JPS62157023A - 背景映写スクリ−ンとその製造法 - 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】 本発明はスクリーン背後に配置した第一次影像源により
形成される影像をスクリーン前面上に再生することを意
図した背景映写スクリーンに関し、該背景映写スクリー
ンはアナモルフオテイックレンズ素子構造物と、該レン
ズ素子の焦点位置に透明孔を形成した吸光層とを含んで
なるものであるＱまた本発明はかかるスクリーンの製造
法にも関する。

アナモルフォティックレンズ素子とは互いに直交する２
方向において異なる曲率半径を有するレンズ素子である
。この映写スクリーンはかかるレンズ素子の二次元マト
リックスからなる。

スクリーンを観察する観者は、影像を形づくる明度変化
を無視するならば、影像の明度分布についてできるだけ
均一な印象を受けるべきである。

この観者は、観察空間と呼称するスクリーン前方空間に
位置する。明度はこの空間の中心から外側へ向かって減
少する。映写スクリーンから見て、観察空間は水平およ
び垂直の視角によって特徴付けられる。これらの視角は
、その端縁における明度が中心の明度の半分に減少して
しまう空間を画定する。水平および垂直視角の大きさは
スクリーンの光学的性質によって変わる。

背景映写スクリーンは就中、照明された環境で画像や光
景をスライドやフィルムのプロジェクタによって投映す
るか、または陰極線管（ブラウン管）上の画像や光景の
拡大像を、超大型陰極線管の代りに形成しようとする場
合に用いられる。

照明された環境で容認し得る品質の影像を得るためには
、スクリーンによって反射される周辺光を最少源となす
べきである。このことは鏡面反射と拡散反射の双方に当
て嵌まる。更に、例えば陰極線管のような第一次影像源
の強度が抑制されていたとしてもスクリーン明度は最大
であるベきである。

米国特許第４００３０８０号明細書には、スクリーンの
前面の吸光面における一連の透明点に入射光を集めるた
め二次元７１・リックスに配置した多数のレンズ素子を
背部に有する単一シートよりなる背景映写スクリーンが
記載されている。

この公知のスクリーンは、レンズ素子を担持する透明シ
ートに対する機械的安定性を具えている。

現今の技術によって製造されるシートはプラスチック製
である。温度や相対湿度の変動の影響下では、かかるシ
ートは寸法変化を来たすので、第一次影像源は最早や鮮
明には映写されず、観者が観察する影像も不鮮明となる
。スクリーンの安定性はより厚いシートを使用すること
によって増大しよう。しかし乍ら、これは、焦点距離お
よびレンズ素子の寸法に対し、またそのため光学系の品
質に対して影響を及ぼす。

機械的性質と光学的性質とが互いに実質的に独立し、第
一次影像源からの光の最大量が観察空間に到達すること
を保証し、且つ観察空間への周辺光の反射を最少限とな
す背景映写スクリーンを提供することが本発明の目的で
ある。

この目的による本発明の背景映写スクリーンは、光透過
性箔が平らな支持シート上に添設され、該箔の背部には
、アナモルフオテイツクレンズ構造物が設けられ、支持
シートに対向する前部には透明孔を有する吸光層が形成
されていることを特徴とする。

この構成によって、スクリーンの機械的性質と光学的性
質とを互いに実質的に独立に最適化し得ると共に、更に
、レンズ構造物と吸収層とを外部のａ成約および化学的
影響に対し適切に保護する。

背景映写スクリーンにおいて支持シートを使用すること
自体は英国特許第１５４８９４４号明細書により公知で
あることに留意すべきである。しかし乍ら、上記特許明
細書は、第一次影像源からの光を拡散させるため、レン
ズ構造物の代わりにワックスや重合体フィルムのような
光拡散材料の層を用いた映写スクリーンに関する。これ
らの材料は丈夫なシートの製造には適さない。更に、ラ
ンダム方向の光拡散に基づく光学的効果を有する背景映
写スクリーンは、観察空間における周辺光の反射および
信号光の分配に関して、本発明の背景映写スクリーンよ
りも不満足な性質を有する。実際上、視角は水平方向に
大で垂直方向には制限されていることが望ましい。信号
光とは第一次影像源から来る光である。

本発明の背景映写スクリーンは更に、段付面側がアナモ
ルフォティックレンズ構造物に向かい合い、平面側が第
一次影像源に向かい合ったフレネルレンズをレンズ構造
物と影像源との間に配設したことを特徴とすることもで
きる。このフレネルレンズは分散する信号光線を実質的
に平行光線としてレンズ構造物へ伝送する方向修正素子
を構成　。

する。フレネルレンズの所定の配向に対しては、実際上
すべての信号光は観者の方向へ向けられる。

米国特許第３８３２０３２号明細書には、平面側が第一
次影像源に向かい合っているフレネルレンズよりなる透
明映写スクリーンが記載されていることに注目すべきで
ある。しかし乍ら、上記特許明細書は、垂直映像域が主
として前部シートの前部表面における細条溝からの拡散
によって定められ且つ水平映像域が主として背部に垂直
に配置した円柱状レンズによって定められる背景映写ス
クリーンに関する。円柱状レンズに入射する周辺光の全
体的内部反射の結果、このようなスクリーンは依然とし
て周辺光の約１０χを反射する。

本発明の別の背景映写スクリーンは、光軸が箔への垂線
に関し、中心より端縁へ向かって増大する角度で延びて
いる相次ぐレンズを有するアナモルフォティックレンズ
構造物によってフレネルレンズが構成されることを特徴
とする。

かくして、それぞれのアナモルフォティックレンズはフ
レネルレンズのファセットを構成するので、フレネルレ
ンズは別の表面または別の支持体を必要としない。本具
体例においては、背景映写スクリーンは唯一枚のシート
を含んでなり、従って光を反射し得る二つの表面のみが
存在する。その上、唯一つの表面のみがレンズ構造物を
具えなければならず、このことはかようなスクリーンの
遺産において費用の節約となる。

光反射素子をそれらの光軸がスクリーンに対する垂線に
関して傾斜するようにして背景映写スクリーン上に配列
すること自体は、ドイツ実用新案第Ｇ３０２６７７３号
によって公知であることに注目すべきである。しかし乍
ら、上記実用新案においては、光反射素、子は映写スク
リーンの前部と背部との両方に配列されており、腫たこ
れらの素子はアナモルフォティックレンズの代りに水平
および垂直の畝を含む。明かに、この形態は、透明孔を
形成し且つシートと一体となった吸光層と組み合わせる
ことができない。

好ましくは、本発明の背景映写スクリーンは、水平およ
び垂直方向双方におけるアナモルフォティックレンズ素
子の寸法が約０．３鴫および０．５　ｍｍの間にあるこ
とを特徴とする。このように小さいピッチは映像の高い
解像度を意味する。

好ましくは、本発明の背景映写スクリーンは、吸光層に
おける透明孔がその表面積の２５χ未満を占めることを
特徴とする。全吸収面積は周辺光がスクリーンによって
反射される度合いに直接影響するので、透明孔を可及的
に小さくすることが重要である。本発明の背景映写スク
リーンにおいては、映像の明度を減殺することな（表面
積の約７５χ乃至８０χを吸光面となし得る。これは公
知のスクリーンに対する値いよりも可成り高い。

本発明の背景映写スクリーンの別の特徴的要件はスクリ
ーンの少なくとも一つの表面が非反射性であることであ
る。この処置によって信号光に対する映写スクリーンの
透過が増大し、映写スクリーンによる周辺光の反射が減
少することとなる。

これは、映像の明度とコントラストの改善を資す。

本発明の背景映写スクリーンの更に特徴とする要件は、
非反射面が微細起伏構造を具えており、その微細部分は
２００乃至６００ｎｍのオーダーの寸法を有することで
あり得る。「蛾の眼」構造と称するこの構造により、雰
囲気媒体の屈折率から映写スクリーンの屈折率への漸次
遷移が達成されるから、この反射防止コーティングの色
彩的および方向的怒度は、一枚またはそれ以上の薄層よ
りなる従来の反射防止性コーティングの感度よりも可成
り小さい。

本発明の背景映写スクリーンの製造法は、次の工程を以
下の順序で実施することを特徴とする。

すなわち、 （１）薄い透明箔の第一の側に金型中で成形したアナモ
ルフォティックレンズ構造物を転写する工程、（２）透
明箔の第二の側に感光材料を適用する工程、（３）レン
ズ構造物を通して感光材料を露光する工程、（４）感光
材料を非露光部分が不透明となるように現像する工程お
よび、 （５）箔の第二の側を透明な支持シートに添着する工程
。

表面の少なくとも一つが微細起伏構造を有する背景映写
スクリーンの製造法は、更に、微細起伏構造とは逆の構
造に形成された金型から出発して、微細起伏構造をレン
ズ構造物と同時に成形することを特徴とすることができ
る。この方法は、反射防止コーティングの両肘の適用を
最早や必要としないという利点を存する。

以下、ここに本発明の態様を、添付図面を参照し、実施
例により更に詳述する。

第１図は、例えばフェースプレート２上に画像や光景を
映像する陰極線管などの第−火影像源１を示す。この画
像は投映レンズシステム３によって背景映写スクリーン
４上に結像する。破線で表示した観察空間５から全映像
を満足に観察することができる。明かなことであるが、
陰極線管と投映レンズ構造物との組合わせはスライドや
フィルムプロジェクタで置き替えることができる。第１
図は投写システムの原理を説明するに過ぎないことに留
意すべきである。１個の陰極線管と一個の投映レンズシ
ステムの代わりに、例えば３個宛のそのような管とシス
テムとを用いてカラー画像を映写することが可能である
。

第２図は、本発明の背景映写スクリーンの一部を切り欠
いた図であり、スクリーンの積層構造を明瞭に示してい
る。同図は支持シート１１を示しているが、その厚さは
臨界的ではない。

″　実際のモデルでは、この厚さは３ｍｍと５　ｍｍと
の間の値いである。支持シートの背面は所望の光分散を
与える構造を具えている。この構造は、アナモルフォテ
ィックレンズ素子１７の二次元マトリックスを背部に形
成した薄い箔１６を含んでなる。

箔の厚さは、レンズ素子の所望の焦点距離および製造工
程中に受ける機械的応力によって定められる。

実際上は、この箔の厚さは０．２ｍｍと０．５　ｎｖｎ
との間である。

レンズ素子の水平方向および垂直方向における寸法は、
好ましくは０．３乃至０．５　ｍｍのオーダーである。

水平方向における曲率半径（Ｒｏ）と垂直方向における
曲率半径（Ｒｖ）とは異なり、従ってそれら二方向にお
ける視角も亦相違する。レンズ素子は球面レンズでも非
球面レンズでもよい。

箔１６はその前面に吸光層１４を具えており、吸光層に
は透明孔１５を形成し、レンズ素子１７への入射光の焦
点を透明孔内へ合わせる。かくして、実質的にすべての
信号光が小孔を通過する配慮を払うが、一方スクリーン
に入る周辺光の殆どは吸収されて最早や観察空間に到達
することはできない。

本発明の背景映写スクリーンの成る具体例においては、
Ｎ１４の表面積の約７５％が吸収表面である。

箔は、例えば紫外線硬化物質のようなものよりなる薄い
光重合性コーティング１３によって支持シート１１に添
着される。

第３８および第３ｂ図は、本発明の二つの実施例を示す
。これらの図において第２図と同じ要素は同一参照符号
で表示する。第３ａ図において、フレネルレンズ２０は
方向修正素子として映写スクリーンの背後に配設される
。第−火影像源からの光、すなわち左から入射する光は
、スクリーン１０に実質的に垂直に入射するようにフレ
ネルレンズ２０によって屈折する。

第３ｂ図は本発明の好ましい具体例を示す。この具体例
においては、各レンズ素子はフレネルレンズのファセッ
トと一体になっている。この事実は破線で示しである。

ファセットの向きは、関連するアナモルフオティックレ
ンズの光軸の方向によって定める。フレネルレンズは二
次元レンズであり得ること、すな″わち、水平および垂
直方向の２つの互いに直交する方向においてフレネル構
造を示し得ることに注目すべきである。使用分野によっ
て変るが、特定の環境下では、一方向だけ、例えば垂直
方向だけのフレネル構造を用いることで充分であろうし
、それがスクリーン製造を簡素化する。アナモルフォテ
ィックレンズとフレネルレンズとの組合せ構造は、影像
源から出る光を観察空間へ指向しこの空間で分散させる
ことを保証する。

信号光の透過を増大し、周辺光の反射を減少するために
、映写スクリーンの片側または両側を非反射性とするこ
とができる。この目的のために、該当する表面に、適宜
な屈折率と適宜な厚さをもった材料の１つ以上の層より
なるコーティングを設けることができる。しかし乍ら、
表面は「蛾の眼」構造、すなわち微細な凹部または凸部
を存し、凹部の深さ及び凸部の高さ並びに凹部間または
凸部間の間隔が使用される光の波長の半分の大きさのオ
ーダーである構造を具えていることが好ましい。この構
造により、例えば空気の如き環境媒体の屈折率から、ス
クリーン材料の屈折率へと漸次遷移する。

背景映写スクリーンの場合に特に、微細起伏構造は、一
枚またはそれ以上の薄層を含んでなる反射防止コーティ
ングに比して次の利点を有する。

入射光線の方向および波長への依存性が著しく減少する
。その構造は樹脂表面上での使用に極めて好適である。

反射防止コーティングを光学素子の表面上に適用する場
合には、好ましくはこの層を硬化させる。この目的のた
めに、この層およびその結果としての光学成分は高温に
曝される。この成分がプラスチックでできているならば
、このためにその光学的性質は変わるであろう。

光学素子を金型を使用するレプリカ法によって製造する
ならば、微細起伏構造は光学素子と同時に成形すること
ができる。

微細起伏構造の更に詳細については、「オプティカ・ア
クタ」（Ｏｐｔｉｃａ　Ａｃｔａ）１９８２年、第２９
巻、第７号、９９３〜１００９頁を参照され度い。

本発明の背景映写スクリーンの製造は次の工程で実施し
得る。

先ず最初に、所望のレンズに対応する構造の「マスター
」を数値制御されたフライス盤によって形成する。マス
ターから複数の金型を公知の金属被着技術によって作る
ことができる。

かくして得られた金型に、適度に柔い状態にある重合性
材料、例えば紫外線硬化物質を充填し、その後薄い透明
な箔１６をその上に圧着する。重合性材料の硬化後、固
化したレンズ構造物と共に箔を金型から取り除く。引き
続き、箔の他方の側に感光材料すなわちフォトレジスト
を設ける。フォトレジストは、レンズ構造物を通して露
光させる。

その後の操作は使用するフォトレジストのタイプによっ
て異なる。負のフォトレジストの場合には、このレジス
トはレンズ素子の焦点の位置で硬化する。露光せずに硬
化しなかったレジストを除去して吸光物質で置換する。

最後に、例えばまた、光重合性材料によって、箔を支持
シートと光学的に結合させる。

かくして製造した映写スクリーンは信号光の８０χ超を
透過し、周辺光の５χ未満を反射する。このスクリーン
に対する水平視角は約９０χであり、垂直視角は約２５
χである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、背景映写スクリーンの使用法の説明図であり
、 第２図は、本発明の前景映写スクリーンの積層構造を示
し、また 第３ａおよび第３ｂ図は、本発明を具体化した二つの映
写スクリーンを示す。 １・・・第−火影像源　　　２・・・フェースプレート
３・・・投映レンズシステム ４・・・背景映写スクリーン ５・・・観察空間　　　　　１０・・・スクリーン１１
・・・支持シート １３・・・光重合性コーティング １４・・・吸光層　　　　　　１５・・・透明孔１６・
・・箔 １７・・・アナモルフォティックレンズ素子２０・・・
フレネルレンズ Ｒ１１・・・水平方向の曲率半径 Ｒｖ・・・垂直方向の曲率半径 Ｆｌ［］、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スクリーン背後に配置した第一次影像源により形成
   される影像をスクリーン前面上に再生するためのもので
   あって、アナモルフォティック素子構造物と、該レンズ
   素子の焦点位置に透明孔を形成した吸光層とを含んでな
   る背景映写スクリーンにおいて、光透過性箔が平らな支
   持シート上に添設され、該箔の背部にはアナモルフォテ
   ィックレンズ構造物が設けられ、支持シートに対向する
   前部には透明孔を有する吸光層が形成されていることを
   特徴とする背景映写スクリーン。 ２、段付き面側がアナモルフォティックレンズ構造物に
   向かい合い、平面側が第一次影像源に向かい合ったフレ
   ネルレンズを前記レンズ構造物と前記影像源との間に配
   設した特許請求の範囲第１項記載の背景映写スクリーン
   。 ３、フレネルレンズがアナモルフォティックレンズ構造
   物によって構成されており、その相次ぐレンズは、光軸
   が箔への垂線に関し、中心より端縁へ向かって増大する
   角度で延びている特許請求の範囲第１項記載の背景映写
   スクリーン。 ４、水平および垂直の再方向におけるアナモルフォティ
   ックレンズ素子の寸法が約０．３ｍｍおよび０．５ｍｍ
   の間にある前記特許請求の範囲各項のいずれか１項に記
   載の背景映写スクリーン。 ５、吸光層における透明孔がその表面積の２５％未満を
   占める前記特許請求の範囲各項のいずれか１項に記載の
   背景映写スクリーン。 ６、スクリーンの少なくとも一つの表面が非反射性であ
   る前記特許請求の範囲各項のいずれか１項に記載の背景
   映写スクリーン。 ７、非反射面が微細起伏構造を具えており、その微細部
   分は２００乃至６００ｎｍのオーダーの寸法を有する特
   許請求の範囲第６項記載の背景映写スクリーン。 ８、次の工程を以下の順序で実施することを特徴とする
   前記特許請求の範囲各項のいずれか１項に記載の背景映
   写スクリーンの製造法。 （１）薄い透明箔の第一の側に金型中で成形したアナモ
   ルフォティックレンズ構造物を転写する工程、 （２）透明箔の第二の側に感光材料を適用する工程、 （３）レンズ構造物を通して感光材料を露光する工程、 （４）感光材料を非露光部分が不透明となるように現像
   する工程、および、 （５）箔の第二の側を透明な支持シートに添着する工程
   。 ９、微細起伏構造とは逆の構造に形成された金型から出
   発して、微細起伏構造物をレンズ構造物と同時に成形し
   、少なくとも一面に微細起伏構造物を設ける工程をも含
   む特許請求の範囲第８項記載の背景映写スクリーンの製
   造法。