JPS62286029A - レンチキユラ−レンズシ−ト - 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、投写形テレビ受像機において、その受像管か
ら画像を投写されるための透過形スクリーンに関するも
のであり、更に詳しくは、フレネルレンズシートと組み
合わせて該透過形スクリーンを構成するレンチキュラー
レンズシートに関スるものである。

〔従来の技術〕

一般に、かかる透過形スクリーンからの出射光の水平、
及び垂直方向の指向特性を規定する要因として、次に示
す２種類のものが知られている。

その一つは、レンチキュラーレンズシートに形成された
凸シリンドリカルレンズの形状であり、他の一つは、レ
ンチキュラーシートに混入する拡散剤の種類及び、混入
比率である。

しかしながら後者の方法によって拡散剤の混入比率を大
きくすると拡散剤により光の反射が増加し、出射面から
の出射光量が減少するという問題を生じるし、また拡散
剤の混入によっては、水平及び垂直方向側々の指向特性
を制御できないういう問題もある。

この為、指向特性の制御は、前者のレンズ形状による方
法を主体とし、後者の拡散剤による方法と併用して行な
われている。

このよう力従来の指向特性の制御方法を採用したレンチ
キュラーレンズシートの例としてハ、特開昭５８−２２
１８５３号公報記載の例を挙げることができる。この例
では、レンチキュラーレンズシートの基材である合成樹
脂１００％重量部に対して混入する光散乱物質の比率、
及び粒径を規定し、かつ入射面、出射面のレンズ形状及
び間隔をも規定している。

かかる従来のレンチキュラーレンズシートの横断面図を
第４図に示すが、同図に見られるように、この形状では
、入射面の凸シリンドリカルレンズ凸 ンズの焦点距離と等しい位置に出射面を配置している。

なお、５２は光吸収体である。

また特開昭５８−２０！Ｍ４０号公報に記載の如き従来
例では、入射面を構成する凸シリンドリカルレンズと中
心対中心が対応するように、出射面を構成する凸シリン
ドリカルレンズを配置してい石。このため、入射面のも
つ光軸に対して平行な光ａｔ　ｂ、ｃ、　ｄ、ｅ、ｆは
（第４図においても見られるように）出射面において１
ｔｒ一点に収束する。

そこで出射面の非集光部の面積が大きく増れ、該非集光
部に光吸収体５２としての塗膜を塗布することにより、
外光に対してコントラスト劣化の少ない画像が得られる
という効果を有している。

しかしながら、前記従来技術においては、入射面を構成
する凸シリンドリカルレンズに対して斜めより入射する
光綜については、配慮が壜されて６一 いなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来用いられている上述のようなレンチキュラーレンズ
シートヲプロジエクションテレヒ（投写形テレビ受像機
）に使用した場合の問題点を図を径間して以下、説明す
る。

ｍ５［、プロジェクションテレビの光学系を一般的に示
す横断面図である。同図に見られるように陰極線管の配
置は、緑色陰極線管４２を中心に、左右に青色陰極線管
４１、赤色陰極線管４３が横方向にインライン配置され
ている。なお、４４は投写レンズである。

このため、スクリーン上で色ずれ（カラーシフト）のな
い正規の映像を得ようとすると、構造上特別な配慮が必
要となるが、以下、とのととについて説明する。

すなわち、青色陰極線管４１と投写レンズ４４及び、赤
色陰極線管４３と投写レンズ４４が、フレネルレンズシ
ート４５に正しく対向せず、角度β１（以下、この角度
を集中角と云う）だけ煩いた配置とガっているため、こ
れら陰極線管４１゜４３からの出射光は集中角β１だけ
斜めに力ってフレネルレンズシート４５に入射スル。

さらに、フレネルレンズシート４５から出射してレンチ
キュラーレンズシート４６の入射面に入射する光も第６
図に示すように集中角β１だけ、青色投写光および赤色
投写光は緑色投写光に対して傾きを持つこととなる。

このような状況に対し、従来のレンチキュラーレンズシ
ートは、斜め方向から入射する光についての特別な配慮
がなされていまかったため、レンチキュラーレンズシー
トの正面から映像を見る場合はともかく、右または左方
向にずれた位置から見ると、青色が強調された青味がか
った映像になったり、赤色が強調された赤味がかった映
像になったりして、カラーシフトが発生し、画質を損な
うことになっていた。

以下、このようなカラーシフトの発生するメカニズムに
ついて具体的に説明する。

一般に、レンズを構成する物質の屈折率の逆数を離心率
として描いた楕円曲線の長軸との交点を中心とする曲線
部分をもってレンズ断面形状としたレンズ面では、光軸
に平行な先縁は、無収差でその焦点位置に収束する。

この性質を利用して、レンチキュラーレンズシートの入
射面を構成する凸シリンドリカルレンズの断面形状を上
述のような楕円曲線の形状とする。

かかるレンズに対する入射光線の追跡モデル図を第７図
に示す。

第７図において、Ｓは上述の楕円曲線によるレンズ面、
Ｐ、Ｐ’は楕円の焦点、ｔはレンチキュラーレンズシー
トの厚さ、ｔｌは入射光線位置から見たレンズ面の高さ
、ｈは光軸（Ｘ軸に一致）から入射光線までの高さ、θ
５はレンチキュラーレンズシートからの先縁の出射角、
Ｎ２はレンチキュラーレンズシートを構成する素材の屈
折率、Ｎ１は空気の屈折率（１，００）、とすると、次
の式が成立して出射角θＳは次のように求まる。先ず楕
円の一般式により １１−ｅ” ｔ　＝　ａ　十ａａ　　　　　　　　　　　＝”　（２
）今、離心率１３−１／Ｎ２　　　　　　　　・・・・
・・（３）とおく。

上記（５）式を（６）式へ代入する。今ｙ−ｈ　　で・
・・・・・（７） ただし、Ｎ２ニスクリーン素材の屈折率Ｎ１：空気の屈
折率（１，００） ｈ　：入射光線高 ｅ　：　Ｎ２の逆数 ａ＝ｔ／（１＋ｅ） 任意のシート素材について、凸シリンドリカルレンズの
ピッチ（レンズ面の最外部を通る入射光線の高さをｈと
するとき、該ピッチは２１１となる）が定まり、レンズ
面の最外部を通る光線の出射角θ５が与えられると、上
記（７）式を変形することにより、レンチキュラーレン
ズシートの厚さｔが求まる。

先にも参照した第６図は、従来例として、入射面と出射
面の各レンズ形状を同一の楕円曲線部分に従う形状とし
たレンチキュラーレンズシートの形状を示す横方向断面
図であるが、同図に見られるように、楕円形に従う凸シ
リンドリカルレンズの光軸に平行な光は実線で示すよう
に出射面で一点に収束し、各光線の出射角の制御も可能
であるが、集中角β１だけ斜めより入射した光は、出射
面上で一点には収束せず、出射光の出射角も制御するこ
とができない。

第８図は、第６図に示したのと同様な、入射面と出射面
をそれぞれ楕円曲線に従うレンズ形状とし、集中角β１
を８．９度、入射レンズの有効径を１、２　ｍｍ、出射
レンズの有効径を０６ｍｍとし、さらにレンズ面間隔を
１．５　ｍｍとした従来のレンチキュラーレンズシート
を、普通のフレネルレンズシートと組み合わせることに
より構成した透過形スクリーンにおける指向特性を光学
計算により求めて示した特性図である。

第８図において、指向角０度のときは、赤、緑、青の各
映像光がは父同じ輝度を示すが、指向角が右側へずれる
につれ、赤色映像光の輝度が他の映像光のそれより強く
なり、指向角が左側へずれるにつれ、青色映像光の輝度
が他の映像光のそれより強くなる傾向にあることが認め
られるであろう。

つまり第５図で云うと、フレネルレンズシート４５とレ
ンチキュラーレンズシート４６とで構成される透過形ス
クリーンを、観視者４８として、向かって斜め左方向か
ら見た場合には、青色映像光が強調され、その反対側か
ら見ると、赤色映像光が強調されるという具合に１いわ
ゆるカラーシフトが観視位置によって生じ、画質を損な
っていたわけである。

本発明は、従来のレンチキュラーレンズシートを用いた
透過形スクリーンにおけるかかるカラーシフトの発生を
無くすることを解決すべき問題点としている。従って本
発明は、上述のことを可能にするレンチキュラーレンズ
シートを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第９図は本発明によるレンチキュラーレンズシートの原
理的構成を示す横断面図である。

同図を参照して、問題点を解決するための手段を説明す
る。すなわち、上記目的は、レンチキュラーレンズシー
トにおいて、その映像光入射［Ｓ１側は、凸シリンドリ
カルレンズ形状をなし、出射面Ｓ２側も同じく凸シリン
ドリカルレンズ形状をなし、前記入射面Ｓ１側を構成す
る凸シリンドリカルレンズの形状としては、その中心部
曲率半径Ｒ１が、下記（イ）式で示される楕円曲線の長
軸との交点を中心とする曲線部分の曲率半径Ｒ（〜ｂ”
／ａ）と比較して、下記（ロ）式で示される範囲内にあ
り、かつレンズ周辺部のレンズ中心軸に沿ったレンズ中
心部からの落ち込み寸法（レンズ高さ）ｔ５′が下記（
ハ）式に示される範囲内にあり、 かつ前記出射面Ｓ２側を構成する凸シリンドリカルレン
ズの形状としては、該形状を表す下記（式の２次微分に
当たる下記（ホ）式で与えられる値よりも、レンズ中心
軸と直交する方向に沿ったレンズ中心部付近の形状部分
においては小さく、中心部からレンズ中心軸と直交する
方向に沿った距離１．が、前記レンズ中心部付近の形状
部分を除き、下記（へ）式で示される距離ｔに対しｓｌ
Ｈ〈ｌの関係を満足する範囲で唸、下記（ホ）式で与え
られる値よりも大きく、ｉｓ＞ｌの関係を満足する範囲
では、その曲率半径Ｒｓが前記ｔ５が犬となるに従い、
次第に小さくなる如き形状となるように、前記（ニ）式
における非球面係数を決定する仁とにより達成される。

記 （ｘ”／ａ”）＋（ｙ２／ｂ２）＝　１　　　　　　＝
　（イ）但し、ｂ”ｗ　ａ”（１−ｅ＝１ ／Ｎｚ Ｎ２１ｊＬ’ンチキユラーレンズシートｅｉｌ成する素
材の屈折率（Ｎ１は空気の屈折率１．００である）ｙは
短軸、Ｘは長軸でレンズ中心軸と一致する軸 Ｌ４Ｒ＞Ｒ１＞Ｅｌ　　　　　　　　　・間・（四）ｔ
５＞　１５’　）　０．７ｌ５　　　　　　　　　　・
・・・・・（ハ）但し、ｔ５は、レンズの面形状を表す
曲線が前記（イ）式で示される楕円曲線の長軸との交点
を中心とする曲線部分で表される如きレンズ形状におけ
るレンズ周辺部の、レンズ軸方向に沿ったレンズ中心部
からの落ち込み寸法（レンズ面の高さ）を示す。

Ｙｌ　／　ＲＤｌｌ 十ＡＤ−Ｙ’＋ＡＥ−Ｙ’＋ＡＦ−Ｙ’＋ＡＧ−Ｙｌ’
−１５−・・・・・・（ニ） 但し、ｘＨレンズ中心軸と一致する方向ＫＸ軸をとり、
レンズの半径方向をＹ軸にとったときのレンズ面の高さ
（Ｙの関数）をなし、Ｙは半径方向の距離を示し、ＲＤ
は曲率半径を示し、ＣＣ，ＡＤ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧはそ
れぞれ係数である。

ｔ−１１（１／Ｎ２）ｔａａβ１　　　　　　　川・・
・（へ）但し、β１は入射角５−ＩＡはレンズ間隔を示
す。

〔作用〕

本発明によるレンチキュラーレンズシートによれば、映
像光入射面を構成する凸シリ／トリカルレンズの光軸に
平行に入射する緑色映像光に対しては、はぼ球面収差が
ない状態として、対応する凸シリンドリカルレンズの出
射面に収束させるように入射面の凸シリンドリカルレン
ズ形状及び入出射面の凸シリンドリカルレンズ間隔が選
択されている。さらに緑色映像光の出射光分布は、前記
出射面の凸シリンドリカルレンズの光軸近傍の形状によ
り決定される。

一方、入射面の凸シリンドリカルレンズに斜め方向から
入射する青色映像光及び赤色映像光のシートからの出射
光分布は、出射面を構成する凸シリンドリカルレンズの
光軸から離れ九周辺部の形状によりそれぞれ任意の分布
とすることができるのでカラーシフトの大幅な低減が可
能なスクリーンが実現できる。

（実施例〕 次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例としてのレンチキュラーレン
ズシートにおけるレンズ形状を示す横断面図である。同
図において、レンズピッチＰ、は、従来のレンチキュラ
ーレンズのそれと同等の１．２ｍｍとし、シート素材の
屈折率を１．５６とした場介の設計値を具体例として以
下に示す。

一般にレンズ面は、そのレンズの光軸をＹ軸とし、これ
に直交する軸をＹ軸とすれば次の（ト）式で示される。

但し、ＲＤは曲率半径、ＣＣ，ＡＤ、ＡＦ、ＡＧはそれ
ぞれ係数である。

上記（ト）式にそくして、本発明の一実施例としての凸
レンチキュラーレンズの仕様（入射面形状及び出射面形
状）を示せば次の通りである。

１１＝ｔ！５５１１ｍｍ、Ｌ１−０．！Ｍｍｍ、Ｌ２−
０．７ｍｍ。

ＰＯ”’ｔ２ｍｍ 入射面の形状は、非球面量が小さく楕円形状に近いもの
となっており、さらにルンズ間隔も上記（７）式により
最適設計している。この為、レンズの光軸Ｙに平行に入
射した映像光は、球面収差の影響をほとんど受けること
なく出射面の光軸上の点付近に収束する。

一方入射面に集中角β１分だけ斜めに入射する映像光は
、入射面で屈折後、出射面において光軸る。この為、凸
シリンドリカルレンズの非球面量状を大きく変化させ、
出射光の光分布を最適化している。

以上述べた実施例の指向特性を第２図に示す。

同図において、赤色及び青色映像光は、何れも双峰性の
特性となっており、人出射面が楕円形状で離心率がシー
ト素材の屈折率の逆数となっている従来技術によるシー
トと比較して、カラーシフトは、指向角２５度で５０％
、指向角２０度では６４％改良されていることが第８図
を併せ参照することにより認められるであろう。

一方、第１図において見られるように、本実施例による
レンチキュラーレンズシートは、以下示す理由により成
形性においても従来技術によるシートより優れている。

（１）入射面を構成する凸シリンドリカルレンズの平均
曲率が大きく、落ち込み量ｔ４が小さい。

（２）出射面の突起２５からレンズ面下端までの落ち込
み量ｔ３が小さい。

（３）出射面を構成する凸シリンドリカルレンズの平均
曲率が大きく、落ち込み量ｔ２が小さい。

（４）出射面に形成された突起２５と、出射面を構成す
る凸シリンドリカルレンズの有効部Ｌ１との間に平坦部
（Ｌ２−Ｌｌ）β２が存在する為、レンズ面の転写性が
向上する。

さらには、突起部２５の平坦部に光吸収体２４による遮
光層を設けることにより、外光に対してコントラスト劣
化の少ないシートを得ることができる。

前記（ト）弐に示す形状の２次微分の値を、従来技術で
おる離心率が、レンチキュラーレンズシート素材の屈折
率の逆数で示される楕円形状を有するレンチキュラーレ
ンズ面の２次微分の値と比較して第３図に示す。

従来技術によるレンズ面の２次微分の絶対値は、本発明
による形状の２次微分の絶対値に比べ、中心軸付近で大
きく、第９図に示す １５　＝　１１−　ｔｏ　β１　付近で大きくなってい
ることが理解されるであろう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以下に示す効果が期待できる。

（１）赤色映像光と青色映像光の差によって規定するカ
ラーシフトについては、出射面を構成する凸シリンドリ
カルレンズの形状により、大幅な低減ができゐ。

（２）レンズ面の落ち込み量が小さく従来技術のシート
に比べ成形性の向上が、期待できる。

（５）又、入射面を構成する凸シリンドリカルレンズに
よりほぼ無収差で出射面に光が収束するため、出射面の
非集光部の面積が大きくなり、この部分に光吸収体によ
り遮光層を形成することにより外光に対するコントラス
ト劣化が大幅に軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す横断面図、第２図は本
発明の一実施例の指向特性を示す特性図、第６図トレン
ズ形状の２次微分値を従来例と本発明の実施例とで比較
して示した特性図、第４図は従来のレンチキュラーレン
ズシートの一例の横断面図、第５図はプロジェクション
テレビの光学系を一般的に示す横断面図、第６図は従来
のレンチキュラーレンズシートの他の例の横断面図、第
７図は従来の凸シリンドリカルレンズにおける光線追跡
のモデル図、第８図は従来のレンチキュラーレンズシー
トをフレネルレンズシートと組合せてｌ＃成した従来の
透過形スクリーンの指向特性を示した特性図、第９図は
本発明によるレンチキュラーレンズシートの原理的構成
を示す横断面図、である。 符号の説明 ２１．４１Ｓ、５１．６１・・・・・・レンチキュラー
レンズシート、２２・・・・・・出射面、２３・・・・
・・入射面、２４　、５２・・・・・・光吸収体、２５
・・・・・・突起、４１・・・・・・青色陰極線管、４
２・・・・・・緑色陰極線管、４３・・・・・・赤色陰
極線管、４４・・・・・・投写レンズ、４５・・・・・
・フレネルレンズシー）、５２・・・・・・光吸収体、
４　ａ・・・・・・観視者、Ｎ１・・・・・・空気の屈
折率、Ｎ２・・川・レンチキュラーレンズシート素材の
屈折率、β１・・・入射角、β２・・・・・・屈折角、
β５・・回出射角、Ｒ１・・・・・・中心部曲率平径 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 第１図 第２図 中、００℃のに

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フレネルレンズシートと組み合わせて透過形スクリ
   ーンを構成するレンチキュラーレンズシートにおいて、 その映像光入射面Ｓ＿１側は、凸シリンドリカルレンズ
   形状をなし、出射面Ｓ＿２側も同じく凸シリンドリカル
   レンズ形状をなし、前記入射面Ｓ＿１側を構成する凸シ
   リンドリカルレンズの形状としては、その中心部曲率半
   径Ｒ＿１が、下記（イ）式で示される楕円曲線の長軸と
   の交点を中心とする曲線部分の曲率半径Ｒ（＝ｂ＾２／
   ａ）と比較して、下記（ロ）式で示される範囲内にあり
   、かつレンズ周辺部のレンズ中心軸に沿つたレンズ中心
   部からの落ち込み寸法（レンズ高さ）ｌ＿５′が下記（
   ハ）式に示される範囲内にあり、 かつ前記出射面Ｓ＿２側を構成する凸シリンドリカルレ
   ンズの形状としては、該形状を表す下記（ニ）式の２次
   微分（ｄ＾２Ｙ）／（ｄ＾２Ｘ）の絶対値が、下記（イ
   ）式の２次微分に当る下記（ホ）式で与えられる値より
   も、レンズ中心軸と直交する方向に沿つたレンズ中心部
   付近の形状部分においては小さく、中心部からレンズ中
   心軸と直交する方向に沿つた距離ｌ＿３が、前記レンズ
   中心部付近の形状部分を除き、下記（ヘ）式で示される
   距離ｌに対し、ｌ＿３＜ｌの関係を満足する範囲では、
   下記（ホ）式で与えられる値よりも大きく、ｌ＿３＞ｌ
   の関係を満足する範囲では、その曲率半径Ｒ＿３が前記
   ｌ＿３が大となるに従い、次第に小さくなる如き形状と
   なるように、下記（ニ）式における非球面係数を決定し
   たことを特徴とするレンチキュラーレンズシート。 記 （ｘ＾２／ａ＾２）＋（ｙ＾２／ｂ＾２）＝１・・・・
   ・・（イ）但し、ｂ＾２＝ａ＾２（１−ｅ＾２） ｅ＝１／Ｎ＿２ Ｎ＿２はレンチキュラーレンズシートを構成する素材の
   屈折率 ｙは短軸、ｘは長軸でレンズ中心軸と一致 する軸 １．４Ｒ＞Ｒ＿１＞Ｒ・・・・・・（ロ） ｌ＿５＞ｌ＿５′＞０．７ｌ＿５・・・・・・（ハ）但
   し、ｌ＿５は、レンズの面形状を表す曲線が前記（イ）
   式で示される楕円曲線の長軸との交点を中心とする曲線
   部分で表される如きレンズ形状におけるレンズ周辺部の
   、レンズ軸方向に沿つたレンズ中心部からの落ち込み寸
   法（レンズ面の高さ）を示す。 Ｘ＝（Ｙ＾２／Ｒ＿Ｄ＾２）／｛１＋√［１−（ＣＣ）
   ・Ｙ＾２／Ｒ＿Ｄ＾２］｝＋ＡＤ・Ｙ＾４＋ＡＥ・Ｙ＾
   ６＋ＡＦ・Ｙ＾８＋ＡＧ・Ｙ＾１＾０・・・・・・（ニ
   ） 但し、Ｘはレンズ中心軸と一致する方向にＸ軸をとり、
   レンズの半径方向をＹ軸にとつたときのレンズ面の高さ
   （Ｙの関数）を表し、Ｙは半径方向の距離を示し、Ｒ＿
   Ｄは曲率半径を示し、ＣＣ、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧは
   それぞれ係数である。 ｄ＾２ｙ／ｄ＾２ｘ＝（１−ｅ＾２）｛（ｘ／ｙ＾２）
   −ｙ｝・・・・・・（ホ）ｌ＝ｌ＿１（１／Ｎ＿２）ｔ
   ａｎβ＿１・・・・・・（ヘ）但し、β＿１は入射角、
   ｌ＿１はレンズ間隔を示す。