JPS5969748A - 透過型投影スクリ−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】 本発明は画面の輝度のむらがない改良された透過型投影
スクリーンに関する。特に本発明はカラーテレビジョン
の投影用に適した色調不良の少ない透過型投影スクリー
ンに関する。

観察側とは反対の側から投影し拡大する一過型投影スク
リーンとしては投影光の利用効率が高く、かつ、明室内
でｆ費用したときに画像のコントラストの低下が少ない
ものが望ましい。

このような条件を満足するものとしては例えば第１図に
示すようにサーキュラ−フレネルレンズシート１とレン
チキュラーレンズシート２とをレンチキュラーレンズシ
ート２のレンズ面がサーキュラ−フレネルレンズシート
１側を向くようにして組み合わせ、プロジェクタ−Ｐか
ら発した投影光をまずサーキュラ−フレネルレンズ１に
より集光□させ、次いでレンチキュラーレンズ２を用い
て水平方向に適宜な角度αをもつて拡散させると共に、
レンチキュラーレンズ２の出射側に、レンチキュラーレ
ンズの非集光部に相当する箇所に光吸収層３を設け、観
察者側から来る外光の反射を極力減らして画像のコント
ラストを向上させたものが知られている。

上記の従来の透過型投影スクリーンはサーキュラ−フレ
ネルレンズにより投影光を集光させているので投影光の
利用効率が高く、レンチキュラーレンズの焦点距離を変
えることにより、出射光の拡散角度を調節しうるから出
射光をある好ましい範囲に均一に配分することができ、
見る位置が多少変わっても画像の輝度の変化が少ないよ
うにすることができる利点を有している。

しかしながら上記の従来の透過型投影スクリーンにおい
ては光吸収層は各レンチキュラーレンズの境界の丁度裏
側に設けられているので、レンチキュラーレンズシート
の中央付近では第２図に示すように入射光はレンチキュ
ラーレンズの光軸４にほぼ平行に入射するので差支えな
いが、レンチキュラーレンズシートの周辺付近４に対し
角度を持って入射するため屈折して出射しようとする光
の一部ないし全部が光吸収層に遮られるため画像の輝度
が低下するものであり、又、多くのカラーテレビジョン
投影装置のごとく、赤、緑、青のプロジェクタ−が水平
方向に並んでいるような投影装置を用いると、同一のレ
ンチキュラーレンズに入射する各色光の入射角度が異な
るため光吸収層による光の遮られ方が異なり、正規の色
調が得られない等の欠点を有している。

上記の欠点は透過型投影スクリーンの光吸収層の位置を
出射光を遮らない位置にずらして形成することにより解
消されること自体は容易に理解されようが、各光吸収層
の形成位置を決定するには、使用状態での各レンチキュ
ラーレンズ毎の屈折を詳細に解析し、特にカラーテレビ
ジョン投影装置においては各色光毎に光の出射範囲を調
べる必要があり、なおかつ、解析の結果を光吸収層の形
成に反映させることは非常に煩雑である。

本発明者は上記のごとき解析を種々行なった結果、この
ような透過型投影スクリーンを１使用するときの各レン
チキュラーレンズ毎の光の出射範囲を求めてその範囲の
中心として定めた非集光部に光吸収層を設けた場合と、
各レンチキュラーレンズの中央部、即ち各レンズの頂上
の最凸部に入射した光の出射位置を求め、これに基づい
て光吸収層を設けた場合とを比較すると。

得られる適過型投影スクリーンの性能がほぼ等しいこと
が見い出された。

又、特にカラーテレビシコンの５管投影方式が適用され
る場合も、通常水平方向に等間隔で例えば赤色光、緑色
光、青色光の順に配置された各色光用プロジェクタ−よ
り発し、各レンチキュラーレンズにより屈折されて出射
するまでの軌跡を解析すると、本来的には上記の例では
各レンチキュラーレンズにおける赤色光と青色光の出射
位置の中間が出射光の中心である力電、この中心は、上
記の例における緑色光がレンチキュラーレンズの中央部
（最凸部）より入射し屈折して出射する位置とほぼ一致
することが見い出された。

本発明は上記事実に基づくものであって即ち本発明はフ
レネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとか
らなり前記レンチキュラーレンズシートはフレネルレン
ズシート側にレンチキュラーレンズを有すると共（＝フ
レネルレンズシートとは反対の側Ｃ二前記レンチキュラ
ーレンズの各々の非集光部（二元吸収層を有し前記光吸
収層の中心は各レンチキュラーレンズの境界線に相当す
る裏面の位置から下記関係式で表わされるｄだけレンチ
キュラーレンズシートの中心線に向かつてすれているこ
とを特徴とするう透型投影スクリーンをその主旨とする
ものである。

６−ｔｘｔａｎｓｉ。−・“１°゛°（轡以下、本発明
について図面を用いて説、明する。

第４図は本発明の透過型投影スクリーンＡの構造の一例
を示す模式的な断面図であってサーキュラ−フレネルレ
ンズシート５とレンチキュラーレンズシート６とが各々
のレンズ面どうしが相対するように配置されており、レ
ンチキュラーレンズシート６の非レンズ面、即ち１１４
図では下側の面に光吸収層７が、レンチキュラーレンズ
シート中央部では各レンズの境界の真下に、レンチキュ
ラーレンズシートの左右両端に近づくにつれ、真下の位
置よりもレンズシートの中央線８寄りに設けられている
。

上記において光吸収層７を設けるに際して従来の透過型
投影スクリーンにおける光吸収層の位置よりもずらして
設けるときのずれｄを１１４５図を用いて説明すると、
プロジェクタ−より発し、サーキュラ−フレネルレンズ
５で屈折された後、レンチキュラーレンズシート６中央
線８からＲだけ離れた位置のレンチキュラーレンズの中
央（最凸部）にそのレンズの光軸に対して角度θを持っ
て入射した光は下記式目）に従って屈折する。

θ１ｎθ＝ｎ　日１ｎφ　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（イ）（但しｎはレンチキュ
ラーレンズシートの材料の屈折率） 従ってその出射する筈の位置はレンズの光軸からｄだけ
レンチキュラーレンズシートの中央側に寄った位置であ
って、レンチキュラーレンズシート６の光吸収Ｊ−のな
い部分の厚みをｔとすると、ｄは下記式（りで表わされ
る。

ｄ　−ｔｘｔａｎφ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・呻Ｊ（イ）の式から であり、（ハ）を（切に代入すると、 （１−ｔＸｔａｎ　５ｉｎ−’丑す・・・・・・・・・
・・・・・に）であり、θはレンチキュラーレンズの上
記した入射位置とそのレンズを有するレンズシートの中
心との距離Ｒ及びフレネルレンズシートの観察側の焦点
距離Ｆから θ！ｔａｎ−’−・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（ホ）で表わされるから、（ホ）
をに）に代入することＣ二よって、 となる。

上記の実施例におけるレンチキュラーレンズシート６の
作用を説明すると第６図に示すようにレンズシート中央
部においては光吸収層は各レンチキュラーレンズの境界
の丁度反対側の位置を中心に例えば線すを中心に設けら
れているので、はぼ光軸に平行に入射した光は第７図に
示すように屈折後、光吸収層の間から出射し、レンズシ
ートの周辺部においては光吸収層はレンチキュラーレン
ズの境界の丁度反対側の位置即ち線すの位置から前記し
たようにｄだけ離れているのでやはり光吸収層により遮
られることなく隣接する光吸収層の間より出射が可能で
ある。

なお以上の説明における、サーキュラ−フレネルレンズ
シート及びレンチキュラーレンズシートの諸元について
触れると、まずサーキュラ−フレネルレンズの焦点距離
Ｆは２〜２０ｍ。

より好ましくは５〜１０？＋１である。ここでサーキュ
ラ−フレネルレンズの焦点距離Ｆは、平行光を用いて測
定することにより得られるものではなく、実際にプロジ
ェクタ−を配置し、投影を行なう際の観察者側の実際の
焦点距離を意味する。即ちプロジェクタ−の位置は通常
、サーキュラ−フレネルレンズの入射側の本来の焦点よ
りもやや遠い位置で、しかも投影光が平行光とはならな
い程度の位置に配置されているから、プロジェクタ−か
ら発した投影光は拡散しながらサーキュラ−フレネルレ
ンズに入射し、屈折後、出射側の本来の焦点よりも、遠
い位置に焦点を結ぶ。

次にサーキュラ−フレネルレンズシート及びレンチキュ
ラーレンズシートの大キさは水平方向の長さ、即ち観察
者から見れば横の寸法が５００〜２０００１１１．より
好ましくは７００〜１２００ＪＩｌＢであり、又、レン
チキュラーレンズシートの光吸収層を設けてない部分の
厚みは出射光の出射範囲が最も狭くなるよう、言い換え
れば光吸収層が出射光を遮らずにしかも最大面積になる
ように設けられるよう決める必要があリ、好ましくは０
．８〜２ｍ程麿である。なおレンチキュラーレンズシー
トのレンチキュラーレンズの断面形状としては円形、だ
円形、放物線の一部等の一般的なものが使用できる。

サーキュラ−フレネルレンズシートの凸レンズの不連続
面の間隔は通常、０．１〜１．０路であり、レンチキュ
ラーレンズシートのレンズのピッチは通常０．８〜１．
５錦である。前者の間隔と後者のピッチが同一ないし近
似していると干渉によるモアレ模様が発生しやすいので
、例えば２：３のように変えてやるとよい。又、レンチ
キュラーレンズシートに設ける光吸収層の巾は−ｍには
言えないが上記レンチキュラーレンズのピッチの４０−
〜７０％であり、前記したずれの大キさは、−例として
横９５０雛のレンチキュラーレンズシートでは最大５０
μ程度である。

以上説明した本発明の実施例の投過型投影スクリーンは
適宜な方法により製作しうるが、一つの典型的な方法と
して熱可塑性梅脂の溶融押し出し時に金型ロールを用い
て賦型する方法がある。即ち、アクリル樹脂のような透
明性が高く屈折率の大きい熱可塑性合成樹脂を溶融押し
出ししてシート状となし、直ちに所定の金型を用いて賦
型する方法である。金型ロールとしてはサーキュラ−フ
レネルレンズシート製作用には同レンズの逆型形状を有
する金型ロールを用い、表面が平滑なロールと併用すれ
ばよく、レンチキュラーレンズシート製作用には同レン
ズの逆型形状を有する金型ロールと、光吸収層を設ける
ための凸状部の逆型形状を有する金型ロールとを併用す
ればよい。光吸収層の形成は印刷、転写、塗布、植毛等
によって行なえるが、適宜な合成樹脂塗料に遮光性の顔
料、好ましくは黒色の顔料と必要により艶消剤を添加し
て作成した光吸収性塗料を用いた印刷、転写、塗布の方
法によるのが容易である。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
以上の説明に限定されるものではなく本発明の主旨を変
更しない範囲で次のような種種の態様をとることもでき
る。

まス、サーキュラ−フレネルレンズシートのレンズ面と
レンチキュラーレンズシートのレンズ面は以上の説明で
は向き合うように配置されているが、サーキュラ−フレ
ネルレンズのレンズ面はこれとは反対に入射光側に向い
ていてもよい。しかし、両レンズシートのレンズ面どう
しが向き合っており、かつ両レンズシートを密着させて
おくと、ごみの付着や汚染の点で有利であり、又、入射
光の全反射が起きにくいのでサーキュラ−フレネルレン
ズシートの短焦点化が可能でプロジェクタ−と透過型投
影スクリーンを組み合わせて一つの投影装置を作る際に
装置を小型化でき、更にレンズの不連続部分における光
量のロスが防げる。

次に光吸収層は第４図に示すように凸状部に設けてもよ
いが、第８図、第９図に示すように平坦部に設けても、
或いは凹部に設けてもよい。

これらのうち凸状部に光吸収層を有する構造は予めレン
チキュラーシートを作成する際に光吸収層を設ける位置
が定まるので、シート作成後に印刷、転写、若しくはロ
ール塗布等により光吸収層を形成する際に、単に凸状部
のみに光吸収性組成物を付着させるだけでよく製造上の
利点がある。凸状部の断面形状は以上の説明では四角形
の一部であるが、この細円形、だ円形、台形などとして
もよく、このようにすると出射光が凸状部に当たってし
まうのが防止できる。

同様な意味で断面が四角形や台形の一部であるときは角
に丸味をつけてもよい。このように丸味をつけたものや
円形、だ円形の一部をなす凸状部に塗料を用いて光吸収
層を設けると、塗料が垂れ下がって凸状部の側面も光吸
収性とすることができ、観察側における外光の反射が一
層確実になる。なお、凸状部の頂上をくぼませておくと
、観察側からレンチキュラーレンズシート内部に入射し
全反射して戻ってくる光は光吸収層の中央付近に戻って
くることが多いので、くぼませた部分の光吸収層を厚く
シ、遮光をより確実にすることができる。なお、光吸収
層を植毛法によって設けると艶消の度合が大きく、又、
塗料を用いて設けるのにくらべ角度を変えて眺めると光
って見えるシーン効果が少ないので画像のコントラスト
向上が図れる。

なお、レンチキュラーレンズシートを熱可塑性樹脂の溶
融押し出し及び金型ロールを用いたエンボスによって製
作するときには、シートの溶融押し出しを円滑にするた
めにダイス中央から押し出される樹脂の温度がダイス両
端から押し出される樹脂の温度よりも低く、このように
樹脂の温度の差があると、より温度の低いダイス中央か
ら押し出された樹脂の部分では両端にくらべて金型ロー
ルの再現性が悪く、レンチキュラーレンズの断面形状の
曲率が小さいものになり、焦点距離も中央が長く、両端
に近づくにつれ短かくなる傾向がある。従ってこのよう
な焦点距離の分布を有する結果、レンチキュラーレンズ
シート全体の厚みを中央部の集光位置に合わせ、非集光
部に光吸収層を設けると両端部では集光した光が拡散し
はじめてから光吸収層にぶつかるので両端が暗くなり、
逆にレンチキュラーレンズシート全体の厚みを両端部の
集光位置に合わせ、非集光部に光吸収層を設けると中央
部では光の集光が充分でないうちに光吸収層にぶつかっ
てしまう欠点がある。このような欠点を防止するためレ
ンチキュラーレンズシートの厚みを中央部では厚く、両
端部に近づくにつれ薄くするか、或いは金型ロールにお
けるレンチキュラーレンズの逆型形状の曲率半径をレン
チキュラーレンズシートの両端部に近づくにつれ大きく
しておくとよい。

更にレンチキュラーレンズシートを透明着色すると光吸
収層を設けていない部分の光の反射率が実際にも又、視
覚心理的にも低下するので画像のコントラスト向上が図
れる。透明着色は塗布、貼着、印刷、転写等の外的な操
作によっても行なえるが、レンチキュラーレンズシート
の成型時に予めその材料に染料や顔料の看色材を練り込
んでおくことによっても行なえ、或いは通常、レンチキ
ュラーレンズシートの垂直方向の出射光の拡散を図るた
めに添加される光散乱材、例えばシリカ、粉末やガラス
粉末、ガラスピーズ等を予め着色しておくことによって
行なってもよい。光散乱材を用いる場合にはレンズシー
ト内に均一に分布させると画像のシャープさが若干失な
われるので出射側表面近くに集中させるとよい。この他
、サンドブラストによる出射表面マット化も画像コント
ラストの向上に寄与しうる。

以上説明したように本発明の透過型投影スクリーンは出
射光が光吸収層によって遮られることがなく、従って画
像の輝度が周辺部で低下する欠点がなく、カラーテレビ
ジョンのよう）’Ｚ多管式投影装置を用いる場合に色調
が不良になることがない。

又、本発明の透過型投影スクリーンの光吸収層を設ける
べき位置はレンチキュラーレンズシートの厚み、材料の
屈折率、フレネルレンズシートの観察側の焦点距離が決
まればレンチキュラーレンズシートの中央線から各レン
チキュラーレンズまでの距離の関数として定まるから設
＃ｔや製造が容易であり、複雑な解析を行なう必要性が
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は従来の透過型投影スクリーンの断面図
、第４図〜第７図は本発明の一実施例の透過型投影スク
リーンに関する図で第４図、＠６図及び第７図は断面図
、第５図は光吸収層を設ける位置を説明するための説明
図、第８図及び第９図は本発明の他の実施例の断面図で
ある。 牙１図 Φ 才　２ｔ！Ｉ　　　　　　　牙　８　画才　Ｊ　−１１
１ 才６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシ
   ートとからなり、前記レンチキュラーレンズシートはフ
   レネルレンズシート側にレンチキュラーレンズを有する
   と共に、フレネルレンズシートとは反対の側に、前記レ
   ンチキュラーレンズの各々の非集光部に光吸収１１１１
   １を有し、前記光吸収層の中心は各レンチキュラーレン
   ズの境界線に相当する裏面の位置から下記関係式で表わ
   されるｄだけレンチキュラーレンズシートの中心線に回
   かつてずれていることを特徴とする透過型投影スクリー
   ン。