JPH01182837A - 透過型スクリーン - 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］ 本発明はプロジェクション１’Ｖまたはマイクロフィル
ムリーダーなどのスクリーンに好適な透過型スクリーン
に関する。

［従来の技術］ 透過型スクリーンは、フィルム広告、投影されたテレビ
ジョン画像、ゲームスコアならびに他の表示１」的のた
めに広く用いられる。この秤の透過型スクリーンは、観
察側から見た時に明るいように、また視野角が拡大する
ように入射面あるいは出射面に所定のレンズを備えてい
るのが通常である。例えば、両面レンチキュラーレンズ
またはフライアイなどを用いることはすでに公知である
。

そのような文献には１例えば特開昭５８−５９４３６号
、実公昭５２−４９３２号、実公昭５５−１３０３６６
号、特開昭５７−８１２５４号、特開昭５７−８１２５
５号、特開昭５８−１０８５２３号などがある。これら
の文献では、入射面、出射面ともに断面が円、楕円、放
物線、高次式などの一部て形成された凸型レンチキュラ
ーレンズまたはフライアイが用いられている。

また、＋１１に出射面を平面または多角面で構成した製
品も一部で実用されてはいるが、凸型レンチキュラーレ
ンズまたはフライアイを用いたものよりカラーバランス
が劣ることが知られている。

また、特に第５図に示すように赤色、緑色、青色、の３
本ノフラウン管（ＣＲＴ　）　１００．１（Ｉｌ、　１
０２を横一列に並べて、各Ｃ１７画面をそれぞれレンズ
１０３．１０４．１０５で投写して、スクリーンｌ［＋
６上で合成する方式のいわゆるプロジェクションＴＶに
おいては、赤、緑、青の３色が別々の角度から照射され
る構成がとられている。このような構成では、緑を中央
にして赤と青はそれぞれかなりの角度をもってスクリー
ンに入射してくる。その角度差はスクリーンの中心点で
緑と赤（第５図において０１）、緑と青（第５図におい
てθ２）ともに８度前後の場合が多い、このようなスク
リーンでは、スクリーンの中心Ｏから離れるに従って緑
と赤、緑と青のそれぞれのなす角度には差が生じる。こ
のため、スクリーン、Ｆ−、の画像を観察する位置によ
って、また、スクリーン−Ｅの場所によって色調に変化
を生じやすい。つまりカラーバランスの保持が難かしい
。例えば、純白の画面をスクリーンＥに写して検査する
と見る位置によって、画面が純白ではなく、紫色の場所
が生じたり、赤やｉ￥糸系統色が画面の一部または全面
に生じたりすることが起こる。

第６図は上記のカラーバランスの問題点を解決するため
に設計された透過型スクリーンの一構成例を示す断面図
である。

同図において、ｌは入射側に形成された楕円形状の入射
面レンズ、５０はスクリーン基材、２は観察側に形成さ
れた出射面レンズ、３は出射面における非集光領域に形
成された突条であり、その突条３の上部に外光吸収層４
が形成されている。

楕円状の入射面レンズ！及び出射面レンズ２の形状、基
材の屈折率、両レンズの配置等の構成は使用するスクリ
ーンの所望の特性に応じて決定される６例えば、特開昭
５８−５９４３６号公報においては、入射面のレンチキ
ューラレンズをその離心率がレンズ媒質の逆数に等しい
楕円面の長袖方向の凸面の一部にて形成し、かつ入射面
レンズより遠い方の前記楕円面の焦点の位置に出射面レ
ンズを設け、該レンズを前記とほぼ同じ離心率の楕円面
にて形成したスクリーンが開示されている。

第７図は上記のような透過型スクリーンの入射面レンズ
及び出射面レンズの配置が理想的な場合における光線追
跡の図である。すなわち、肖（＋３）、緑（Ｇ）、赤（
Ｒ）の光を投写したときの光線を示す図である。第７図
かられかるように、肖、緑、赤の光は、出射面レンズ光
軸氾と出射面レンズ２の交点０（即ち、出射面レンズ２
の中心）から図において、上ドのへ点、Ｂ点の範囲内に
ほとんど集中し、その集光領域範囲内から光が観察側へ
出射していることがわかる。

［発明が解決しようとする問題点］ このような厳密な形状制御、配置制御等を要求される透
過型スクリーンにおいては、その製造は正確さが要求さ
れるが、第６図の構成のスクリーンでは例えば、入射面
レンズ、出射面レンズの曲率？１′径は、それぞれ０．
６ｍｍ、　０．３ｍｍ程度が庁通であり、その形状を厳
密に維持することは一般的に難かしい。

スクリーンの精度誤差としては、入射面と出射面の厚さ
の誤差による結像特性のずれ、入射面レンズｌと出射面
レンズ２の光軸のずれなどがあるが、この製造誤差は以
゛ドのような問題点を生じる。

第８図は入射面レンズの形状に誤差が生じて、入射面レ
ンズ１の焦点距離が理想的な場合に比べて、＋１０％に
なった場合の光線追跡図を示したものである。このよう
な場合、第７図のＡ点及びＢ点内の集光領域の外側の領
域において、入射側から入射した光の一部が臨界角を超
え、出射面から出射せず、入射側に全反射してしまう結
果となる。このような光は迷光となり、像の明るさを低
下させるばかりでなく、カラーバランス、画像の鮮鋭度
等を低下させることとなる。

また、その現象は入射面レンズの形状がＩＥ確でない場
合のみに生じるのではなく、入射面レンズと出射面レン
ズ間の距離が設計に比べて長い、或は短かい場合にも生
じる。さらに、入射面レンズと出射面レンズとの光軸が
ずれている場合にも生じる。これらの諸誤差が局所的に
発生したときには、明るさムラ（シェーディング）歩い
は色ムラとなり、見苦しい画面になってしまうことにな
る。

第９図は２つレンズの光軸βが、入射面レンズのピッチ
Ｐに対して１０％ずれている場合の光線追跡を行なった
場合を示した図である。この場合は、ずれの方向と反対
の領域で、臨界角を超え、全反射する現象が生じる。ま
た、出射面レンズの形状が楕円ではなく、放物線、高次
式で表わされるような断面で構成されていても、誤差に
よる全反射の問題は同様に生じる。

従来の透過型スクリーンはこのような設計誤差によるス
クリーン特性の悪化に対しては有効な手段はなかったの
が実情であった。つまり、１ｆｊ記した従来技術では、
表裏両面レンズの僅かな位置ずれがあると前記の全反射
現象が生じ１画面の明るさ、色調など画質に異常が発生
し、満足すべきスクリーンは実現できなかった。

例えば、第６図の構成の透過型スクリーンにおいては、
入射面レンズの形状にもよるが、−例として、ピッチ幅
ｐ＝１ｍｍに設定したとき、横方向に３０μ、厚みに３
０μ程度の誤差があるとスクリーン性能において天川上
問題となる。そのためスクリーンの製造に際し、非常に
高精度な成型設備を必要とし、そのような設備をもって
しても。

不良発生率が高く、歩留りが悪くなる問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、」−記従来技術゛の問題点に鑑み、両面レン
ヂキュラーレンズ型の透過型スクリーンにおいて裏表両
面の位置関係が多少ずれても光学的悪影響がほとんど出
ない透過型スクリーンを提供することを目的とする。

以上のよりな目的は、人ｑ＝を側に入射面レンズが形成
されると共に出射側に前記入射面レンズに対応する出射
面レンズが形成され、入射面レンズに人ｑ−１シた光を
それに対応する出射面レンズから出射する構成の透過型
スクリーンにおいて、前記入射面レンズの断面形状を形
作る線がその中心部の集光特性と、その周辺部分の集光
特性とで異なっていることを特徴とする透過型スクリー
ンにより達成される。

この本発明は、前記シェーディング（つまり僅かの視野
角度の差による急激な光量変化によって生じる明暗ムラ
）および全反射の問題を検討した結果、主に以Ｆのよう
な事項を見出したことにより生まれたちの÷ある。

第１０図のような理想的に製造されたスクリーンにおい
て、前述したように、出射面レンズ２から出射する光は
、出射面レンズの集光領域１５に集中し、カラーバラン
スの保持にはその部分の形状の正確さが要求される。ま
た、赤、緑、古の３色が別々の角度から照射される構成
がとられているプロジェクションＴＶにおいては、その
角度的制約のため、−１−２集光領域１５は広がりを有
し、シェーディング及び全反射現象は製造誤差による上
記集光領域１５の外側近傍１６．１７に臨界角を越える
角度で入射した光（第８図、第９図の構成では、入射面
レンズ外側から入射した赤、青の光が相当する）が引起
こす。したがって、シェーディング及び／又は全反射現
象を防ぐには、第１Ｏ図において、入射面レンズｌの断
面形状な形作る中心部２０の曲線の集光特性と周辺部１
８．１９の曲線（直線も含む）の集光特性を変え、シェ
ーディング及び／又は全反射が発生しないように設定す
れば、解決できることになる。具体的には、構成Ｆ、シ
ェーディング及び／又は全反射の起こりそうな光の出Ｉ
ｔ面１６．１７に対する入射角を小さくするように入射
面レンズの周辺部分１８．１９の集光特性を設定するこ
とにより達成できる。これは、入射面レンズｌのその周
辺部分１８．１９の線分の傾きをゆるくすることでもあ
る。ただ、できるだけスクリーン全体のカラーバランス
を低下させないで、その目的を達成するには、ｎ；１記
入対面レンズ中心部分は、−点Ｆ１近傍に集光するよΦ
に形成し、前記周辺部分１８．１９は点１・’　Ｉより
も入射面レンズから遠い位置に集光するように形成する
のが良い方法である。これは、出射面レンズの形状は常
に入射面レンズの形状と対応させて形成されているので
、いくら周辺部分といえども中心部分の集光点Ｆ１に準
じた集光特性を有しているほうがカラーバランスが良く
なるからである。

なお、場合によりシェーディングの防１トと全反射の防
止が両立できないときもあるが、−・般的にはそのとき
はシェーディングの防止を優先させる考えの方が、スク
リーンの総合的評価を高めるには望ましい。

［作用］ ［、記のような透過型スクリーンによれば、たとえ、製
造誤差によって光線の入射位置が変わっても、また、裏
表のレンチが左右にずれたり、板厚が設計値と異なった
りした場合でも、そのシェーディング及び全反射しやす
い出射面レンズの部分における入射角は、通常の場合に
比べ小さいので、シェーディングの発生が防止でき、か
つ全反射して入射側へ光がもどるようなことも少ない。

［実施例］ 以下、本発明の透過型スクリーンについて具体的な実施
例に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の透過型スクリーンの第１実施例を示す
概略構成図である。

同図において、ｌは略楕円形状の入射面レンズ、２は略
楕円形状の出射面レンズ、４は出射面レンズ間の四部に
形成された光吸収層４．５０はスクリーン基材である。

入射面レンズｌはその中央部２０と周辺部分１８及び１
９とから構成されており、中央部２０は一点１：ｌ近傍
に集光するような断面形状を有している。点Ｆｌは第１
図のように出射面レンズＦの中央に位置する場合の他、
やや外側の点、例えば、第１図の１？ｌ°の位置にあっ
ても良い。このＦ　Ｉ及びＦｌ’の設定と出射光特性の
関係については、１１；１述した公開特許などに詳しく
記述されているのでここでは記述を省略する。

また、図中において、破線で示す２５．２６は中央部２
０のレンズ面を延長した場合のレンズ面の位ｊｄを示し
ている。該破線２５．２６を見ればわかるように１周辺
部分１８．１９の傾斜は中央部２０の延長線上よりはゆ
るやかなレンズ形状を有している。また、その集光位置
は前記Ｆ１やＦｌ’　より更に遠い位置であるＦ２とな
るように設定されている。このＦ２は一点である必要は
なく、スクリーンによっては複数点或は線状のものとす
ることが可能である。なお、第１図の実施例においては
、前記集光点Ｆｌ或はＦｌ’　と前記周辺部分の集光位
置Ｆ２が共に入射面レンズの光軸ｇｈにある場合を示し
である。

周辺部分１８．’１９と中央部２０の比率はスクリーン
の用途にもよるが、一般的には、出射面レンズの前記中
心部分と前記周辺部分との接点の位置が、出射面レンズ
における入射角が±３０′″以上の角度で入射する入射
面レンズの対応する位置に設定される。これは、入射角
が±３０°以−Ｌの角度で入射するときに急激にシェー
ディング及び全反射の問題が大きくなるからである。

第２図（１第１図の構成において、中央部２０に平行光
束Ｘ１周辺部分１８．１９にそれぞれ平行光束Ｙ、Ｙ’
　を入射させた場合を示した光路図である。

第１図及び第２図に示した本実施例は前記のような構成
からなっているので、裏表のレンチが左右にずれたり、
板厚が設計値と異なったりした場合でも、入射面レンズ
の周辺部分を通過する光Ｙ、Ｙ’の出射面に対する入射
角度は小さいので、シェーディングが防ｌヒでき、、か
つ全反射して入射側へ光がもどるようなことも少ない。

なお、本発明においては、中央部２０と周辺部分１８の
レンズは第１図のように楕円状のみならず、使用される
スクリーンの用途に応じて、円。

放物線、高次式などの曲線の一部で形成された凸型レン
チキュラーまたはフライアイで構成しても良い。

第３図は本発明に係るアクリル樹脂を用いて製作したス
クリーンの構成の一例を丞す概略図である６図において
数字の１１１位はｍｍである。入射面レンズｌの曲線は
、長袖の長さ２．１５ｍｍ、短軸の長さ１．２９ｍｍの
楕円に近似する曲線からなっている。なお、Ｐはレンズ
のピッチである。

第４図は第３図の本発明品に対応する従来の透過型スク
リーンの構成を示す図である。入射面レンズｌの曲線は
、長袖の長さ１．４６ｍｍ、短軸の長さ１．０７ｍｍの
楕円の曲線からなっている。なお、出射面レンズ２の構
成は、本発明品、従来品共に、 ｙ＝−２５０，７２２９ｘ”＋１９１．４４１９ｘ’−
５０，０１５１ｘｌ′＋４．３４［１８ｘ’　＋　０．
８５６８　ｘ”の偶関数で求められる曲線のうち、 −０，５＜ｘ＜０．５の範囲を用いたものである。

第３図と第４図を比較してみればわかるように、本発明
品と従来品は入射面レンズの中心部ではほとんど変らな
いが１周辺部では、本発明の方が曲線の曲率が大きい分
１周辺部の傾きが緩くなっている。

以下に示す第１表は本発明品の板厚ズレ、横ズレに対す
るスクリーン特性の悪化の程度の度合を調べるために、
実験した結果を示す表である。第１表において、αｈは
スクリーンゲインが１／２になる水平方向の視野角度、
βｈはスクリーンゲインが１／３になる水平方向の視野
角度、Ｇｏは視野角度が０のときのスクリーンゲインを
表す。

また、＜　ａ　（４０＞は横ズレした側と反対側のａ値
（Ｒ，Ｇ、Ｂ’Ｆ均）で、理想を１００としたときのイ
１へである。くＧ＝１のときの視野角度〉は横ズレした
側と反対側の視野角度（最も小さいＢの値）で理想を１
００としたときの値である。

第２表は第４図に示した従来品の板厚ズレ、横ズレに対
するスクリーン特性の悪化の程度の度合を実験した結果
を示す表である。なお１表の見方は第１表と同じである
。

第１表と第２表を比較してみれば、〈ａ値〉。

〈Ｇ＝１のときの視野角度〉共に本発明品の方が良いこ
とがわかる。すなわち、本発明品の１４点のくａ値〉の
・ＩＬ均が約９５．９であるのに対し、従来品は約９１
．７であり、その最大差が本発明品が約９．３であるの
に対し、従来品は約１６゜５と大きい。また、くＧ＝１
のときの視野角度〉においても、本発明品の１４点の・
ト均が約９２゜４であるのに対し、従来品は約８８，４
であり、その最大差が本発明品が約１３．６であるのに
対し、従来品は約２０．４と大きい。くａ値〉及びくＧ
＝１のときの視野角度〉が小さいほどスクリーンの特性
が悪く、それらの最大差が大きいほど部分的な板厚及び
横ズレ等のｌｉ差に対して光駁の低）゛を招き、部分的
なスクリーンゲインの低下すなわちシェーディング現象
を生じることとなる。よって、本発明品は従来品に比べ
て板厚及び横ズレ等の誤差に対する許容範囲が大きいこ
とになり、通常の製造条件で特性のバラツキの少ない良
好なスクリーンを提供できる利点がある。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、本発明の透過型スクリー
ンによれば、入射面レンズ及び出射面レンズの両面の位
１６ずれに対する許容範囲が拡大したことになる。その
程度は、レンチキューラレンズ形状によっても差異があ
るが、数倍に達することもある。しかも、本発明ではカ
ラーバランスの劣化或はシェーディングの発生はほとん
どみられないので許容範囲が拡大する効果のみを得るこ
とができる。

また、附随的な効果として入射面レンチの外周部の角度
が緩やかで金型の寿命が伸びる利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による透過型スクリーンの構成を示す説
明図である。 第２図は第１実施例における光路を示す図である。 第３図は本発明に係るスクリーンの概略構成の一例を示
す図である。 第４図は第３図の本発明品に対応する従来の透過型スク
リーンの構成を示す図である。 第５図はいわゆる３管式のプロジェクタＴＶの構成を示
す断面図である。 第６図は両面にレンチキュラーレンズが設けられた構成
の透過型スクリーンを示す断面図である。 第７図は第６図のスクリーンが理想的に製造された場合
の光線追跡図である。 第８図及び第９図はそれぞれ第６図のスクリーンに位置
ずれが生じた場合の光線追跡図である。 第１Ｏ図は理想的に形成されたスクリーンの光線追跡を
模式的に示した図である。 １：入射面レンズ ２：出射面レンズ １５：集光領域 １６．１７：シェーディング及び全反射しやすい領域 ＋８．１９：周辺部分 ２０：中心部分 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 Ｉ 沼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入射側に入射面レンズが形成されると共に出射側に前記
   入射面レンズに対応する出射面レンズが形成され、入射
   面レンズに入射した光をそれに対応する出射面レンズか
   ら出射する構成の透過型スクリーンにおいて、 前記入射面レンズの断面形状を形作る線がその中心部の
   集光特性とその周辺部分の集光特性とで異なっているこ
   とを特徴とする透過型スクリーン。