JPS6197602A - スクリ−ン用フレネルレンズ - 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、プロジェクションテレビ、スライド、マイク
ロフィルムリーダー等の透過製スクリーンに用いるスク
リーン用フレネルレンズに関するものである。

（従来の技術） 透過型スクリーンは、上記の如き用途分野に広く使用さ
ｎているが、視野角度が大きく、画面が明るくかつ均一
な明るさ全保持することが要求さｎている。特に画面が
大きくなると、中心部分の明るさに比べて四隅部分の明
るさが低くなシがちであゃ、最近は機器全体を小型イヒ
するため投射距離が短かくなる傾向にあることも反映し
て、−ｉ画面全体の明るさの均一性が望、　　ｔｎてい
る。

このように透過型スクリーンの明るさの均一性をも九せ
る次めには、従来からフレネルレンズを用いることが採
用さｎｌ一部で実施さｎている。ちなみにフレネルレン
ズを用いる先行特許としては、米国特許第２．２０［１
Ｌ６４６号明細書、米国特許第２．７２４５７３号明細
書、特開昭５６−１１７２２６号公報、特開５７−２０
５７２７号公報、特開昭５７−２１０５３１号公報等数
多（ｇらｎている〇 （発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのようなフレネルレンズは、一般的なも
のが用いらｎるだけで、必ずしも十分とはいえない面が
あった。

一般にスクリーンに画ｙＪヲ投写する場合、投写レンズ
の物理的特性として、Ｃｏｄ’θに反比例して周辺光量
が減少する所謂ＣｊｏＳ四乗則を避けることができない
。そこで本発明においては、中心部分の明るさ全低下す
ることなく、周辺部分の明るさを改善して、画面全体の
明るさを均一に維持しようとするものである。

（問題点全解決するための手段） すなわち本発明は、上記の目的全達成するためになさｎ
ｆｃもので、その要旨とするところは、中心部分は平坦
部だけで形成さｎてお９、中心部分から周辺部分にかけ
てレンズ群が形成されたサーキユラーフレネルレンズか
らなるものであって、上記レンズ群全構成するレンズの
うちの端部會除くレンズ単位に平坦部が形成さｎており
、かつ少なくとも中心部分の平坦部に光散乱処理が施さ
れていることを特徴とするスクリーン用フレネルレンズ
にある。

以下、本発明全実施例の図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例を示しており、図中（Ａ）が
サーキュラ−フレネルレンズの中心Ｋ（Ｓ分、（Ｂ）が
周辺部分であり、中心部分（Ａ）は平坦部（１）だけで
形成されており、周辺部分（Ｂ）はレンズ群（２）で形
成さｎている。そしてこのレンズ群（２）全構成するレ
ンズのうち端部全除くレンズ単位（２１）には、レンズ
部（２１Ａ）とともに平坦部（２１Ｂ）が形成さｎてお
ｉＬかも少なくとも中心部分の平坦部（１）には、例え
ば第２図に示す如き光散乱処理（１人）が施さｎている
。

上記例においては、レンズ単位（２１）の谷部に平坦部
（２１Ｂ）が形成さｎているが、逆にレンズ単位（２１
）の先端部に平坦部（２１Ｂ）が形成さｎていてもよい
。この例を示すのが第３図で、平坦部（２１Ｂ）の位置
が鼻なるだけで両者は実質的に変るものではなく、目的
に応じて選択すｎばよい。

また第４図は本発明の別の実施例を示しており、平坦部
（１）とレンズ群〔２〕で構成されたサーキュラ−レン
ズ面の反対面に、縦方向のレンチキュラーレンズ（３）
が形成さｎたものであシ、この場合には同図の如くサー
キュラ−フレネルレンズを元源側に向け、レンチキュラ
ーレンズ（３）面を観察者ＣＭ）側に向けて使用すると
よい。

このようにすると本発明による効果に加えて、水平方向
の視野角度を大きくすることができるが、この場合のレ
ンチキュラーレンズ（３）ハ他の任意の形状のものを選
ぶことができるし、また目的によっては横方向のレンチ
キュラーレンズ（３）ヲ選ぶこともできる。なお、図中
（０）はｃ　ｕ　Ｔ　％　　（Ｌ）は投写レンズである
。

第５図は本発明品の他の使用例を示すもので、第１図の
スクリーン用フレネルレンズに、別体のレンチキュラー
レンズシー）　（４）　ｔ−組合せたもので、このよう
に組合せると有効に使用することができる。

上記いずｎの例においても、本発明のレンズ群（２）全
構成するレンズのうちの端部を除くレンズ単位に平坦部
（２１Ｂ）が形成さ几ているが、その平坦部（２１Ｂ）
の占める面積は、中心から遠くなるに従い小さくなるよ
うにするとよい。このようにすると、明るさの均一性が
一層高まシ、不自然さがなくなるからである。

この場合の平坦部（２１Ｂ）の面積の減らした方は、目
的に応じて決めら詐るが、次の数式によって求めること
ができる。すなわちサーキュラ−フレネルレンズの中心
から半径ｒの位置で１つのレンズ単位に占める平坦部の
比率ｔ−にとするとき、この減らし方金第６図の如くあ
る点（ｒｔ、１）および点（ｒｚ、ｏ）の如く急激に変
化させると、この部分が他よシ際立って日の丸模様があ
られｎでしまう。そこで第７図の如く、ｋとｒの関係を
曲線状にすることにより、第６図の如き難点を排除しよ
うとするものである。

ｋ＝１に接し、かつ点（３ｒｌ　−）−ｒｚ　、１７５
）で直線に＝−二−十一−ニーに接する楕円で結ぶこと
ｒｚ　　−ｒｌ　　　　　ｒｚ　　−ｒｌとした。この
楕円の式は、 である。

また同様な考え方で、点に）ユニ、　１１２５　）　Ｔ
「 直線に＝□十□に接し、点（ｒｚ、ｏ）ｒｚ　　−ｒｌ
　　　　　ｒｚ　　−ｒｌで直線に＝ｏに接する楕円で
結ぶこととする。

この楕円の式は、 である。

したかってこｎらの楕円の部分を加味すると、次の■か
ら■の如き数式が導か詐ることとなる。

ただしｒ１≦ｒ３　（ｒｚ　　とする０■−ｒ五≦ｒ≦
−ｊ：−二ｒ３−・二＋ｒ、≧−のときは、とする ３ｒ１＋ｒ２≦ｒ≦ｒ１＋３ｒ２のときは、■−コーー
ー４ に＝　−＝−−ｒ　＋−：工−とする。

ｒｌ　−ｒｌ　　　　＃　ｒｚ　−ｒｌとする ■ｒ３≦ｒのとき、ｋ＝ｏとする このようにすると、第６図による弊害がなくなるので好
ましい。

なお、上記数式を求めるに当シ、点（１，０）と点（ｒ
ｌ、１）の中間点（Ｄ　１）で接する楕２＠ 円を設定しているが、この中間の点を若干移動サセテモ
ヨイ。Ｆ）　ＩＩ　ＩｌＣ点（３ｒ１＋ｒ２．ＣＬ　７
　ｓ　）、点（ｒｌ　＋３ｒ２　、α２５）および点（
ｒｓ、ｏ）　　についても、若干その位置を移動しても
よい。勿論上記の点全移動し次ときは、そｎに応じた数
式が求めらｎる。このような点の移動は任意に選べるが
、第６図の如きグラフに近づくことは望ましくない。概
ね第７図の如くすると好ましいが、点（３ｒ１＋ｒ２．
ｃＬ７５）ト点（ｒ１＋５ｒ２４　　　　　　−７−９
α２５）凱と もに点（ｒｌ＋ｒ２．α５）に近づけるよづにすると一
層好ましいこととなる。すなわちｒｌ　＝ｒｚ　＝−！
−ｒ３とすれば直線部分がなくなる。また点（１゜０）
で接するようにして、ｋ＝１の部分を無くしてもかまわ
ない。

本発明においては、少なくとも中心部分（Ａ）の平坦部
（１）に光散乱処理（１Ａ）か施さｎているが、この処
理は梨地面、ヘヤーライン面、微小レンズ群あるいは微
小プリズム群の形成等によって達成される。なお、こｎ
らの処理は、予め裏作型に形成し、こ−ｎｔ−転写する
のが一般的であるが、直接製品に設けてもよい。また拡
散性塗料の塗布による処理も可能である。このような元
散乱処浮け、目的に応じレンズ単位（２１）における平
坦部（２１Ｂ）に設けることもできる・また、平坦部は
もちろん、レンズ部分も含め全面的に光散乱性表面仕上
げとしてもよい口すなわち、この場合はダイヤモンドバ
イトなど脱血仕上げとなるパイ）１−使わず、超硬バイ
トなどで切削加工すｎばよい。

本発明のスクリーン用フレネルレンズに使用する基材と
しては、アクリル樹脂が最も逼しているが、これは光学
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、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ｎらの合成樹脂材料を用いるときは、
押出し成形、加熱プレスあるいは射出成形などによって
、本発明に係るスクリーン用フレネルレンズを製作する
ことができる。

また基材となる合成樹脂、例えばアクリル樹脂に８１０
１．０ａＣＯ３，Ａｚ＝ｏｓ、　ＴｉＯ２，Ｂａ８０４
．　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種ま九は
２種以上の添加物を媒体中に一様に混入することができ
るが、本発明の構成上この添加量を可及的に少なくする
ことができ、こｎによる明るさの保持にも貢献するもの
である。なお、基材に着色を施して色調金整えることも
有効である。

（実施例） 厚さ３聰、大きさ９５０Ｘ７２０ｓａｍで、製造時に平
均粗径４μの５ｉ０２　ｆ　１５９７ｍ”混入してなる
アクリル樹脂板を用意した。一方、サーキュラ−フレネ
ルレンズ用の型としては、ピッチがＱ、５ｍ１ｌＩ１１
で１／２ｒ１＝　１４０１１１１、ｒ２＝　５００　ｗ
ｘ、ｒ３＝ＡＯＯｍで、次の■〜■の数式全満足する平
坦部の比率ｋを求めて製作した。

■０≦ｒ≦７０のときは に＝１　　つまシ全部が平坦部 ■７０≦ｒ≦１８０のとき ■１８０≦ｒ≦２６０のとき に＝−一１−ｒ−）−１８７５ ■２６０≦ｒ≦４００のとき ■４００≦ｒのとき に＝Ｏ′）ま９全部レンズ部 なお、中央部分の平坦部に相轟する部分はダイヤモンド
バイトで鋭い細い溝を多数形成した。

ま念レンチキュラーレンズ面を形成する型として第８図
に示す如きレンズ単位に全反射面を有する世を用意した
。なおこのときのレンズ単位のピッチは１７瓢であった
。

以上のようにして用意さｎた２つの里の間に、アクリル
樹脂板をはさみ、温度１８０℃、圧力４０　Ｋ９７ｃｍ
”の条件で熱プレスし、スクリーン用フレネルレンズを
得た。このスクリーン用７レネルレンズ’ｊ−，４５イ
ンチのグロジエクションテレビにセットし、このま＼透
過型スクリーンとして用いたところ画面全体が均一で明
るいスクリーンが得らｎた。

（発明の効果） 本発明は以上詳述した如き構成からなるものであるから
、光拡散性の平坦部を巧みにとシ入ｆＬタサーキュラー
フレネルレンズにすることによシ、基材に混入する拡散
剤の量を減すことができ、基材内での光量ロスが少ない
ので結果として四隅部の明るいしかも均一な明るさをも
ったスクリーン用７レネルレンズを提供することができ
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はその
中心部分の拡大断面図、第３図は他の実施例を示す断面
図、第４図は本発明の他の実施例とその使用状態全説明
する平面図、第５図は本発明品の別の使用状態を説明す
る平面図、第６図および第７図は本発明における平坦部
の比率１求めるときの前提となるグラフ、第８図は実施
例におけるレンチキュラーレンズの形状を示す断面図で
ある。 （Ａ）・・・・・中心部分 （Ｂ）・・・・・周辺部分 （１）・・・・・平坦部 （２）・・・・・レンズ群 （２１）・・・・・レンズ単位、 （２１Ａ）・―−レンズ部、 （２１Ｂ）・・・平坦部 （１）−−・−・レンチキュラーレンズ見ｌ凹 黍２図 ＃４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心部分は平坦部だけで形成されており、中心部分
   から周辺部分にかけてレンズ群が形成されたサーキユラ
   ーフレネルレンズからなるものであつて、上記レンズ群
   を構成するレンズのうちの端部を除くレンズ単位に平坦
   部が形成されており、かつ少なくとも中心部分の平坦部
   に光散乱処理が施されていることを特徴とするスクリー
   ン用フレネルレンズ。 ２、レンズ群を構成するレンズ単位の平坦部の占める面
   積が、中心から遠くなるに従い小さくなるようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクリーン
   用フレネルレンズ。 ３、サーキユラーフレネルレンズの中心から半径ｒの位
   置における平坦部の占める比率にとするとき、ｋを次の
   数式（１）〜（５）を満足するように設定したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクリーン用フレ
   ネルレンズ。 ただしｒ＿１≦ｒ＿２＜ｒ＿３とする。 （１）０≦ｒ≦１／２ｒ＿１のときは、ｋ＝１とする。 （２）（１／２）ｒ＿１≦ｒ≦（３ｒ＿１＋ｒ＿２）／
   ４のときは、（ｒ−ｒ＿１／２）＾２／［（ｒ＿１／２
   ）＾２×（（ｒ＿１＋ｒ＿２）／（３ｒ＿１−ｒ＿２）
   ）］＋（ｋ−（５ｒ＿１−２ｒ＿２）／（６ｒ＿１−２
   ｒ＿２））＾２／（ｒ＿１／（６ｒ＿１−２ｒ＿２）＾
   ２＝１とする（３）（３ｒ＿１＋ｒ＿２）／４≦ｒ≦（
   ｒ＿１＋３ｒ＿２）／４のときは、ｋ＝［−１／（ｒ＿
   ２−ｒ＿１）］ｒ＋ｒ＿２／（ｒ＿２−ｒ＿１）とする
   。 （４）（ｒ＿１＋３ｒ＿２）／４≦ｒ≦ｒ＿３のときは
   、［（ｒ＿３−ｒ）＾２／（ｒ＿３−ｒ＿２）＾２×（
   −（（ｒ＿１＋３ｅ＿２−４ｒ＿３）／（ｒ＿１−５ｒ
   ＿２＋４ｒ＿３）））＋（（ｒ＿３−ｒ＿２）／（ｒ＿
   １−５ｒ＿２＋４ｒ＿３）−ｋ）＾２／（（ｒ＿３−ｒ
   ＿２）／（ｒ＿１−５ｒ＿２＋４ｒ＿３））＾２＝１と
   する。 （５）ｒ＿３≦ｒのとき、ｋ＝０とする。 ４、レンズ面の反対面にレンチキュラーレンズが形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項または第３項記載のスクリーン用フレネルレンズ。 ５、基材に拡散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、第２項、第３項または第４項記載
   のスクリーン用フレネルレンズ。