JP2812413B2 - 透過型投影スクリーン用レンチキュラーレンズシートの製造方法 - Google Patents

透過型投影スクリーン用レンチキュラーレンズシートの製造方法

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JP2812413B2
JP2812413B2 JP4165154A JP16515492A JP2812413B2 JP 2812413 B2 JP2812413 B2 JP 2812413B2 JP 4165154 A JP4165154 A JP 4165154A JP 16515492 A JP16515492 A JP 16515492A JP 2812413 B2 JP2812413 B2 JP 2812413B2
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light absorbing
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上に利用分野】本発明は、画面の輝度のむらがな
い改良された透過型投影スクリーン用のレンチキュラー
レンズシートの製造方法に関する。特に、本発明はカラ
ーテレビジョンの投影用に適した色調不良の少ない透過
型投影スクリーン用レンチキュラーレンズシートの製造
方法に関する。 【0002】 【従来の技術】観察側とは反対の側から投影し拡大する
透過型投影スクリーンとしては投影光の利用効率が高
く、かつ、明室内で使用したときに画像のコントラスト
の低下が少ないものが望ましい。 【0003】このような条件を満足するものとしては例
えば図1に示すようにサーキュラーフレネルレンズシー
ト1とレンチキュラーレンズシート2とをレンチキュラ
ーレンズシート2のレンズ面がサーキュラーフレネルレ
ンズシート1側を向くようにして組み合わせ、プロジェ
クターPから発した投影光をまずサーキュラーフレネル
レンズ1により集光させ、次いでレンチキュラーレンズ
シート2を用いて水平方向に適宜な角度αをもって拡散
させると共に、レンチキュラーレンズシート2の出射側
に、レンチキュラーレンズの非集光部に相当する箇所に
光吸収層3を設け、観察者側から来る外光の反射を極力
減らして画像のコントラストを向上させたものが知られ
ている。 【0004】上記の従来の透過型投影スクリーンはサー
キュラーフレネルレンズにより投影光を集光させている
ので投影光の利用効率が高く、レンチキュラーレンズの
焦点距離を変えることにより、出射光の拡散角度を調節
しうるから出射光をある好ましい範囲に均一に配分する
ことができ、見る位置が多少変わっても画像の輝度の変
化が少ないようにすることができる利点を有している。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の透過型投影スクリーンにおいては光吸収層は各レン
チキュラーレンズの境界の丁度裏側に設けられているの
で、レンチキュラーレンズシートの中央付近では図2に
示すように入射光はレンチキュラーレンズの光軸4にほ
ぼ平行に入射するので差支えないが、レンチキュラーレ
ンズシートの周辺付近では図3に示すように入射光がレ
ンズの光軸4に対し角度を持って入射するため屈折して
出射しようとする光の一部ないし全部が光吸収層に遮ら
れるため画像の輝度が低下するものであり、又、多くの
カラーテレビジョン投影装置のごとく、赤、緑、青のプ
ロジェクターが水平方向に並んでいるような投影装置を
用いると、同一のレンチキュラーレンズに入射する各色
光の入射角度が異なるため光吸収層による光の遮られ方
が異なり、正規の色調が得られない等の欠点を有してい
る。 【0006】上記の欠点は透過型投影スクリーンの光吸
収層の位置を出射光を遮らない位置にずらして形成する
ことにより解消されること自体は容易に理解されよう
が、各光吸収層の形成位置を決定するには、使用状態で
の各レンチキュラーレンズ毎の屈折を詳細に解析し、特
にカラーテレビジョン投影装置においては各色光毎に光
の出射範囲を調べる必要があり、なおかつ、解析の結果
を光吸収層の形成に反映させることは非常に煩雑であ
る。 【0007】したがって、本発明は、製造が容易で、周
辺部での投影光の損失が極めて少なく、光吸収層が最大
の面積で形成されているために良好なコントラストの画
像が得られ、かつ、3管投影式のカラーテレビジョンに
適用する場合に正規の色調が得られ色ムラ等の色調不良
のない透過型投影スクリーン用のレンチキュラーレンズ
シートの製造方法を提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、投影
側にフレネルレンズシート、観察側にレンチキュラーレ
ンズシートを重ね合わせて配置してなり、レンチキュラ
ーレンズシートはフレネルレンズシート側にレンチキュ
ラーレンズを有すると共に、フレネルレンズシートとは
反対の側に、レンチキュラーレンズの各々の非集光部に
光吸収層を有する透過型投影スクリーンにおいて、フレ
ネルレンズシートからレンチキュラーレンズの中央部に
入射した光が光吸収層の間の中心を通るように光吸収層
の位置を設定することによって、周辺部での投影光の損
失が極めて少なく、光吸収層が最大の面積で形成され良
好なコントラストの画像が得られ、かつ、3管投影式の
カラーテレビジョンに適用する場合に正規の色調が得ら
れ色ムラ等の色調不良のない透過型投影スクリーンを容
易に製造することができるという事実を見い出してなさ
れたものである。 【0009】すなわち、本発明の透過型投影スクリーン
用レンチキュラーレンズシートの製造方法は、投影側に
フレネルレンズシート、観察側にレンチキュラーレンズ
シートを重ね合わせてなる透過型投影スクリーンに用い
られるレンチキュラーレンズシートであって、フレネル
レンズシート側にレンチキュラーレンズを有すると共
に、フレネルレンズシートとは反対の側に、前記レンチ
キュラーレンズの各々の非集光部に光吸収層を有するレ
ンチキュラーレンズシートの製造方法において、透明な
熱可塑性樹脂を溶融押し出ししてシート状となし、これ
をレンチキュラーレンズの逆型形状を有する金型ロール
と、光吸収層を設けるための凸状部又は凹部の逆型形状
を有する金型ロールとにより賦型し、これによりレンチ
キュラーレンズシートに形成される凸状部又は凹部に光
吸収層を設けるに当たって、光吸収層を、その中心が各
レンチキュラーレンズの境界線に相当する裏面の位置か
ら下記関係式で表されるdだけレンチキュラーレンズシ
ートの中心線に向かってずれて設けることを特徴とする
製造方法である。 【0010】d=t×tan sin-1[{sin t
an-1(R/F)}/n] (但し、dはずれ、tはレンチキュラーレンズシートの
厚み、Rは中心がdだけずれた光吸収層が対応する境界
線に対して中心線からみて外側に近接して位置するレン
チキュラーレンズの中央部とレンチキュラーレンズシー
トの中心との距離、Fはフレネルレンズシートの観察側
共役点の距離、nはレンチキュラーレンズシートの材料
の屈折率である。) 【0011】 【実施例】以下、本発明について図面を説明する。図4
は本発明によって製造されたレンチキュラーレンズシー
トを用いた透過型投影スクリーンAの構造の一例を示す
模式的な断面図であってサーキュラーフレネルレンズシ
ート5とレンチキュラーレンズシート6とが各々のレン
ズ面どうしが相対するように配置されており、レンチキ
ュラーレンズシート6の非レンズ面、即ち図4では下側
の面に光吸収層7が、レンチキュラーレンズシート中央
部では各レンズの境界の真下に、レンチキュラーレンズ
シートの左右両側に近づくにつれ、真下の位置よりもレ
ンズシートの中央線8寄りに設けられている。 【0012】上記において光吸収層7を設けるに際して
従来の透過型投影スクリーンにおける光吸収層の位置よ
りもずらして設けるときのずれdを図5を用いて説明す
ると、プロジェクターより発し、サーキュラーフレネル
レンズ5で屈折された後、レンチキュラーレンズシート
6中央線8からRだけ離れた位置のレンチキュラーレン
ズの中央(最凸部)にそのレンズの光軸に対して角度θ
を持って入射した光は下記式(イ)に従って屈折する。 【0013】 sinθ=n・sinφ ・・・・・・・・・・・(イ) (但しnはレンチキュラーレンズシートの材料の屈折
率)従ってその出射する筈の位置はレンズの光軸からd
だけレンチキュラーレンズシートの中央側に寄った位置
であって、レンチキュラーレンズシート6の光吸収層の
ない部分の厚みをtとすると、dは下記式(ロ)で表さ
れる。 【0014】 d=t×tanφ ・・・・・・・・・・・(ロ) (イ)の式から φ=sin-1(sinθ/n) ・・・・・・・・・・・(ハ) であり、(ハ)を(ロ)に代入すると、 d=t×tan sin-1(sinθ/n)・・・・・・・・・(ニ) であり、θはレンチキュラーレンズの上記した入射位置
とそのレンズを有するレンズシートの中心との距離R及
びフレネルレンズシートの観察側共役点の距離Fから θ=tan-1(R/F) ・・・・・・・・・・・(ホ) で表されるから、(ホ)を(ニ)に代入することによっ
て、 d=t×tan sin-1[{sin tan-1(R/F)}/n] =t・R/[F{n2 〔1+(R/F)〕−(R/F)2 1/2 ] ・・・・・・・・・・・(へ) となる。 【0015】上記の実施例におけるレンチキュラーレン
ズシート6の作用を説明すると図6に示すようにレンズ
シート中央部においては光吸収層は各レンチキュラーレ
ンズの境界の丁度反対側の位置を中心に例えば線bを中
心に設けられているので、ほぼ光軸に平行に入射した光
は図6に示すように屈折後、光吸収層の間の中央から出
射し、レンズシートの周辺部においては光吸収層はレン
チキュラーレンズの境界の丁度反対側の位置即ち線bの
位置から前記したようにdだけ離れているのでやはり光
吸収層により遮られることなく隣接する光吸収層の間の
中央より出射が可能である。 【0016】上記のように、レンチキュラーレンズの最
凸部(中央部)を通って角度θをもって入射し、屈折角
φで屈折した光で光吸収層の間の光透過部の中央を通る
ように上記式(ヘ)に従って光吸収層のずれdを設定す
ると、この光を3管投影式カラーテレビジョンの中央の
緑色光のプロジェクターからの光に対応させれば、中央
の緑色光のプロジェクターの両側の水平方向(図4の紙
面方向)に位置する赤色光のプロジェクター及び青色光
のプロジェクターからの光は、光吸収層の間の光透過部
の中央を挟んで、略同じの微小な距離だけ離れた位置を
通過し、光吸収層でほとんどケラレることはないので、
これら3つのプロジェクターから投影されたカラー像は
正規の色調を再現することができ、色ムラ等の色調不良
を生じない。 【0017】また、式(ヘ)より、レンチキュラーレン
ズシートの厚みt、フレネルレンズシートの観察側共役
点の距離F、レンチキュラーシートの材料の屈折率nが
決まれば、光吸収層のずれdは、レンチキュラーレンズ
シートに設けられる光吸収層の外側に接している光射出
部に対応する裏面のレンチキュラーレンズの中央部とレ
ンチキュラーレンズシートの中心との距離Rのみの関数
となるので、複雑な光線解析を行わなくてもよく、透過
型投影スクリーンの設計、製造が極めて簡単に行える。 【0018】さらに、式(ヘ)において、距離Rがフレ
ネルレンズシートの観察側の焦点距離Fより十分に小さ
く、 0<(R/F)≪1 ・・・・・・・・・・・(ト) なる条件の範囲にある場合は、式(ヘ)は、 d=t・R/[F{n2 〔1+(R/F)〕−(R/F)2 1/2 ] ≒t・R/(F・n) ・・・・・・・・・・・(チ) とみなすことができる。 【0019】通常の透過型投影スクリーンにおいては、
式(ト)の関係が成り立つので、光吸収層のずれdは、
式(チ)で表される、距離Rに対して直線的に変化する
関数に近似することができる。 【0020】従って本発明によれば、レンチキュラーレ
ンズのピッチに対して光吸収層のピッチを、光吸収層の
ずれdの分だけ小さくしたピッチとして製造すればよ
い。 【0021】なお、以上の説明における、サーキュラー
フレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシート
の諸元について触れると、まずサーキュラーフレネルレ
ンズの観察側共役点の距離Fは2〜20m、より好まし
くは5〜10mである。ここでサーキュラーフレネルレ
ンズの共役点の距離Fは、平行光を用いて測定すること
により得られるものではなく、実際にプロジェクターを
配置し、投影を行う際の観察者側の実際の共役点の距離
を意味する。即ちプロジェクターの位置は通常、サーキ
ュラーフレネルレンズの入射側の本来の焦点よりもやや
遠い位置で、しかも投影光が平行光とはならない程度の
位置に配置されているから、プロジェクターから発した
投影光は拡散しながらサーキュラーフレネルレンズに入
射し、屈折後、出射側の本来の焦点よりも遠い位置に結
像する。 【0022】次にサーキュラーフレネルレンズシート及
びレンチキュラーレンズシートの大きさは水平方向の長
さ、即ち観察者から見れば横の寸法が500〜2000
mm、より好ましくは700〜1200mmであり、
又、レンチキュラーレンズシートの光吸収層を設けてな
い部分の厚みは出射光の出射範囲が最も狭くなるよう、
言い換えれば光吸収層が出射光を遮らずにしかも最大面
積になるように設けられるよう決める必要があり、好ま
しくは0.8〜2mm程度である。なおレンチキュラー
レンズシートのレンチキュラーレンズの断面形状として
は円形、だ円形、放物線の一部等の一般的なものが使用
できる。 【0023】サーキュラーフレネルレンズシートの凸レ
ンズの不連続面の間隔は通常、0.1〜1.0mmであ
り、レンチキュラーレンズシートのレンズのピッチは通
常0.8〜1.5mmである。前者の間隔と後者のピッ
チが同一ないし近似していると干渉によるモアレ模様が
発生しやすいので、例えば2:3のように変えてやると
よい。又、レンチキュラーレンズシートに設ける光吸収
層の幅は一概には言えないが上記レンチキュラーレンズ
のピッチの40%〜70%であり、前記したずれの大き
さは、一例として横950mmのレンチキュラーレンズ
シートでは最大50μ程度である。 【0024】以上説明した本発明の実施例の透過型投影
スクリーン用レンチキュラーレンズシートは適宜な方法
により製作しうるが、一つの典型的な方法として熱可塑
性樹脂の溶融押し出し時に金型ロールを用いて賦型する
方法がある。即ち、アクリル樹脂のような透明性が高く
屈折率の大きい熱可塑性合成樹脂を溶融押し出ししてシ
ート状となし、直ちに所定の金型を用いて賦型する方法
である。金型ロールとしてはサーキュラーフレネルレン
ズシート製作用には同レンズの逆型形状を有する金型ロ
ールを用い、表面が平滑なロールと併用すればよく、レ
ンチキュラーレンズシート製作用には同レンズの逆型形
状を有する金型ロールと、光吸収層を設けるための凸状
部の逆型形状を有する金型ロールとを併用すればよい。
光吸収層の形成は印刷、転写、塗布、植毛等によって行
えるが、適宜な合成樹脂塗料に遮光性の顔料、好ましく
は黒色の顔料と必要により艶消剤を添加して作成した光
吸収性塗料を用いた印刷、転写、塗布の方法によるのが
容易である。 【0025】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は以上の説明に限定されるものではなく本発
明の主旨を変更しない範囲で次のような種々の態様をと
ることもできる。 【0026】まず、サーキュラーフレネルレンズシート
のレンズ面とレンチキュラーレンズシートのレンズ面は
以上の説明では向き合うように配置されているが、サー
キュラーフレネルレンズのレンズ面はこれとは反対に入
射光側に向いていてもよい。しかし、両レンズシートの
レンズ面どうしが向き合っており、かつ両レンズシート
を密着させておくと、ごみの付着や汚染の点で有利であ
り、又、入射光の全反射が起きにくいのでサーキュラー
フレネルレンズシートの短焦点化が可能でプロジェクタ
ーと透過型投影スクリーンを組み合わせて一つの投影装
置を作る際に装置を小型化でき、更にレンズの不連続部
分における光量のロスが防げる。 【0027】次に光吸収層は図4に示すように凸状部に
設けてもよいが、図8、図9に示すように平坦部に設け
ても、或いは凹部に設けてもよい。これらのうち凸状部
に光吸収層を有する構造は予めレンチキュラーシートを
作成する際に光吸収層を設ける位置が定まるので、シー
ト作成後に印刷、転写、若しくはロール塗布等により光
吸収層を形成する際に、単に凸状部のみに光吸収性組成
物を付着させるだけでよく製造上の利点がある。凸状部
の断面形状は以上の説明では四角形の一部であるが、こ
の他円形、だ円形、台形などとしてもよく、このように
すると出射光が凸状部に当たってしまうのが防止でき
る。同様な意味で断面が四角形や台形の一部であるとき
は角に丸味をつけてもよい。このように丸味をつけたも
のや円形、だ円形の一部をなす凸状部に塗料を用いて光
吸収層を設けると、塗料が垂れ下がって凸状部の側面も
光吸収性とすることができ、観察側における外光の反射
が一層確実になる。なお、凸状部の頂上をくぼませてお
くと、観察側からレンチキュラーレンズシート内部に入
射し全反射して戻ってくる光は光吸収層の中央付近に戻
ってくることが多いので、くぼませた部分の光吸収層を
厚くし、遮光をより確実にすることができる。なお、光
吸収層を植毛法によって設けると艶消の度合が大きく、
又、塗料を用いて設けるのにくらべ角度を変えて眺める
と光って見えるシーン効果が少ないので画像のコントラ
スト向上が図れる。 【0028】なお、レンチキュラーレンズシートを熱可
塑性樹脂の溶融押し出し及び金型ロールを用いたエンボ
スによって製作するときには、シートの溶融押し出しを
円滑にするためにダイス中央から押し出される樹脂の温
度がダイス両端から押し出される樹脂の温度よりも低
く、このように樹脂の温度の差があると、より温度の低
いダイス中央から押し出された樹脂の部分では両端にく
らべて金型ロールの再現性が悪く、レンチキュラーレン
ズの断面形状の曲率が小さいものになり、焦点距離も中
央が長く、両端に近づくにつれ短くなる傾向がある。従
ってこのような焦点距離の分布を有する結果、レンチキ
ュラーレンズシート全体の厚みを中央部の集光位置に合
わせ、非集光部に光吸収層を設けると両端部では集光し
た光が拡散しはじめてから光吸収層にぶつかるので両端
が暗くなり、逆にレンチキュラーレンズシート全体の厚
みを両端部の集光位置に合わせ、非集光部に光吸収層を
設けると中央部では光の集光が充分でないうちに光吸収
層にぶつかってしまう欠点がある。このような欠点を防
止するためレンチキュラーレンズシートの厚みを中央部
では厚く、両端部に近づくにつれ薄くするか、或いは金
型ロールにおけるレンチキュラーレンズの逆型形状の曲
率半径をレンチキュラーレンズシートの両端部に近づく
につれ大きくしておくとよい。 【0029】更にレンチキュラーレンズシートを透明着
色すると光吸収層を設けていない部分の光の反射率が実
際にも又、視覚心理的にも低下するので画像のコントラ
スト向上が図れる。透明着色は塗布、粘着、印刷、転写
等の外的な操作によっても行えるが、レンチキュラーレ
ンズシートの成型時に予めその材料に染料や顔料の着色
材を練り込んでおくことによっても行え、或いは通常、
レンチキュラーレンズシートの垂直方向の出射光の拡散
を図るために添加される光散乱材、例えばシリカ粉末や
ガラス粉末、ガラスビーズ等を予め着色しておくことに
よって行ってもよい。光散乱材を用いる場合にはレンズ
シート内に均一に分布させると画像のシャープさが若干
失われるので出射側表面近くに集中させるとよい。この
他、サンドプラストによる出射表面マット化も画像コン
トラストの向上に寄与しうる。 【0030】 【発明の効果】以上のように、本発明の透過型投影スク
リーン用レンチキュラーレンズシートの製造方法による
と、レンチキュラーレンズシートの光吸収層を設けるべ
き位置はレンチキュラーレンズシートの厚み、材料の屈
折率、フレネルレンズシートの観察側共役点の距離が決
まればレンチキュラーレンズシートの中央線から各レン
チキュラーレンズまでの距離の関数として定まるから設
計や製造が容易であり、複雑な解析を行う必要性がな
い。 【0031】特に、スクリーンの寸法に対してフレネル
レンズシートの観察側共役点の距離が十分に大きい通常
の場合には、光吸収層のずれdは距離Rに対して直線的
に変化する関数に近似することができるので、レンチキ
ュラーレンズシートのレンチキュラーレンズのピッチに
対して光吸収層のピッチを、光吸収層のずれdの分だけ
小さくしたピッチとすればよいから、製造がきわめて容
易である。 【0032】また、このようなレンチキュラーレンズシ
ートを用い、投影側にフレネルレンズシート、観察側に
レンチキュラーレンズシートを重ね合わせて配置して、
レンチキュラーレンズシートのフレネルレンズシート側
にレンチキュラーレンズを配置すると共に、フレネルレ
ンズシートとは反対の側に、レンチキュラーレンズの各
々の非集光部に光吸収層を設けて、フレネルレンズシー
トからレンチキュラーレンズの中央部に入射した光が式
(ヘ)に従って光吸収層の間の光透過部の中心を通るよ
うに、光吸収層の位置を設定することにより、周辺部で
の投影光の損失が極めて少なく、光吸収層が最大の面積
で形成され良好なコントラストの画像が得られ、かつ、
3管投影式のカラーテレビジョンに適用する場合に何れ
のプロジクターからの光もケラレて遮られることはない
ので、正規の色調が得られ色ムラ等の色調不良のない透
過型投影スクリーンを構成することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】従来の透過型投影スクリーンの断面図である。 【図2】レンチキュラーレンズシートの中央付近での入
射光の様子を示す図である。 【図3】レンチキュラーレンズシートの周辺付近での入
射光の様子を示す図である。 【図4】本発明によって製造されたレンチキュラーレン
ズシートを用いた透過型投影スクリーンの構造の一例を
示す模式的な断面図である。 【図5】本発明によるレンチキュラーレンズシートの作
用を説明するための図である。 【図6】本発明によるレンチキュラーレンズシートの中
央付近での入射光の様子を示す図である。 【図7】本発明によるレンチキュラーレンズシートの周
辺付近での入射光の様子を示す図である。 【図8】本発明による他のレンチキュラーレンズシート
を用いた透過型投影スクリーンの断面図である。 【図9】本発明によるもう1つのレンチキュラーレンズ
シートを用いた透過型投影スクリーンの断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−80039(JP,A) 特開 昭57−81254(JP,A) 実公 昭52−51538(JP,Y2)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.投影側にフレネルレンズシート、観察側にレンチキ
    ュラーレンズシートを重ね合わせてなる透過型投影スク
    リーンに用いられるレンチキュラーレンズシートであっ
    て、フレネルレンズシート側にレンチキュラーレンズを
    有すると共に、フレネルレンズシートとは反対の側に、
    前記レンチキュラーレンズの各々の非集光部に光吸収層
    を有するレンチキュラーレンズシートの製造方法におい
    て、透明な熱可塑性樹脂を溶融押し出ししてシート状と
    なし、これをレンチキュラーレンズの逆型形状を有する
    金型ロールと、光吸収層を設けるための凸状部又は凹部
    の逆型形状を有する金型ロールとにより賦型し、これに
    よりレンチキュラーレンズシートに形成される凸状部又
    は凹部に光吸収層を設けるに当たって、光吸収層を、そ
    の中心が各レンチキュラーレンズの境界線に相当する裏
    面の位置から下記関係式で表されるdだけレンチキュラ
    ーレンズシートの中心線に向かってずれて設けることを
    特徴とする透過型投影スクリーン用レンチキュラーレン
    ズシートの製造方法。 d=t×tan sin-1[{sin tan-1(R/F)}/n] (但し、dはずれ、 tはレンチキュラーレンズシートの厚み、 Rは中心がdだけずれた光吸収層が対応する境界線に対
    して中心線からみて外側に近接して位置するレンチキュ
    ラーレンズの中央部とレンチキュラーレンズシートの中
    心との距離、 Fはフレネルレンズシートの観察側共役点の距離、 nはレンチキュラーレンズシートの材料の屈折率であ
    る。)
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