JP3408322B2 - 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】この発明は、背面投射型テレビ用
のプロジェクションスクリーンに係り、特に、スクリー
ンシートが、垂直集光リニアフレネルレンズシート、水
平集光リニアフレネルレンズシート、及びレンチキュラ
ーレンズシートを含んで構成されるプロジェクションス
クリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】背面投射型テレビ用のプロジェクション
スクリーンは、投射光を観察側へ集光させるフレネルレ
ンズ部と、投射光を散乱させ、画像を形成するレンチキ
ュラー部とからなり、これらが１枚のシートに形成され
たシングルスクリーンタイプと、２枚のシートに形成さ
れたダブルスクリーンタイプとがあり、民生用テレビの
場合は、後者が多く用いられている。

【０００３】上記のプロジェクションスクリーンは、い
ずれのタイプにおいても、フレネルレンズが同心円状に
形成されていて、この同心円状のフレネルレンズシート
を製造するための金型は、回転円盤に切削されるもので
ある。

【０００４】サーキュラーフレネルレンズは、前記回転
円盤に切削した金型である平板状の成形型により１枚ず
つ加熱プレス法やキャスティング法、又は紫外線硬化樹
脂を成形型の上に塗布した後、透明基板を積層し、この
状態で露光することによって透明基板上に紫外線硬化樹
脂からなるレンズ形状を付与する方法が取られているの
で、非常に生産効率が低く、製造コストが高くなるとい
う問題点があった。

【０００５】上記に対して、実開昭５６−７４４２９号
公報や、実開昭５６−７４４３０号公報等に開示される
ように、同心円状のサーキュラーフレネルレンズの代替
として、フレネルレンズが一方向に形成されているリニ
アフレネルレンズを２枚そのラインが直交するように重
ねて用いることが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リニア
フレネルレンズを交差させて用いる場合は、サーキュラ
ーフレネルレンズの場合と比較して、レンズシートが１
枚増加することによりゲインが低下すると共に、サーキ
ュラーフレネルレンズにおいては、同一水平／垂直座標
上の垂直／水平出射角が等しいのに、リニアフレネルレ
ンズでは、これらが等しくならず、画質が低下するとい
う問題点がある。

【０００７】又、リニアフレネルレンズを交差させる場
合、水平・垂直に用いる場合と、レンズ角度を４５°傾
けて交差させる場合とがあるが、４５°傾ける場合に
は、リニアフレネルレンズシートを押出し法で成形した
場合でも材料コストが高くなるという問題点がある。

【０００８】この発明は上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、リニアフレネルレンズシートを、水
平方向及び垂直方向に配置した場合であっても、ゲイン
の低下や、同一水平／垂直座標上の垂直／水平出射角の
不等による画質の低下がないプロジェクションスクリー
ンを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、３枚以上の
シートから構成されるスクリーンシートを備えた背面投
射型テレビ用のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記３枚のシートを、光投射側から水平集光リニアフレ
ネルレンズシート、垂直集光リニアフレネルレンズシー
ト、及び、光拡散用のレンチキュラーレンズシートをこ
の順で配置し、且つ、水平集光リニアフレネルレンズシ
ート、垂直集光リニアフレネルレンズシートは、それぞ
れ出光側にフレネルレンズ形状が形成されているととも
に、前記水平集光リニアフレネルレンズシートの屈折率
を、前記垂直集光リニアフレネルレンズシートの屈折率
よりも高くしたことを特徴とするプロジェクションスク
リーンにより、上記目的を達成するものである。

【００１０】

【００１１】又、請求項２のように、前記水平集光リニ
アフレネルレンズシートの焦点距離を、前記垂直集光リ
ニアフレネルレンズシートの焦点距離以上としてもよ
い。

【００１２】又、請求項３のように、前記水平集光リニ
アフレネルレンズシート、前記垂直集光リニアフレネル
レンズシートのうち、少なくとも１枚のフレネルレンズ
部は紫外線硬化樹脂から形成するようにしてもよい。こ
のとき、請求項４のように、フレネルレンズ部をフィル
ム基材上に形成するようにしてもよい。

【００１３】更に、請求項５のように、前記３枚のシー
トの機械的強度を向上させる第４のシートを最も観察者
側に配置することもできる。この場合に第４のシートに
反射防止膜や帯電防止処理、ハードコート等を施しても
よい。

【００１４】

【作用及び効果】水平集光リニアフレネルレンズシート
と垂直集光リニアフレネルレンズシートを組合わせて用
いた場合、組合わされたリニアフレネルレンズシートか
ら出射される光は外周部ほど内向し、且つ、垂直集光リ
ニアフレネルレンズシートを光投射側に配置した場合、
前記内向の度合いは垂直方向に強く、水平集光リニアフ
レネルレンズシートを光投射側に配置した場合、内向の
度合いは水平方向に強くなる。これに対して光拡散シー
トであるレンチキュラーレンズシートは垂直方向に比べ
て、水平方向に圧倒的に大きな拡散角を有するようにレ
ンチキュラーレンズの長手方向を垂直にして配置される
ので、スクリーン上における光の出射角のばらつきは、
水平方向により大きな許容力がある。

【００１５】従って、請求項１の発明によれば、水平集
光リニアフレネルレンズシートを光投射側に配置してい
るので、水平方向の出射角のばらつきをレンチキュラー
レンズシートにより緩和して画質の向上を図ることがで
きる。更に、一般のテレビセットの画面は縦横の比が
４：３又は１６：９の比で横長であるために、スクリー
ンシートの最端部における光の屈折角は水平集光リニア
フレネルレンズシートの方が垂直集光リニアフレネルレ
ンズシートよりも大きくなる。これに対して、屈折角が
小さいときは屈折率が低い方が反射率が低く、屈折角が
大きいときには屈折率が高い方が反射率が低い。従っ
て、請求項１の発明によれば、光投射側から見て第１シ
ートにあたる水平集光リニアフレネルレンズシートを高
屈折率とし、第２シートである垂直集光リニアフレネル
レンズシートをそれよりも低屈折率とすることにより、
反射損失を低減させ、出射光の明るさを大きくすること
ができる。

【００１６】

【００１７】特に、請求項２の発明によれば、水平集光
リニアフレネルレンズシートの焦点距離を垂直集光リニ
アフレネルレンズシートの焦点距離より長くすることに
よって、水平方向の拡散角が大きいレンチキュラーレン
ズシートに対応させ、特に水平方向の出射光の内向傾向
を緩和させ、周辺部の輝度の向上を図ることができる。

【００１８】又、水平集光リニアフレネルレンズシート
の最端部のレンズ角度は、垂直集光リニアフレネルレン
ズシートの最端部のレンズ角度より大きくなるが、水平
集光リニアフレネルレンズシートの屈折率を高くするこ
とにより、レンズ角度をより小さくすることができ、レ
ンズの成形をより容易ならしめることができる。

【００１９】水平集光リニアフレネルレンズシートと垂
直集光リニアフレネルレンズシートを直交させて用いた
場合には、光軸補正用に２枚のレンズシートを用いるた
めに、１枚のサーキュラーフレネルレンズシートを用い
た場合に比べて、反射損失が大きくなるが、請求項３の
発明のように、紫外線硬化樹脂により基材上にフレネル
レンズ部を形成する紫外線硬化法により成形すれば、基
材の屈折率をフレネルレンズ部の屈折率よりも低くする
ことにより、反射損失の上昇を低減することができる。
又、リニアフレネルレンズシートを成形する際に、ロー
ル状の成形型を用いて熱可塑性樹脂の押し出し成形や紫
外線硬化樹脂を使用した成形法等が考えられるが、原料
樹脂の粘性から、押し出し成形に比較して紫外線硬化法
の方が型の再現性が良く好ましい。

【００２０】請求項４の発明によれば、ロール状の成形
型を用いて紫外線硬化法により、リニアフレネルレンズ
シートを成形する際に、基材を柔軟性のあるフィルムと
することにより、長時間ロールに巻き付けた状態で成形
することが可能なため、剛性のある板状物を基材とする
場合よりも、型の再現性が良好であり、又、成形後、巻
き取ることができるので、その後の搬送等を容易にする
ことができる。

【００２１】又、請求項５の発明によれば、剛性のある
透明樹脂板等を最も観察者側に配置しているので、フィ
ルム状のリニアフレネルレンズシートを用いた場合に生
じるスクリーンとしての機械的強度の低下を補うことが
できる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００２３】この実施例は、図１に示されるように、背
面投射型テレビ用のプロジェクションスクリーン１０
を、光投射側から、水平集光リニアフレネルレンズシー
ト１２、垂直集光リニアフレネルレンズシート１４、及
び光拡散用のレンチキュラーレンズシート１６をこの順
で配置してＨＶＬタイプとしたものである。

【００２４】この実施例に係るプロジェクションスクリ
ーン１０のスクリーンサイズを４０インチ（ＮＴＳ
Ｃ）、投射距離８００mm、スクリーン中心を通る水平／
垂直軸上の集光距離無限大、プロジェクタ集中角９．５
°としたとき、前記水平及び垂直集光リニアフレネルレ
ンズシート１２、１４を透過した光（緑光）の出射角
は、図２の左半分に示されるようになった。レンチキュ
ラーレンズシート１６は、その垂直拡散半値角が７°、
水平拡散半値角が３７°である。

【００２５】これに対して、光投射側に垂直集光リニア
フレネルレンズシートを、次に水平集光リニアフレネル
レンズシートを配置したＶＨＬタイプのプロジェクショ
ンスクリーンの場合の光の出射角を図２の右半分に示
す。このＶＨＬタイプと比較して、実施例に係るＨＶＬ
タイプのプロジェクションスクリーン１０の方が、光の
出射角の内向性が低減されていることが判る。

【００２６】又、図３に、本実施例のプロジェクション
スクリーン１０における、観察距離３０５０mm（スクリ
ーン高さの５倍）のときの画面全体の明るさの分布を示
した。

【００２７】更に、図４には、本実施例に係るＨＶＬタ
イプのプロジェクションスクリーン１０における画面最
上段の相対的な明るさを左半分に、又ＶＨＬタイプのプ
ロジェクションスクリーンの場合を右半分に、それぞれ
示した。図４の明るさは、出射光をその射線上にある点
から見た時の明るさ＝（１００−反射損失率）とした。

【００２８】上記図２及び図４の結果から、本実施例に
係るＨＶＬタイプのプロジェクションスクリーン１０
が、ＶＨＬタイプのプロジェクションスクリーンよりも
出射角及び画面上の明るさの分布が良好であることが判
る。

【００２９】次に、上記ＨＶＬタイプのプロジェクショ
ンスクリーン１０において、水平方向集光距離、垂直方
向集光距離及び水平集光リニアフレネルレンズシート１
２と垂直集光距離リニアフレネルレンズシート１４の屈
折率の条件を変えた場合の実測値を、表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】この表１には、スクリーンサイズは４０イ
ンチ（ＮＴＳＣ）、投射距離８００mm、プロジェクタ集
中角９．５°、観察距離３０５０mm（スクリーン高さの
５倍）のときのスクリーン最上段右側の、ＲＧＢ３色の
水平出射角（度）、垂直出射角（度）、反射損失率
（％）、スクリーンの相対的な明るさが示されている。

【００３２】スクリーンの明るさの計算は、レンチキュ
ラーレンズシート１６の水平拡散半値角を３７°、垂直
拡散半値角を７°と仮定し、出射光を、その射線上の点
から見た時の明るさを（１００−反射損失率）％とし
た。

【００３３】表１におけるサンプル〜は、水平及び
垂直方向のスクリーン中心軸上での集光点を１００００
mmとし、サンプルは２枚のリニアフレネルレンズシー
トの屈折率を共に高屈折率（１．５５）とした場合、サ
ンプルは垂直リニアフレネルレンズシート１４を、又
サンプルは水平リニアフレネルレンズシート１２をそ
れぞれ通常のアクリル材（屈折率１．４９）としたもの
である。高屈折率のリニアフレネルレンズシートの材料
としてはウレタンアクリレート系の紫外線硬化樹脂を使
用している。

【００３４】又、サンプル〜は、水平方向と垂直方
向の集光点（焦点距離）を変えたときの値である。

【００３５】この実測値から、サンプルの場合が最も
画面が明るくなることが判る。

【００３６】又、サンプル〜では、サンプルを、
垂直リニアフレネルレンズシートを通常のアクリル材で
屈折率１．４９とし、水平リニアフレネルレンズシート
１２を高屈折率（１．５５）とした場合に、画面が最も
明るいことが判る。即ち、この場合はゲインの低下が少
ない。

【００３７】これは、屈折角が小さいときは屈折率が小
さい方が反射率が低く、逆に屈折角が大きいときには屈
折率が大きい方が反射率が低くなるため、中心からの距
離が大きく、屈折角の大きな水平集光リニアフレネルレ
ンズを高屈折率とし、相対的に屈折角の小さな垂直集光
リニアフレネルレンズをそれよりも低屈折率とすること
で、反射損失を小さくすることができるからである。
又、スネルの法則に起因する非線形性のため、スクリー
ンの四隅においては、水平集光リニアフレネルレンズが
垂直方向にも集光性を有し、垂直集光リニアフレネルに
対して光がより浅い角度で入射するため、光投射側に配
置した水平集光リニアフレネルレンズを高屈折率とし、
その出射側に配置した垂直集光リニアフレネルレンズを
それよりも低屈折率とすることで、反射損失を小さくす
ることができるからである。

【００３８】又、サンプル〜を比較すると、水平／
垂直軸上での集光距離が大きい方がよく、且つ、水平集
光リニアフレネルレンズシート１２の焦点距離を垂直集
光リニアフレネルレンズシートの焦点距離よりも大きく
した場合に、良好な結果を得られることが判る。

【００３９】これは、水平垂直リニアフレネルレンズで
は、周辺部ほど出射光が内向するが、水平方向に関して
は、レンチキュラーレンズシート１６の拡散角が大きい
ので、垂直方向より更に遠距離とすることにより、出射
光の内向を緩和できるからである。

【００４０】又、図５に、サンプル〜の、平均の明
るさと、ＲＧＢの３色の明るさの差との関係を示す。図
５においては、左上が最も良好であり、右下ほど劣って
いる。これからも、サンプルが最良であることが判
る。

【００４１】図６は本発明の他の実施例の要部を示す斜
視図である。この実施例においては、光投射側から順に
水平集光リニアフレネルレンズシート２２、垂直集光リ
ニアフレネルレンズシート２４、レンチキュラーレンズ
シート２６、厚さ３mmのポリメチルメタクリレートから
なる透明樹脂板２８を配置している。

【００４２】水平集光リニアフレネルレンズシート２２
は、ベースフィルム２２a 上に屈折率１．５５のウレタ
ンアクリレート系紫外線硬化樹脂の硬化物からなるフレ
ネルレンズ部２２b が形成され、垂直集光リニアフレネ
ルレンズシート２４は、ベースフィルム２４a 上に屈折
率１．５１のウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂の
硬化物からなるフレネルレンズ部２４b が形成されてい
る。

【００４３】更に、レンチキュラーレンズシート２６
は、ベースフィルム２６a の一方の面に入光レンチキュ
ラーレンズ２６b をウレタンアクリレート系紫外線硬化
樹脂により形成し、他方の面にはウレタンアクリレート
系紫外線硬化樹脂により出光レンチキュラーレンズしと
遮光層形成用凸状部が交互に配置された出光面２６c を
形成し、更に遮光層形成用凸状部には黒色インキによる
遮光層を形成することにより構成されている。

【００４４】水平集光リニアフレネルレンズシート２
２、垂直集光リニアフレネルレンズシート２４、レンチ
キュラーレンズシート２６のいずれも柔軟性のあるフィ
ルムレンズシートなので、これら３枚を組合わせてプロ
ジェクションスクリーンを構成しても、自立する機械的
強度は持っていない。従って、透明樹脂板２８を組合わ
せて、一緒に枠（図示省略）に固定することにより、レ
ンズシートを補強し、自立性等の構造的な強度や表面の
摩擦等に対する強度を付与している。

【００４５】図７は、本実施例におけるリニアフレネル
レンズシートの製造装置を示す図である。ＰＥＴ等のベ
ースフィルム３１をリニアフレネルレンズ成形型が形成
された金型ロール３２に巻き付けた状態で導き、ベース
フィルム３１と金型ロール３２の間に挾持されるように
紫外線硬化樹脂３３を供給する。ニップロール３４にて
ベースフィルム３１と紫外線硬化樹脂３３を金型ロール
３２に加圧した状態で、紫外線ランプ３５より紫外線を
照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、これを金型ロール
３２により剥離し、巻き取ってリニアフレネルレンズシ
ートを得ることができる。

【００４６】次に、図８に示される本発明の更に他の実
施例について説明する。

【００４７】この実施例に係るプロジェクションスクリ
ーン４０は、図９に示されるような斜め入射方式の背面
投射型テレビ５０に用いられるものである。

【００４８】図９に示される背面投射型テレビ５０は、
前記プロジェクションスクリーン４０と略平行に配置し
たプロジェクタ５２から投射された光線が、該プロジェ
クタ５２の上部に傾斜して設けたミラー５４で反射さ
れ、プロジェクションスクリーン４０に裏側から斜めに
入射するように構成されたものであり、これにより、テ
レビ本体がコンパクト化され、テーブルトップ型とされ
ている。

【００４９】一般的に、図９のような背面投射型テレビ
５０においては、ミラー５４からの反射光線がプロジェ
クションスクリーン４０の中心位置で角度θをもって入
射することになり、プロジェクションスクリーン４０を
投射する光線も角度θをもって下側に出光するため、該
プロジェクションスクーン４０を正面から見る観察者に
は画面が暗く感じられることになる。

【００５０】そこで、この実施例は、プロジェクション
スクリーン４０を光投射側から水平集光リニアフレネル
レンズシート４２、垂直集光リニアフレネルレンズシー
ト４４及びレンチキュラーレンズシート４６をこの順に
配置して、且つ、垂直集光リニアフレネルレンズシート
４４の光学的中心を、スクリーンの寸法上の中心より上
方になるように偏心して構成させており、例えば、プロ
ジェクションスクリーン４０のサイズを４０インチ（Ｎ
ＴＳＣ）、投射距離８００mm、水平方向の焦点距離∞、
垂直方向の焦点距離１００００mm、入射角度θ＝１４°
としたとき、垂直集光リニアフレネルレンズシート４４
の光学的中心を、プロジェクションスクリーン４０の寸
法上の中心より１５cm上方に偏心させてある。

【００５１】このようにすると、プロジェクションスク
リーン４０に対して斜めに入射する光線が、該プロジェ
クションスクリーン４０の法線と略平行な方向に出光す
るので、入射光を観察位置に有効に出射することがで
き、しかも、プロジェクションスクリーン４０の画面全
体に亘って均一な明るさとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＨＶＬタイプのプロジェクション
スクリーンの要部を示す一部断面とした斜視図

【図２】同実施例に係るＨＶＬタイプのプロジェクショ
ンスクリーンとＶＨＬタイプのプロジェクションスクリ
ーンにおける出射角の方向を比較して示す線図

【図３】本実施例に係るプロジェクションスクリーン上
での明るさ分布を示す線図

【図４】同実施例のＨＶＬタイプのプロジェクションス
クリーンとＶＨＬタイプのプロジェクションスクリーン
における、スクリーン右側最上段の明るさ分布を比較し
て示す線図

【図５】本発明によるＨＶＬタイプのプロジェクション
スクリーンの複数のサンプルの実測値における平均明る
さとＲＧＢ３色の明るさの差との関係を示す線図

【図６】本発明の他の実施例の要部を示す一部断面とし
た斜視図

【図７】上記実施例のリニアフレネルレンズシートの製
造装置を示す略示側面図

【図８】本発明の更に他の実施例の要部を示す斜視図

【図９】図８の実施例のプロジェクションスクリーンが
適用される斜め入射方式の背面投射型テレビを示す略示
断面図

【符号の説明】

１０、４０…プロジェクションスクリーン １２、２２、４２…水平集光リニアフレネルレンズシー
ト １４、２４、４４…垂直集光リニアフレネルレンズシー
ト １６、２６、４６…レンチキュラーレンズシート ２２a 、２４a 、２６a …ベースフィルム ２２b 、２４b …フレネルレンズ部 ２６b …入光レンチキュラーレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 誠 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 中前 聡 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 小島 弘 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−134627（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−18536（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−296841（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−70644（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−24741（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３枚以上のシートから構成されるスクリー
   ンシートを備えた背面投射型テレビ用のプロジェクショ
   ンスクリーンにおいて、前記３枚のシートを、光投射側
   から水平集光リニアフレネルレンズシート、垂直集光リ
   ニアフレネルレンズシート、及び、光拡散用のレンチキ
   ュラーレンズシートをこの順で配置し、且つ、水平集光
   リニアフレネルレンズシート、垂直集光リニアフレネル
   レンズシートは、それぞれ出光側にフレネルレンズ形状
   が形成されているとともに、前記水平集光リニアフレネ
   ルレンズシートの屈折率を、前記垂直集光リニアフレネ
   ルレンズシートの屈折率よりも高くしたことを特徴とす
   るプロジェクションスクリーン。
2. 【請求項２】請求項１のプロジェクションスクリーンに
   おいて、前記水平集光リニアフレネルレンズシートの焦
   点距離を、前記垂直集光リニアフレネルレンズシートの
   焦点距離以上としたことを特徴とするプロジェクション
   スクリーン。
3. 【請求項３】請求項１又は２のプロジェクションスクリ
   ーンにおいて、前記水平集光リニアフレネルレンズシー
   ト、前記垂直集光リニアフレネルレンズシートのうち、
   少なくとも１枚のフレネルレンズ部は紫外線硬化樹脂か
   ら形成されていることを特徴とするプロジェクションス
   クリーン。
4. 【請求項４】請求項３のプロジェクションスクリーンに
   おいて、前記フレネルレンズ部はフィルム基材上に形成
   されていることを特徴とするプロジェクションスクリー
   ン。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかのプロジェクシ
   ョンスクリーンにおいて、前記３枚のシートの機械的強
   度を向上させる第４のシートを最も観察者側に配置した
   ことを特徴とするプロジェクションスクリーン。