JPH03113434A - 透過形スクリーン - 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、投写形ＴＶなどに使用される透過形スクリー
ンに関し、特に、全反射を利用して比較的広い範囲に光
拡散をする全反射レンチキュラーレンズを有する透過形
スクリーンに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の透過形スクリーンとして、水平方向の光
拡散性能を向上させるために、出射側に全反射を利用し
たレンチキュラーレンズをもつものが知られている。

第５図は、透過形スクリーンの従来例を示した図、第６
図は、同従来例スクリーンに光線の軌跡を付して示した
図、第７図は、同従来例スクリーンの輝度特性を示した
図である。

透過形スクリーン２は、出射レンズ面２１に、垂直方向
に走行線（円柱状レンズの軸）をもつ円柱状レンチキュ
ラーレンズ２２と、その円柱状レンチキュラーレンズ２
２の頂点付近に全反射レンチキュラーレンズ２３が形成
された形態のレンズ単位が、平行に多数本配置されてい
る。

この全反射レンチキュラーレンズ２３は、側面が出射側
に向かって細くなるように傾斜して突出しており、その
内面で入射レンズ面２４から入射された光源光を全反射
することにより、円柱状レンチキュラーレンズ２２より
も、広い角度に光を拡散させることができる。

なお、透過形スクリーン２の光源側に、光源光を平行に
するフレネルレンズを一体または別体に設けることもで
きる。

この透過形スクリーン２には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）
、Ｂ（青色）の３つの投影管３１，３２゜３３が、この
順に水平方向に配置された３管式プロジェクタ３を用い
て光源光が投写されることが多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような３管式プロジェクタ３では、各投影管３１，
３２．３３からの投写角度が、θ−約約６御〜１０ ３２、３３に対して全反射レンチキュラーレンズ２３を
点対称に構成することができないので、それ単独では色
むらが生じてしまう。

第６図に示した光線のうち、破線は中心に配置される緑
色の投影管３２からの０度の光線、−点鎖線は右側に配
置される赤色の投影管３１からの投影角度θ（この例で
は８度）の光線、二点鎖線は左側に配置される青色の投
影管からの投影角度θの光線を示している。

このような透過形スクリーン２で色むらが生ずる原因は
、全反射レンチキュラーレンズ２３で反射した各色の投
影管から投影された光線が、出光部２３ａのふもと付近
で平行（第６図のＡで示した部分）に出射されて強い光
に感じられるとともに、円柱状レンチキュラーレンズ２
２から出射される光（第６図のＣで示した部分）と色の
配列が逆になる、つまり、Ｇを中心にＲとＢの位置が逆
転する、いわゆる「光のよじれ」が生じているからであ
る。

また、透過形スクリーン２の全反射レンチキュラーレン
ズ２３の単独の輝度特性は、第７図に示すように、中心
に配置された緑色の投影管３２からの光源光Ｇが入射し
たときに、０度軸に対して対称にその０度以外の角度に
輝度（またはゲイン）の極大値をもっている。この極大
値は、入射角度の変位に対応してシフトするため、色む
らが発生してしまう。なお、全反射レンチキュラーレン
ズを有しない通常の円柱状レンチキュラーレンズのみの
透過形スクリーンの場合には、輝度特性が単一の極大値
をもつので、もともとカラーバランスは悪くない。

つまり、上述した従来の全反射レンチキュラーレンズ２
３を有する透過形スクリーン２では、光源に対する点対
称性が損なわれるため、カラーバランスが悪く、色むら
が発生しやすいという問題点があった。

例えば、特表昭６０ー５０１２７８号「透明な後方投影
スクリーン」においては、反射レンズの頂部と側面から
光が放出するように成したスクリーンが記載されている
が、このスクリーンの反射レンズは、第６図に示す全反
射レンチキュラーレンズと同じ構成をもっており、前述
した色むらが発生するという問題点を十分に解決したも
のではなかった。

また、そのカラーシフトによるカラーバランスの劣化を
低減するためにレンチキュラーレンズシートの内部に拡
散剤を混入することも考えられるが、拡散剤を多く用い
るとコントラストが低下するうえ、水平拡散の特性を自
由に選べないという問題があった。

本発明の目的は、全反射レンチキュラーレンズを有する
スクリーンに、多管式光源を用いて投写した場合でも、
カラーシフトによるカラーバランスの劣化の少ない透過
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、本発明による透過形スクリ
ーンは、投写角度が異なる多管式光源から光源光が投写
され、出射レンズ面に全反射レンチキュラーレンズを含
み、その全反射レンチキュラーレンズのみの場合の輝度
特性が、前記多管式光源の中心に配置された光源からの
光源光が入射した際に、入射の中心軸に対して対称であ
ってその中心軸以外の角度に輝度あるいはゲインの極大
値をもつような透過形スクリーンにおいて、入射光に屈
折角度分布をもたせるマイクロレンチキュラーレンズを
入射レンズ面に多数配置した構成としである。

この場合に、前記マイクロレンチキュラーレンズは、そ
の曲率半径が前記全反射レンチキュラーレンズの出光部
の連続点での最小曲率半径よりも小さくなるように設定
することができる。

また、前記マイクロレンチキュラーレンズは、そのマイ
クロレンチキュラーレンズにより生ずる屈折角度分布に
おける輝度特性曲線が急激に減少する角度が、前記多管
式光源の各光源の入射角度差に等しくなるように設定す
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模
式的に示した斜視図、第２図は、同実施例スクリーンの
レンズ単位を抜き出して示した図、第３図は、同実施例
スクリーンに光線の軌跡を付して示した図、第４図は、
同実施例スクリーンの輝度特性を示した図である。

透過形スクリーン１は、出射レンズ面１１に、垂直方向
に走行線をもつ円柱状レンチキュラーレンズ１２と、そ
の円柱状レンチキュラーレンズ１２の頂点付近に全反射
レンチキュラーレンズ１３が形成された形態のレンズ単
位が、平行に多数本配置されている。全反射レンチキュ
ラーレンズ１３は、側面が出射側に向かって細くなるよ
うに傾斜して突出しており、その内面で入射レンズ面１
４から入射された光源光を全反射して、出光部１３ａか
ら出射する。

入射レンズ面１４には、マイクロレンチキュラーレンズ
１５が形成されている。このマイクロレンチキュラーレ
ンズ１５は、入射光に屈折角度分布をもたせるために設
けられている。

このマイクロレンチキュラーレンズ１５は、その曲率半
径が全反射レンチキュラーレンズ１３の出光部１３ａの
連続点での最小曲率半径よりも小さくなるようにしであ
る。

また、マイクロレンチキュラーレンズ１５は、そのマイ
クロレンチキュラーレンズ１５により生ずる屈折角度分
布における輝度特性曲線が、急激に減少する（カットオ
フとなる）角度が、多管式投影管の各投影管の入射角度
差θに等しくなるようにしである。

つまり、第７図で示した従来の透過形スクリーン２の輝
度特性のように、２つあった極大値を予めシフトさせて
、もとの特性に対して相補的に加えるようにすれば、第
４図に示すように、０度付近で非常に平坦な特性を得る
ことができる。

また、そのシフトの角度を３管式プロジェクタの入射角
度に対応させ、かつ、出射レンズ面１１に設けられた全
反射レンチキュラーレンズ１３の全反射を利用した特性
が、カラーシフト以上の角度に極大値を２つ持つように
設定すれば平坦な特性を得ることができる。

そこで、本発明の透過形スクリーン１では、入射レンズ
面１４に対して、出射レンズ面１１の特性に影響を与え
る形状の周期よりも十分小さい周期、つまり、曲率半径
とピンチとをもつマイクロレンチキュラーレンズ１５を
設けることにより、予め入射光の角度をシフトした成分
を重畳させている。この結果、上述したような２つの極
大値は相殺される。

このようすは、第３図に示した光線の軌跡から観察する
ことができる。第３図で示した各線（破線、１点鎖線、
２点鎖線）は、第６図で示したのと同様である。第６図
でＡで示した部分のような平行光は、広い範囲に分散さ
れている（第３図のＡで示した部分）。また、「光のよ
じれ」も観察されない。

また、カラーシフトの角度のついた入射光に対しても、
−その２つのピークを相殺することができて、結果とし
てカラーバランスのよい全反射レンチキュラーレンズ１
３が実現できる。これは、第４図かられかるように、ピ
ーク同士が相殺されて、非常に平坦な特性が得られ、ま
た、その結果として、カラーバランスが大幅に改善され
たことがわかる。

また、水平半値角αＨは、従来の透過形スクリーン２が
±２７．７７度であるのに対して（第７図参照）、本発
明の透過形スクリーン１は、±３０゜８５度となり（第
４図参照）、水平拡散が向上したことがわかる。

このようにして得られた透過形スクリーン１は、従来の
透過形スクリーン３よりも色むらが少なく良好な画像を
得ることができる。したがって、投写形ＴＶなどによっ
て投影された光線を観察者に高品位の画像として提供す
ることができる。

つぎに、製造例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明
する。

第２図に示すように、出射レンズ面１１の円柱状レンチ
キュラーレンズ１２の出光部のピッチはＰ＋＝０．８ｍ
ｍであって、全反射レンチキュラーレンズ１３の先端か
ら円柱状レンチキュラーレンズ１２のふもとまでの厚さ
がｈｚ＝０．５ｍｍにしである。

また、円柱状レンチキュラーレンズ１２の出光部のベー
スは、横径がＲ＋＝０．５ｍｍであり、縮径がＲｚ　＝
０．１５　ｍｍニしである。

全反射レンチキュラーレンズ１３の高さがり。

＝０．２４ｍｍで、ふもとの幅がｗｚ＝０．２５ｍｍで
、頂上の幅がｗ＋＝０．１ｍｍにしである。全反射レン
チキュラーレンズ１３の先端の横径がｒ１＝０．０６ｍ
ｍで、横径は滑らかにつながるように設定しである。

一方、入射レンズ面１４に設けられたマイクロレンチキ
ュラーレンズ１５のピッチはｐ！＝ｏ、。

５ｍｍで、その半径がｒｚ　−０，０６５ｍｍとなるよ
うにしである。

以上のようなレンズ形状に対応する成形型を作製し、ア
クリルのベース板にＵｖ（紫外線）硬化樹脂を塗布して
、その成形型をニップしながらそのベース板の両面にレ
ンズ形状を成形して、上述のような形状の透過形スクリ
ーン１を得た。

得られた透過形スクリーン１に、３管式プロジェクタを
用いて画像を投写した結果、水平視野角が広く、かつ、
色むらが少ない画像を観察することができた。

以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形
ができる。

例えば、全反射レンチキュラーレンズが円錐状に突出し
ているような場合には、マイクロレンチキュラーレンズ
をそれに対応させて、ハエの目レンズのようにすればよ
い。

また、出射レンズ面の形状として、全反射レンチキュラ
ーレンズが円柱状レンチキュラーレンズの両端に角のよ
うに設けられている場合にも、本発明を通用することが
できる。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように、本発明によれば、各光源か
らの投写角度の異なる多管式投影光源から全反射レンチ
キュラーレンズを有するスクリーンに画像を投影した場
合であっても、カラーバランスの劣化が少なく、広い水
平拡散特性をもち、かつ、正面方向からの水平拡散特性
が比較的平坦になる、という効果がある。

【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模
式的に示した斜視図、第２図は、同実施例スクリーンの
レンズ単位を抜き出して示した図、第３図は、同実施例
スクリーンに光線の軌跡を付して示した図、第４図は、
同実施例スクリーンの輝度特性を示した図である。 第５図は、透過形スクリーンの従来例を示した図、第６
図は、同従来例スクリーンに光線の軌跡を付して示した
図、第７図は、同従来例スクリーンの輝度特性を示した
図である。 １．２・・・透過形スクリーン １．２１・・・出射レンズ面 ２．２２・・・円柱状レンチキュラーレンズ３．２３・
・・全反射レンチキュラーレンズ４．２４・・・入射レ
ンズ面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）投写角度が異なる多管式光源から光源光が投写さ
   れ、出射レンズ面に全反射レンチキュラーレンズを含み
   、その全反射レンチキュラーレンズのみの場合の輝度特
   性が、前記長管式光源の中心に配置された光源からの光
   源光が入射した際に、入射の中心軸に対して対称であっ
   てその中心軸以外の角度に輝度あるいはゲインの極大値
   をもつような透過形スクリーンにおいて、入射光に屈折
   角度分布をもたせるマイクロレンチキュラーレンズを入
   射レンズ面に多数配置したことを特徴とする透過形スク
   リーン。
2. （２）前記マイクロレンチキュラーレンズは、その曲率
   半径が前記全反射レンチキュラーレンズの出光部の連続
   点での最小曲率半径よりも小さくなるように設定されて
   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。
3. （３）前記マイクロレンチキュラーレンズは、そのマイ
   クロレンチキュラーレンズにより生ずる屈折角度分布に
   おける輝度特性曲線が急激に減少する角度が、前記多管
   式光源の各光源の入射角度差に等しくなるように設定さ
   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。