JPH086164A - 透過型スクリーン用レンズシート - Google Patents

透過型スクリーン用レンズシート

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JPH086164A
JPH086164A JP6158032A JP15803294A JPH086164A JP H086164 A JPH086164 A JP H086164A JP 6158032 A JP6158032 A JP 6158032A JP 15803294 A JP15803294 A JP 15803294A JP H086164 A JPH086164 A JP H086164A
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lens
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Satoshi Nakamae
聡 中前
Makoto Honda
本田  誠
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 二重像の発生を低減した透過型スクリーン用
レンズシートを提供する。 【構成】 入射面に斜面2aと垂直面2bが繰り返し形
成されたプリズム2を有し、出射面にはフレネルレンズ
3を有する透過型スクリーン用のレンズシート1であっ
て、フレネルレンズ3の光学的中心を、プリズム2を設
けたことにより屈折されて変化する出射光L2 の出射角
を目的の出射角にもどすようレンズシート1の中心から
上方に偏心させたことより、レンズシートの厚さを必要
以上に薄くすることなく二重像の低減されたレンズシー
トを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、背面投射型プロジェク
ションテレビの透過型スクリーンとして用いられるレン
ズシートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、背面投射型プロジェクション
テレビに用いられる透過型スクリーン7としてサーキュ
ラーフレネルレンズシート4とレンチキュラーレンズシ
ート6を組み合わせたものが知られている。そして、こ
の透過型スクリーン7に映像光を投射する際には、図1
1にその側面からみた状態を示すように、通常では、光
源5からの光源光L1 が、スクリーン7の中心位置でス
クリーン7に対しほぼ直角に入射するように設計されて
いる。しかし、上記透過型スクリーン7は、サーキュラ
ーフレネルレンズシート4の内部に生じる迷光により画
像品位が低下する欠点を持っている。即ち、図8及び図
9に拡大部分断面図で示すように、フレネルレンズシー
ト4に光源光L1 が入射されると、フレネルレンズ面3
aから平行光線として目的の方向に出射光L2 が出射さ
れると同時に、その一部は、フレネルレンズ面3aで反
射し迷光となる。この迷光は、フレネルレンズシート入
射面41で再び反射され、フレネルレンズ面3aまたは
非レンズ面3bから光線L3 として出射されると、画像
が二重にだぶって見える、いわゆる二重像を発生させる
原因となる。また、上記に記載したようなサーキュラー
フレネルレンズ4に水平方向に光を拡散するレンチキュ
ラーレンズ6を組み合わせた透過型スクリーン7は、一
般に光の水平方向の拡散に対して上下方向の拡散が小さ
いため、観察者がスクリーンをやや高い位置から見た場
合にスクリーン中心より下方周辺が暗く見えるという欠
点を持っている。しかし、テロップなどの文字情報は、
画面の下端部分に写しだされることが多く、暗い画面の
中に白い文字情報が写し出されると、強いコントラスト
のために二重像の影響がより目立ちやすくなる。
【0003】上述のように、フレネルレンズシート4の
内部に迷光が発生し、該迷光が本来進むべき方向以外に
出射されると、二重像が発生し、スクリーンに投影され
る画像の品位が低下することになる。そこで、従来は、
図8中の点線及び図10で示したように、フレネルレン
ズシートの厚さを薄くすることによって、フレネルレン
ズ面3aで反射した迷光がフレネルレンズシート入射面
42で再反射される位置を近くになるようにすることに
より、出射された迷光L4 と出射光L2 のずれを少なく
して二重像を改善することが行われていた。ここで、図
8は、フレネルレンズシート4のシート中心より下方部
分を、図10はシート中心より上方部分を示す拡大部分
断面図である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フレネ
ルレンズシートの厚さを薄くするとレンズシートの剛性
が低下して、プロジェクション装置への取り付けが困難
になったり、レンチキュラーレンズシートとの間に浮き
を生じやすくなりスクリーンの画質が低下したり、ま
た、難燃性や破壊強度の低下を招く等の問題が生じるた
め、フレネルレンズシートの厚さを薄くすることにも制
限があり、二重像を十分に低減することができなかっ
た。本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもの
で、レンズシートの厚さを薄くすることなく二重像の発
生を低減し、良好な画像が得られる透過型スクリーン用
のレンズシートを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために検討の結果、完成に至ったもので、入射
面には、レンズ面2aと非レンズ面2bが繰り返し形成
され、縦断面形状が鋸歯状のプリズム2を有し、出射面
にはフレネルレンズ3を有する透過型スクリーン用レン
ズシート1であって、フレネルレンズ3は、該フレネル
レンズ3の中心が、レンズシート1の機械的中心より上
方に偏心していることを特徴とする透過型スクリーン用
レンズシート1である。
【0006】
【作用】本発明においては、レンズシート1の入射面に
プリズム2が設けられているので、入射面から入射した
光源光L1 がフレネルレンズ面3aで反射され、迷光と
なって入射面で再反射する際に、小さい反射角で反射さ
れ、出射光L2 と迷光L3 の出射位置のずれを少なくす
ることができ、二重像が低減される。この時、出射光L
2 の出射角もプリズム2で屈折されて下方に変化する
が、出射面のフレネルレンズ3の中心をレンズシート1
の機械的中心から上方に偏心させて出射光L2 を上方に
屈折させて目的の出射角にもどすよう補正しているので
プリズム2を設けたことによる二重像低減以外の光学特
性に与える影響はなく、その他の光学系の設計を変更す
る必要はない。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。図1及び図2は、本発明における透過型
スクリーン用レンズシートの構成を示す図である。図3
及び図4は、図1のレンズシートをさらに詳しく説明す
る拡大部分断面図であり、図5、図6は本発明の他の実
施例の部分断面を拡大して示す図で、図3及び図5は、
レンズシートの機械的中心より下方部分、図4及び図6
はレンズシートの機械的中心より上方部分を示す。本実
施例のレンズシート1の入射面は、フレネルレンズ面3
aで反射された迷光が入射面で再び反射される際の反射
角が小さくなるように、一定の角度で斜めになっている
レンズ面2aと入射面にほぼ垂直な非レンズ面2bとが
鋸歯状の断面を有するように形成されており、レンズ面
2aと非レンズ面2bとは交互に形成されておりレンズ
面2aと非レンズ面2bからなる1つの組合せ単位であ
るプリズム2がほぼ等しいピッチで繰り返し形成され、
また、非レンズ2bが下方を向くように形成されて構成
されている。
【0008】入射面に設けるプリズム2は、ピッチをフ
レネルレンズのピッチ以下にし、レンズ角度は、3°以
上15°以下程度にすることが好ましい。レンズ角度を
これより大きくすると、非レンズ面2bの高さが高くな
り入射光の反射損失が大きくなるため、集光用レンズシ
ートとして適さなくなる。
【0009】レンズシート1の出射面には、フレネルレ
ンズ3が形成されており、かつ、入射面にプリズム2を
設けたことにより変更された光源光の出射角を補正する
ためにそのレンズ中心が偏心されているが、その偏心量
は、通常、入射面に設けるプリズム2の変化にあわせ、
50〜150mm程度である。
【0010】本発明のレンズシート1の成形に用いる樹
脂としては、光透過性があり、透明性を有するものが使
用できるが、高屈折率のものが好ましく、高屈折率アク
リル系共重合樹脂等を用いることができる。また、基材
上に紫外線硬化型樹脂を用いてプリズム2を形成する場
合は、非レンズ面2bの高さを低くし、基材シートとの
界面での光の損失を少なくするために、用いる樹脂は、
基材と同等の屈折率を持ち、かつ高屈折率であることが
好ましい。さらに、フレネルレンズ3を紫外線硬化型樹
脂を用いて形成する場合には、屈折率が1.55以上の
樹脂を用いることが好ましく、屈折率が高いほど、フレ
ネルレンズ3のレンズ高さを低くすることができるた
め、出射光L2 と迷光L3 の出射位置のずれを少なくす
ることができる。
【0011】本発明のレンズシート1を成形するには、
キャスト法、プレス成形法、紫外線硬化法など種々の方
法がある。例えば、溶融した樹脂を、プリズムレンズ形
状の逆形状が設けられた金型ロールと加圧ロールの間に
シート状に押し出し、冷却固化して賦型し、切断する。
次に、フレネルレンズ金型に紫外線硬化型樹脂を塗布
し、その上にプリズム2を形成したシートを位置合わせ
をして積置し、その後、シートを通して紫外線を照射
し、硬化させると同時にレンズとシートを接着させ、レ
ンズシート1を得ることができる。
【0012】以下に、本発明を具体的実施例を挙げて更
に詳細に説明する。 (1) まず、スクリーンサイズが60インチ(アスペ
クト比4:3)、投射距離f1 =960mm、集光距離
2 =9800mmの条件でレンズの中心とレンズシー
トの機械的中心が同位置にあるフレネルレンズ3’を設
計し、レンズ中心より垂直方向に400mmに位置する
部分(以下、レンズシート上部と下部という)の光線追
跡をそれぞれ行った。 (2) (1)のフレネルレンズ3’面の反対側にピッ
チ0.038mm、レンズ角度14°のプリズム2を設
け、レンズシート上部と下部の光線追跡をそれぞれ行っ
た。 (3) (2)のレンズシートの上部と下部における出
射光の出射角度が、(1)のレンズシートの上部と下部
における出射角度とほぼ同じになるように(2)のレン
ズシートのフレネルレンズのレンズ角度を調整し、この
時のレンズ角度をそれぞれθ1(レンズシート上部)、θ
2(レンズシート下部) 、とした。 (4) 次に、θ1 、θ2 の角度を有するフレネルレン
ズが、(1)のレンズシートにおいては、レンズ中心よ
りどの位置にあるのか、数式1によりそれぞれ求めた。
【0013】
【数1】
【0014】(5) (1)において光線追跡を行った
レンズ位置と(4)から求められたレンズ位置のずれを
もとにフレネルレンズ3’のレンズ中心を偏心し、さら
にレンズシート上下の出射光のバランスが良くなるよう
に調整を行って偏心量を決定した。
【0015】(6) 上記の設計に基づき、屈折率1.
51の高屈折率アクリルを用い、一方の面にプリズム2
が形成されたシートを押し出し成形し、このシートのプ
リズム2が形成されていない方の面に、ウレタンアクリ
レート系の紫外線硬化型樹脂(屈折率1.55)を用い
てピッチ0.112mmで、104mm偏心させたフレ
ネルレンズ3を形成することによりレンズシート1を得
た。
【0016】これにより得られたレンズシート1は、同
じ板厚(2mm)でプリズムを設けないサーキュラーフ
レネルレンズシートと光線追跡の比較を行ったところ、
出射光L2 と迷光L3 の出射位置のずれが15〜25%
縮まり、また、迷光の出光角も小さくなり、レンズシー
トの厚さを薄くしなくとも、二重像の発生を低減するこ
とができた。図7には、薄板フレネルレンズ(板厚1.
334mm)との光線追跡の比較を示す。また、本実施
例のレンズシート1と同じ板厚(2mm)でプリズム2
を設けないサーキュラーフレネルレンズシートにそれぞ
れレンチキュラーレンズシートを組み合わせて目視観測
を行ったところ、プリズムを設けていないものではスク
リーン下部において二重像の影響が顕著に観察された
が、本実施例の場合は、像のずれが低減され、良好な画
像を観察することができた。
【0017】
【効果】本発明は、フレネルレンズシートの入射面にプ
リズムを設け、出射面のフレネルレンズを偏心させたこ
とにより、レンズシートの厚さを薄くする必要がなく二
重像が改善された透過型スクリーン用レンズシートを得
ることが出来る。また、レンズシートの厚さを薄くする
必要がないため剛性が確保でき、レンチキュラーレンズ
シートとの密着性も維持できるので、ボケなどの少ない
良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレンズシートを示す図である。
【図2】本発明のレンズシートを示す断面図である。
【図3】本発明の実施例のレンズシートの機械的中心よ
り下部の断面を示す図である。
【図4】本発明の実施例のレンズシートの機械的中心よ
り上部の断面を示す図である。
【図5】本発明の他の実施例のレンズシートの機械的中
心より下部の断面を示す図である。
【図6】本発明の他の実施例のレンズシートの機械的中
心より上部の断面を示す図である。
【図7】本発明の実施例と従来のフレネルレンズシート
における光線追跡を比較する図である。
【図8】従来のフレネルレンズシートの問題点を説明す
る図である。
【図9】従来のフレネルレンズシートのシート中心より
上部の断面を示す図である。
【図10】全体の厚さを薄くしたフレネルレンズシート
のシート中心より上部の断面を示す図である。
【図11】背面投射型プロジェクションテレビの光学系
の構成を示す図である。
【符号の説明】
1・・・レンズシート 2・・・プリズム、2a・・・レンズ面、2b・・・非
レンズ面 3・・・フレネルレンズ、3a・・・フレネルレンズ
面、3b・・・非レンズ面 4・・・フレネルレンズシート、41,42・・・入射
面 5・・・光源 6・・・レンチキュラーレンズシート 7・・・透過型スクリーン L1 ・・・光源光 L2 ・・・出射光 L3 ,L4 ・・・迷光

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射面には、レンズ面と非レンズ面が繰
    り返し形成され、縦断面形状が鋸歯状のプリズムを有
    し、出射面にはフレネルレンズを有する透過型スクリー
    ン用レンズシートであって、前記フレネルレンズは、該
    フレネルレンズの中心が、前記レンズシートの機械的中
    心より上方に偏心していることを特徴とする透過型スク
    リーン用レンズシート。
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