JPH10507540A - レンチキュラ前側表面を有する前面投射スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 前面投射スクリーンは前面側部分と背面側部分とで構成され、前面側部分は前面レンチキュラレンズを規定する前側面及び前側面と背面との間で拡散区域を構成する光散乱粒子を有し、背面側部分は拡散区域から離間した反射面を有する。使用中、投射光の入射した光線は拡散区域及び拡散区域と反射面との間の区域を通過し、反射し再びこれらの区域を通過する。従って、光線は拡散区域の種々の部分を種々の方向で通過し、光線が少なくとも１個の散乱粒子と衝突する可能性が増大し、この結果スペックルが減少する。反射防止層を有するガラスプレートの補強層をスクリーンの前面に結合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 レンチキュラ前側表面を有する前面投射スクリーン発明の背景 本発明は、前面側部分及び背面側部分を有する前面投射スクリーンであって、 各前面側部分及び背面側部分が前側面及び後側面を有し、前面側部分が、前記前 側面と後側面との間で拡散領域を構成する光散乱粒子を有し、前記前面側部分の 前側面がレンチキュラレンズアレイを規定し、このアレイがスクリーンの長手方 向に延在する相互に平行なレンチキュラ素子で構成され、前記背面側部分が前面 側部分の拡散領域に対して離間した反射面を構成する前面投射スクリーンに関す るものである。 ビデオ画像の再生に好適なＬＣＤ（液晶ディスプレイ）及びＤＭＤ（変形可能 なミラー装置）のような小型表示装置の開発により、これらの画像を投射する小 型開口の投射光学系及び投射画像を広い視野角に亘って適切なコントラストで表 示する前面投射スクリーンの必要性が高まっている。 画像を観客空間に拡散させる散乱性粒子と共に背面レンチキュラレンズアレイ のいずれを用いる種々の前面投射スクリーンが既知である。例えば、米国特許第 ４７６７１８６号、第４９６４６９５号及び第４９１１５２９号明細書を参照す ることができる。これらのスクリーンはレンズ素子間に吸収区域を有し、外光を 吸収して画像コントラストを改善している。 このような小型開口の光学系における課題は、光が光散乱性粒子と衝突するこ となくスクリーンから出射し、シンチレーション又はスペックルとして知られて いる現象が強くなり、スクリーン上に輝度スポットがランダムに発生してしまう ことである。このシンチレーション又はスペックルは明らかに不所望であり、精 細度を低下させ観客に見づらくしてしまう。本発明の目的及び概要 従って、本発明の目的は、シンチレーション又はスペックルの発生が減少した 前面投射スクリーンを提供することにある。 本発明の別の目的は、信頼性及び安定性に優れた構成の前面投射スクリーンを 提供する。 本発明の別の目的は、前面投射スクリーンの構造安定性に対して影響を及ぼす 熱及び／又は湿度のような周囲の影響が大幅に低減された前面投射スクリーンを 提供することにある。 本発明による前面投射スクリーンは、前面側部分及び背面側部分を有する前面 投射スクリーンであって、各前面側部分及び背面側部分が前側面及び後側面を有 し、前面側部分が、前記前側面と後側面との間に拡散領域を構成する光散乱粒子 を有し、前記前面側部分の前側面がレンチキュラレンズアレイを規定し、このア レイがスクリーンの長手方向に延在する相互に平行なレンチキュラ素子で構成さ れ、前記背面側部分が前面側部分の拡散領域に対して離間した反射面を構成する 前面投射スクリーンにおいて、前側透明補強層を有し、この前側透明補強層が前 側表面及び後側表面を有するプレートで構成され、前記前面側部分の前側面と接 触する前記プレートの後側表面が前記レンチキュラレンズアレイを規定し、前記 プレートの前側表面が反射防止層を有することを特徴とする前面投射スクリーン 。 使用中、投射光の入射光線は拡散区域及びこの拡散区域と反射面との間の空間 を通過し、反射して再びこれらの区域を通過する。従って、この光線は拡散区域 の種々の部分を種々の方向で通過し、光線が少なくとも１回の光拡散粒子と衝突 する確率が増大し、スペックルが減少する。前面透明層を補強することにより、 スィフネスが増大し安定した構造体が得られ、この結果スクリーンの機械的な変 形が低減される結果として一層良好な光学性能が得られ、これにより一層良好な 性能が得られる。さらに、補強された前面透明層により、スクリーンの性能が一 層長く安定する。この理由は、周囲の影響が回避されるからである。この結果、 熱及び／又は湿度により生ずるスクリーンの前後及び背面側部分の部分的な割れ が大幅に低減する。 ここで用いた“レンチキュラレンズアレイ”という用語は、スクリーンの長手 方向に一方向に沿って延在し直交する方向に沿ってある規定された形状を有する 相互に平行な伸長状レンズ素子のアレイを意味する。 拡散区域は前面側部分の背面まで延在することができ、例えば前面側部分の前 側面から背面までの全厚さに亘って延在することができ、背面側部分が拡散区域 と反射面との間のスペースを形成する。代わりに、拡散区域は前面側部分の背面 から離間させることができ、例えば前面付近に形成することもでき、この場合拡 散区域と前面側部分の反面との間の残りの区域が拡散区域と反射面との間のスペ ーサとして機能することができる。この場合、反射面は前面側部分の背面に位置 する。 さらに、前面側部分の背面は第１のアレイに対して並列した第２のレンチキュ ラレンズアレイを規定することができ、この場合第１のアレイの各レンチキュラ レンズ素子は第２のアレイ中に対応するレンチキュラ素子を有することになる。 本発明の別の実施例においては、前側レンチキュラアレイ及び／又は後側レン チキュラアレイを急峻な側壁を有するレンチキュラ素子で構成し、これらレンチ キュラ素子に入射する光の少なくとも一部を側壁部により内部反射させレンチキ ュラ素子の頂部に集中させる。この内部全反射（ＴＩＲ）は上記米国特許第４７ ６７１８６号及び第４９６４６９５号に詳細に説明されており、これら特許明細 書の記載内容は本願発明の内容として援用する。 上記実施例及び種々の変形例において、光吸収性材料のパターン又はマトリッ クスは前側のレンチキュラと後側レンチキュラレンズアレイとの間に配置して外 光の存在のもとで表示される画像のコントラストを増強することができる。図面の簡単な説明 以下多数の特有な実施例に基づき本発明を詳細に説明する。 図１は、前側レンチキュラアレイ、このアレイと関連する光吸収構造体及びバ ルク拡散体を有する前面側部分と、背面反射性アレイを有する背面側部分とを具 えるスクリーンの一例の線図的断面図である。 図２は、前面側部分が後側レンチキュラレンズアレイをも有する点を除き図１ に示すスクリーンと同様なスクリーンの別の実施例の線図的断面図である。 図３は、拡散領域が前側表面の付近に形成され背面側部分が反射面を有するこ とを除き図１に示すスクリーンと同様なスクリーンの別の実施例の線図的断面図 である。 図４は、前面側部分が後側レンチキュラアレイをも有する点を除き図３に示す スクリーンと同様なスクリーンの別の実施例の線図的断面図である。 図５は、後側のレンチキュラアレイの外形に反射層が形成されている点を除き 図４に示すスクリーンと同様なスクリーンの別の実施例の線図的断面図である。 図６は、反射層が後側レンチキュラの頂部に形成されている点を除き図５に示 すスクリーンと同様なスクリーンの別の実施例の線図的断面図である。 図７は、前面側部分にスペーサ領域が存在する点を除き図２に示すスクリーン と同様なスクリーンの別の実施例の線図的断面図である。 図８は、スペーサ層がない点を除き図２に示すスクリーンと同様な前面投射ス クリーンの別の実施例の線図的断面図である。 図９は光吸収体が後側レンチキュラレンズアレイと関連する点を除き図２に示 すスクリーンと同様な前面投射スクリーンの別の実施例の線図的断面図である。 図１０は、強固な前側透明層を含む図１のスクリーンと同様な前面投射スクリ ーンの断面図である。好適実施例の説明 図１を参照するに、スクリーン１０は前面側部分１２と背面側部分１４とで構 成される。前面側部分１２はポリメチルメタクリレートのような光透過性材料か ら成りレンチキュラレンズアレイ１７を規定する前側表面１６を有し、このレン チキュラレンズアレイ１７は互いに平行に向くと共にスクリーンの長手方向に延 在する個別のレンチキュラ素子から成る。図１はスクリーンの長手方向と直交す る方向に切った断面図であり、レンチキュラ素子の形状を示す。前側表面は、レ ンチキュラ素子間に延在する補強リブ１８を含む光吸収体及びこれらのリブの上 部に形成した光吸収層２０を有する。この光吸収層２０はスクリーンに比較的大 きな角度で入射する光（例えば、外光）の大部分を吸収しスクリーンに小さな角 度で入射する光（例えば、投射された光）の僅かな部分だけを吸収するように構 成する。 第１の部分１２は、拡散領域２２を構成するバルクに分散した光散乱粒子を有 する。 スクリーン１０の第２の部分１４は、ガラスのような光透過性材料のスペーサ 層２４及び光反射面２８を構成する層２６から成る。層２８は、銀又はアルミニ ウムのような適当なミラー構成材料で構成することができる。 スペーサ層２４の機能は、拡散領域２２と反射面２８との間にスペーサを形成 することである。従って、入射光線２９は拡散領域２２を通過し、次にスペーサ ２４を通過し、次に反射し、スクリーンから出射する前に再びこれらの層を通過 する。この構成の結果として、図８に示す前面投射スクリーンよりもスペックル が顕著に減少する。 図２は、スクリーン３０の前面側部分３２がその背面に第２のレンチキュラア レイ５０を有する点を除き、図１の実施例と同様なスクリーンの別の実施例を示 す。このレンチキュラアレイも相互に平行で長手方向に向くレンチキュラ素子で 構成され、各レンチキュラは前側表面の対応するレンチキュラ素子と対向する。 従って、ピッチＰ（アレイの隣接するレンチキュラ素子間の距離）は前側アレイ 及び後側アレイについて同一であり、第２のアレイのレンチキュラ素子の形状は 第１のアレイの形状と異なる。 図１の実施例のように、光線５２はバルク拡散領域４２を２回通過し、２回目 の通過はスペーサ層４４を透過し面４８で反射した後に行われるので、図８のス クリーンで見られるスペックルよりもスペックルが大幅に減少する。 図３は、スクリーン６０の光散乱粒子が拡散領域７２の前面側部分６２の前側 表面付近に分布し、背面側部分６４が前面側部分と対向する光反射面７６を構成 する層７４で構成されている点を除き図１の実施例と同様なスクリーンの別の実 施例を示す。この形態において、図１のスペーサ層２４は前面側部分６２のスペ ーサ領域７８で置き換えられ、このスペーサ領域７８は光散乱粒子を含んでいな い。従って、スクリーンに入射する光線７９は、拡散領域７２及びスペーサ７８ を透過し、次に後側表面７６で反射し、再びスペーサ領域７８及び拡散領域７２ を通過するので、図８のスクリーンに比べてスペックルが減少する。 図３の実施例において、層７４は前面側部分に対する機械的な支持部材を構成 する程厚くすることができ、又は例えば前面側部分の後側表面上にコートされ又 は気相堆積した材料の薄い層とすることができる。 図４は、スクリーン８０の前面側部分８２が図２のレンチキュラ層と同様な第 ２のレンチキュラ面８４を有する図３の実施例と同様なスクリーンの別の実施例 を示す。本例において、入射光８６は拡散領域８８及びスペーサ領域９０を透過 し、面９２で反射し、スクリーンから出射する前に再びスペーサ領域９０及び拡 散領域８８を透過し、この結果図８のスクリーンに比べてスペックルが減少する 。 図５及び図６は図４の実施例の２個の変形例を示す。図５において、スクリー ン１００は、図４の前面側部分８２と同様な前面側部分１０２と、背面側部分１ ０４とから成り、背面側部分１０４は第２のレンチキュラ面１１０の形状に適合 した反射面１０８を構成する材料層１０６を含む。層１０４は、例えば銀又はア ルミニウムの気相堆積した層とすることができる。従って、スクリーン１００に 入射する光線１１２は拡散領域１１４及びスペーサ領域１１６を透過し、面１０ ８で反射し、スクリーンから出射する前に再びスペーサ領域１１６及び拡散領域 １１４を透過するので、この結果図８のスクリーンに比べてスペックルが減少す る。 図６において、スクリーン２００は前面側部分１０２と同様な前面側部分２０ ２と背面側部分２０４とから成り、背面側部分２０４は第２のレンチキュラ層２ １０のレンチキュラ素子の頂部２１２に形成した個別の材料層２０６まで小さく されている。材料２０６は、マスクを介して堆積され、又はレンチキュラ素子の 寸法よりも小さい寸法のローラのようなアプリケータで頂部上にコートされた銀 又はアルミニウムとすることができる。従って、スクリーン２００に入射する光 線２１６は拡散領域２１８及びスクリーン領域２２０を透過し、面２０８で反射 し、スクリーンを出射する前に再びスペーサ領域２２０及び拡散領域２１８を透 過するので、この結果図８のスクリーンに比べてスペックルが減少する。 図７において、スペーサ３００は、又は部分３０２において拡散領域が前側面 ３０６付近の領域に形成され、光散乱粒子のないスペーサ領域３０８から離れて いる点を除き、図２の前側及び背面側部分３２及び３４と同様な前面側部分３０ ２及び背面側部分３０４で構成されている。背面側部分３０４は、スペーサ層３ １０と反射面３１４を構成する層３１２とから成る背面側部分３４と同様である 。従って、入射光線３１６は、面３１４で反射する毬前に拡散領域３０６、スペ ーサ領域３０８及びスペーサ層３１０を透過し、スクリーンから出射する前にこ れらの領域及び層を透過するので、この結果図８のスクリーンに比べてスペック ルが減少する。 図２、４、５、６及び７の実施例は、表面拡散又はバルク拡散を有する市販の リァープロジェクションスクリーンを前面投射スクリーンとして用いことができ る特有の利点がある。このリァープロジェクションスクリーンは例えばＪＥＩ， Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９９３，第２７及び３３ページに記載されている。 図８は、前側レンチキュラアレイ４０４、光吸収層４０８を有する補強部分４ ０６、後側レンチキュラアレイ４１０及びバルク拡散領域４１２を有する従来の リァープロジェクションスクリーンの前面側部分４０２を具える前面投射スクリ ーン４００を示す。この背面側部分はミラー４０３で構成されている。従って、 このスクリーンは図１のスペーサ層２４を具えていない。 図２及び８のスクリーンを焦点、モアレ及びスペックル関してスペーサ層４４ の種々の厚さについて可視的に比較した。この結果を以下の表に示す。 図９は、前面側部分５０２について光吸収体が前側アレイ５０７ではなく後側レ ンチキュラアレイ５１０と関連する点を除き、図２の前側及び背面側部分３２及 び３４と同様な前面側部分５０２及び背面側部分５０４を有する前面投射スクリ ーン５００を示す。従って、リブ５１２及び光吸収層５１４はレンチキュラ５１ １間に位置し、光線５２４のような光吸収層５１４に入射した光は吸収されるこ とになる。 図１０は、図１に示すものと同一のつ前側及び背面側部分１２及び１４並びに プレート１３及び反射防止層１５を含む剛固な透明層２７を有する前面投射スク リーン１０００を示す。プレート１３は例えばプラスチック又はガラス組成物と することができ、層１５は例えば１／４波長の厚さのＭｇＦ₂とすることができ 、ここで波長は投射光の中心波長又は優勢な波長である。この層２７により、例 えば外気湿度により前面側及び背面側部分１２及び１４に薄層が形成されるのが 防止される。反射防止層１５透明層２７に入射した光線２９による反射（出射光 線２９Ａとして示す）によるゴースト画像の発生を防止するように形成するもの と理解される。 明らかなように、前側及び背面側部分１２及び１４はここで説明した実施例の 前側及び背面側部分で置換することができる。 本発明は上述した実施例だけに限定されるものではない。当業者であれば種々 の変形や変更が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．前面側部分及び背面側部分を有する前面投射スクリーンであって、各前面側 部分及び背面側部分が前側面及び後側面を有し、前面側部分が、前記前側面と後 側面との間に拡散領域を構成する光散乱粒子を有し、前記前面側部分の前側面が レンチキュラレンズアレイを規定し、このアレイがスクリーンの長手方向に延在 する相互に平行なレンチキュラ素子で構成され、前記背面側部分が前面側部分の 拡散領域に対して離間した反射面を構成する前面投射スクリーンにおいて、前側 透明補強層を有し、この前側透明補強層が前側表面及び後側表面を有するプレー トで構成され、前記前面側部分の前側面と接触する前記プレートの後側表面が前 記レンチキュラレンズアレイを規定し、前記プレートの前側表面が反射防止層を 有することを特徴とする前面投射スクリーン。 ２．前記プレートをガラスで構成し、前記反射防止層をしＭｇＦ₂で構成したこ とを特徴とする前面投射スクリーン。 ３．前記反射防止層の厚さを投射光の中心波長の１／４としたことを特徴とする 前面投射スクリーン。