JPS616630A - 透過型スクリ−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】 （産業上の利用分野） 本発明は１例えばビデオプロジェクタ−に用いらｎる透
過型スクリーンに関するもので、特に観察側における視
野角度を大きくした明るい透過型スクリーンに係るもの
である。

（従来の技術） 透過型スクリーンは、ビデオプロジェクターや、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ｎているが、その視野角度
を大きく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なわｎ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り、垂直方向に微小な円筒レン
ズを連続的に多数形成し友ものは水平方向に光を拡散さ
せて視野角度を大きくすることができるため、この種の
スクリーンとして特に適している。ところでこのレンチ
キュラーレンズをスクリーンとして用いる際。

レンズ面を入射元線側即ち光源側に向は友場合と、射出
側即ち観察者側に向けた場合とでは、そｎぞれ最大拡散
角度は限定さｎ、光源側に向けた場合の方が観察者側に
同は几場合に比して拡散角度を大きくすることができる
ことが知らｎている。

しかしながらレンチキュラーレンズを観察側に配した場
合であっても、レンチキュラーレンズの構成単位が単純
な円からなるものでは視野範囲に限界がある。こｆｔｔ
ｊ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大き
くなるために、視野範囲を拡げらｎないからである。

すなわち第１５図に示すように平行光（Ｌ）が入射し友
とすると、そのときの媒体の屈折ｙ４ヲｎとすｎば、 ｎｌｌ５１ｎθ＝ｓｉｎψ＝１ となるときに全反射が起きてしまい、こｎ以上の（θ）
で入射した元は観察側に透過しないこととなる。ｔたフ
レネルの式においては、界面での反射率ｒが、 で定義さｎるものであり、この値は臨界角付近では大き
な値となる。

以上のことから明らかなように、単純な内を構成単位と
するレンチキュラーレンズは、第１６図に示すように中
心からの角度が約３０°　付近で光量がほとんど零に近
くなり、こｆＬｆ超える視野範囲では視認しえないとい
う難点を有している。

そこで本出願人は、水平方向の視野角を拡げるために検
討し友結果、光源からスクリーンに入射し次元の一部を
、縦方向のレンチキュラーのレンズの一部で全反射させ
て観察側に出射させることにより、視野角を拡げること
について提案し友（特願昭５６−５１１９４号、特願昭
５６−９１８９６号、特願昭５７−２９１７８号および
特願昭５７−５９３８９号）。このような独得なレンチ
キュラーを採用することにより、視野角度を±６０°程
度にまで広げることが実現した。このレンチキュラーレ
ンズは、全反射面の傾きを小さくすると、さらに±８０
０以上の角度まで光を出射させることが可能であるが、
これでは他の部分から出射する元の分布と離ｎてしまい
１元量の谷間が生じてしまうため、視野角度が±８０〜
９０’すなわち、はとんど真横の方向から眺めることの
できるスクリーンは得らｎなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、全反射面を有する上述のレンチキュラーレン
ズをさらに検討し、全反射面以外の曲面部にも一部全反
射をさせることにより、視野角度が±８０°以上となる
透過型スクリーンを提供しようとするものである。

（問題点ｔＳ決する友めの手段） 本発明は上記の如き問題点について検討した結果なさｎ
たもので、その要旨とするところは、投影面と観察面と
を備えた透過型スクリーンにおいて、観察面には垂直方
向に延びるレンチキュラーレンズが形成されており、し
かもそのレンチキュラーレンズケ構成するレンズ単位の
両伸には入射光がすべて全反射する全反射面が形成され
ており、レンズ単位の頂部にはこの全反射面に隣接して
おり全反射したｆｔ、に透過させかつ直進して入射する
元のほとんどを透過させると共に、一部の光を全反射し
て上記全反射面を通して出射するようになっている曲面
部が形成されていることを特徴とする透過型スクリーン
にある。

以下、本発明全実施例の図面に従って説明するが、第１
図および第２図は本発明の典型的な実施例を示す斜視図
である。

本発明の透過型スクリーンは、光源に囲う投灯 影面（Ａ）と、こｎと反＃Ｉ４＠であって観察者側に向
う観察面ＣＢ）とで構成され、この観察面（Ｂ）には垂
直方向に延びるレンチキュラーレンズが形成されている
。そしてこのレンチキュラーレンズを構成するレンズ単
位（１）には、その両側に直進して入射した入射光がす
べて全反射する全反射面（１ｇ、　（１１）と、レンズ
単位の頂部にあってこの全反射面（ｕ）、　（１１）と
隣接する２つの曲面部（１２）、　（１２）が形成され
ている。また第２図の例においては、上記曲面部（１２
）、　（１２）の間に、直進して入射する光を透過させ
るようになっている中央曲面部（１３）が形成されてい
る。本発明は、このようなレンチキュラーレンズにおけ
る曲面部（１２）、　（１２）に特徴をもたせたもので
あって、この曲面部（１２）、　（１２）が、上記の全
反射面（１１）、（１１）によって全反射さｆ′した光
を透過させ、かつ直進して入射する一ｙｔをほとんど透
過させると共に、一部の＋’を全反射して逆に上記全反
射面（Ｕ）、　（１１）より出射させる機能を有するよ
うにしたものである。

なお、本発明は特に観察面ＣＢ）におけるレンチキュラ
ーレンズに特徴を有しているため、投影面（Ａ）は第１
図および第２図のように平坦でも良いが、第３図および
第４図のように投影面にフレネルレンズ（２）全形成す
ると一層効果的であり、基材が一枚構成で優ｎたスクリ
ーンを提供できることとなる。また本発明における全反
射面（１っけ、図のように面線状でもよいが、外方が凸
の曲面状であってもよい。

次に本発明のスクリーンの光路特性を第５図に基づいて
説明するが、この例はｆ８４図に示すスクリーンの１つ
のレンズ単位（１）を拡大したものとなっている。

いまこのレンズ単位（１）における全反射面（１１）に
直進して光１−ＩＩが入射すると、この元は全反射し、
曲面部（１２）　’に通してＩ’−１ｔ’の如く出射す
る。この全反射面（１１）による全反射は、前述したよ
うに傾きの大小に工って出射する元の分布が異なる。す
なわち第６図（、Ａ）の如く全反射面（１１）の傾きを
大きくすると、出射する党は小さい角度で広がり、これ
を同図ＣＢ）の如く小さい傾きとすると大きい角度で広
がるが、あまｐ傾きを小さくすると、前述し次ように光
量の谷間ができて好ましくない。

次に第５図の曲面部（１２）に直進する元■から■のう
ち、そのほとんどを占める■−■の−ｚｈ、透過してｎ
’−ｍ’として出射するが、■−■の元は全反射するよ
うに設定されているため、■′−Ｖ′の如くきわめて大
きな角度と彦る工う全反射面（１１）から出射する６ま
友この例では、曲面部（１２）、　（１２）の間に中央
曲面部（１３）’を形成している几め、ここに直進した
元■−■は、ｖｔ’−ｗとして角度の小さい部分すなわ
ちスクリーン中心部分に出射する。本発明におけるレン
ズ単位は、このエラに４種（ｎ−ｎ、ｖｘ−■の光はほ
とんど重複するが）の光が出射し、そ几らの光は相互に
一部で重複しているため、±８０°以上の広い角度で光
が出射するものでありながら、光量の谷間ができるよう
なことがない。

なお、第５図では一部の曲面部について図示しているが
、当然他方の曲面部に入射する元も同様にして出射する
こととなる。し７ＩＣかつてこｎらの元の出射は、Ｉ’
−Ｆの間で概ね２０〜６０゜（−２０〜−６０°）、■
／　−Ｖ／の間で概ね５０〜〜９０°（−５０〜−９０
’）、ｎ／−ｍ７問およびＶ′−■′間では概ね０〜±
４０°となっている。なお厳密には■と■の間に僅かに
投影側に戻る光があるが、このもののロスは無視できる
。

また中央曲面部（１３）における全反射について考える
と、第７図（Ａ）のように入射する光（Ｑ）が、全反射
したのちもう１度曲面部で反射するすなわちとａ　ｂ　
ｃ（＜ｄ　’ｂ　ｃ＝　２０になると、投影側に戻って
しまうため好ましくなく、同図（Ｂ）のように４ａｂｃ
）　２θになｎば、全反射面（１１）の傾きが約７０°
程度であるため、概ね５０〜９０゜ときわめて広い角度
の範囲で出射することとなる。第７図（Ｂ）の如き元の
出射を確保するためには、曲面部（１２）における全反
射の部分を、できるだけ全反射面（１りより離ｎた箇所
に設け、しかも全反射面（１１）に５９接する１ＩＩｔ
−高くして、一旦全反射した光が曲面部（１２）の他の
部分に当らないようにするとよい。この曲面部（１２）
　ｔ−円弧で構成するときは、基材がアクリル樹脂（屈
折率１．　ａ　９　）の場合、ピッチ／曲率半径が１．
４〜１．９望ましくは１．９　Ｋ近い値にすると良い。

本発明のスクリーンにおいては、観察面に外光吸収層を
設けてコントラストを同上させることもできる。この場
合のスクリーンのレンズ単位（１）を示すのが、第８図
および第９図で、（３）が全反射機能を損ねないように
する友めの下地層、（４）がこの下地層（３）の上に設
けた外光吸収層である。このような外光吸収層（４）は
、外光を吸収する九め黒などの濃色にさｎるが、これを
直接全反射面（１１）に設けると、この面での吸収が起
きて全反射の効率を下げ、また曲面部で全反射した元の
出射ロスともなる。そこで、予め全反射面（１１）にス
クリーンの基材より低屈折率の透明物質層を設けるか、
金属蒸着あるいは金属反射塗料による金属反射層を形成
しておく必要がある。上述したようにこの全反射面（１
１）は、曲面部（１２）で全反射した元も出射させるた
め、ここに相当する部分（Ｘ）以外の面に外光吸収層（
４）を設けると工い＠ 第９図は第８図の全反射面（１１）の部分を拡大して示
しているが、同図（Ａ）では下地層（３）および外光吸
収層（４）をいずｎも（Ｘ）部を除いて形成している。

同図（Ｂ）は、下地層（３）として、低屈折率の透明物
質を用いた他の例で、この場合は（Ｘ）部に透明物質が
あっても差支えない。

このような下地層（３）お工び外光吸収層（４）の形成
は、本出願人がさきに提案した特願昭５７−４６９４９
号の方法に準拠して形成させることができる。この方法
の概略の工程を示すのが第１０図で、まず（Ａ）の如く
レンズ単位（１）の頂部に剥脱可能なマスキング層（５
）全形成し５次に（Ｂ）の如く低屈折率の透明物質から
なる下地層（３）ｔ−形成する。そしてさらにこの上か
ら（ＯＪの如く外光吸収層（４）全形成し、最後にマス
キング層（５）全除去しＣＤ）の如き製品とする。

なお、第８図および第９図のような全反射面（１１）上
の（ｒ）部全形成するには、第１０図（Ａ）のマスキン
グ層（５）全形成する際、若干全反射面（１１）に落し
込むようにして後工程で除去するか、あるいは第１０図
（Ｂ）と（りの工程で下地層（３）および外光吸収層（
４）全形成する際に、そｆらの粘度を下げて谷間の部分
に落し込むことにより達成できる。

本発明の透過型スクリーンに使用する基材としては、ア
クリル樹脂が最も適しているが、こｎＩＩ′ｉ光学特性
及び成形加工性の点からアクリル樹脂が特に優ｎている
からである。しかし、こｎに換えて塩化ビニール樹脂、
ボ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
いるときは、押出し成形、加熱プレス、或いは射出成形
によって、本発明に係る透過型スクリーンｔ−製作する
ことができる。

ま九本発明に係る透過型スクリーンの元拡散性全一層同
上させるためには、基材となる合成樹脂、例えばアクリ
ル樹脂にＳｉｎｇ、　０ａＯ０３゜Ａｚ２ｏ、　、　Ｔ
　ｉ０２　、　ＢａＳＯ４、ＺｎＯ，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するとよい。また基材に着色１施
して色調を整えることも有効である。さらに投影面（Ａ
）および／″１次は観察面ＣＢ）に微細なマット化処理
を施すことも有効である。

なお、下地層（３）として用いる低屈折率の透明物質と
しては、基材となる樹脂にもよるがフッソ系樹脂やシリ
コン系樹脂等用いらｎる。また外光吸収層（４）を形成
する塗料は、密着性の良い濃色塗料であればアクリル系
、塩化ビニル系、塩化ビニル−酢酸ビニル系等の塗料が
用いう几る。こｎらの形成のために用いらｎるマスキン
グ層（５）は、水溶性樹脂や酸やアルカリで溶解するイ
ンキが使用できる。

（実施例） 実施例１ 屈折率１．４９のアクリル樹脂を用い、樹脂板の製造時
に拡散剤として平均粒径４μのＢｉｂ。

を２　′５ｔ／ｍ”当り混入させた厚さ３１１１１のア
クリル樹脂板を用意した。このアクリル樹脂板を、焦点
距離ｆ　＝　１．１のフレネルレンズ面が形成さｆ′Ｌ
、た型と、ｆｓ１１図の如きレンズ単位が構成さｎるよ
り予め製作さｆした型との間にはさみ、温度１８０℃、
圧力４０　Ｋ；７７ｃｍ”の条件で熱プレスし、はぼ第
４図に示す如き透過型スクリーン全製造した。なお、第
１１図における度量衡のない数値の単位は■であり、曲
面部分の曲率半径ハ０，１−でそのときのピッチ／半径
＝１．９、中央曲面部の曲率半径はα５ｍでそのときの
ピッチ／半径＝　１．４２である。またこのときの設計
においては、（ｓｌ）の光が１５〜５０°、（Ｂ２）と
（８４）の光が０〜４０°１（Ｓｓ）の光が５５〜７５
゜にそｎぞｎ出射するようにした。このとき（Ｘ）の部
分の幅は３０ｐであった。

以上のようにして得られた透過型スクリーンの光学特性
を測定したところ、第１２図の如き結果が得らｎた。こ
の図から分る通り、本発明の透過型スクリーンは、６０
°付近で若干光量の低下があるものの、８５°まで光が
到達する良好なものであった。

実施例２ 実施例１で得らｎたスクリーンを用い、はソ第１０図に
示す工程によって外光吸収層を形成した。マスキング層
は、ポリビニルアルコールの９％水溶液を、１５０メツ
シユの版によるスクリーン印刷の処決で形成した。この
ときスクリーン印刷のスキージ圧を高め、全反射面の最
も上の部分から約１００μのところまでマスキング層を
形成した。次にフッ化ビニリデン奢メチルエチルケトン
に溶解し、岩田カップ（岩田塗装機社製）で３０秒の粘
度にしてロールコータ−で塗布した。乾燥後さらにこの
上に武蔵塗料社製黒色塗料［プラエース＋７１６ＡＭｊ
’ｉ同じ粘度にしてロールコータで塗布した。乾燥後マ
スキング層を除去したところ、はｙ第８図の如きレンズ
単位音もつスクリーンが得らｎ九。

このスクリーンの光学特性を測定し友ところ、第１３図
の如き結果が得らｎた。

また、このとき比較のためマスキング層をレンズ単位の
頂部のみに形成する工う、ポリビニルアルコールの１２
％水溶液を用い、２００メツシユの版によるスクリーン
印刷を施し、あとは上記と同様にして下地層および外光
吸収層全形成し、マスキングを除去してスクリーンを製
作した。この比較品の光学特性は第１４図に示す通りで
、第１３図に比べ５０°を超える角度で光量が極端に低
しており、本発明品の優位性が確認でき友。

（発明の効果） 本発明は以上の如き構成からなるものであるから、真横
に近い広い視野角度にわたって観察することのできる優
れ次透過型スクリーン全提供できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の典型的な実施例を示す部
分的な斜視図、第６図および第４図は他の実施例１示す
部分的な断面図、＠５図はレンズ単位における光路の説
明図、第６図は全反射面における光路の説明図、第７図
は曲面部分における光路の説明図、第８図は外光吸収層
を形成した例を示す部分断面図、第９図は第８図の一部
の説明図、第１０図は外光吸収層を形は実施例１に工っ
て得らｒｔた本発明品の光学特性を示すグラフ、第１３
図は同じ実施例２における本発明品の光学特性を示すグ
ラフ、第１４図は比較品の光学特性を示すグラフ、第１
５図扛一般的なレンチキュラーレンズの光透過特性の説
明図、第１６図はそのグラフである。 （Ａ）・・・投影面 ＣＢ）・・・観察面 （１）・・・レンズ単位 （１１）・・・全反射面 （１２）・・・曲面部 （１３）・・・中央曲面部 （２）−・・フレネルレンズ （５）・・・下地層 （４）・・・外光吸収層 （５）・・・マスキング層 簗、１図 地３図　　　　　　　　　　本４図 毛５図 秦ろ図 （、Ａ　）　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）も８ｒｆ
ＩＪ 幕ｑ図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
８）基１０図 本ＩＩ　図 トー−／、２　−一−−− ０１　５２　５３　　　！ｊ４ 葬、ｒ２’＠ 条１３閃 ａｉ＋負腹ｄｅｎ 本１４凹 趨野亀夷　ｄｅｌ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、投影面と観察面とを備えた透過型スクリーンにおい
   て、観察面には垂直方向に延びるレンチキュラーレンズ
   が形成されており、しかもそのレンチキュラーレンズを
   構成するレンズ単位の両側には入射光がすべて全反射す
   る全反射面が形成されており、レンズ単位の頂部にはこ
   の全反射面に隣接しており全反射した光を透過させかつ
   直進して入射する光のほとんどを透過させると共に、一
   部の光を全反射して上記全反射面を通して出射するよう
   になっている曲面部が形成されていることを特徴とする
   透過型スクリーン。 ２、全反射面に隣接して形成されている曲面部の間に、
   直進して入射する光をすべて透過させるようになってい
   る 中央曲面部を形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の透過型スクリーン。 ３、隣接する曲面部で全反射した光が出射する部分を除
   いた全反射面に、全反射機能を損ねないようにするため
   の下地層を介して外光吸収層を形成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の透
   過型スクリーン。 ４、下地層がスクリーンの基材より低屈折率の透明物質
   であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の透
   過型スクリーン。 ５、下地層が金属反射層であることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の透過型スクリーン。 ６、投影面にフレネルレンズが形成されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項ま
   たは第５項記載の透過型スクリーン。 ７、基材に拡散剤が混入されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項
   または第６項記載の透過型スクリーン。 ８、基材が着色されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項
   または第７項記載の透過量スクリーン。 ９、少なくとも一方の面にマット化処理が施されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３
   項、第４項、第５項、第６項、第７項または第８項記載
   の透過型スクリーン。