KR20040068926A

KR20040068926A - 프레넬렌즈시트 및 이를 구비한 투과형스크린

Info

Publication number: KR20040068926A
Application number: KR10-2004-7008090A
Authority: KR
Inventors: 세키구치히로시
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2004-08-02
Also published as: US20050111099A1; WO2004049020A1; JP2004170862A; CN1685250A; CN1685250B; US7352508B2

Abstract

본 발명은 미광에 기인한 2중상 등의 장해를 효과적으로 방지할 수 있는 프레넬렌즈시트를 제공한다. 프레넬렌즈시트(1)는 시트형상의 기부(1a)와, 기부(1a)의 입광측에 형성된 복수의 프리즘(2)을 구비하고 있다. 각 프리즘(2)은 투사장치(5)로부터 투사된 영상광(LS)을 굴절시키는 굴절면(3)과, 이 굴절면(3)에서 굴절된 광의 적어도 일부를 관찰자측을 향해서 전반사시키는 전반사면(4)을 갖는다. 복수의 프리즘(2) 중 적어도 일부의 프리즘은 해당 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)이 기부(1a)의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 영상광(LS)을 투사하는 투사장치(5)의 측으로 소정의 경사각도(γb, γa) 만큼 경사진 상태로 출사되도록 구성되어 있다.

Description

프레넬렌즈시트 및 이를 구비한 투과형스크린{FRESNEL LENS SHEET AND REAR PROJECTION SCREEN COMPRISING THE SAME}

종래부터, 대화면 텔레비전 중 하나로서, 투과형스크린의 배면측에 배치된 투사장치로부터 해당 투과형스크린에 대해서 영상광(투사광)을 투사해서 관찰자에게 영상을 보여주는 배면투사형 텔레비전이 공지되어 있다.

이와 같은, 배면투사형 텔레비전은 투사장치로부터 투사된 영상광을 확대해서 투영하기 때문에, 투사장치와 투과형스크린과의 사이의 거리를 어느 정도 확보할 필요가 있고, 그러므로 안길이 방향의 스페이스가 크게 되는 경향이 있다는 문제가 있었다.

이에 따라, 종래에 있어서는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 투과형스크린(10')의 배면측에 비스듬히 하방향으로 투사장치(5)를 배치하고, 이 투사장치(5)로부터 투과형스크린(10')에 대해서 영상광(LS)을 비스듬히 상방향을 향해서 투사하는 것에 의해 안길이 방향의 소스페이스화를 도모하는 배면투사형 텔레비전도 제안되고 있다.

또한, 도 13에 나타낸 바와 같은 배면투사형 텔레비전에 이용되는 투과형스크린(10')으로서는 배면측으로부터 비스듬히 투사된 영상광을 집광시키는 것이 가능한 전반사 프레넬렌즈를 구비한 것이 바람직하게 이용되고 있다(특개소61-208041호 공보 참조). 여기서, 전반사 프레넬렌즈로는 복수의 프리즘을 갖고, 각 프리즘의 제1면(굴절면)에서 영상광을 굴절시킨 후에 제2면(전반사면)에서 전반사시켜서 관찰자측으로 영상광을 출사시키는 것이다.

이와 같은 전반사 프레넬렌즈를 구비한 투과형스크린에서는 영상광을 전반사시키는 것에 의해 영상광의 광로를 조정하고 있으므로, 투과형스크린에 대해서 경사방향으로부터 큰 입사각도로 영상광이 입사되도록 한 경우에도 높은 투과율을 실현할 수 있다.

그러나, 상기한 종래의 투과형스크린에서는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 종래의 투과형스크린에서는 도 14에 나타낸 바와 같이, 투과형스크린을 구성하는 프레넬렌즈시트(1') 중 영상광(LS)의 입사각도가 작은 영역(투사장치(5)에 가까운 영역)에 있어서, 영상광(LS)의 일부 광이 프리즘(2')의 굴절면(3')에서 굴절된 후에 전반사면(4')에서 전반사되는 일이 없이 벗어나 버리는 미광(LY)으로 된다. 여기서, 이와 같이 해서 발생하는 미광(LY)은 도 15에 나타낸 바와 같이, 프레넬렌즈시트(1')의 출광면(1b')에서 전반사된 후, 기부(1a')를 매개로 입광측으로 되돌아가고, 복수의 프리즘(2')을 광의 입사 및 출사를 반복하면서 통과하는 것에 의해,최종적으로 출광면(1b')으로부터 출사되는 것으로 된다. 여기서, 이와 같이 해서 출광면(1b)으로부터 출사되는 미광(LY)은 도 15에 나타낸 바와 같이, 영상광(LS) 중 프리즘(2')의 굴절면(3')에서 굴절된 후에 전반사면(4')에서 전반사된 정규의 광(LZ)과는 다른 위치로부터 출사되어 버리므로, 2중상 등의 장해를 일으키고, 영상의 시인성을 열화시키는 것으로 된다.

본 발명은 이와 같은 점을 고려해서 이루어지는 것으로, 배면측에 배열된 투사장치(광원)로부터 비스듬히 투사된 영상광을 집광시켜서 관찰자측으로 대략 평행광으로서 출사시키는 프레넬렌즈시트에 있어서, 영상광의 입사각도가 작은 영역에서 발생하는 미광의 발생을 저감시켜서 2중상 등의 장해를 효과적으로 방지할 수 있는 프레넬렌즈시트 및 이를 구비한 투과형스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 배면투사형 텔레비전에 이용되는 프레넬렌즈시트에 관한 것으로, 특히 배면측에 배치된 투사장치(광원)로부터 비스듬히 투사된 영상광을 집광시켜서 관찰자측으로 대략 평행광으로서 출사시키는 프레넬렌즈시트 및 이를 구비한 투과형스크린에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트를 구비한 투과형스크린을 그 투사계(투과형스크린에 대해서 영상광을 비스듬히 투사하는 투사계)와 함께 나타내는 사시도,

도 2a 내지 도 2c는 각각 도 1에 나타낸 프레넬렌즈시트의 영역 A, B 및 C의 X-X선을 따른 단면도,

도 3a는 도 1에 나타낸 프레넬렌즈시트 중 영상광의 입사각도가 작은 영역에 위치하는 프리즘에 있어서 영상광의 거동을 나타내는 도면, 도 3b는 종래의 프레넬렌즈시트 중 도 3a에 나타내는 영역과 동일한 영역에 위치하는 프리즘에 있어서 영상광의 거동을 나타내는 도면,

도 4는 도 1에 나타낸 프레넬렌즈시트를 구비한 투과형스크린의 변형예를 나타내는 사시도,

도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트를 나타내는 두께방향의 단면도,

도 6은 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트와 대비되는 종래의 프레넬렌즈시트를 나타낸 도면,

도 7은 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트의 변형예를 나타내는 두께방향의 단면도,

도 8은 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트의 다른 변형예를 나타내는 두께방향의 단면도,

도 9는 도 5와 도 7 및 도 8에 나타낸 프레넬렌즈시트를 구비한 투과형스크린을 그 투사계와 함께 나타낸 도면,

도 10은 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트를 나타내는 두께방향의 단면도,

도 11은 도 10에 나타낸 프레넬렌즈시트의 변형예를 나타낸 두께방향의 단면도,

도 12는 실시예1 내지 실시예3에 따른 프레넬렌즈시트에서 프리즘 반경과 영상광의 경사 각도와의 관계를 나타낸 도면,

도 13은 종래의 투과형스크린을 그 투사계(투과형스크린에 대해서 영상광을 비스듬히 투사하는 투사계)와 함께 나타내는 도면,

도 14는 종래의 프레넬렌즈시트를 나타내는 두께방향의 단면도,

도 15는 종래의 프레넬렌즈에 있어서 미광에 기인해서 2중상이 발생하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 프레넬렌즈시트는 배면측에 배치된 투사장치로부터 비스듬히 투사된 영상광을 집광시켜서 관찰자측으로 대략 평행광으로서 출사시키는 프레넬렌즈시트에 있어서, 시트형상의 기부와, 상기 기부의 입광측에 형성된 복수의 프리즘에서, 각각이 투사된 영상광을 굴절시키는 굴절면과, 이 굴절면에서 굴절된 광의 적어도 일부를 관찰자측을 향해서 전반사시키는 전반사면을 갖는 복수의 프리즘을 구비하고, 상기 복수의 프리즘 중 적어도 일부의 프리즘은 해당 각 프리즘을 통과한 영상광이 상기 기부의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 상기 영상광을 투사하는 투사장치의 측으로 소정의 경사각도 만큼 경사진 상태로 출사되도록구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트에 있어서, 상기 복수의 프리즘 중의 상기 적어도 일부의 프리즘은 상기 복수의 프리즘 중 상기 투사장치로부터 투사되는 영상광의 입사각도가 작게 미광으로 되는 광이 발생하는 영역에 위치하는 프리즘인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 영상광의 입사각도가 45° 이하로 되는 영역에 위치하는 프리즘을 통과한 영상광이 투사장치의 측으로 경사지는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 입사각도가 40° 이하로 되는 영역에 위치하는 프리즘을 통과한 영상광이 투사장치의 측으로 경사진 것이 바람직하다. 이는, 입사각도가 45° 이하, 특히 40° 이하로 되는 영역에서 미광이 발생하기 쉽기 때문이다. 단, 이 경우에도 상기한 영역에 위치하는 프리즘에만 한정하지 않고, 상기한 영역을 포함하는 임의의 영역(예컨대, 시트면 상의 전역)에 위치하는 프리즘에 관해서 그 프리즘을 통과한 영상광이 투사장치의 측으로 경사지도록 해도 된다.

또한, 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트에 있어서는, 상기 복수의 프리즘은 해당 각 프리즘에 투사된 영상광의 입사각도가 작게 됨에 따라 해당 각 프리즘을 통과한 영상광의 경사각도가 서서히 크게 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트에 있어서는, 상기 기부의 출광측의 면 중 상기 영상광이 상기 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영역에 설치된 상기 기부를 형성하는 재료에 비해서 저굴절률의 재료로 이루어지는 저굴절층을 더 구비하는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트에 있어서는, 상기 기부의 출광측의면 중 상기 영상광이 상기 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 통과하는 영역에 설치된 광확산요소를 더 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 광확산요소는 상기 기부의 출광측에 형성된 조면(粗面) 또는 렌티큘러렌즈인 것이 바람직하다.

더욱이 또한, 본 발명에 따른 프레넬렌즈시트에 있어서는, 상기 기부의 출광측에 설치되고, 상기 각 프리즘을 통과한 영상광 중 상기 기부의 상기 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 상기 투사장치의 측으로 경사진 영상광이 상기 기부의 상기 시트면에 대략 수직하게 출사되도록 조정하는 복수의 추가 프리즘을 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 투과형스크린은, 상기한 프레넬렌즈시트와, 상기 프레넬렌즈시트의 관찰자측에 배치된 광학산시트를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기부의 입광측에 형성된 복수의 프리즘 중 적어도 일부(예컨대, 투사장치로부터 투사되는 영상광의 입사각도가 작게 미광으로 되는 광이 발생하는 영역에 위치하는 프리즘)를 각 프리즘을 통과한 영상광이 기부의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 영상광을 투사하는 투사장치의 측으로 소정의 경사각도 만큼 경사진 상태로 출사되도록 구성되어 있으므로, 해당 각 프리즘의 정점이 상대적으로 투사장치와 반대측으로 이동하고, 이에 의해서 미광의 발생을 저감해서 2중상 등의 장해를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 각 프리즘에 투사된 영상광의 입사각도가 작게 됨에 따라서 해당 각 프리즘을 통과한 영상광의 경사각도가 서서히 크게 되도록 각 프리즘을 구성하는 것에 의해 각 프리즘을 통과한 영상광의 출광방향이 시트면 상에서 비연속적으로 돌연 변화하는 것을 방지하는 것이 가능하게 되고, 영상을 관찰하는 관찰자에 위화감을 부여하는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 의하면, 기부의 출광측의 면 중 영상광이 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영역에 기부를 형성하는 재료에 비해서 저굴절률의 재료로 이루어지는 저굴절층을 설치하는 것에 의해 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영상광이 기부의 출광측의 면에서 반사되는 것이 저감되고, 해당 반사광이 원인으로 발생하는 콘트라스트의 저하 등을 방지할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 의하면, 기부의 출광측의 면 중 영상광이 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영역에 광확산요소를 설치하는 것에 의해 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영상광이 기부의 출광측의 면에서 반사되는 경우에도 해당 영상광이 확산을 동반해서 반사되는 것으로 되고, 해당 반사광이 원인으로 발생하는 콘트라스트의 저하 등을 방지할 수 있다.

더욱이 또한, 본 발명에 의하면, 기부의 출광측에 복수의 추가 프리즘을 설치하고, 기부의 입광측에 형성된 각 프리즘을 통과한 영상광 중 기부의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 투사장치의 측으로 경사진 영상광이 기부의 시트면에 대략 수직하게 출사되도록 조정하는 것에 의해 관찰자에 밝은 영상을 보여줄 수 있다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

제1실시형태

우선, 도 1 내지 도 4에 의해, 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트 및 이를 구비한 투과형스크린에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트는 배면투사형 텔레비전에 이용되는 투과형스크린으로서, 또는 투과형스크린 내의 하나의 광학부재로서 이용되는 것이고, 배면측에 배치된 투사장치(광원)로부터 비스듬히 투사된 영상광을 집광시켜서 관찰자측으로 대략 평행광으로서 출사시키는 복수의 프리즘(전반사 프레넬렌즈)을 구비한 것이다. 또한, 본 발명의 제1실시형태에서는 미광의 발생을 저감하기 위해, 복수의 프리즘 중적어도 일부는 해당 각 프리즘을 통과한 영상광의 출광방향이 프레넬렌즈시트의 시트면 상에서 부분적으로 변화하도록 구성되어 있다. 이하, 프레넬렌즈시트의 구성 및 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.

(프레넬렌즈시트의 구성)

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(1)는 투사장치(5)로부터 영사광(LS)이 비스듬히 투사되는 투과형스크린(10)으로서 이용되고, 시트형상의 기부(1a)의 입광측의 면에 원호형상으로 이어지는 복수의 프리즘(2)이 형성되고 있다. 여기서, 복수의 프리즘(2)은 프레넬렌즈시트(1)의 하변의 중앙으로부터 하방향으로 이동한 점(P)을 중심으로 해서 동심원형상으로 배치되어 있다.

도 2a 와 도 2b 및 도 2c는 각각 도 1에 나타낸 프레넬렌즈시트(1)의 영역 A, B, C의 X-X선을 따른 단면도이다.

도 2a 내지 도 2c에 나타낸 바와 같이, 각 프리즘(2)은 단면이 3각형상으로 형성되어 있고, 배면측에 배치된 투영장치(5)로부터 투사된 영상광(LS)을 굴절시키는 굴절면(3)과 이 굴절면(3)에서 굴절된 광의 적어도 일부를 관찰자측을 향해서 전반사시키는 전반사면(4)을 갖고 있다.

여기서, 복수의 프리즘(2)은, 통상 해당 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)이 기부(1a)의 시트면에 수직한 법선의 방향으로 출사되도록 구성되어 있다. 그러나, 본 발명의 제1실시형태에서는 복수의 프리즘(2) 중의 적어도 일부의 프리즘은 해당 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)이 기부(1a)의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 영상광(LS)을 투사하는 투사장치(5)의 측으로 소정의 경사각도(γ)만큼 경사진 상태로 출사되도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 복수의 프리즘(2) 중 적어도 투사장치(5)로부터 투사되는 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 적어도 미광으로 되는 광이 발생하는 영역(예컨대, 영상광(LS)의 입사각도가 45° 이하, 보다 바람직하게는 40° 이하로 되는 영역)에 위치하는 프리즘에 관해서 그 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사지도록 구성되어 있다. 다만, 이 경우에도 상기한 영역에 위치하는 프리즘(2)만으로 한정하지 않고, 상기한 영역을 포함하는 임의의 영역(예컨대, 시트면 상의 전역)에 위치하는 프리즘(2)에 관해서 그 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사지도록 해도 된다.

여기서, 각 프리즘(2)은, 투사장치(5)로부터 투사된 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 작게 되는 프리즘(2)일수록 영상광(LS)의 출광방향이 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 되도록 구성하고 있다.

구체적으로는, 예컨대, 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 크고, 투사장치(5)로부터 먼 영역 A에 위치하는 프리즘(2a:입사각도 θ=θa)은 그 출광방향이 프레넬렌즈시트(1)의 시트면과 거의 수직으로 되도록 구성하고 있다(도 2a 참조). 이에 대해서, 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 영역 A 보다도 작은 영역 B에 위치하는 프리즘(2b:입사각도 θ=θb<θa)은 그 출광방향이 프레넬렌즈시트(1)의 시트면에 수직한 법선의 방향 보다도 각도 γb 만큼 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 되도록 구성되어 있다(도 2b 참조). 더욱이, 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 영역 A 및 B보다도 더 작은 영역 C에 위치하는 프리즘(2c:입사각도 θ=θc<θa,θb)은 그 출광방향이 프레넬렌즈시트(1)의 시트면에 수직한 법선의 방향 보다도 각도 γc(γc>γb) 만큼 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 되도록 구성되어 있다(도 2c 참조). 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 프리즘(2;2a,2b,2c) 각각의 사이에 위치하는 프리즘(2)은 해당 각 프리즘(2)을 통과하는 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 작게 됨에 따라 해당 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 경사각도(γ)가 서서히 크게 되도록 구성되어 있다.

또한, 이상에 있어서는 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향이 시트면 상에서 서서히 변화하도록 구성되어 있지만, 이에 한정하지 않고 시트면 상의 소정의 영역에서 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향이 동일한 경사각도(γ)만큼 경사지도록 하거나, 시트면 상의 전역에서 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향이 동일한 경사각도(γ)만큼 경사지도록 해도 된다.

이와 같이 해서, 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 프레넬렌즈시트(1)에 있어서는, 영상광(LS)의 입사각도(θ)에 따라서, 각 프리즘(2)의 형상을 변화시키고, 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 작게 되는 프리즘(2)일수록 해당 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향이 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 되도록 하고 있고, 이에 따라서 프레넬렌즈시트(1)에 다음과 같은 특유의 기능이 부여된다.

이하, 도 3a 및 도 3b에 의해 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 프레넬렌즈시트(1)가 구비되는 특유의 기능에 대해서 설명한다. 또한, 도 3a는 도 1에 나타내는 프레넬렌즈시트(1) 중 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 작은 영역 C에 위치하는 프리즘(2c)에 있어서 영상광(LS)의 거동을 나타내는 도면이고, 도 3b는 종래의 프레넬렌즈시트(1') 중 영역 C와 동일한 영역에 위치하는 프리즘(2c')에 있어서, 영상광(LS)의 거동을 나타내는 도면이다. 여기서, 프리즘(2c)으로부터의 영상광(LS)의 출광방향은 프레넬렌즈(1)의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 투사장치(5)의 측으로 10°만큼 경사진 방향, 프리즘(2c')으로부터의 영상광(LS)의 출광방향은 프레넬렌즈시트(1')의 시트면에 수직한 법선의 방향으로 한다. 또한, 프리즘(2c) 및 프리즘(2c')에 대한 영상광(LS)의 입사각도(θ)는 모두 38°로 한다. 더욱이, 프리즘(2c) 및 프리즘(2c')의 프리즘 정각(頂角:굴절면과 전반사면으로 이루어지는 각도)은 모두 38°, 굴절률은 1.55로 한다.

도 3b에 나타낸 바와 같이, 종래의 프레넬렌즈시트(1')에서는 프리즘(2c')에 입사하는 영상광(LS) 중 영역 S₁'의 광은 전반사면(4')에서 전반사되어 정규의 광(LZ)으로서 출사되지만, 영역 S₂'의 광은 전반사면(4')에서 전반사되는 일 없이 벗어나 버려서, 미광(LY)으로 된다. 이때, 프리즘(2c')에 입사한 전체 영상광(LS:영역 S₁'의 광과 영역 S₂'의 광의 합)에 대한 미광(LY)과 이루는 영상광(LS:영역 S₂'의 광)의 비율은 25% 정도로 되고, 상당한 비율로 미광(LY)이 발생하는 것으로 된다.

이에 대해서, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(1)에서는 프리즘(2c)이 해당 프리즘(2c)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향이 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 되도록 구성되므로, 프리즘(2c)의정점 Q가 도 3b에 나타낸 종래의 프레넬렌즈시트(1':도 3a에 점선으로 표시)에 비해서 상대적으로 투사장치(5)와 반대측(도 3a의 상방향)으로 이동한다. 이에 따라, 프레넬렌즈시트(1)에서는 미광(LY)으로 되는 영상광(LS:영역 S₂의 광)의 비율은 13% 정도로 대폭적으로 감소되어, 2중상 등의 장해가 방지된다.

이상과 같이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(1)에 의하면, 종래의 프레넬렌즈시트(1')에 비해서 미광(LY)이 발생하는 비율을 대폭적으로 저감할 수 있다.

본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(1)의 기능을 더욱 상세하게 검토하기 위해, 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 각각 35°, 38°, 40°로 되는 위치에서의 미광(LY)의 발생률을 표1에 나타낸다. 여기서, 각 프리즘(2)의 프리즘 정각은 38°, 굴절률은 1.55로 했다. 또한, 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향이 투사장치(5)의 측(하방향)으로 3°, 6.5°, 10°만큼 경사진 것으로 한다. 또한, 비교를 위해, 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향이 프레넬렌즈시트(1)의 시트면에 수직한 법선의 방향인 경우의 미광(LY)의 발생률도 나타낸다.

[표1]

출광방향	입사각도 35°	입사각도 38°	입사각도 40°
렌즈면에 수직(종래의 프레넬렌즈시트)	30%	25%	18%
하방향 3°	24%	18%	14%
하방향 6.5°	22%	16%	11%
하방향 10°	20%	13%	8%

상기 표1에 나타낸 바와 같이, 영상광(LS)의 입사각도(θ)가 어느 하나의 각도로 되는 위치에서도, 종래의 프레넬렌즈시트(1')에 비해서 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(1)의 미광(LY)의 발생률은 작게 된다. 특히, 본 발명의 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(1)에 있어서, 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향을 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 투사장치(5)의 측으로 3°, 6.5°, 10°로 크게 경사짐에 따라 미광(LY)이 발생하는 비율은 작게 된다.

단, 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS)의 출광방향을 투사장치(5)의 측으로 너무 경사지게 하면, 후술하는 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(41,46)와 같이 영상광(LS)의 출광방향의 경사를 되돌리기 위한 수단을 설치하지 않는 한 관찰자에 보이는 영상이 어둡게 되어 버리므로, 시트면에 수직한 법선의 방향에 대해서의 영상광(LS)의 출광방향의 경사각도는 일정한 각도 이하(예컨대, 13° 이하)로 하는 것이 바람직하다.

(프레넬렌즈시트의 제조방법)

다음에, 상기한 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(1)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 이하, 자외선경화수지법을 이용해서 프레넬렌즈시트(1)를 제조하는 방법을 예로 들어 설명한다.

이 경우에는, 우선, 알루미늄이나 황동, 동, 등의 금형용 재료를 바이트 등에 의해 새겨 넣은 프레넬렌즈시트(1)의 입광측의 면에 대응하는 형상으로 형성한 금형을 준비한다.

다음에, 이 금형에 자외선경화형수지를 도포한다. 자외선경화형수지의 도포방법으로서는 롤코트법이나, 그라비아법, 디스펜서법, 다이코트법 등을 이용할 수 있다.

다음에, 금형 위에 도포된 자외선경화형수지 위에, 자외선을 투과시키는 실질적으로 투명한 기판을 적층하고, 가압롤러 등에 의해 가압해서 해당 기판을 자외선경화형수지에 밀착시킨다. 그리고, 이와 같이 해서 적층된 기판 위로부터 자외선을 조사해서 자외선경화형수지를 경화시킨다.

다음에, 경화된 자외선경화형수지를 금형으로부터 이형하고, 소망의 크기로 절단하는 것에 의해 프레넬렌즈시트(1)를 얻는다.

또한, 프레넬렌즈시트(1)의 프리즘(2)의 선단각(프리즘 정각)이 너무 작으면, 상기한 바와 같이 해서 바이트 등에 의해 금형용 재료를 새겨 넣을 때에 바이트 등이 굴절하기 쉬워 절삭이 곤란하게 되며, 또한 금형으로부터의 성형품의 이형이 곤란하게 된다. 따라서, 프레넬렌즈시트(1)의 양산성을 고려한 경우, 프리즘(2)의 프리즘 정각은 35 내지 45°로 하는 것이 바람직하다.

또한, 바이트 등의 선단각도를 일정하게 하면 금형의 제조효율이 좋다. 따라서, 프레넬렌즈시트(1)의 제조효율을 고려한 경우, 전체 프리즘(2)의 프리즘 정각은 일정한 것이 바람직하다.

또한, 이상에 있어서는 프레넬렌즈시트(1)를 제조하는 방법으로서, 자외선경화수지법을 예로 들어 설명했지만, 이에 한정하지 않고, [1] 프레넬렌즈시트(1)에 대응하는 형상으로 형성된 금형에 용융상태의 광투과성의 수지소재를 충전해서 경화시키고, 그 후에 이형하는 방법(캐스팅법), [2] 상기 [1]과 동일한 금형에 가열한 광투과성의 수지소재를 충전하고, 가압해서 형성한 후에 이형하는 방법(열프레스법) 등에 의해 프레넬렌즈시트(1)를 제조하는 것도 가능하다. 또한, 여기서 말하는 광투과성의 수지재료로서는 아크릴수지나, 스틸렌수지, 폴리카보네이트수지, 에폭시수지 등을 이용할 수 있다.

(프레넬렌즈시트를 구비한 투과형스크린)

도 1에 나타낸 프레넬렌즈시트(1)는 그 단독으로 투과형스크린(10)을 구성하고 있지만, 이에 한정하지 않고 프레넬렌즈시트(1)와 다른 광학부재를 조합시켜서 투과형스크린(10)을 구성하도록 해도 된다.

도 4는 도 1에 나타낸 투과형스크린(10)의 변형예를 나타낸 사시도이다. 도 4에 나타낸 투과형스크린(10)에서는 프레넬렌즈시트(1)의 관찰자측에 렌티큘러렌즈시트(11:광확산시트)가 배치되고, 프레넬렌즈시트(1)에 의해 집광된 영상광을 수직방향(상하방향) 및 수평방향(좌우방향)으로 확산할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 렌티큘러렌즈시트(11)에는 입광측의 면상에 수직방향(도 4의 상하방향)을 따라서 직선형상으로 이어지는 타원형렌즈(12)가 형성되고, 이 타원형렌즈(12)의 표면에 광흡수층(13)이 형성되며, 더욱이 타원형렌즈(12)의 내부에 확산제(14)가 분산되어 있다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같은 투과형스크린(10)에서는 렌티큘러렌즈시트(11) 이외에도, 다른 임의의 광확산요소를 구비한 광확산시트를 이용할 수 있고, 이 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 1 및 도 4에 나타낸 투과형스크린(10)에서는 그 배면측의 비스듬히 하방향으로 투사장치(5)를 배치하고, 이 투사장치(5)로부터 투과형스크린(10)에 대해서영상광(LS)을 비스듬히 상방향을 향해서 투사하는 것에 의해, 투과형스크린(10) 상에 영상광(LS)을 투영해서 관찰자에 보여주고 있다.

이때, 투과형스크린(10)을 구성하는 프레넬렌즈시트(1)에서는 상술한 바와 같은 프리즘(2)의 구성에 의해 미광을 발생시키지 않던지, 또는 발생시킨 것으로도 그 양은 작으므로, 투과형스크린(10) 상에 투영되는 영상은 전체로 밝기가 균일해서 또는 2중상 등의 장해에 의한 영상의 열화가 발생하는 일도 없다.

제2실시형태

다음에, 도 5 내지 도 9에 의해 본 발명의 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트 및 이를 구비한 투과형스크린에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명의 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트는 상술한 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 출광측의 면(출광면)에 저굴절층 또는 광학산요소를 설치하는 것이고, 그 밖의 기본적인 구성은 상기한 제1실시형태와 대략 동일하다. 본 발명의 제2실시형태에 있어서는, 상술한 제1실시형태와 동일부분에는 동일참조부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.

(프레넬렌즈시트의 구성)

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(21)에서는 입광측의 면에 프리즘(2)이 형성된 기부(1a)의 출광면(1b)에 코팅층(22:저굴절층)이 형성되어 있다. 또한, 코팅층(22)은 기부(1a)의 출광면(1b) 중 적어도 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사진 상태로 출사되는 영역에 형성되어 있다.

여기서, 코팅층(22)은 기부(1a)를 형성하는 재료에 비해서 저굴절률의 재료로 형성되어 있다. 구체적으로는, 코팅층(22)을 형성하는 재료로서는 불소수지나 실리콘수지 등을 이용할 수 있다.

이와 같이 해서, 도 5에 나타내는 프레넬렌즈시트(21)에 있어서는 기부(1a)의 출광면(1b)에 기부(1a)를 형성하는 재료에 비해서 저굴절률의 재료로 이루어지는 코팅층(22)을 형성하도록 하고, 이에 의해서 프레넬렌즈시트(21)에 다음과 같은 특유의 기능이 부여된다.

이하, 도 5 및 도 6에 의해, 도 5에 나타내는 프레넬렌즈(21)가 구비하는 특유의 기능에 대해서 설명한다. 또한, 도 6은 기부(1a)의 출광면(1b)에 코팅층이 형성되지 않은 프레넬렌즈시트(1) 중 영상광(LS)의 입사각도가 작은 영역(투사장치(5)에 가까운 영역)에 위치하는 프리즘(2)에서 영상광(LS)의 거동을 나타낸 도면이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 기부(1a)의 출광면(1b)에 코팅층이 형성되지 않은 프레넬렌즈시트(1)에서는, 우선 각 프리즘(2)에 투사된 영상광(LS)이 각 프리즘(2)의 굴절면(3)에서 굴절된 후에 전반사면(4)에서 시트면에 수직한 법선의 방향 보다도 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 전반사되고, 기부(1a)의 출광면(1b)을 향해서 출사된다. 다음에, 출광면(1b)에 도달한 영상광(LS)은, 그 일부(예컨대, 4% 정도)가 출광면(1b)에서 전반사되어 입광측으로 되돌아간다. 여기서, 이와 같은 프레넬렌즈시트(1)가 도 9에 나타낸 바와 같은 미러(6)를 구비한 투사계와 함께 이용되는 경우에는, 프레넬렌즈시트(1)의 기부(1a)의 출광면(1b)에서 반사되어 입광측으로 되돌아간 영상광(LS)은 투사계 내의 미러(6)에서 반사되어, 다시 프레넬렌즈시트(1)를 통과해서 출광면(1b)으로부터 출사된다. 이와 같은 광로를 경유해서 프레넬렌즈시트(1)의 출광면(1b)으로부터 출사되는 광은 광로가 제법 길게 되기 때문에 상으로서는 인식되지 않지만, 해당 부분으로부터 정규의 광으로서 출사된 영상광과 겹치는 것에 의해 영상의 콘트라스트가 저하하는 원인으로 된다.

이에 대해서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기부(1a)의 출광면(1b)에 코팅층(22)이 형성된 프레넬렌즈시트(21)에서는 각 프리즘(2)의 굴절면(3)에서 굴절된 후에 전반사면(4)에서 시트면에 수직한 법선의 방향 보다도 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 전반사된 영상광(LS)은 출광면(1b)에 형성된 코팅층(22)까지 도달하지만, 코팅층(22)이 저굴절률의 재료로 형성되므로, 출광면(1b)에서 반사되어 입광측으로 돌아가는 영상광(LS)은 약간 적은(예컨대, 2%) 것으로 된다. 이에 의해서, 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트(21)에서는 도 9에 나타낸 바와 같이 미러(6)를 구비한 투사계와 함께 이용하는 경우에도 영상의 콘트라스트가 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

여기서, 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트(21)에 있어서는 기부(1a)의 출광면(1b)에 코팅층(22)을 형성하는 것에 의해 영상의 콘트라스트의 저하를 방지하고 있지만, 이에 한정하지 않고 도 7에 나타낸 프레넬렌즈시트(21')와 같이 기부(1a)의 출광면(1b)에 조면(23:광확산요소)을 형성하도록 해도 된다. 또한, 조면(23)은 기부(1a)의 출광면(1b) 중 적어도 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영역에 형성되어 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 기부(1a)의 출광면(1b)에 조면(23)이 형성된 프레넬렌즈시트(21')에서는 각 프리즘(2)의 굴절면(3)에서 굴절된 후에 전반사면(4)에서 시트면에 수직한 법선의 방향 보다도 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 전반사된 영상광(LS)의 일부는 출광면(1b)에 형성된 조면(23)에 의해 반사되어 입광측으로 되돌아가지만, 이 때의 반사광은 조면(23)에서 산란된 것으로 된다. 따라서, 이와 같은 프레넬렌즈시트(21')가 도 9에 나타낸 바와 같은 미러(6)를 구비한 투사계와 함께 이용되고, 프레넬렌즈시트(21')의 기부(1a)의 출광면(1b)에서 반사되어 입광측으로 되돌아간 반사광이 투사계 내의 미러(6)에서 반사되어 다시 프레넬렌즈시트(21')로 되돌아가도록 한 경우에도 이와 같은 반사광의 강도를 충분히 저감시킬 수 있고, 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트(21)의 경우와 동일하게 영상의 콘트라스트가 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 이상에 있어서는 프레넬렌즈시트(21')의 기부(1a)의 출광면(1b)에 조면(23)을 형성하고 있지만, 이에 한정하지 않고 프레넬렌즈시트(21')의 프리즘(2)의 굴절면(3)에서 출광면(1b)에서 반사된 영상광(LS)이 입사하는 영역에 조면(23)을 형성해도 된다. 이와 같은 영역에 조면(23)을 형성하는 것에 의해, 입광측으로 돌아오는 영상광(LS)의 일부를 산란시키므로, 프레넬렌즈시트(21')의 기부(1a)의 출광면(1b)에 조면(23)을 형성하는 경우와 동일하게 영상의 콘트라스트의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 도 7에 나타낸 바와 같은 프레넬렌즈시트(21')의 기부(1a)의 출광면(1b)에 형성된 조면(23)을 대신해서, 도 8에 나타낸 프레넬렌즈시트(21")와 같이기부(1a)의 출광면(1b)에 렌티큘러렌즈(24:광확산요소)를 형성하도록 해도 된다. 또한, 렌티큘러렌즈(24)는 기부(1a)의 출광면(1b) 중 적어도 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사진 상태로 출사되는 영역에 형성되고 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 기부(1a)의 출광면(1b)에 렌티큘러렌즈(24)가 형성된 프레넬렌즈시트(21")에서는 각 프리즘(2)의 굴절면(3)에서 굴절된 후에 전반사면(4)에서 시트면에 수직한 법선의 방향 보다도 투사장치(5)의 측으로 경사진 방향으로 전반사된 영상광(LS)의 일부는 출광면(1b)에 형성된 렌티큘러렌즈(24)에 의해 반사되어 입광측으로 되돌아가지만, 이때의 반사광은 렌티큘러렌즈(24)에서 확산된 것으로 된다. 따라서, 이와 같은 프레넬렌즈시트(21")가 도 9에 나타낸 바와 같은 미러(6)를 구비한 투사계와 함께 이용되고, 프레넬렌즈시트(21")의 기부(1a)의 출광면(1b)에서 반사되어 입광측으로 되돌아간 반사광이 투사계 내의 미러(6)에서 반사되어 다시 프레넬렌즈시트(21")로 되돌아가도록 한 경우에도 이와 같은 반사광의 강도를 충분히 저감시킬 수 있고, 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트(21)의 경우와 동일하게 영상의 콘트라스트가 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 도 5, 도 7 및 도 8에 나타낸 프레넬렌즈시트(21, 21', 21")에 있어서, 코팅층(22)과 조면(23) 또는 렌티큘러렌즈(24)는 기부(1a)의 출광면(1b) 중 적어도 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영역에 형성되면 좋고, 상기한 영역을 포함하는 임의의 영역(예컨대, 시트면 상의 전역)에 형성되어도 된다.

(프레넬렌즈시트의 제조방법)

다음에, 상기한 제2실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(21, 21',21")를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 5에 나타낸 프레넬렌즈시트(21)를 제조하는 경우에는, 상기한 제1실시형태에 따른 제조방법에 의해 프레넬렌즈시트(1)와 동일한 프레넬렌즈시트를 제조한 후, 불소수지나 실리콘수지 등의 저굴절률의 재료를 블로우코트법이나 디핑 코트법 등에 의해 기부(1a)의 출광면(1b)에 도포해서 코팅층(22)을 형성하는 것에 의해 프레넬렌즈시트(21)를 제조한다. 또한, 이 이외에도 MgF₂나 SiO₂, TiO₂등의 굴절률이 다른 무기재료를 기부(1a)의 출광면(1b)에 다층 증착하는 것에 의해 코팅층(22)을 형성해도 된다.

또한, 도 7 및 도 8에 나타내는 프레넬렌즈시트(21', 21")를 제조하는 방법으로서는, 자외선경화수지법을 이용하는 경우에는 금형 상에 도포된 자외선경화형수지의 위에, 편면에 조면(23) 또는 렌티큘러렌즈(24)가 형성된 기판을 적층하는 것에 의해 프레넬렌즈시트(21', 21")를 제조할 수 있다. 한편, 캐스팅법이나 열프레스법을 이용해서 프레넬렌즈시트를 제조하는 경우에는, 조면(23) 또는 렌티큘러렌즈(24)의 형상으로 새겨 넣은 금형을 이용하는 것에 의해 프레넬렌즈시트(21', 21")를 제조할 수 있다.

(프레넬렌즈시트를 구비한 투과성스크린)

도 5, 도 7 및 도 8에 나타낸 프레넬렌즈시트(21, 21', 21")는 그 단독으로 투과형스크린을 구성할 수 있는 이외에, 도 9에 나타낸 바와 같이 프레넬렌즈시트(21, 21', 21")의 관찰자측에 배치된 렌티큘러렌즈시트(11:광확산시트)와 함께 투과형스크린(30)을 구성할 수 있다.

도 9에 나타낸 투과형스크린(30)에서는 그 배면측의 비스듬히 하방향으로 투사장치(5)를 배치하고, 이 투사장치(5)로부터 투사된 영상광(LS)을 미러(6)로 반복해서 투과형스크린(30)에 대해서 투사하는 것에 의해 투과형스크린(30) 상에 영상광(LS)을 투영해서 관찰자에 보여주고 있다.

이 경우, 프레넬렌즈시트(21, 21', 21")를 구비한 투과형스크린(30)에서는 상기한 바와 같은 프리즘(2)의 구성에 의해 미광을 발생시키지 않던지 또는 발생시킨 것으로도 그 양은 작으므로, 상기한 제1실시형태에 다른 투과형스크린(10)의 경우와 동일하게 투과형스크린(30) 상에 투영되는 영상은 전체에서 밝기가 균일하므로, 또는 2중상 등의 장해에 의한 영상의 열화가 발생하는 일도 없다.

더욱이, 프레넬렌즈시트(21)를 구비한 투과형스크린(30)에서는 기부(1a)의 출광면(1b)에 코팅층(22)을 형성하고 있으므로, 기부(1a)의 출광면(1b)에서 발생하는 영상광(LS)의 반사를 감소시키는 것이 가능하게 되고, 콘트라스트가 높은 영상을 얻을 수 있다. 동일하게, 프레넬렌즈시트(21, 21")를 구비한 투과형스크린(30)에서도 기부(1a)의 출광면(1b)에 조면(23) 또는 렌티큘러렌즈(24)를 형성하고 있으므로, 기부(1a)의 출광면(1b)에서 발생하는 영상광(LS)의 반사광을 산란 또는 확산시키는 것이 가능하게 되고, 콘트라스트가 높은 영상을 얻을 수 있다.

제3실시형태

다음에, 도 10 및 도 11에 의해, 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트 및 이를 구비한 투과형스크린에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트는 상기한 제1실시형태에 따른 프레넬렌즈시트의 출광측의 면(출광면)에 추가 프리즘을 설치한 것이고, 그 밖의 구체적인 구성은 상기한 제1실시형태와 거의 동일하다. 본 발명의 제3실시형태에서, 상기한 제1실시형태와 동일 부분에는 동일 참조부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.

(프레넬렌즈시트의 구성)

도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(41)에서는 입광측의 면에 프리즘(2)이 형성된 기부(1a)의 출광면(1b)에 복수의 추가 프리즘(42)이 형성되어 있다. 또한, 각 추가 프리즘(42)은 프리즘(2)의 동심원의 중심(P)과 동일 높이에 위치하는 중심을 기준으로 해서 동심원형상으로 형성되고 있다. 또한, 각 추가 프리즘(42)은 기부(1a)의 출광면(1b) 중 적어도 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사진 상태로 출사되는 영역에 형성되고 있다.

여기서, 각 추가 프리즘(42)은 단면이 3각형상으로 형성되고, 입광측에 형성된 각 프리즘(2)의 굴절면(3)에서 굴절된 후에 전반사면(4)에서 투사장치(5)의 측으로 경사진 상태로 전반사된 광을 굴절시켜서 시트면에 수직한 법선의 방향으로 출사시키는 렌즈면(43)과 인접하는 렌즈면(43) 끼리를 접속하는 비렌즈면(44)을 갖고 있다.

이와 같이 해서, 도 10에 나타낸 프레넬렌즈시트(41)에 있어서는 기부(1a)의 출광면(1b)에 복수의 추가 프리즘(42)을 형성하도록 해 두고, 이에 의해서 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS) 중 기부(1a)의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터봐서 투사장치(5)의 측으로 경사진 영상광(LS)이 기부(1a)의 시트면에 대략 수직으로 출사되도록 조정할 수 있다.

또한, 도 10에 나타낸 프레넬렌즈시트(41)에 있어서는 추가 프리즘(42)을 기부(1a)에 일체적으로 형성하고 있지만, 이에 한정하지 않고 도 11에 나타낸 프레넬렌즈시트(46)에 나타낸 바와 같이, 기부(1a)와 별체의 프리즘시트(45)에 추가 프리즘(42)을 형성하도록 해도 된다. 즉, 도 10에 나타낸 경우와 동일한 구조의 추가 프리즘(42)이 출광측의 면에 형성된 프리즘시트(45)를 준비하고, 이 프리즘시트(45)를 기부(1a)의 출광면(1b)에 투명한 접착제(47) 등을 매개로 접합시키는 것에 의해 프레넬렌즈시트(46)를 구성한다. 이와 같은 프레넬렌즈시트(46)에 있어서도 프리즘시트(45)에 형성된 추가 프리즘(42)에 의해 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS) 중 기부(1a)의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 투사장치(5)의 측으로 경사진 영상광(LS)이 기부(1a)의 시트면에 대략 수직으로 출사하도록 조정할 수 있다.

또한, 도 11에 나타낸 프레넬렌즈시트(46)에서는 프리즘시트(45)의 출광측의 면에 추가 프리즘(42)을 형성하고 있지만, 이에 한정하지 않고 프리즘시트(45)의 입광측의 면에 추가 프리즘(42)을 형성해도 된다. 단, 손실광을 감소시킨다는 의미에서는 도 11에 나타낸 바와 같이 프리즘시트(45)의 출광측의 면에 추가 프리즘(42)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 10 및 도 11에 나타낸 프레넬렌즈시트(45,46)에 있어서는 각 추가 프리즘(42)을 프리즘(2)의 동심원의 중심(P)과 동일한 높이에 위치하는 중심을 기준으로 해서 동심원형상으로 형성하고 있지만, 이에 한정하지 않고 각 추가 프리즘(42)을 직선형상(능선이 수평방향으로 이어지는 상태)으로 형성하거나, 기부(1a)의 시트면의 중심(중심위치 등의 기하학적인 중심)을 기준으로 해서 시트면 상에서 동심원형상으로 형성해도 된다.

더욱이, 도 10 및 도 11에 나타낸 프레넬렌즈시트(45, 46)에서, 추가 프리즘(42)은 기부(1a)의 출광면(1b) 또는 프리즘시트(45)의 출광측의 면 중 적어도 영상광(LS)이 투사장치(5)의 측으로 경사진 상태로 출사되는 영역에 형성되어 있으면 좋고, 상기한 영역을 포함하는 임의의 영역(예컨대, 시트면 상의 전역)에 형성되어 있어도 된다.

(프레넬렌즈시트의 제조방법)

다음에, 상기한 제3실시형태에 따른 프레넬렌즈시트(41,46)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 10에 나타낸 프레넬렌즈시트(41)를 제조하는 경우에는 상기한 제1실시형태에 따른 제조방법에 의해 프레넬렌즈시트(1)와 동일한 프레넬렌즈시트를 제조한 후, 프레넬렌즈시트의 출광측의 면에 자외선경화형수지와 함께 금형을 적층하고, 이어서 자외선을 조사해서 금형 내의 자외선경화형수지를 경화시키는 것에 의해 프레넬렌즈시트(41)를 제조한다.

또한, 도 11에 나타낸 프레넬렌즈시트(46)를 제조하는 경우에는 상기한 제1실시형태에 따른 제조방법과 동일한 방법에 의해 출광측의 면에 추가 프리즘(42)이 형성된 프리즘시트(45)를 준비한다. 구체적으로는, 우선 금형용 재료를 바이트 등에 의해 새겨 넣는 프리즘시트(45)의 입광측의 면에 대응하는 형상으로 형성된 금형을 준비한다. 이어서, 이 금형에 자외선경화형수지를 도포하고, 다음에 금형 위에 도포된 자외선경화형수지 상에 자외선을 투과시키는 실질적으로 투명한 기판을 적층하고, 가압롤러 등에 의해 가압해서 해당 기판을 자외선경화형수지에 밀착시킨다. 그리고, 이와 같이 해서 적층된 기판 위로부터 자외선을 조사해서 자외선경화형수지를 경화시킨다. 다음에, 경화된 자외선경화형수지를 금형으로부터 이형하고, 소망의 크기로 절단하는 것에 의해 프리즘시트(45)를 얻는다.

그 후, 이상과 같이 해서 제조된 프리즘시트(45)를 상기한 제1실시형태에 따른 제조방법에 의해 제조한 프레넬렌즈시트(1)와 동일한 프레넬렌즈시트의 기부(1a)의 출광면(1b)에 투명한 접착제(47) 등을 매개로 접합시키는 것에 의해 프레넬렌즈시트(46)를 제조한다.

(프레넬렌즈시트를 구비한 투과형스크린)

도 10 및 도 11에 나타낸 프레넬렌즈시트(41,46)는 그 단독으로 투과형스크린을 구성할 수 있는 이외에, 상기한 제1 및 제2실시형태의 경우와 동일하게 프레넬렌즈시트(41,46)의 관찰자측에 배치된 렌티큘러렌즈시트(광확산시트)와 함께 투과형스크린을 구성할 수 있다.

이 경우, 프레넬렌즈시트(41,46)를 구비한 투과형스크린에서는 상기한 바와 같은 프리즘(2)의 구성에 의해 미광을 발생시키지 않던지 또는 발생시킨 것으로도 그 양은 작으므로, 상기한 제1 및 제2실시형태에 따른 투과형스크린(10)의 경우와 동일하게 투과형스크린 상에 투영되는 영상은 전체로 밝기가 균일하고 또한 2중상등의 장해에 의한 영상의 열화가 발생하는 일도 없다.

더욱이, 프레넬렌즈시트(41,46)를 구비한 투과형스크린에서는 기부(1a)의 출광면(1b) 또는 프리즘시트(45)의 출광측의 면에 추가 프리즘(42)을 형성하고 있으므로, 각 프리즘(2)을 통과한 영상광(LS) 중 기부(1a)의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 투사장치(5)의 측으로 경사진 영상광(LS)이 기부(1a)의 시트면에 대략 수직하게 출사하므로, 관찰자에 밝은 영상을 보여줄 수 있다.

실시예

실시예1

실시예1에 따른 투과형스크린으로서, 하기 [1] [2]에 나타낸 프레넬렌즈시트와 렌티큘러렌즈시트를 이용해서 스크린 사이즈가 50인치(4:3)인 투과형스크린을 구성했다. 그리고, 이 투과형스크린의 수평방향의 중심에서 그리고 투과형스크린의 하단으로부터 312mm 만큼 내려간 지점으로부터 투과형스크린에 수직한 방향으로 400mm 만큼 이동한 지점에 투사장치(프로젝터)를 배치해서 투과형스크린을 향해서 영상광을 투사했다. 또한, 실시예1에 따른 투과형스크린은 상기한 제1실시형태에 따른 투과형스크린에 대응하는 것이다.

[1] 프레넬렌즈시트

실시예1에 따른 프레넬렌즈시트로서, 시트형상의 기부의 입광면에 굴절면과 전반사면을 갖고 원호형상으로 이어지는 복수의 프리즘을 형성한 것을 준비했다. 여기서, 각 프리즘은 폴리카보네이트제의 기판(굴절률 1.58) 상에 자외선경화형수지를 도포 및 형성하는 것에 의해 형성된 것이다. 각 프리즘은 투과형스크린의 수평방향의 중앙이면서 투과형스크린의 하단보다도 312mm 만큼 내려간 점을 중심으로 해서 동심원형상으로 배치하고, 그 피치는 0.11mm로 했다. 따라서, 원호형상의 프리즘의 반경은 312~1188mm로 되었다. 또한, 각 프리즘의 프리즘 정각은 38°, 각 프리즘을 형성하는 재료의 굴절률은 1.55로 했다. 또한, 투과형스크린에 투사되는 영상광의 입사각도는 입사각도가 최소로 되는 반경 312mm의 프리즘에서 38°, 입사각도가 최대로 되는 반경 1188mm의 프리즘에서 71.4°로 되도록 했다.

여기서, 각 프리즘을 통과한 영상광의 출광방향은 반경 312mm의 프리즘에서 하측(투사장치측)으로 10° 경사지도록 하고, 이로부터 서서히 경사진 각도(시트면에 수직한 법선의 방향에 대한 영상광의 출광방향의 각도)를 작게 해서 반경 700mm의 프리즘에서는 시트면에 수직(수직경사각도 0°)으로 했다. 또한, 반경 700~1188mm의 프리즘에서는 시트면에 수직(수직경사각도 0°)으로 했다. 또한, 도 12는 실시예1에서는 프리즘 반경과 영상광의 경사각도의 관계를 나타낸 도면이다.

[2] 렌티큘러렌즈시트

실시예1에 따른 렌티큘러렌즈시트로서, 그 입광면에 수직방향(상하방향)을 따라서 직선형상으로 이어지는 타원형렌즈를 0.14mm의 피치로 형성한 것을 준비했다. 여기서, 렌티큘러렌즈시트의 두께는 1mm로 하고, 수평확산반값각도가 30°, 수직확산반값각도가 12°로 되도록 내부에 확산제를 분산시켰다. 또한, 타원형렌즈의 표면에 두께가 20㎛의 광흡수층을 형성했다. 광흡수층의 흡수율은 40%로 했다.

이상과 같은 프레넬렌즈시트와 렌티큘러렌즈시트를 조합시켜서 투과형스크린을 구성하고, 이 투과형스크린에 대해서 상기한 투사계를 이용해서 영상광을 투사해서 투과형스크린에 투영하여 내보낸 영상을 관찰한 바, 미광에 기인한 2중상 등의 장해에 의한 영상의 열화가 없고, 양호한 영상을 관찰할 수 있었다.

실시예2

실시예2에 따른 투과형스크린으로서 하기 [1] [2]에 나타낸 프레넬렌즈시트와 렌티큘러렌즈시트를 이용해서 스크린 사이즈가 50인치(4:3)의 투과형스크린을 구성했다. 그리고, 이 투과형스크린의 수평방향의 중앙이면서 투과형스크린의 하단으로부터 312mm 만큼 내려간 점으로부터 투과형스크린에 수직한 방향으로 100mm 만큼 이동한 지점에 투사장치(프로젝터)를 투과형스크린과 역방향을 향하도록 배치하고, 더욱이 투과형스크린의 수평방향의 중앙이면서 투과형스크린의 하단보다도 200mm 만큼 내려간 점으로부터 투과형스크린으로 수직한 방향으로 250mm 만큼 이동한 지점에 미러를 배치하고, 투사장치로부터 투사된 영상광을 미러에서 반복해서 투과형스크린을 향해 투사했다. 또한, 실시예2에 따른 투과형스크린은 상기한 제2실시형태에 따른 투과형스크린 중 프레넬렌즈시트의 출광측의 면에 코팅층을 설치한 경우에 대응하는 것이다.

[1] 프레넬렌즈시트

실시예2에 따른 프레넬렌즈시트로서, 실시예1에 따른 프레넬렌즈시트와 동일한 구성으로 이루어지는 프레넬렌즈시트의 출광측의 면에 코팅층을 형성한 것을 이용했다. 여기서, 코팅층은 프레넬렌즈시트를 구성하는 폴리카보네이트제의 기판(굴절률 1.58) 상에 TiO₂(굴절률 2.4)를 250nm, 더욱이 그 위에 SiO₂(굴절률 1.46)를 120nm의 두께로 적층하는 것에 의해 형성했다. 또한, 코팅층의 반사율은 1%(수직입사의 경우)로 했다.

[2] 렌티큘러렌즈시트

실시예2에 따른 렌티큘러렌즈시트로서는 실시예1에 따른 렌티큘러렌즈시트와 동일한 것을 이용했다.

이상과 같은 프레넬렌즈시트와 렌티큘러렌즈시트를 조합시켜서 투과형스크린을 구성하고, 이 투과형스크린에 대해서 상기한 투사계를 이용해서 영상광을 투사해서, 투과형스크린에 투영하여 내보낸 영상을 관찰한 바, 미광에 기인한 2중상 등의 장해에 의한 영상의 열화가 없고, 더욱이 콘트라스트의 저하도 없는 양호한 영상을 관찰할 수 있었다.

실시예3

실시예3에 따른 투과형스크린으로서, 하기 [1] [2]에 나타내는 프레넬렌즈시트와 렌티큘러렌즈시트를 이용해서 스크린 사이즈가 50인치(4:3)의 투과형스크린을 구성했다. 그리고, 이 투과형스크린의 수평방향의 중앙이면서 투과형스크린의 하단으로부터 312mm 만큼 내려간 점으로부터 투과형스크린에 수직한 방향으로 100mm 만큼 이동한 지점에 투사장치(프로젝터)를 투과형스크린과 역방향을 향하도록 배치하고, 더욱이 투과형스크린의 수평방향의 중앙이면서 투과형스크린의 하단보다도 200mm 만큼 내려간 점으로부터 투과형스크린에 수직한 방향으로 250mm 만큼 이동한지점에 미러를 배치하고, 투사장치로부터 투사한 영상광을 미러에서 반복해서 투과형스크린을 향해서 투사했다. 또한, 실시예2에 따른 투과형스크린은 상기한 제2실시형태에 따른 투과형스크린 중 프레넬렌즈시트의 출광측의 면에 렌티큘러렌즈(광확산요소)를 형성한 경우에 대응한 것이다.

[1] 프레넬렌즈시트

실시예3에 따른 프레넬렌즈시트로서 실시예1에 따른 프레넬렌즈시트와 동일한 구성으로 이루어지는 프레넬렌즈시트의 출광측의 면에 수평방향으로 이어지는 렌티큘러렌즈를 형성한 것을 이용했다. 여기서, 렌티큘러렌즈는 그 단면이 반경 0.1mm의 반원형상으로 되도록 형성하고, 그 피치는 0.08mm로 했다.

[2] 렌티큘러렌즈시트

실시예3에 따른 렌티큘러렌즈시트로서는 실시예1에 따른 렌티큘러렌즈시트와 동일한 것을 이용했다.

이상과 같은 프레넬렌즈시트와 렌티큘러렌즈시트를 조합시켜서 투과형스크린을 구성하고, 이 투과형스크린에 대해서 상술한 투사계를 이용해서 영상광을 투사해서 투과형스크린에 투영해서 내보낸 영상을 관찰한 바, 미광에 기인한 2중상 등의 장해에 의한 영상의 열화가 없고, 더욱이 콘트라스트의 저하도 없는 양호한 영상을 관찰할 수 있었다.

Claims

투사장치로부터 비스듬히 투사된 영상광을 집광시켜서 관찰자측으로 대략 평행광으로서 출사시키는 프레넬렌즈시트에 있어서,

시트형상의 기부와,

상기 기부의 입광측에 형성된 복수의 프리즘에서, 각각이 투사된 영상광을 굴절시키는 굴절면과, 이 굴절면에서 굴절된 광의 적어도 일부를 관찰자측을 향해서 전반사시키는 전반사면을 갖는 복수의 프리즘을 구비하고,

상기 복수의 프리즘 중 적어도 일부의 프리즘은 해당 각 프리즘을 통과한 영상광이 상기 기부의 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 상기 영상광을 투사하는 투사장치의 측에 소정의 경사각도 만큼 경사진 상태로 출사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제1항에 있어서, 상기 복수의 프리즘 중의 상기 적어도 일부의 프리즘은 상기 복수의 프리즘 중 상기 투사장치로부터 투사되는 영상광의 입사각도가 작게 미광으로 되는 광이 발생하는 영역에 위치하는 프리즘인 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제1항에 있어서, 상기 복수의 프리즘은 해당 각 프리즘에 투사된 영상광의 입사각도가 작게 됨에 따라 해당 각 프리즘을 통과한 영상광의 경사각도가 서서히크게 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제1항에 있어서, 상기 기부의 출광측의 면 중 적어도 상기 영상광이 상기 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 출사되는 영역에 설치된 상기 기부를 형성하는 재료에 비해서 저굴절률의 재료로 이루어지는 저굴절층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제1항에 있어서, 상기 기부의 출광측의 면 중 적어도 상기 영상광이 상기 투사장치의 측으로 경사진 상태에서 통과하는 영역에 설치된 광확산요소를 더 구비한 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제5항에 있어서, 상기 광확산요소는 상기 기부의 출광측에 형성된 조면인 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제5항에 있어서, 상기 광확산요소는 상기 기부의 출광측에 형성된 렌티큘러렌즈인 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제1항에 있어서, 상기 기부의 출광측에 설치되고, 상기 각 프리즘을 통과한 영상광 중 상기 기부의 상기 시트면에 수직한 법선의 방향으로부터 봐서 상기 투사장치의 측으로 경사진 영상광이 상기 기부의 상기 시트면에 대략 수직하게 출사되도록 조정하는 복수의 추가 프리즘을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프레넬렌즈시트.
제1항에 기재된 프레넬렌즈시트와,

상기 프레넬렌즈시트의 관찰자측에 배치된 광학산시트를 구비한 것을 특징으로 하는 스크린.