JP3712085B2 - Lenticular lens sheet - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は背面投写型テレビ等の透過型スクリーンに使用されるレンチキュラーレンズシートに関するものである。特に本発明は液晶パネルを使用した背面投写型テレビに使用することが好適なレンチキュラーレンズシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルを用いた背面投写型テレビ等の投写装置においては、液晶パネルの画素と透過型スクリーンのレンチキュラーレンズとがいずれも水平方向に周期的な構造を有するためにモアレが発生することがある。このモアレの発生を回避するため、透過型スクリーン上に投写された液晶パネルの画素の像のピッチに対するレンチキュラーレンズのピッチの比を１／（Ｎ＋１／２）（Ｎは１以上の整数である。）とする技術が知られている（特開平２−９７９９１号公報を参照）。ここで、Ｎを１とするとモアレが残ることがあるために、Ｎを２以上とすることが一般的である。しかし、Ｎを２以上とすると、スクリーン上に投写された画素の像のピッチが１．０ｍｍであれば、上記の式を満足するレンチキュラーレンズのピッチは０．４ｍｍ（Ｎ＝２）、０．２８６ｍｍ（Ｎ＝３）、０．２２２ｍｍ（Ｎ＝４）という小さな値になり、レンチキュラーレンズをファインピッチ化しなければならない。
【０００３】
一方、３管式投写装置においては、透過型スクリーンを構成する両面レンチキュラーレンズシートにおける入射面側のレンズピッチｐ1 と、入射面側のレンズおよび出射面側のレンズの距離ｄとの比（ｄ／ｐ1 ）が１．３を越えると水平方向におけるスクリーンの特性が低下するために、上記の比は一般に１．１〜１．２５の範囲である。そこで、レンチキュラーレンズのピッチが小さく、例えば入射面側のレンズピッチｐ1 が０．４ｍｍであれば、上記の距離ｄは０．４４〜０．５ｍｍという小さな値になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、レンチキュラーレンズシートは熱可塑性樹脂を用いた押出成形法によって製造される。押出成形法によれば、レンチキュラーレンズシートの厚さは上記の距離ｄ（０．４４〜０．５ｍｍ）を越えてしまい、ファインピッチ化された両面レンチキュラーレンズを製造できないという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、薄いレンチキュラーレンズシートを作製するために、溶融した樹脂を糸状に押出して入射面側のレンズおよび出射面側のレンズを形成する技術（特開平３−２００９４８号公報、特開平２−１４６５３６号公報を参照）などが開発されている。
【０００６】
また、レンチキュラーレンズシートの剛性を保ちながらレンズピッチを小さくするために、入射面側が平面である片面レンチキュラーレンズが開発されている。しかし、片面レンチキュラーレンズには、出射面側にブラックストライプがないためにコントラストが低いという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、水平方向において高い特性を有し、押出成形法による製造が容易な構成を有するレンチキュラーレンズシートを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のレンチキュラーレンズシートは、一つの主面に入射面レンズが形成され、他の主面に上記入射面レンズに対応する出射面レンズが形成されており、入射面レンズの光軸に対して平行に入射した光線がレンチキュラーレンズシートの内部を進み出射面レンズから出射される押出し成形により得られた両面レンチキュラーレンズシートであって、入射面レンズのピッチが０．３３ｍｍ以下であり、入射面レンズと出射面レンズとの距離ｄが０．５ｍｍより大きく、該距離ｄと入射面レンズのピッチｐ１との比ｄ／ｐ１が１．６以上であり、入射面レンズの光軸に対して平行な直線と入射面において屈折されてレンチキュラーレンズシートの内部を進む光線とが成す角度をθ1で表し、出射面レンズの光軸に対して平行な直線と出射面において屈折されて出射される光線とが成す角度をθ2で表した場合、入射面において光線が屈折された角度（θ1）の絶対値を△θ1で表し、出射面において光線が屈折された角度（θ2−θ1）の絶対値を△θ2で表したとき、中心が入射面レンズの光軸にあり幅が入射面レンズのピッチの８０％以下の大きさである範囲内において、△θ1と△θ2との比（△θ2／△θ1）が１以上であることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明のレンチキュラーレンズシートにおいて、▲１▼入射面レンズと出射面レンズとの距離をｄで表し、入射面レンズの主たる焦点距離をｆで表した場合、ｄとｆとが下記の式（１）、
ｄ＝ｋ・ｆ （但し、０．７≦ｋ≦０．９である。） （１）
を満足することが好ましい。また、上記本発明のレンチキュラーレンズシートにおいて、▲２▼入射面レンズのピッチを１として出射面レンズの断面形状を下記の式（２）、
ｙ＝ｃｘ2 ／［１＋｛１−（ｋ＋１）ｃ2 ｘ2 ｝1/2 ］ （２）
で近似したとき、主形状係数ｃおよびｋがｃ≧５．０かつｋ≦−１．５を満足することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のレンチキュラーレンズシートによれば、従来の設計方法に従って作製したレンチキュラーレンズシートよりも入射面レンズと出射面レンズとの距離が大きい（すなわち、レンチキュラーレンズシートが厚い。）ものであっても、従来のレンチキュラーレンズシートと同レベルの水平視野角特性が得られる。その理由を従来のレンチキュラーレンズシートの設計方法と本発明による設計方法とを比較しながら説明する。
【００１１】
本発明においては、以下の３つの設計要素に着目している。
▲１▼ 入射面において光線が屈折された角度（θ1 ）の絶対値△θ1 と、出射面において光線が屈折された角度（θ2 −θ1 ）の絶対値△θ2 との比。すなわち、入射面レンズの屈折パワーと出射面レンズの屈折パワーとの比。
▲２▼入射面レンズの焦点距離に対する入射面レンズと出射面レンズとの距離の比。
▲３▼出射面レンズの断面形状。
【００１２】
まず、上記の設計要素▲１▼に関して、入射面レンズと出射面レンズとを有する両面レンチキュラーレンズシートを示す図３を用いて説明する。従来の両面レンチキュラーレンズシートの設計においては、図３（ａ）に示すように、入射面レンズの主たる集光点と出射面レンズの表面とが一致するように、各レンズの断面形状や両レンズ間の距離が決められている。
【００１３】
このような従来の方法によって設計されたレンチキュラーレンズシートでは、図１に示すように、入射面レンズ１の光軸に対して平行な直線と入射面において屈折されてレンチキュラーレンズシートの内部を進む光線とが成す角度をθ1 で表し、出射面レンズ２の光軸に対して平行な直線と出射面において屈折されて出射される光線とが成す角度をθ2 でそれぞれ表した場合、入射面において光線が屈折された角度（θ1 ）の絶対値を△θ1 で表し、出射面において光線が屈折された角度（θ2 −θ1 ）の絶対値を△θ2 で表したとき、中心が入射面レンズの光軸にあり幅が入射面レンズのピッチの８０％以下の大きさである範囲内において、△θ1 ＞△θ2 かつ△θ2 ／△θ1 ＜１という条件が満たされている。すなわち、屈折パワーが入射面側に大きく出射面側に小さくなるように配分されている。ここで、両レンズ間の距離をｄで表すと、両レンズ間の距離ｄと入射面レンズのピッチｐ1 との比ｄ／ｐ1 は上述のように一般に１．１〜１．２５の範囲である。
【００１４】
これに対して、本発明では図３（ｂ）に示すように入射面レンズを長焦点化する。すなわち、図２のように図１と同様に角度θ1 およびθ2 を定めた場合において、中心が入射面レンズの光軸にあり幅が入射面レンズのピッチｐ1 の８０％以下である範囲内において、比△θ2 ／△θ1 を１以上とする。このように構成することによって、両レンズ間の距離ｄと入射面レンズのピッチｐ1 との比ｄ／ｐ1 が１．６〜１．９であっても従来のレンチキュラーレンズシートと同レベルの水平視野角特性を得ることができる。したがって、本発明によれば、入射面レンズのピッチｐ1 が同じであっても、従来のレンチキュラーレンズシートよりも厚さを大きくすることができる（両レンズ間の距離ｄを大きくすることができる）ことから、押出成形法による製造が容易となる。
【００１５】
本発明のレンチキュラーレンズシートにおける△θ1 と△θ2 との関係の一例を図４に実線（ａ）で示す。図４に示すように、入射面レンズの光軸にあたる中心（ｘ＝０）から入射面レンズのピッチｐ1 の８０％以下である範囲内において△θ2 ／△θ1 が１以上である。図４には、従来のレンチキュラーレンズシートにおける△θ1 と△θ2 との関係の一例をあわせて示す。図４に破線（ｂ）で示すように、従来のレンチキュラーレンズシートでは、上記の範囲内において△θ2 ／△θ1 が１未満である。
【００１６】
次に、上記の設計要素▲２▼について説明する。上述のように、従来の両面レンチキュラーレンズシートの設計においては、入射面レンズの主たる集光点と出射面レンズの表面とが一致するように、各レンズの断面形状や両レンズ間の距離が決められている。このように入射面レンズの主たる集光点に出射面レンズを配置すると、出射面レンズの曲率半径を大きくする必要が生じる。しかし、出射面レンズの曲率半径を大きくすると、入射面レンズと出射面レンズとの光軸のずれによる水平視野角特性の低下が起こりやすくなってしまい、出射面レンズの曲率を大きくすることは好ましいことではない。
【００１７】
これに対して、本発明のレンチキュラーレンズシートによれば、出射面レンズの位置が上記の主たる集光位置よりも入射面側にあり、１つの入射面レンズで屈折された光がこれに対応する１つの出射面レンズの１点に集中せず、例えば出射面レンズの光軸を中心とする７０〜８０％の範囲内という広い領域に光がほぼ均等に到達することになる。すなわち、出射面レンズ上における屈折パワーの分散が図られ、出射面レンズの曲率を大きくする必要がなくなる。入射面レンズと出射面レンズとの距離をｄで表し、入射面レンズの主たる焦点距離をｆでそれぞれ表すと、出射面レンズが配置されるべき好適な範囲は、焦点距離ｆに対する両レンズの距離ｄの比（ｄ／ｆ）が０．７以上０．９以下である。
【００１８】
最後に設計要素▲３▼に関して説明する。従来のレンチキュラーレンズシートの設計方法によると、出射面レンズの断面形状は円、楕円または放物線の一部分となるが、本発明のレンチキュラーレンズシートによれば、双曲線の一部分を用いることになり水平視野角特性が確保される。
【００１９】
このような出射面レンズを得るためには、入射面レンズのピッチを１として出射面レンズの断面形状を下記の式、
ｙ＝ｃｘ2 ／［１＋｛１−（ｋ＋１）ｃ2 ｘ2 ｝1/2 ］
で近似したとき、ｃが５．０以上、ｋが−１．５以下を満足するものとすれば良い。ここで、上記の式において、図３（ｂ）中に示すようにｘをピッチ方向の距離、ｙを高さ方向の距離とする。出射面レンズの断面形状をこのようにすることで、出射面レンズのピッチ方向の距離に対するレンズ面の傾きの変化率が内側では大きく、外側ほど小さくなる。このことにより出射面レンズにおける全反射が小さくなり、しかも水平視野角特性を確保することができる。
【００２０】
【実施例】
押出成形の条件を種々変化させて作製した本発明のレンチキュラーレンズシートの一例における各パラメータを表１に示す。
【表１】
【表２】
【発明の効果】
本発明によれば、水平視野角特性が確保された透過型スクリーンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレンチキュラーレンズシートにおける屈折角を示す図である。
【図２】本発明によるレンチキュラーレンズシートにおける屈折角を示す図である。
【図３】入射面レンズに入射した光の経路を示す図である。
【図４】△θ1 と△θ2 との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・入射面レンズ
２・・・出射面レンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lenticular lens sheet used for a transmissive screen such as a rear projection television. In particular, the present invention relates to a lenticular lens sheet suitable for use in a rear projection television using a liquid crystal panel.
[0002]
[Prior art]
In a projection apparatus such as a rear projection television using a liquid crystal panel, moire may occur because the pixels of the liquid crystal panel and the lenticular lens of the transmission screen both have a periodic structure in the horizontal direction. In order to avoid the occurrence of this moire, the ratio of the pitch of the lenticular lens to the pitch of the image of the pixel of the liquid crystal panel projected on the transmission screen is 1 / (N + 1/2) (N is an integer of 1 or more. ) Is known (see JP-A-2-977991). Here, if N is 1, moire may remain, so N is generally 2 or more. However, when N is 2 or more, if the pitch of the image of the pixel projected on the screen is 1.0 mm, the pitch of the lenticular lens satisfying the above formula is 0.4 mm (N = 2), 0. The values are as small as 286 mm (N = 3) and 0.222 mm (N = 4), and the lenticular lens must be fine pitched.
[0003]
On the other hand, in the three-tube projection apparatus, the ratio (d) between the lens pitch p 1 on the incident surface side and the distance d between the lens on the incident surface side and the lens on the output surface side in the double-sided lenticular lens sheet constituting the transmissive screen. When / p 1 ) exceeds 1.3, the characteristics of the screen in the horizontal direction deteriorate, so the above ratio is generally in the range of 1.1 to 1.25. Therefore, if the pitch of the lenticular lens is small, for example, if the lens pitch p 1 on the incident surface side is 0.4 mm, the distance d is as small as 0.44 to 0.5 mm.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Usually, a lenticular lens sheet is manufactured by an extrusion method using a thermoplastic resin. According to the extrusion molding method, the thickness of the lenticular lens sheet exceeds the distance d (0.44 to 0.5 mm), and there is a problem that a double-sided lenticular lens with a fine pitch cannot be manufactured.
[0005]
Therefore, in order to produce a thin lenticular lens sheet, a technique for forming a lens on the entrance surface side and a lens on the exit surface side by extruding the molten resin into a thread shape (Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-200958 and 2-146536). Have been developed).
[0006]
In order to reduce the lens pitch while maintaining the rigidity of the lenticular lens sheet, a single-sided lenticular lens in which the incident surface side is a flat surface has been developed. However, the single-sided lenticular lens has a problem that the contrast is low because there is no black stripe on the exit surface side.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a lenticular lens sheet having a high characteristic in the horizontal direction and a structure that can be easily manufactured by an extrusion molding method. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The lenticular lens sheet of the present invention that solves the above problems has an entrance surface lens formed on one main surface and an exit surface lens corresponding to the entrance surface lens formed on the other main surface. A double-sided lenticular lens sheet obtained by extrusion molding in which a light beam incident in parallel to the optical axis travels inside the lenticular lens sheet and is emitted from the exit surface lens, and the pitch of the entrance surface lens is 0.33 mm or less. The distance d between the entrance surface lens and the exit surface lens is greater than 0.5 mm, and the ratio d / p 1 between the distance d and the pitch p 1 of the entrance surface lens is 1.6 or more. It represents the angle formed between the light rays traveling inside the being refracted lenticular lens sheet in a straight line parallel to the incident surface with respect to the optical axis theta 1, parallel to the optical axis of the exit surface lens If that represents an angle of the ray emitted is refracted in the linear and the exit surface forms at theta 2, the absolute value of the light at the incident surface is refracted angle (θ 1) △ θ 1, the emitting surface When the absolute value of the angle (θ 2 −θ 1 ) at which the light beam is refracted is represented by Δθ 2 , the center is at the optical axis of the incident surface lens and the width is 80% or less of the pitch of the incident surface lens. Within a certain range, the ratio of Δθ 1 and Δθ 2 (Δθ 2 / Δθ 1 ) is 1 or more.
[0009]
In the lenticular lens sheet of the present invention, (1) where the distance between the entrance surface lens and the exit surface lens is represented by d and the main focal length of the entrance surface lens is represented by f, d and f are expressed by the following formula ( 1),
d = k · f (however, 0.7 ≦ k ≦ 0.9) (1)
Is preferably satisfied. In the lenticular lens sheet of the present invention, (2) the pitch of the entrance surface lens is 1, and the cross-sectional shape of the exit surface lens is expressed by the following formula (2):
y = cx 2 / [1+ { 1- (k + 1) c 2 x 2} 1/2] (2)
, It is preferable that the main shape factors c and k satisfy c ≧ 5.0 and k ≦ −1.5.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the lenticular lens sheet of the present invention, even if the distance between the entrance surface lens and the exit surface lens is larger than that of the lenticular lens sheet manufactured according to the conventional design method (that is, the lenticular lens sheet is thick). A horizontal viewing angle characteristic equivalent to that of a conventional lenticular lens sheet can be obtained. The reason for this will be described by comparing a conventional lenticular lens sheet design method with a design method according to the present invention.
[0011]
In the present invention, attention is paid to the following three design elements.
▲ 1 ▼ an absolute value △ theta 1 angle the ray is refracted (theta 1) on the entrance surface, the ratio of the absolute value △ theta 2 of the angle the ray is refracted at the exit surface (θ 2 -θ 1). That is, the ratio between the refractive power of the entrance surface lens and the refractive power of the exit surface lens.
(2) The ratio of the distance between the entrance surface lens and the exit surface lens to the focal length of the entrance surface lens.
(3) Cross-sectional shape of the exit surface lens.
[0012]
First, the design element (1) will be described with reference to FIG. 3 showing a double-sided lenticular lens sheet having an entrance surface lens and an exit surface lens. In the design of the conventional double-sided lenticular lens sheet, as shown in FIG. 3A, the cross-sectional shape of each lens and both lenses are set so that the main condensing point of the entrance surface lens coincides with the surface of the exit surface lens. The distance between them is determined.
[0013]
In the lenticular lens sheet designed by such a conventional method, as shown in FIG. 1, a straight line parallel to the optical axis of the
[0014]
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. That is, when the angles θ 1 and θ 2 are determined as in FIG. 1 as in FIG. 2, the center is at the optical axis of the incident surface lens and the width is 80% or less of the pitch p 1 of the incident surface lens. The ratio Δθ 2 / Δθ 1 is 1 or more. With this configuration, even if the ratio d / p 1 between the distance d between the two lenses and the pitch p 1 of the entrance surface lens is 1.6 to 1.9, it is at the same level as the conventional lenticular lens sheet. Horizontal viewing angle characteristics can be obtained. Therefore, according to the present invention, even if the pitch p 1 of the entrance surface lens is the same, the thickness can be made larger than that of the conventional lenticular lens sheet (the distance d between the two lenses can be increased). Therefore, manufacture by the extrusion molding method becomes easy.
[0015]
An example of the relationship between Δθ 1 and Δθ 2 in the lenticular lens sheet of the present invention is shown by a solid line (a) in FIG. As shown in FIG. 4, Δθ 2 / Δθ 1 is 1 or more within a range that is 80% or less of the pitch p 1 of the incident surface lens from the center (x = 0) corresponding to the optical axis of the incident surface lens. FIG. 4 also shows an example of the relationship between Δθ 1 and Δθ 2 in a conventional lenticular lens sheet. As shown by the broken line (b) in FIG. 4, in the conventional lenticular lens sheet, Δθ 2 / Δθ 1 is less than 1 within the above range.
[0016]
Next, the design element (2) will be described. As described above, in the design of the conventional double-sided lenticular lens sheet, the cross-sectional shape of each lens and the distance between both lenses are determined so that the main condensing point of the entrance surface lens and the surface of the exit surface lens coincide. It has been. Thus, when the exit surface lens is arranged at the main condensing point of the entrance surface lens, it is necessary to increase the radius of curvature of the exit surface lens. However, when the radius of curvature of the exit surface lens is increased, the horizontal viewing angle characteristic is likely to be deteriorated due to the deviation of the optical axis between the entrance surface lens and the exit surface lens, and it is preferable to increase the curvature of the exit surface lens. Not that.
[0017]
On the other hand, according to the lenticular lens sheet of the present invention, the position of the exit surface lens is closer to the entrance surface than the main condensing position, and light refracted by one entrance surface lens corresponds to this. For example, light does not concentrate on one point of one exit surface lens, but the light reaches almost uniformly in a wide range of 70 to 80% centering on the optical axis of the exit surface lens. That is, the refractive power is dispersed on the exit surface lens, and it is not necessary to increase the curvature of the exit surface lens. When the distance between the entrance surface lens and the exit surface lens is represented by d and the main focal length of the entrance surface lens is represented by f, the preferred range in which the exit surface lens should be disposed is the distance between both lenses with respect to the focal length f. The ratio d (d / f) is 0.7 or more and 0.9 or less.
[0018]
Finally, the design element (3) will be described. According to the conventional design method of the lenticular lens sheet, the cross-sectional shape of the exit surface lens is a part of a circle, an ellipse or a parabola, but according to the lenticular lens sheet of the present invention, a part of the hyperbola is used and the horizontal viewing angle is Characteristics are ensured.
[0019]
In order to obtain such an exit surface lens, the pitch of the entrance surface lens is set to 1, and the cross-sectional shape of the exit surface lens is expressed by the following equation:
y = cx 2 / [1+ {1− (k + 1) c 2 x 2 } 1/2 ]
When c is approximated, it is sufficient that c satisfies 5.0 or more and k satisfies −1.5 or less. Here, in the above formula, as shown in FIG. 3B, x is the distance in the pitch direction and y is the distance in the height direction. By making the cross-sectional shape of the exit surface lens in this way, the rate of change of the inclination of the lens surface with respect to the distance in the pitch direction of the exit surface lens is larger on the inside and smaller on the outside. As a result, total reflection at the exit surface lens is reduced, and a horizontal viewing angle characteristic can be secured.
[0020]
【Example】
Table 1 shows parameters in an example of the lenticular lens sheet of the present invention produced by variously changing the extrusion molding conditions.
[Table 1]
[Table 2]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the transmission type screen with which the horizontal viewing angle characteristic was ensured is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a refraction angle in a conventional lenticular lens sheet.
FIG. 2 is a diagram showing a refraction angle in a lenticular lens sheet according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a path of light incident on an incident surface lens.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between Δθ 1 and Δθ 2 .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ｄ＝ｋ・ｆ （但し、０．７≦ｋ≦０．９である。） （１）
を満足する請求項１に記載のレンチキュラーレンズシート。When the distance between the entrance surface lens and the exit surface lens is represented by d and the main focal length of the entrance surface lens is represented by f, d and f are expressed by the following formula (1),
d = k · f (however, 0.7 ≦ k ≦ 0.9) (1)
The lenticular lens sheet according to claim 1, wherein:
ｙ＝ｃｘ2／［１＋｛１−（ｋ＋１）ｃ2ｘ2 ｝1/2］ （２）
で近似したとき、ｃ≧５．０かつｋ≦−１．５を満足する請求項１または２に記載のレンチキュラーレンズシート。When the pitch of the entrance surface lens is 1, the cross-sectional shape of the exit surface lens is expressed by the following formula (2),
y = cx 2 / [1+ { 1- (k + 1) c 2 x 2} 1/2] (2)
3, the lenticular lens sheet according to claim 1, wherein c ≧ 5.0 and k ≦ −1.5 are satisfied.
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