JPH04323633A - リアプロジェクションスクリーン - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、垂直に向いた平行なレ
ンチキュラーレンズ素子のアレイを前面上に有するリア
プロジェクションスクリーンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このようなスクリーンは米国特許第４，
５７３，７６４　号明細書から既知であり、この場合、
光を平行にする通常の円形フレネルレンズと光分布用レ
ンチキュラーレンズ素子アレイとを組合せ、高さ対幅の
比及び全幅対先端幅の比を含む個々のレンチキュラーレ
ンズ素子の設計パラメータを臨界的とすることにより投
射軸に対し±８５度よりも大きな著しく広い水平画角を
達成し、先端領域は中央が凹面でその両側が凸面となっ
た円柱状素子を以って特徴づけられ、これにより著しい
水平方向の光の分散を得、同時に色ずれを最少にしてい
る。

【０００３】レンチキュラーレンズ素子は、或る程度の
光が全内部反射（ＴＩＲ）として知られた現象で反射さ
れる急峻な側縁を有するように設計されている。これに
より、光が視聴者空間に伝わる前にこの光をレンチキュ
ラーレンズ素子の先端領域に集中させている。この理由
で前面のレンチキュラーレンズ素子アレイをここではＴ
ＩＲと称する。

【０００４】垂直方向への光線の分散は一般に光平行用
のフレネルレンズと光分布用のレンチキュラーレンズ素
子アレイとの間に位置する拡散手段により達成される。

【０００５】プロジェクションテレビジョンの場合には
、通常必ずしも大きな垂直の開先角度に亘って光を分布
させる必要はない。その理由は、視聴者空間内の個々の
垂直画角は代表的に互いに数度しか変化しない為である
。一方、ＴＩＲアレイの性能を最適にするためには、光
がこのＴＩＲアレイに到達する前にその光を水平に広げ
るのが有利である。しかし、拡散量を適切な水平の広が
りが達成されるように大きくすると、スクリーンの利得
が著しく減少してしまうおそれがある。更に、拡散によ
る光の広がりはＴＩＲアレイの機能にとって最適ではな
く、或る量の光線はＴＩＲを有効に照射するにはあまり
にも大きな角度に亘ってそれてしまい、従って性能の劣
化、例えば色ずれの増大が生じるおそれがある。ＴＩＲ
アレイの後方にわずかなピッチで配置した垂直のレンチ
キュラーレンズ素子アレイは光を所望通りに水平に広げ
るのに用いることができるが、目ざわりなモアレが生じ
るおそれがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前面
にレンチキュラーレンズ素子アレイを用いたリアプロジ
ェクションスクリーンであって、光の垂直方向の広がり
を拡散以外で１つの水平に向いたレンチキュラーレンズ
素子アレイとは異なる手段により達成させ、この手段に
より光を水平方向にも広げ且つ垂直及び水平方向へ光を
広げる相対量を調整しうるようにし、しかもこの手段に
より、光の透過及び反射損失の双方又はいずれか一方に
よるスクリーン利得の減少を生ぜしめず、目ざわりなモ
アレを導入しないようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、スクリーン前
面上に垂直に向いたレンチキュラーレンズ素子の平行ア
レイを有するリアプロジェクションスクリーンにおいて
、このスクリーンが、斜めで互いに交差するレンチキュ
ラーレンズ素子の２つの平行アレイを有し、これら平行
アレイの少なくとも一方がスクリーン中に埋込まれてい
ることを特徴とする。

【０００８】光を２つの異なる方向に広げるのを調整す
るために交差するレンチキュラーレンズ素子アレイを用
いることは米国特許第２，６１８，１９８　号及び第３
，８３０，５５６　号明細書から既知である。しかし、
これらのアレイは、スクリーン及び視聴者空間に入る光
を調整することにのみ用いられている手段であった。こ
のようなアレイを円形のフレネルレンズ及びＴＩＲアレ
イの双方又はいずれか一方のような他の光学素子又は表
面と組合わせると（例えば米国特許第４，４３２，０１
０　号明細書参照）、透過損失及び反射損失の双方又は
いずれか一方によりスクリーン利得が減少する。正確な
損失特性は特定されるスクリーン構造及び選択する材料
により決定される。

【０００９】本発明の好適例では、斜めで互いに交差す
る双方のレンチキュラーレンズ素子アレイをスクリーン
中に埋込む。本発明の他の好適例では、円形のフレネル
レンズをスクリーンの裏面上に設ける。

【００１０】本発明の他の変形例では、スクリーンが第
１片と第２片との２片から成り、垂直に向いたレンチキ
ュラーレンズ素子が第１片の前面上にあり、第２片の前
面上に円形のフレネルレンズが設けられているようにす
る。

【００１１】本明細書で、“埋込まれる”とは、光学表
面が屈折率の異なる２つの固体の光学媒体間の境界面に
よって画成されていることを意味するものとする。これ
に対し、スクリーン表面上にレンズ素子又はそのアレイ
を有するとは、レンズ素子又はそのアレイがスクリーン
−空気界面により画成されているということを意味する
。“２片”スクリーンとはこのような界面を４つ有する
スクリーンである。

【００１２】本発明によれば、斜めで互いに交差するレ
ンチキュラーレンズ素子アレイを用いたことにより、バ
ルク又は表面拡散手段を用いる必要性が部分的に又は完
全に無くなるという利点が得られる。更に本発明によれ
ば、斜めで互いに交差するレンチキュラーレンズ素子ア
レイがＴＩＲアレイを含む光学媒体の片中に埋込まれる
為、このようにしない場合にアレイ表面−空気媒体界面
で生じる反射損失が実質的に無くなるという利点も得ら
れる。

【００１３】この光学媒体の片内の隣接する層に対し異
なる屈折率を用いることにより埋込まれたレンチキュラ
ーレンズ素子アレイに対し充分な屈折力を与え、投射さ
れた光が垂直方向の主レンチキュラーレンズ素子アレイ
と相互作用を受ける前にこの光が所望通りに水平及び垂
直方向に広がるようにすることができる。従って、斜め
で互いに交差するこれらの補助的なレンチキュラーレン
ズ素子アレイは拡散のための代用品となる。しかし、埋
込み式のレンチキュラーレンズ素子アレイの設計には大
きな自由度がある為、又特に導入する光の広がり強度は
垂直及び水平方向で必ずしも同じにしない為、種々の分
野にとってより最適なスクリーン設計を達成することが
できる。

【００１４】埋込まれるレンチキュラーレンズ素子アレ
イは、紫外光を用いてプラスチック／モノマシロップ又
はその他の硬化性液体系の急速な硬化を促進するように
する光重合反復処理を用いる処理により形成するのが好
ましい。しかし、予め形成した工具、例えば型を用いて
光学的形成層を順次に形成するいかなる処理をも用いる
ことができる。これらの技術のいずれをも連続処理の利
用に適合させることもできる。

【００１５】モアレの調整は、埋込まれるアレイが垂直
方向を交差する角度を調整することにより達成される。

【００１６】埋込まれるレンチキュラーレンズ素子は通
常のいかなる形状にも、すなわち例えば凸状又は凹状又
は凸／凹状にすることができ、これらは断面が円形又は
より複雑な形状の個々のレンズを有するようにしうる。 例えば、断面はｓｉｎ（ｘ）又はｓｉｎ２（ｘ）　とし
て或いは光の所望の広がり及び分布を生ぜしめる他の形
態で変化するようにしうる。

【００１７】或る程度の拡散を補助のレンチキュラーレ
ンズ素子アレイと関連させて用いて、特に視聴者領域の
垂直縁部において光の分布を一様にし、且つ小さな欠陥
をかくすのに役立たせるとともにＴＩＲアレイに対する
フレネルにより生ぜしめられるモアレをも減少せしめる
ようにすることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の広角スクリーンを用いたカラーテレ
ビジョンプロジェクションシステムを以下に簡単に説明
するも、本発明のスクリーンは、米国特許第４，８６４
，３９０　号明細書に記載された液晶ディスプレイを用
いたカラーテレビジョンプロジェクションシステムのよ
うな他のプロジェクションシステムに対しても用いうる
こと勿論である。

【００１９】図１は、リアプロジェクションスクリーン
１２を用いたリァプロジェクションカラーテレビジョン
システム１０を示す。ビデオ信号はテレビジョン受信回
路１４によって受けられ、個々の赤、緑及び青用の陰極
線管（ＣＲＴ）／レンズプロジェクタアセンブリ１６，
１８及び２０を経てリアプロジェクションスクリーン１
２の後面２２上に投射される。３つのＣＲＴ／レンズプ
ロジェクタアセンブリ１６，１８及び２０の各々はＣＲ
Ｔ及び関連の投射光学系を有しており、スクリーン１２
に対し水平に配置されている。緑用のアセンブリ１８は
その光軸２６が中心投射軸線２３と一致するように配置
され、光軸２４及び２８をそれぞれ有する赤及び青用の
アセンブリ１６及び２０は緑用のアセンブリの光軸２６
から角度を成して横方向にオフセットされている。

【００２０】スクリーン１２の前部３０は、接近して離
間され、垂直に向けられ、互いに平行としたレンチキュ
ラーレンズ素子３２のアレイを有し、視聴者領域３３中
で広い画角αに亘って水平に光を広げるようになってい
る。

【００２１】図２は、矢印Ａが垂直方向を示すスクリー
ン１２の前部３０の隅部を示しており、光学媒体の被着
層４２，４４及び４６（少なくとも互いに隣接する層の
屈折率が異なっている）を以って光学媒体の基板４０上
に形成された埋込み式のレンチキュラーアレイａ及びｂ
を示している。従ってこれらの層間の界面がレンズアレ
イを形成している。

【００２２】図３は図２のＩＩ−ＩＩ線上を断面とし矢
の方向に見た断面図であり、交差したレンチキュラーレ
ンズ素子のアレイａ及びｂを示しており、これらアレイ
の各々はＡで示す垂直方向に対して角度βを成している
。

【００２３】関数ｓｉｎ２（ｘ）　の形状は、コヒーレ
ント平面光波の干渉により生ぜしめた縞を用いてホトエ
ッチングすることにより形成した型を用いることにより
形成できる。母型を形成するより一般的な方法は、先端
が丸まったダイアモンド工具を用いて円筒状の溝の繰返
しパターンをカッティング形成する方法である。電鋳に
より母型のレプリカを形成する。

【００２４】解像度の無用の損失をなくすためには、交
差したレンチキュラーレンズ素子のアレイのピッチをス
クリーンの外面上に存在する垂直な主レンチキュラーレ
ンズ素子アレイのピッチにほぼ等しくするかそれよりも
小さくする必要がある。又、拡散が行なわれるスクリー
ンの部分（これが存在する場合）や、交差した補助的な
レンチキュラーレンズ素子アレイや、垂直の主レンチキ
ュラーレンズ素子アレイの厚さは、これらのアレイを通
過する光の広がりにより解像度の無用な損失を生ぜしめ
ない程度に充分薄肉とする必要がある。

【００２５】交差した補助的なレンチキュラーレンズ素
子アレイの各々は通常、垂直に入射する平面光波をほぼ
等しく広げるように設計する必要があり、これらレンチ
キュラーレンズ素子アレイの各々は垂直線に対して大き
さがほぼ同じで正負符号が逆の角度を成すようにする必
要がある。このようにすることにより、スクリーンによ
る光の水平分布を対称的にする。交差して埋込んだレン
チキュラーレンズ素子アレイが水平方向対垂直方向で光
を広げる組合せ効果の屈折力は、埋込んだレンチキュラ
ーレンズ素子アレイが垂直方向に対し交差する角度を変
えることにより調整しうる。図３で、交差角βが３０度
と６０度との間にある限り、モアレを調整しうる。

【００２６】図２において、光学的に透明な媒体ａ，ｂ
及びｃの層は屈折率ｎ１，ｎ２及びｎ３をそれぞれ有す
る。埋込んだレンチキュラーレンズ素子アレイが充分な
屈折力を得るためには、隣接する層間の屈折率の差を充
分大きくする必要がある。例えば、ｎ１とｎ３とを等し
くしてｎ２をそれよりも大きく又は小さくすることがで
きる。基板の層は上述した設計上の光学的目的を達成す
る作用をしない。又、所望に応じ、主レンチキュラーレ
ンズ素子アレイと層ｂとの間に追加の媒体層を介在させ
ることもできる。拡散も望ましい場合には、この拡散を
バルク拡散とするのが好ましく、これを基板層を含む１
つ以上の媒体層で行なうことができる。

【００２７】埋込んだレンチキュラーレンズ素子の効果
は基本的な光学的法則から容易に導出することができる
。埋込まれたレンチキュラーレンズ素子の屈折力はそれ
ぞれの隣接する媒体の屈折率の差として変化する。スク
リーンの設計との関係でレンチキュラーレンズ素子の作
用を詳細に決定する光線の描写に対してはスネルの法則
を用いうる。フレネルの反射係数式から容易に分るよう
に、例えば０．２　の屈折率の差を有する埋込まれた層
による投射光又は周囲光の不所望な反射は低くなり、従
って、埋込まれた層の存在によりスクリーンの光学的性
能に著しい悪影響を及ぼさない。このような不所望な反
射及びこれに関連するスクリーン効率及びコントラスト
の損失が、何故スクリーンに追加の層を直接加えるのが
好ましくないかという主な理由である。層を追加する場
合の他の欠点は、機械的な安定性、例えばたわみやねじ
れが問題となるということである。

【００２８】通常、上述したスクリーンの裏面上にフレ
ネルレンズを配置するか又は前部片の後ろに配置した後
部片の表面上にフレネルレンズを設け、これが２つの部
分片（４面）がスクリーン技術に応じたスクリーン全体
を構成している。従って、現在の概念により１片よりな
るスクリーン又は２片よりなるスクリーンを所望通りに
設計しうるようになる。前部片５２及び後部片５４を有
するこのようなスクリーン５０を図４に示す。前部片５
２の前面はＴＩＲアレイ５６を有し、その中には垂直方
向に対し斜めに交差するレンチキュラーレンズ素子アレ
イ５８及び６０が埋設されている。後部片５４の前面に
円形のフレネルレンズ６２が設けられている。

【００２９】通常は、米国特許第４，５７３，７６４　
号明細書に記載されているように例えばＴＩＲアレイの
レンチキュラーレンズ素子間のコントラストを改善する
ために“黒”（光吸収用）細条を被着するのが望ましい
。

【００３０】本明細書で“水平”とは、光を最大に広げ
るのが望ましい方向を意味するものとする。この方向は
通常文字通りの水平方向であるが、特別な場合には文字
通りの垂直方向となる場合がある。

【００３１】ピークの輝度に対し光を垂直方向に角度的
に上げたい場合には、これを数種類の技術で、すなわち
埋込まれた直線レンチキュラーレンズ素子アレイが断面
で適切に非対称となったレンズ、例えば光軸が傾斜した
レンズを有するようにするか、フレネル中心を垂直方向
にオフセットさせるか、スクリーンを照射する光の方向
を傾斜させることにより達成せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリアプロジェクションスクリーンの一
好適例を有するリァプロジェクションカラーテレビジョ
ンシステムを示す斜視図である。

【図２】本発明による埋込み交差レンチキュラーレンズ
素子アレイを示すように図１のスクリーンの隅部を拡大
して示す斜視図である。

【図３】図２のＩＩ−１１線上を断面として埋込み交差
レンチキュラーレンズ素子アレイを示す断面図である。

【図４】本発明による２片スクリーンを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０　　カラーテレビジョンシステム １２　　リアプロジェクションスクリーン１４　　テレ
ビジョン受信回路 １６，１８，２０　　陰極線管／レンズプロジェクタア
センブリ２２　　１２の後面 ２３　　中心投射軸線 ２４，２６，２８　　光軸 ３０　　１２の前部 ３２　　レンチキュラーレンズ素子 ３３　　視聴者領域 ４０　　基板 ４２，４４，４６　　被着層 ５２　　前部片 ５４　　後部片 ５６　　ＴＩＲアレイ ５８，６０　　　レンチキュラーレンズ素子アレイ６２
　　フレネルレンズ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　スクリーン前面上に垂直に向いたレン
   チキュラーレンズ素子の平行アレイを有するリアプロジ
   ェクションスクリーンにおいて、このスクリーンが、斜
   めで互いに交差するレンチキュラーレンズ素子の２つの
   平行アレイを有し、これら平行アレイの少なくとも一方
   がスクリーン中に埋込まれていることを特徴とするリア
   プロジェクションスクリーン。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載のリアプロジェクショ
   ンスクリーンにおいて、斜めで互いに交差する前記の２
   つの平行アレイがスクリーン中に埋込まれていることを
   特徴とするリアプロジェクションスクリーン。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２に記載のリアプロジェ
   クションスクリーンにおいて、垂直に向いたレンチキュ
   ラーレンズ素子が全内部反射用の急峻な側縁を有してい
   ることを特徴とするリアプロジェクションスクリーン。
4. 【請求項４】　　請求項１〜３のいずれか一項に記載の
   リアプロジェクションスクリーンにおいて、斜めで互い
   に交差するレンチキュラーレンズ素子が垂直方向に対し
   角度βを成していることを特徴とするリアプロジェクシ
   ョンスクリーン。
5. 【請求項５】　　請求項４に記載のリアプロジェクショ
   ンスクリーンにおいて、βを３０〜６０度としたことを
   特徴とするリアプロジェクションスクリーン。
6. 【請求項６】　　請求項１〜５のいずれか一項に記載の
   リアプロジェクションスクリーンにおいて、スクリーン
   の裏面上に円形のフレネルレンズが設けられていること
   を特徴とするリアプロジェクションスクリーン。
7. 【請求項７】　　請求項１〜６のいずれか一項に記載の
   リアプロジェクションスクリーンにおいて、レンチキュ
   ラーレンズ素子間でその前面上に光吸収材料を設けたこ
   とを特徴とするリアプロジェクションスクリーン。
8. 【請求項８】　　請求項１〜７のいずれか一項に記載の
   リアプロジェクションスクリーンにおいて、スクリーン
   が第１片と第２片との２片から成り、垂直に向いたレン
   チキュラーレンズ素子が第１片の前面上にあり、第２片
   の前面上に円形のフレネルレンズが設けられていること
   を特徴とするリアプロジェクションスクリーン。
9. 【請求項９】　　少なくとも１つのディスプレイ装置と
   、少なくとも１つのプロジェクションレンズとを具える
   プロジェクションビデオ表示装置において、請求項１〜
   ８のいずれか一項に記載のリアプロジェクションスクリ
   ーンが設けられていることを特徴とするプロジェクショ
   ンビデオ表示装置。