JP4135194B2 - 平面型レンズとこれを用いた背面投射型プロジェクタ用スクリーン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型レンズ、すなわち背面投射型プロジェクタ用スクリーン、あるいは液晶表示装置、プラズマ表示装置、エレクトロルミネッセンズ表示装置等の視野角拡大板、または液晶用バックライト、各種照明光源等の光を拡散する光拡散板等に用いる平面型レンズと、さらにこの平面型レンズを用いた背面投射型プロジェクタ用スクリーンに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、偏光特性を有する光束を出射する、例えば液晶パネル等のライトバルブを用いた投射型表示装置が開発されている。この液晶を用いた投射型表示装置では、液晶パネルで空間変調された画像光を投射レンズによりスクリーンに拡大して投射するようになっている。この投射型表示装置には前面投射型と背面投射型がある。
【０００３】
図３４は、そのスクリーン背面から投射された画像を、スクリーン前方から観察する背面投射型表示装置の概略構成図を示すものである。この背面投射型表示装置は、光を出射するための映像投射部１と、透過型スクリーン２と、映像投射部１から得た投射映像光Ｌを反射ミラー３で反射させて透過型スクリーン２に導く構成とされている。
この透過型スクリーン２、すなわち背面投射型プロジェクタ用スクリーンは、通常図３５にその要部の斜視図を示すように、フレネルレンズ４と垂直方向に延びるレンチキュラーレンズ５によって構成される。
【０００４】
上述の構成による背面投射型表示装置においては、映像投射部１からの投射映像光Ｌは、フレネルレンズ４によってほぼ平行光となり、さらにレンチキュラーレンズ５によって左右に拡散される。
このように、この従来通常の背面投射型表示装置では、映像投射部１からの投射映像光は透過型スクリーン２に拡大投射されるようになっている。すなわち、観察者は、透過型スクリーン２の透過光として投射画像の観察を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した背面投射型表示装置は、一般に明るい部屋で用いられることが多く、この場合室内照明等の外光がレンチキュラーレンズ５の表面で反射され、これがスクリーン２からの出射映像光と共に観察されることから画像のコントラストが低下してしまう問題が生じていた。従来では、この対策としてレンチキュラーレンズ５の前面に別途、スモーク板（図示せず）を設け、外乱光の一部を吸収させることが行われ、これによりコントラストの低下を抑制する方法が採られている。
【０００６】
ところがこのようなスモーク板を設けた場合、このスモーク板を通過する際に映像光の一部も同様に吸収され画像の輝度が低下する。この輝度を高めるためには、より消費電力の大きい光源を使用することが必要になり、省電力化を阻害し、また、このような電力増大化に伴う、より厳しい熱対策が必要になるなど、コスト高を来すという新たな問題が生じる。
【０００７】
また、上述したレンチキュラーレンズを用いた平面型レンズ、更にこれを用いた透過型のスクリーン、すなわち背面投射型プロジェクタ用スクリーンにおいては、多くの問題が生じる。以下この問題点を列挙する。
（１）レンズ素子を上下（水平）方向に延長して形成したレンチキュラーレンズにおいては、（水平）方向に広く拡散させるので、斜めから見た場合でも像を観察することができるものの、これと直交する上下（垂直）方向には殆ど拡散させることができないために、視点を上下させた場合、鮮明な画像を観察できる範囲は、極めて狭いという欠点がある。
すなわち、例えば図３６Ａに示すように、このレンチキュラーレンズを用いた平面型レンズもしくはスクリーンは、その板面に垂直に入射する光による輝度の５０％以上を示す領域が同図中ａをもって示すように、垂直方向に偏平な楕円錐状となる。つまり、その水平方向の拡散が、同図Ｂに示すように、例えば中心の輝度の５０％以上を示す領域が３０°程度の範囲であるとき、垂直方向の同様の領域は、同図Ｃに示すように、２０°程度の範囲となる。
（２）さらに、レンチキュラーレンズには精密なレンズ形状が全面に渡って形成されており、一部に僅かな欠陥が生じた場合でも、全体が使用可能となることから、このスクリーンの取扱には細心の注意を払う必要がある。さらに、昨今の画像の投射面積のより増大化に伴い、スクリーンの取扱がより問題となり、コスト高が避けられないという状況下にある。
（３）フレネルレンズとレンチキュラーレンズとを組み合わせたスクリーンは、主として水平方向に投射光を広げるものであるという理由で、水平方向に広い視野角が得られる反面、垂直方向の視野角は狭く、観察者は、画像の輝度分布が一様でないことや、部分的不均一性を感ずる場合があり、場合によっては水平方向に光の帯として感じとる場合がある。
（４）また、レンチキュラーレンズにおいて、レンズ素子間にブラックストライプを設ける場合、充分なレンズ効果を持たせるためには一定間隔以下にブラックストライプを形成できないことから、投射された画像のコントラストが低下し、また解像度が低いという問題がある。
（５）更に、一般に、上述した映像投射部１、もしくは前面投射型映像表示装置等における投射光は、画角の中心部が明るく周囲に向かうに従って暗くなるという照度分布を示すことから、観察映像の強度分布は急峻な勾配を示すという問題がある。
（６）また、上述したフレネルレンズとレンチキュラーレンズとの組み合わせによるスクリーンにおいては、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとの間に多重反射が生じるために、観察映像が幾重にも重なって観察されるという問題がある。
（７）更に、上述したレンチキュラーレンズのブラックストライプと投射映像との間で光の干渉が発生し、観察映像に干渉模様いわゆるモアレが発生する場合がある。
【０００８】
また、スクリーンにおいては、光が広く拡散するいわゆる拡散性の強いスクリーンは、ゲイン（＝ある出射角度方向の輝度／入射光量）したがって輝度は低いが、視野角に対して、変動の少ない平坦なゲイン曲線が得られる。一方、指向性の強いスクリーンでは、ゲインは高いが、視野角が大きくなるに従って、急激にゲインが低下する。この変化は、スクリーンを肉眼観察した場合において、観察位置を移動することによりスクリーンに表示されている画像の明るさが変化しやすいことを表わしている。
江森氏による「リア・プロジェクション・スクリーンの特性と測定法」光学技術コンタクトｖｏｌ．１１、Ｎｏ．５（１９７３）ｐ１７〜ｐ２３の、特にｐ１８に記載されているように、人間の眼は輝度に対して対数的な感度を持つので、ゲインの２倍程度の変動に対しては、一様な明るさに見える。
しかし、ゲインの変動が３倍以上になると、ピークゲインの部分（通常、スクリーンの中央）を中心に明るく見える、いわゆる、ホットスポット、ホットバンド現象が見られるようになると言われている。
上記文献によると、ピークゲインが３．５で、曲げ角（視野角）３０°におけるゲインが、ピークゲインの２５％以上であるスクリーンが、最適なものであるとしている。
【０００９】
ある曲げ角でのゲインを示して、スクリーンの性能を示すことの意味を図３７および図３８を用いて説明する。
【００１０】
スクリーンにリア・プロジェクタを取り付けて、スクリーン上の表示画面の中心点の真正面で、表示画面の縦の高さの３倍の距離離れた位置で肉眼観察した場合を考える。因みに、この距離はＮＴＳＣやＨＤＴＶ（ハイビジョン）で標準観視距離とされているものである。
この場合、ＨＤＴＶのような９：１６のワイドスクリーンにおいては、図３７のように、垂直方向で最大９．５°、水平方向で最大１６．５°、対角線方向で最大１８．８°の曲げ角がつくことになる。
【００１１】
さらに、観察者を複数にした場合には、例えば図３８に示すようにスクリーンの正面に観察者が並ぶこととなり、表示画面の中心点と同じ高さで、表示画面の横端の正面で縦の高さの３倍の距離の位置からスクリーンを見ることとなり、その結果、図３８に示すように、水平方向で最大３０．７°、斜め方向で最大３１．６°の曲げ角がつくことになる。
【００１２】
上述のような場合においても、スクリーンは、シェーディング、いわゆる明るさのムラが起きないことが必要である。一般にシェーディングは１５〜５０％なら肉眼観察した場合においても特に問題とならないが、これが７０％以上になると許容できなくなる。このスクリーン上の表示画像を見たときにシェーディングが５０％以内になる領域は好感領域と呼ばれ、この好感領域を大きくすれば、観察に適した領域を広げることができる。
【００１３】
実際のプロジェクタにおいて、シェーディングは、スクリーンに投射される映像光の入射角や均一性を含めた形で評価されるが、スクリーン単体の評価においては、ピークゲインとある曲げ角でのゲインの関係からシェーディングを数値的に評価することができる。
【００１４】
ところで、近年プロジェクタは、ＴＦＴ液晶などの光空間変調素子（ライトバルブ）を用いた光投射部の開発が進むことで、光出力が年々高くなってきており、ピークゲインが高いことを第１の効果としてきた従来のスクリーンだけでなく、ある程度の拡散性を持つことで観察に適した領域を広げる効果も具備したスクリーンが求められるようになった。
【００１５】
本発明は、前述したレンチキュラーレンズによるいわゆる平面型レンズとさらにこれを用いて構成する背面投射型プロジェクタ用スクリーンにおける諸問題の解決を図るものである。
【００１６】
また、本発明は、スクリーンの輝度と、ある程度の拡散性を同時に確保することについての問題点、およびこれらとコスト面を含めた諸問題の解決を図るものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による平面型レンズは、光出射側もしくは光入射側に透明基材が配置され、この透明基材上に、透明微小球体いわゆる透明ビーズが、２次元的に単粒子層配置をもって隣り合う透明微小球体が相互に接触ないしは近接して配置され、光入射側において透明微小球体の一部を外部に露呈させる着色層を少なくとも有してなる透明微小球体配置層を有し、この透明微小球体配置層は、その透明微小球体の光出射側端部において光透過性を高めた構成とする。そして透明微小球体の屈折率が、レンズの中央と周辺とで漸次もしくは段階的に変化させた構成とする。
【００１８】
また、本発明による背面投射型プロジェクタ用スクリーンは、光出射側もしくは光入射側に透明基材が配置され、上記透明基材上に、透明微小球体が、２次元的に単粒子層配置をもって隣り合う透明微小球体が相互に接触ないしは近接して配置され、光入射側において上記透明微小球体の一部を外部に露呈させる着色層を少なくとも有してなる透明微小球体配置層を有し、この透明微小球体配置層が、透明微小球体の光出射側端部において光透過性を高めた構成とした平面型レンズを具備する構成とする。そして透明微小球体の屈折率が、スクリーンの中央と周辺とで漸次もしくは段階的に変化させた構成とする。
【００１９】
尚、本明細書において透明とは、目的とする光、すなわちレンズないしはスクリーンを透過させるべき光に対してこれを透過し得るものであることを指称し、いわゆる半透明をも含めて指称するものである。
【００２０】
上述の構成による平面型レンズおよび背面投射型プロジェクタ用スクリーンによれば、入射光が透明微小球体によるレンズ作用によって収束され、これより発散することから、入射光は、透明微小球体によって水平垂直の両方向に関して拡散させることができることによって、水平および垂直の両方向に関して、視野角の拡大をはかることができる。また、透明微小球体に入射することがなかった光は、その殆どが透明微小球体配置層の着色層によって吸収され、これが出射することが回避される。また、光出射側からレンズもしくは背面投射型プロジェクタ用スクリーンに入射する外光もまた透明微小球体配置層の着色層によって吸収されることからコントラストの向上がはかられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明による平面型レンズおよびこれを用いた背面投射型プロジェクタ用スクリーンの実施の形態を説明する。
本発明による平面型レンズは、図１〜図２４にその実施例の模式的断面図を示すように、光出射側もしくは光入射側の少なくとも一方に透明基材１１が配置され、この透明基材１１上に、透明微小球体１２が、２次元的に単粒子層配置をもって相互に接触ないしは近接して配置され、光入射側において上記透明微小球体の一部を外部に露呈させる着色層１３を少なくとも有する透明微小球体配置層１４を有し、更に、この透明微小球体配置層１４は、透明微小球体１２の光出射側端部において光透過性を高めた構成とする。尚、後述するように、透明微小球体１２で入射光の収束がなされることから、この透明微小球体１２からの出射領域（面積）は、微小であり、これに伴い透明微小球体配置層１４の高い光透過性を示す領域は小面積でよい。
【００２２】
図１で示す平面型レンズ１０の構成においては、例えば剛性を有するガラス基板もしくはプラスチック基板、あるいは可撓性いわゆるフレキシブル基板による透明基材１１を、レンズの光出射側に配置した場合である。すなわち、この場合、基材１１の光入射側に、透明微小球体配置層１４を形成した場合である。また、この例では、透明微小球体配置層１４が、接着性ないしは粘着性を有する着色層１３に、透明微小球体１２を、隣り合う透明微小球体１２が相互に充分近接して、あるいは接触するように細密充填をもってかつ単粒子層に、各透明微小球体１２の各一部を埋設させることによって固着させたものである。つまり、各透明微小球体１２は、その光入射端側が着色層１３から所要部分、具体的には後述するように、透明微小球体１２の直径の３０％以上に相当する部分が突出するようにし、これとは反対側においては、着色層１３内に埋没させるものであるが、その光出射端においては、各透明微小球体１２が、透明基材１１に直接的に接触するか、着色層１３が充分薄い厚さで介在するようにして、この端部においては殆んど着色層１３によって光の吸収がなされることなく光透過性が高められた構成として透明微小球体１２からの出射される光量が、着色層１３によって吸収されることを軽減させたものである。この着色層１３による吸収を軽減させる領域は、前述したように透明微小球体１２の光出射端側の微小領域（面積）とすることができる。
【００２３】
この平面型レンズ１０においては、その透明微小球体配置層１４に対し、透明基材１１とは反対側から、投射映像等の例えば平行光とされた入射光Ｌｉが、露出した透明微小球体１２に入射されると、この入射光Ｌｉは、透明微小球体１２によるレンズ効果によって収束され、その後発散することから、出射光Ｌｏは拡散し、拡散平面型レンズもしくは視野角拡大平面型レンズが構成される。
【００２４】
そして、各透明微小球体１２の出射端において、上述したように、着色層１３による吸収を軽減させる領域を形成して、この出射光が効率良くレンズ１０の前方に出射することができるようにするものであるが、この領域は、各透明微小球体１２において、収束されて透明微小球体１２から出射されるようになされるものであることから、微小面積とすることができ、その周囲には着色層１３すなわち光吸収層が存在することから、外光Ｌｄは、この着色層１３に有効に吸収されてその迷走が効果的に回避される。したがって、この外光Ｌｄによるコントラストの低下が効果的に回避される。
【００２５】
図２は、本発明による他の例の平面型レンズ１０を示し、この例においても、図１で説明した構成を基本構成とするものであるが、この場合においては透明微小球体配置層１４が、それぞれ接着性ないしは粘着性を有する着色層１３と透明層１５との２層構造とした場合である。この場合、その光出射側端側に透明層１５を配置することによって、この端部側における光透過性を高めて、透明微小球体１２から高い出射光量が得られるようにしたものであるが、この構成による場合、透明微小球体１２が着色層１３と透明層１５とに差し渡って埋め込まれた構成とされることから、透明微小球体１２の保持強度が高められる。
【００２６】
図３および図４で示す平面型レンズ１０の構成においては、それぞれ図１および図２で示した構成において、その透明微小球体配置層１４の、透明基材１１とは反対側に透明微小球体配置層１４に対する接着性ないしは粘着性を有する保護透明層２５を配置して、透明微小球体配置層１４したがって透明微小球体１２の透明基材１１を有する側とは反対側における保護をはかった場合である。
【００２７】
図５および図６で示す平面型レンズ１０の構成においては、それぞれ図１および図２で示した透明微小球体配置層１４の光入射側に透明基材１１を配置した場合である。この場合、その透明微小球体配置層１４を透明基材１１に、接着性もしくは粘着性を有する透明層２６によって接合した構成とした場合である。
【００２８】
図７および図８で示す平面型レンズ１０の構成においては、それぞれ図１および図５、あるいは図２および図６で示した透明微小球体配置層１４を挟んで透明基材１１と、保護透明基材４１とを配置した構成とした場合で、この構成とすることによって、平面型レンズ１０の強度の保持と、透明微小球体配置層１４の透明微小球体１２や着色層１３の損傷ないしは汚損を防止するようにした場合である。この保護透明基材４１は、透明基材１１と同一材料、構成とすることができるが、一方を剛性基板によって構成し、他方を可撓性いわゆるフレキシブルな基材とすることもできる。
【００２９】
尚、図２〜図８において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３０】
本発明による平面型レンズ１０は、これ自体で背面投射型プロジェクタ用スクリーンを構成することができるが、図９〜図１２に示すように、この平面型レンズ１０に対して投射映像光を平行光として入射させるためのフレネルレンズ２７と接合して一体化して背面投射型プロジェクタ用スクリーン１０Ｓを構成することができる。
【００３１】
図９〜図１２においては、透明基材３１にフレネルレンズ２７を形成した場合で、図９に示す例では、図１に示した構成において、フレネルレンズ２７を接着性もしくは粘着性を有する透明層２６によって接合した構成である。
図１０に示す例では、図２に示した構成において、同様に接着性もしくは粘着性を有する透明層２６によってフレネルレンズ２７を接合した場合である。
図１１に示す例では、図５に示した構成において、その透明基材１１に代えて同様の透明層２６によってフレネルレンズ２７を接合した場合である。
図１２に示す例では、図６に示した構成において、その透明基材１１に代えて同様の透明層２６によってフレネルレンズ２７を接合した場合である。
【００３２】
このように、透明基材１１に代えてフレネルレンズ２７を接合する構成とするときは、構造の簡潔化をはかることができる。
【００３３】
尚、図９〜図１２において、図１〜図８における各対応する部分に、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３４】
また、上述の図１〜図１２で示した各構成において、図１３〜図２４に示すように、その光入射側および光出射側の最外側における表面に、それぞれ反射防止層２８を被着形成することができる。このようにするときは、有効に入射光の入射および出射光の出射を得ることができる。図１３〜図２４においては、光入射側および光出射側の最外側における両表面に、それぞれ反射防止層２８を被着形成した場合であるが、いずれか一方に配置した構成とすることもできる。また、これら外側面にグレア防止層（図示せず）を被着形成することもできる。更に、反射防止層２８に代えて、もしくはこれの上に、あるいは一方の反射防止層２８に代えて、最外側の透明基材、透明微小球体配置層等を保護する防傷処理層等保護透明層を形成することができる。このように反射防止層２８の形成とか、防傷処理層等保護透明層の形成によって光の透過率の増加および反射率の低減化、損傷の発生の回避による光学的性能の向上をはかることができる。
【００３５】
尚、図１３〜図２４において、図１〜図１２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３６】
上述の本発明による平面型レンズおよびスクリーンにおいて、透明基材１１、４１および３１は、レンズ作用を生じさせる光に対し透過性を有する透明ないしは半透明の剛性を有する例えば比較的厚い基板、もしくは比較的薄く可撓性を有するすなわちフレキシブルなシートによって構成することができる。
【００３７】
これら透明基材１１、４１および３１は、例えばガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等によって構成することができる。
【００３８】
また、透明微小球体１２は、例えばガラスビーズ、あるいはアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等のプラスチックビーズによって構成することができ、その屈折率は、１．４以上で光入射側でこれに接する部材、例えば保護透明層２５、接着のための透明層２６に比し、その屈折率が大なる屈折率を有する材料によって構成して、入射光が効果的にこの透明微小球体１２に導入されて、レンズ作用を受けることができるようにする。
【００３９】
この透明微小球体１２の大きさは、直径１００μｍ以下例えば直径５０μｍ程度に選定する。この直径を１００μｍ以下、望ましくは５０μｍ程度に選定するのは、透明微小球体１２の大きさがこれより大きくなると、例えば背面投射型プロジェクタ用スクリーンを構成した場合において、通常の使用態様では、透明微小球体１２間の隙間が観察者による肉眼での観察がされ易くなって解像度が低下し、投射画像の画質を損なうことが確認されたことによる。因みに、この透明微小球体１２の直径を１００μｍ以下とするとき、例えば１００μｍでは、その解像度は、５／ｍｍとなり、５０μｍでは、１０／ｍｍとなるが、従来のレンチキュラーレンズによるときは、１本／ｍｍ程度となる。また、この透明微小球体１２の大きさの下限は特に定めないが、透明微小球体１２の大きさが余り小さい場合には、透明微小球体１２を単粒子層として配置することが困難になったり、接着層の形成や厚さの均一化が困難になるという状態が発生する。
【００４０】
また、透明微小球体１２の大きさのばらつきは、その平均直径の１０％以下の範囲にあるようにする。これは、この直径のばらつきが大きくなると、透明微小球体配置層１４における透明微小球体１２の細密充填が良好にかつ均一に行われなくなることを認めたことに因る。
【００４１】
透明微小球体１２の屈折率は、その周囲、特に入射端側の周囲における屈折率より大に選定されるものであるが、充分な収束レンズ効果を得る上で、その屈折率は、実際には１．４以上に選定する。後述のように、透明微小球体の入射端側の周囲の屈折率と透明微小球体の屈折率の値は、光の収束効果を決定し、透明微小球体の出射端側での拡散角を決定する。よって、本発明における平面型レンズおよびスクリーンの拡散角度は、光学における屈折の法則（スネルの法則）によって定められ、平面型レンズおよびスクリーンの各部材の屈折率を選定することで所望の拡散角を得ることができる。
【００４２】
また、透明微小球体１２の表面には、反射防止処理、撥水処理のいずれかもしくはその双方を施した構成とすることができる。
【００４３】
また、この透明微小球体１２は、その表面を光学的滑面とすることもできるが、透明微小球体１２の細密充填を損なうことのない程度において微細凹凸を有する面として散乱効果の制御、調整を行うようにすることができる。あるいは、透明微小球体１２の表面での不要な反射や散乱を回避することが望まれる場合には、透明微小球体１２の表面に反射防止処理を施すことができ、また、製造工程上必要に応じて撥水処理を施すことができる。例えば水溶性の着色層を形成する場合、透明微小球体１２の光入射端側に、着色層が回り込むことを回避するために、予め透明微小球体１２の表面に撥水処理を行っておくことができる。
【００４４】
透明微小球体配置層１４における着色層１３は、カーボンなどの黒色顔料とか、カーボンにバインダーを加え混合したいわゆるトナーなどの黒色顔料とか、アニリン系等の黒色染料、あるいはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の透明性を有する樹脂に、黒色顔料を分散するか、黒色染料によって染色した黒色化した材料層によって構成することができる。この着色層１３は、製造上の必要に応じて、粘着性や接着性などの機能を有する材料層によって構成することができる。また、着色層は黒色に限らず、赤、緑、青などの分光分布を有するものでもよい。また、異なる色分布を持つ複数の顔料または染料を混合したものによって着色層を形成することもできる。
【００４５】
また、この着色層１３は、その吸光度もしくは分光吸光度を、その厚さ方向に段階的にもしくは漸次変化させた構成、例えば光出射側に向かって減少させる構成とすることができる。例えば、着色層１３を、その厚さ方向に、上述の顔料もしくは染料の濃度を漸次変化させる構成とするとか複数の材料層を積層するとか、上述の顔料もしくは染料の濃度を漸次変化させる構成とすることができる。
【００４６】
また、透明微小球体配置層１４において、その着色層１３よりの透明微小球体１２の光入射側からの突出量すなわち露出量は、透明微小球体１２の直径の３０％以上、好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上に相当する部分とする。これは３０％未満では、入射光の透明微小球体１２への取り込み量が減少して、有効な透明微小球体１２による入射光の拡散効果が充分行われなくなるおそれが生じるものであり、その入射側での着色層１３からの露出量が大になるにつれ、この透明微小球体１２への入射光量が増加し、輝度を高めることができる。しかしながら、その上限は、着色層１３に要求される厚さによって制約される。すなわち、着色層１３の厚さは、透明微小球体１２の直径の７０％未満に相当する厚さとなるが、その下限は、着色層１３の吸光度ないしは分光吸光度に応じて決定される。すなわち、この吸光度ないしは分光吸光度が小さい場合は、入射光のこの着色層１３の厚さが薄い場合、この着色層１３を通じての入射光の透過を発生し、これが透明微小球体１２による拡散効果を受けない光が多くなって、平面型レンズ本来の特性を損ない、また出射側からの外光に対する吸収が低下することによってコントラストの低下を来す。
【００４７】
また、上述の保護透明層例えば透明層２５や、上述した最外側に形成される透明層（図示せず）、透明層２６、更に透明微小球体配置層１４の透明層１５は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の透明樹脂によって構成することができる。そして、これらは同一の平面型レンズで用いる場合においても、必ずしも同一の材料によって構成する必要はなく、製造方法に応じて適切な材料から選定することができる。例えば透明微小球体配置層１４における透明層１５は、粘着性を有し、透明微小球体１２の光出射側端部を埋込み保持する材料によって構成し、透明層１６は接着性もしくは粘着性を有する材料によって構成する。
【００４８】
また、これら保護透明層２５および透明層２６、更に透明微小球体配置層１４の透明層１５等は、それぞれ単一層によって構成することもできるが、上述した透明材料等から選定された複数の材料層の積層によって構成することもできる。
【００４９】
また、反射防止層２８防傷処理層等保護透明層は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のほか、ＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）をＣＶＤ（化学的気相成長）法によって形成するとか、ＳｉＯ₂ や金属薄膜を真空蒸着、スパッタ、ゾル・ゲル方法等によって被着することによって形成することができる。
【００５０】
また、上述した各透明層、着色層等のコーティングは、ナイフコート、例えばロールコート、グラビアコート、キスコート、スプレーコート、ブレードコート、ロッドコート等によることができる。
【００５１】
上述の本発明による平面型レンズ１０を用いたスクリーン、例えば図９〜図１２、図２１〜図２４に示すスクリーン１０Ｓは、例えば図２５に示すように、スクリーン１０Ｓの背部に投射装置６０を配置し、これよりの投射映像を、スクリーン１０Ｓに投射し、このスクリーン１０Ｓによって垂直および水平両方向に拡散された透過像を、スクリーン１０Ｓの前方から観察する構成とする。
【００５２】
あるいは、図２６に示すように、筐体６１の前面にスクリーン１０Ｓを配置し、この筐体６１内に配置した映像投射部１からの映像を反射ミラー３によって反射させてこのスクリーン１０Ｓによって垂直および水平両方向に拡散された透過像を、スクリーン１０Ｓの前方から観察する構成とする。
【００５３】
本発明による平面型レンズ１０もしくはこれを用いたスクリーンにおいて、その透明微小球体配置層１４の透明微小球体１２は、屈折率を異にする２種以上の透明微小球体によって構成することができる。
【００５４】
すなわち、上述の各構成において、透明微小球体配置層１４の透明微小球体１２は、その屈折率が大きいほどそのレンズ作用、すなわち収束効果が強まり、したがって拡散角が大となる。図２７中曲線２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃは、同図中に示すように、１粒子層をもって透明微小球体１２が配置された透明基板５１に対して垂直に光を入射させたときの出射側における視野角（入射軸に対する角度）θとするとき、透明微小球体１２の屈折率ｎを、ｎ＝１．７、ｎ＝１．８、ｎ＝１．９としたときの、各ゲインの視野角依存性を示したものであり、θが大となるといずれもゲインは小さくなるが、θが小さい範囲、すなわち、ほぼ真正面からの観察では屈折率が大きいほどゲインが小さく、屈折率が小さいほどゲインが大きくなることがわかる。つまり、ほぼ真正面からの観察では屈折率が大きいほど暗く、屈折率が小さいほど明るく観察される。
【００５５】
本発明においては、この現象に着目して１枚のレンズないしはスクリーンにおいて、異なる屈折率を有する２種以上の透明微小球体を混合して用いるとか、所要の分布をもって配置することによって、例えばその中央部と周辺部とで段階的にもしくは漸次屈折率が変化する構成とすることによって、１枚のレンズないしはスクリーンにおける各部において、所要の明るさが得られるようにする。
【００５６】
すなわち、通常の光源からの照射光もしくは例えば映像投射部からの所定の画角内の映像は、図２８Ａにその照度分布を示すように、中心において最も大きくこれより遠ざかるにしたがって小となることから、この照射光若しくは映像を平面型レンズもしくはスクリーンに入射した場合、これら平面型レンズもしくはスクリーンの出射側における明るさは、中心で大で周辺に向かうほど暗くなる。
【００５７】
本発明においては、例えば図２９に示すように、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓにおいて、その中心部の領域Ａにおいては、屈折率ｎ＝１．９の透明微小球体１２を配置し、その外周の領域Ｂにおいては、屈折率ｎ＝１．８の透明微小球体１２を配置し、更に最外周の領域Ｃにおいては、屈折率ｎ＝１．７の透明微小球体１２を配置する。
【００５８】
あるいは図３０に示すように、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓにおいて、その中心から最外周に向かって漸次屈折率ｎ＝１．９からｎ＝１．７へと漸次すなわちなだらかに変化させる構成とする。この場合においては、屈折率の異なる透明微小球体１２を複数種用意して順次屈折率の異なる透明微小球体１２を同心的に配置することもできるが、屈折率を異にする透明微小球体１２の混合比を変化させて結果的にその中心から最外周に向かって漸次屈折率ｎ＝１．９からｎ＝１．７へと漸次すなわちなだらかに変化させる構成とすることができる。
【００５９】
このように平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓが中心部から周辺に向かって屈折率が変化する構成とすると、図３１で模式的に示すように、その各水平および垂直の中心輝度の５０％を示す拡散角領域は、円錐状ａおよびｃで示すように、スクリーンの中心部で大、周辺部で小となる。例えば、屈折率ｎ＝１．９とする領域では、図３１Ｂに示すように、水平および垂直の拡がり角α≧４５°となり、屈折率ｎ＝１．７とする領域では、図３１Ｃで示すように、水平および垂直の拡がり角αは約１５°となる。
【００６０】
つまり、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓのゲイン分布は図２８Ｂに示すように、中心で小さく、周辺で大きくなることから、図２８Ａで示す照度分布を補償して、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓの透過後の明るさを、図２８Ｃで示すように平坦化することができる。
【００６１】
上述の例では、その照度分布が中心において最も大きくこれより遠ざかるにしたがって小となる場合において、明るさの均一化をはかる場合であるが、逆に図３２Ａにその照度分布を示すように、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓに照射される光の照度分布が、中心において小で、これより遠ざかるにしたがって大となる場合において、その明るさの均一化をはかる場合には、上述したと同様の方法によって、上述とは逆に、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓにおいて、その透明微小球体１２の屈折率ｎを、中心部で小、周辺部に向かって大とする構成として、図３２Ｂに示すように、そのゲインを中心において大に、これより遠ざかるにしたがって小とすることによって、図３２Ｃに示すように、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓの透過後の明るさを平坦にすなわち均一にすることができる。
【００６２】
また、上述した例では、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓの透過光の明るさを各部において均一化した場合であるが、均一化に限らず所定の分布に積極的に補正する場合においても透明微小球体１２における屈折率を変化させる構成とすることもできる。
【００６３】
また、上述したように、１枚のレンズないしはスクリーンにおいて、異なる屈折率を有する２種以上の透明微小球体を用いる場合において、透明微小球体１２の屈折率と、各混合比を数値限定することにより、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上である平面型レンズおよび背面投射型プロジェクタ用スクリーンを実現することができる。
【００６４】
図３９に本発明のスクリーンにおいて、曲げ角を変化させた場合の輝度（ゲイン）の測定方法について示す。
すなわち、図３９に示すように、光源１０１から出た光を、スクリーン の背面から入射させ、その前面中心付近から出射される光を、スクリーンから所定の距離を保って、例えば５°の角度毎に、輝度計１０２によって出射光の輝度を測定するものとする。
【００６５】
このスクリーンは、図４０に示すように、例えば、入射側透明基板１０３、入射側透明接着層１０４、透明微小球体１２、光吸収層１０５、出射側透明接着層１０６、出射側透明基板１０７の６層構造を有するものを用いた。
また、入射側透明基板１０３はアクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート）、入射側透明接着層１０４はアクリル系の接着剤、透明微小球体１２はガラス、光吸収層１０５はトナー（炭素系粉末）、出射側透明接着層１０６はアクリル系の接着剤、出射側透明基板１０７はアクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート）により形成することができる。
【００６６】
このスクリーンの輝度測定に際しては、上記スクリーンを構成する層のうち、透明微小球体１２の屈折率ｎを、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．１から、任意に選定し、その他の各層の屈折率は任意の値に固定するものとする。また、輝度測定においては、光に入射側から平行な光線が入射されたものとし、各構成層において屈折や吸収が起こり、出射側でそれぞれの角度にどれだけの光量が出射されるかについて測定または、光線追跡法を用いたシミュレーションによる計算を行うものとする。
【００６７】
図４１は、一種類の透明微小球体１２を用いた場合に、この透明微小球体の屈折率ｎを変化させて輝度を測定した場合の結果を示す図である。図４１中、曲線４１ａはｎ＝１．５、４１ｂはｎ＝１．６、４１ｃはｎ＝１．７、４１ｄはｎ＝１．８、４１ｅはｎ＝１．９、４１ｆはｎ＝２．１のそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
また、図４２はシミュレーション結果を示す図である。図４２中、曲線４２ａはｎ＝１．５、４２ｂはｎ＝１．６、４２ｃはｎ＝１．７、４２ｄはｎ＝１．８、４２ｅはｎ＝１．９、４２ｆはｎ＝２．１のそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
図４１と図４２とはゲイン曲線が一致していることから、このシミュレーション結果が測定実験と同等であることがわかる。
【００６８】
（表１）に、１種類の透明微小球体１２を用いた場合のスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、および曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下を×印を付して示した。
【００６９】
【表１】

【００７０】
（表１）に示すように、１種類の透明微小球体１２を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【００７１】
図４３は、異なる屈折率ｎを有する２種類の透明微小球体を、８：２の割合で混合して使用した場合の輝度を測定した結果を示す図である。図４３中、曲線４３ａはｎ＝１．９とｎ＝１．５とを８：２、４３ｂはｎ＝１．９とｎ＝１．６とを８：２、４３ｃはｎ＝１．９とｎ＝１．７とを８：２、４３ｄはｎ＝１．９とｎ＝１．８とを８：２とした場合である。４３ｄは１．９単独で使用した場合のそれぞれの輝度曲線を示している。
【００７２】
図４４は、屈折率ｎがそれぞれ１．９と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンの輝度を測定した場合の結果を示す図である。しかしながら、図４４中、曲線４４ａは、屈折率ｎが１．６の透明微小球体のみを用いた場合である。曲線４４ｂ〜４４ｈは、ｎ＝１．９と、ｎ＝１．６の透明微小球体の混合比をそれぞれ、曲線４４ｂは１：９、曲線４４ｃは３：７、曲線４４ｄは５：５、曲線４４ｅは７：３、曲線４４ｆは８：２、曲線４４ｇは８．５：１．５、曲線４４ｈは９：１とした場合である。
また、曲線４４ｉは、屈折率ｎが１．９の透明微小球体のみを用いた場合の輝度曲線を示している。
【００７３】
また、図４５は屈折率ｎが１．９と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。
図４５中、曲線４５ａはｎ＝１．６の透明微小球体を単独で使用した場合、４５ｂはｎ＝１．９が２０％でｎ＝１．６が８０％、４５ｃはｎ＝１．９が６０％でｎ＝１．６が４０％、４２ｄはｎ＝１．９が９５％でｎ＝１．６が５％、４２ｅはｎ＝１．９が９７％でｎ＝１．６が３％、４５ｆはｎ＝１．９を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
図４４と図４５とは、同じ混合比においては、ゲイン曲線が一致していることから、このシミュレーション結果が妥当であることがわかる。
【００７４】
（表２）に、屈折率ｎが１．９と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、および曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【００７５】
【表２】

【００７６】
（表２）に示すように、屈折率ｎが１．９と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは、ｎ＝１．９が９７％でｎ＝１．６が３％、ｎ＝１．９が９６％でｎ＝１．６が４％の組み合わせにおいて、得られることがわかる。
【００７７】
図４６は、屈折率ｎが２．１と、１．９の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図４６中、曲線４６ａはｎ＝１．９を単独で使用した場合、４６ｂはｎ＝２．１が２０％でｎ＝１．９が８０％、４６ｃはｎ＝２．１が４０％でｎ＝１．９が６０％、４６ｄはｎ＝２．１が６０％でｎ＝１．９が４０％、４６ｅはｎ＝２．１が８０％でｎ＝１．９が２０％、４６ｆはｎ＝２．１を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【００７８】
（表３）に、屈折率ｎが２．１と、１．９の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるものについては、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【００７９】
【表３】

【００８０】
（表３）に示すように、屈折率ｎが２．１と、１．９の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【００８１】
図４７は、屈折率ｎが２．１と、１．８の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図４７中、曲線４７ａはｎ＝１．８を単独で使用した場合、４７ｂはｎ＝２．１が１５％でｎ＝１．８が８５％、４７ｃはｎ＝２．１が２０％でｎ＝１．８が８０％、４７ｄはｎ＝２．１が４４％でｎ＝１．８が５６％、４７ｅはｎ＝２．１が６０％でｎ＝１．８が４０％、４７ｆはｎ＝２．１を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【００８２】
（表４）に、屈折率ｎが２．１と、１．８の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【００８３】
【表４】

【００８４】
（表４）に示すように、屈折率ｎが２．１と、１．８の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは、ｎ＝２．１の透明微小球体が１６％〜４４％で、これと対応して、ｎ＝１．８の透明微小球体が８４％〜５６％の組み合わせにおいて、得られることがわかる。
【００８５】
図４８は、屈折率ｎが２．１と、１．７の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図４８中、曲線４８ａはｎ＝１．７を単独で使用した場合、４８ｂはｎ＝２．１が２０％でｎ＝１．７が８０％、４８ｃはｎ＝２．１が４０％でｎ＝１．７が６０％、４８ｄはｎ＝２．１が６０％でｎ＝１．７が４０％、４８ｅはｎ＝２．１が８０％でｎ＝１．７が２０％、４８ｆはｎ＝２．１を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【００８６】
（表５）に、屈折率ｎが２．１と、１．７の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【００８７】
【表５】

【００８８】
（表５）に示すように、屈折率ｎが２．１と、１．７の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【００８９】
図４９は、屈折率ｎが２．１と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図４９中、曲線４９ａはｎ＝１．６を単独で使用した場合、４９ｂはｎ＝２．１が２０％でｎ＝１．６が８０％、４９ｃはｎ＝２．１が４０％でｎ＝１．６が６０％、４９ｄはｎ＝２．１が６０％でｎ＝１．６が４０％、４９ｅはｎ＝２．１が８０％でｎ＝１．６が２０％、４９ｆはｎ＝２．１を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【００９０】
（表６）に、屈折率ｎが２．１と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【００９１】
【表６】

【００９２】
（表６）に示すように、屈折率ｎが２．１と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【００９３】
図５０は、屈折率ｎが２．１と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５０中、曲線５０ａはｎ＝１．５を単独で使用した場合、５０ｂはｎ＝２．１が２０％でｎ＝１．５が８０％、５０ｃはｎ＝２．１が４０％でｎ＝１．５が６０％、５０ｄはｎ＝２．１が６０％でｎ＝１．５が４０％、５０ｅはｎ＝２．１が８０％でｎ＝１．５が２０％、５０ｆはｎ＝２．１を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【００９４】
（表７）に、屈折率ｎが２．１と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【００９５】
【表７】

【００９６】
（表７）に示すように、屈折率ｎが２．１と、１．５の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【００９７】
図５１は、屈折率ｎが１．９と、１．８の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５１中、曲線５１ａはｎ＝１．８を単独で使用した場合、５１ｂはｎ＝１．９が１７％でｎ＝１．８が８３％、５１ｃはｎ＝１．９が２０％でｎ＝１．８が８０％、５１ｄはｎ＝１．９が５０％でｎ＝１．８が５０％、５１ｅはｎ＝１．９が６９％でｎ＝１．８が３１％、５１ｆはｎ＝１．９を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【００９８】
（表８）に、屈折率ｎが１．９と、１．８の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【００９９】
【表８】

【０１００】
（表８）に示すように、屈折率ｎが１．９と、１．８の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは、ｎ＝１．９が１８％〜６８％で、これと対応して、ｎ＝１．８が８２％〜３２％の組み合わせにおいて、得られることがわかる。
【０１０１】
図５２は、屈折率ｎが１．９と、１．７の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５２中、曲線５２ａはｎ＝１．７を単独で使用した場合、５２ｂはｎ＝１．９が３０％でｎ＝１．７が７０％、５２ｃはｎ＝１．９が７０％でｎ＝１．７が３０％、５２ｄはｎ＝１．９が８２％でｎ＝１．７が１８％、５２ｅはｎ＝１．９が９０％でｎ＝１．７が１０％、５２ｆはｎ＝１．９を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１０２】
（表９）に、屈折率ｎが１．９と、１．７の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１０３】
【表９】

【０１０４】
（表９）に示すように、屈折率ｎが１．９と、１．７の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは、ｎ＝１．９が８２％〜９０％で、これと対応して、ｎ＝１．７が１８％〜１０％の組み合わせにおいて、得られることがわかる。
【０１０５】
図５３は、屈折率ｎが１．９と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーションを結果を示す図である。図５３中、曲線５３ａはｎ＝１．６を単独で使用した場合、５３ｂはｎ＝１．９が２０％でｎ＝１．６が８０％、５３ｃはｎ＝１．９が６０％でｎ＝１．６が４０％、５３ｄはｎ＝１．９が９５％でｎ＝１．６が５％、５３ｅはｎ＝１．９が９７％でｎ＝１．６が３％、５３ｆはｎ＝１．９を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１０６】
（表１０）に、屈折率ｎが１．９と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１０７】
【表１０】

【０１０８】
（表１０）に示すように、屈折率ｎが１．９と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは、ｎ＝１．９が９６％〜９７％で、これと対応して、ｎ＝１．６が４％〜３％の組み合わせにおいて、得られることがわかる。
【０１０９】
図５４は、屈折率ｎが１．９と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５４中、曲線５４ａはｎ＝１．５を単独で使用した場合、５４ｂはｎ＝１．９が２０％でｎ＝１．５が８０％、５４ｃはｎ＝１．９が４０％でｎ＝１．５が６０％、５４ｄはｎ＝１．９が６０％でｎ＝１．５が４０％、５４ｅはｎ＝１．９が８０％でｎ＝１．５が２０％、５４ｆはｎ＝１．９を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１１０】
（表１１）に、屈折率ｎが１．９と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１１１】
【表１１】

【０１１２】
（表１１）に示すように、屈折率ｎが１．９と、１．５の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【０１１３】
図５５は、屈折率ｎが１．８と、１．７の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５５中、曲線５５ａはｎ＝１．７を単独で使用した場合、５５ｂはｎ＝１．８が２０％でｎ＝１．７が８０％、５５ｃはｎ＝１．８が４０％でｎ＝１．７が６０％、５５ｄはｎ＝１．８が６０％でｎ＝１．７が４０％、５５ｅはｎ＝１．８が８０％でｎ＝１．７が２０％、５５ｆはｎ＝１．８を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１１４】
（表１２）に、屈折率ｎが１．８と、１．７の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１１５】
【表１２】

【０１１６】
（表１２）に示すように、屈折率ｎが１．８と、１．７の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【０１１７】
図５６は、屈折率ｎが１．８と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５６中、曲線５６ａはｎ＝１．６を単独で使用した場合、５６ｂはｎ＝１．８が２０％でｎ＝１．６が８０％、５６ｃはｎ＝１．８が４０％でｎ＝１．６が６０％、５６ｄはｎ＝１．８が６０％でｎ＝１．６が４０％、５６ｅはｎ＝１．８が８０％でｎ＝１．６が２０％、５６ｆはｎ＝１．８を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１１８】
（表１３）に、屈折率ｎが１．８と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１１９】
【表１３】

【０１２０】
（表１３）に示すように、屈折率ｎが１．８と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【０１２１】
図５７は、屈折率ｎが１．８と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５７中、曲線５７ａはｎ＝１．５を単独で使用した場合、５７ｂはｎ＝１．８が２０％でｎ＝１．５が８０％、５７ｃはｎ＝１．８が４０％でｎ＝１．５が６０％、５７ｄはｎ＝１．８が６０％でｎ＝１．５が４０％、５７ｅはｎ＝１．８が８０％でｎ＝１．５が２０％、５７ｆはｎ＝１．８を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１２２】
（表１４）に、屈折率ｎが１．８と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１２３】
【表１４】

【０１２４】
（表１４）に示すように、屈折率ｎが１．８と、１．５の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【０１２５】
図５８は、屈折率ｎが１．７と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５８中、曲線５８ａはｎ＝１．６を単独で使用した場合、５８ｂはｎ＝１．７が２０％でｎ＝１．６が８０％、５８ｃはｎ＝１．７が４０％でｎ＝１．６が６０％、５８ｄはｎ＝１．７が６０％でｎ＝１．６が４０％、５８ｅはｎ＝１．７が８０％でｎ＝１．６が２０％、５８ｆはｎ＝１．７を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１２６】
（表１５）に、屈折率ｎが１．７と、１．６の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１２７】
【表１５】

【０１２８】
（表１５）に示すように、屈折率ｎが１．７と、１．６の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【０１２９】
図５９は、屈折率ｎが１．７と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図５９中、曲線５９ａはｎ＝１．５を単独で使用した場合、５９ｂはｎ＝１．７が２０％でｎ＝１．５が８０％、５９ｃはｎ＝１．７が４０％でｎ＝１．５が６０％、５９ｄはｎ＝１．７が６０％でｎ＝１．５が４０％、５９ｅはｎ＝１．７が８０％でｎ＝１．５が２０％、５９ｆはｎ＝１．７を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１３０】
（表１６）に、屈折率ｎが１．７と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１３１】
【表１６】

【０１３２】
（表１６）に示すように、屈折率ｎが１．７と、１．５の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【０１３３】
図６０は、屈折率ｎが１．６と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。図６０中、曲線６０ａはｎ＝１．５を単独で使用した場合、６０ｂはｎ＝１．６が２０％でｎ＝１．５が８０％、６０ｃはｎ＝１．６が４０％でｎ＝１．５が６０％、６０ｄはｎ＝１．６が６０％でｎ＝１．５が４０％、６０ｅはｎ＝１．６が８０％でｎ＝１．５が２０％、６０ｆはｎ＝１．６を単独で使用したそれぞれの場合の輝度曲線を示している。
【０１３４】
（表１７）に、屈折率ｎが１．６と、１．５の２種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１３５】
【表１７】

【０１３６】
（表１７）に示すように、屈折率ｎが１．６と、１．５の２種類の透明微小球体を用いた場合のスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすものは得られないことがわかる。
【０１３７】
上述した図４１〜図６０、および（表１）〜（表１７）において示した結果を以下の（表１８）にまとめる。
【０１３８】
【表１８】

【０１３９】
（表１８）においては、屈折率ｎが、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．１の透明微小球体を、任意の２種類組み合わせてスクリーンを形成して、このスクリーンの輝度のシミュレーション結果から、そのピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上になるものの、それぞれの混合する透明微小球体の全体に対する割合（％）を示す。
【０１４０】
（表１８）から明らかなように、屈折率ｎが、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．１の透明微小球体を、所定の割合で２種類組み合わせてスクリーンを形成させると、優れたピークゲインおよび曲げ角３０°におけるゲインを有するスクリーンを得ることができる。
【０１４１】
また、本発明は、上述のように透明微小球体配置層１４を構成する透明微小球体１２について、屈折率の異なる２種類の透明微小球体を用いる場合に限定されるものではなく、３種類以上組み合わせた場合においても、優れた平面型レンズおよび背面投射型プロジェクタ用スクリーンを実現することができる。
【０１４２】
図６１は、屈折率ｎがそれぞれ１．７、１．８、および１．９の３種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンの輝度のシミュレーション結果を示す図である。
図６１中、曲線６１ａはｎ＝１．９が２０％、ｎ＝１．８が７５％、ｎ＝１．７が５％含有されている場合で、曲線６１ｂはｎ＝１．９が３０％、ｎ＝１．８が３０％、ｎ＝１．７が４０％、曲線６１ｃはｎ＝１．９が６０％、ｎ＝１．８が３５％、ｎ＝１．７が５％、曲線６１ｄはｎ＝１．９が７０％、ｎ＝１．８が２０％、ｎ＝１．７が１０％、曲線６１ｅはｎ＝１．９が９０％、ｎ＝１．８が５％、ｎ＝１．７が５％、それぞれ含有されている場合の輝度曲線を示している。
【０１４３】
（表１９）に、屈折率ｎがそれぞれ１．７、１．８、および１．９の３種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンのピークゲイン、曲げ角３０°におけるゲイン、曲げ角２０°におけるシェーディングについてのシミュレーション結果を示す。この場合、ピークゲインが２．４以上であるもの、曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上すなわち３３％以上であるものについて、それぞれ○印を付し、それぞれそれ以下のものを×印を付して示した。
【０１４４】
【表１９】

【０１４５】
（表１９）に示すように、屈折率ｎがそれぞれ１．７、１．８、および１．９の３種類の透明微小球体を用いたときのスクリーンについては、ピークゲインが２．４以上であり、かつ曲げ角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上、すなわち３３％以上である条件を満たすスクリーンとして望ましいものは、屈折率ｎ＝１．７の透明微小球体と、ｎ＝１．８の透明微小球体と、ｎ＝１．９の透明微小球体とを、５：３５：６０〜１０：２０：７０の範囲で混合したものであることがわかる。
【０１４６】
また、上述した例では、透明微小球体１２の屈折率を変化させて、平面型レンズ１０もしくはスクリーン１０Ｓの透過光の補正を行った場合であるが、透明基材１１、あるいは４１、さらにある場合は、基材３１の１つ以上において、その吸光度または分光吸光度を、レンズの中心と周辺とで漸次もしくは段階的に変化させるとか、これと同時にもしくはこれに代えて透明層１５、２５、２６等のいずれか１層以上において、その吸光度または分光吸光度を、レンズの中心と周辺とで漸次もしくは段階的に変化させて、例えば出射光の実質的均一化ないしは積極的に所要の分布を生じるようにすることができる。
【０１４７】
上述の本発明によるスクリーンを用いた背面投射型表示装置、すなわちプロジェクタにおいては、その映写投射部１の光学系において、ズーム機構を構成するとか、スクリーンと映写投射部１の間隔を変化させるようにして、投射映像の拡大、縮小を連続的にもしくは断続的に行うようにすることができる。因みに、このような構成は、従来のレンチキュラーレンズによるスクリーンにおいては、モアレの問題から、光学系、スクリーンと映像投射部との間隔等は、設計に基く一定の状態に設定することが必要であったが、本発明構成によるときは、透明微小球体の配置構成によったことにより、またこれを緻密に配置することができることから、解像度の向上がはかられたことによって可能となった。
【０１４８】
また、本発明によるスクリーンを用いた背面投射型表示装置の一例として、これに対する映像投射側の中心光照度を、５００〔ｌｘ〕以上とすることによって中心輝度は実用充分な２００〔ｃｄ／ｍ² 〕以上となり、また、スクリーンの前方すなわち観察側で、中心輝度の５０％以上が得られる円錐状領域の中心角は４５°以上となる。
【０１４９】
次に、上述した本発明による平面型レンズないしはスクリーンの製造方法の例を説明する。例えば図１とこれを基本構成とする各構成による平面型レンズないしはスクリーンを構成する場合、シート状もしくは剛性を有する透明基材１１上に、透明微小球体１２を固定することのできる接着性ないしは粘着性を有する前述した着色層１３を被着形成すなわちコーティングし、これに透明微小球体１２の細密充填による配置を行って透明微小球体配置層１４を形成する。
【０１５０】
図２とこれを基本構成とする各構成においては、同様の基材１１上に、まず透明微小球体１２を固定することのできる接着性ないしは粘着性を有する透明層１５を被着形成すなわちコーティングし、これの上に、上述したと同様に透明微小球体１２を固定することのできる接着性ないしは粘着性を有する前述した着色層１３を被着形成すなわちコーティングし、これに透明微小球体１２の細密充填による配置を行って透明微小球体配置層１４を形成する。
【０１５１】
上述の各着色層１３は、そのコーティング材料において前述した所要の着色のなされた着色コーティング材を用いることもできるが、そのコーティングにおいては、接着性ないしは粘着性を有する無色ないしは白色のコーティング材を用い、そのコーティングの後にこれを着色する方法によることができる。
【０１５２】
また、透明微小球体１２の充填による透明微小球体配置層１４は、上述した接着性ないしは粘着性を有する着色層１３、あるいは着色層１３および透明層１５上に、透明微小球体１２を相互に近接ないしは接触させて単粒子層すなわち１層に所要の深さ厚さに埋め込むことによって形成することができる。
【０１５３】
この透明微小球体配置層１４の形成は、例えば本出願人の出願に係る特願平７−３４４４８８号出願「微小体の配列装置と微小体の配列方法」で提案した装置および方法を適用することができる。すなわち、最終的に形成する透明微小球体配置層１４において用いられる透明微小球体１２の供給ノズルが設けられ、これより最終的に構成する透明微小球体配置層１４において配置される透明微小球体１２の量より充分多い量を着色層１３上に供給し、スキージングすることによって全面的に透明微小球体１２を密に配置し、これの上から、押圧ローラを所要の圧力をもって転動させることによって透明微小球体１２を、着色層１３、もしくは着色層１３とこれの下の透明層１５中に差し渡って、その出射端側を埋込み、続いて真空吸引装置をその表面側に当てがって、余剰の透明微小球体１２と、埋込み量が所要量に達することがない、したがって固着強度が小さい状態にある透明微小球体１２を吸引除去する。このようにすると、所要の深さで、着色層１３、もしくは着色層１３とこれの下の透明層１５中に差し渡って埋め込まれた透明微小球体１２のみが配置された目的とする透明微小球体配置層１４を構成することができる。
【０１５４】
また、ある場合は、例えば図２の構成による平面型レンズ１０を製造するに当たり、例えば透明基材１１上に、接着性ないしは粘着性を有する着色層１３を形成する。一方、転写用シート（図示せず）上に、接着性ないしは粘着性を有する透明層１５をコーティングし、この透明層１５に、例えば前述した方法によって透明微小球体１２の細密充填による配置を行い、この転写シートを、その透明微小球体１２が配置された側を、透明基材１１上の着色層１３に当接押圧して、透明微小球体が着色層中に透明基材に達するようにもしくは殆ど達するように押し込み、この状態で透明微小球体を透明層と共に、転写シートから剥離して透明基材側に転写することによって透明基材１１上に透明微小球体配置層１４が形成させた平面型レンズないしはスクリーンを製造することができる。
【０１５５】
そして、図３および図４の構成による平面型レンズないしはスクリーンを製造するに当たっては、上述した方法によって形成した図１および図３の透明微小球体配置層１４上に、透明保護層２５を前述した各方法によってコーティングする。
【０１５６】
図１〜図４に示す構成においては、透明基材１１が光出射側に配置された構成とした場合であるが、図５および図６に示すように、透明基材１１が光入射側に配置される場合においては、例えば透明基材１１上に、接着性ないしは粘着性を有する透明層２６を形成し、転写用シート（図示せず）上に、接着性ないしは粘着性を有する着色層１３、あるいはこの着色層１３下に同様に接着性ないしは粘着性を有する透明層１５をコーティングし、この着色層１３あるいはこの着色層１３およびこれの下に形成した透明層１５に渡って、例えば前述した方法によって透明微小球体１２の細密充填による埋込み配置を行い、この転写シートを、その透明微小球体１２が配置された側を、透明基材１１上の透明層２６に当接押圧して、この状態で透明微小球体１２を着色層１３あるいはこの着色層１３および透明層１５と共に、転写シートから剥離して透明基材１１側に転写することによって透明基材１１上に透明微小球体配置層１４が形成された平面型レンズないしはスクリーンを製造することができる。
【０１５７】
更に、図７および図８に示す構成による平面型レンズないしはスクリーンを製造するには、上述した図１〜図６の構成による平面型レンズないしはスクリーンを製造する方法を適用して、その透明基材１１とは反対側にシート状もしくは剛性を有する基板による保護透明基材４１を、接着層を介してあるいは例えば透明層２６、１５の接着性ないしは粘着性を用いて接合することによって構成することができる。
【０１５８】
本発明による平面型レンズないしはスクリーンを得る方法は、上述の各方法に限られるものではなく、種々の方法、組み合わせによることができる。
【０１５９】
そして、上述の本発明による平面型レンズとこれを用いた背面投射型プロジェクタ用スクリーンによれば、冒頭に述べたレンチキュラーレンズによる場合の諸問題を解決することができる。
【０１６０】
すなわち、本発明によれば、上述したように、外光の迷光を有効に回避できることから画像のコントラストの向上をはかることができる。
また、スモーク板等の配設を回避できることから輝度の低下を回避でき、これに伴って消費電力の大きい光源の使用を回避でき、省電力化、熱対策の軽減、コスト高を回避できる。
また、本発明構成によれば、水平および垂直の両方向に関して、広く拡散させるので、鮮明な画像を観察できる範囲が拡張され、また部分的不均一性を回避できる。
さらに、レンチキュラーレンズに比し、製造が容易で、取扱も簡便で、コスト高が避けられる。
また、レンチキュラーレンズが用いられる場合に比し、解像度の向上が図られる。
照度分布の補正を、容易に行って所望の輝度分布を得ることができる。
フレネルレンズとレンチキュラーレンズとの組み合わせにおけるような、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとの間の多重反射を回避できる。
更に、モアレが発生しにくくなることから、例えば背面投射型プロジェクタ等を構成する場合における、設計の制約が緩和され、またズーム機構等を容易に具備させることができる。
【０１６１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、コントラストの向上、輝度の向上、消費電力の低減化、省電力化、熱対策の軽減、コスト高の回避、水平および垂直の両方向に関しての拡散による、鮮明な画像を観察、観察範囲の拡張、取扱の簡便化、解像度の向上、モアレの改善等多くの効果を奏することができるものである。
【０１６２】
また、本発明によれば、異なる屈折率を有する透明微小球体を好ましい割合で組み合わせることにより、高いピークゲインを有し、曲げ角３０°においてもゲインを比較的高く保ったスクリーンを形成することができた。
【０１６３】
また、ガラス製の透明微小球体は、屈折率ｎが１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．１のものが作製可能であるが、ｎが１．５、１．９、２．１の透明微小球体は、工業的に大量生産されているため、一般に安価に入手可能であり、これに比し、ｎが、１．６、１．７、１．８のものは、比較的高価であるため、コスト的に不利になる。これに対し、本発明によれば、安価な透明微小球体を２種類以上、任意に組み合わせてスクリーンを形成することにより、または安価な透明微小球体を主に高価な透明微小球体を少量のみ用いて、２種以上、任意に組み合わせてスクリーンを形成することにより、優れたゲイン曲線が得られるスクリーンを安価に作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの一例の模式的断面である。
【図２】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図３】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図４】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図５】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図６】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図７】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図８】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図９】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１０】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１１】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１２】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１３】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１４】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１５】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１６】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１７】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１８】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図１９】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図２０】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図２１】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図２２】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図２３】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図２４】本発明による平面型レンズないしはスクリーンの他の一例の模式的断面である。
【図２５】本発明によるスクリーンを用いた背面投射型プロジェクタの一例の構成図である。
【図２６】本発明によるスクリーンを用いた背面投射型プロジェクタの他の一例の構成図である。
【図２７】本発明の説明に供する透明微小球体の屈折率に対するスクリーンゲインに視野角依存性を示す曲線である。
【図２８】Ａは平面型レンズないしはスクリーンに対する投射照度の分布図である。
Ｂはレンズないしはスクリーンゲインの分布図である。
Ｃはレンズないしはスクリーンの輝度分布図である。
【図２９】本発明による平面型レンズないしはスクリーンにおける屈折率分布を示す図である。
【図３０】本発明による平面型レンズないしはスクリーンにおける屈折率分布を示す図である。
【図３１】Ａは本発明による平面型レンズないしはスクリーンにおける拡散態様を示す図である。
Ｂはその中央部の拡散の拡がり角を示す図である。
Ｃはその周辺部の拡散の拡がり角を示す図である。
【図３２】Ａは本発明による平面型レンズないしはスクリーンに対する投射照度の分布図である。
Ｂはレンズないしはスクリーンゲインの分布図である。
Ｃはレンズないしはスクリーンの輝度分布図である。
【図３３】Ａは本発明による平面型レンズないしはスクリーンに対する投射照度の分布図である。
Ｂはレンズないしはスクリーンゲインの分布図である。
Ｃはレンズないしはスクリーンの輝度分布図である。
【図３４】従来の背面投射型映像表示装置の構成図である。
【図３５】従来の背面投射型映像表示装置のスクリーンの斜視図である。
【図３６】Ａは従来の背面投射型映像表示装置の平面型レンズないしはスクリーンに対する投射照度の分布図である。
Ｂはレンズないしはスクリーンゲインの分布図である。
Ｃはレンズないしはスクリーンの輝度分布図である。
【図３７】スクリーンを観察した場合の曲げ角の説明図を示す。
【図３８】スクリーンを観察した場合の曲げ角の説明図を示す。
【図３９】 本発明のスクリーンの輝度の測定図を示す。
【図４０】 本発明のスクリーンの一例の構成図を示す。
【図４１】 一種類の透明微小球体を使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４２】 一種類の透明微小球体を使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４３】 ２種類の透明微小球体を８：２に混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４４】 屈折率が１．９と１．６の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４５】 屈折率が１．９と１．６の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４６】 屈折率が２．１と１．９の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４７】屈折率が２．１と１．８の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４８】屈折率が２．１と１．７の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図４９】屈折率が２．１と１．６の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５０】屈折率が２．１と１．５の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５１】屈折率が１．９と１．８の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５２】屈折率が１．９と１．７の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５３】屈折率が１．９と１．６の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５４】屈折率が１．９と１．５の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５５】屈折率が１．８と１．７の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５６】屈折率が１．８と１．６の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５７】屈折率が１．８と１．５の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５８】屈折率が１．７と１．６の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図５９】屈折率が１．７と１．５の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図６０】屈折率が１．６と１．５の２種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【図６１】屈折率が１．７と１．８と１．９の３種類の透明微小球体を混合して使用した場合の輝度曲線を示す。
【符号の説明】
１ 映像投射部、２ 透過型スクリーン、３ 反射ミラー、４ フレネルレンズ、５ レンチキュラーレンズ、１０ 平面型レンズ、１０Ｓ 背面投射型プロジェクタ用スクリーン、１１ 透明基材、１２ 透明微小球体、１３ 着色層、１４ 透明微小球体配置層、１５ 透明層、２５ 保護透明層、２６ 透明層、２８ 反射防止層、３１ 透明基材、４１ 保護透明基材

Claims (36)

1. 光出射側もしくは光入射側に配置される透明基材と、
   上記透明基材上に配置される透明微小球体配置層と、を有する平面型レンズであって、
   上記透明微小球体配置層は、
   透明微小球体が、隣り合う該透明微小球体が相互に接触ないしは近接するように２次元的に単粒子層配置をもって配置され、
   光入射側において上記透明微小球体の一部を外部に露呈させる着色層を有してなり、
   上記透明微小球体の光出射側端部において光透過性を高めると共に、
   上記透明微小球体の屈折率が、上記平面型レンズの中央と周辺とで漸次もしくは段階的に変化される構成とされた
   ことを特徴とする平面型レンズ。
2. 平面型レンズを具備する背面投射型スクリーンであって、
   上記平面型レンズは、光出射側もしくは光入射側に透明基材が配置され、該透明基材上に透明微小球体配置層が配置され、
   上記透明微小球体配置層は、
   透明微小球体が、隣り合う該透明微小球体が相互に接触ないしは近接するように２次元的に単粒子層配置をもって配置され、
   光入射側において上記透明微小球体の一部を外部に露呈させる着色層を少なくとも有してなり、
   上記透明微小球体の光出射側端部において光透過性を高めると共に、
   上記透明微小球体の屈折率が、上記背面投射型プロジェクタ用スクリーンの中央と周辺とで漸次もしくは段階的に変化される構成とされた
   ことを特徴とする背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
3. 上記透明微小球体配置層の上記透明微小球体と上記透明基材との間に透明層が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
4. 上記透明微小球体配置層の上記透明微小球体と上記透明基材との間に透明層が形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
5. 上記透明微小球体配置層の上記透明基材を有する側とは反対側に保護透明層が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
6. 上記透明微小球体配置層の上記透明基材を有する側とは反対側に保護透明層が形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
7. 上記透明微小球体配置層を挟んで上記透明基材に対向して、保護透明基材が配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
8. 上記透明微小球体配置層を挟んで上記透明基材に対向して、保護透明基材が配置されてなることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
9. 上記透明微小球体配置層の光入射側に透明層を介してフレネルレンズが接合されてなることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
10. 上記透明微小球体配置層の光入射側に透明層を介してフレネルレンズが接合されてなることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
11. 最外側における光入射面側もしくは光出射面側のいずれかもしくは一方に反射防止層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
12. 最外側における光入射面側もしくは光出射面側のいずれかもしくは一方に反射防止層を形成したことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
13. 最外側における光入射面側もしくは光出射面側のいずれかもしくは一方に保護層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
14. 最外側における光入射面側もしくは光出射面側のいずれかもしくは一方に保護層を形成したことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
15. 上記透明微小球体は、上記着色層より光入射側から、該透明微小球体の直径の３０％以上に相当する部分が突出し、上記着色層の厚さは、上記透明微小球体の直径の７０％未満に相当する厚さとされたことを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
16. 上記透明微小球体は、上記着色層より光入射側から、該透明微小球体の直径の３０％以上に相当する部分が突出し、上記着色層の厚さは、上記透明微小球体の直径の７０％未満に相当する厚さとされたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
17. 上記着色層および光出射側の上記透明層の双方もしくは一方の吸光度または分光吸光度を、厚さ方向に関して変化させたことを特徴とする請求項３に記載の平面型レンズ。
18. 上記着色層および光出射側の上記透明層の双方もしくは一方の吸光度または分光吸光度を、厚さ方向に関して変化させたことを特徴とする請求項４に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
19. 上記着色層および光出射側の上記透明層の双方もしくは一方を吸光度または分光吸光度が異なる複数の層が積層された構成としたことを特徴とする請求項１７に記載の平面型レンズ。
20. 上記着色層および光出射側の上記透明層の双方もしくは一方を吸光度または分光吸光度が異なる複数の層が積層された構成としたことを特徴とする請求項１８に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
21. 上記透明微小球体の直径が、１００μｍ以下とされたことを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
22. 上記透明微小球体の直径が、１００μｍ以下とされたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
23. 上記透明微小球体の直径の分布範囲が、平均直径の１０％以下とされたことを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
24. 上記透明微小球体の直径の分布範囲が、平均直径の１０％以下とされたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
25. 上記透明微小球体の屈折率を、１．４以上で光入射側でこれに接する部材より大としたことを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
26. 上記透明微小球体の屈折率を、１．４以上で光入射側でこれに接する部材より大としたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
27. 上記透明微小球体配置層の透明微小球体が、屈折率を異にする２種以上の透明微小球体によって構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
28. 上記透明微小球体配置層の透明微小球体が、屈折率を異にする２種以上の透明微小球体によって構成されてなることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
29. 上記透明微小球体配置層の透明微小球体が、屈折率を異にする２種以上の透明微小球体によって構成されてなることと、上記平面型レンズのピークゲインが２．４以上であることと、上記平面型レンズの曲角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上であることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
30. 上記透明微小球体配置層の透明微小球体が、屈折率を異にする２種以上の透明微小球体によって構成されてなることと、上記平面型レンズのピークゲインが２．４以上であることと、上記平面型レンズの曲角３０°におけるゲインがピークゲインの１／３以上であることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
31. 上記透明基材の吸光度または分光吸光度が、レンズの中央と周囲とで漸次もしくは段階的に変化させたことを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
32. 上記透明基材の吸光度または分光吸光度が、スクリーンの中央と周囲とで漸次もしくは段階的に変化させたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
33. 上記透明微小球体の表面に微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
34. 上記透明微小球体の表面に微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。
35. 上記透明微小球体の表面に、反射防止処理、撥水処理のいずれかもしくはその双方が施されてなることを特徴とする請求項１に記載の平面型レンズ。
36. 上記透明微小球体の表面に、反射防止処理、撥水処理のいずれかもしくはその双方が施されてなることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクタ用スクリーン。

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