JPH0766144B2 - 透過型スクリーン - Google Patents

透過型スクリーン

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JPH0766144B2
JPH0766144B2 JP61123345A JP12334586A JPH0766144B2 JP H0766144 B2 JPH0766144 B2 JP H0766144B2 JP 61123345 A JP61123345 A JP 61123345A JP 12334586 A JP12334586 A JP 12334586A JP H0766144 B2 JPH0766144 B2 JP H0766144B2
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screen
lenticular
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shape
distance
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浩二 平田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透過型スクリーンに使用するレンチキュラー
レンズに係り、特にプロジェクションテレビの投影用に
適したカラーシフトの少ない透過型スクリーンに関す
る。
〔従来の技術〕
透過型スクリーンからの出射光の水平及び垂直を指向特
性を規定する方法として、次の2つが知られている。
レンチキュラーシートに形成した凸シリンドリカルレン
ズの形成設計 レンチキュラーシートに混入する拡散剤の種類及び混
入比率の最適化, しかしながら後述の方法である拡散剤の混入比率を大
きくすると次の問題が生じる。すなわち、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。
水平及び垂直方向個々の指向特性を制御できない。こ
の為、指向特性の制御は、前記の方法である凸シリン
ドリカルレンズの形状設計を主体としの方法である拡
散剤の混入比率の最適化を併用して行なわれている。
以上述べた従来の指向特性の制御方法を取っているレン
チキュラーシートの例としては、特開昭58−221833号記
載のように、レンチキュラーシート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、
粒径を規定している。さらに、この形状は、第4図に示
すように入射面と凸シリンドリカルレンズの球面収差を
無くし、かつ前記凸シリンドリカルレンズの焦点距離と
等しい位置に出射面を配置している。又、特開昭58−20
5140号記載のように、前記凸シリンドリカルレンズの中
心を配置している。この為、入射面の光軸に対して平行
な入射光a,b,c,d,e,fは出射面でほぼ一点に収束する。
以上述べた理由により、出射面の非集光部の面積が大き
く取れ、非集光部に光吸収体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
れるという効果がある。しかしながら、前記従来技術に
おいては、入射面の凸シリンドリカルレンズに対して斜
めより入射する光線については、配慮されていなかっ
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記した従来技術によるレンチキュラーシートをプロジ
ェクションテレビに使用した場合の問題点を図により説
明する。第3図は、プロジェクションテレビの光学系を
示す横断面図である。陰極線管及び投写レンズ34の配置
は、緑色陰極線管32を中心に、左右に青色陰極線管31,
赤色陰極線管33が横方向にインライン配置されている。
このため、スクリーン上で正規の映像を得ようとすると
構造上次のことが必要となる。すなわち、青色陰極線管
31と投写レンズ34及び赤色陰極線管33と投写レンズ34が
フレネル(レンズ)シート35に正対せず、角度β1(以
下集中角と記述)だけ斜め入射となる。さらに、フレネ
ルシート35から出射してレンチキュラーシート36の入射
面に入射する光も第5図に示すように集中角β1だけ、
緑色投写光に対して傾きを持つこととなる。ところが、
従来技術によるレンチキュラーシートに形成された凸シ
リンドリカルレンズは、斜め方向から入射する光に対し
ては配慮されていなかった。次に、従来技術の一実施例
のメカニズムについて説明する。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た場合の楕円形状
でレンズ面を形成すると、光軸に平行な光線は、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
チキュラーシートの入射面である凸シリンドリカルレン
ズの形状を楕円形状とする。この時、第7図に示すよう
に光軸から入射光線までの高さをhとした時、スクリー
ンの厚さtと出射角θ3は、次の式で求められる。
楕円の一般式 t=a+ae −−(2) 今、離心率e=1/n1とおけば t′=a−(a2−y2/(1−e2))1/2 −−(3) n1sinθ2=n2sinθ3 (4)式を(5)式に代入する今y=hであるため、 ただし、n1:スクリーン素材の屈折率 n2:空気の屈折率 h:入射光線高 e:離心率 a=t/(1+e) (6)式を変形することにより任意のスクリーン素材
で、凸シリンドリカルレンズのピッチと最外部を通る光
線の出射角θ3が決まれば、厚さtを求めることができ
る。第5図は、従来技術の一例として入射面と出射面の
形状を示す横方向断面図である。楕円形状の凸シリンド
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だけ斜めから入射した光は、一点で収束
せず出射光の出射角も制御できない。第6図は、第5図
と同様に、入出射面を楕円形状とし、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0.6(mm)とし、さらにレンズ面間隔を1.5(mm)
とした場合の指向特性を光学計算により求めたものであ
る。たとえば、第3図で示すようにスクリーンに、向っ
て斜め左方向から見た場合には、青色映像光が強調さ
れ、所謂カラーシフトが発生する。又、従来、外光に対
するコントラスト低下を防ぐ技術的手段として第5図に
示すように出射面の非焦点部に観視側に凸の突起を設
け、この突起の表面に光吸収体を塗布したいわゆる“ブ
ラックストライプ”を設けている。
このとき、従来技術では、出射面の凸シリンドリカルレ
ンズと、前述の突起では、形状が大きく変化する。この
為に、レンチキュラーシートの製造時に凸シリンドリカ
ルレンズの形状を十分な精度で賦型することが困難とな
る。本発明の目的は上述したレンチキュラーレンズの形
状精度向上と、透過型スクリーンをプロジェクションテ
レビに使用した場合に生じるカラーシフトの軽減にあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、第1図で示すように映像光入射面S1のレン
ズ形状を下記(7)式で示される楕円形状とし映像光入
射面S1と出射面S2の間隔l1が(1)〜(6)式により決
まる厚さtと比較して0.9t<l1<1.0の範囲とする。さ
らに、入射面凸シリンドリカルレンズに対応する映像光
出射面S2の形状を示す式の2次微分の絶対値が(7)式
の2次微分の絶対値よりも中心付近は小さく、中心から
の距離l3が の点では、大きくしl3>l付近の曲率半径R3は、l3が大
きくなるとき、しだいに小さくなる形状とすることによ
り達成される。
ここでa2(1−e2)=b2とおく ただしe=1/N2 N2:シート素材の屈折率 y:短軸 x:長軸でレンズ中心軸と一致 〔作用〕 本発明によるレンチキュラーシートを用いた透過型スク
リーンによれば、映像光入射面の各凸シリンドリカルレ
ンズの光軸に平行に入射する緑色映像光に対しては、入
射面の凸シリンドリカルレンズの形状及び出射面との間
隔の最適化により、ほぼ球面収差をなくして対応する凸
シリンドリカルレンズの出射面に収束させる。又、入射
面の各シリンドリカルレンズに斜めから入射する青色及
び赤色映像光のレンズ面からの出射光分布は、出射面の
形状を最適化することにより改善する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図を用いて詳細に説明する。
第2図は、本発明の一実施例であるレンチキュラーレン
ズの形状を示すものである。レンズピッチP0は、従来の
レンチキュラーレンズと同じ1.2(mm)とし、スクリー
ン素材の屈折率を1.56出射面の有効径L1を0.56mm,レン
ズ径L2を0.7mmとした場合の設計値を示す。まず、デー
タの読み方について説明する。曲率判決RDの符号が正の
場合は、そのレンズ面の曲率中心が光軸上において入射
面23から出射面22に向かう方向に位置することを示す。
ここで非球面係数とは、面形状を次式で表現した時の係
数である。
但し、光軸方向をXに、レンズの半径方向をY軸にとっ
た時のレンズ面の高さ(Yの関数を表し、RDは曲率半径
を表し、nは任意の自然数を表している。従って、CC,A
D,AE,AF,AG,…,Aの各係数が与えられれば上記(8)式
に従って、レンズ面の高さ、つまり形状が定まるわけで
ある。
下記の表においては、係数として、CC,AE,AF,AG,AHま
で、すなわち、10次の係数までしか示していないが、こ
れに限定されるわけではなく、12次以上の係数次の係数
についても同様に設定しても良い。そのような場合に
も、光軸に対して軸対称なレンズ面が得られるからであ
る。
t1=1.47(mm)L1=0.56(mm)L2=0.7(mm)P0=1.2
(mm) 入射面は、楕円形状でありレンズ間隔(1)〜(7)式
により最適設計している。この為、レンズの光軸に平行
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より だけ離れた位置に収束する。この為、凸シリンドリカル
レンズの非球面量を大きくして、前述の 付近の形状を大きく変化させ出射光の光分布を最適化し
ており良好な指向特性が得られている。
又、第2図に示すように本実施例のレンチキュラーシー
トは、以下示す理由により成形性においても従来技術に
よるスクリーンより優れている。
出射面の突起25からレンズ面下端までの落ち込みt3が
小さい。
出射面の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。
出射面に形成された突起25と出射面の凸シリンドリカ
ルレンズの有効部L1との間に平坦部(L2−L1)/2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14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
少ないスクリーンを得ることができる。(8)式に示す
形状の2次微分の値を、従来技術である離心率がレンチ
キュラーシートの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
較して図8に示す。従来技術のレンズ面の2次微分の絶
対値は本発明の形状の2次微分の絶対値に比べ中心軸付
近で大きく、第1図に示す 付近で大きくなっている。
〔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。
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、出射面の凸シリンドリカルレンズの
形状により大幅に低減できる。
出射面に形成した突起25と出射面の凸シリンドリカルレ
ンズの有効径L1との間に継ぎ部分が存在する。この為に
この部分で形成誤差を緩和することが可能となり、レン
チキュラーシートの成形性が向上する。
又、入射面の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設けた遮光層
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、本発明のレンチキュラーシートの要部の画面
水平方向断面図,第2図は、本発明のレンチキュラーシ
ートの一実施例の画面水平方向断面図,第3図はプロジ
ェクションテレビの光学系を示す画面水平方向断面図,
第4図,第5図は従来のレンチキュラーシートの画面水
平方向断面図,第6図は、従来のレンチキュラーシート
をフレネルレンズシートと組み合わせた場合の指向特性
を示す特性図,第7図はシリンドリカルレンズの断面
図,第8図レンズ形状の2次微分の値を比較した図であ
る。 21,36,51,61……レンチキュラーレンズ、22……出射
面、23……入射面、24,42……光吸収体、25……突起、3
1……青色陰極線管、32……緑色陰極線管、33……赤色
陰極線管、34……投写レンズ、35……フレネルレンズ、
42……光吸収体、38……観視者、N1,n2……空気の屈折
率、N2,n1……レンチキュラーシート素材の屈折率、β
1……入射角、β2……屈折角、β3……出射角、R2…
…中心部曲率半径、R3……周辺部曲率半径。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フレネルシートとレンチキュラーシートか
    らなり、映像発生源側より入射する映像光を透過して映
    像観視側に出射する透過型スクリーンであって、 前記レンチキュラーシートの映像光発生源側のシート形
    状を、スクリーン画面垂直方向を長手方向とする第1の
    レンチキュラーレンズS1を複数個、スクリーン画面水平
    に連続的に配置した形状とし、 前記レンチキュラーシートの映像観視側スクリーン面の
    形状を、スクリーン画面垂直方向を長手方向とする第2
    のレンチキュラーレンズS2を複数個、前記第1のレンチ
    キュラーレンズS1にほぼ対向してスクリーン画面水平方
    向に連続的に配置した形状とし、 少なくとも前記第1のレンチキュラーレンズS1のスクリ
    ーン画面水平方向の断面形状もしくは前記第2のレンチ
    キュラーレンズS2のスクリーン画面水平方向の断面形状
    のいずれか一方は、前記レンチキュラーレンズの光軸か
    らの距離の関数で与えられる形状にするとともに前記光
    軸に対して軸対称である形状とし、 前記関数を2次微分して得られる関数に前記レンチキュ
    ラーレンズの光軸付近の距離を代入した値と、前記関数
    を2次微分して得られる関数に前記レンチキュラーレン
    ズの光軸から所定距離離れた部分の距離を代入した値と
    が異なることを特徴とする透過型スクリーン。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の透過型スクリ
    ーンにおいて、前記関数が、前記レンチキュラーレンズ
    の光軸の方向に沿った距離をXとし、前記光軸からのレ
    ンズ半径方向の距離をYとした時、 AF・Y8+AG・Y10+…+A・Y2n ……(1) であることを特徴とする透過型スクリーン。 ただし、RD:曲率半径、 n:任意の自然数、 CC、AD、AF、AG、AH、…、A:非球面係数
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項乃至第2項記載の透
    過型スクリーンにおいて、前記所定距離をlとした時、
    lが であることを特徴とする透過型スクリーン。 ただし、l1:映像光入射面と出射面との間隔、 N2:シート素材の屈折率、 β1:映像光の入射角
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第3項記載の透過型スクリ
    ーンにおいて、前記レンチキュラーレンズの形状を示す
    式(1)を2次微分した関数の傾きが、前記所定距離l
    付近で負から正に転ずることを特徴とする透過型スクリ
    ーン。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第4項記載の透過型スクリ
    ーンにおいて、前記第2のレンチキュラーレンズS2の相
    互の間の境界部分に突起を設け、前記突起の表面部分
    に、それぞれ有限幅の光吸収層を設け、かつ、前記突起
    部と、前記第2のレンチキュラーレンズS2との間に繋ぎ
    部分を設けたことを特徴とする投射用スクリーン。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第5項記載の透過型スクリ
    ーンにおいて、前記映像光入射面と映像光出射面との間
    隔l1が 0.9t<l1<1.0t であることを特徴とする透過型スクリーン。 ただし、t=a+aeであり、a、eは、それぞれ楕円の
    一般式 における任意の定数、離心率である。
JP61123345A 1986-05-30 1986-05-30 透過型スクリーン Expired - Lifetime JPH0766144B2 (ja)

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JPS62280729A JPS62280729A (ja) 1987-12-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2656770B2 (ja) * 1987-07-21 1997-09-24 三菱レイヨン株式会社 透過型スクリーン
JP2695422B2 (ja) * 1988-01-14 1997-12-24 三菱レイヨン株式会社 透過型スクリーン
JP2004286995A (ja) 2003-03-20 2004-10-14 Dainippon Printing Co Ltd レンチキュラーレンズシート

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