スクリーンに拡大投写する方法が知られている。図
５はこのような方法で映像を形成する表示装置の一般的
な概略構成図である。同図の表示装置においては、投写
機１からの光学像が、フレネルレンズ２とレンチキュラ
ーレンズシート３からなる２枚式スクリーン４の面上に
結像され、観察者はこの投写像をスクリーン４のレンチ
キュラーレンズシート３側から観察することとなる。こ
こで、フレネルレンズ２は入射した光を観察者の位置す
る方向にほぼ向けさせるという作用を担い、レンチキュ
ラーレンズシート３はフレネルレンズ２から出た光を水
平および垂直の所定の角度に適当な分配割合で分散さ
せ、視野角を所定の範囲に広げるという作用を担ってい
る。

【０００３】しかしながら、このような背面投写型スク
リーンにおいては、投写機１からの投写光Ｌがフレネル
レンズ２とレンチキュラーレンズシート３の各界面で反
射されるため、スクリーン全体としての透過率が低下
し、スクリーンとして明るい画面を得られないという問
題や、図４に示したように、フレネルレンズ２へ入射し
た光Ｌが光線Ｌａとして出射する他に、出射側界面で反
射され、次いで入射側界面で再反射されてゴースト光Ｌ
ｂとして出射するという問題があった。

【０００４】また、外光もフレネルレンズ２とレンチキ
ュラーレンズシート３の各界面で反射されるため、映像
の暗い部分が明るくなり、コントラストが低下するとい
う問題があった。

【０００５】このような問題に対しては、フレネルレン
ズ面とレンチキュラーレンズ面の少なくとも一方にフッ
素樹脂化合物からなる薄膜を形成し、それにより各界面
での反射率を低減させ、スクリーン全体の透過光量を多
くすることが提案されている（特開平３−２２０５４２
号公報）。これにより、スクリーン中央部の輝度が増加
して画面が明るくなり、また、外光の反射が減りコント
ラストが向上するという効果が認められた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平３−２２０５４２号公報にしたがってスクリーン
を構成するレンズの界面に薄膜を形成しても、スクリー
ンの周辺部の輝度が中央部の輝度に対して低いという問
題があり、また、ゴーストの発生を十分に抑制すること
はできなかった。

【０００７】この発明は以上のような従来技術の問題点
を解決しようとするものであり、背面投写型スクリーン
において、中央部に対する周辺部の輝度の低下を防止
し、またゴーストの発生を抑制することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明者らは、スクリ
ーンを構成するレンズの界面にフッ素樹脂等の薄膜を形
成してスクリーンの透過光量を多くする場合に、従来は
スクリーンの中央部の輝度を向上させることによりスク
リーン全体の輝度を向上させようとしていたため、薄膜
の厚さをスクリーンの中央部の反射率を最も低下させる
厚さに設定していたが、そのような厚さの薄膜では周辺
部の反射率を効率よく低下させることはできないこと、
即ち、中央部と周辺部とでは反射率を最も低下させる薄
膜の厚さが異なり、スクリーンの周辺輝度と中心輝度と
の差を小さくするためには周辺部の反射率を最も低下さ
せる厚さに薄膜を形成することが有効であることを見出
し、この発明を完成させるに至った。

【０００９】即ち、この発明は、フレネルレンズを有す
る背面投写型スクリーンにおいて、フレネルレンズの入
射面または出射面の少なくとも一方に、屈折率がフレネ
ルレンズの構成基材よりも低い材料からなる薄膜が形成
され、かつその薄膜が、背面投写型スクリーンの周辺部
において透過率が最大となる厚さを有していることを特
徴とする背面投写型スクリーンを提供する。

【００１０】一般に、背面投写型スクリーンにおいて
は、周辺輝度はスクリーンの中心から離れるにしたがっ
て単調に低下するので、スクリーンの中心から最も離れ
ている四隅部分において輝度の低下が大きくなり、その
部分の画面の明るさのむらが目立ちやすくなる。そこ
で、上述のこの発明の背面投写型スクリーンにおいて、
特にスクリーンの中央部に対する周辺部の輝度の低下を
抑制する場合には、スクリーンの四隅部分、即ち、背面
投写型スクリーンの対角線上の中心部から８０〜１００
％の位置において、薄膜の厚さを、透過率が最大となる
厚さに設定することが好ましい。

【００１１】また、一般に、背面投写型スクリーンにお
いてゴースト光は前述の図４に示したように発生する
が、フレネルレンズの中心に近い領域では、ゴースト光
Ｌｂは主光線Ｌａと出射位置が近く、またフレネルレン
ズの出射面への入射角θ₃が小さく反射率も小さいた
め、その光量は少なくなり目立たなくなる。また、背面
投写型スクリーンは通常レンチキュラーレンズと共に用
いられるため、ゴースト光Ｌｂのうち水平方向の出射角
が主光線Ｌａと異なるものは、レンチキュラーレンズの
出射側に通常設けられている光吸収部で遮られて見えな
くなる。従って、ゴーストは、当該スクリーンに用いら
れる投射光学系、フレネルレンズ、レンチキュラーレン
ズの特性等により異なるが、一般には画面の上下でそれ
ぞれフレネルレンズの中心から中心角約１２０°の扇形
の範囲内で、且つ中心から約２５０ｍｍより外側で観察
される。そこで、この発明の背面投写型スクリーンにお
いて、特にゴーストの発生を抑制する場合には、このよ
うな背面投写型スクリーンのゴースト発生域において透
過率が最大となる厚さに薄膜の厚さを設定することが好
ましい。

【００１２】以下、この発明の背面投写型スクリーンを
図面に基づいて更に詳細に説明する。なお、各図中同一
符号は同一又は同等の構成要素を表している。

【００１３】上述のように、この発明においては、フレ
ネルレンズに薄膜を形成するにあたり、その膜厚を、ス
クリーンの対角線上の中心部から８０〜１００％の位置
あるいはゴースト発生域といったスクリーンの周辺部に
おいて、透過率が最大となるような厚さに設定するが、
このような膜厚は次のようにして定める。即ち、一般
に、屈折率ｎ₁の媒体から屈折率ｎ₂の媒体へ光が入射
するとき、次のスネルの式（１）

【００１４】

【数１】ｎ₁ sinφ₁＝ｎ₂ sinφ₂ 式（１）（式中、φ₁は入射角、φ₂は出射角を表す）が成立す
るから、Ｓ偏光の振幅反射率ｒ_S及びＰ偏光の振幅反射
率ｒ_Pはそれぞれ次式（２）及び（３）

【００１５】

【数２】ｒ_S＝（ｎ₁ cosφ₁−ｎ₂ cosφ₂）／（ｎ₁ cosφ₁＋ｎ₂ cosφ₂）式（２）

【００１６】

【数３】ｒ_P＝（ｎ₂ cosφ₁−ｎ₁ cosφ₂）／（ｎ₂ cosφ₁＋ｎ₁ cosφ₂）式（３）と表されることとなる。

【００１７】一方、図６に示したように、一般に屈折率
ｎ₀の媒体から、屈折率ｎ₁で厚さｄ₁の薄膜５へ光が
入射し、さらに屈折率ｎ₂の媒体へ出射するとき、その
光の薄膜の反射率ｒは、次式（４）

【００１８】

【数４】ｒ＝（ｒ₀＋ｒ₁ｅ^−２ｉδ）／（１＋ｒ₀ｒ₁ｅ^−２ｉδ）式（４）（式中、ｒ₀は屈折率ｎ₀の媒体と屈折率ｎ₁の薄膜と
の界面の反射率、ｒ₁は屈折率ｎ₁の薄膜と屈折率ｎ₂
の媒体との界面の反射率を表す。また、δは位相の遅れ
量を表し、２δ＝（４π／λ）ｎ₁ｄ₁ cosφ₁で表さ
れる）と表される。また、このときのエネルギー反射率
Ｒは次式（５）

【００１９】

【数５】Ｒ＝｜ｒ｜^２式（５）と表される。このようにして表される薄膜のエネルギー
反射率を、Ｓ偏光及びＰ偏光のそれぞれについて求める
ことにより、全体のエネルギー反射率Ｒを次式（６）

【００２０】

【数６】Ｒ＝（Ｒ_S＋Ｒ_P）／２式（６）より求めることができ、この薄膜の透過率Ｔを次式
（７）

【００２１】

【数７】Ｔ＝１−Ｒ式（７）より求めることができる。以上のように、薄膜の透過率
Ｔは薄膜の膜厚ｄ₁の関数となり、更に、入射角φ₁の
関数ともなる。

【００２２】このような関係を図５のフレネルレンズ２
に薄膜を形成した場合に適用することにより、投写機１
からフレネルレンズ２の半径ｌの位置へ入射角θ₁で入
射した光のフレネルレンズ２の透過率を求めることがで
きる。即ち、図４に示したように、フレネルレンズ２の
入射面と出射面の両面に厚さｄ₁の薄膜を形成した場合
について、その入射角θ₁を前述の式（４）の入射角φ
₁に適用することにより、入射面に形成した薄膜の透過
率Ｔ_iが求まり、また同様に、入射角φ₁にフレネルレ
ンズ２の出射面における入射角θ₃を適用することによ
り、出射面に形成した薄膜の透過率Ｔ_oが求まり、これ
から全体の透過率Ｔ_tを次式（８）

【００２３】

【数８】Ｔ_t＝Ｔ_i×Ｔ_o 式（８）から求めることが可能となる。

【００２４】図１は、図３に示したように、フレネルレ
ンズ２の入射面と出射面の双方に厚さｄ₁の薄膜５を形
成した場合につき、その中心部に入射した光と周辺部に
入射した光のそれぞれについて以上のようにしてフレネ
ルレンズの透過率Ｔ_tを求めたときの薄膜の厚さｄ₁と
透過率Ｔ_tとの一般的な関係図である。図中、実線はフ
レネルレンズの中心部、即ち投写機からの入射角θ₁が
０°の位置に入射した光についての関係を表し、破線は
フレネルレンズの周辺部、即ち投写機からの入射角θ₁
が比較的大きい位置に入射した光についての関係を表し
ている。

【００２５】このように、中心部に入射する光の透過率
を最大にする薄膜の膜厚ｄ_xと周辺部に入射する光の透
過率を最大にする薄膜の膜厚ｄ_yとは異なる。この発明
においては、フレネルレンズに形成する薄膜を、周辺部
に入射する光の透過率が最大になる厚さｄ_yにするの
で、従来のように中心部に入射する光の透過率を最大に
する厚さｄ_xに形成した場合に比べて、スクリーンの中
心輝度と周辺輝度との差を小さくすることが可能とな
る。また、そのように透過率を最大にした領域では、ゴ
ーストの原因となる界面反射が最も効率よく抑制される
こととなるので、この発明によればゴーストの発生も抑
制することが可能となる。

【００２６】この発明のスクリーンにおいて、薄膜の厚
さを定めるにあたり、スクリーンの周辺部のいずれの部
位の透過率が最大になるようにするかは、スクリーンの
大きさ、接地場所、スクリーンに対する観察者の位置な
どに応じて適宜定める。例えば、スクリーンの周辺輝度
を特に改善したい場合には、スクリーンの対角線上の中
心部から８０〜１００％の位置の透過率が最大となるよ
うにすることが好ましく、一般的には図２（ａ）に示し
たようにスクリーン４の対角線上で中心Ｏから９０％の
位置Ｐの透過率が最大となるようにすればよい。また図
２（ｂ）に示したようにスクリーン４の斜線部分にゴー
ストが発生する場合に、そのようなゴーストの発生を特
に抑制したい場合には、そのようなゴースト発生域での
透過率が最大となるようにすればよく、一般には、スク
リーン４の対角線上の中心Ｏからスクリーン上下方向に
８０％の位置Ｑの透過率が最大となるようにすればよ
い。

【００２７】このような厚さに形成する薄膜の材料とし
ては、その屈折率がフレネルレンズの構成基材よりも低
いものであればよい。一般には成膜の容易性からフッ素
系樹脂を使用することが好ましい。

【００２８】また、このような薄膜の形成方法には特に
制限はなく、ディップ法、スプレー法、蒸着法等を使用
することができる。例えばディップ法でフッ素系樹脂の
薄膜を所定の厚さに形成する場合、ディップするフッ素
系樹脂組成物の粘度を制御したり、引上げ速度を制御す
ることにより、フレネルレンズの入射面と出射面の両面
に所期の厚さの薄膜を容易に形成することができる。

【００２９】なお、この発明において形成する薄膜は、
必ずしもフレネルレンズの入射面と出射面の両面に形成
する必要はなく、いずれか一方の面に形成してもよい。
また、この発明は、図５に示したようなフレネルレンズ
２とレンチキュラーレンズシート３とからなる２枚式レ
ンズに限らず、フレネルレンズの背面にレンチキュラー
レンズ面が形成された１枚式レンズにも適用することが
できる。

【００３０】

【作用】この発明によれば、フレネルレンズに薄膜を形
成してスクリーンの透過率を向上させるに際し、その薄
膜を、スクリーン周辺部の所定の位置での透過率が最大
となる厚さに形成する。したがって、スクリーンの中心
輝度に対する周辺輝度の低下を抑制することが可能とな
る。また、そのように透過率を最大にするスクリーン上
の位置をスクリーンのゴースト発生域とすることによ
り、ゴーストの原因となる反射光を低減させることがで
きるので、スクリーンのゴーストを抑制することが可能
となる。

【００３１】

【実施例】以下、この発明を実施例により具体的に説明
する。

【００３２】実施例１屈折率１．４９４のアクリル樹脂からなるフレネルレン
ズ（焦点距離５３０ｍｍ）の入射面と出射面の両面に、
屈折率１．３４のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ、旭硝子
（株）製）を、表１に示すように厚さｄ（ｎｍ）を変え
て形成し、そのフレネルレンズの中心から６８０ｍｍの
距離から波長６００ｎｍの光を照射した場合についてフ
レネルレンズの中心での透過率Ｔ₀と中心から４８０ｍ
ｍの位置での透過率Ｔ₄₈₀とを求め、さらにそれぞれの
位置でフッ素樹脂薄膜を形成しなかった場合の透過率に
対する透過率の増加率を算出した。また、このフレネル
レンズとレンチキュラーレンズシート（ピッチ０．９ｍ
ｍ、ゲイン５．２）とを組み合わせ、投射距離が６８０
ｍｍのＴＶセットに取り付け、中心部と中心から４８０
ｍｍの位置の輝度を測定した。この場合、測定は、スク
リーンの正面でスクリーンの中心から３ｍの距離に設け
た色彩色差計（ＣＳ−１００、ミノルタ（株）製）を用
いて行った。これらの結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】表１から、フッ素樹脂の膜厚を１１０ｎｍとすると１６
０ｎｍにした場合に比べて中心部での透過率は大きい
が、このとき中心部と周辺部（中心から４８０ｍｍの位
置）での透過率の差は１６．９％と大きい。これに対し
て、フッ素樹脂の膜厚を１６０ｎｍにすると中心部での
透過率は低下するが周辺部での透過率の増加率が大きい
ので、中心部と周辺部の透過率の差は１２．９％と小さ
くなっている。また、スクリーン輝度も、フッ素樹脂の
膜厚を１１０ｎｍとした場合に比べて１６０ｎｍにした
場合の方が周辺部で大きい。したがって、このフレネル
レンズの投写系においては、フレネルレンズに形成する
フッ素樹脂の膜厚を１６０ｎｍとすることにより周辺輝
度を大きく向上させられることがわかる。

【００３４】実施例２実施例１のフレネルレンズにおいて薄膜を形成しなかっ
た場合には、中心から２８０ｍｍの位置にゴーストが観
察された。そこで、フレネルレンズの入射面と出射面の
両面に、実施例１と同様のフッ素樹脂を表２に示すよう
に厚さｄ（ｎｍ）を変えて形成し、それぞれの厚さで形
成した場合についてフレネルレンズの中心から２８０ｍ
ｍの位置での反射率Ｒ_２８０を求めた。また、これらの
フレネルレンズとレンチキュラーレンズシート（ピッチ
０．９ｍｍ、ゲイン５．２）とを組み合わせ、ＴＶセッ
トに取り付けて画像を観察した。これらの結果を表２に
示す。

【表２】

【００３５】表２からこのフレネルレンズの投写系にお
いては、フレネルレンズに形成するフッ素樹脂の膜厚を
１４０ｎｍとすることにより膜厚を１１０ｎｍにした場
合に比べて２０％もゴーストの原因となる反射率が低下
することがわかる。実際、ＴＶセットに取り付けた状態
で画像を観察した場合、ゴーストの発生が良好に抑制さ
れていることが認められた。

【００３６】

【発明の効果】この発明の背面投写型スクリーンによれ
ば、中央部に対する周辺部の輝度の低下を防止し、また
ゴーストの発生を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フレネルレンズに形成した薄膜の厚さと透過率
の関係図である。

【図２】スクリーンの周辺輝度を向上させる場合に、透
過率を最大とするスクリーン上の位置の説明図（同図
ａ）、及びスクリーンのゴースト発生域の説明図（同図
ｂ）である。

【図３】両面に薄膜を形成したフレネルレンズに入射し
た光の光路の説明図である。

【図４】フレネルレンズで発生するゴースト光の説明図
である。

【図５】背面型投写型スクリーンを使用した表示装置の
一般的な概略構成図である。

【図６】薄膜を透過する光の光路の説明図である。

【符号の説明】

１投写機２フレネルレンズ３レンチキュラーレンズシート４スクリーン５薄膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フレネルレンズを有する背面投写型スク
リーンにおいて、フレネルレンズの入射面または出射面
の少なくとも一方に、屈折率がフレネルレンズの構成基
材よりも低い材料からなる薄膜が形成され、かつその薄
膜が、背面投写型スクリーンの周辺部において透過率が
最大となる厚さを有していることを特徴とする背面投写
型スクリーン。
【請求項２】該薄膜の厚さが、背面投写型スクリーン
の対角線上の中心部から８０〜１００％の位置において
透過率が最大となる厚さである請求項１記載の背面投写
型スクリーン。
【請求項３】該薄膜の厚さが、背面投写型スクリーン
のゴースト発生域において透過率が最大となる厚さであ
る請求項１記載の背面投写型スクリーン。