JP3542131B2 - レンチキュラー前表面を有するフロント投写スクリーン - Google Patents

Description

本発明はフロント投写スクリーン、特にレンチキュラー前表面を有するフロント投写スクリーンに関するものである。
ビデオイメージ再生用に好適なLCD（液晶ディスプレイ）及びDMD（デフォーマブルミラーデバイス）のような小形のディスプレイデバイスの開発に伴い、これらのイメージを投写する小口径の投写光学系及び投写されたイメージを広い観察角に亘って適度なコントラストで表示するフロント投写スクリーンが必要とされている。
種々のフロント投写スクリーンが既知であり、これらのスクリーンは後表面レンチキュラーレンズアレー又はリニアフレネルレンズアレーを、イメージを客席に拡散させる光散乱粒子と一緒に使用している。例えば、米国特許第4,767,186号及び同第4,911,529号を参照されたい。これらのスクリーンはレンズ素子間に光吸収区域を用いて周囲光を吸収し、イメージコントラストを向上させている。
このような小口径システムが遭遇する一つの問題は、光が光散乱粒子に遭遇しないでスクリーンを通過し、スクリーン上に明るいスポットをランダムに発生する現象、即ちシンチレーション又はスペックルとして既知の現象を発生しうる。このようなシンチレーション又はスペックルはデフィニションを低減するとともに視聴者の注意を散漫にするため望ましくないこと明らかである。
従って、本発明の目的は、シンチレーション又はスペックルの発生を低減したフロント投写スクリーンを提供することにある。
本発明においては、フロント投写スクリーンを前部分と後部分で構成し、前部分はその前表面にレンチキュラーレンズアレーを有するとともに光散乱粒子を含んで前部分の前表面から前部分の厚さの少なくとも一部分に亘って延在する拡散領域を形成し、且つ後部分は前記拡散領域から離れて位置する光反射表面を有するものとする。使用時には、投写光の入射光線が拡散領域、拡散領域と反射表面との間のスペースを横断し、次いで反射されて再びこれらの領域を横断する。従って、光線は拡散領域の異なる区域を異なる方向に横断し、光線が少なくとも一つの光散乱粒子に遭遇する確率が増大するので、スペックルの発生が減少する。
ここでは、”レンチキュラーレンズアレー”とはスクリーンを一方向に長さ方向に延在するとともに横方向にレンズ輪郭を有する互いに平行な細長レンズ素子又はレンチキュラのアレーを意味する。
拡散領域は前部分の後表面まで、例えば前表面から前部分の全厚を横切って後表面まで延在させ、後部分により拡散領域と反射表面との間のスペースを与えるようにすることができる。その代わりに、拡散領域を前部分の後表面から離間させ、例えば前表面近くに制限し、拡散領域と前部分の後表面との間の残部領域を拡散領域と反射表面との間のスペーサ領域として作用させるようにすることもできる。この場合には反射表面は前部分の後表面に位置させることができる。
更に、前部分の後表面により第１のレンチキュラーレンズアレーに平行であって、第１アレーの各レンチキュラーレンズ素子又は各レンチキュラと対応するレンチキュラを有する第２のレンチキュラーレンズアレーを形成することもできる。
本発明の他の実施例においては、前及び／又は後レンチキュラーアレーを急勾配側壁を有するレンチキュラで構成して、これらのレンチキュラに入射する光の少なくとも若干部分が側壁で内部に全反射され、レンチキュラの先端領域に集中されるようにする。この全反射（TIR）については上述した米国特許第4,767,186号及び同第4,964,695号に詳細に記載されているので、これらを参照されたい。
上述の実施例及び変形例の何れにおいても、前及び／又は後レンチキュラーレンズアレーのレンチキュラ間に光吸収材料のパターン又はマトリクスを存在させて周囲光の存在下で表示されるイメージのコントラストを向上させることができる。
本発明を図面に示す複数個の特定の実施例につき以下に更に詳細に説明する。図面において、
図１は前レンチキュラーアレー、該アレーと関連する光吸収構造及びバルク拡散体を有する前部分と、リア反射表面を有する後部分を有する本発明スクリーンの一実施例の概略断面図であり、
図２は前部分が後レンチキュラーレンズアレーも有する点を除いて図１に示すものと同様の本発明スクリーンの他の実施例の概略断面図であり、
図３は拡散領域を前表面近くに制限した点を除いて図１に示すものと同様の本発明のスクリーンの更に他の実施例の概略断面図であり、
図４は前部分が後レンチキュラーレンズアレーも有する点を除いて図３に示すものと同様の本発明スクリーンの更に他の実施例の概略断面図であり、
図５は反射層がリアレンチキュラーアレーの輪郭に追従している点を除いて図４に示すものと同様のスクリーンの概略断面図であり、
図６は反射層を後レンチキュラーアレーの先端部に制限した点を除いて図５に示すものと同様のスクリーンの概略断面図であり、
図７はスペーサ領域を前部分に存在させた点を除いて図２に示すものと同様のスクリーンの概略断面図であり、
図８はスペーサ層がない点を除いて図２に示すものと同様のフロント投写スクリーンの概略断面図であり、
図９は光吸収構造が後レンチキュラーレンズアレーと関連している点を除いて図２に示すものと同様のフロント投写スクリーンの概略断面図である。
図１において、スクリーン10は前部分12と後部分14からなる。ポリメチルメタクリレートのような透光性材料からなる前部分12はスクリーンを長さ方向に横切って延在する互いに平行な個々のレンチキュラからなるレンチキュラーレンズアレー17を構成する前表面を有する。図１は長さ方向と直交する方向の断面図であり、レンチキュラの輪郭を示す。前表面はレンチキュラ間を延在する突条18とこれらの突条の上の光吸収層20とを含む光吸収構造も有している。この吸収層20は比較的大きな角度でスクリーンに衝突する光（例えば周囲光）の大部分を吸収するが小角度でスクリーンに衝突する光（例えば投写光）の小部分を吸収するのみである。
前部分12はこの部分の本体中に分散させた光散乱粒子を有し、拡散領域22を構成する。
スクリーン10の後部分14はガラスのような透光性材料からなるスペーサ24と、光反射表面28を形成する層26とからなる。層26は銀又はアルミニウムのような任意の適当な鏡形成材料で形成することができる。
スペーサ層24の機能は拡散領域22と反射表面28との間にスペースを与えることにある。このようにすると、入射光線29は拡散領域22を通過し、次いでスペーサ層24を通過し、次いで反射され、スクリーンを出る前に再びこれらの層を通過する。この構成は図８に示すフロント投写スクリーンの場合よりスペックルの発生を著しく減少する。
図２は、スクリーン30の前部分32が後表面にも第２レンチキュラーアレー50を有する点を除いて図１の実施例と同様の本発明の他の実施例を示す。このレンチキュラーアレー50も長さ方向に延在する互いに平行な個々のレンチキュラからなり、各レンチキュラは前表面の対応するレンチキュラに対向している。従って、前アレー及び後アレーのピッチ（アレーの隣接するレンチキュラの対応部分間の間隔）は同一であるが、第２アレーのレンチキュラの輪郭は第１アレーのレンチキュラの輪郭と相違させてもよい。
図１の実施例と同様に、光線52はバルク拡散領域42を２度横断し、２度目の横断はスペーサ層44の通過及び表面48からの反射後であり、図８のスクリーンの場合よりスペックルの発生が著しく減少する。
図３は、スクリーン60の光散乱粒子が前部分62の前表面近くに制限され、且つ後部分64が層74からなり、前部分62との界面に光反射表面76を形成する点を除いて図１の実施例と同様の本発明の更に他の実施例を示す。この構成では、図１のスペーサ層24が前部分62内の光散乱粒子を含まないスペーサ領域78と置き換えられている。この場合には、スクリーンに入射する光線79は拡散領域72及びスペーサ領域78を横断し、次いで表面76から反射されて再びスペーサ領域78及び拡散領域72を横断するので、図８のスクリーンと比較してスペックルの発生が減少する。
図３の実施例では、層74は前部分の機械的支持体を与えるためにかなり厚いものとすることができ、また例えば前部分の後表面上に被覆した又は蒸着した材料の比較的薄い層とすることもできる。
図４は、スクリーン80の前部分82が図２のレンチキュラー表面50と同様の第２のレンチキュラー表面84を有する点を除いて図３の実施例と同様の本発明の更に他の実施例を示す。この実施例では、入射光線86は拡散領域88、次いでスペーサ領域90を横断し、次いで表面92から反射され、次いでスクリーン80から出る前に再びスペーサ領域90及び拡散領域88を横断するので、図８のスクリーンと比較してスペックルの発生が減少する。
図５及び図６は図４の実施例の２つの変形例を示す。図５では、スクリーン100は図４の前部分82と同様の前部分102と、第２レンチキュラー表面110の輪郭に一致した反射表面108を形成する材料の層106のみからなる後部分104とからなる。層106は、例えば銀又はアルミニウムの蒸着層とすることができる。本例では、スクリーン100に入射する光線112が拡散領域114及びスペーサ領域116を横断し、表面108で反射され、次いでスクリーンを出る前に再びスペーサ領域116及び拡散領域114を横断するので、図８のスクリーンと比較してスペックルの発生が減少する。
図６では、スクリーン200は前部分102と同様の前部分202と、第２レンチキュラー表面210のレンチキュラ220の先端部分212に制限された材料206の個別の層に減縮された後部分204とからなる。材料206は、例えばマスクを経て蒸着した、又はレンチキュラより遙に大きい直径を有するローラのようなアプリケータにより先端部分に塗布した銀又はアルミニウムとすることができる。本例では、スクリーン200に入射する光線216が拡散領域218及びスペーサ領域220を横断し、表面208で反射され、次いでスクリーンを出る前に再びスペーサ領域220及び拡散領域218を横断するので、図８のスクリーンと比較してスペックルの発生が減少する。
図７では、スクリーン300は図２の前部分32及び後部分34と同様の前部分302及び後部分304からなるが、前部分302では拡散領域が前表面近くの領域306に制限され、光散乱粒子のないスペーサ領域308を残している点が相違する。後部分404は後部分34に類似し、スペーサ層310と反射表面314を形成する層312とからなる。この場合には、入射光線316は表面314で反射される前に拡散領域306、スペーサ領域308及びスペーサ層310を横断し、次いでスクリーンを出る前に再びこれらの領域を横断するので、図８のスクリーンと比較してスペックルの発生が減少する。
図２、４、５、６及び７の実施例は、表面拡散又はバルク拡散を有する市販のリア投写スクリーンを本発明のフロント投写スクリーンの前部分として使用することができ、特に有利である。このようなスクリーンは、例えばJEI,1993年12月,pp.27−33に記載されている。
図８は、このような従来のリア投写スクリーンの前部分、即ち前レンチキュラーアレー404、光吸収層408を有する突条406、後レンチキュラーアレー410及びバルク拡散領域412を有する前部分402を有するフロント投写スクリーン400を示す。後部分は鏡403からなる。従って、このスクリーンは図１の層24のようなスペーサ層がない。
図２のスクリーンと図８のスクリーンを種々の厚さのスペーサ層24に対し焦点、モアレ及びスペックルについて視覚的に比較した。その結果を下記の表に示す。
表
スペーサ層 焦点 モアレ スペックル
なし（図８） 最良 高 高
3/32inch（2.4mm） 良 中 低
1/8 inch（3.2mm） 並 低 低
1/4 inch（6.4mm） 不良 低 最低
図９は、前部分502内の光吸収構造が前レンチキュラーレンズアレー507の代わりに後レンチキュラーレンズアレー510と関連する点を除いて図２の前部分32及び後部分34と同様の前部分502及び後部分504を有するフロント投写スクリーン500を示す。この場合には、突条512及び光吸収層514がレンチキュラー素子511間に位置し、吸収層514に到達する光線524のような光は吸収される。
本発明を限定数の実施例及びそれらの変形例について説明したが、当業者であれば他の実施例及びそれらの変形例を容易に考えれること明らかであり、これらも本発明の範囲に含まれること勿論である。

Claims (12)

1. 前部分と後部分を有し、各部分が前表面及び後表面を有し、前部分が前部分の前表面から前部分の厚さの少なくとも一部分に亘って延在する拡散領域を形成する光拡散粒子を含み、前部分の前表面がスクリーンの長さ方向に延在する互いに平行なレンチキュラを具える前レンチキュラーレンズアレーを形成しているとともに、後部分が反射表面を形成しているフロント投写スクリーンにおいて、前記反射表面が前記前部分の拡散領域に対し間隔を置いて配置されていることを特徴とするフロント投写スクリーン。
2. 拡散領域は前部分の後表面まで延在していることを特徴とする請求の範囲１記載のフロント投写スクリーン。
3. 拡散領域と後部分との間の前部分内にスペーサ領域が存在することを特徴とする請求の範囲１記載のフロント投写スクリーン。
4. 後部分が前部分の後表面と反射表面との間にスペーサ層を含むことを特徴とする請求の範囲１、２又は３に記載のフロント投写スクリーン。
5. 前部分の後表面が後レンチキュラーレンズアレーを形成し、該アレーはスクリーンの長さ方向に延在する互いに平行な多数のレンチキュラからなり、各レンチキュラが先端部を有していることを特徴とする請求の範囲１〜４の何れかに記載のフロント投写スクリーン。
6. 前レンチキュラーアレーのレンチキュラ間に光吸収材料のストライプを具えていることを特徴とする請求の範囲１〜４の何れかに記載のフロント投写スクリーン。
7. 前部分の前表面がレンチキュラ間に突条を形成し、これらの突条の上に光吸収材料を具えていることを特徴とする請求の範囲６記載のフロント投写スクリーン。
8. 後レンチキュラーアレーのレンチキュラ間に光吸収材料のストライプを具えていることを特徴とする請求の範囲５記載のフロント投写スクリーン。
9. 前部分の後表面がレンチキュラ間に突条を形成し、これらの突条の上に光吸収材料を具えていることを特徴とする請求の範囲８記載のフロント投写スクリーン。
10. 反射表面が後部分の前表面であることを特徴とする請求の範囲１〜９の何れかに記載のフロント投写スクリーン。
11. 反射表面が後レンチキュラーアレーのレンチキュラの先端部に制限されていることを特徴とする請求の範囲10記載のフロント投写スクリーン。
12. 反射表面が後レンチキュラーレンズアレーの輪郭の少なくとも一部分に一致していることを特徴とする請求の範囲11記載のフロント投写スクリーン。

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