JPH051924B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プロジエクシヨンテレビ、スライ
ド、マイクロフイルムリーダー等の透過型スクリ
ーンに用いるスクリーン用フレネルレンズに関す
るものである。

（従来の技術） 透過型スクリーンは、上記の如き用途分野に広
く使用されているが、視野角度が大きく、画面が
明るくかつ均一な明るさを保持することが要求さ
れている。特に画面が大きくなると、中心部分の
明るさに比べて四隅部分の明るさが低くなりがち
であり、最近は機器全体を小型化するため投射距
離が短くなる傾向にあることも反映して、一層画
面全体の明るさの均一性が望まれている。

このように透過型スクリーンの明るさの均一性
をもたせるためには、従来からフレネルレンズを
用いることが採用され、一部で実施されている。
ちなみにフレネルレンズを用いる先行特許として
は、米国特許第2200646号明細書、米国特許第
2726573号明細書、特開昭56−117226号公報、特
開57−205727号公報、特開昭57−210331号公報等
数多く知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのようなフレネルレンズは、一
般的なものが用いられるだけで、必ずしも十分と
はいえない面があつた。

一般にスクリーンに画像を投写する場合、投写
レンズの物理的特性として、CoS⁴θに反比例し
て周辺光量が減少する所謂CoS四乗則を避けるこ
とができない。そこで本発明においては、中心部
分の明るさを低下することなく、周辺部分の明る
さを改善して、画面全体の明るさを均一に維持し
ようとするものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、上記の目的を達成するため
になされたもので、その要旨とするところは、中
心部分は平坦部だけで形成されており、中心部分
から周辺部分にかけてレンズ群が形成されたサー
キユラーフレネルレンズからなるものであつて、
上記レンズ群を構成するレンズのうちの端部を除
くレンズ単位に平坦部が形成されており、かつ少
なくとも中心部分の平坦部に光散乱処理が施され
ていることを特徴とするスクリーン用フレネルレ
ンズにある。

以下、本発明を実施例の図面に従つて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示しており、図中
Ａがサーキユラーフレネルレンズの中心部分、Ｂ
が周辺部分であり、中心部分Ａは平坦部１だけで
形成されており、周辺部分Ｂはレンズ群２で形成
されている。そしてこのレンズ群２を構成するレ
ンズのうち端部を除くレンズ単位２１には、レン
ズ部２１Ａとともに平坦部２１Ｂが形成されてお
り、しかも少なくとも中心部分の平坦部１には、
例えば第２図に示す如き光散乱処理１Ａが施され
ている。

上記例においては、レンズ単位２１の谷部に平
坦部２１Ｂが形成されているが、逆にレンズ単位
２１の先端部に平坦部２１Ｂが形成されていても
よい。この例を示すのが第３図で、平坦部２１Ｂ
に位置が異なるだけで両者は実質的に変るもので
はなく、目的に応じて選択すればよい。

また第４図は本発明の別の実施例を示してお
り、平坦部１とレンズ群２で構成されたサーキユ
ラーレンズ面の反対面に、縦方向のレンチキユラ
ーレンズ３が形成されたものであり、この場合に
は同図の如くサーキユラーフレネルレンズを光源
側に向け、レンチキユラーレンズ３面を観察者Ｍ
側に向けて使用するとよい。このようにすると本
発明による効果に加えて、水平方向の視野角度を
大きくすることができるが、この場合のレンチキ
ユラーレンズ３は他の任意の形状のものを選ぶこ
とができるし、また目的によつては横方向のレン
チキユラーレンズ３を選ぶこともできる。なお、
図中ＣはCRT、Ｌは投写レンズである。

第５図は本発明品の他の使用例を示すもので、
第１図のスクリーン用フレネルレンズに、別体の
レンチキユラーレンズシート４を組合せたもの
で、このように組合せると有効に使用することが
できる。

上記いずれの例においても、本発明のレンズ群
２を構成するレンズのうちの端部を除くレンズ単
位に平坦部２１Ｂか形成されているが、その平坦
部２１Ｂの占める面積は、中心から遠くなるに従
い小さくなるようにするとよい。このようにする
と、明るさの均一性が一層高まり、不自然さがな
くなるからである。

この場合の平坦部２１Ｂの面積の減らした方
は、目的に応じて決められるが、次の数式によつ
て求めることができる。しすなわちサーキユラー
フレネルレンズの中心から半径ｒの位置で１つの
レンズ単位に占める平坦部の比率をｋとすると
き、この減らし方を第６図の如くある点（r₁，
１）および点（r₂，０）の如く急激に変化させる
と、この部分が他より際立つて日の丸模様があら
われてしまう。そこで第７図の如く、ｋとｒの関
係を曲線状にすることにより、第６図の如き難点
を排除しようとするものである。

すなわち、第７図の如く点（r₁／２，１）で直線 ｋ＝１に接し、かつ点（3r₁＋r₂／４，0.75）で直線 ｋ＝−ｒ／r₂−r₁＋r₂／r₂−r₁に接する楕円で結ぶこと
と した。この楕円の式は、 （ｒ−r₁／２）²／（r₁／２）²×
（r₁＋r₂／3r₁−r₂）＋（ｋ−5r₁−2r₂／6r₁−2r₂）²／
（r₁／6r₁−2r₂）²＝１ である。

また同様な考え方で、点（r₁＋3r₂／４，0.25）で 直線ｋ＝−ｒ／r₂−r₁＋r₂／r₂−r₁に接し、点（r₃，０
） で直線ｋ＝０に接する楕円で結ぶこととする。こ
の楕円の式は、 （r₃−ｒ）²／（r₃−r₂）²×（−r₁＋3r₂−4
r₃／r₁−5r₂＋4r₃）＋（r₃−r₂／r₁−5r₂＋4r₃−ｋ）²
／（r₃−r₂／r₁−5r₂＋4r₃）²＝１ である。

したがつてこれらの楕円の部分を加味すると、
次のからの如き数式が導かれることとなる。

ただしr₁≦r₂＜r₃とする。

０≦ｒ≦１／２r₁のときは、ｋ＝１とする １／２r₁≦ｒ≦3r₁＋r₂／４のときは、 （ｒ−r₁／２）²／（r₁／２）²×
（r₁＋r₂／3r₁−r₂） （ｋ−5r₁−2r₂／6r₁−2r₂）²／
（r₁／6r₁−2r₂）²＝１ とする 3r₁＋r₂／４≦ｒ≦r₁＋3r₂／４のときは、 ｋ＝−１／r₂−r₁ｒ＋r₂／r₂−r₁とする。

r₁＋3r₂／４≦ｒ≦r₃のときは、 （r₃−ｒ）²／（r₃−r₂）²×（−
r₁＋3r₂−4r₃／r₁−5r₂＋4r₃）＋（r₃−r₂／r₁−5r₂＋4
r₃−ｋ）²／（r₃−r₂／r₁−5r₂＋4r₃）²＝１ とする r₃≦ｒのとき、ｋ＝０とする このようにすると、第６図による弊害がなくなる
ので好ましい。

なお、上記数式を求めるに当り、点（１，０）
と点（r₁，１）の中間点（r₁／２，１）で接する楕 円を設定しているが、この中間の点を若干移動さ
せてもよい。同様に点（3r₁＋r₂／４，0.75）、点 （r₁＋3r₂／４，0.25）および点（r₃，０）について も、若干その位置を移動してもよい。勿論上記の
点を移動したときは、それに応じた数式が求めら
れる。このような点の移動は任意に選べるが、第
６図の如きグラフに近づくことは望ましくない。
概ね第７図の如くすると好ましいが、点
（3r₁＋r₂／４，0.75）と点（r₁＋3r₂／４，0.25）を、
と もに点（r₁＋r₂／２，0.5）に近づけるようにすると 一層好ましいこととなる。すなわちr₁＝r₂＝１／２r₃ とすれば直線部分がなくなる。また点（１，０）
で接するようにして、ｋ＝１の部分を無くしても
かまわない。

本発明においては、少なくとも中心部分Ａの平
坦部１に光散乱処理１Ａが施されているが、この
処理は梨地面、ヘヤーライン面、微小レンズ群あ
るいは微小プリズム群の形成等によつて達成され
る。なお、これらの処理は、予め製作型に形成
し、これを転写するのが一般的であるが、直接製
品に設けてもよい。また拡散性塗料の塗布による
処理も可能である。このような光散乱処理は、目
的に応じレンズ単位２１における平坦部２１Ｂに
設けることもできる。また、平坦部はもちろん、
レンズ部分も含め全面的に光散乱性表面仕上げと
してもよい。すなわち、この場合はダイヤモンド
バイトなど鋭面仕上げとなるバイトを使わず、超
硬バイトなどで切削加工すればよい。

本発明のスクリーン用フレネルレンズに使用す
る基材としては、アクリル樹脂が最も適している
が、これは光学特性及び成形加工性の点からアク
リル樹脂が特に優れているからである。しかし、
これに換えて塩化ビニール樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、オレフイン系樹脂、スチレン系樹脂等を
用いることもでき、これらの合成樹脂材料を用い
るときは、押出し成形、加熱プレスあるいは射出
成形などによつて、本発明に係るスクリーン用フ
レネルレンズを製作することができる。

また基材となる合成樹脂、例えばアクリル樹脂
にSiO₂，CaCO₃，Al₂O₃，TiO₂，BaSO₄，ZnO、
ガラス微粉末、あるいは有機拡散剤等の液状合成
樹脂媒体に融解または化学変化をしない拡散物質
の１種または２種以上の添加物を媒体中に一様に
混入することができるが、本発明の構成上この添
加量を可及的に少なくすることができ、これによ
る明るさの保持にも貢献するものである。なお、
基材に着色を施して色調を整えることも有効であ
る。

（実施例） 厚さ３mm、大きさ950×720mmで、製造時に平均
粒径4μのSiO₂を15g／m²混入してなるアクリル樹
脂板を用意した。一方、サーキユラーフレネルレ
ンズ用の型としては、ピツチが0.5mmで、r₁＝140
mm、r₂＝300mm、r₃＝400mmで、次の〜の数式
を満足する平坦部の比率ｋを求めて製作した。

０≦ｒ≦70のときは ｋ＝１つまり全部が平坦部 70≦ｒ≦180のとき （ｒ−70）₂／134.04²＋（ｋ−0.416）²／0.583₂＝１ ただし0.75≦ｋ≦１ 180≦ｒ≦260のとき ｋ＝−１／160ｒ＋1.875 260≦ｒ≦400のとき （ｒ−400）²／152.8₂＋（ｋ−0.416）²／0.416＝１ 400≦ｒのとき ｋ＝０ つまり全部レンズ部 なお、中央部分の平坦部に相当する部分はダイ
ヤモンドバイドで鋭い細い溝を多数形成した。

またレンチキユラーレンズ面を形成する型とし
て第８図に示す如きレンズ単位に全反射面を有す
る型を用意した。なおこのときのレンズ単位のピ
ツチは0.7mmであつた。

以上のようにして用意された２つの型の間に、
アクリル樹脂板をはさみ、温度180℃、圧力40
Kg／cm²の条件で熱プレスし、スクリーン用フレネ
ルレンズを得た。このスクリーン用フレネルレン
ズを、45インチのプロジエクシヨンテレビにセツ
トし、このまゝ透過型スクリーンとして用いたと
ころ画面全体が均一で明るいスクリーンが得られ
た。

（発明の効果） 本発明は以上詳述した如き構成からなるもので
あるから、光拡散性の平坦部を巧みにとり入れた
サーキユラーフレネルレンズにすることにより、
基材に混入する拡散剤の量を減すことができ、基
材内での光量ロスが少ないので結果として四隅部
の明るいしかも均一な明るさをもつたスクリーン
用フレネルレンズを提供することができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図はその中心部分の拡大断面図、第３図は他の実
施例を示す断面図、第４図は本発明の他の実施例
とその使用状態を説明する平面図、第５図は本発
明品の別の使用状態を説明する平面図、第６図お
よび第７図は本発明における平坦部の比率を求め
るときの前提となるグラフ、第８図は実施例にお
けるレンチキユラーレンズの形状を示す断面図で
ある。 Ａ……中心部分、Ｂ……周辺部分、１……平坦
部、２……レンズ群、２１……レンズ単位、２１
Ａ……レンズ部、２１Ｂ……平坦部、３……レン
チキユラーレンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心部分は平坦部だけで形成されており、中
   心部分から周辺部分にかけてレンズ群が形成され
   たサーキユラーフレネルレンズからなるものであ
   つて、上記レンズ群を構成するレンズのうちの端
   部を除くレンズ単位に平坦部が形成されており、
   かつ少なくとも中心部分の平坦部に光散乱処理が
   施されていることを特徴とするスクリーン用フレ
   ネルレンズ。 ２ レンズ群を構成するレンズ単位の平坦部の占
   める面積が、中心から遠くなるに従い小さくなる
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のスクリーン用フレネルレンズ。 ３ サーキユラーフレネルレンズの中心から半径
   ｒの位置における平坦部の占める比率ｋとすると
   き、ｋを次の数式〜を満足するように設定し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   スクリーン用フレネルレンズ。 ただしr₁≦r₂＜r₃とする。 ０≦ｒ≦１／２r₁のときは、ｋ＝１とする。 １／２r₁≦ｒ≦3r₁＋r₂／４のときは、 （ｒ−r₁／２）²／（r₁／２）²×（r₁
   ＋r₂／3r₁−r₂）＋（ｋ−5r₁−2r₂／6r₁−2r₂）²／（r₁
   ／6r₁−2r₂）²＝１とする 3r₁＋r₂／４≦ｒ≦r₁＋3r₂／４のときは、 ｋ＝−１／r₂−r₁ｒ＋r₂／r₂−r₁とする。 r₁＋3r₂／４≦ｒ≦r₃のときは、 （r₃−ｒ）²／（r₃−r₂）²×（−r₁＋3r₂−4r₃／
   r₁−5r₂＋4r₃）＋（r₃−r₂／r₁−5r₂＋4r₃−ｋ）²／（r
   ₃−r₂／r₁−5r₂＋4r₃）²＝１とする。 r₃≦ｒのとき、ｋ＝０とする。 ４ レンズ面の反対面にレンチキユラーレンズが
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項または第３項記載のスクリーン用
   フレネルレンズ。 ５ 基材に拡散剤が添加されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項また
   は第４項記載のスクリーン用フレネルレンズ。