JPH052220A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 レンチキュラーレンズ単位が、少なくとも、
頂部のレンズ部と両側面の全反射面によって構成され、
該レンズ部はその両側部が複数の平面とするとともに、
中央部を凹入させてこの凹入面を凸レンズ面とし、かつ
中央の凸レンズ面と両側の複数の平面との間の段差面を
該レンズ単位の両側面の全反射面とそれぞれ対向する平
面とした形状とし、該全反射面で全反射した光線が対向
する平面部に集光されて該平面部を透過するように設計
されており、かつ、材料が光拡散樹脂板である透過型ス
クリーン。 【効果】 レンチキュラーレンズ単位のピッチを狭くす
る設計、製作が容易となると共に、安価で、高解像度で
視野角が大きく、かつ輝度むらの無い透過型スクリーン
が得られる。また、金型からの離型が容易で、スクリー
ン製作用の金型の長寿命化が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクションテレ
ビやビデオプロジェクターに用いられる透過型スクリー
ンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンチキュラーレンズを用いた透過型ス
クリーンは、プロジェクションテレビ用等に広く用いら
れている。このプロジェクションテレビ用スクリーンと
しての重要な要求性能の一つに視野角が大きい事があ
り、例えば特公昭６１−２８９８０号、特開昭５８−１
３４６２７号、実開平１−１５２３３１号公報などのよ
うな種々の技術が知られている。

【０００３】一方、最近では新しい方式のプロジェクシ
ョンテレビが開発されつつあり、透過型スクリーンに要
求される性能も単に視野角が大きいだけではなく、レン
チキュラーレンズのピッチすなわち、その幅方向の長さ
を小さくして解像度を上げることも要求されている。例
えば、次世代のテレビとして期待が集まっているハイビ
ジョンテレビの投射型用の透過型スクリーンでは解像度
を低下させないために、４０型の場合では０．５ｍｍ以
下のピッチのレンチキュラーレンズが必要とされてい
る。また、投射型液晶テレビにおいても、モアレ模様防
止のため特開昭６２−２３６２８２号公報に開示される
ように、ピッチをできるだけ小さくすることが望まれて
いる。

【０００４】同様に、透過型スクリーンのレンチキュラ
ーレンズにおいても、縦線の干渉によるモアレ模様を防
止するためには、できるだけピッチを小さくすることが
望まれている。これに対して、これまでの視野角を大き
くする工夫をした透過型スクリーン用のレンチキュラー
レンズでは、主に製造上の問題からレンチキュラーレン
ズの小ピッチ化が難しいとされてきた。

【０００５】製造上の問題点としては、第１に微細な曲
面を設計通りに作成することが困難であることがあげら
れる。例えば前記の特公昭６１−２８９８０号公報（図
５）においては両端の全反射面で全反射した光線の少な
くとも一部が射出する凸面が、また実開平１−１５２３
３１号公報（図６）の場合は頂部のレンズ部の両側部の
凸レンズ面が、ピッチを小さくしていったときに設計図
通りに作成する事が困難な面である。技術的には作成は
不可能ではないが、作成するための費用は非常に高くな
ってくる。工業的に生産する場合にはこれは大きな問題
点である。

【０００６】特開昭５８−１３４６２７号公報の場合
（図７）は、前記の２報と比較すると形状が単純である
ため、設計図通りに作成することは比較的容易となる。
しかし、光源側のレンチキュラーレンズにより、観察側
表面に集光する構造であるため、ピッチを小さくすると
板厚も小さくして、薄型化しなければならない。製造上
薄型化には限界があるし、出来上がった製品の剛性が小
さくなるため取扱も難しくなる。このためやはりピッチ
を小さくすることは困難であった。

【０００７】そこで本発明者等は前記問題点を解決する
ために、レンチキュラーレンズを中央部の凸面と平面か
らなる全反射面と、該凸面部と該全反射面とを結ぶ平面
部によって構成された特定の形とし、かつ材料を特定の
半値角を有する光拡散樹脂板とした透過型スクリーン
（特願平１−３３６３２号公報）、及びレンチキュラー
レンズを中央部の凸面と曲面からなる全反射面と、該凸
面部と該全反射面と結ぶ平面部によって構成された特定
の形とし、かつ材料を特定の半値角を有する光拡散樹脂
板とした透過型スクリーン（特願平２−２６６６２１号
公報）を提案した。ここで言う半値角とは材料の光の拡
散性能の目安であり、光散乱体を散乱透過した光線の強
度が、光軸方向の光線強度に対して半分の強度になる散
乱角度のことである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記の発明によってピ
ッチ幅が狭く、視野角の大きな透過型スクリーンが製造
可能となったが、隣りあったレンズ単位の全反射面によ
って形成される凹入部がレンズのピッチに比較して深く
なり、スクリーンを成型した後、金型から離型すること
が困難であり、又金型の寿命が短いことに難点のあるこ
とがわかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み、なされたものである。すなわち、本発明は特
に、レンズ部の両側部を複数の平面部（２）を設けるこ
とにより、前記の問題点、特に金型からの離型を容易に
したものである。即ち本発明は、観察側に配置された多
数の垂直方向に延びるシリンドリカルレンズが、その長
さ方向を垂直方向にして接し、かつ幅方向に配列してレ
ンチキュラーレンズを形成した透過型スクリーンにおい
て、該シリンドリカルレンズが、光線を透過するよう設
計された頂部と光線を全反射するよう設計された両側面
の全反射面（１）によって構成され、該頂部は凸レンズ
面である中央部（３）がその両側の平面部（２）との間
に平面壁部（４）を介して凹入しており、かつ該平面壁
部（４）が該レンズ単位の両側面の全反射面（１）とそ
れぞれ対向しており、該全反射面（１）で全反射した光
線が対向する平面壁部（４）に集光されて該平面壁部を
透過するように設計されており、該平面壁部（４）と該
全反射面（１）の間の面が光線を透過するように設計さ
れた複数の平面部（２）であり、かつ、レンチキュラー
レンズを形成する材料が光拡散樹脂であることを特徴と
する透過型スクリーンである。

【００１０】以下、本発明を図面に従って説明する。本
発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレンズ単位の
例を図１に示す。これは、本発明の１つの実施態様であ
り、本発明を限定するものではない。図１において、１
は両側面部の全反射面、２は頂部レンズ面の両側部に形
成された平面部、３は頂部レンズ面の中央部に形成され
た凸レンズ面、４は頂部の凸レンズ面とその両側部の平
面部を接続する平面壁部を示す。

【００１１】全反射面１の曲面は平面壁部４の方向に反
射光を集光するような曲面として形成する。このような
曲面は一般に放物線によって形成される。 放物線を ｙ＝−ａｘ² （ａは正の実数） によって表現した場合、反射光が集光される点（焦点）
は（０、−１／４ａ）となる。本発明においてこの焦点
は必ずしも平面壁部４にのみならず平面壁部４の外側あ
るいは内側近辺になる場合もある。

【００１２】このレンチキュラーレンズ単位において、
入射した光線は、材料の拡散効果により、ある分布を持
って進行するが、ここでは説明の便宜上平行光線が入射
したものとする。光線の進路は以下に挙げるイ〜ハに大
別できる。 イ．両側面部の全反射面１に入射した光線（図２中
（ａ））は、全反射面１で反射した後、平面壁部４に集
光され、そのほとんどの光線は前記平面壁部４から出射
する。すなわち、入射した光線が入射面から両端の全反
射面１に至るまでの間と、両側面部の全反射面１と平面
壁部４との間において、本発明の特定の半値角を持つ材
料の拡散効果により拡散され、さらに全反射面１を構成
する曲面による拡散の相乗効果により広く拡散されて、
平面壁部４から外部に出射される。

【００１３】ロ．平面部２に直接に入射した光線（図２
中（ｂ））は、材料の拡散効果により適度の拡散性を持
って外部に直接出射される。 ハ．中央の凸レンズ面３に入射した光線（図２中
（ｃ））は、曲面の形状と材料自身の拡散効果の両者の
相乗効果により広く拡散されて直接外部に出射される。

【００１４】レンズ単位の形状は、光線が上記イ〜ハの
進路を進み、かつ、適切な輝度分布となるように設計さ
れる。本発明においては、外光吸収層５を、両側面の全
反射面１の少なくとも一部に設けることが望ましい。こ
れにより、外光を吸収して画像のコントラストを向上さ
せる事ができる。

【００１５】また、本発明においては、平面部２を外光
の反射を防止するために、粗面化処理してもよい。本発
明における透過型スクリーンの厚みについては、特に制
限はないが、剛性や取扱い易さの点から、１．５〜４ｍ
ｍが望ましい。本発明において、レンチキュラーレンズ
を形成するスクリーンの材料は、平面部２に直接入射す
る光線が適度に拡散される光拡散性能を持つ光拡散樹脂
でなければならない。平面部２に入射する光線が十分に
拡散されない場合は、いわゆる「透け」のため、視野角
によっては輝度のむらが生じてしまう。必要とされる光
拡散性能は、平面部２がレンチキュラーレンズ単位立体
に占める割合によって変わり、用いられるプロジェクシ
ョンテレビの光学系の特性と組み合わせて適宜選択され
るが、材料の平板の半値角が透過型スクリーンの厚みに
おいて２度から２０度の範囲であることが望ましい。半
値角が２０度以上になると、光線透過率の低下が著し
く、スクリーンの性能が低下する。

【００１６】本発明において、透過型スクリーンの基板
構成材として用いる透明樹脂については、特に制限はな
く、たとえば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカー
ボネート、塩化ビニル樹脂等があり、透明もしくは半透
明の熱可塑性樹脂が使用できる。この中でも、表面耐擦
傷性、耐候性、透明性などの点から、アクリル系樹脂が
望ましい。前記透明樹脂に配合する光拡散剤の種類につ
いては、特に制限はない。例えば、無機系光拡散剤とし
ては、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、二
酸化珪素、フッ化カルシウム、タルク、ガラスビーズ等
があり、有機系光拡散剤としては、スチレン樹脂、メチ
ルメタクリレート／アクリル酸エステル／芳香族ビニル
モノマーを主成分とする架橋コポリマー粒子等があり、
いずれも単独もしくは２種類以上の組み合わせで利用で
きる。この中でも望ましいのは、平均粒径２０〜１００
μのメチルメタクリレート／アクリル酸エステル／芳香
族ビニルモノマーを主成分とする架橋コポリマー粒子、
炭酸カルシウム、石英粉、硫酸バリウム、ガラスビーズ
などである。光拡散剤の配合量は、上述の半値角の範囲
になるように適宜選択される。

【００１７】本発明における外光吸収層（５）の材質、
形成方法については、外光を吸収する性能を有してお
り、かつ全反射すれば特に制限はない。全反射を起こさ
せる工夫としては、例えば特願昭６３−２２３４６４号
公報のように黒色の染料、顔料と特定の球状粒子を配合
した塗料を用いて基材との間に空気層を設ける方法、基
材の屈折率よりも小さい透明材料を主成分にして黒色染
料、黒色顔料を配合したものを用いる方法、外光吸収層
と基材の間に基材より屈折率の小さい透明物質を主成分
とした層を形成する方法などがあり、いずれも利用でき
る。

【００１８】本発明の透過型スクリーンにおいて、フレ
ネルレンズと組み合わせると、さらに高性能な透過型ス
クリーンとなる。この場合、本発明の透過型スクリーン
の光源側にフレネルレンズを設けても良いし、また別の
板状体にフレネルレンズを設けて、本発明の透過型スク
リーンと組み合わせてもよい。本発明において、透過型
スクリーン用レンチキュラー板の製造法について特に制
限はなく、通常の射出成形法、圧縮成形法、押出成形
法、キャスト法、連続キャスト法などいずれも利用でき
る。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明を実施例１を用いて説明する
が、これは本発明を限定するものではない。

【００２０】

【実施例１】 拡散性能 ：半値角８° レンチキュラーレンズ単位：図３ ピッチ ０．２５ｍｍ フレネルレンズ ：ピッチ ０．１８ｍｍ 焦点距離１０００ｍｍ

【００２１】

【比較例１】 拡散性能 ：半値角８° レンチキュラーレンズ単位：図４ ピッチ ０．２５ｍｍ フレネルレンズ ：ピッチ ０．１８ｍｍ 焦点距離１０００ｍｍ

【００２２】

【比較例２】 拡散性能 ：半値角８° レンチキュラーレンズ単位：図６ ピッチ ０．２５ｍｍ フレネルレンズ ：ピッチ ０．１８ｍｍ 焦点距離１０００ｍｍ （なお、図３、図４、及び図６において、中央の曲面部
は非球面形状であり、（）内の数値はレンズ単位の形状
を示す座標であり、その単位はｍｍである。） （評価及び結果）実施例１及び比較例１は容易に金型の
作成が出来たが、比較例２はレンズ単位を左右対称に作
成することが困難であった。

【００２３】投影器にＴＷＩＮ ＣＡＢＩＮ ＳＵＰＥ
Ｒ（キャビン工業製、ランプ：３００Ｗ；レンズＦ３、
ｆ５０ｍｍ）を用い、スライドの像を実施例１及び比較
例１と２の透過型スクリーンに投影し、スクリーン上に
形成された像をいろいろな角度から目視で観察した。そ
の結果、実施例１の透過型スクリーンは輝度むらがな
く、そして、像の細部まで鮮明に見えた。比較例１のス
クリーンは金型からの離型が困難であったため生じた離
型むらがわずかに観察された。比較例２のスクリーンは
レンズ単位の形状が正確に作成されなかった事に起因す
る輝度むらが観察された。

【００２４】

【発明の効果】本発明においては、レンチキュラーレン
ズ単位の一部を平面で構成し、かつ材料として光拡散樹
脂板を用いたことにより、前記レンチキュラーレンズ単
位のピッチを狭く設計した場合でも、製作が容易であ
る。しかも、高解像度で視野角が大きく、かつ輝度むら
の無い透過型スクリーンを安価に製造することができ
る。また、隣りあったレンズ単位の全反射面によって形
成される凹入部の形状が朝顔状に開いた形となるため、
金型からの離型が容易になり、スクリーン製作用の金型
の長寿命化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズ単位の１つの態様を示す模式図。

【図２】図１のレンチキュラーレンズ単位に入射した平
行光線の拡散効果を表す模式図であり、そのうち、 （ａ）図は、光線が両側面の全反射面部に入射した場合
を； （ｂ）図は、光線が頂部に設けられたレンズ面の両側部
の平面部に入射した場合を； （ｃ）図は、光線が頂部に設けられたレンズ面の中央の
凸レンズ部に入射した場合を、各々示している。

【図３】実施例１に従って成形された本発明のレンチキ
ュラーレンズ単位寸法の実測値を示す模式図。

【図４】比較例１に従って成形された本発明のレンチキ
ュラーレンズ単位寸法の実測値を示す模式図。

【図５】従来技術の投射型スクリーンのレンチキュラー
レンズ単位を示す模式図。

【図６】従来技術の投射型スクリーンのレンチキュラー
レンズ単位を示す模式図。

【図７】従来技術の投射型スクリーンのレンチキュラー
レンズ単位を示す模式図。

【符号の説明】

１ 両側面の全反射面部 ２ 頂部のレンズ面の両側部の平面部 ３ 頂部のレンズ面の中央の凸レンズ面 ４ 全反射面と対向する平面壁部 ５ 外光吸収層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 観察側に配置された多数の垂直方向に延
   びるシリンドリカルレンズが、その長さ方向を垂直方向
   にして接し、かつ幅方向に配列してレンチキュラーレン
   ズを形成した透過型スクリーンにおいて、該シリンドリ
   カルレンズが、光線を透過するよう設計された頂部と光
   線を全反射するよう設計された両側面の全反射面（１）
   によって構成され、該頂部は凸レンズ面である中央部
   （３）がその両側の平面部（２）との間に平面壁部
   （４）を介して凹入しており、かつ該平面壁部（４）が
   該レンズ単位の両側面の全反射面（１）とそれぞれ対向
   しており、該全反射面（１）で全反射した光線が対向す
   る平面壁面（４）に集光されて該平面壁部を透過するよ
   うに設計されており、該平面壁部（４）と該全反射面
   （１）の間の面が光線を透過するように設計された複数
   の平面部（２）であり、かつ、レンチキュラーレンズを
   形成する材料が光拡散樹脂であることを特徴とする透過
   型スクリーン。