JP3379001B2 - プロジェクションスクリーン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、背面投射型プロジェク
ションテレビ用スクリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】背面投射型テレビに用いるプロジェクシ
ョンスクリーンとしては、従来多くはサーキュラーフレ
ネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとから
構成されているダブルスクリーンタイプが用いられてい
た。サーキュラーフレネルレンズシートは円形単位レン
ズをその稜線方向が同心円状になるよう多数平面内に配
列してなり投射光を観察側へ集光させる作用がある。ま
たレンチキョラーレンズシートは線型単位レンズをその
稜線方向が互いに平行になるよう多数平面内に配列して
なり投射光を散乱させ画像を形成する作用がある。

【０００３】従来、サーキュラーフレネルレンズシート
は、加熱した金型に透明樹脂平板を押しつける「プレス
法」、金型セル内で透明樹脂を熱重合させる「キャスト
法」、紫外線硬化型樹脂を金型の上から塗布しその上か
ら透明樹脂平板を被せ紫外線を照射する「ＵＶ法」等の
方法で製造されてきた。しかしながら、何れの方法にお
いても、サーキュラーフレネルレンズシートは同心円状
に形成されているために、１枚１枚個別に生産せざるを
えず、押し出し法による連続生産が可能なレンチキュラ
ーレンズシートに較べて生産性が悪く、また生産コスト
を下げるの困難であった。

【０００４】プロジェクションスクリーンに用いられる
レンチキュラーレンズシートの光拡散特性が、通常、水
平方向に広く垂直方向に狭いことから、スクリーンの光
学系は、垂直方向には集光系とし、水平方向には出射光
が平行光となるのが好ましい。しかしながら、サーキュ
ラーフレネルレンズシートを用いた場合には、同心円状
にレンズが形成されているために、垂直方向と水平方向
とを独立に光学設定することができず、拡散角の小さな
垂直方向に合わせて水平方向も集光系とするのが一般的
であった。

【０００５】そこで、サーキュラーフレネルレンズシー
トの替わりに、フレネル形状を１方向に平行に連ねたリ
ニアフレネルレンズシートを直行させて用いることが考
えられたが、サーキュラーフレネルレンズシートに較べ
て、シートが１枚増加することによる反射損失の増加
や、サーキュラーフレネルレンズシートにおいては、同
一水平座標軸上の垂直出射角が等しく、かつ、同一垂直
座標軸上の水平出射角が等しいのに対して、リニアフレ
ネルレンズシートの場合にはこれらが等しくないため
に、良好な画質が得られにくいという問題があった。ま
た、リニアフレネルレンズシートの用い方として、水平
垂直方向に用いる場合と、平行するレンズ配列の角度を
４５度傾けて用いる場合とが考えられるが、４５度傾斜
して用いる場合には、連続生産した場合でも、板取りの
際に無駄が生じるため材料コストが高くなるという問題
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、上記リニアフレネルレンズシートの欠点を克服し、
リニアフレネルレンズシートを水平及び垂直方向の投射
光の屈折に用いたプロジェクションスクリーンにおい
て、シェーディング、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の反射損失、反射
損失の差を低減することができ、良好な画像を得ること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下の本発
明によって達成される。即ち、（請求項１）背面投射型テレビに用いる、複数のレンズ
シ−トから構成されたプロジェクションスクリ−ンにお
いて、その複数のレンズシ−トは少なくとも、投射光を
主として水平方向に屈折させる稜線が垂直方向に伸びる
リニアフレネルレンズシ−ト、投射光を主として垂直方
向に屈折させる稜線が水平方向に伸びるリニアフレネル
レンズシ−ト、及び投射光を散乱させる光拡散レンチキ
ュラ−レンズシ−トの、３枚のレンズシ−トを含んでお
り、 前記投射光を主として水平に屈折させるリニアフレ
ネルレンズシ−トと前記投射光を主として垂直に屈折さ
せるリニアフレネルレンズシ−トの両者を透過した光の
水平方向出射角が、前記投射光を主として垂直に屈折さ
せるリニアフレネルレンズシ−トのレンズ角度が零の軸
上では発散系であり、前記投射光を主として垂直に屈折
させるリニアフレネルレンズシ−トのレンズ角度が最大
の軸上では集光系であることを特徴とするプロジェクシ
ョンスクリ−ン。（請求項２） 光投射側から、前記投射光を主として水平
に屈折させるリニアフレネルレンズシ−ト、前記投射光
を主として垂直に屈折させるリニアフレネルレンズシ−
ト、前記光拡散レンチキュラ−レンズシ−トの順で配列
されることを特徴とする、請求項１記載のプロジェクシ
ョンスクリ−ン。

【０００８】

【作用】水平及び垂直リニアフレネルレンズシートを用
いたプロジェクションスクリーンの場合、リニアフレネ
ルレンズシートから出射した光は、スネルの法則に内在
する非線型性のため中心軸から外れるほど内向する。従
って、プロジェクションスクリーン中心を通る水平及び
垂直軸上で出射光を平行光とした場合でも、スクリーン
対角端部では、出射光は集光系となる。そこで、本発明
のプロジェクションスクリーンにおけるリニアアフレネ
ルレンズシートの光学系の設計に際しては、プロジェク
ションスクリーンの中心を通る水平及び垂直軸上での集
光距離を、同一のテレビセットに実装されるサーキュラ
ーフレネルレンズシートに比較して大きく取るのが好ま
しい。とくに、水平方向に関しては、レンチキュラーレ
ンズシートの拡散角が水平方向に大きく垂直方向に小さ
いこともあり、平行または弱発散系とすることにより、
レンズ面での反射損失が低減され好ましい。

【０００９】即ち、本発明のプロジェクションスクリー
ンにおいては、少なくとも投射光を主として水平方向に
屈折させる稜線が垂直方向に伸びるリニアフレネルレン
ズシート（以下、水平方向屈折リニアフレネルレンズシ
ートという。）はその光軸上で発散系をなすように構成
する。この場合、プロジェクションスクリーンの中心を
含む水平軸上で発散系としても、その集光点がプロジェ
クションスクリーンの後方に十分な距離を有するような
弱い発散系であるならば、スクリーンの最下部及び最上
部、あるいはそのいずれか一方においては、出射光は集
光系となっているため、スクリーン全体としては、ほぼ
平行な光学系となる。また、垂直軸上で集光系とするこ
とにより、シェーディングを減少させることができる。

【００１０】前述のように水平及び垂直リニアフレネル
レンズシートを用いたプロジェクションスクリーンの場
合、リニアフレネルレンズシートから出射した光は、中
心軸を外れるほど内向する。その内向の度合いは、光投
射側に水平集光リニアフレネルレンズシートを配置した
場合には、水平方向により強く集光し、光投射側に垂直
集光リニアフレネルレンズシートを配置した場合には、
垂直方向により強く集光する。一方、プロジェクション
スクリーンに用いられる、光拡散シートであるレンチキ
ュラーレンズシートは、垂直方向に較べて、水平方向に
圧倒的に大きな許容力を有することになるため、本発明
においては、光投射側に水平方向屈折リニアフレネルレ
ンズを配置する。

【００１１】

【実施例】以下好適な実施例に基づいて本発明を説明す
る。図１は本発明のプロジェクションスクリーンの構成
を示す図である。図１において、１は水平方向屈折リニ
アフレネルレンズシートであり、２は投射光を主として
垂直方向に屈折させる稜線が水平方向に伸びるリニアフ
レネルレンズシート（以下、垂直方向屈折リニアフレネ
ルレンズシートという）であり、３は投射光を拡散し画
像を形成する光拡散レンチキュラーレンズシートであ
る。これらのレンズシートは、光投射側から上述した順
番に配置されている。また、４は光拡散レンチキュラー
レンズシート３に設けられた光吸収層である。

【００１２】また図２は本発明で使用する水平方向屈折
リニアフレネルレンズシートを上部から見た図であり、
光の出射方向が示されている。図の実線で示された光の
出射方向は、垂直方向屈折リニアフレネルレンズシート
のレンズ角ゼロの軸上、即ち通常はプロジェクションス
クリーンの中心近辺を通る水平軸上における出射方向で
ある。また図の実線で示された光の出射方向は、垂直方
向屈折リニアフレネルレンズシートのレンズ角が最大の
軸上、即ち通常は水平方向屈折リニアフレネルレンズシ
ートの上端あるいは下端近辺の水平軸上における出射方
向である。即ち、本発明で使用する水平方向屈折リニア
フレネルレンズシートの光の出射方向は中心近辺を通る
水平軸上においては、実線で示されるように発散系であ
り、上下端近辺の水平軸上においては、破線で示される
ように集光系であるように構成されている。さらに、本
発明においては、垂直方向屈折リニアフレネルレンズシ
ートは、水平方向屈折リニアフレネルレンズシートより
も屈折力の強いものとしている。即ち、垂直方向屈折リ
ニアフレネルレンズシートの垂直軸上では、投射光は集
光されるか、または平行光となるような光学系として構
成される。

【００１３】本発明で用いるリニアフレネルレンズシー
トは、透光性基材から形成される。ここで透光性基材と
しては、ポリメタアクリル酸メチル，ポリアクリル酸メ
チル等のアクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステ
ルの単独若しくは共重合体，ポリエチレンテレフタレー
ト，ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル，ポ
リカーボネート，ポリスチレン、ポリメチルペンテン等
熱可塑性樹脂、或いは紫外線又は電子線で架橋した、多
官能のウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレー
ト等のアクリレート、不飽和ポリエステル等透明な樹
脂，透明な硝子等、透明なセラミックス等が用いられ
る。

【００１４】透光性基材に要求される透光性は、各用途
の使用に支障のない程度に、投射光を最低限透過するよ
うに選定する必要があり、無色透明が一番望ましいが、
レンズシートとして用いる場合は、用途によっては着色
透明又は艶消半透明であってもよい。この透光性基材
は、プロジェクションスクリーンに用いる場合には、外
力その他に対してその形を維持するために、通常、厚み
はスクリーン高さに対して０．００３〜０．０１程度の
比率とする。あるいは、５０〜３００μｍ程度の厚みの
フィルムシートとし、テレビセットに展張支持しても良
い。

【００１５】この透光性基材の表面に形成する互いに平
行するプリズム型単位レンズ群を形成する方法として
は、例えば公知の熱プレス法（特開昭５６─１５７３１
０号公報記載）、押出成形法、紫外線硬化性の熱可塑性
樹脂フィルムにロールエンボス版によってエンボス加工
した後に、紫外線を照射してそのフィルムを硬化させる
方法（特開昭６１─１５６２７３号公報記載）、レンズ
形状を刻設したロール凹版上に紫外線または電子線硬化
性樹脂液を塗布し凹部に充填後、樹脂液を介してロール
凹版上に透明基材フィルムを被覆したまま紫外線または
電子線を照射し硬化させた樹脂と、それに接着した基材
フィルムとをロール凹版から離型し、ロール凹版のレン
ズ形状を硬化樹脂層に形成する方法（特開平３─２２３
８８３号公報、米国特許第４５７６８５０号公報記載）
等を用いる。該方法の場合、成形したレンズを巻き取っ
て加工する都合上、加工時の亀裂発生等を防止するた
め、紫外線または電子線硬化性樹脂としては、比較的可
撓性、柔軟性のあるものを選定する。

【００１６】本発明で用いるレンチキュラーレンズシー
トは、例えば柱状体の単位レンズをその稜線方向を平行
にして隣接して配列させてなる線型レンズ列シート（広
義のレンチキュラーレンズ）、又は半球面等周囲が独立
した突起状の単位レンズ４２を多数２次元方向に配列し
てなる突起レンズシート蠅の眼レンズ（広義のレンズ）
が使用される。ここで単位レンズの断面形状としては
円、楕円、カージオイド、ランキンの卵形、サイクロイ
ド、又はインボリュート曲線等の連続で滑らかな曲線、
或いは三角形、四角形、又は六角形等の多角形の一部分
又は全体を用いる。これら単位レンズは、凸レンズで
も、凹レンズでも良い。これらの中でも、好ましいのは
設計、製造の容易さ、集光、光の拡散特性（半値角、サ
イドローブ光の少なさ、半値角内輝度の等方性、法線方
向の輝度）等の点から円柱又は楕円柱である。特に面光
源の法線方向が長軸となった楕円が輝度が高く好まし
い。

【００１７】これら、レンズシートは１枚構成で用いる
こともできるが、柱状レンズを用いて２方向（上下方
向、左右方向）の光拡散角を制御する為には２枚のレン
ズシートを、その稜線が直交するように積層しても良
い。この場合レンズ面の向きは２枚とも同じ向きにする
のが、光透過性が高く最も良好であるが、勿論各レンズ
シートのレンズが対抗して向き合う（レンズ面は２枚の
レンズシートの間に挾まれる）ようにしても良い。これ
らのレンチキュラーレンズシートは、通常、コントラス
ト向上のため、観察側の面に、その稜線に平行に、か
つ、入射側レンズの非集光部に光吸収層を設けるように
したものが用いられる。

【００１８】該レンチキュラーレンズシート５は透光性
基材から形成される。ここで透光性基材としては、前述
のリニアフレネルレンズシートと同様の材料を利用する
ことができる。通常は、アクリル又はポリカーボネート
の樹脂が用いられる。また、通常この透光性基材には、
光を散乱させるために樹脂中にこの樹脂とは屈折率の異
なる粒径数十μｍ程度の粒子（ビーズ）を混入させたも
のが用いられる。この透光性基材は、プロジェクション
スクリーンのレンチキュラーレンズシートとして用いる
場合には、製造上、使用上において或る程度の厚さや剛
性が要求され、通常厚みが０．５〜１．５ｍｍ程度のも
のが用いられる。

【００１９】レンチキュラーレンズシートにレンズ形状
を形成する方法としては、前述のリニアフレネルレンズ
シートの場合と同様の方法を用いることができる。この
線型単位レンズのサイズは、通常、０．５〜１．０ｍｍ
ピッチで配列したものが多く用いられるが、１００イン
チを越えるような大型スクリーンでは１．０ｍｍ以上の
ピッチのものも用いられる。

【００２０】次に本発明の好ましい実施態様についてよ
り具体的な例を挙げて説明する。 （実施例１）以下の条件を有する本発明のプロジェクシ
ョンスクリーンを製作した。 ・プロジェクションスクリーンのサイズ ４６インチ（ＮＴＳＣ） ・プロジェクションスクリーンのアスペクト比 ３：４ ・垂直方向屈折リニアフレネルレンズシートの中心を通
る垂直軸上の焦点距離 ２００００ｍｍ ・水平方向屈折リニアフレネルレンズシートの中心を通
る水平軸上の焦点距離 ２５０００ｍｍ（後方） ・投射距離 ８６９ｍｍ（ｆ₁ と同じ位置） ・ＣＲＴ集中角 ９．５度 ・リニアフレネルレンズシートのレンズ部の屈折率 １．５５ ・リニアフレネルレンズシートの基材部の屈折率 １．４９

【００２１】（比較例１）比較例１として以下の条件を
有するプロジェクションスクリーンを製作した。水平方
向屈折リニアフレネルレンズシートの光学系を、垂直方
向屈折リニアフレネルレンズシートの光学系と同値とし
た。そして、それ以外は実施例１と同じとした。

【００２２】（比較例２）比較例２として以下の条件を
有するプロジェクションスクリーンを製作した。垂直及
び水平方向屈折リニアフレネルレンズシートの代わり
に、焦点距離が２００００ｍｍのサーキュラーフレネル
レンズシートを使用した。そして、それ以外は実施例１
と同じとした。

【００２３】上記実施例１、比較例１及び２について光
学的特性を測定して、下記表１〜３の結果を得た。垂直
及び水平方向屈折リニアフレネルレンズシ−トを用いた
プロジェクションスクリ−ンにおいては、投射管がスク
リ−ンの光軸上に配置された場合は上下左右対称である
ため、表１〜３には、観察者側から見て、スクリ−ンの
右側上端部および右側中心部が示してある。表１〜３に
より明らかなように、実施例が比較例１より全体に反射
損失が少なくなっている。また、反射損失はＲＧＢの最
大値と最小値の差が小さい程よく、また、場所による差
がある場合その変化が滑らかな程よいが、同じ場所のＲ
ＧＢ間の差及び各々の色の場所による差が、実施例１の
ほうが比較例１、２より小さくよい結果を得ている。

【００２４】また、上記実施例１、比較例１及び２につ
いて出射角正接を測定して、図３の（ａ）〜（ｃ）を得
た。投射光が緑の場合を例として示した。図３（ａ）〜
（ｃ）に示すように、本発明のプロジェクションスクリ
ーンの出射正接は比較例１、比較例２に比較して水平方
向光軸はスクリーン全体としてほぼ平行な光学系となっ
ている。そして、プロジェクションスクリーン最縁部の
対角端部における出射正接は比較例２のサーキュラーフ
レネルレンズシートに近いものとなっている。

【００２５】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明のプロ
ジェクションスクリーンにおいては、少なくとも、投射
光を主として水平方向に屈折させる稜線が垂直方向に伸
びるリニアアフレネルレンズシート、投射光を主として
垂直方向に屈折させる稜線が水平方向に伸びるリニアア
フレネルレンズシート、及び投射光を散乱させる光拡散
レンチキュラーレンズシートの、３枚のレンズシートを
含んでおり、前記水平方向に屈折させるリニアフレネル
レンズシートはスクリーンの中心を含むその水平軸上で
発散系をなし、スクリーンの最下部または最上部におい
ては、投射光は集光系になっているため、スクリーン全
体としては、ほぼ平行な光学系となる。従って、反射損
失を低減し、ＲＧＢ各色の反射損失の差を低減すること
ができ、シェーディング（スクリーン端部が暗く見え
る）、色ムラ等の画像品質を低下させる欠陥を改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のプロジェクションスクリーンの
構成を示す図である。

【図２】図２は本発明で使用する水平方向屈折リニアフ
レネルレンズシートを上部から見た図であり、光の出射
方向が示されている。

【図３】図３は本発明の実施例１、及び比較例１、２の
プロジェクションスクリーンについて緑色光の出射角正
接を測定した結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 水平方向屈折リニアフレネルレンズシート ２ 垂直方向屈折リニアフレネルレンズシート ３ 光拡散レンチキュラーレンズシート ４ 光吸収層 ５ 光源 ６ 上下端出射角 ７ 中央部出射角

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背面投射型テレビに用いる、複数のレン
   ズシ−トから構成されたプロジェクションスクリ−ンに
   おいて、その複数のレンズシ−トは少なくとも、投射光
   を主として水平方向に屈折させる稜線が垂直方向に伸び
   るリニアフレネルレンズシ−ト、投射光を主として垂直
   方向に屈折させる稜線が水平方向に伸びるリニアフレネ
   ルレンズシ−ト、及び投射光を散乱させる光拡散レンチ
   キュラ−レンズシ−トの、３枚のレンズシ−トを含んで
   おり、前記投射光を主として水平に屈折させるリニアフ
   レネルレンズシ−トと前記投射光を主として垂直に屈折
   させるリニアフレネルレンズシ−トの両者を透過した光
   の水平方向出射角が、前記投射光を主として垂直に屈折
   させるリニアフレネルレンズシ−トのレンズ角度が零の
   軸上では発散系であり、前記投射光を主として垂直に屈
   折させるリニアフレネルレンズシ−トのレンズ角度が最
   大の軸上では集光系であることを特徴とするプロジェク
   ションスクリ−ン。
2. 【請求項２】 光投射側から、前記投射光を主として水
   平に屈折させるリニアフレネルレンズシ−ト、前記投射
   光を主として垂直に屈折させるリニアフレネルレンズシ
   −ト、前記光拡散レンチキュラ−レンズシ−トの順で配
   列されることを特徴とする、請求項１記載のプロジェク
   ションスクリ−ン。