JPH01279233A - レンチキュラーレンズシート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、背面投写型テレビジョンのスクリーンに組み
込まれるレンチキュラーレンズシートに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

背面投写型テレビジョンは、第６図の概略平面図に示し
たように、同一平面上に配置された３台のＣＲＴ５□、
５．．５．にそれぞれ赤色、緑色。

青色の単色カラー画像を表示し、これを投写レンズＳＲ
，６，，６！１によってスクリーン７０入射面側に投写
する構造になっている。ＣＲＴ５１１゜５Ｇ、５Ｍの各
々の画面中心とスクリーン７の中心とを結ぶ投写光軸ｓ
１１，８（、，８１１は共通化できないため、一般に緑
色画像を表示するｆ、ＲＴ５゜からの投写光軸８Ｇをス
クリーン７の中心に垂直に設定し、他の投写光軸８Ｎ、
８１１は投写光軸８、に対して集中角±εでスクリーン
７の中心に指向させている。

前記スクリーン７は、−Ｓにフレネルレンズシート９と
レンチキュラーレンズシート１０とから構成されている
。レンチキュラーレンズシート１０は、例えば第７図に
示したように、入射面１１゜射出面１２の両面に、鉛直
方向に延びた微細な凸シリンドリカルレンズ条を一定ピ
ッチで成形したシート材からなる。シート材の素材には
、例えば透明なＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリレート
）樹脂が用いられ、その中にはガラスピーズやアルミナ
粉末等が混入される他、射出面１２を粗面にするなどし
て光散乱性が付与されている。そして、入射面１１に入
射してきた光束を、水平方向には±θ（θζ４５〜６０
°）の範囲で散乱させ、鉛直方向には±１０〜２０°程
度に散乱させる。また、図示したように、射出面１２の
凸シリンドリカルレンズ条の相互間には、表面に黒色塗
装が施された凸条１３が形成され、射出面１２に表示さ
れるカラー画像を散乱角±θの範囲内の視角で観察する
ときに、周囲からの光によって画像のコントラストが低
下することを防止している。

このようにして用いられるレンチキュラーレンズシート
１０に要求される機能は、入射面１１側から入射してく
る各色光を合成し、射出面１２上での各色光が、前述し
た散乱角±θの範囲内ではほぼ同じ、輝度バランスで観
察できるようにすることである。すなわち、前述した集
中角±εに起因して、入射面１１には各色光が異なった
角度で入射してくるが、これらの色光を射出面１２から
できるだけ同じ向きで放射させることにある。

第８図は従来のレンチキュラーレンズシート１０の部分
拡大図で、入射面側のレンズ面と射出面側のレンズ面と
で構成されるレンズ単位要素１５を示し、入射面１１は
楕円柱面、射出面１２は円柱面となっている。射出面１
２の頂点１２ａの位置は、入射面１１の楕円の右側の焦
点位置にほぼ等しくされているため１．光軸Ｐと平行に
入射してくる緑色光Ｇは頂点１２ａに収斂し、光軸Ｐを
中心に散乱角±θで射出面１２から放射される。しかし
、前述した集中角±εにより＋δの角度で入射してくる
青色光Ｂは、コマ収差の影響によって一点には収斂され
ず、射出面１２からは上向きに偏向して放射される。ま
た、−６の角度で入射した赤色光Ｒは、同様の理由で下
向きに偏向して放射される。

射出面１２における各色光Ｂ、Ｇ、Ｒの輝度は、散乱角
±θの範囲において、θ＝０６でピークとなり「θ」の
値が太き（なるにつれて低くなるから、第８図のように
各々の色光が異なった向きに偏向し７で放射されると、
散乱角±θの範囲内の視角であっても、「θ」の値が３
５〜４０°程度になってくるとカラー画像の色バランス
がくずれ、観察する方向によって赤みが強（なったり青
みが強くなったりしてくる。

このような色ずれの問題を解消するために、これまで種
々の手法がとられてきている。例えば特開昭５８−１３
４６２７号公報においては、第７８のレンチキュラーレ
ンズシート１０の射出面１２を、赤、緑、青の各光線が
平行になるような曲面形状に決定している。これによれ
ば、視角θに対する各色光の相対輝度Ｂ、、Ｂ、、Ｂ、
は、第９図に示した程度までバランスさせることができ
るようになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第９図に示した相対輝度特性に見られる
ように、レンチキュラーレンズシートの入射面、射出面
を非球面の手法を用いた複雑な曲面にしても、視角θの
値が±３５°を越えるような領域では、未だ赤色光と青
色光との輝度バランスが充分とれているとは言い難い。

特に、視角θが±４０°程度の付近では、入射面、射出
面に用いた特殊な曲面形状に起因して、赤、青色光に輝
度リップルが出やすくなる欠点がある。

本発明はこのような従来技術に鑑みてなされたもので、
±４０°程度の視角範囲まで色ずれが良好に補正され、
しかも赤、青色光に輝度リップルを生じさせることがな
いようにしたレンチキュラーレンズシートを提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、従来のレンチキュ
ラーレンズシートが、コマ収差に起因する色ずれの解消
を図ってきているのに対し、レンチキュラーレンズシー
ト素材のもつ屈折率の影響をも考慮してレンズ単位要素
の曲面形状を決めるようにしたものである。すなわち、
−ｉに媒質の屈折率には波長依存性のあることが知られ
ており、例えばＰ　Ｍ　Ｍ　Ａ樹脂についても、下表の
ように赤色、緑色１青色の各色光の中心波長に対して屈
折率が変化する。

このような屈折率の波長依存性は、波長の短い青色光は
どレンズ単位要素の入射面及び射出面において大きく屈
折されることを意味している。そして、この屈折率の波
長依存性は、やはりコマ収差とともに色ズレを惹き起こ
す大きな要因になると考えられるものである。

本発明はこの点に着目し、レンチキュラーレンズシート
素材の屈折率の波長依存性に起因する色ずれ現象を抑え
るために、レンチキュラーレンズシートのレンズ単位要
素の入射面側、射出面側の少な（ともいずれかのレンズ
面を、レンズ単位要素の光軸に関して非対称にしたもの
である。

〔作用〕

上記構成によれば、レンチキュラーレンズシートに形成
されたレンズ単位要素の入射面側、射出面側の少なくと
もいずれかの曲面によって、レンチキュラーレンズシー
トの素材のもつ屈折率の波長依存性が補正されるように
なり、レンチキュラーレンズシートの射出面側での色ず
れを大幅に改善することができる。

以下、図面にしたがって本発明の実施例について説明す
る。

〔第１実施例］ 本発明の第１実施例を示す第１図において、レンチキュ
ラ〜　レンズシートに形成されるレンズ単位要素１５は
、入射面１１が楕円柱面に形成され、射出面１２はこの
レンズ単位要素１５の光軸Ｐに関して非対称な円柱面と
なっている。すなわち射出面１２は、光軸Ｐ上の点Ｏ１
を中心とする円柱面１２ｍと、光軸Ｐ上の点０２を中心
とする円柱面１２ｎとからなっている。射出面１２と光
軸Ｐとが交差する頂点１２ａは、入射面１１の楕円の右
側焦点の近傍にある。

前記光軸Ｐ−ヒの点０２は、点０１よりも射出面側に寄
っている。したがって、赤色光Ｒを多く射出する円柱面
１２ｎ（光軸Ｐの下側の領域）の方が、青色光を多く射
出する円柱面１２ｍ（光軸Ｐの上側の領域）よりも曲率
半径が小さくなっている。なお、射出面１２における破
線は、円柱面１２ｎとの比較のために円柱面１２ｍを延
長して示したものである。

上記のように、赤色光Ｒを多く射出させる円柱面１２ｎ
の曲率半径を小さくすると、赤色光Ｒが射出するときに
青色光Ｂよりも屈折角が大きくなり、射出面１２を円柱
面１２ｍだけで構成した場合よりも、赤色光Ｒは上向き
に指向する傾向を示すようになる。また青色光Ｂに対し
ては、レンチキュラーレンズシートの素材の屈折率は赤
色光Ｒよりも大きくなるため、青色光Ｂは集中角＋δを
考慮した以上に光軸Ｐに対して上向きの角度で射出され
る。したがって、赤色光Ｒ２青色光Ｂのそれぞれは、光
軸Ｐの上側に偏って射出されることにはなるが、肉色光
Ｒ，Ｂの射出方向は同じ方向に揃うようになり、赤色光
Ｒと青色光Ｂとの間の色ずれはかなり抑えられるように
なる。

〔第２実施例〕 第２図に示した本発明の第２実施例では、射出面１２を
構成する円柱面１２ｓの曲率中心０３を光軸Ｐに対して
角Δだけ偏心させ、円柱面１２ｓを下向きにしている。

なお、射出面１２における破線は、第１実施例における
円柱面１２ｍを延長して表したものである。このような
射出面１２を利用しても、第１実施例と同様に赤色光Ｒ
と青色光Ｂに対する素材の屈折率の相違を勘案して、肉
色光Ｒ，Ｂの射出方向を揃え、色ずれを抑制することが
可能となる。

［第３実施例］ 上記第１．第２実施例のように、射出面１２のレンズ面
形状を光軸Ｐに関して非対称にした場合には、赤色光Ｒ
２青色光Ｂの射出方向を揃えるには効果的ではあるが、
射出面１２のレンズ位置が入射面１１のレンズの後側焦
点位置からずれた場合、すなわちレンズ厚みが製造上の
許容公差から外れた場合、光軸Ｐに対して平行に入射し
てくる緑色光Ｃに対してもその射出方向を偏向させる作
用も現れる。このため、緑色光Ｇの相対輝度のピーク値
がスクリーン正面からずれた位置に移動し、輝度の均一
性のバランスを損なう恐れが出てくる。

しかしながらこの問題は、第３図に示したようにして解
決することができる。第３図は、第１実施例をさらに改
良して緑色光Ｇの輝度バランスに偏りが生じないように
した本発明の第３実施例を示している。この第３実施例
では、まずレンズ単位要素１５の光軸上厚みを増やし、
あるいは減少させて、射出面１２の頂点１２ａの位置を
後方もしくは前方に設定することによって、射出面１２
上で緑色光Ｇの収束範囲を広げる。そして、この緑色光
Ｇの収束範囲の射出面１２の曲面１２にの形状を調節す
れば、第４図に示したように、±４０°程度の視角範囲
内で、緑色光Ｇの相対輝度バランスを良好に維持しなが
ら赤色光Ｒと青色光Ｂの色ずれも改善することができる
ようになる。また、従来のように赤色光と青色光のいず
れにも１１度リップルが出るようなこともない。もちろ
ん、この手法は第２実施例についても同様に適用するこ
とができる。

〔第４実施例〕 第５図に示した実施例は、レンズ単位要素１５の入射面
１１．射出面１２の両面の両面を光軸Ｐに対して非対称
な面にしたもので、比較のために光軸Ｐに対して対称な
面を破線で示しである。この第４実施例では、入射面１
１の楕円柱面の光軸Ｐより下側の部分を、実線で示した
ように、上側の部分よりも離心率の大きい楕円柱面に形
成したもので、射出面１２は前述の第１実施例と同様の
ものである。このように、入射面１１についても光軸Ｐ
に関し非対称にすることによって、緑色光Ｇの輝度バラ
ンスが視角範囲内で偏ることを防ぐことが可能である。

もちろん、赤色光Ｒと青色光Ｂとの色ずれを防ぐ目的で
、入射面１１を光軸Ｐに関して非対称にしてもよい。ま
た、この第４実施例に対し、レンズ単位要素１５の厚み
を増減させる手法を組み合わせることも可能である。

以上、図示した実施例をもとに本発明について説明して
きたが、本発明を適用するレンチキュラーレンズシート
ＩＯの素材には、Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａ樹脂だけでなく種々の
ものを用いることができる。また、入射面１１．射出面
１２のレンズ面形状としても楕円柱面や円柱面だけでな
く、非球面レンズの設計手法によって得られた曲面に基
づき、この曲面を光軸Ｐに関して非対称にした形状にし
てもよい。

さらに、上記のように背面投写型テレビジョン用のスク
リーン７に用いるレンチキュラーレンズ・シート１０は
、８００ｍｍＸ１０００ｍｍ程度のサイズをもち、レン
ズ単位要素１５は１０００〜１５００程度形成されるが
、これらのサイズやレンズ単位要素１５の個数は本発明
とは直接的な関係　ｄをもつものではない。さらに、射
出面１２側の凸状１３についても、本発明を実施する上
では必ずしも不可欠なものではない。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明のレンチキュラーレンズ
シートは、その素材のもつ屈折率の波長依存性を考慮し
て、レンズ単位要素を構成する入射側レンズ面、射出側
レンズ面の少なくともいずれかが、レンズ単位要素の光
軸に関して非対称にされている。したがって、入射して
くる色光に対し、その入射角の相違のみならず屈折率の
変動についても光学的な補正を与えることが可能となる
。

そして、かかるレンチキュラーレンズシートを背面投写
型テレビジョンに用いた場合には、所定の視角範囲内で
色ずれなくカラー画像を観察することができるようにな
る。また、このようなレンチキュラーレンズシートは成
形によって節単に作成することができ、コスト的な負担
もほとんど生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すレンズ単位要素の拡
大断面図である。 第２図は本発明の第２実施例を示すレンズ単位要素の拡
大断面図である。 第３図は本発明の第３実施例を示すレンズ単位要素の拡
大断面図である。 第４図は本発明の第３実施例を背面投写型テレビジぢン
のスクリーンに用いた場合の視角−相対輝度特性線図で
ある。 第５図は本発明の第４実施例を示すレンズ単位要素の拡
大断面図である。 第６図は背面投写型テレビジョンの基本構成を示す概略
図である。 第７図はレンチキュラーレンズシートの部分拡大斜視図
である。 第８図はレンチキュラーレンズシートを構成する従来の
レンズ構成要素の拡大断面図である。 第９図は従来の背面投写型テレビジョンの視角−相対輝
度特性線図である。 ＪＲ＋　　５Ｇ　＋　　５Ｂ　・・ＣＲＴ６Ｒ，６，，
６Ｂ　　・・投写レンズ ７・・・スクリーン ９・・・フレネルレンズシート １０・・レンチキュラーレンスシート １１・・入射面 １２・・射出面 １３・・凸条 １５・・レンズ単位要素。 Ｂ（指対輝度） ＼Ｒ 第９図 Ｂ（絽井憚度）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）背面投写型テレビジョンのスクリーンに用いられ
   、入射面に形成した複数の入射側レンズ面に対応して射
   出面にも複数の射出側レンズ面を形成し、入射面から互
   いに異なった角度で入射してきた色光を合成して射出面
   から放射させるレンチキュラーレンズシートにおいて、 前記入射側レンズとこれに対応した射出側レンズとで構
   成されるレンズ単位要素の各々について、入射側レンズ
   面と射出側レンズ面の少なくともいずれかの曲面形状を
   レンズ単位要素の光軸に関して非対称にしたことを特徴
   とするレンチキュラーレンズシート。