JPS58158627A - 背面投影スクリ−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】 本発明は、リアプロジェクションテレビ等ニ用いる背面
投影スクリーンに関するものであシ、さらに詳しくは媒
体の投影側に断面非円形レンチキュラーレンズが形成さ
れたものであシ、そのレンチキュラーレンズのβ値が２
５°以上であって、しかも視野角が大きくなるに従って
透過光量が逓減するように設計された背面投影スクリー
ンに関するものである。

背面投影式の投影スクリーンは、ビデオグロジエクショ
ンテレビやマイクロフィルムリーダーあるいはコンピュ
ーター用ディスプレイ等の投影面として用いられるが、
その視野角度を大きくする等その光透過性について各種
の検討がなされている。そしてこのよう々目的を達成す
るための手段の１つとして、微少な円筒レンズを連続的
に多数形成したレンチキュラーレンズを単独あるいは他
のレンズまたは拡散板と組合せて使用することが行々わ
れている。

このレンチキュラーレンズは、前述したように入射光を
拡散させるのに効果があシ、垂直方向に微小な円筒レン
ズを連続的に多数形成したものは水平方向に光を拡散さ
せ、水平方向に微小ガ円筒レンズを形成したものは垂直
方向に光を拡散させる機能を有している。またこのレン
チキュラーレンズをスクリーンとして用いる際レンズ面
を投影側に向けた場合と、観察側に向けた場合とでは、
前者の場合の方が拡散角度を大きくすることができるこ
とが知られている。

すなわち、これらの比較を第１図および第２図に基づい
て説明すると、・第１図がレンズ面（イ）を投影側に配
した例、第２図がレンズ面（イ）を観察側に配した例を
示している。ここで第２図のようにレンズ面（イ）を観
察側に配置すると、レンズには平行光が入射するため、
ある入射角以上になると全反射を起して観察側が透過し
ないこととなる。第５図がその関係を説明しており、入
射角（１）を超える光、例えば屈折率がｎ　−１，５の
媒体では４１．８°を超える光は全反射を起すこととな
る。しか吃第２図の場合入射角（１）が臨界角に近くな
るとフレネルの式により光量ロスが大きくなり、結局の
ところ観察側における最大視野角度はせいぜい４５°程
度で、これ以上に拡げることは限度がある。一方第１図
のように投影側にレンズ１１ｉ（イ）を配置した場合は
、観察側の面への入射角が臨界角に近くなって光層ロス
が大きくなって本、光源側のレンチキュラーの形状を工
夫し、その領域での出射光１°を大きくすることにより
、視野範囲の角度を最大９０゜程度まで拡げることがで
きることとなる。

ところでこのようにレンズ面を観察側に配し、一定の視
野範囲の間で光量を一定するようなレンチキュラーレン
ズスクリーンは既に知られている。ところが、このよう
に光量を一定にして透過させるスクリーンは、第４図に
示すようにある曲げ角（θ）で急に光量が低下してしま
うこととなシ、３管−３レンズ方式のビデオプロジェク
ションテレビスクリーンとして用いた場合、急激に光量
が低下する付近で色変多が起ってしまう欠点がある。

本発明はこのようガ状況に鑑み、視野角度をできるだけ
大きくするように配慮すると共に、色変化の少ないスク
リーンを提供しようとする　　　　□本ので、その要旨
とするところは、媒体の投影側にレンチキュラーレンズ
が形成されたものであって、そのレンチキュラーレンズ
は断面非円形であり５かつβ値が２５°以上であって、
しかも視野角度が大きく力るに従って透過光量が逓減す
るように設計されていることを特徴とする背面投影スク
リーンにある。

以下本発明を第５図以降の図面に従ってさらに詳細に説
明する。

本発明は前述したように媒体（１）の投影側にレンチキ
ュラーレンズ（２）を形成すると共にそのレンズ形状を
断面非円形の所定の形状に設計してβ値２５°以上とな
るように視野角度を拡げる一方、視野角度が大きくなる
に従って透過光量が逓減するように設計したものである
が、第５図は本発明が目標とする透過光量の分布状態を
概略的に示したものである。以下このようなスクリーン
を得るためのレンズ設計について第６図および第７図に
基づいて説明する。

すなわち第６図は、−個のレンチキュラーレンズ（２）
に入射する光の進み方を示したものであるが、ここで、
視野角度（θ）とその時の光量（１）を決めるように、
レンチキュラーレンズの微小部分ＡＡ’の長さと、その
傾きθ１を決め、この微小部分を順次継ぎ合わせていく
ことを考える。

この微小部分ＡＡ’を拡大したのが第７図であって、（
θｌ）がレンズ（２）面での入射角度、（θ）が非レン
ズ面（３）の出射角度すなわち視野角度となるが、ここ
で媒体（１）の屈折率を（ｎ）とすると２ ｓｉｎθ＋　＝　ｎ　ｓｌ、ｎ　？？。

が成立ち、 θ１−０３−０２ との関係となる。

これにより、 ｎ５ｉｎθ３＝ｓｉｎθ となるから、 が成立つこととな）、（１）式に対して所定の視野角度
（θ）を与えることによって、ｇｌＪ・部分ＡＡ’の傾
き（θｌ）が求められることとなる。

次に、界面での光量ロスの割合は、フレネルの式によっ
て与えられるから、レンチキュラーレンズ（２）におけ
る透過率、非レンズ面（３）における透過率を計算する
ことによシ、両者を合計した透過率を計算することがで
きる。

すなわち、レンチキュラーレンズ（２）での光量ロス（
ｒａ）は、 で求められ、 非レンズ面（３）での光量ロス（ｒＣ）は。

で求められる。この結果 透過率Ｔ　−（１−ｒａ）（１−ｒｅ）とガる。

ここで、分布の低下率を表わす定数をｆとすれば、ＡＡ
’の長さくｔ）は ｌ＝ｆ工／Ｔ　　　　　　　・・・ｅ（２）で表わされ
る。

ここででは曲げ角０の時、ｆ−１であり、各曲げ角にお
ける曲げ角０の光量に対する比を表わす数字である。

このようにして上記（１）、　（２）の式よシ、微小部
分ＡＡ’の長さと角度（θｌ）を決めることができる。

また、同様にして別の（θ）と光量（Ｉ）（具体的には
ｆ値）を定めて、他のレンチキュラーレンズ（２）の微
小部分の形状を決定することができる。このように決定
した部分を継き合わせ、かつＡＡ’を無限小にしていく
ことによシレンチキュラーレンズは連続した曲線とかり
、本発明、のスクリーンにおけるレンチキュラーレンズ
の形状を設定することができることとなる。なお、本発
明のレンチキュラーレンズは以上のようにして設計され
、所定の透過光量分布を示すよう決定されるが、そのピ
ンチは０．５〜１．５　ｗ＋程度とするとよい。

本発明に使用する媒体（１）の素材としては、透光性材
料であれば特に限定されるものではないが、成形加工性
、重量、取扱い性を考慮すると、合成樹脂材料就中メタ
クリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂等
が好適な材料である。そしてこのような合成樹脂材料を
使用して本発明の背面投影スクリーンを製造する場合は
、例えば図示は省略したが上下に昇降しうる加熱プレス
装置の一方の定盤にレンチキュラーレンズ用型を装架し
、これらの間に媒体と力る合成樹脂材料を位置させて、
これを加熱プレス成形して製作する。勿論本発明の背面
投影スクリーンの製造方法はこの例に限られるものでは
々く、他の例えば鋳込み成形方法、押出し成形方法ある
いは射出成形等が採用しうる。

本発明におけるスクリーンは前述したレンチキュラーレ
ンズ（２）を備えたものであれば、所望の作用効果を奏
するものであるが、スクリーンの縦方向の視野角度を拡
げることおよび映像の映し出しを向上させるために、媒
体（１）に光拡散手段を施すことができる。第８図はこ
のうち光拡散剤を混入した例を示すもので、拡散剤濃度
を選択することにより、縦方向の視野角度を５〜２０°
程度にすることが可能である。

なお、拡散剤としては、粒径０．５〜２０μ程度のＥ１
１０２．０ａＯＯ１、Ａｔ（ＯＨ）、、Ｂ　ａ　８０４
等の無機系顔料あるいはこれ以外の有機系顔料が単独ま
たは併用して使用でき、均一に混入する場合の混入量と
しては１０〜６０　ｆ／ｍ”程度が用いられる。これら
の拡散剤のうちＳｉｎ、　　は透過率が高く、拡散性能
も良いので、特に適した顔料といえる。また第９図は非
レンズ面（５）をマット化処理して微細な凹凸面を形成
した例を示すもので、このようにしてもスクリーンの拡
散性能を向上させることができる。光拡散手段としては
これらの例に限定されるものでは々く、拡散剤を含む層
を媒体（１）に形成したり、拡散性のフィルムを積層し
たシしてもよい。さらに、スクリーンのコントラストを
高めるためには、上記の拡散剤とは別にまたは拡散剤と
共に、適宜な染料を添加することも有効である。

また、ビデオプロジェクションテレビの大型スクリーン
として用いる場合などには、スクリーンを均一な明るさ
にするため、第１０図に示すように投影側にフレネルレ
ンズ（４）を設置することも勿論可能である。

以下本発明の具体的実施例について説明する。

実施例１ 媒体として板厚２削のアクリル樹脂板を用い、これを一
方が所定形状に切削加工されたレンチキュラーレンズ金
型、他方が鏡面板の間に位置させ、加熱プレス装置によ
ってプレス加工して背面投影スクリーンを製作した。こ
のときに用いたアクリル樹脂板は、メタクリル樹脂部分
重合物に平均粒径４μの８１０２　を２重量％、着色剤
としてアニリンブラック１１　ｐｐｍおよびフタロシア
ニンブルー２　ｐｐｍ添加し、常法によって鋳込重合し
て得られたものである。

レンチキュラーレンズの設計は、第１１図のようにβ値
を３５°と設定し、透過光量は同グラフに示すように逓
減するようにした。これによって求められたレンチキュ
ラーレンズの形状は第１２図に示す如きものでｓｂ、こ
のようにして得られたレンズ形状を近似の多項式で表わ
すと。

ｙ　＝　−４，６６０６ｘ’＋１２．８５５１Ｘ’−１
４，１５９４ｘ”＋７７７１７１ｘ’−２，２５０３２
Ｘ”−２Ａ３０３２ｘ”＋０．７４５１２であった。な
おレンズのピッチはＱ、７１１１１Ｉとした。

ここで輝度比とは、視野角度θが０のときの所謂ピーク
ゲインＧｏ　　を１としたときの視野角度におけるゲイ
ンの比である。

以上のようにして得られたスクリーンをビデオプロジェ
クションテレビに取付けたところ、片側３５°まで十分
に視認することができ、しかも色替シの少ないものであ
ることが確認できた。

実施例２ 実施例１と同じ材料を使用し、同じ要領でβ値が４５°
となるスクリーンを製作した。す々わちレンズの設計は
第１３図に示すようにβ値　　　□が４５°と々るよう
に、また透過光量が徐々に低下するようにしてその曲線
を設定した。これによって得られるレンチキュラーレン
ズの形状は第１４図の如きであったが、近似の多項式は
ｙ　−−３＆７９９４ｘ７＋１１４．８７７Ｘ’−１４
１，３９９ｘ’＋８＆１０２７ｘ’−２１，，９９２ｘ
”十五２９１８６ｘ”＋１．１３４７であった。

このようにして得られたスクリーンは、実施例１よりさ
らに視野角度が大きく、片側４５°、両側では９０°ま
で十分視認することができる良好なものであシ、色替わ
シも少々いことが確認できた。

実施例６ 実施例１と同一材料、同一成形方法によって、β値が５
５°のスクリーンを製作した。すなわち、スクリーンの
透過光量が第１５図となるように設定したところ、第１
６図の如きレンズ形状が求められ、これによるスクリー
ンを得た。

このときの近似の多項式は ｙ　＝　−ａ６２０４５Ｘ’＋２２．９１４１Ｘ”−２
４，５１９ｓＸ’−Ｎ　２．６５８１ｘ’−に３９０４
ｘ”−［１４３１４９２Ｘ２＋１．４０７２８であった
。

以上のようにして得られたスクリーンは、β値が５５°
と最も大きく、明るく視野角度が大きいものであり、し
か本色替シの少ないものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はレンチキュラーレンズの透過特性
を説明する図面で、第１図はレンズ面を投影側に配置し
た場合の説明図、第２図はレンズ面を観察側に配置した
場合の説明図、第３図は第２図の詳細図、第４図は従来
のレンチキュラーレンズスクリーンの透過光１のグラフ
、第５図ないし第１６図は本発明の実施例を示す図面で
、第５図は本発明のスクリーンの透過光量のグラフ、第
６図はレンズ設計の説明図、第７図は第６図の部分拡大
図、第８図ないし第１０図は他の実施例を示すスクリー
ンの断面図、第１１図および第１２図は本発明の実施例
１を説明するためのグラフおよびレンズ形状図、第１３
図および第１４図は本発明の実施例２を説明するだめの
グラフおよびレンズ形状図、ｗ、１５図および第１６図
ｄ本発明の実施例３を説明するだめのグラフおよびレン
ズ形状図である。 （１）・・・媒体 （２）−−・レンチキュラーレンズ（レンズ面）（３）
・・・非レンズ面 （４）・・φフレネルレンズ 幕／図　　　　　　　　尾２図 幽プ狛Ｏ 凱７０図 孔７７図 一７Ｆ−）７２　図 策７３図 孔７４図 紙１５（１２］ 白）す六山　（ど）ノ 本７６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、媒体の投影側にレンチキュラーレンズが形成された
   ものであって、そのレンチキュラーレンズは断面非円形
   であり、かつβ値が２５゜以上であって、しかも視野角
   度が大きくなるに従って透過光量が逓減するように設計
   されていることを特徴とする背面投影スクリーン。 ２　媒体に拡散手段が施されて′いることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の背面投影スクリーン。 五　媒体に着色剤が添加されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項の背面投影スクリーン
   。