JPH02306231A - 背面透過型スクリーン用レンズシート - 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、背面投写型のテレビジョン、スクリーンに用
いられるレンズシートに関するものである。

〔従、来の技術〕

背面投写型のテレビジョンスクリーンは、−ｉにフレネ
ルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとから構
成され、観察者に正対してレンチキュラーレンズシート
が、そしてその背後にフレネルレンズシートが配置され
る。フレネルレンズシートは、背面側に設置されたＣＲ
Ｔから投写されてくる赤、緑、青の色光がレンチキュラ
ーレンズシートの背面（入射面）に斜めに入射するとき
に、これらの色光をレンチキュラーレンズシートの背面
にほぼ垂直に入射させる作用を行う。

レンチキュラーレンズシートは、ＰＭＭＡ　（ポリメチ
ルメタクリレート）等の透明な樹脂製のシートで構成さ
れ、その入射面及び射出面のそれぞれには、垂直方向に
延びたシリンドリカルレンズ条が１ｍｍ程度のピッチで
水平方向に配列されている。そして、レンチキュラーレ
ンズシートに入射した光束は、シリンドリカルレンズ条
の曲面によって水平方向で２θ（θ＝４５〜６０°程度
）の放射角で射出する。したがって、水平方向の視角が
２θ以内であれば、水平方向については良好な画像観察
を行うことができる。

一方、前記シリンドリカルレンズ条は垂直方向ではパワ
ーをもっていないから、垂直方向での放射角は狭くなっ
ている。このため、レンチキュラーレンズシートにはガ
ラスピーズやアルミナ粉末等の光拡散剤が混入されてお
り、これらの光拡散剤によって垂直方向での放射角を広
げるようにしている。しかし、光拡散剤による垂直方向
の放射角はこれまで±２０°程度で、しかも相対輝度値
が５０％となるいわゆる半値角が狭くなっている。

したがって、特に俯角もしくは仰角を伴った状態で画像
を観察したときには、画面の中心部と周辺部とで輝度差
が生じやすく、実用的には未だ不充分である。さらに、
至近距離で画像観察を行ったときには、レンチキュラー
レンズシートの垂直方向でのミクロ拡散性が不足してい
ることから、スクリーン上に水平帯状のギラツキ部分（
ホントバンドと称される）が現れ、画像品位を著しく損
なうという欠点もあった。

こうした背景から、これまでレンチキュラーレンズシー
トの垂直方向での放射角を広げる工夫として、 （］）　　レンチキュラーレンズシートに多量の光拡散
剤を混入する （２）　　フレネルレンズシートの他方の面に垂直方向
で拡散性をもつレンズ面を形成する （３）独立した垂直拡散用のレンズシートを付加する （４）　　レンチキュラーレンズシートの入射面もしく
は射出面を粗面にする （５）　　レンチキュラーレンズシートの入・出射面に
配列されるレンズ面形状を、光軸を回転軸とする回転対
称な３次元曲面とする 等の手法が採られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記（１）の手法では、光量損失が大きく
画面全体の輝度低下を生じさせるほか、画像の鮮鋭度、
すなわちフォーカス性も損なわれる。

また、（２）の手法では、フォーカス性が劣化するだけ
でなく、フレネルレンズシートがプレス成形で作製され
ることを考慮すると、表裏２面にレンズ面を形成するた
め２面金型が必要となり、大幅なコストアップとなる。

（３）の手法では、新たに付加するシート自体は押し出
し成形手法により比較的廉価に作製できるとは言えコス
トアップを招き、また界面数が２面増加するため反射損
失が増え、フォーカス性も悪くなる。

さらに（４）の手法、特に出射面側を粗面にしたものは
、上記（１）〜（３）の手法に比較して最もフォーカス
性に優れてはいるが、粗面によるランダム拡散では光量
損失が著しく画面全体の輝度低下が避けられない。また
、レンチキュラーレンズシートを効率的に作製するため
には金型ロールを用いた押し出し成形手法が採用されて
いるが、この押し出し成形手法ではいわゆる型戻り現象
が避けられない。したがって、金型ロール表面に微細な
粗面を転写するためのエンボス加工を施しておいても、
型どおりの粗面の転写は実際上極めて困難である。

なお、特開昭６３−１６３４４５号公報で知られるよう
に、レンチキュラーレンズシートの表面にビーズ状プラ
スチック光拡散剤を部分的に露出させて表面に微細な凹
凸を形成する手法もあるが、特殊な光拡散剤を利用しな
くてはならずコスト面での負担が大きくなる。

（５）の手法は、画面全体の輝度低下及びフォーカス性
を良好に維持し、しかも充分な垂直拡散性を得るのに最
も優れている方法である。ところが、このようなレンズ
面を転写させるための金型の製作が困難を極め、さらに
押し出し成形時に２本の金型ロールの回転位相を正確に
合わせることができないため、入射面側のレンズ面と出
射面側のレンズ面との光軸を合致させることができず、
実用化されるには至っていない。

なお、入・出射面のいずれか一方のレンズ面だけを前述
した回転対称の３次元曲面あるいはドーム状の３次元曲
面にした場合には、少なくとも光軸を垂直方向について
は揃える必要がなく、したがって押し出し成形は可能で
ある。しかし、このような曲面は水平方向での断面形状
が変わるので、水平方向での指向特性及び色ずれ（カラ
ーシフト）の調整制御が困難になるという新たな問題が
生じてしまう。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような従来技術の問題を解決するため
になされたもので、コスト面での負担をほとんど伴うこ
となく、フォーカス性の劣化や画面全体の輝度低下を引
き起こさずに垂直方向の拡散性を向上させることができ
るようにした背面透過型スクリーン用レンズシートを捉
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にあたり、入射面もしくは
出射面のいずれか一方のレンズ単位要素表面に、垂直方
向で一定の配列ピッチを有するとともに、水平方向での
断面レンズ形状が断面位置に係わらず一定となる規則的
な凹凸を形成したものである。また、凹凸を形成した側
のレンズ単位要素の配列ピッチをＰ　０、入射側レンズ
単位要素と射出側レンズ単位要素の各頂点間の厚みをＤ
、凹凸の配列ピッチをＰ　Ｉ　、凹凸の底部から頂部ま
での高さをＨとしたとき、 の条件を満足させることも本発明の特徴的な構成となる
。

さらに、光拡散剤を混入し、あるいは射出面の非集光部
に光吸収剤を被着することによって、本発明独特の効果
をさらに顕著なものにすることができる。

（作用〕 レンズ単位要素表面の垂直方向に凹凸を形成すると、ま
ず垂直方向での拡散性を向上させることが可能となる。

そして、この凹凸の水平方向での断面形状が断面位置に
係わらず一定であるということは、入射位置あるいは出
射位置が垂直方向で変わっても、界面の形状が一定であ
ることを意味している。したがって、これらの界面にお
ける水平方向での屈折角はほとんど変化することがなく
、この凹凸の形成によって水平方向での拡散性能が悪影
響を受けることがない。このため、水平方向での拡散性
能は、レンズ単位要素の形状によって調整、制御するこ
とができる。

また、カラーシフトの問題は、各色光の主光軸間に集中
角があることに起因しており、これは出射光束の水平方
向における指向特性を調節することでＩＦｌ減させ得る
が、上記のような凹凸を用いることによって、垂直方向
での拡散性能を向上させながら、しかもカラーシフトの
問題についてはこれを劣化させることがない。

上記凹凸は、金型ローラーを利用した押し出し成形手法
により形成されるが、このためには金型ローラーにロー
ラーダイスを押しつけて凹凸模様が転造加工されるが、
凹凸のピッチＰ、をレンズ単位要素自体の配列ピッチＰ
０に対して、の範囲で選択すれば、ローラーダイスの製
造の上で好ましく、さらに凹凸面の精度が多少狂っても
相殺効果が働き、実用上極めて好ましい結果が得られる
。

また、凹凸の底部から頂部までの高さトＩを、入射側レ
ンズ単位要素と射出側レンズ単位要素の各頂点間の厚み
Ｄに対して の範囲で選択すれば、凹凸の底部を深く切り込まずに済
み、転写加工時の型離れに問題が生じるようなことがな
く、しかも充分な垂直拡散性能を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施例につい
て詳述する。

〔実施例］ 背面投写型のテレビジョン装置の概略を示す第９図にお
いて、同一水平面上に配置された３台のＣＲＴ５Ｒ，５
Ｇ、５Ｂにそれぞれ表示された赤色、緑色、青色の単色
カラー画像は、投写レンズ６Ｒ，６Ｇ、６Ｂによってス
クリーン７の入射面側に投写される。ＣＲＴ５Ｒ，５Ｇ
、５Ｂ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８Ｒ，８Ｇ、８Ｂは共通化できないため、一般
に緑色画像を表示するＣＲＴ５Ｇからの投写光軸８Ｇを
、スクリーン７に対して垂直になるように設定し、他の
投写光軸８Ｒ，８Ｂは投写光軸８Ｇに対して集中角±ε
（εζ７〜１０°）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、一般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
。フレネルレンズシート９は、スクリーン７に対して角
度をもって入射してくる色光を、レンチキュラーレンズ
シート１０の入射面にほぼ垂直に入射させる作用を行う
。レンチキュラーレンズシート１０は、フレネルレンズ
シート９を介して入射された各色光を合成して射出させ
る。こうして射出される光束は観察点Ｅからカラー画像
として観察することができる。そして、この観察点Ｅか
ら画像観察するときの観察範囲を広げるために、また観
察点Ｅの位置に自由度を持たせるために、レンチキュラ
ーレンズシート１０には水平方向で２θ、垂直方向で２
ψの放射角が与えられている。

レンチキュラーレンズシート１０は、ＰＭＭＡ製の透明
な樹脂シートからなり、第１図にその要部を拡大して示
したように、入射面１１及び出射面１２には垂直方向に
延びた微細な凸シリンドリカル１７１条が１ｍｍのピッ
チで形成されている。

出射面１２の凸シリンドリカル１７１条の相互間には凸
条１３が形成され、その表面には光吸収剤１３ａが被着
されている。この凸条１３及び光吸収剤１３’ａは、出
射面１２に表示されるカラー画像を±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ぐ作用を行う。また、レンチ
キュラーレンズシート１０の内部にはガラスピーズやア
ルミナ粉末等の光拡散剤１４を混入し、レンチキュラー
レンズシート１０の水平及び垂直方向の拡散性を高める
ようにしている。

前記レンチキュラーレンズシート１０の要部をさらに拡
大図示した第２図において、入射面１１及び出射面１２
の凸シリンドリカル１７１条の水平断面での形状、すな
わち入射面１１及び出射面１２のレンズ単位要素１５．
１６の曲面形状は、それぞれ楕円に形成されている。な
お、これらの曲面形状としては、楕円の他に円、放物線
、あるいは非球面を用いることも可能である。また、第
２図にも示したように、出射面側凸シリンドリカル１７
１条の表面には、垂直断面が円弧状の凸塵１７が垂直方
向に一定ピッチで配列形成されている。

第３図は、前記凸面１７の頂点を通る位置でのレンズ単
位要素１５．１６の水平断面を示し、レンズ単位要素Ｉ
５の形状は光軸Ｏ上のＰ１、Ｐ２を第１．第２焦点位置
とする楕円面となっている。

−例としてその長径Ａ１は０．７４６９ｍ、ｍ、短径Ｂ
１は０．５５４９ｍｍで、この楕円面の離心率ｅをレン
ズ素材であるＰＭＭＡ樹脂の屈折率ｎ（１，４９４）の
逆数に一致させて球面収差の発生を抑えるようにしてい
る。

一方、出射面側のレンズ単位要素１６の楕円形状は、長
径Ａ２が０．２５０７ｍｍ、短径Ｂ２が０．１８８４ｍ
ｍで、光軸０に対して短径Ｂ２を一致させている。そし
て、レンズ単位要素１６の頂点を第２焦点Ｐ２とほぼ一
致する位置に設定し、光軸Ｏと平行に入射する緑色光Ｇ
、及びこの緑色光Ｇに対して±εの集中角をもって入射
する赤色光Ｒ１青色光Ｂのそれぞれの光束を、放射角２
θ内に出射させている。なお、このときのレンズ単位要
素１５．１６の配列ピッチＰ０は１．　０００ｍｍ、頂
点間厚みＤの値は、１，１００ｍｍとなっている。

上記のように入射面１１及び出射面１２のレンズ単位要
素１５．１６の形状、頂点間厚みＤ、配列ピッチＰ０の
値を設定し、さらに前記凸面１７について、第２図に示
したように、その曲率半径をＲ１配列ピッチをＰｌ、頂
点から谷部までの高さをＨとしたとき、凸面１７を形成
していない従来のレンチキュラーレンズシート（従来例
）と、前記Ｒ，Ｐ、、Ｈの値をそれぞれ下表のように設
定した実施例１，２とを比較してみると、垂直及び水平
方向における出射面１２の視角−相対輝度特性は第４図
に示したようになる。なお、下表には、各側のレンチキ
ュラーレンズシートに光拡散剤として混入させた粒径２
０μのガラスピーズの重量％、相対輝度値が５０％とな
る半値角（ｄｅｇ、）、さらにピークゲインの値につい
ても合わせて記載した。

また、第４図に第３実施例として示した視角−相対輝度
特性は、第５図に概略的に示したように、凸面１７の代
わりに波形を連続させた凹凸面１８をレンズ単位要素１
６の表面に形成したもので、第５図中のＲ，Ｐ、、Ｈの
値はそれぞれ０．１００ｍｍ、０．０９０ｍｍ、０．０
２２ｍｍとなっている。そして、この第３実施例の場合
にはピークゲインの値は４．ＯｄＢ、半値角は水平、垂
直でそれぞれ４３’、１１＠であった。

−止揚の２つの表並びに第４図から明らかなように、本
発明の第１〜第３実施例では、従来例と比較して明らか
に垂直方向での拡散性が向上しており、またこれによっ
て水平方向での拡散特性はほとんど劣化していない。ま
た、フォーカス性及びホットバンドについて目視評価し
たところでは、従来例よりも実施例１，２．３の方がよ
く、さらに実施例２．３はフォーカス性、ホットバンド
いずれの点でも実施例１より優れていた。

ところで、集中角±εに起因して生じるカラーシフトは
、水平方向の放射角±θと同様に、レンズ単位要素１５
．１６の形状と、頂点間厚みＤの３つの因子によって制
御できるが、上記凸面１７あるいは凹凸面１８を用いる
ことによって、レンズ単位要素１５．１６間の頂点間厚
みＤの値は水平断面位置によって相違してくる。しかし
、前述したように、前記実施例１，２．３の凸面１７あ
るいは凹凸面１８は、その水平断面において出射面１２
側のレンズ単位要素１６の界面形状を変えるものではな
い。すなわち、水平断面の位置を変えても長径Ａ２が０
．２５０７ｍｍ、短径Ｂ２が０．１８８４ｍｍで表され
るレンズ単位要素１６の楕円形状そのものは保存され、
光軸０方向での厚みだけが断面位置に応じて変化するよ
うになっている。

第６図は、前記頂点間厚みＤがカラーシフトについてど
の程度の影響を与えるかを表した特性図で、入射面側、
出射面側の各レンズ単位要素１５゜１６の楕円形状は前
述した従来例と同様のデータで、その頂点間厚みＤを１
．１９０ｍｍにしたもののカラーシフト量を実線で、Ｄ
＝１．２２０にしたもののカラーシフト量を破線で示し
である。

なお、カラーシフト量としては、水平方向での視角θが
０°のときの赤色光の輝度ＢＲ２青色光の輝度ＢＩＩを
それぞれ「１」とする相対輝度値をもとにした’　２０
　　ｌｏｇ　（Ｂｓ　／　ＢＦＩ　）　Ｊ　　（ｄＢ）
の値を用いている。また、このときの集中角εの値は、
視角θが０°である緑色光Ｇに対してそれぞれ±９°と
なっており、光拡散剤として粒径２０μのガラスピーズ
が５重量％混入されている。

この第６図の特性図から分るように、頂点間厚みＤだけ
を１．２２０ｍｍから１．１９０ｍｍに変えても、カラ
ーシフト量は極端に変化することがない。したがって、
レンズ単位要素１５．１６の楕円形状、さらに最大頂点
間厚みＤを１．２２０ｍｍに設定してカラーシフトの調
整をとっておけば、凸面１７．凹凸面１８の谷部を深く
しない限り、凸面１７や凹凸面１８によってカラーシフ
トはほとんど劣化することがない。− 上述したような凸面１７や凹凸面１８は、レンチキュラ
ーレンズシート１０の押し出し成形用の金型ロールにロ
ーラーダイスを押しっけ、転造加工によって作製される
。しかし、この転造加工の過程では金型ロールの外周長
さとの関係から位相ずれが生じ、凸面１７．凹凸面１８
の起点位置が合わなくなるおそれがある。この点につい
ては、凸面１７．凹凸面１８のピッチＰ１を充分に小さ
くして、その位相ずれが目立たないようにすればよい。

このため、レンズ単位要素１５．１６のピッチＰ、が０
．４〜１．０ｍｍ程度であることを考慮し、 の範囲でピッチＰ、を選択すればよい。これにより、ロ
ーラーダイスの製造も容易になり、また凸面１７．凹凸
面１日の個々の面形状が多少狂っても、これらは互いに
相殺されるようになる。

また、このようにピッチＰ１を充分小さく設定すること
から、凸面１７．凹凸面１８の高さＨも小さくなるが、
この高さＨの値としては頂点間厚みをＤとしたとき、 の範囲にしておくのがよい。この範囲で高さＨを設定す
れば、前述した金型ロールを用いて押し出し成形を行う
ときの型離れが良く、安定した品質を維持することがで
きる。さらに、凸面１７や凹凸面１８の谷部が深くなる
と、谷部付近では入射面側のレンズ単位要素１５との面
間距離が小さくなり、しかもその部分の界面の傾斜角が
小さくなることから、色光の一部が全反射しやす（なる
が、高さＨを低く抑えることによってこのような問題も
生じることがない。

第７図及び第８図は、入射側あるいは出射側のレンズ単
位要素１５．１６の表面に用いることができる凹凸面の
他の例を示している。第７図の例は、垂直断面において
直線状となるプリズム状の凹凸面であり、第８図の例は
非球面でしかも頂点が光軸０上に位置していない偏心し
た面が用いられている。これらの実施例においても、そ
の水平断面においては、断面位置にかかわらずレンズ単
位要素１５．１６の曲面形状は一定に保存され、しかも
ピッ千Ｐ９．高さＨの値は、上述した範囲内に属するも
のである。

以上、図示した実施例に基づいて本発明について説明し
てきたが、凸面１７．凹凸面１８、あるいは第７図、第
８図に示した凹凸を入射面側のレンズ単位要素１５の表
面に形成してもよく、レンズ単位要素１５．１６の水平
断面での形状についても、必ずしも楕円に限られないこ
とはもちろんである。

〔発明の効果〕

上述してきたように、本発明によれば、レンズシートそ
のものの入射面側もしくは出射面側に微小なリップル状
の凹凸を形成して垂直方向でのミクロ拡散性を向上させ
ているから、垂直方向での指向特性のピーク近傍での輝
度低下並びにホットバンド現象も著しく改善される。し
かも本発明では、垂直方向での拡散性を向上させるにあ
たり、別途垂直拡散用のシートを付加する必要がなく、
しかも光拡散剤の混入量を増やさずに済むので、光量損
失の点で有利であるばかりでなく、明るくフォーカス性
にも優れたレンズシートを得ることができる。

また、レンズ単位要素表面に形成される凹凸の水平断面
における形状を断面位置に係わらず一定にしたから、水
平方向の拡散性及びカラーシフトの劣化を生じさせずに
、垂直方向だけの拡散性を向上させることが可能となる
。さらに、この凹凸の配列ピッチ及び高さを、レンズ単
位要素の配列ピッチ及び頂点間厚みとの関連で所定範囲
内に制限したため、前記凹凸を構成している個々の要素
について光軸合わせが不要になり、金型ロールを用いた
転写成形手法により効率的に低コストで製造することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いたレンチキュラーレンズシートの
要部外観斜視図である。 第２図は第１図に示したレンチキュラーレンズシートの
要部拡大斜視図である。 第３図は第２図のレンチキュラーレンズシートの水平断
面図である。 第４図は従来例及び本発明を用いたレンチキュラーレン
ズシートの視角−相対輝度特性を表すグラフである。 第５図は本発明の他の実施例を示す要部垂直断面図であ
る。 第６図は頂点間厚みとカラーシフトとの関係を表すグラ
フである。 第７図及び第８図は、それぞれ本発明のさらに他の実施
例を示す要部断面図である。 第９図は背面投写型テレビジョンの概略構成図である。 ５Ｒ，５Ｇ、５Ｂ・・ＣＲＴ ６Ｒ，６Ｃ；、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ズシート １１・・入射面 １２・・出射面 １３・・凸条 １４・・光拡散剤 １５・・入射側レンズ単位要素 １６・・出射側レンズ単位要素 １７・・凸面 １８・・凹凸面。 第１図 第２図 第３図。 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射面及び出射面に垂直方向に延びたシリンドリ
   カルレンズ状のレンズ単位要素をそれぞれ一定ピッチで
   配列した背面透過型スクリーン用レンズシートにおいて
   、 前記入射面もしくは出射面のいずれか一方のレンズ単位
   要素表面に、垂直方向で一定の配列ピッチを有するとと
   もに、水平方向での断面レンズ形状が断面位置に係わら
   ず一定となる規則的な凹凸を形成したことを特徴とする
   背面透過型スクリーン用レンズシート。
2. （２）前記凹凸が形成されたレンズ単位要素の配列ピッ
   チをＰ＿０、入射側レンズ単位要素と射出側レンズ単位
   要素の各頂点間の厚みをＤ、凹凸の配列ピッチをＰ＿１
   、凹凸の谷部から頂部までの高さをＨとしたとき、 Ｐ＿０／１０≦Ｐ＿１≦Ｐ＿０／３ Ｄ／３００≦Ｈ≦Ｄ／５０ の条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の背面透過型スクリーン用レンズシート。
3. （３）光拡散剤を混入したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項もしくは第２項記載の背面透過型スクリーン
   用レンズシート。
4. （４）射出面の非集光部に光吸収剤を被着したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   に記載の背面透過型スクリーン用レンズシート。