JPS58176628A - 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、例えばビデオプロジェクタ−に用いられる背
面投影スクリーンに関するもので、観察側における視野
角度を大きくした明るい背面投影スクリー／を提供せん
とするものである。

背面投影スクリーンは、ビデオプロジェクタ−？、ｆｆ
（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ているが、その視野
角度を太き（する等その光透過特性について各種の検討
がなされている。そしてこのような目的を達成するため
の手段の１つとして、微小な円筒レンズを連続的に多数
形成したレンチキュラーを単独、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なわれている。

このレンチキュラーからなるスクリーンは、前述したよ
うに入射光を拡散させるのに効果があり、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、水平方向に微小な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をスクリーンとして用いる際、
レンズ面を入射光線側即ち光源側に向けた場合と、射出
側即ち観察者側に向けた場合とでは、それぞれ最大拡散
角度は限定され、光源側に向けた場合の方が観察者側に
向けた場４合に比して拡散角度を太き（することができ
ることが知られている。

しかしながらレンチキュラーを観察側に配した場合であ
っても、レンチキュラーのレンズの単位が単純な円から
なるものでは視野範囲に限界がある。これは投影側から
入射する平行光が臨界角の条件とフレネルの式に従って
、曲げ角の大きい所での光量ロスが太き（なるためＫ。

視野範囲を拡げられないからである。すなわち単純な円
からなるレンチキュラースクリーンは第１３図のように
視野角度が中心から３０’　を超える箇所で急激に明る
さが低下するという難点を有している。

本発明はこのような状況に鑑み、視野角度の大きい背面
投影スクリーンを提供しようとするもので、その要旨と
するところは、観察側にレンチ中エラーが形成された背
面投影スクリーンであって、そのレンチキュラーにおけ
るレンズ単位が光軸に対して対称であって互いに向い合
う外方凸の曲面部を有していて長手方向に延びており、
かつ一方の曲面部に入射した光が全反射したのち他方の
曲面部より出射するようになっており、このレンズ単位
がスクリーンの縦方向および／または横方向に多数配列
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
。

以下本発明を実施例の図面に従って説明する。

第１図および第２図は、本発明の背面投影スクリーンの
実施例を示す投影側よりみた斜視図である。これらの図
において（１）はレンチキュラｈ） −（４）Ｋおけるレンズ単位であり、このレンズ単位（
１）は光軸に対して対称であって互いに向い合う外方凸
の曲面部（１１）を有していて長手方向に延びている。

このレンズ単位（１）は長手方向に延びているが、一般
に図示するように縦方向に多数配列されるように設けら
れている。レンズ単位（１）の配列は、縦方向に限られ
るものではなく目的によっては横方向に配列されていて
もよく場合によっては縦横に配列されていてもよい。

以上の−ように構成された本発明のレンズ単位（１）は
、後述するように一方の曲面部（１１）に入射した光が
全反射したのち他方の曲面部（１１）ように出射するよ
うになっているが、本発明のスクリーンは第１図のよう
にこのようなレンズ単位（１）だげで構成されていても
よ（、第２図のようにレンズ単位（１）関に他の凸また
は凹のレンズ（２）が配設されていてもよい。なお図中
（Ｂ）は投影面である。

また本発明は以上のように構成されたレンチキュラー（
Ａ）　Ｋより例えば第１図および第２図の如（使用して
もよいが、フレネルレンズ面組合せると一層効果的であ
る。第３図ないし第５図がその例を示すもので、第３図
は第２図の例の投影面（Ｂｌ側に別体のフレネルレンズ
（Ｃ）を組合せた例、第４図は第１図の投影面（Ｂｌに
フレネルレンズ面（３）を形成した例、第５図は第２図
の投影面（Ｂｌにフレネルレンズ面（３）を形成した例
である。

なお、この場合のフレネルレンズはサーキュラ−のフレ
ネルレンズが一般的であり、その焦点距離はスクリーン
の使用目的にもよるが、例えば大型テレビプロジェクタ
−用の背面投影スクリーンにあっては、概ねｆ二１．０
〜１．２ｍが最も一般的である。

本発明の背面投影スクリーンに使用する素材としては、
アクリル樹脂が最も適しているが、これは光学特性およ
び成形加工性の点でアクリル樹脂が特に優れているから
である。しかし、これに換えて塩化ビニール樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂
等を用いることもでき、これらの合成樹脂材料を用いる
とぎは、押出し成形、加熱プレスあるいは射出成形によ
って、本発明に係る背面投影スクリーンを製作すること
ができる。

また本発明に係る背面投影スクリーンの光拡散性な一層
向上させるためには、光拡散手Ｒｋ講じるとよい。この
光拡散手段としては、媒体を構成する合成樹脂、例えば
アクリル樹脂にＳｉｎ、　ＣａＣ０１，ＡＩ、Ｏ，ｅ　
ＴＩＯ，、１ｌａｓｏ、、　Ｚｒ＊Ｏ＊ガラス微粉末、
あるいは有機拡散剤等の液状合成樹脂媒体に融解または
化学変化をしない拡散物質の１種または２種以上の添加
物を媒体中に一様に混入分散分布するか、またはこれら
の拡散物質を含む層を形成するとよい。また投影面（Ｂ
）および／またはレンチキュラー路面に微細なマット面
を形成することも有効である。このように光拡散性を付
与する手段を講すると、スクリーンの縦方向と横方向の
拡散性が補われ、均一性を高めることができることとな
る。

次に本発明のレンチキュラー（４）の光透過特性につい
て、第６図ないし第９図に基づいて説明する。第６図は
し／チキュラー、゛呻のレンズ単位（１）を示している
が、このようなレンズ形状は、曲面部（１１）の曲率半
径＜ｒ＞と光軸■までの距離−およヒピッチ（Ｐ）　’
に設定することＫよって決定することができる。そして
このレンチキュラー（４）に入射した光（７）は図のよ
うに一旦曲面部（１１）で全反射したのち、相対する面
より屈折し℃出射するので、光線（７）を平行光線と仮
定して（０）を計算することにより、光量分布を求める
ことができる。

図において入射光的による形状を考えると、ｘ”　＝　
２ｒｚ　−ｚ” となり、これは となる。また図形的に考えると、 が成立しているので、 となり、また ＩＬｎ　Ｈ２％　ＩＬｎ　１１　　（＠は屈折率）であ
るから、結局（θ）は ｅ　　＝　　ｉｓ　　−ｉｓ＋　　１８０−２ｔｔで与
えられることとなる。

このように設計されるレンズ単位（１）を多数個配列し
た場合の光の透過光量の分布を示すのが第７図であり、
これ罠より本発明のレンチキュラー（４）では中心より
離れた視野範囲に光が到達することが分る。すなわちレ
ンチキュラー（４）の光軸（財）に対して平行な光（ｘ
ｔ）＝　（ｘｍ）−（ｘｍ）を示すと、図のよう和光軸
■に近い光（Ｘｌ）は一方の曲面部（１１）で全反射し
たのち他方の曲面部（１１）より太き（屈折して出射す
る。またレンズ単位の端に近い光（Ｘｔ）も同１１［し
て全反射したのち他方の曲面部（１１）より出射するが
前記（Ｘθはど大きな角度では出射しない。さらにレン
ズ単位の端部より入射した光（Ｘ、）は一方の曲面部（
１１）で全反射を複数回繰返したのちレンズ単位の上端
に近い他方の曲面部（１１）の部分より出射する。

以上（ＸＩ）、　（ＸＩ）、　（ＸＩ）の光について説
明したが、これは光軸（ロ）を中心にした片側の部分で
、これと対称をなす片側の部分も同様な光（Ｘ’ｓ　）
＊　（Ｘ’ｌ）　ｅ（Ｘ；）が同様に一旦全反射をした
後で出射する。

なお、光軸（財）に近い（ｘｔ）　−（ｘ’ｔ）間の光
は、反射して入射した方向に戻ってしまうが、光軸（ト
）上の光だけは直進することとなる。このように本発明
のレンチキュラー（ＡＲＫおけるレンズ単位（１）では
、入射光を光軸（財）に対してきわめて大きな角度で屈
折して出射させることができるので、視野角度を可及的
に拡げることが可能となる。

上記の説明のよう罠本発明のレンチキュラー（Ａｌでは
視野角度を拡げることが可能となるが、直進する光の量
か低く過ぎる場合には第８図および第９図の如き構成と
するとよい。すなわち第８図の例はレンズ単位（１）の
曲率半径を大ぎ（して小さい視野角度にも光が透過する
ようにしかつ相互間に平坦部（４）を形成したものであ
り、第９図の例はレンズ単位（１）間に他のレンズ（２
）を形成したものである。以下、このうち第９図の例に
おける光の透過特性について説明すると、本発明におけ
るレンズ単位（１）Ｋ入射した光は上記第７図と同様に
一方の曲面部（１１）で一旦全反射した後他方の曲面部
（１１）より出射し拡散する。

また他のレンズ（２）（図示の例では凸レンズ）に入射
した光（Ｙｒ）　−（ＹＤは、一般の凸レンズと同機に
一旦し焦９点を通ったのち図のように拡散する。したが
って第９図の例では、他のレンズ（２）による光（Ｙｌ
）　−（Ｙ；）がレンズ単位（１）の不足する直進光を
補うこととなり、両者の相剰効果を利用することができ
ることとなる。また、このようなレンズ設計にすると、
星の製作ないしはスクリーンの製造か容易になる利点か
ある。

なお、レンズ単位（１）における曲面部（１１）は、円
弧をなす面が一般的であるが、これ以外の曲面であって
もよい。またレンズ単位（１）の先端が尖鋭になりすぎ
るとぎは、この先端の一部を平坦にしてもよい。さらに
本発明においてはレンズ単位（１）から観察側に出射量
る光は先端部分に集中するので、この出射部分を除いて
光吸収層を形成してもよい。このように光吸収層を形成
するときは、予め反射層を形成しておくと一層有効であ
る。

以下本発明の具体的な実施例について説明する。

実施例１ ポリメチルメタクリレートの部分重合物に対し光拡散剤
としてＳ１０．を混入して、３露の厚さのジ−トナ製作
した。このシートを用い、はぼ第１図に示す如き形状の
背面投影スクリーンを加熱プレスにより製造した。この
ときの−レンズ単位の曲率半径（１−）は３．８■、距
離り）は３．４　ｍｍ　ｍピッチψ）は０．６５−■で
あった。

このようにして得られた背面投影スクリーンの透過特性
を評価したところ、第１０図の如く曲げ角が５０°　を
超えるところまで明るい、優れたものであった。ここで
輝度比とは、視野角０が００ときの所謂ピークゲイ７Ｇ
ｏ　　を１としたときの視野角Ｋｉけるゲインの比であ
る。

実施例２ 実施例１と同様なシートを用い、同様な方法で背面投影
スクリーンを製造した。このときのレンズ単位の曲率半
径（ｒｌは２．６鱈、距離−は２．２５ｍ５　　ピッチ
（Ｐ）は０．６５Ｍであった。

このようにして得られた背面投影スクリーンの透過特性
は第１１図の如きもので、曲げ角が６０°　を超えると
ころまで明るいものであった。

実施例３ 実施例１と同じシートを用い、このシートからほぼ第１
図の如き背面投影スクリーンであって、レンズ単位の先
端に平坦部が形成されたスクリーンを実施例１と同じ要
領で製造した。゛このときのレンズ単位の曲率半径（ｒ
ｌは２．−６ｗ１．ｅ　距離軸）は２．２５■、ピッチ
（Ｐ）は０．６５ｍ５　先端の平坦部の幅は２０μであ
った。

このようにして得られた背面投影スクリーンの透過特性
は第１２図の如く視野角度の大きい良好なものであった
が、レンズ単位の先端が平坦になっているため加熱プレ
スによる製造が容易であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の背面投影スクリーンの一実施例な示す
投影側よりみた斜視図、第２図は四じく別の実施例を示
す斜視図、第３図は別体のフレネルレンズと組合せた例
を示す斜視図、第４図および第５図は投影面にフレネル
レンズを形成した例を示す断面図、第６図は本発明のレ
ンズ単位における光の透過特性の説明図、第７図は本発
明のレンチキュラーの透過特性の説明図、第８図はレン
ズ単位間に平坦部が形成されたレンチキュラーの例を示
す断面図、第９図は本発明の他のレンチキュラーの透過
特性の説明図、第１Ｏ図、第１１図および第１２図はそ
れぞれ本発明の実施例１．実施例２および実施例３の性
能を示すグラフ、第１３図は従来のレンチキュラーの光
透過特性を示すグラフである。 （４）・・・・・レンチキュラー （Ｂ）・・・・・投影面 （１）・・・・・レンズ単位 （１１）・・・・・曲面部 （２）・・・・・他のレンズ （３）・・・・・フレネルレンズ面 竿、８　図 集９図 幕７０図 曲　奮す角 幕　／Ｉ　　　図 １１ＦＩ；

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、観察側にレンチキュラーが形成された背面投影スク
   リーンであって、そのレンチキュラーにおけるレンズ単
   位が光軸に対して対称であって互いに向い合う外方凸の
   曲面部を有していて長手方向Ｋｍびており、かつ一方の
   曲面部に入射した光が全反射したのち他方の曲面部より
   出射するよう罠なっており、このレンズ単位がスクリー
   ンの縦方向および／または横方向に多数配列されている
   ことを特徴とする背面投影スクリーン。 ２、相互のレンズ単位間に他のレンズが配設されている
   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。 ３、　スクリーン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項または第２項記載の背面投
   影スクリーン。