JP3678217B2 - 背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置 - Google Patents
背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置に関する。詳しくは、映像光源から出射された映像光を前面に透過させて映像を表示するようにした背面投写型スクリーンを有する背面投写型映像表示装置において、表示される映像の品質を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、比較的小さな映像光源、例えば、陰極線管表示装置（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などから出射された映像信号によって変調された映像光を、投写レンズ等の投写手段によって拡大して背面投写型スクリーン（以下、単に「投写スクリーン」という。）に投写して映像を表示するようにした背面投写型映像表示装置（以下、単に「映像表示装置」という。）が広く利用されている。
【０００３】
上記映像表示装置においては、一般的に、投写スクリーンの背面に投写された映像光は、投写スクリーンを透過してその前面近傍で結像し、この結像した映像光が映像表示装置の正面方向から観察者によって認識されるようになっている。
【０００４】
図１３は従来の背面投写型の映像表示装置における投写スクリーンの一例ａを示すものである。投写スクリーンａは、適宜な間隔を空けて近接して配置された２つのシート状部材を有する。
【０００５】
ところで、映像表示装置を観察者が見る場合、垂直方向における観察者の視点位置の分布角度よりも水平方向における観察者の視点位置の分布角度の方が大きい。したがって、背面投写型の映像表示装置においては、垂直方向に比べて水平方向においてより広い角度に亘って良好な出射光を得る必要がある。
【０００６】
このため、投写スクリーンａにおいて２つのシート状部材は、後面に上下方向に延びた多数のシリンドリカルレンズｂ１、ｂ１、・・・から成るレンチキュラーレンズｂを有するレンチキュラーレンズシートｃと、該レンチキュラーレンズシートｃに適宜な間隔を空けて近接配置されレンチキュラーレンズシートｃの側を向いた面（前面）にフレネルレンズｄが形成されたフレネルレンズシートｅとによって構成される。
【０００７】
したがって、投写スクリーンａにおいては、図示しない映像光源から出射し、投写手段によって拡大投射されて投写スクリーンａの背面側から入射した映像光は、フレネルレンズシートｅのフレネルレンズｄによって平行光にされ、レンチキュラーレンズシートｃのレンチキュラーレンズｂによってレンチキュラーレンズシートｃの前面の近傍の位置で垂直方向に延びた多数の線状の結像点ｆ、ｆ、・・・に集光される（図１３参照）。そして、上記結像点ｆ、ｆ、・・・に集光した映像光は、観察者の視線の位置の分布が大きい水平方向に拡散される。また、フレネルレンズシートｅのフレネルレンズｄは、投写スクリーンａの四隅における輝度の低下を改善する効果も有する。
【０００８】
上記レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅは、それぞれアクリル系樹脂から成る基板上に紫外線（ＵＶ）硬化樹脂によってレンチキュラーレンズｂ又はフレネルレンズｄが積層された構造、又は、レンチキュラーレンズｂ又はフレネルレンズｄがそれぞれ上記基板と一体にアクリル系樹脂によって形成された構造を有する。
【０００９】
ところで、上記投写スクリーンａのような従来の背面投写型スクリーンにおいては、その中央部分でシート状部材のレンズ同士が接した状態になっていることが理想的である。
【００１０】
しかし、従来の背面投写型のスクリーンでは、一般的に、レンチキュラーレンズシートやフレネルレンズシートなどのシート状部材は周縁部にテープなどを張り付けることによって連結一体化されているだけなので、該連結部分から最も遠い中央部分で両者の間が離れ易い。背面投写型スクリーンでは、シート状部材間の間隔が離れ過ぎてしまうと、結像がぶれて２重像ができ映像が不鮮明になってしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、上記投写スクリーンａのような従来の背面投写型スクリーンにおいては、図１４及び図１５に概略的に示すように、一方のシート状部材、例えば、レンチキュラーレンズシートｃを予め反った状態に形成しておき、この反った状態のレンチキュラーレンズシートｃを他方のシート状部材であるフレネルレンズシートｅに重ね、フレネルレンズシートｅの周縁部にレンチキュラーレンズシートｃの周縁部が重なり合うように圧力を加えて、両者の周縁部にテープｇなどを貼り付けることによって一体に固定するようにしている（図１５参照）。
【００１２】
図１５に示す投写スクリーンａにあっては、レンチキュラーレンズシートｃは元々反った形状に形成されているので、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとを一体化した後、固定部分である周縁部から最も離れた中央部分においてレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄとが接触したままになる。したがって、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとの間が離れ過ぎてしまうことを防止することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにレンチキュラーレンズシートｃなどのシート状部材を予め反った状態に形成している場合には、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとが中央部で強い力で圧接される可能性が高い。レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとが強い力で圧接された場合、レンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄのレンズ素子同士が強く押圧し合ってレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄのレンズ素子の形状が変形して光学特性が変化し、出射光の光路が変わって結像がぶれ、映像が不鮮明になってしまうことがある。特に、フレネルレンズは、アクリル系樹脂製の基板上に積層された比較的柔らかいＵＶ硬化樹脂によって形成されることが多いため押圧によって変形しやすい。
【００１４】
また、レンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄのレンズ素子同士が変形する程強く接触していない場合であっても、例えば、輸送時など継続的に振動が印加される状況になった場合には、レンズ同士の接触によってレンズ表面が擦られて傷ができてしまい、この傷によって投写スクリーンａに表示される映像が２重や３重になってしまうこともあった。
【００１５】
そこで、投写スクリーンａなどの従来の背面投写型スクリーンにおいては、図１５に示すように、映像光が透過しない領域である有効画面領域外である投写スクリーンａの周縁部でレンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとの間に適宜な形状及び大きさの間隔保持部材ｈ、ｈ、・・・を挟み込むことによって、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとの間の間隔を全領域に亘って離間させるようにして、中央部分でもレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄとが接しないようにしていた。
【００１６】
しかし、上記のような間隔保持部材ｈ、ｈ、・・・を用いた対処方法では、間隔保持部材ｈ、ｈ、・・・が配置された部分が投写スクリーンａの中央部分から最も離れた有効画面領域外の周縁部であるため、これによってレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄとの接触を防止する効果には限界があった。
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑み、背面投写型の映像表示装置に用いられる２つのシート状部材から成る背面投写型スクリーンにおいて、有効画面領域内で２つのシート状部材間の間隔を最適な状態に保つことによって、２つのシート状部材のレンズの変形及び傷付きなどを防止して映像の品質を向上させることを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明背面投写型スクリーンは、上記課題を解決するために、有効画面領域を有し、該有効画面領域に映像光源から投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンであって、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定したものである。また、本発明背面投写型スクリーンの製造方法は、第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成するステップと、第１のシート状部材のレンズと第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、第２のシート状部材のスペーサ部の先端を第１のシート状部材のレンズに当接させ、第１のシート状部材と第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定するステップとからなるものである。
【００１９】
また、本発明背面投写型映像表示装置は、 映像光源から出射された映像光を投写手段を介して拡大表示する背面投写型映像表示装置であって、有効画面領域を有し、該有効画面領域に前記投写手段によって投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンを備え、前記背面投写型スクリーンは、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定したものである。
【００２０】
したがって、本発明背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置にあっては、シート状部材の対向するレンズの間に配置されたスペーサ部によって有効画面領域内においてレンズ間が離間した状態に保たれる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
最初に背面投写型映像表示装置１の構成を概略的に説明する。
【００２３】
背面投写型映像表示装置（以下、単に「映像表示装置」という。）１は、図１及び図２に示すように、箱状のキャビネット２の内部に配置された、映像光源３、投写手段４、背面投写型スクリーン（以下、単に「投写スクリーン」という。）５などを有する。
【００２４】
映像光源３としては陰極線管表示装置（ＣＲＴ＝cathode-ray tube）、液晶表示装置（ＬＣＤ／liquid crystal display）、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などを適用することが可能である。
【００２５】
映像信号によって変調され映像光源３から出射された映像光Ｌは、図２に破線で示すように、投写レンズ等を有する投写部４ａと反射ミラー４ｂとから成る投写手段４によって拡大されて投写スクリーン５の背面に照射される。
【００２６】
投写スクリーン５は、図１及び図２に示すように、キャビネット２の前面２ａに設けられた開口２ｂを閉塞するように配置されている。また、投写スクリーン５は、適切な視野角（画面に表示された映像を正常に認識できる範囲）を得たり、外光の影響を小さくしたりすることを目的にして光学特性の異なるシート状部材を２枚組みあわせることによって構成される。なお、投写スクリーン５は、大きさが特に限定されるものではないが、本実施の形態における映像表示装置１に使用されるものは、映像光源３から出射された映像光が透過する部分である有効画面領域５ａが対角寸法で４０インチ以上の大きさを有するものを想定している。
【００２７】
なお、投写スクリーン５の前面側には、図２に示すように、投写スクリーン５の前面を覆って保護するために硬質材料から成る保護カバー６が配置されている。
【００２８】
投写スクリーン５は、キャビネット２の前面２ａ側から順に透明材料によって形成された２つのシート状部材であるレンチキュラーレンズシート７及びフレネルレンズシート８によって構成される。
【００２９】
レンチキュラーレンズシート７は、図２に示すように、上記保護カバー６と後述するフレネルレンズシート８との間に位置する。レンチキュラーレンズシート７は、図３乃至図６に示すように、後面７ａに上下方向に延びる多数のシリンドリカルレンズ（レンズ素子）９ａ、９ａ、・・・によって構成されるレンチキュラーレンズ９を有するレンチキュラーレンズシートである。
【００３０】
また、レンチキュラーレンズシート７の前面７ｂには、図３乃至図５に示すように、互いに平行で上下方向に延びる多数の微細な突条１０、１０、・・・が形成されている。そして、これら突条１０、１０、・・・の前端面には、黒色の外光吸収層（所謂ブラックストライプ）１０ａ、１０ａ、・・・が積層されている（図４及び図５参照）。
【００３１】
なお、レンチキュラーレンズシート７は、図３及び図６に示すように、レンチキュラーレンズ９の隣り合ったシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・間の境の部分である谷部９ｂ、９ｂ、・・・と突条１０、１０、・・・とが、前後で対向する位置に形成されている。
【００３２】
レンチキュラーレンズ９を構成するシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・の形成ピッチは、例えば、映像光源３がＣＲＴの場合には約０．５〜０．７ｍｍであり、例えば、映像光源３がＬＣＤの場合には約０．０５〜０．２ｍｍとなっている。なお、このように極めて小さなピッチで形成されるシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・は図示することが不可能なので、各図においては大きく誇張して示した（フレネルレンズ１１も同様）。
【００３３】
フレネルレンズシート８は、図３乃至図５及び図７に示すように、前面８ａに同心円状の輪帯（レンズ素子）１１ａ、１１ａ、・・・を有するフレネルレンズ１１が形成されたフレネルレンズシートである。また、後面８ｂはレンズなど何も形成されていない平面とされている。更に、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１は、投写スクリーン５の四隅における輝度の低下を改善する効果も有する。
【００３４】
上記レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８は、例えば、アクリル系樹脂製の基板上に塗布されたＵＶ（紫外線）硬化樹脂によってレンズ形状が積層されることによって形成されるか、又は、基板と一体にアクリル系樹脂などでレンズ形状が形成される。特に、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１はＵＶ硬化樹脂によって形成されることが多い。なお、フレネルレンズ１１の各輪帯１１ａ、１１ａ、・・・の形成ピッチ及び前面８ａからの高さは、それぞれ最大で０．１ｍｍとなる。
【００３５】
レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８は、図３に示すように、レンチキュラーレンズ９とフレネルレンズ１１とが互いに対向する向きで配置されている。
【００３６】
図３に示すように、映像光源３から出射され投写スクリーン５に背面側から入射された映像光Ｌは、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１で平行光とされ、レンチキュラーレンズシート７のレンチキュラーレンズ９によって、レンチキュラーレンズシート７の前面７ｂの近傍の位置で垂直方向に延びた多数の線状の結像点Ｆ、Ｆ、・・・に集光されて結像する。そして、上記結像点Ｆ、Ｆ、・・・に集光した映像光は、観察者の視線の位置の分布が大きい水平方向に拡散される。
【００３７】
なお、投写スクリーン５には、レンチキュラーレンズシート７に変えて、複眼レンズシート１２を用いることも可能である。複眼レンズシート１２は、図８に示すように、例えば、矩形状に切り出された凸レンズの一部（レンズ素子）１３ａ１３ａ、・・・を多数集合させて成る。フライアイレンズとも称される複眼レンズ１３を用いることができる。
【００３８】
投写スクリーン５には有効画面領域５ａ内において、図３乃至図５に示すように、レンチキュラーレンズシート７（又は複眼レンズシート１２）とフレネルレンズシート８との間に複数のスペーサ部材１４、１４、・・・が配設されている。スペーサ部材１４、１４、・・・は、レンチキュラーレンズシート７又はフレネルレンズシート８と一体（図４参照）、又は、これらシート状部材と別体（図５参照）に形成される。上記スペーサ部材１４、１４、・・・は、図４に示すように、通常はフレネルレンズ１１と一体に形成され、投写スクリーン５の有効画面領域５ａに対応した領域（図７に破線で示す領域）内の周辺部に配置される。
【００３９】
図４に示すスペーサ部材１４、１４、・・・は、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１と一体に形成されたものである。また、図５に示すスペーサ部材１４、１４、・・・は、レンチキュラーレンズシート７及びフレネルレンズシート８とは別体に形成されたものである。
【００４０】
スペーサ部材１４、１４、・・・は、特定の形状を有するものに限定されるものではなく、図９乃至図１１に示すように、例えば、球形をしたもの１４Ａ、円柱形をしたもの１４Ｂ、円錐台形をしたもの１４Ｃなど種々の形状のものを使用することができる。
【００４１】
また、スペーサ部材１４、１４、・・・は、図３に示すように、その形状に関係なく縦、横、高さが１ｍｍ以下の直方体領域Ｒａ内に収まる大きさに形成されることが好ましい。すなわち、図４及び図５に示すように、フレネルレンズシート８などと一体又は別体に形成されたスペーサ部材１４、１４、・・・は、それぞれ縦、横、高さが１ｍｍ以下の直方体領域Ｒａ内に収まる大きさとされている。スペーサ部材１４、１４、・・・は形状が球形、円柱形、円錐台形である場合、図９乃至図１１に示すように、球形をしたスペーサ部材１４Ａの直径Ｂ、円柱形をしたスペーサ部材１４Ｂの高さＣ１及び端面の直径Ｃ２、円錐台形をしたスペーサ部材１４Ｃの高さＤ１及び端面の直径Ｄ２がそれぞれ１ｍｍ以下にされている。
【００４２】
実際、スペーサ部材１４、１４、・・・は、外部から投写スクリーン５を見た場合に、その存在がほとんど認識されないようにし、しかも、光学的に悪影響をもたらさないようにするために、縦、横、高さを０．３ｍｍ以下とした直方体領域内に収まる大きさとすることが理想的である。要するに、上記スペーサ部材１４、１４、・・・の大きさは、レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８の間の間隔を結像のぶれ（２重像）が発生しないぎりぎりの距離だけ空けるという目的によって決定される。
【００４３】
例えば、スペーサ部材１４、１４、・・・が直径０．９ｍｍの球形である場合には、図１２に示すように、配置箇所を限定して、図中に一点鎖線で便宜的に示す投写スクリーン５の有効画面領域５ａに対応した領域の周辺部の１２カ所Ｐ１、Ｐ１、・・・にそれぞれ１個程度を配置すれば、外部から投写スクリーン５を見た場合にもその存在が認識されず、しかも、光学的な影響も殆ど無視し得る程度である。また、上記配置箇所Ｐ１、Ｐ１、・・・にスペーサ部材１４、１４、・・・を配置したにも係わらずレンズ同士が強く接触する部分がある場合には、例えば、上記配置箇所Ｐ１、Ｐ１、・・・よりも更に内側に位置するＰ２、Ｐ２、・・・の４カ所にそれぞれ１個程度追加して配置すればよい。
【００４４】
上記したように、スペーサ部材１４、１４、・・・は、縦、横、高さを０．３ｍｍ以下とした直方体領域内に収まる大きさとするのが理想的であるが、製造のし易さなどの点も考慮すると、一辺が１ｍｍ以下の直方体領域に収まる大きさであれ十分に実用的である。スペーサ部材１４、１４、・・・は、一辺が０．３ｍｍ以上の直方体領域に収まる大きさであっても、レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８との間に配置する数及び配置する位置を工夫することによって、外部から投写スクリーン５を見た場合にその存在が目立ないようにし、且つ、光学的にも影響がないようにすることが可能になる。
【００４５】
なお、スペーサ部材１４、１４、・・・の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透明材料によって形成するのが良い。そして、スペーサ部材１４、１４、・・・は、レンチキュラーレンズ９又はフレネルレンズ１１などのレンズとは別体に形成されている場合には、一方のシート部材に接着などによって固定してレンチキュラーレンズ９とフレネルレンズ１１との間に配設すれば良い。
【００４６】
また、スペーサ部材１４、１４、・・・は、図５に示すように、２つのシート状部材のレンズの互いに対向したレンズ素子の頂点と頂点との間、すなわち、レンチキュラーレンズ９のシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・の頂点と、フレネルレンズ１１の輪帯１１ａ、１１ａ、・・・の頂点との間に位置させるようにすると良い。
【００４７】
レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８とは、図示及び詳しい説明は省略するが、一方のシート状部材、例えば、レンチキュラーレンズシート７を予め反った状態に形成しておき、この反った状態のレンチキュラーレンズシート７を他方のシート状部材であるフレネルレンズシート８に重ね、フレネルレンズシート８の周縁部にレンチキュラーレンズシート７の周縁部が重なり合うように圧力を加えて、両者の周縁部に、例えば、テープ１５などを貼り付けることによって一体に固定される（図３参照）。
【００４８】
投写スクリーン５にあっては、互いに対向したレンチキュラーレンズシート７のシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・の頂点とフレネルレンズシート８の輪帯１１ａ、１１ａ、・・・の頂点との間にスペーサ部材１４、１４、・・・が位置することによって、レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８との間の間隔が、間にスペーサ部材１４、１４、・・・がない部分にあっても、縦、横、高さがそれぞれ１ｍｍ以下の寸法を有する直方体領域Ｒａ内に収まる大きさに形成されたスペーサ部材１４、１４、・・・の大きさと同等の間隔、すなわち、１ｍｍ以下に保たれる。
【００４９】
したがって、レンチキュラーレンズシート７のレンチキュラーレンズ９とフレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１との間が適宜の間隔で離れているため、これらの接触によってシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・又は輪帯１１ａ、１１ａ、・・・が変形したり屈折面に傷が付いたりすることを回避することができる。なお、レンチキュラーレンズシート７に代えて複眼レンズシート１２を用いた場合であっても、上記と同様の効果が得られる。
【００５０】
また、投写スクリーン５の有効画面領域５ａ内でスペーサ部材１４、１４、・・・が配置された部分以外でレンズ同士が強く接触する部分があれば、その位置にスペーサ部材１４、１４、・・・を適宜に追加して配置すればよい。
【００５１】
上記したように、スペーサ部材１４、１４、・・・はシート状部材であるレンチキュラーレンズシート７、フレネルレンズシート８又は複眼レンズシート１２と一体に合成樹脂で形成されるものであるので、スペーサ部材１４、１４、・・・を設けることによる投写スクリーン５のコスト上昇も極く僅かである。
【００５２】
なお、前記実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明背面投写型スクリーンは、映像光源から投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンであって、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された２つのシート状部材をそれぞれのレンズが形成された面が互いに対向するように配置し、映像光を透過させて結像させるための領域である有効画面領域内の周辺部における２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間に複数のスペーサ部を適宜な間隔で配置したことを特徴とする。また、本発明背面投写型スクリーンの製造方法は、第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成するステップと、第１のシート状部材のレンズと第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、第２のシート状部材のスペーサ部の先端を第１のシート状部材のレンズに当接させ、第１のシート状部材と第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定するステップとからなることを特徴とする。
【００５４】
したがって、本発明背面投写型スクリーン及びその製造方法にあっては、複数のスペーサ部が２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間に位置することによって、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができるので、レンズ同士が接触することがなく、レンズ同士の接触による傷付きやレンズ素子の変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部が有効画面領域内の周辺部に配置されているので、スペーサ部の存在をより目立たなくすることができる。また、スペーサ部を２つのシート状部材のレンズの互いに対向したレンズ素子の頂点と頂点との間に位置させるようにしたので、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができ、レンズ同士が接触することによる傷付きや変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部を一方のシート状部材のレンズと一体に形成したので、シート状部材のレンズの形状の設計内容にスペーサ部の配置箇所も含めておくことによって、光学的な影響もなくしかも効果的な箇所にスペーサ部を配置することができ、また、スペーサ部を後から配設する手間をなくすことができる。
【００５５】
請求項２に記載した発明にあっては、第１のシート状部材と第２のシート状部材が、少なくとも一方の面にレンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、一の方向、例えば、水平方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができる。
【００５６】
請求項３に記載した発明にあっては、２つのシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとである第１のシート状部材と第２のシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、全方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができると共に、表示される映像を立体的に表示することもできる。
【００５９】
請求項４に記載した発明にあっては、スペーサ部を、一辺が１ｍｍ以下の寸法の直方体領域の中に収まる大きさに形成したので、スペーサ部の存在を目立たなくすることができると共に、スペーサ部による光学的な影響も排除することができる。
【００６１】
本発明背面投写型映像表示装置は、 映像光源から出射された映像光を投写手段を介して拡大表示する背面投写型映像表示装置であって、有効画面領域を有し、該有効画面領域に前記投写手段によって投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンを備え、前記背面投写型スクリーンは、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定したことを特徴とする。
【００６２】
したがって、本発明背面投写型映像表示装置にあっては、複数のスペーサ部が２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間に位置することによって、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができるので、レンズ同士が接触することがなく、レンズ同士の接触による傷付きやレンズ素子の変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部が有効画面領域内の周辺部に配置されているので、スペーサ部の存在をより目立たなくすることができる。また、スペーサ部を２つのシート状部材のレンズの互いに対向したレンズ素子の頂点と頂点との間に位置させるようにしたので、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができ、レンズ同士が接触することによる傷付きや変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部を一方のシート状部材のレンズと一体に形成したので、シート状部材のレンズの形状の設計内容にスペーサ部の配置箇所も含めておくことによって、光学的な影響もなくしかも効果的な箇所にスペーサ部を配置することができ、また、スペーサ部を後から配設する手間をなくすことができる。
【００６３】
請求項７に記載した発明にあっては、第１のシート状部材と第２のシート状部材が、少なくとも一方の面にレンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、一の方向、例えば、水平方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができる。
【００６４】
請求項８に記載した発明にあっては、２つのシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとである第１のシート状部材と第２のシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、全方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができると共に、表示される映像を立体的に表示することもできる。
【００６７】
請求項９に記載した発明にあっては、スペーサ部を、一辺が１ｍｍ以下の寸法の直方体領域の中に収まる大きさに形成したので、スペーサ部の存在を目立たなくすることができると共に、スペーサ部による光学的な影響も排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２乃至図１２と共に本発明の実施の形態などを示すものであり、本図は背面投写型映像表示装置の全体を示す斜視図である。
【図２】 背面投写型映像表示装置の内部を概略的に示す縦断面図である。
【図３】 背面投写型スクリーンの構成及び機能を概略的に示す水平断面図である。
【図４】 スペーサ部材がレンズと一体に形成されている場合の要部を示す拡大水平断面図である。
【図５】 本発明の比較例を示すものであって、スペーサ部材がレンズと別体に形成されている場合の要部を示す拡大水平断面図である。
【図６】 レンチキュラーレンズシートの背面図である。
【図７】 フレネルレンズシートの正面図である。
【図８】 複眼レンズシートの背面図である。
【図９】 スペーサ部材の形状の一例を示す拡大斜視図である。
【図１０】 スペーサ部材の形状の別の例を示す拡大斜視図である。
【図１１】 スペーサ部材の形状の更に別の例を示す拡大斜視図である。
【図１２】 スペーサ部材が直径０．９ｍｍの球形に形成された場合におけるシート状部材での配置箇所の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１３】 従来の背面投写型スクリーンの一例の構成及び機能を概略的に示す水平断面図である。
【図１４】 図１５と共に従来の背面投写型スクリーンの組立て手順を示すものであり、本図は初期状態を概略的に示す断面図である。
【図１５】 組立て後の状態を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・背面投写型映像表示装置、３・・・映像光源、５・・・背面投写型スクリーン、５ａ・・・有効画面領域、７・・・シート状部材（レンチキュラーレンズシート）、７ａ・・・レンズが形成された面、８・・・シート状部材（フレネルレンズシート）、８ａ・・・レンズが形成された面、９・・・レンズ（レンチキュラーレンズ）、９ａ・・・レンズ素子、１１・・・レンズ（フレネルレンズ）、１１ａ・・・レンズ素子、１２・・・シート状部材（複眼レンズシート）、１３・・・レンズ（複眼レンズ）、１３ａ・・・レンズ素子、１４・・・スペーサ部（スペーサ部材）、１４Ａ・・・スペーサ部（スペーサ部材）、１４Ｂ・・・スペーサ部（スペーサ部材）、１４Ｃ・・・スペーサ部（スペーサ部材）、Ｒａ・・・直方体領域、Ｌ・・・映像光
【発明が属する技術分野】
本発明は、背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置に関する。詳しくは、映像光源から出射された映像光を前面に透過させて映像を表示するようにした背面投写型スクリーンを有する背面投写型映像表示装置において、表示される映像の品質を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、比較的小さな映像光源、例えば、陰極線管表示装置（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などから出射された映像信号によって変調された映像光を、投写レンズ等の投写手段によって拡大して背面投写型スクリーン（以下、単に「投写スクリーン」という。）に投写して映像を表示するようにした背面投写型映像表示装置（以下、単に「映像表示装置」という。）が広く利用されている。
【０００３】
上記映像表示装置においては、一般的に、投写スクリーンの背面に投写された映像光は、投写スクリーンを透過してその前面近傍で結像し、この結像した映像光が映像表示装置の正面方向から観察者によって認識されるようになっている。
【０００４】
図１３は従来の背面投写型の映像表示装置における投写スクリーンの一例ａを示すものである。投写スクリーンａは、適宜な間隔を空けて近接して配置された２つのシート状部材を有する。
【０００５】
ところで、映像表示装置を観察者が見る場合、垂直方向における観察者の視点位置の分布角度よりも水平方向における観察者の視点位置の分布角度の方が大きい。したがって、背面投写型の映像表示装置においては、垂直方向に比べて水平方向においてより広い角度に亘って良好な出射光を得る必要がある。
【０００６】
このため、投写スクリーンａにおいて２つのシート状部材は、後面に上下方向に延びた多数のシリンドリカルレンズｂ１、ｂ１、・・・から成るレンチキュラーレンズｂを有するレンチキュラーレンズシートｃと、該レンチキュラーレンズシートｃに適宜な間隔を空けて近接配置されレンチキュラーレンズシートｃの側を向いた面（前面）にフレネルレンズｄが形成されたフレネルレンズシートｅとによって構成される。
【０００７】
したがって、投写スクリーンａにおいては、図示しない映像光源から出射し、投写手段によって拡大投射されて投写スクリーンａの背面側から入射した映像光は、フレネルレンズシートｅのフレネルレンズｄによって平行光にされ、レンチキュラーレンズシートｃのレンチキュラーレンズｂによってレンチキュラーレンズシートｃの前面の近傍の位置で垂直方向に延びた多数の線状の結像点ｆ、ｆ、・・・に集光される（図１３参照）。そして、上記結像点ｆ、ｆ、・・・に集光した映像光は、観察者の視線の位置の分布が大きい水平方向に拡散される。また、フレネルレンズシートｅのフレネルレンズｄは、投写スクリーンａの四隅における輝度の低下を改善する効果も有する。
【０００８】
上記レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅは、それぞれアクリル系樹脂から成る基板上に紫外線（ＵＶ）硬化樹脂によってレンチキュラーレンズｂ又はフレネルレンズｄが積層された構造、又は、レンチキュラーレンズｂ又はフレネルレンズｄがそれぞれ上記基板と一体にアクリル系樹脂によって形成された構造を有する。
【０００９】
ところで、上記投写スクリーンａのような従来の背面投写型スクリーンにおいては、その中央部分でシート状部材のレンズ同士が接した状態になっていることが理想的である。
【００１０】
しかし、従来の背面投写型のスクリーンでは、一般的に、レンチキュラーレンズシートやフレネルレンズシートなどのシート状部材は周縁部にテープなどを張り付けることによって連結一体化されているだけなので、該連結部分から最も遠い中央部分で両者の間が離れ易い。背面投写型スクリーンでは、シート状部材間の間隔が離れ過ぎてしまうと、結像がぶれて２重像ができ映像が不鮮明になってしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、上記投写スクリーンａのような従来の背面投写型スクリーンにおいては、図１４及び図１５に概略的に示すように、一方のシート状部材、例えば、レンチキュラーレンズシートｃを予め反った状態に形成しておき、この反った状態のレンチキュラーレンズシートｃを他方のシート状部材であるフレネルレンズシートｅに重ね、フレネルレンズシートｅの周縁部にレンチキュラーレンズシートｃの周縁部が重なり合うように圧力を加えて、両者の周縁部にテープｇなどを貼り付けることによって一体に固定するようにしている（図１５参照）。
【００１２】
図１５に示す投写スクリーンａにあっては、レンチキュラーレンズシートｃは元々反った形状に形成されているので、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとを一体化した後、固定部分である周縁部から最も離れた中央部分においてレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄとが接触したままになる。したがって、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとの間が離れ過ぎてしまうことを防止することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにレンチキュラーレンズシートｃなどのシート状部材を予め反った状態に形成している場合には、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとが中央部で強い力で圧接される可能性が高い。レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとが強い力で圧接された場合、レンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄのレンズ素子同士が強く押圧し合ってレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄのレンズ素子の形状が変形して光学特性が変化し、出射光の光路が変わって結像がぶれ、映像が不鮮明になってしまうことがある。特に、フレネルレンズは、アクリル系樹脂製の基板上に積層された比較的柔らかいＵＶ硬化樹脂によって形成されることが多いため押圧によって変形しやすい。
【００１４】
また、レンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄのレンズ素子同士が変形する程強く接触していない場合であっても、例えば、輸送時など継続的に振動が印加される状況になった場合には、レンズ同士の接触によってレンズ表面が擦られて傷ができてしまい、この傷によって投写スクリーンａに表示される映像が２重や３重になってしまうこともあった。
【００１５】
そこで、投写スクリーンａなどの従来の背面投写型スクリーンにおいては、図１５に示すように、映像光が透過しない領域である有効画面領域外である投写スクリーンａの周縁部でレンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとの間に適宜な形状及び大きさの間隔保持部材ｈ、ｈ、・・・を挟み込むことによって、レンチキュラーレンズシートｃとフレネルレンズシートｅとの間の間隔を全領域に亘って離間させるようにして、中央部分でもレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄとが接しないようにしていた。
【００１６】
しかし、上記のような間隔保持部材ｈ、ｈ、・・・を用いた対処方法では、間隔保持部材ｈ、ｈ、・・・が配置された部分が投写スクリーンａの中央部分から最も離れた有効画面領域外の周縁部であるため、これによってレンチキュラーレンズｂとフレネルレンズｄとの接触を防止する効果には限界があった。
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑み、背面投写型の映像表示装置に用いられる２つのシート状部材から成る背面投写型スクリーンにおいて、有効画面領域内で２つのシート状部材間の間隔を最適な状態に保つことによって、２つのシート状部材のレンズの変形及び傷付きなどを防止して映像の品質を向上させることを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明背面投写型スクリーンは、上記課題を解決するために、有効画面領域を有し、該有効画面領域に映像光源から投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンであって、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定したものである。また、本発明背面投写型スクリーンの製造方法は、第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成するステップと、第１のシート状部材のレンズと第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、第２のシート状部材のスペーサ部の先端を第１のシート状部材のレンズに当接させ、第１のシート状部材と第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定するステップとからなるものである。
【００１９】
また、本発明背面投写型映像表示装置は、 映像光源から出射された映像光を投写手段を介して拡大表示する背面投写型映像表示装置であって、有効画面領域を有し、該有効画面領域に前記投写手段によって投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンを備え、前記背面投写型スクリーンは、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定したものである。
【００２０】
したがって、本発明背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置にあっては、シート状部材の対向するレンズの間に配置されたスペーサ部によって有効画面領域内においてレンズ間が離間した状態に保たれる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明背面投写型スクリーン、背面投写型スクリーンの製造方法及び背面投写型映像表示装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
最初に背面投写型映像表示装置１の構成を概略的に説明する。
【００２３】
背面投写型映像表示装置（以下、単に「映像表示装置」という。）１は、図１及び図２に示すように、箱状のキャビネット２の内部に配置された、映像光源３、投写手段４、背面投写型スクリーン（以下、単に「投写スクリーン」という。）５などを有する。
【００２４】
映像光源３としては陰極線管表示装置（ＣＲＴ＝cathode-ray tube）、液晶表示装置（ＬＣＤ／liquid crystal display）、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などを適用することが可能である。
【００２５】
映像信号によって変調され映像光源３から出射された映像光Ｌは、図２に破線で示すように、投写レンズ等を有する投写部４ａと反射ミラー４ｂとから成る投写手段４によって拡大されて投写スクリーン５の背面に照射される。
【００２６】
投写スクリーン５は、図１及び図２に示すように、キャビネット２の前面２ａに設けられた開口２ｂを閉塞するように配置されている。また、投写スクリーン５は、適切な視野角（画面に表示された映像を正常に認識できる範囲）を得たり、外光の影響を小さくしたりすることを目的にして光学特性の異なるシート状部材を２枚組みあわせることによって構成される。なお、投写スクリーン５は、大きさが特に限定されるものではないが、本実施の形態における映像表示装置１に使用されるものは、映像光源３から出射された映像光が透過する部分である有効画面領域５ａが対角寸法で４０インチ以上の大きさを有するものを想定している。
【００２７】
なお、投写スクリーン５の前面側には、図２に示すように、投写スクリーン５の前面を覆って保護するために硬質材料から成る保護カバー６が配置されている。
【００２８】
投写スクリーン５は、キャビネット２の前面２ａ側から順に透明材料によって形成された２つのシート状部材であるレンチキュラーレンズシート７及びフレネルレンズシート８によって構成される。
【００２９】
レンチキュラーレンズシート７は、図２に示すように、上記保護カバー６と後述するフレネルレンズシート８との間に位置する。レンチキュラーレンズシート７は、図３乃至図６に示すように、後面７ａに上下方向に延びる多数のシリンドリカルレンズ（レンズ素子）９ａ、９ａ、・・・によって構成されるレンチキュラーレンズ９を有するレンチキュラーレンズシートである。
【００３０】
また、レンチキュラーレンズシート７の前面７ｂには、図３乃至図５に示すように、互いに平行で上下方向に延びる多数の微細な突条１０、１０、・・・が形成されている。そして、これら突条１０、１０、・・・の前端面には、黒色の外光吸収層（所謂ブラックストライプ）１０ａ、１０ａ、・・・が積層されている（図４及び図５参照）。
【００３１】
なお、レンチキュラーレンズシート７は、図３及び図６に示すように、レンチキュラーレンズ９の隣り合ったシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・間の境の部分である谷部９ｂ、９ｂ、・・・と突条１０、１０、・・・とが、前後で対向する位置に形成されている。
【００３２】
レンチキュラーレンズ９を構成するシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・の形成ピッチは、例えば、映像光源３がＣＲＴの場合には約０．５〜０．７ｍｍであり、例えば、映像光源３がＬＣＤの場合には約０．０５〜０．２ｍｍとなっている。なお、このように極めて小さなピッチで形成されるシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・は図示することが不可能なので、各図においては大きく誇張して示した（フレネルレンズ１１も同様）。
【００３３】
フレネルレンズシート８は、図３乃至図５及び図７に示すように、前面８ａに同心円状の輪帯（レンズ素子）１１ａ、１１ａ、・・・を有するフレネルレンズ１１が形成されたフレネルレンズシートである。また、後面８ｂはレンズなど何も形成されていない平面とされている。更に、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１は、投写スクリーン５の四隅における輝度の低下を改善する効果も有する。
【００３４】
上記レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８は、例えば、アクリル系樹脂製の基板上に塗布されたＵＶ（紫外線）硬化樹脂によってレンズ形状が積層されることによって形成されるか、又は、基板と一体にアクリル系樹脂などでレンズ形状が形成される。特に、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１はＵＶ硬化樹脂によって形成されることが多い。なお、フレネルレンズ１１の各輪帯１１ａ、１１ａ、・・・の形成ピッチ及び前面８ａからの高さは、それぞれ最大で０．１ｍｍとなる。
【００３５】
レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８は、図３に示すように、レンチキュラーレンズ９とフレネルレンズ１１とが互いに対向する向きで配置されている。
【００３６】
図３に示すように、映像光源３から出射され投写スクリーン５に背面側から入射された映像光Ｌは、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１で平行光とされ、レンチキュラーレンズシート７のレンチキュラーレンズ９によって、レンチキュラーレンズシート７の前面７ｂの近傍の位置で垂直方向に延びた多数の線状の結像点Ｆ、Ｆ、・・・に集光されて結像する。そして、上記結像点Ｆ、Ｆ、・・・に集光した映像光は、観察者の視線の位置の分布が大きい水平方向に拡散される。
【００３７】
なお、投写スクリーン５には、レンチキュラーレンズシート７に変えて、複眼レンズシート１２を用いることも可能である。複眼レンズシート１２は、図８に示すように、例えば、矩形状に切り出された凸レンズの一部（レンズ素子）１３ａ１３ａ、・・・を多数集合させて成る。フライアイレンズとも称される複眼レンズ１３を用いることができる。
【００３８】
投写スクリーン５には有効画面領域５ａ内において、図３乃至図５に示すように、レンチキュラーレンズシート７（又は複眼レンズシート１２）とフレネルレンズシート８との間に複数のスペーサ部材１４、１４、・・・が配設されている。スペーサ部材１４、１４、・・・は、レンチキュラーレンズシート７又はフレネルレンズシート８と一体（図４参照）、又は、これらシート状部材と別体（図５参照）に形成される。上記スペーサ部材１４、１４、・・・は、図４に示すように、通常はフレネルレンズ１１と一体に形成され、投写スクリーン５の有効画面領域５ａに対応した領域（図７に破線で示す領域）内の周辺部に配置される。
【００３９】
図４に示すスペーサ部材１４、１４、・・・は、フレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１と一体に形成されたものである。また、図５に示すスペーサ部材１４、１４、・・・は、レンチキュラーレンズシート７及びフレネルレンズシート８とは別体に形成されたものである。
【００４０】
スペーサ部材１４、１４、・・・は、特定の形状を有するものに限定されるものではなく、図９乃至図１１に示すように、例えば、球形をしたもの１４Ａ、円柱形をしたもの１４Ｂ、円錐台形をしたもの１４Ｃなど種々の形状のものを使用することができる。
【００４１】
また、スペーサ部材１４、１４、・・・は、図３に示すように、その形状に関係なく縦、横、高さが１ｍｍ以下の直方体領域Ｒａ内に収まる大きさに形成されることが好ましい。すなわち、図４及び図５に示すように、フレネルレンズシート８などと一体又は別体に形成されたスペーサ部材１４、１４、・・・は、それぞれ縦、横、高さが１ｍｍ以下の直方体領域Ｒａ内に収まる大きさとされている。スペーサ部材１４、１４、・・・は形状が球形、円柱形、円錐台形である場合、図９乃至図１１に示すように、球形をしたスペーサ部材１４Ａの直径Ｂ、円柱形をしたスペーサ部材１４Ｂの高さＣ１及び端面の直径Ｃ２、円錐台形をしたスペーサ部材１４Ｃの高さＤ１及び端面の直径Ｄ２がそれぞれ１ｍｍ以下にされている。
【００４２】
実際、スペーサ部材１４、１４、・・・は、外部から投写スクリーン５を見た場合に、その存在がほとんど認識されないようにし、しかも、光学的に悪影響をもたらさないようにするために、縦、横、高さを０．３ｍｍ以下とした直方体領域内に収まる大きさとすることが理想的である。要するに、上記スペーサ部材１４、１４、・・・の大きさは、レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８の間の間隔を結像のぶれ（２重像）が発生しないぎりぎりの距離だけ空けるという目的によって決定される。
【００４３】
例えば、スペーサ部材１４、１４、・・・が直径０．９ｍｍの球形である場合には、図１２に示すように、配置箇所を限定して、図中に一点鎖線で便宜的に示す投写スクリーン５の有効画面領域５ａに対応した領域の周辺部の１２カ所Ｐ１、Ｐ１、・・・にそれぞれ１個程度を配置すれば、外部から投写スクリーン５を見た場合にもその存在が認識されず、しかも、光学的な影響も殆ど無視し得る程度である。また、上記配置箇所Ｐ１、Ｐ１、・・・にスペーサ部材１４、１４、・・・を配置したにも係わらずレンズ同士が強く接触する部分がある場合には、例えば、上記配置箇所Ｐ１、Ｐ１、・・・よりも更に内側に位置するＰ２、Ｐ２、・・・の４カ所にそれぞれ１個程度追加して配置すればよい。
【００４４】
上記したように、スペーサ部材１４、１４、・・・は、縦、横、高さを０．３ｍｍ以下とした直方体領域内に収まる大きさとするのが理想的であるが、製造のし易さなどの点も考慮すると、一辺が１ｍｍ以下の直方体領域に収まる大きさであれ十分に実用的である。スペーサ部材１４、１４、・・・は、一辺が０．３ｍｍ以上の直方体領域に収まる大きさであっても、レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８との間に配置する数及び配置する位置を工夫することによって、外部から投写スクリーン５を見た場合にその存在が目立ないようにし、且つ、光学的にも影響がないようにすることが可能になる。
【００４５】
なお、スペーサ部材１４、１４、・・・の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透明材料によって形成するのが良い。そして、スペーサ部材１４、１４、・・・は、レンチキュラーレンズ９又はフレネルレンズ１１などのレンズとは別体に形成されている場合には、一方のシート部材に接着などによって固定してレンチキュラーレンズ９とフレネルレンズ１１との間に配設すれば良い。
【００４６】
また、スペーサ部材１４、１４、・・・は、図５に示すように、２つのシート状部材のレンズの互いに対向したレンズ素子の頂点と頂点との間、すなわち、レンチキュラーレンズ９のシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・の頂点と、フレネルレンズ１１の輪帯１１ａ、１１ａ、・・・の頂点との間に位置させるようにすると良い。
【００４７】
レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８とは、図示及び詳しい説明は省略するが、一方のシート状部材、例えば、レンチキュラーレンズシート７を予め反った状態に形成しておき、この反った状態のレンチキュラーレンズシート７を他方のシート状部材であるフレネルレンズシート８に重ね、フレネルレンズシート８の周縁部にレンチキュラーレンズシート７の周縁部が重なり合うように圧力を加えて、両者の周縁部に、例えば、テープ１５などを貼り付けることによって一体に固定される（図３参照）。
【００４８】
投写スクリーン５にあっては、互いに対向したレンチキュラーレンズシート７のシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・の頂点とフレネルレンズシート８の輪帯１１ａ、１１ａ、・・・の頂点との間にスペーサ部材１４、１４、・・・が位置することによって、レンチキュラーレンズシート７とフレネルレンズシート８との間の間隔が、間にスペーサ部材１４、１４、・・・がない部分にあっても、縦、横、高さがそれぞれ１ｍｍ以下の寸法を有する直方体領域Ｒａ内に収まる大きさに形成されたスペーサ部材１４、１４、・・・の大きさと同等の間隔、すなわち、１ｍｍ以下に保たれる。
【００４９】
したがって、レンチキュラーレンズシート７のレンチキュラーレンズ９とフレネルレンズシート８のフレネルレンズ１１との間が適宜の間隔で離れているため、これらの接触によってシリンドリカルレンズ９ａ、９ａ、・・・又は輪帯１１ａ、１１ａ、・・・が変形したり屈折面に傷が付いたりすることを回避することができる。なお、レンチキュラーレンズシート７に代えて複眼レンズシート１２を用いた場合であっても、上記と同様の効果が得られる。
【００５０】
また、投写スクリーン５の有効画面領域５ａ内でスペーサ部材１４、１４、・・・が配置された部分以外でレンズ同士が強く接触する部分があれば、その位置にスペーサ部材１４、１４、・・・を適宜に追加して配置すればよい。
【００５１】
上記したように、スペーサ部材１４、１４、・・・はシート状部材であるレンチキュラーレンズシート７、フレネルレンズシート８又は複眼レンズシート１２と一体に合成樹脂で形成されるものであるので、スペーサ部材１４、１４、・・・を設けることによる投写スクリーン５のコスト上昇も極く僅かである。
【００５２】
なお、前記実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明背面投写型スクリーンは、映像光源から投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンであって、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された２つのシート状部材をそれぞれのレンズが形成された面が互いに対向するように配置し、映像光を透過させて結像させるための領域である有効画面領域内の周辺部における２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間に複数のスペーサ部を適宜な間隔で配置したことを特徴とする。また、本発明背面投写型スクリーンの製造方法は、第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成するステップと、第１のシート状部材のレンズと第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、第２のシート状部材のスペーサ部の先端を第１のシート状部材のレンズに当接させ、第１のシート状部材と第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定するステップとからなることを特徴とする。
【００５４】
したがって、本発明背面投写型スクリーン及びその製造方法にあっては、複数のスペーサ部が２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間に位置することによって、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができるので、レンズ同士が接触することがなく、レンズ同士の接触による傷付きやレンズ素子の変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部が有効画面領域内の周辺部に配置されているので、スペーサ部の存在をより目立たなくすることができる。また、スペーサ部を２つのシート状部材のレンズの互いに対向したレンズ素子の頂点と頂点との間に位置させるようにしたので、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができ、レンズ同士が接触することによる傷付きや変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部を一方のシート状部材のレンズと一体に形成したので、シート状部材のレンズの形状の設計内容にスペーサ部の配置箇所も含めておくことによって、光学的な影響もなくしかも効果的な箇所にスペーサ部を配置することができ、また、スペーサ部を後から配設する手間をなくすことができる。
【００５５】
請求項２に記載した発明にあっては、第１のシート状部材と第２のシート状部材が、少なくとも一方の面にレンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、一の方向、例えば、水平方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができる。
【００５６】
請求項３に記載した発明にあっては、２つのシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとである第１のシート状部材と第２のシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、全方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができると共に、表示される映像を立体的に表示することもできる。
【００５９】
請求項４に記載した発明にあっては、スペーサ部を、一辺が１ｍｍ以下の寸法の直方体領域の中に収まる大きさに形成したので、スペーサ部の存在を目立たなくすることができると共に、スペーサ部による光学的な影響も排除することができる。
【００６１】
本発明背面投写型映像表示装置は、 映像光源から出射された映像光を投写手段を介して拡大表示する背面投写型映像表示装置であって、有効画面領域を有し、該有効画面領域に前記投写手段によって投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンを備え、前記背面投写型スクリーンは、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定したことを特徴とする。
【００６２】
したがって、本発明背面投写型映像表示装置にあっては、複数のスペーサ部が２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間に位置することによって、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができるので、レンズ同士が接触することがなく、レンズ同士の接触による傷付きやレンズ素子の変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部が有効画面領域内の周辺部に配置されているので、スペーサ部の存在をより目立たなくすることができる。また、スペーサ部を２つのシート状部材のレンズの互いに対向したレンズ素子の頂点と頂点との間に位置させるようにしたので、２つのシート状部材の互いに対向したレンズの間の間隔をスペーサ部の大きさと略同じ間隔に保つことができ、レンズ同士が接触することによる傷付きや変形を防止して高画質な映像を得ることができる。また、スペーサ部を一方のシート状部材のレンズと一体に形成したので、シート状部材のレンズの形状の設計内容にスペーサ部の配置箇所も含めておくことによって、光学的な影響もなくしかも効果的な箇所にスペーサ部を配置することができ、また、スペーサ部を後から配設する手間をなくすことができる。
【００６３】
請求項７に記載した発明にあっては、第１のシート状部材と第２のシート状部材が、少なくとも一方の面にレンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、一の方向、例えば、水平方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができる。
【００６４】
請求項８に記載した発明にあっては、２つのシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとである第１のシート状部材と第２のシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかであるので、全方向で画面に表示された映像を正常に認識できる範囲を大きくすることができると共に、表示される映像を立体的に表示することもできる。
【００６７】
請求項９に記載した発明にあっては、スペーサ部を、一辺が１ｍｍ以下の寸法の直方体領域の中に収まる大きさに形成したので、スペーサ部の存在を目立たなくすることができると共に、スペーサ部による光学的な影響も排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２乃至図１２と共に本発明の実施の形態などを示すものであり、本図は背面投写型映像表示装置の全体を示す斜視図である。
【図２】 背面投写型映像表示装置の内部を概略的に示す縦断面図である。
【図３】 背面投写型スクリーンの構成及び機能を概略的に示す水平断面図である。
【図４】 スペーサ部材がレンズと一体に形成されている場合の要部を示す拡大水平断面図である。
【図５】 本発明の比較例を示すものであって、スペーサ部材がレンズと別体に形成されている場合の要部を示す拡大水平断面図である。
【図６】 レンチキュラーレンズシートの背面図である。
【図７】 フレネルレンズシートの正面図である。
【図８】 複眼レンズシートの背面図である。
【図９】 スペーサ部材の形状の一例を示す拡大斜視図である。
【図１０】 スペーサ部材の形状の別の例を示す拡大斜視図である。
【図１１】 スペーサ部材の形状の更に別の例を示す拡大斜視図である。
【図１２】 スペーサ部材が直径０．９ｍｍの球形に形成された場合におけるシート状部材での配置箇所の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１３】 従来の背面投写型スクリーンの一例の構成及び機能を概略的に示す水平断面図である。
【図１４】 図１５と共に従来の背面投写型スクリーンの組立て手順を示すものであり、本図は初期状態を概略的に示す断面図である。
【図１５】 組立て後の状態を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・背面投写型映像表示装置、３・・・映像光源、５・・・背面投写型スクリーン、５ａ・・・有効画面領域、７・・・シート状部材（レンチキュラーレンズシート）、７ａ・・・レンズが形成された面、８・・・シート状部材（フレネルレンズシート）、８ａ・・・レンズが形成された面、９・・・レンズ（レンチキュラーレンズ）、９ａ・・・レンズ素子、１１・・・レンズ（フレネルレンズ）、１１ａ・・・レンズ素子、１２・・・シート状部材（複眼レンズシート）、１３・・・レンズ（複眼レンズ）、１３ａ・・・レンズ素子、１４・・・スペーサ部（スペーサ部材）、１４Ａ・・・スペーサ部（スペーサ部材）、１４Ｂ・・・スペーサ部（スペーサ部材）、１４Ｃ・・・スペーサ部（スペーサ部材）、Ｒａ・・・直方体領域、Ｌ・・・映像光
Claims (9)
- 有効画面領域を有し、該有効画面領域に映像光源から投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンであって、
透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、
前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定した
ことを特徴とする背面投写型スクリーン。 - 前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材が、少なくとも一方の面にレンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の背面投写型スクリーン。 - 前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の背面投写型スクリーン。 - 前記スペーサ部は、一辺が１ｍｍ以下の寸法の直方体領域の中に収まる大きさに形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の背面投写型スクリーン。 - 有効画面領域を有し、該有効画面領域に映像光源から投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンで、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備えた背面投写型スクリーンの製造方法であって、
前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成するステップと、
前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定するステップと、
からなる
ことを特徴とする背面投写型スクリーンの製造方法。 - 映像光源から出射された映像光を投写手段を介して拡大表示する背面投写型映像表示装置であって、
有効画面領域を有し、該有効画面領域に前記投写手段によって投写された映像光を透過させて結像させる背面投写型スクリーンを備え、
前記背面投写型スクリーンは、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成された第１のシート状部材と、透明材料から成り少なくとも一方の面に微細形状のレンズが形成され、更に、前記一方の面の前記有効画面領域内の少なくとも周辺部にレンズ素子の頂点よりも突出した複数のスペーサ部が適宜な間隔で一体的に形成された第２のシート状部材とを備え、
前記第１のシート状部材をレンズが形成された面が凸状になるように予め反った状態に形成し、前記第１のシート状部材のレンズと前記第２のシート状部材のレンズとを互いに対向させ、それぞれのレンズを構成するレンズ素子の頂点と頂点の間隔が前記有効画面領域の中央部で一定の範囲内となるように、前記第２のシート状部材のスペーサ部の先端を前記第１のシート状部材のレンズに当接させ、前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材の周縁部を重ねる方向に加圧した状態で固定手段により固定した背面投写型スクリーンである
ことを特徴とする背面投写型映像表示装置。 - 前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材が、少なくとも一方の面にレンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかである
ことを特徴とする請求項６に記載の背面投写型映像表示装置。 - 前記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材が、一方の面に複眼レンズが形成された複眼レンズシートと、一方の面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートとの互いに異なるいずれかである
ことを特徴とする請求項６に記載の背面投写型映像表示装置。 - 前記スペーサ部は、一辺が１ｍｍ以下の寸法の直方体領域の中に収まる大きさに形成された
ことを特徴とする請求項６に記載の背面投写型映像表示装置。
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