JPS6187144A - 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、例えばビデオプロジェクタ−に用いられる透
過型スクリーンに関するもので、特にスクリーンの解像
度を向上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−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
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
られている。

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。これは投
影側から入射する平行光が、臨界角の条件と７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、視野範囲を拡げられないからである。

すなわち第１５図に示すように平行光（Ｌ）が入射した
とすると、そのときの媒体の屈折率をルとすれば、 ｎ、ｓｉｎθ＝：　ｓ１ｎψ＝１ となるときに全反射が起きてしまい、これ以上の（θ）
で入射した光は観察側に透過しないこととなる。またフ
レネルの式においては、界面での反射率ｒが、 で定義されるものであり、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、単純な円を構成単位と
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、これを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、水平方向の視野角度を拡げるために
検討した結果、光源からスクリーンに入射した光の一部
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
とについて提案した（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。

このうちの特願昭５７−２９１７８号のスクリーンにお
いては、レンチキュラーを構成するレンズ単位の両側傾
斜面を全反射面とすると共に、この全反射面の間に複数
の曲面部を形成している。このような構成にすると、３
管３レンズ方式のプロジェクションテレビのように、光
源からの入射光が異なって投影される場合においても光
の分布を均一にすることができるようになった。最近は
ブラウン管およびレンズの技術が向上し、投影する映像
の高精細度化が進められ、走査線も現行の５２５本から
１１２５本へと変りつつあるので、このような投影装置
に用いるスクリーンもできるだけ高解像度を維持するこ
とが要求されるようになってきている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はこのような状況に鑑み、視野角度が大きくかつ
解像度の高い透過屋スクリーンを提供しようとするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の如き問題点について検討した結果なされ
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
かもそのし７チキユラーレンズを構成するレンズ単位の
両側にはこの部分に入射した光を全反射して頂面の曲面
部より出射させる全反射面が形成されていると共に、レ
ンズ単位の頂部にはこの全反射面に隣接しかつ全反射し
た光を透過しかつ直進する光も透過する曲面部と、この
曲面部の間に位置する２以上に分けられ直進する光を透
過する中央曲面部とがそれぞれ連設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、本発明を実施例の図面に従って説明するが、第１
図および第２図は本発明透過塵スクリーンの実施例を示
している。

本発明の透過型スクリーンは、光源に向う投影面（Ａ）
と、これと反射側であって観察者側に向う観察面（Ｂ）
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全反射する全反射
面（１１）ｌ　（１１）と、レンズ単位の頂部にあって
この全反射面（ｎ）ｙ　（１１）と隣接する２つの曲面
部（１２）、（１２）と、この曲面部（１２）、　（１
２）の間に位置し、直進して入射する光を透過させるよ
うになっている２以上に分れた中央曲面部（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いて中
央曲面部（１３）を２以上に分け、スクリーンの中央付
近の解像度を高めるよう゛にしたものである。

なお、本発明は峙て観察面（Ｂ）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
図のように平坦でも良いが、第２図のように投影面にフ
レネルレンズ（２）を形成すると一層効果的であり、基
材が一枚構成で優れ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（１１）は、図のよう
罠直線状でもよいが、外方が凸の曲面状であってもよい
。

次に観察面にレンチキュラーレンズを形成した透過型ス
クリーンの解像度について説明する。

スクリーンの解像度は、スクリーン基材の厚さ、混入す
る拡散剤の量あるいはレンチキュラーレンズのピッチ等
が影響するが、このうち最も影響カ大きいのはレンチキ
ュラーレンズのピッチである。このピッチが大きくなれ
ば解像度が落ち、逆に小さくなれば解像度が高くなる。

この点をモデル的に説明するのが第３図で、いま一定間
隔（ｘ−ｙ＝ｘ’−ｙ’）の中に、レンチキュラーレン
ズのレンズ単位が数多くある場合、すなわちレンズ単位
のピッチが小さい場合（Ａ）と大きい場合（Ｂ）とを比
較すると、光が出射する割合の多い前者の方が細かい映
像が見えるようになる。例えば４０インチのプロジェク
ションテレビに塔載する透過型スクリーンについて考え
ると、スクリーンのサイズはほぼ８４０×６４０　ｍｔ
ｘとなるが、この場合レンチキュラーレンズのピッチが
１．２〜１．５龍以上となると、走査線が現行の５２５
本の場合でも解像度の低下が目立ち、概ね１．２　ｒｉ
ｍピッチが限界であるといわれている。

この点を本発明に適用して考えると、同様にレンチキュ
ラーレンズのピッチを小さくすることにより解像度を向
上させることができるわけであるが、レンズ単位（１１
が複合形であるため、第３図の単純円弧が連続したレン
チキュラーレンズのように相似形に小さくするわけにい
かない。特に本発明のピッチを小さくするときは、全反
射面（１１）に隣接する曲面部（１２）の曲率半径が小
さくなりすぎるため制約がある。一般的にいわれている
曲率半径の下限は５０μといわれているが、精度および
生産性を考えるとこの曲率半径を１００μ程度以上にす
ることが望まれる。

本発明はこのような状況をふまえ、レンチキュラーレン
ズの全体のピッチをそれほど小さくしなくても解像度が
高められるように、レンズ単位に設ける中央曲面部（１
３）を２以上に分けて構成したことを特徴とするもので
ある。

第４図は本発明の透過型スクリーンのレンズ単位（１）
と、さきに提案した透過型スクリーンのレンズ単位（１
′）を示すもので、本発明においては中央曲面部（１３
）を２つに分けて構成しているので、レンズのピッチ（
Ｐｌ）は同じでも中央曲面部（１３）　、　（１３’）
のピッチ（Ｐ、）はン　となり、このときの曲率半径（
Ｒ８）も号　とすることができる。

いまこのようなレンズ単位に、平行な入射光があったと
すると、そのまま直進して観察面に出射する光は、第５
図の如くとなり、本発明品（Ａ）が４箇所、比較品が３
箇所とその割合が多い。したがって、本発明品は比較品
に比べて％倍の解像度が改善される。次にスクリーンの
θ〜２０’　の範囲（これは対称となる０〜−２０°の
範囲でも同じである）について比較すると、第６図（Ａ
）ｔ（Ｂ）の如く本発明品が比較品に比べてｂ倍解像度
が向上する。また２０〜４０°（−２０〜−４００）の
範囲では、全反射面（１１）で全反射した光が出射しは
じめるため、第７図の如く出射することとなる。この場
合も本発明品の出射箇所が多（，５倍解像度が向上する
こととなる。なお、４０°（−４０°）を超える角度で
は全反射面（１１）からの光しか出射しないため、本発
明品も比較品も第８図（Ａ）ｆ（Ｂ）の如く同様で、両
者の解像度に差はない。これらの全反射面（１１）の角
度θは、基材の屈折率によって決定されるが、この例で
はアクリル樹脂を用い、θ＝７２．５°　としている。

以上説明したように本発明の透過型スクリーンは、中央
曲面部（１３）が２以上に分れて構成されているため、
Ｏ〜±４０’　の角度における解像度を向上させること
ができる。本発明の透過型スクリーンは、この角度を超
える範囲での解像度の向上は望めないが、実用的にはＯ
〜±４５゜以内の解像度が重要視されるので、実用上は
とんど問題なく使用することができる。なお本発明にお
ける中央曲面部（１３）の数は、図示した２つに限られ
るものではなく、最大１０程度までとすることができ、
また個々の形状、曲率半径を例えば第９図の如く変える
ことも可能である。

この中央曲面部（１３）は、ピッチ／曲率半径＝１．４
〜１．７程度の円弧として形成するのがより実用的であ
るが、非円形にすることもできる。

また本発明は以上のように構成しているためレンチキュ
ラーレンズ表面が細かくなり、外光が当ったときの表面
での拡散が増え、所謂写り込み現象も軽減させることが
できる。

さらに本発明の透過型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向上させることもでき
る。この場合のレンズ単位（１）を示すのが第１０図で
、（３）が全反射機能を損ねないようにするための下地
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
するため黒などの濃色にされるが、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
効率を下げることとなる。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。

このような下地層（３）および外光吸収層（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１１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
）を形成し、次に（Ｂ）の如く低屈折率の透明物質から
なる下地層（３）を形成する。そしてさらにこの上から
（Ｃ）の如く外光吸収層（４）を形成し、最後にマスキ
ング層（５）を除去しくＤ）の如き製品とする。本発明
においては、中央曲面部（１３）を２以上に構成してい
るため、必然的にこの部分の高さが低くなり、マスキン
グ層（５）の形成や一連の塗装が容易になる利点がある
。

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、これは光学特性および
成形加工性の点から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、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
透過型スクリーンを製作することができる。

また本発明に係る透過型スクリーンの光拡散性を一層向
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５ｉ０２　、　　ＣａＣ０，。

１１２０１　ＨＴｉＯ２、Ｂａ５Ｏ，ｔ　　ＺｎＯｐ　
　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
た基材に着色を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／または観察面（Ｂ）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れる。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よく、アク
リル系、塩化ビニル系、塩化ビニル−酢酸ビニル系等の
塗料が用いられる。これらの形成のために用いられるマ
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ＳｔＯ，を２３　Ｐ／”
当り混入させた厚さ３　ｘｔｘ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れた型と、第１２図（Ａ）
の如きレンズ単位が構成されるよう予め製作された型と
の間にはさみ、温度１８０℃で６分間加熱し、圧カフ　
０　ｋｇ／ｃ！ｒＬ”の条件で熱プレスし、はぼ第２図
に示す如き透過型スクリーンを製造した。なお、第１２
図（Ａ）における度量衡のない数値の単位はＵであり、
曲面部（１２）の曲率半径は０．１　朋、中央曲面部（
１３）の曲率半径は０．２５　ｍｍでそのときのピッチ
／半径＝１．４４である。また比較のため第１２図（Ｂ
）の如き形状のレンズ単位を有するスクリーンを同じ材
料１条件で製造した。（このときの曲面部（１２′）の
曲率半径は０．１龍、中央曲面部（１３’）の曲率半径
は０．５　ｖ＊である。） 以上のようにして得られた２つの透過型スクリーンの光
学特性を測定したところ、第１３図（本発明品）および
第１４図（比較品）の如き結果が得られた。両者は細か
い箇所で若干の違いはあるものの、はとんど同じ特性で
あることが確認できた。またプロジェクタ−を用いて解
像度チャートを４０インチ（８４０Ｘ６４０朋）の大き
さに投影し、判読しうる最大の本数を測定したところ第
１表の如き結果が得られた。

第　　１　　表 実施例２ 実施例１で得られたスクリーンを用い、はぼ第１１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１２％水溶液を、２００メ
ツシユの版によるスクリーン印刷の処決で形成した。乾
燥後フッ化ビニリデンをメチルエチルケトンに溶解した
塗料を、スプレー塗装機にて塗布した。乾燥後さらにこ
の上に穴蔵塗料社製黒色塗料「プラエース’Ｈ１６ＡＭ
Ｊを同じ粘度にしてロールコータで塗布した。この後マ
スキング層の部分を下地層および外光吸収層とともに剥
脱した。

このようにして得られた透過型スクリーンは実施例１の
性能にさらにコントラストが向上した良好なものであっ
た。

（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、視野
角度が大きくしかも正面付近の解像度が向上した写り込
みの少ない透過型スクリーンを提供しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す部分的な
斜視図、第２図は他の実施例を示す部分的な断面図、第
３図はレンチキュラーレンズの直進する光路の説明図、
第４図および第８図は本発明品と比較品の異なる角度に
出射する形状および光路の説明図、第９図は本発明の更
に他の実施例を示すレンズ単位の拡大断面図、第１０図
は外光吸収層を形成した例を示す部分的な説明図、第１
１図は外光吸収層を形成するための概略的な工程図、第
１２図は実施例１に用いた本発明品と比較品のレンズ単
位の拡大図、第１３図および第１４図は同じ〈実施例１
における本発明品と比較品の光学特性を示すグラフ、第
１５図は従来のレンチキュラーレンズの光路の説明図、
第１６図は同じくその光学特性を示すグラフである。 ■）・・・・・投影側 （Ｂｌ・・・・・観察側 （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 （３）・・・・・下地層 （４）・・・・・外光吸収層 ＋５１・・・・・マスキンク層 纂１図 召　　　　　　　　　　　　　　　　？（Ａ）　　　　
秦３図　　　　１８） （Ａ）　　　　　　奉ｉ図　　　　ｔＢ＋（Ａ）　　　
　　　　　　膚し　５　〔弓　　　　　　　　（Ｂ〕（
Ａ）　　　　　　　　　　　　基ξ乙　凹　　　　　　
　　　　（８）第７図　　　（Ｂ） ＜Ａ） ＣＡ）　　　　　　　　　　　屓−ａ　面　　　　　　
　　　（Ｂ）拳ｑ図　　　　　　　も１゜凹 嶌ＩＩ図 １し１２　ト乙　　　　　　　　　（Ｂ）（Ａ） 尾／ろ図 尾　ノロ　　図 秦１３関 ！／４図 視計内夷（ｄｔ４） 手続補正書（方式） ％式％ ■、小事件表示　　　　　　　　通 特願昭５９−１３０５５６号 ２、発明の名称 透過型スクリーン ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 （６０３）三菱レイヨン株式会社 取締役社長　河　崎　晃　夫 ４、代　理　人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 昭和６０年１０月９日（発送日昭和６０年１０月２９日
）６、補正の対象 （１）　　明細書第２０頁第５行〜第６行の［第４図お
よび第８図］を「第４図ないし第８図」に補正する。 （以上）

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この部分に入射した光を
   全反射して頂面の曲面部より出射させる全反射面が形成
   されていると共に、レンズ単位の頂部にはこの全反射面
   に隣接しかつ全反射した光を透過しかつ直進する光も透
   過する曲面部と、この曲面部の間に位置する２以上に分
   けられ直進する光を透過する中央曲面部とがそれぞれ連
   設されていることを特徴とする透過型スクリーン。 ２、中央曲面部が、ピッチ／曲率半径＝１．４〜１．７
   の円弧で構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の透過型スクリーン。 ３、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が形成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項記載の透過型スクリーン。 ９、投影面および／または観察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。