JPH02304542A

JPH02304542A - 透過形スクリーン

Info

Publication number: JPH02304542A
Application number: JP1126476A
Authority: JP
Inventors: Makoto Honda; 誠本田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-18

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、投写形プロジェクタ等に用いられる透過形ス
クリーンに関するものである。

〔従来の技術〕

投写形プロジェクタとして、赤、緑、青の３色の単色小
形光源を水平もしくは垂直方向またはその両方向に配列
し、各光源から映像を透過形スクリーンに拡大投影して
、カラー画像を映写するものが知られている。

従来、この種の透過形スクリーンは、光源からの光を略
平行光にするためのフレネルレンズシートと、観察方向
に光を拡１１にするレンチキュラーレンズシートを組み
合わせたものが殆どであった。

レンチキュラーレンズシートとしては、透明基板の大光
面に光源の配列方向と直交する方向に軸をもつ水平拡１
１に用レンチキュラーレンズを設け、垂直拡散をするた
めに透明基板中に拡ｉｔ剤を混入し、さらに、出光面の
非集光部に画像のコントラストを改善するための光吸収
層を設けたものが多く用いられていた。

しかし、従来の透過形スクリーンでは、光源が水平方向
に各々５〜１０度程度の角度を存して配列され、光源か
ら投写される各色の光もレンチキュラーレンズシートに
異なる角度で入射するために、レンチキュラーレンズの
集光点が各色で別々の３点となる。このため、拡散方向
による各色の光の強度分布が異なり、観察位置を変化さ
せると画面の色が変化しζみえる、いわゆる、カラーシ
フトが発生する。

また、焦点が３か所にずれて存在するので、その分だけ
出光部の幅を広く設定する必要があり、光吸収層を広く
設けることができず、コントラストの向上を図るうえで
、大きな制約がある。

さらに、光吸収層の形成を容易にするために、非集光部
に凸部を設けて、その頂部に光吸収層を設けているので
、凸部に光の進＋Ｙ６が遮られることから水平拡ｔｌｔ
性を広くすることができない。

このような問題点を解決するために、第７（ｉ２Ｉに示
すような、光源側に凸レンズ状の第１のレンズ要素４１
が多数段けられ、観察側には第１のレンズ要素４１と光
軸が一敢する凸レンズ状の第２のレンズ要素４２が多数
段けられ、さらに、第１のレンズ要素４１の非集光部に
光吸収層４３が格子状に設けられた複眼状レンズアレイ
（通称ハエの目レンズ）４が提案されている（特開昭５
８−２１６２３５号等）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、透過形スクリーンでは、観察位置の分布を考慮
して、水平方向の拡散角を垂直方向の拡１１に角よりも
大きく設定するのが梓通であるが、上述した従来の複眼
状レンズアレイ４では、垂直方向と水平方向の拡散角を
別々に制御することが困難であった。

このような拡散角の制ｉ２１をするために、金型作製時
ニ、バイトを微小に移動させて、各レンズ要素に異方性
をもたせることも考えられるが、製造が非常に困難なう
え、加工時間を多く要するという問題があった。

つまり、従来の複眼状レンズアレイ４では、各レンズ要
素に異方性をもたせることは、製造上困難であるので、
通常は、第８図に示したように、垂直断面と水平断面が
同一形状の等方性レンズであり、入光面Ｌ　ｉｓおよび
出光面し６．４は、各々の面で形状を設定する。このと
き、レンズアレイの厚さｔは、垂直・水平断面で同じで
あることはいうまでもない。

したがって、このような複眼状レンズアレイ４では、水
平方向の拡散角θ、を垂直方向の拡１１に角θ９よりも
大きく設定するために、水平方向の拡散角θ、、を基準
にレンズ要素の形状を決定する。

このため、レンズ要素は、垂直・水平方向の光学特性が
同じになってしまうことになる。

この場合に、第８図に示すように、垂直方向のピッチＰ
、を水平方向のピッチＰ、よりも小さくして、入光面Ｌ
　ｉａの頂上部に近い狭い領域にのみ光が入射するよう
にすれば、垂直拡ｎｔ角θ９を小さく制御することがで
きる。

しかし、レンズ要素４１のピッチＰｖ、ＰＭの設計が拡
散角θ１．θ８に係わってくると、組み合わせて使用さ
れるフレネルレンズシートとの間で発生ずるモアレを改
善するために、ピッチＰｖ。

Ｐ工を自由に変更できなくなってしまう。

また、従来の複眼状レンズアレイ４では、第１のレンズ
要素４１と第２のレンズ要素４２との光軸を合わせる必
要があり、水平および垂直方向の位置合わせが厳密であ
ることが要求される。このため、このような複眼状レン
ズアレイ４を製造することは非常に高度の技術を要し、
困難なものであった。

さらに、光吸収ＷＩ４３は、格子状に形成でき、上下方
向の外光反射を有効に防止できるが、光吸収Ｎ４３の占
める割合がまだ少なく、外光反射を十分に低減している
とはいえなかった。

本発明の目的は、製造が容易であって、拡１１に特性や
ピッチを自由に設計でき、しかも、コントラストが極め
て良好な透過形スクリーンを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、本発明によるｙｉ過過大ス
クリーン、多管投影光源からの映像をフレネルレンズシ
ートを介して観察側レンズシートに投写して観察する透
過形スクリーンにおいて、前記観察側レンズシートは、
透明基板の光源側に水平方向に軸をもつレンチキュラー
レンズ形状をした第１のレンズ要素が平行に多数配置さ
れており、前記透明基板の観察側に全反射面となるレン
ズ胴部とそのレンズ胴部に連設された出光面となるレン
ズ頂部からなる外形を有する回転体形状を観察側に凸状
になるように形成した第２のレンズ要素がマトリクス状
に多数配置された構成としである。

この場合に、前記第１のレンズ要素は、前記第２のレン
ズ要素の略出光面に集光するようにすることができる。

また、前記第２のレンズ要素は、前記レンズ胴部の外周
に光吸収層を形成することができる。

さらに、前記透明基板は、透明フィルムにすることがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面等を参照して、実施例につき、本発明の詳細
な説明する。

第１図は、本発明による透過形スクリーンの実施例を示
した模式図、第２図は、前記実施例スクリーンの一部を
拡大して示した断面図および正面図、第３図は、前記実
施例スクリーンの一部を部分的に破断して示した斜視図
、第４図、第５図は、前記実施例スクリーンを透過する
光源からの投写光の光路を、前記実施例スクリーンの水
平方向断面および垂直方向断面から見た図である。

この実施例では、第１図に示すように、多管投影光源ｌ
からの映像を、フレネルレンズシート２を通して、観察
側レンズシート３に入射する構造のものを例に説明する
。

フレネルレンズシート２は、入光側はフラットなレンズ
面であり、出光側にサーキエラフレネルレンズが形成さ
れたレンズシートが用いられている。なお、フレネルレ
ンズシート２は、必要に応じて、入光側に垂直プリズム
レンズを形成してもよい。

観察側レンズシート３は、入光側に水平方向に軸をもつ
集光用のレンチキユラーレンズからなる第１のレンズ要
素３１が多数平行に配置されている。第１のレンズ要素
３１は、第５図に示すよう゛に、出光側の第２のレンズ
要素３２の垂直方向に入射光を全反射させないようにす
るために設けられている。

観察側レンズシート３は、出光側に第２のレンズ要素３
２が観察側に凸になるようにマトリクス状に多数配置さ
れている。第２のレンズ要素３２は、第２図、第３図に
示すように、全反射面となるレンズ胴部３２ａと、その
レンズ胴部３２ａに連設された出光面となる凹状のレン
ズ頂部３２ｂからなる外形を有する回転体形状をしてい
る。第２のレンズ要素３２は、レンズ胴部３２ａで光を
全反射することにより水平拡ｎ（を広くするとともに、
カラーシフトを減少させることができる。

第２のレンズ要素３２の断面の外形形状は、円または楕
円もしくは放物線等の２次曲線の一部、または、それら
と直線を組み合わせた形状等を用いることができる。

光吸収Ｎ３３は、第２のレンズ要素３２のレンズ頂部３
２ｂの出光面以外の部分、つまり、レンズ胴部３２ａの
外周に設けられている。光吸収層３３は、カーボンブラ
ックとポリウレタン系樹脂からなるインキを塗布したの
ち、余剰のインキをワイピングにより除去するなどして
形成することができる。

このとき、第１のレンズ要素３１が、第２のレンズ要素
３２のほぼ出光面に集光するようにすれば、光の出光部
を点のようにできるので、光吸収層３３を、例えば、９
０％以上となるように、極めて広くできる。

また、光吸収層３３がレンズ胴部３２ａの外周部に設け
であるので、入射した外光は、針のように林立するレン
ズ胴部３２ａの外面の光吸収層３３で吸収されるととも
に、一部反射するが、反射するたびに間隙の奥の方に進
み、再び外に戻ってくることがでなきない、これは、斜
めから入射した外光に対しても同様である。つまり、こ
のような凸状のレンズ形状の外周に光吸収層３３を形成
することは、光の吸収率を高めるのに極めて有効である
ことがわかる。

観察側レンズシート３は、透明基板３０の両面に、第１
および第２のレンズ要素３１．３２を形成しである。こ
のように、入光側はレンチキュラーレンズであり、出光
側は単に回転体で形成すればよいので、従来の？Ｊｆ　
ＩＩＮ状レンズアレイに比較して、製造が非常に簡単で
あり、加工時間もかなり短縮できる。

第１および第２のレンズ要素３１．３２は、紫外線（Ｕ
Ｖ）または電子線（ＥＢ）などの電＾Ｕ放射線を照射し
て硬化する電離放射線硬化樹脂法により成形することが
できる。

ここで使用する電離放射線硬化樹脂としては、例えば、
ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエ
ステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メラ
ミンアクリレート等のアクリロイル基をもつ重合性樹脂
モノマー、オリゴマーとアクリル酸アクリルアミド、ア
クリルニトリル、スチレン等重合性ビニル基を持つ重合
性オリゴマー、モノマー等の単体あるいは配合したもの
を用いることができる。

なお、透明基板３０、または、第１および第２のレンズ
要素３１．３２を成形する電離放射線硬化樹脂には、光
拡散性を付与するために、内部に光をｌｌｋ乱させる光
拡１１に剤、例えば、シリカ、アルミナ、ガラス、樹脂
パウダ等の粒子を添加することができる。

観察側レンズシート３は、出光側に形成される第２のレ
ンズ要素３２が、かなり急峻な形状なので、押出成形法
は形状の再現性が悪く適さない。

したがって、形状再現性のよい、電離放射線硬化樹脂法
やキャスト法等が適している。

電離放射線硬化樹脂法によって、透明基板３０の両側に
第１および第２のレンズ要素３１．３２を形成する場合
に、透明基板３０として、透明フィルムを使用すれば、
製造方法が節単になるうえ、後述するように製造される
レンズシートの強度が高くなる。この場合には、観察側
レンズシート３の板厚精度が従来のものに比較して、例
えば、４０μｍから４μｍになるなど大幅に改善される
、等々の利点がある。板厚精度の向上は、入光面からの
光を的確に出光面に入射させることができるようになる
ので、透過形スクリーンの光学特性を制御するのに有利
である。

このような観察側レンズシート３は、第１のレンズ要素
３１と第２のレンズ要素３２の位置合わせが容易にでき
る。つまり、第１のレンズ要素３１は、水平方向に軸を
もつレンチキュラーレンズ形状をしており、垂直方向に
のみ集光するものであり、第２のレンズ要素３２もレン
ズ胴部３２ａが全反射面であるので、垂直方向に集光さ
れた光源光を、レンズ頂部３２ｂ付近に当たるように調
整するだけでよい（第５図参照）、水平方向の光源光は
、はぼ平行光とみなせるので、光源光がそのまま入射す
ればよい（第４図参照）。

また、第１のレンズ要素３１と第２のレンズ要素３２の
位置合わせ精度は、第１のレンズ要素３１の入光部を比
較的緩徐な形状にしておけば、入光する位置による光学
的な変化は少なくなるので、第１のレンズ要素３１と第
２のレンズ要素３２の位置は多少ずれていてもよく、位
置合わせ精度はラフなものでよい。

さらに、観察側レンズシート３は、垂直方向の拡１１に
角を決定する第１のレンズ要素３１と、水平方向の拡ｔ
ｌｋ角を決定する第２のレンズ要素３２が、透明基板３
０の両面に別個に設けられているので、垂直および水平
方向の拡散角を各々個別に制御することができる。

このように、透明基板３０の両面に、垂直および水平方
向の拡散角を決定する第１および第２のレンズ要素３１
．３２が別個に配置されていることは、それぞれのピッ
チ設定が独自に行え、組み合わせて使用されるフレネル
レンズシートとの間で発生するモアレの改善に有利であ
る。

具体的には、水平方向のピッチＰＭと垂直方向のピッチ
Ｐｖは、第６図に示すように、Ｐ、”＋Ｐｖ′≦Ｒｚ　
　となる範囲において、独自に決定できる。

つぎに、フィルム状の透明基板３０を使用した場合につ
いてさらに説明する。

透明基板３０として、薄い透明フィルムを用いることが
できる。薄い透明フィルムを用いれば、解像度の劣化が
極めて少ないので、ファインピッチ化に適している。ま
た、ファインピッチ化した場合に、十分な強度が得られ
て有利である。つまり、観察側レンズシート３に形成さ
れるレンチキュラーレンズのピッチが１．０ｍｍ以下の
細かいピッチ（ファインピッチ）の場合に、このレンズ
シート３を極めて薄いものにする必要があり、レンズシ
ート３の強度が弱くなるので、透明フィルムに引張等の
強度を持たせるようにすればよい。

また、前述した拡ｉ１に剤の粒子径は、通常は５〜３０
μｍであるので、観察側レンズシート３が極めて薄くな
ると、レンズ単位に含まれる拡ｎｋ剤の数が１〜数個に
なってしまう、このような状態では、画像にシンチレー
ション等が発生して好ましくない、このため、透明基板
３０となる透明フィルムの屈折率を、第１および第２の
レンズ要素３１．３２の材料と変えてマット化すること
により、良好な拡散を行える。

さらに、第５図に示すように、透明基板３０となるフィ
ルムの厚みをＬｏからΔＬ０だけ薄くなるように変化さ
せることにより、各レンズ要素３１．３２の形状を変え
ることなく、垂直方向の拡散角を変化させることができ
る。この場合に、水平方向の拡散角は変化しない（第４
図）。

なお、透明基板３０の表面に光学的な特性を有する形状
を設けてもよい０例えば、透明フィルムにフレネルレン
ズ形状を成形すれば、組み合わせて使用するフレネルレ
ンズシートの焦点距離は長くしておいて、透明フィルム
のフレネルレンズで集光することができる。この場合に
は、フレネルレンズシートに斜めに入射する光源光の反
射を置火を低減できる。また、透明フィルムにリニアフ
レネルレンズ形状を成形すれば、垂直方向と水平方向の
光の集光が変えられるので、拡散性の制御に利用するこ
ともできる。

透明基Ｆｉ３０となる透明フィルムとは別に、観察側レ
ンズシート３のいずれかの面に、拡散性フィルムをラミ
ネートすることもできる。特に、観察側レンズシート３
の出光面に拡散性フィルムを設ければ、表面のみで拡散
するので、解像度が低°下しない良好な拡散を行うこと
ができる。また、外光反射を緩和することも可能になる
。

〔製造例〕

透明基板３０として、厚さ１００μのポリエステル製の
透明フィルムを用いて、その表裏面に、塩化ビニル／酢
酸ビニル共重合体系のプライマをそれぞれ２ｇ／ｎｒの
厚さにグラビアコート法によって塗布した。

透明基板３０の片面に、第１のレンズ要素３１となるピ
ッチ０．７８ｍｍ、半径０．５ｍｍの半円形状のレンチ
キュラーレンズを、屈折率１．５１のウレタンアクリレ
ート系の紫外線硬化樹脂を用いて、電離放射線硬化樹脂
法によって、厚さ０．１４ｍｍになるように形成した。

つぎに、透明基板３０の他方の面に、スピンドル切削に
より作製した金型を用いて、第１のレンズ要素３１とな
るレンチキュラーレンズの光軸に合わせて、同じ（電離
放射線硬化樹脂法により、第２のレンズ要素３２を設け
た。

第２のレンズ要素３２の形状を、第４図に対応させて説
明する。

レンズ胴部３２ａは長径３．３６ｍｍ、短径０．６０ｍ
ｍの楕円の一部を用い、レンズ頂部３２ｂは長径０．３
２ｍｍ、短径０．２３ｍｍの楕円の−・部を用い、レン
ズ胴部３２ａとレンズ頂部３２ｂの連結部３２ｃは長径
０．１２ｍｍ、短径０．０６　ｍ　ｍの楕円の一部を用
いた形状である。このとき、レンズ胴部３２　ａのとッ
チｐ（レンズ胴部３２ａの基部側の幅に一敗する）は、
０．８　ｍ　ｍであり、第２のレンズ要素３２の全体の
厚さｔ２は、１．３７　ｍｍである。

つぎに、第２のレンズ要素３２の出光面に、ポリビニル
アルコール系のインキをロールコート法により塗布し、
ついで、フッ素系黒色インキ（屈折率１．３８　）を、
第２のレンズ要素３２上に、スキージングすることによ
り塗布した。こののら、ポリビニルアルコール系のイン
キを剥離することにより、全反射面となるレンズ胴部３
２ａの外周を黒色塗装して光吸収層３３を形成し、本発
明による観察側レンズシート３を得た。

得られた観察側レンズシート３は、反射防止面となる光
吸収層３３が約９０％を占め、水平拡１１に半値角（レ
ンズシートの中心部の輝度が半分の値になる視野角度）
が７５度以上、垂直拡ｌｉｔ半値角が８度であった。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように、本発明によれば、次のよう
な種々の効果がある。

第１に、第１のレンズ要素はレンチキ１ラーレンズであ
り、第２のレンズ要素は回転体であるので、製造が非常
に簡単であり、加工時間も短縮できる。

第２に、入光面と出光面の位置合わせが容易にでき、し
かも、位置合わせ精度がラフでよい。

第３に、水平および垂直方向の拡１１に角を決定するレ
ンズ要素が透明基板の両面に別個に設けられているので
、ピッチの設定を独自に行え、モアレの改善に有利であ
る。

第４に、出光部を非常に小さくできるので、出光部以外
の部分に、光吸収層を広く形成でき、外光反射を有効に
防止でき、コントラストが極めて良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による透過形スクリーンの実施例を示
した模式図、第２図は、前記実施例スクリーンの一部を
拡大して示した断面図および正面図、第３図は、前記実
施例スクリーンの一部を部分的に破断して示した斜視図
、第４図、第５図は、前記実施例スクリーンを透過する
光源からの投写光の光路を、０；１記実ｈ’ｄａ例スク
リーンの水平方向断面および垂直方向断面から見た図で
ある。第６図は、本発明による透過形スクリーンの実施例のピ
ッチ設定を説明するための図である。第７図は、複眼状レンズアレイの従来例を示した図、第
８図は、同従来例レンズアレイの問題点を説明するため
の図である。１・・・光源２・・・フレネルレンズシート３・・・観察側レンズシート３０・・・透明基板３１・・・第１のレンズ要素３２・・・第２のレンズ要素３２ａ・・・レンズ胴部　　　３２ｂ・・・レンズ頂部
３３・・・光吸収層４・・・複眼状レンズアレイ４１・・・第１のレンズ要素４２・・・第２のレンズ要素４３・・・光吸収層代理人　弁理士　鎌　１）久　男第２Ａ図ー４・ン手続補正書１、事件の表示　　　平成１年特許願第１２６４７６号
２、発明の名称　　　透過形スクリーン３、補正をする
者事件との関係　特許出願人住　所　　　　東京都新宿区市谷加賀町−丁目１番１号
名　称　　　　（２８９）　　大日本印刷株式会社代表
者　北島　義俊４、代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多管投影光源からの映像をフレネルレンズシート
を介して観察側レンズシートに投写して観察する透過形
スクリーンにおいて、前記観察側レンズシートは、透明
基板の光源側に水平方向に軸をもつレンチキュラーレン
ズ形状をした第１のレンズ要素が平行に多数配置されて
おり、前記透明基板の観察側に全反射面となるレンズ胴
部とそのレンズ胴部に連設された出光面となるレンズ頂
部からなる外形を有する回転体形状を観察側に凸状にな
るように形成した第２のレンズ要素がマトリクス状に多
数配置されていることを特徴とする透過形スクリーン。
（２）前記第１のレンズ要素は、前記第２のレンズ要素
の略出光面に集光することを特徴とする請求項（１）記
載の透過形スクリーン。
（３）前記第２のレンズ要素は、前記レンズ胴部の外周
に光吸収層が形成されていることを特徴とする請求項（
１）記載の透過形スクリーン。
（４）前記透明基板は、透明フィルムであることを特徴
とする請求項（１）記載の透過形スクリーン。