JP2002006112A - レンズシート及びその製造方法と、透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像光を遮ることなく、外光の影響を抑えて
コントラストの高いレンズシート及びその製造方法と、
透過型スクリーンを提供する。 【解決手段】 入光側に単位レンチキュラーレンズ１４
を垂直方向に複数並べて設ける。出光側には、全反射面
１２により全反射した映像光を出光する単位偏向凸形状
１５を水平方向に複数並べて設け、その出光部１１が、
単位レンチキュラーレンズ１４が映像光を集光する位置
になるように配置する。これにより、出光部１１以外の
非出光部１６からは、映像光が出光しないので、この上
に遮光層１６Ｂを形成して、外光によるコントラストの
低下を最小限とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入光側及び出光側
の双方に、単位光学要素を複数並べて配置されたレンズ
シート及びその製造方法と、透過型スクリーンに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光源と、この光源からの画像
を投影するための透過型スクリーンとを備えた背面投射
型プロジェクションテレビに代表される映像表示装置が
知られている。これらの装置に使用される透過型スクリ
ーンとしては、一般にフレネルレンズシートとレンチキ
ュラーレンズシートとを組み合わせたものが知られてい
る。従来の透過型スクリーンは、出光側から来る外光が
透過型スクリーン表面で反射する表面反射外光、及び、
出光側から透過型スクリーンに入光した後、内面反射し
て再び出光側へ出光する再出光外光の影響により、観察
される画像のコントラストが低下することが知られてい
る。これらの外光の影響を低減するために、特開平２−
１９１９３０号公報に開示された透過型スクリーンは、
出光面以外の側面に遮光層を設け、外光の反射及び再出
光を防止していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の透過型スクリーンは、映像光が出光する部分を遮らず
に遮光層を設けることができる面積が、出光面全体の面
積に対して、６０％程度であったため、残りの４０％の
部分に関しては、外光の影響を抑えることができず、コ
ントラストの低下を生じてしまうという問題があった。

【０００４】本発明の課題は、映像光を遮ることなく、
外光の影響を抑えてコントラストの高いレンズシート及
びその製造方法と、透過型スクリーンを提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定されるものではない。すな
わち、請求項１の発明は、入光する映像光（Ｌ）を第１
の方向に集光する微小な単位集光部（１４）を入光側に
複数並べて設けた集光手段（１８）と、前記単位集光部
を通過した前記映像光を前記第１の方向と略直交する第
２の方向に偏向する微小な単位偏向部（１５）を出光側
に複数並べて設けた偏向手段（１９）と、前記単位偏向
部上にあって、前記単位集光部により集光され、かつ、
前記単位偏向部により偏向された前記映像光が出光する
出光部（１１）と、前記単位偏向部上にあって、前記出
光部以外の非出光部（１６）とを有する出光面と、前記
非出光部上に設けられ、不要な光を吸収及び／又は遮光
する遮光層（１６Ｂ）とを備えるレンズシート（１０，
２０）である。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のレン
ズシート（１０，２０）において、前記集光手段（１
８）は、前記出光面付近に焦点を有するレンチキュラー
レンズであることを特徴とするレンズシートである。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載のレンズシート（１０，２０）において、前記単
位偏向部（１５）は、その断面形状が、略台形であっ
て、前記台形の下底に相当する側から入光する前記映像
光を、斜辺を全反射部（１２）として全反射し、上底に
相当する部分を出光部として前記映像光を出光すること
を特徴とするレンズシートである。

【０００８】請求項４の発明は、請求項４に記載のレン
ズシート（２０）において、前記単位偏向部は、前記全
反射部に屈折率の低い低屈折率層（１７）を有すること
を特徴とするレンズシートである。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
までのいずれか１項に記載のレンズシート（１０，２
０）を製造する製造方法であって、前記出光面上に感光
性樹脂（２１）を塗布する感光性樹脂塗布工程と、前記
単位集光部により集光した光を用いて前記感光性樹脂を
感光させる感光工程と、感光した前記感光性樹脂のみを
除去又は残す不要部除去工程とを備えることを特徴とす
るレンズシートの製造方法である。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１から請求項４
までのいずれか１項に記載のレンズシート（１０，２
０）と、前記レンズシートとは別であって、光を制御す
る機能を有する１以上のレンズシート（３０）とを備え
る透過型スクリーンである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照しながら、本
発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明による透過型スクリー
ンに使用するレンズシート１０の第１実施形態の拡大斜
視図である。レンズシート１０は、出光側に、稜線を垂
直方向に向けた単位偏向凸形状１５を、水平方向に複数
並べた偏向手段１９を設けており、更に、入光側に、稜
線を水平方向に向けた単位レンチキュラーレンズ１４
を、垂直方向に複数並べた集光手段を設けたものであ
り、屈折率ｎ₁ ＝１．５７のＡＳ共重合体を基材として
形成されている。

【００１２】単位偏向凸形状１５は、出光側の面に複数
並べて設けられ、映像光を全反射して偏向することによ
り、映像光の出光方向を制御する単位偏向部であり、本
実施形態では、水平方向の断面形状が、正台形形状をし
ており、水平方向の出光を制御する。台形の上底に相当
する部分には、出光部１１と非出光部１６があり、非出
光部１６の上には、遮光層１６Ｂが設けられている。

【００１３】図２は、レンズシート１０の使用例を示し
た図である。レンズシート１０は、フレネルレンズシー
ト３０と組み合わされることにより、透過型スクリーン
を成し、例えば、プロジェクションテレビ等に使用され
る。フレネルレンズシート３０は、図示しない映像投影
装置から投影された映像光を、略平行に出光し、レンズ
シート１０へと導くためのシートである。

【００１４】図３は、レンズシート１０の出光部１１を
通る水平断面図である。レンズシート１０は、ａ＝０．
１ｍｍ，ｂ＝０．２６ｍｍ，ｈ＝０．６５ｍｍの正台形
形状を単位偏向凸形状１５としており、単位偏向凸形状
１５の斜面を全反射面１２として、入光する映像光を偏
向する。尚、全反射面１２が入光面１４ａとなす角度α
≒８３°である。

【００１５】全反射面１２上には、低屈折率遮光層１３
が形成されている。低屈折率遮光層１３は、ＰＭＭＡ
（アクリル樹脂）をベースとした素材により形成されて
いるので、屈折率ｎ₂ ＝１．４９の低屈折率層であり、
かつ、外光の遮光及び吸収も行う光吸収層でもある。

【００１６】フレネルレンズシート３０により略平行光
とされた映像光Ｌは、入光面１４ａに垂直に入光し、全
反射面１２に入射角α＝８３°で入射する。ここで、全
反射面１２における臨界角を求めると、以下のようにな
る。

【００１７】

【数１】

【００１８】よって、映像光Ｌは、全反射面１２におい
て全反射して出光部１１へ向かう。

【００１９】ここで、出光部１１に入射する入射角β₁
は、幾何学的にβ₁ ＝１８０−２αにより求まるので、
α＝８３°とすると、β₁ ＝１８０−２×８３＝１４°
となる。最終的な出光角度β₀ は、以下の式により求ま
り、約２２．３°の角度で出光部１１から出光する。

【００２０】

【数２】

【００２１】一方、全反射を行わずに、出光部１１から
直接出光する映像光も存在するので、レンズシート１０
から出光する映像光は、法線方向を０°として、０°か
ら±２２．３°の範囲に広がって出光する。

【００２２】図４は、レンズシート１０の出光部１１を
通る垂直断面図である。入光側に複数並べて設けられた
単位レンチキュラーレンズ１４は、長軸の長さｃ＝２ｍ
ｍ，短軸の長さｄ＝０．７７ｍｍである楕円の一部を、
ピッチＰ＝０．２６ｍｍの幅で切り取った断面形状をし
たレンズであり、平行な映像光が入光すると、単位レン
チキュラーレンズ１４の頂点から１．６４ｍｍ離れた位
置（焦点）に集光する。本実施形態のレンズシート１０
は、厚さｔ＝１．６４ｍｍとしているので、単位レンチ
キュラーレンズ１４に入光した平行な映像光は、出光部
１１に集光する。単位レンチキュラーレンズ１４により
集光して出光部１１に達する映像光は、０°から±γ１
の範囲の映像光であり、これらは、出光部１１において
更に屈折し、０°から±γ２の範囲で出光する。本実施
形態では、γ１＝４．６°であり、γ２＝７．２°であ
る。したがって、映像光は、０°から±７°の範囲に広
がることになる。

【００２３】図４に示したように、垂直方向の断面内に
おいては、映像光は、出光部１１に集光して出光するの
で、出光部１１は、ごく僅かな面積があれば足りる。観
察される映像のコントラストを向上させるためには、レ
ンズシート１０の表面での外光の反射光、レンズシート
内に入光した外光による迷光が再度出光することを少な
くすることが有効であり、本来の映像光を遮らない範囲
内において、できる限り遮光層を多くすることが望まし
い。本実施形態では、必要な出光部１１以外の非出光部
１６の上には、遮光層１６Ｂが設けられ（図１参照）、
その面積は、単位偏向凸形状１５の上底部分の面積の８
０％を占めている。

【００２４】本実施形態におけるレンズシート１０と同
形状で、遮光層１６Ｂを設けず、全反射面１２上に設け
た低屈折率遮光層１３のみとした場合には、出光面に占
める遮光部分の面積比（投影面積により計算、以下同
じ）は、６１．５％である。本実施形態のレンズシート
１０は、残りの部分の８０％に遮光層１６Ｂを設けてい
るので、出光部１１の占める面積比は、以下のように
７．７％となる。 （１００−６１．５）×０．２＝７．７％ したがって、残りの９２．３％は、全て低屈折率遮光層
１３又は遮光層１６Ｂである。

【００２５】図５は、レンズシート１０に遮光層１６Ｂ
を形成する方法を示す図である。図５（１）は、水平方
向の断面図であり、図５（２）〜（５）は、出光面を含
む垂直断面図である。以下、図５に基づき、レンズシー
ト１０へ遮光層１６Ｂをホトリソグラフィー法により形
成する方法を説明する。

【００２６】（１）単位偏向凸形状１５の台形の上底に
相当する出向面となる部分に、感光性樹脂２１として日
合モートン製ＮＣＰ３１５をコーティングする。

【００２７】（２）感光性樹脂２１を感光させるため
に、入光側から平行光Ａを照射する。単位レンチキュラ
ーレンズ１７は、この平行光Ａを集光させるので、感光
性樹脂２１は、平行光Ａが通過する部分だけが、感光す
る。

【００２８】（３）感光しなかった感光性樹脂２１を、
レンズシート１０から除去する。これは、感光していな
い感光性樹脂のみを溶解することができる薬品（炭酸ソ
ーダ１０％水溶液）により行い、感光済樹脂２１―２を
残す。

【００２９】（４）出光面上の感光済樹脂２１−２が残
っていない部分（すなわち、非出光部１６）に遮光層１
６Ｂをコーティングする。

【００３０】（５）最後に、感光済樹脂２１−２を、薬
品（水酸化ナトリウム３％水溶液）により除去して、出
光部１１以外の部分に遮光層１６Ｂを形成したレンズシ
ート１０が完成する。このような工程により、遮光層１
６Ｂを形成することにより、映像光が実際に通過する部
分のみを出光部１１として残し、その他の部分（非有効
部）は、遮光層１６Ｂとすることができる。

【００３１】本実施形態によれば、水平方向及び垂直方
向の２方向に遮光層１６Ｂ及び低屈折率遮光層１３を設
けることができるので、光吸収層が出光面に占める割合
を９０％以上にすることができ、外光の影響によるコン
トラストの低下を防止することができる。

【００３２】（第２実施形態）図６は、本発明の第２実
施形態のレンズシート２０の出光部１１を通る水平断面
図である。第２実施形態におけるレンズシート２０は、
第１実施形態におけるレンズシート１０の全反射面１２
を含む出光側の全面に、低屈折率層１７を設け、更に、
全反射面１２の上に、遮光層１３−２を設けた形態であ
る。尚、低屈折率層１７及び遮光層１３−２以外の部分
については、第１実施形態と同様であるので、重複する
説明は、省略する。

【００３３】低屈折率層１７は、レンズシート２０の出
光側の全面に層厚均等に形成された層であり、基材部分
のＡＳ共重合体と比較して光学的に疎、すなわち屈折率
が低い素材で形成されている。具体的には、ＰＭＭＡ
（アクリル樹脂）を素材とし、屈折率ｎ₂ ＝１．４９で
あり、層厚Ｚ＝０．０１ｍｍである。したがって、第１
実施形態と同様に、映像光Ｌは、全反射面１２において
全反射して、出光部１１へ向かう。尚、低屈折率層１７
は、層厚均等に形成され、層厚も非常に薄いので、出光
する映像光の出光角度への影響は、実質的にはない。

【００３４】遮光層１３−２は、外光の遮光及び吸収も
行う光吸収遮光層である。低屈折率層１７が設けられて
いるので、遮光層１３−２は、屈折率を低屈折率とする
必要がない。したがって遮光層１３−２に使用する材料
の選択肢が広がり、製造が容易となる。

【００３５】本実施形態によれば、低屈折率層１７を新
たに設けたので、遮光層１３−２の屈折率を低屈折率と
する必要がなく、第１実施形態による効果に加えて、更
に、遮光層１３−２に使用する材料の選択肢が広がり、
製造が容易となる。

【００３６】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。

【００３７】（１）各実施形態において、遮光層１６Ｂ
は、ホトリソグラフィー法により形成する例を示した
が、これに限らず、例えば、位置合わせを厳密に行えば
シルクスクリーン印刷等の印刷工程により、形成しても
よい。

【００３８】（２）各実施形態において、単位レンチキ
ュラーレンズ１４を入光側の面に垂直方向に複数並べて
設け、単位偏向凸形状１５は、出光側の面に水平方向に
複数並べて設けた例を示したが、これに限らず、例え
ば、単位レンチキュラーレンズ１４を入光側の面に水平
方向に複数並べて設け、単位偏向凸形状１５は、出光側
の面に垂直方向に複数並べて設けてもよい。

【００３９】（３）各実施形態において、レンズシート
１０及び２０の基材及び低屈折率層１７には、必要に応
じて、例えば、有機樹脂ビーズ等を混入して、光を拡散
させるための拡散材の効果も持たせてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１の
発明によれば、単位集光部を入光側に複数並べて設けた
集光手段と、単位偏向部を出光側に複数並べて設けた偏
向手段と、非出光部上に設けられ、不要な光を吸収及び
／又は遮光する遮光層とを備えたので、遮光層の面積を
広くとることができ、外光の反射及び入光した外光によ
る迷光の再出光を少なくすることができ、映像のコント
ラストを高くすることができる。

【００４１】請求項２の発明によれば、集光手段は、出
光面付近に焦点を有するレンチキュラーレンズであるの
で、出光部を狭くすることができ、映像のコントラスト
をより高くすることができる。

【００４２】請求項３の発明によれば、単位偏向部は、
その断面形状が、略台形であって、斜辺を全反射部と
し、上底に相当する部分を出光部として映像光を出光す
るので、出光部をより狭くすることができる。

【００４３】請求項４の発明によれば、単位偏向部は、
全反射部に低屈折率層を有するので、その上に設けられ
る光吸収遮光層を自由に選択することができる。

【００４４】請求項５の発明によれば、感光性樹脂塗布
工程と、単位集光部により集光した光を用いた感光工程
と、不要部除去工程とによりレンズシートの遮光層を形
成するので、簡単な製造工程であっても、遮光層の位置
を高精度に形成することができる。

【００４５】請求項６の発明によれば、本発明によるレ
ンズシートと、レンズシートとは別であって、光を制御
する機能を有する１以上のレンズシートとを備える透過
型スクリーンであるので、本発明によるレンズシートに
入光する映像光を、正しく平行光として入光させること
ができ、映像光を無駄なく出光させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レンズシート１０の第１実施形態の拡大斜視図
である。

【図２】レンズシート１０の使用例を示した図である。

【図３】レンズシート１０の出光部１１を通る水平断面
図である。

【図４】レンズシート１０の出光部１１を通る垂直断面
図である。

【図５】レンズシート１０に遮光層１６Ｂを形成する方
法を示す図である。

【図６】第２実施形態のレンズシート２０の出光部１１
を通る水平断面図である。

【符号の説明】

１０，２０ レンズシート １１ 出光部 １２ 全反射面 １３ 低屈折率遮光層 １３−２ 遮光層 １４ 単位レンチキュラーレンズ １５ 単位偏向凸形状 １６ 非出光部 １６Ｂ 遮光層 １７ 低屈折率層 ２１ 感光性樹脂 ３０ フレネルレンズシート

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入光する映像光を第１の方向に集光する
   微小な単位集光部を入光側に複数並べて設けた集光手段
   と、 前記単位集光部を通過した前記映像光を前記第１の方向
   と略直交する第２の方向に偏向する微小な単位偏向部を
   出光側に複数並べて設けた偏向手段と、 前記単位偏向部上にあって、前記単位集光部により集光
   され、かつ、前記単位偏向部により偏向された前記映像
   光が出光する出光部と、前記単位偏向部上にあって、前
   記出光部以外の非出光部とを有する出光面と、 前記非出光部上に設けられ、不要な光を吸収及び／又は
   遮光する遮光層と、 を備えるレンズシート。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレンズシートにおい
   て、 前記集光手段は、前記出光面付近に焦点を有するレンチ
   キュラーレンズであること、 を特徴とするレンズシート。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のレンズシ
   ートにおいて、 前記単位偏向部は、その断面形状が、略台形であって、 前記台形の下底に相当する側から入光する前記映像光
   を、斜辺を全反射部として全反射し、上底に相当する部
   分を出光部として前記映像光を出光すること、 を特徴とするレンズシート。
4. 【請求項４】 請求項４に記載のレンズシートにおい
   て、 前記単位偏向部は、前記全反射部に屈折率の低い低屈折
   率層を有すること、 を特徴とするレンズシート。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれか１
   項に記載のレンズシートを製造する製造方法であって、 前記出光面上に感光性樹脂を塗布する感光性樹脂塗布工
   程と、 前記単位集光部により集光した光を用いて前記感光性樹
   脂を感光させる感光工程と、 感光した前記感光性樹脂のみを除去又は残す不要部除去
   工程と、 を備えることを特徴とするレンズシートの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項４までのいずれか１
   項に記載のレンズシートと、 前記レンズシートとは別であって、光を制御する機能を
   有する１以上のレンズシートと、 を備える透過型スクリーン。