JPH04143743A - 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、プロジェクションテレビやビデオプロジェク
タ−に用いられる透過型スクリーンに関するものである
。

〔従来の技術〕

レンチキュラーレンズを用いた透過型スクリーンは、プ
ロジェクションテレビ用等に広く用いられている。この
プロジェクションテレビ用スクリーンとしての重要な要
求性能の一つに視野角が大きい事があり、例えば特公昭
６１−２８９８０号公報、特開昭５８−１３４６２７、
などのような種々の技術が知られている。

一方、最近では新しい方式のプロジェクションテレビが
開発されつつあり、透過型スクリーンに要求される性能
も単に視野角が大きいだけではなく、レンチキュラーレ
ンズのピッチを小さくして解像度を上げる事が加わって
いる。

例えば、次世代のテレビとして期待が集まっているハイ
ビジョンテレビの投射型用の透過型スクリーンでは解像
度を低下させないために、４０ＷＬの場合では０．５＋
ａｍ以下のピッ゛チのレンチキュラーレンズが必要とさ
れている。また、投射型液晶テレビにおいても、特開昭
６２−２３６２８２号公報に開示されるように、透過型
スクリーンのレンチキュラーレンズの縦線の干渉にょる
モアレ模様を防止するためには、できるだけピッチを小
さくする事が望まれている。

これに対して、これまでの視野角を大きくする工夫をし
た透過型スクリーン用のレンチキュラーレンズでは、主
に製造上の問題からレンチキュラーレンズの小ピツチ化
が難しいとされてきた。

例えば前述の特公昭６１−２８９８０号公報の場合は、
両端の全反射面で全反射した光線の少なくとも一部が射
出する面が凸面であるため、ピッチを小さくしていくに
つれて、この小さな凸面部分の面形状を設計回通りに作
成する事が困難になる。また、特開昭５８−１３４６２
７号公報の場合は、光源側のレンチキュラーレンズによ
り、観察側表面に集光する構造になるため、ピッチを小
さくすると板厚も小さくしなければならないので、製造
上限界があるし、剛性が足りないため取扱いカ難しいと
いう問題点があった。

そこで本発明者等はレンチキュラーレンズを中央部の凸
面と平面からなる全反射面と、該凸面部と該全反射面と
結ぶ平面部によって構成された特定の形とし、かつ基板
を特定の半値角を有する光拡散樹脂板にすれば、前記レ
ンズ単位のピッチ幅が狭くとも、高解像度で視野角の大
きな透過型スクリーンが製造可能になる事を見出し、高
解像度透Ａ型スクリーンを提窩した（特願平１−３３６
３２号）、この発明は、観察側に垂直方向に延びるピッ
チが０．５ｏ＋ｍ以下のレンチキュラーレンズが形成さ
れた透過型スクリーンにおいて、該レンチキュラーレン
ズ単位が、少なくとも両端の平面部、中央の曲面部およ
び両端の平面部と中央の曲面部の間の中間平面部から構
成され、両端の平面部に入射した光線のほとんどは、全
反射して中間の平面部から出射され、中間の平面部およ
び中央の曲面部に直接入射した光線のほとんどは、直接
出射されるように設計されており、かつ基板が半値角６
°以上の光拡散樹脂板である事を特徴とする透過型スク
リーンに関するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の発明によってピッチ幅が狭く、視野角の大きな透
過型スクリーンが製造可能となるが、全反射面と反射し
た光線が透過する面の両方が平面であるため、散乱され
る光線の分布を制御する事に難点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものである。

即ち本発明は、観察側に多数の垂直方向に延びるレンチ
キュラーレンズが形成された透過型スクリーンにおいて
、レンチキュラーレンズ単位が、少なくとも、中央部の
凸面、曲面からなる両側面の全反射面及び該凸面と該全
反射面とを結ぶ平面によって構成され、該全反射面で全
反射した光線が該平面部に集光されて該平面部を透過し
、かつ、該平面部に直接入射した光線が該平面を透過す
るように設計されており、がっ、レンチキュラーレンズ
を形成するスクリーンの基板が光拡散樹脂板である事を
特徴とする透過型スクリーンを提供するものである。

以下、本発明を図面に従って説明する。

本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレンズ単位
の例を第１図に示す、これは、本発明の１つの実施態様
であり、本発明を限定するものではない。

第１図において、１は両側面部の全反射面、２は中央の
曲面部、３は中央の曲面と全反射面とを結ぶ平面部を示
す。

このレンチキュラーレンズ単位において、入射した光線
は、基板の拡散効果によりある分布を持って進行するが
、ここでは便宜上平行光線が入射したものとする。光線
の進路は以下に挙げる■〜■に大別できる。

■　両側面部の全反射面１に入射した光線（第２図（ａ
））は、全反射面ｌで反射した後平面部３に集光され、
そのほとんどの光線は上記平面部３から出射する。すな
わち、入射した光線が入射面から両端の全反射面１に至
るまでの開と、両側面部の全反射面１と平面部３との間
において、本発明の特定の半値角を持つ基板の拡散効果
により拡散され、さらに全反射面１を構成する曲面によ
る拡散の相乗効果により広く拡散されて、平面部３から
外部に出射される。

■　中央の曲面部２に入射した光線（第２図中（ｂ））
は、曲面の形状と基板自身の拡散効果の両者の相乗効果
により広く拡散されて直接外部に出射される。

■　平面部３にｌ直接に入射した光線（第２図中（Ｃ）
）は、基板の拡散効果により適度の拡散性を持って外部
に直接出射される。

上記■の光線の拡散は全反射面１の曲面の形状により広
い範囲で制御できる。また、全反射面１が平面部３に光
線を集光するような曲面になっているので、平面部３を
全反射面１が平面である場合より小さくする事ができる
。もちろん、平面部３を大きくしてもかまわない、すな
わち、平面部３がレンズ単位に占める割合を広い範囲で
設定できるので、１記■の光線と■の光線の割合も広い
範囲で組み合わせる事ができる。こうして、散乱される
光線の分布を制御する事が容易になる。

全反射面１の曲面は平面部３の方向に反射光を集光する
ような曲面であればどのような曲面でもよいが、反射光
を１点に集中するような曲面であることが望ましい、こ
のような曲面には例えばｙ＝−ａｘ２　（ａは正の実数
） で表される放物線がある。上記放物線の場合、反射光の
焦点は（０、−１／４ａ）となる、この焦点は必ずしも
平面部３上でなくてもよく、第２図中（ａ）に示すよう
に平面部３の外側や、また場合によっては内側でもよい
。

第４図に全反射面が放物線であるレンズ単位を用いた場
合（実施例１）、および第６図に全反射面が平面である
レンズ単位を用いた場合（比較例２）の輝度分布図を各
々示す、全反射面が曲面である場合には、広い視野角を
得るためには全反射面１を相対的に大きくシ、いったん
全反射された光線（第２図中ａ）をより多く用いるよう
にすれば良い、第４図はこうして設計されたレンズ単位
を用いた場合の輝度分布図である。−万全反射面を平面
とした場合には、広い視野角を得るためには全反射面お
よび平面部３を同時に大きくしなければならない、しか
し、平面部３がレンチキュラーレンズ単位に対して大き
過ぎると、直接平面部３に入射する光線（第２図中Ｃ）
が増加し、第６図に示すように輝度のむらが生じてしま
う。

特公昭６１−２８９８０号公報は本発明と同様な技術を
用いるものであるが、本発明との大きなふいは全反射し
た光線が透過する面（本発明では平面部３に相当する）
が、曲面である点である。

レンズ単位のピッチが小さくなると上記曲面は曲率が大
きくなり、非常に作成が困難になる０本発明ではこれが
平面であるので、作成が容易である。

全反射面３は曲面であるが、特公昭６１−２８９８０号
公報の全反射した光線の少なくとも一部が射出する曲面
と比較すると曲率が小さくてすむのでレンズ単位のピッ
チが小さくなった場合でも製作が容易である。

本発明においては、外光吸収層４を、場合により両側面
の全反射面１の少なくとも一部に設けてもよく、これに
より、主として外光を吸収して画像のコントラストを向
上させる事ができる。

本発明においては、レンチキュラーレンズを構成するレ
ンズ単位の一部を平面部としたので、ピッチ幅を狭めて
も容易に設計、製作が可能であり、しかも、基板として
特定の半値角の光拡散性樹脂板を選択する事と相まって
優れた透過型スクリーンが製造できる。

本発明においては、第１図に示すように両側面部の全反
射面１と平面部３を隣接して設けてもよいし、また第３
図に示すように両側面部の全反射面１と平面部３との間
に、さらに微少な平面部５を設けても良い。

また、本発明においては、平面部３または微少な平面部
５を外光の反射を防止するために、粗面化処理してもよ
い。

本発明において、レンチキュラーレンズを形成するスク
リーンの基板は、平面部３に直接入射する光線が適度に
拡散される拡散性能を持つ光拡散樹脂板でなければなら
ない、平・面部３に入射する光線が十分に拡散されない
場合は、ある角度に集中してしまうため、角度による輝
度のむらが生じてしまう、必要とされる光拡散性能は、
平面部３がレンチキュラーレンズ単位全体に占める割合
によって変わり、用いられるプロジェクションテレビの
光学系の特性と組み合わせて適時選択される。

第４図に半値角が８°の基板を用いた場合（実施例１）
および第５図に半値角が４゛の基板を用いた場合（比較
例１）の輝度分布を各々示す、この半値角とは最大輝度
に対して半分の輝度になる角度をいう、第４図の場合（
実施例１）は中間部３が従来例のように凸面でなく平板
であっても、基板はほぼ均一な拡散性を有する透過型ス
クリーンになるが、第５図の場合（比較例１）には、視
野角は大きいものの、視野角３０’付近に輝度の落ち込
み（輝度むら）が生じるため透過型スクリーンとしては
不適となる。

本発明において、透過型スクリーンの基板構成材として
用いる透明樹脂については、特に制限はなく、たとえば
、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート、塩
化ビニル樹脂等があり、透明もしくは半透明の熱可塑性
樹脂が使用できる。

この中でも、表面耐擦傷性、耐候性、透明性などの点か
ら、アクリル系樹脂が望ましい。

本発明における透過型スクリーン基板の厚みについては
、特に制限はないが、剛性や取扱い易さの点から、　１
．５〜４　ｍｍが望ましい。

本発明において、前記透明樹脂に配合する光拡散剤の種
類およびその配合量については、特に制限はない０例え
ば、無機系光拡散剤としては、炭酸カルシウム、硫酸バ
リウム、酸化チタン、二酸化珪素、フッ化カルシウム、
タルク、ガラスピーズ尋があり、有機系光拡散剤として
は、スチレン樹脂、メチルメタクリレート／アクリル酸
エステル／芳香族とニルモノマーを主成分とする架橋コ
ポリマー粒子等があり、いずれも単独もしくは２種類以
上の組み合わせで利用できる。この中でも望ましいのは
、平均粒径２０〜１００μのメチルメタクリレート／ア
クリル酸エステル／芳香族ビニルモノマーを主成分とす
る架橋コポリマー粒子、炭酸カルシウム、石英粉、硫酸
バリウム、ガラスピーズなどである。

本発明において、透過型スクリーン用レンチキュラー板
の製造法について特に制限はなく、通常の射出成形法、
圧縮成形法、押出成形法、キャスト法、連続キャスト法
などいずれも利用できる。

本発明における外光吸収層の材質、形成方法については
、外光を吸収する性能を有していれば特に制限はない、
全反射率を上げる工夫としては、例えば特願昭６３−２
２３４６４号のように黒色の染料・顔料と特定の球状粒
子を配合した塗料を用いて基材との間に空気層を設ける
方法、基材の屈折率よりも小さい透明材料を主成分にし
て黒色染料、黒色顔料を配合したものを用いる方法、外
光吸収層と基材の間に基材より屈折率の小さい透明物質
を主成分とした層を形成する方法などがあり、いずれも
利用できる。

本発明の透過製スクリーンにおいて、フレネルレンズと
組み合わせると、さらに高性能な透過型スクリーンとな
る。この場合、本発明の透過盤スクリーンの光源側面に
フレネルレンズを設けても良いし、また別の板状体にフ
レネルレンズを設けて、本発明の透過型スクリーンと組
み合わせてもよい。

〔実施例〕

以下に、本発明を実施例１を用いて説明するが、これは
本発明を限定するものではない。

（１）光拡散剤（有機架橋ポリマー粒子）の製造：攪拌
器、還流冷却器、窒素ガス導入口などのついた反応容器
に下記の成分を仕込んだ。

■メチルメタクリレート　　　　５５　　重量部■ブチ
ルアクリレート　　　　　２０　　重量部■スチレン　
　　　　　　　　　２５　　重量部■アリルメタクリレ
ート　　　　１．５重量部■ｔ−ドデシルメルカプタン
　　　０６３重量部■アジアゾイソブチルニトリル　ｏ
、ｓｍｔ部■ポリビニルアルコール　　　　３．０ｆｆ
ｉｆｆｉ部■水　　　　　　　　　　　　２００　　重
量部容器内を十分に窒素ガスで置換した後、上記成分の
混合物を十分に攪拌しながら７０℃まで加熱し、窒素ガ
ス中で重合を進めた。４時間後に９０℃まで昇温し、９
０℃に１時間保持して、重合を完了させた０重合終了後
、脱水、水洗、乾燥して粒状ビーズを得た。得られたビ
ーズを篩別し、平均粒径約２５μの有機架橋ポリマー粒
子を得た。

（２）基板の製造： デルペット７０Ｈ〔旭化成工業（株）製メタクリル樹脂
〕に前記（１）で得られた光拡散剤を３重量％加え、押
出器で加熱混練後（樹脂温度２５０℃）、ダイスから出
た溶融樹脂をロール間に通し、冷却して、６１０Ｘ４６
０Ｘ３ｉ＋ｍの実施例用の基板を得た。

また、同様にして光拡散剤の配合割合が１．５重量％の
比較例用の基板を得た。

（３）基板の半値角の測定： 前記（２）で得られた基板にコリメーターで平行光線を
入射し、輝度計（ミノシタ類ｎｕ−１／３°Ｐ）を用い
て輝度分布を測定した。

その測定結果より、中心の輝度に対して半分になる角度
（半値角）を求めた。実施例１、及び比較例２用基板の
半値角は８°で、比較例１用基板の半値角は４°であっ
た。

（４）レンチキュラーレンズ及びフレネルレンズの成形
： 前記（２）で製造された、各々実施例用と比較例１．２
用との基板を下記に示すレンチキュラーレンズ金型、フ
レネルレンズ金型の間に配置し、加熱プレスで成形温度
１６０°　成形時間１０分、成形圧力３０　ｋ　ｇ、　
／　ｃ　ｍ　２の条件で成形した後、１０分充水冷して
、成形品を得た。

【亙ｊ」 基板半値角　　　　　　　：８゜ レンチキュラーレンズ単位：第７図 ピッチ　０．４　　ｍｍ フレネルレンズ　　　　　：ピッチ　０．１８　ｍｍ焦
点距ｇｌｌｏｏｏｍｍ （なお、第７図において、中央の曲面部は非球面形状で
あり、（ｘ、　　ｙ）はレンズ単位の形状を示す座標で
ある。） 比較例１ 基板半値角　　　　　　　　＝４゜ レンチキュラーレンズ単位：第７図 ピッチ０．４　　ｒｎｒａ フレネルレンズ　　　　　：ピッチ　０．２５　ｒａｍ
焦点距離１０００ｍｍ 比」差土しス 基板半値角　　　　　　　＝８゜ レンチキュラーレンズ単位：第８図 ピッチ　０．４　　ｍｍ フレネルレンズ　　　　　：ピッチ　０．２５　ｍｍ焦
点距１１ｆｌｔｌ（ｌｏｏａ＋ｍ （なお、第８図において、中央の曲面部は非球面形状で
あり、（Ｘ、　　ｙ）はレンズ単位の形状を示す座標で
ある。） （５）評価及び結果 以上のような方法で作成した透過型スクリーンのフレネ
ルレンズ側からコリメータで平行光線を入射し、輝度計
（ミノシタ類ｎｔ−１／３°Ｐ）を用いて輝度分布を測
定した。

その結果は、第４図（実施例１）、第５図（比較例１）
及び第６図（比較例２）のとおりである。

また、投影器にＴＷＩＮ　ＣＡＢＩＮ　５ＵＰＥＲ（キ
ャビン工業製、ランプ：３００Ｗ；レンズＦ３．　　ｆ
５０ｍａ＋）を用い、スライドの像を実施例１及び比較
例の透過型スクリーンに投影し、スクリーン上に形成さ
れた像をいろいろな角度から目視で観察した。

その結果、実施例１の透過型スクリーンは輝度むらがな
く、そして、像の細部まで鮮明に見えた。

しかし、比較例１の透過型スクリーンは、像の細部まで
鮮明に見えたものの、輝度むらがあったため不適であフ
た。比較例２は実施例１と同程度の視野角を持つように
特願平１−３３６３２号の技術を用いて設計したもので
あるが、散乱される光線の分布を制御することが困難で
あったため輝度むらが残ってしまい、やはり不適であっ
た。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明においては、レンチキュラレンズ単
位の一部を平面で構成し、がっ基板として光拡散樹脂板
を用いたので、前記レンチキュラーレンズ単位のピッチ
を狭くする設計、製作が容易となると共に、高解像度で
視野角の大きく、かつ輝度むらの無い透過型スクリーン
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の透過型スクリーンのレンチキュラー
レンズ単位の１つの態様を示す模式図である。 第２図は、第１図のレンチキュラーレンズ単位に入射し
た平行光線の拡散効果を表す模式図であり、そのうち、 第２（ａ）図は、光線が両側面の全反射面部に入射した
場合を； 第２（ｂ）図は、光線が中央の曲面部に入射した場合を
： 第２（Ｃ）図は、光線が全反射面と中央の曲面部を結ぶ
平面部に入射した場合を、各々示している。 第３図は、レンチキュラーレンズ単位を構成する両端の
全反射面部と平面部との間にさらに微少な平面部を設け
た、本発明の透過型スクリーンの他の態様を示す模式図
である。 第４〜６図は、各々実施例１及び比較例１．２の透過型
スクリーンの輝度分布を示すグラフであ第７図は、実施
例１に従って成形された本発明のレンチキュラーレンズ
単位寸法の実測値を示す模式図である。 第８図は、比較例２に従って成形された本発明のレンチ
キュラーレンズ単位寸法の実測値を示す模式図である。 第９〜１０図は、従来技術の投射型スクリーンのレンチ
キュラーレンズ単位を示す模式図である。 両側面の全反射面部 ：中央の曲面部 ：全反射面と中央の曲面部を結ぶ平面部：外光吸収層 ：微少な平面部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　観察側に多数の垂直方向に延びるレンチキュラーレン
   ズが形成された透過型スクリーンにおいて、レンチキュ
   ラーレンズ単位が、少なくとも、中央部の凸面、曲面か
   らなる両側面の全反射面及び該凸面と該全反射面とを結
   ぶ平面によって構成され、該全反射面で全反射した光線
   が該平面部に集光されて該平面部を透過し、かつ、該平
   面部に直接入射した光線が該平面を透過するように設計
   されており、かつ、レンチキュラーレンズを形成するス
   クリーンの基板が光拡散樹脂板である事を特徴とする透
   過型スクリーン。