JPH0614218Y2 - レンズシ−ト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、レンズシートに関し、特に、レンチキュラー
レンズシートと組み合わせて透過形投影スクリーンを構
成するフレネルレンズシートの改良に関する。

（従来の技術） 透過形のスクリーンには、種々のものが考案されている
が、プロジェクションテレビのように、光が赤，緑，青
に分離されてスクリーン上で色合成を行なう場合には、
フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートの
組み合わせが一般に用いられている。

フレネルレンズは、光軸を観察者に集中するはたらきを
し、レンチキュラーレンズは、色ムラの少ない画像を与
えるとともに、異方性をもたせるはたらき、つまり、光
が水平方向には所定の角度範囲が拡がるが、垂直方向に
はあまり広がらないようにする役割をはたす。

このような構成の場合に、フレネルレンズシートの配置
は２通り考えられる。すなわち、フレネルレンズ面を投
影側に向けた場合と、観察者側に向けた場合である。

第４図は、プロジェクションテレビにおける光学システ
ムの基本構成を示した図であって、フレネルレンズ面を
投影側に向けた場合を示した図である。

第４図において、１はフレネルレンズシート、２はレン
チキュラーレンズシート、Ｂ，Ｇ，Ｒはそれぞれ青色
光，緑色光，赤色光の投影管である。

フレネルレンズシート１のフレネルレンズ面を投影側に
向けた場合には、フレネルレンズの各レンズ単位に入光
した光の一部は、そのレンズ単位の非レンズ面に入光し
て観察者側に集光しない無効光となってしまう。非レン
ズ面に入光する光の割合は、フレネルレンズシートの中
心から離れるに従って大きくなる。さらに、フレネルレ
ンズ面に入光した光の一部も入光面で反射されて観察者
側に到達しない。反射する光の割合もレンズの中心から
離れるに従って大きくなる。

たとえば、スクリーンサイズ４５インチ（たて９１４mm
×よこ６８５mm）のスクリーンで、フレネルレンズシー
ト１の焦点距離が１０００mm、緑色光の投影管Ｇのレン
ズ面とフレネルレンズシート１間の距離を同じく１００
０mmとし、緑色光の投影管Ｇのレンズの中心線とフレネ
ルレンズシート１の中心線が一致するように配置されて
いる場合であると、フレネルレンズシート１の中心から
５００mm離れた位置で、観察者側に到達しない光の割合
は、５２％にも達する。

これに対して、観察者側にフレネルレンズ面を配置した
場合には、フレネルレンズの非レンズ面に入光する光が
ないために無効となる光の割合はかなり少ない。

たとえば、上記と同様の場合では、９％である。このよ
うに、スクリーン面の明るさの均一性が要求されるプロ
ジェクションテレビのような場合には、観察者側にフレ
ネルレンズ面を配置することが望ましい。

第５図は、プロジェクションテレビにおける光学システ
ムの基本構成を示した図であって、フレネルレンズ面を
観察者側に向けた場合を示した図である。

フレネルレンズ面が観察者側になるようにレンチキュラ
ーレンズシート２とフレネルレンズシート１を組み合わ
せた透過形投影スクリーンを、青色光，緑色光，赤色光
をそれぞれ別の投影管Ｂ，Ｇ，Ｒから投影するようなプ
ロジェクションテレビの透過形投影スクリーンとして使
用したときに、画面が全白になるように青，緑，赤の色
を投写する。

このとき、スクリーンはどこから見ても全面白く見える
ことが望ましい。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、水平方向のスクリーン中心面に対して３
０°程度以上の角度をなすような上方もしくは下方から
スクリーンを見ると、上方からならスクリーンの下部、
下方からならばスクリーンの上部の一部、ほぼフレネル
レンズの同心円に沿って長さ１００〜１５０mm，幅２０
〜５０mmぐらいの領域が白ではなく、青，緑，赤が青い
部分に接して緑，緑に接して赤というように並んで見え
ることが知られている。

したがって、本来は白であるべきところが、虹状に色づ
いて見えてしまう。また、通常は白画面ではなくテレビ
画面のような画像を見るわけであるが、この場合に白画
面と違うのは特定の位置に投影される青，緑，赤の光の
強度が時々変化するだけであるから、白画面で虹状に見
える部分も、青，緑，赤の光の強度が時々変化するだけ
で同様に虹状に見え、画質が損なわれることになる。

通常のプロジェクシェンテレビでは、スクリーンの中心
の高さは、直立時の人間の目の高さよりも、かなり低く
設計されているので、スクリーンを下方から大きな角度
で見上げることは少ないが、至近距離（０〜３ｍ程度）
から、直立したり、椅子に座ったりした状態で見るとス
クリーンを上方から見ることになり、そのような場合に
スクリーンの一部が虹状に見え、その部分の映像が損な
われることになる。

本考案は、フレネルレンズシートの非レンズ面に光拡散
層を形成することにより、前述のような問題点を解決し
て、良好な映像を得ることができるレンズシートを提供
することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、フレネルレンズ面を観察者側に向けた場合に
適用されるものであり、第５図に示したように、Ｂ，
Ｇ，Ｒはそれぞれ青色光，緑色光，赤色光の投影管で、
このように通常は緑色光の投影管Ｇを中心に、左，右に
青色光の投影管Ｂもしくは赤色光の投影管Ｒを配置す
る。

緑色光の投影管Ｇと赤色光の投影管Ｒもしくは青色光の
投影管Ｂの中心線のなす角（集中角ε）は、一般には６
〜１０°程度である。

第１図は、本考案によるレンズシートを光路とともに示
した図である。

第１図において、３はフレネルレンズシート入光面、４
は同フレネルレンズ面、５は同非レンズ面、１１はフレ
ネルレンズシートに入光する光を示している。

この光は、青，緑，赤，どの光でもよいが、各々の場合
にその投影光を含みフレネルレンズシート１に垂直な平
面での断面を示していると考えればよい。

光１１は、まず、フレネルレンズ入光面３で屈折して光
１２となる。この光１２のうち多くは、フレネルレンズ
面４で屈折して光１３の方向に進み観察者に到達する。
これがプロジェクションテレビであれば、テレビ映像と
して視認される光である。

しかし、光１２のうち光１３の方向に進まないものが存
在する。すなわち、フレネルレンズ面４で反射される光
１４である。この光１４は、フレネルレンズの中を進ん
だのち、フレネルレンズ入光面３に入射し、その時の入
光角が臨界角より小さければ一部屈折し、一部は反射さ
れるが、第１図に示したように、臨界角より大きければ
全反射されて光１５の方向に進む。

従来は、この光１５が、フレネルレンズ非レンズ面５で
屈折され、破線で示した光１６のように、観察者に到達
していた。

ところで、フレネルレンズは同心円状にレンズ単位が配
列されていて、なおかつ投影管はフレネルレンズの中心
線の近くに配列されており、青，緑，赤の光の投影管
Ｂ，Ｇ，Ｒの集中角も６〜１０度程度であるから、青，
緑，赤の投射光のフレネルレンズ面での反射光１４は、
同一のレンズ角度を有する同心円状のレンズ単位の非レ
ンズ面の全域から、それぞれ集中角ε程度異なった出光
角で出光することになる。

たとえば、通常の設計としてフレネルレンズシート１の
基材の屈折率を1.49としスクリーンサイズ４５インチ
（たて９１４mm×よこ６８５mm）で、フレネルレンズシ
ート１の焦点距離９００mm、緑色光の投射管Ｇのレンズ
面とフレネルレンズシート１間の距離を１０００mmと
し、緑色光の投射管Ｇのレンズの中心線とフレネルレン
ズシート１の中心線が一致するように配置されている場
合を考えると、フレネルレンズシート１の中心から３０
０mm離れた位置では緑色光は入光角ａ＝16.7度でフレネ
ル入光面に入光し、出光角ｂ＝11.1度で出光する。フレ
ネルレンズ角度ｃは34.7度であり、フレネルレンズ面で
約５％反射する。反射した光は、フレネルレンズ入光面
に入光角ｄ＝58.3度で再入光する。臨界角は42.2度であ
るので、この光は全反射され、フレネルレンズ非レンズ
面５に入光する。非レンズ面５は、フレネルレンズ入光
面３に対して垂直であるから、非出光部への入光角ｆ＝
31.7度で、出光角ｇ＝51.5度で出光する。

したがって、たとえば、スクリーン中心の位置が床から
７００mmであれば、スクリーンの垂直中心面上でスクリ
ーンから１５００mm離れて、高さ１６００mmの位置でス
クリーンの中心から３００mm以下の位置を見ると、上記
のように非レンズ面から出光した緑色の色（光１６）が
見えることになる。

さて、前に述べたように、フレネルレンズの特定の位置
の非レンズ面から出光する青，緑，赤色の出光角度は集
中角ε程度異なっている。そこでたとえば、スクリーン
に白画面を出した場合に、スクリーンのある位置から上
記のように緑色光が観察者に到達したとしても、その位
置から同様に出光した青，赤色光はその観察者に到達し
ない。したがって、その位置は緑色に見えることにな
る。青，赤についても同様に考えられるので、結果的に
はフレネルレンズの同心円に沿って長さ１００〜１５０
mm、幅２０〜５０mmぐらいの領域が白ではなく青，緑，
赤が青い部分に接して緑、緑に接して赤というように並
んで見えることになる。

すなわちこれが本考案で解決しようとする虹状のパター
ンである。

以上述べたように、画質を損なう虹状のパターンは投影
光の一部がフレネルレンズ面４で反射し非レンズ面５か
ら出光して見えるものである。

したがって、非レンズ面５を、光拡散層６とすれば、非
レンズ面から出光する青，緑，赤色光がそれぞれ拡散さ
れて、観察者にほぼ同じ強度で到達することになり、虹
状のパターンの強度を弱め、もしくは消失させることが
できるという結論に至った。

このため、本考案は、レンチキュラーレンズシートと組
み合わせて透過形投影スクリーンを構成するフレネルレ
ンズシートであって、そのフレネルレンズシートの各レ
ンズ単位のレンズ面でない面に光拡散層を形成してあ
る。

この光拡散層は、表面を粗面化することにより形成する
こともでき、また、光拡散性インキまたは塗料のコーテ
ィングにより形成することもできる。

（実施例） 以下、図面等を参照して、実施例について本考案を詳細
に説明する。

第２図は、本考案によるレンズシートの第１の実施例を
示した図である。

本考案は、フレネルレンズシート１の非レンズ面に、光
拡散層を形成したもので、それにより虹状パターンの発
生を防止したものである。

光拡散層７は、第２図に示したように非レンズ面を粗面
化することにより形成できる。

このような粗面を形成したフレネルレンズを製造するに
は、フレネルレンズ金型の対応する部分をサンドブラス
ト，エッチング等の方法により粗面化し、この金型によ
りＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ポリカーボネ
ート，塩化ビニルなどの透明樹脂板を熱プレス成形すれ
ばよい。

第３図は、本考案によるレンズシートの第２の実施例を
示した図である。

この実施例では、光拡散層８は、非レンズ面に光拡散性
のインキまたは塗料をコーティングすることによって形
成されている。

このためのインキまたは塗料は、適宜の透明なビヒクル
中に、ガラス粉，微粉末シリカ，アルミナ等の光を散乱
する微粒子を分散させることにより調整できる。ビヒク
ルおよび溶剤は、レンズシートを形成するプラスチック
材料の種類に応じて選べばよい。

なお、前述のどちらの方法でもフレネルレンズ面をマッ
ト化しないようにするために、好ましくはフレネルレン
ズ面にマスキング層を形成したのち、上記の処理を行
い、マスキング層を剥離するような処理をするとよい。
マスキング層としては水溶性および酸，アルカリ可溶性
塗料からなる塗料層を用いることができる。

（考案の効果） 以上詳しく説明したように、本考案によるフレネルレン
ズシートとレンチキュラーレンズシートを組み合わせて
構成する透過形投影スクリーンに用いられるレンズシー
トは、フレネルレンズシートの各レンズ単位のレンズ面
でない面に光拡散層を形成してあるので、画質を損なう
フレネルレンズ面の反射による虹状のパターンを効果的
に除去し、全視野領域で良好な画質を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案によるレンズシートを光路とともに示
した図である。 第２図は、本考案によるレンズシートの第１の実施例を
示した図である。 第３図は、本考案によるレンズシートの第２の実施例を
示した図である。 第４図は、プロジェクションテレビにおける光学システ
ムの基本構成を示した図であって、フレネルレンズ面を
投影側に向けた場合を示した図である。 第５図は、プロジェクションテレビにおける光学システ
ムの基本構成を示した図であって、フレネルレンズ面を
観察者側に向けた場合を示した図である。 １…フレネルレンズシート ２…レンチキュラーレンズシート ３…入光面 ４…フレネルレンズ面 ５…非レンズ面 ６，７，８…光拡散層 Ｂ…青色光の投影管 Ｇ…緑色光の投影管 Ｒ…赤色光の投影管

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】青色光、緑色光、赤色光の映像をそれぞれ
   投写する透過形投影スクリーンをレンチキュラーレンズ
   シートと組み合わせることにより構成するフレネルレン
   ズシートであって、 そのフレネルレンズシートの各レンズ単位を構成するレ
   ンズ面とレンズ面でない面の内、レンズ面でない面のみ
   に光拡散層を形成した ことを特徴とするレンズシート。
2. 【請求項２】前記光拡散層は、表面を粗面化することに
   より形成されることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載のレンズシート。
3. 【請求項３】前記光拡散層は、光拡散性インキまたは塗
   料のコーティングにより形成されることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載のレンズシート。