(57)【要約】【課題】本発明は、マイクロレンズアレイシートを用いた際に、画像の全方位の視野と明るさが制御された高品位な画像を実現するための背面投射型テレビなどの透過型スクリーンに用いられるレンズスクリーンを提供することを課題とする。【解決手段】単位凸レンズが２次元的に略マトリックス配置してなるレンズアレイがフィルム基材上に成型され、そのレンズアレイ成型側と反対側の面に遮光層を有するレンズフィルムが０．１〜４．０ｍｍの基板に貼り合わされたレンズスクリーンにおいて、前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズが、画面水平方向とそれに垂直な方向でそれぞれ曲率半径の異なる独立なレンズ断面形状を有することを特徴とするレンズスクリーンである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位凸レンズが２次元的に略マトリックス配置してなるレンズアレイがフィルム基材上に成型され、そのレンズアレイ成型側とは反対側に遮光層を有するレンズフィルムが０．１〜４．０ｍｍの基板に貼り合わされたレンズスクリーンにおいて、
前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズが、画面水平方向とそれに垂直な方向でそれぞれ曲率半径の異なる独立なレンズ断面形状を有することを特徴とするレンズスクリーン。
【請求項２】
前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズの底面が、その一辺が画面水平方向に平行な長方形であり、前記底面の画面に水平方向な辺の長さ（ａ）とそれに垂直な辺の長さ（ｂ）がａ＞ｂの関係にあることを特徴とする請求項１記載のレンズスクリーン。
【請求項３】
前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズの底面が、その対角線の一辺が画面水平方向に平行な菱形であり、前記底面の画面に水平な対角線の長さ（ｃ）と、それに垂直なもう一方の対角線の長さ（ｄ）がｃ＞ｄの関係にあることを特徴とする請求項１記載のレンズスクリーン。
【請求項４】
前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズの底面が、その一辺が画面水平方向に平行で対向する辺どうしが平行である六角形であり、前記底面の画面に水平な対角線の長さ（ｅ）と、それに垂直である高さ（ｆ）がｅ＞ｆの関係にあることを特徴とする請求項１記載のレンズスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型テレビなどの透過型スクリーンに用いられるレンズスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、背面投射型テレビにおいて視野を拡げるために、レンチキュラーレンズや拡散材、若しくはそれらの組み合わせによっていた。ここでレンチキュラーレンズは主に画面水平方向の視野を拡げる役割を果たし、一方拡散材は全方位の視野を拡げ、結果として特に垂直方向の視野を拡げる役割を果たしている。
【０００３】
近年では上記レンチキュラーレンズシートの代わりにクロスレンチキュラーレンズシートを用いて水平方向と垂直方向に映像光を拡げる方法、さらにはマイクロレンズアレイシートを用いて全方位に映像光を拡げる方法が提案されている（たとえば特許文献１〜４参照）。
【０００４】
特に、上記マイクロレンズアレイシートは全方位に視野を拡げることができる理想的なレンズシートであり、さらにセルフアライメント方式で遮光層を設けることにより、高いコントラスト性能を付与することができる（たとえば特許文献５〜６参照）
その他に、ＴＶ画面として求められる重要な性能として明るさがあるが、映像光源の光量が有限であることから、視野と明るさはトレードオフの関係にあり、これらを両立させることは非常に困難であった。
【０００５】
下記に特許文献を記す。
【特許文献１】特開２００３−１６７２９８号公報
【特許文献２】特開２００４−０７８０４９号公報
【特許文献３】特開平１１−１７４２０７号公報
【特許文献４】特開２００２−３５７８６９号公報
【特許文献５】特開平９−１２０１０１号公報
【特許文献６】特開平９−１２０１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであり、マイクロレンズアレイシートを用いた際に、画像の全方位の視野と明るさが制御された高品位な画像を実現するための背面投射型テレビなどの透過型スクリーンに用いられるレンズスクリーンを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するために、すなわち請求項１に係る発明は、単位凸レンズが２次元的に略マトリックス配置してなるレンズアレイがフィルム基材上に成型され、そのレンズアレイ成型側とは反対側に遮光層を有するレンズフィルムが０．１〜４．０ｍｍの基板に貼り合わされたレンズスクリーンにおいて、
前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズが、画面水平方向とそれに垂直な方向でそれぞれ曲率半径の異なる独立なレンズ断面形状を有することを特徴とするレンズスクリーンである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズの底面が、その一
辺が画面水平方向に平行な長方形であり、前記底面の画面に水平方向な辺の長さ（ａ）とそれに垂直な辺の長さ（ｂ）がａ＞ｂの関係にあることを特徴とする請求項１記載のレンズスクリーンである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズの底面が、その対角線の一辺が画面水平方向に平行な菱形であり、前記底面の画面に水平な対角線の長さ（ｃ）と、それに垂直なもう一方の対角線の長さ（ｄ）がｃ＞ｄの関係にあることを特徴とする請求項１記載のレンズスクリーンである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記レンズアレイを構成する各単位凸レンズの底面が、その一辺が画面水平方向に平行で対向する辺どうしが平行である六角形であり、前記底面の画面に水平な対角線の長さ（ｅ）と、それに垂直である高さ（ｆ）がｅ＞ｆの関係にあることを特徴とする請求項１記載のレンズスクリーンである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像の全方位の視野と明るさが制御された高品位な画像を実現するための背面投射型テレビなどの透過型スクリーンに用いられるレンズスクリーンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のレンズスクリーンの一実施形態について図面を参照して以下に説明する。図１に、本発明の光学物品を用いたリアプロジェクションＴＶ向けスクリーンの構成を示す。リアプロジェクションＴＶにおいては、光源からの画像光はフレネルレンズ１によって略平行光となった後に、マイクロレンズアレイスクリーン２によって所定の方位に拡散され観察者に届けられる。マイクロレンズアレイスクリーン２は、基材２１ｂの片面にマイクロレンズアレイ２１ａが成型され他面に遮光層２１ｄが形成されたマイクロレンズシート２１を、基板２２に貼り合わせた構造となっている。基板２２には拡散材など混入したり塗布したりすることで画像光の配光分布を微調整したり、表面改質により反射光の影響を抑制する機能をもたせたりすることもできる。
【００１３】
マイクロレンズアレイシート２の作製方法を図２に示す。遮光層の無いマイクロレンズシートは、プレス法、キャスティング法、または平面スタンパ、ロールスタンパの凹凸形成面に紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）や電子線硬化型樹脂等の電離放射線樹脂を塗布または注入し、その上に基材を配置し、硬化処理後、スタンパから離型するという方法で得ることができる。基材厚は、後述の遮光層形成時を考慮すると０．０５〜０．２０ｍｍとすることが好ましい。上記電離放射線樹脂には、光硬化時に成形型との離型性がよく、また、レンズとした時の耐光性に優れ、レンズ硬さの硬いものが好適である。
【００１４】
次に、遮光層を形成する方法であるが、ここではセルフアライメント方式の例を示している。当方式は、レンチキュラーレンズシートを作製する際に遮光層を形成する方法として既に提案されており、原理上そのまま当マイクロレンズアレイシート２の場合にも適用されるものである。上記で作製した遮光層の無いマイクロレンズシートの非レンズ成型面に粘着性感光層２１ｃを設け、レンズ側から平行光を露光すると、露光部は粘着性を失う。粘着性の残存している未露光部分にカーボンブラックなどを含有する黒色層を転写することで、マイクロレンズアレイシート２１を得ることができる。
【００１５】
最後に、上記マイクロレンズアレイシート２１を厚さ０．１〜４．０ｍｍの基板に貼り合わせることでマイクロレンズアレイスクリーンを得ることができる。スクリーン単体として平面性を保持する場合は基板厚を１．０〜４．０ｍｍとすればよく、フィルムスクリーンとして他の光学物品、若しくは筐体の補助を受けて平面性を確保する場合は、基板厚
を０．１〜１．０ｍｍとすることができる。
【００１６】
次に、マイクロレンズアレイの詳細な構成についてであるが、リアプロジェクションＴＶにおいて映像光源の光量は限られているため、水平方向と垂直方向の配光分布を異なるように制御することが実用上求められるが、各単位凸レンズのそれぞれの対向する方向でレンズ形状を独立に考えた、つまりバイコニックレンズ形状とすることで上記の要求に応ずることができる。たとえば、水平方向の断面レンズ形状をｚ（ｘ）、垂直方向のそれをｚ（ｙ）とし、凸レンズのサグｚ＝ｚ（ｘ）＋ｚ（ｙ）とすればよい。
【００１７】
マイクロレンズアレイを構成する各単位凸レンズの底面は長方形、菱形、六角形のいずれかとすることで、前記各単位凸レンズを隙間や重なり無く配列することができる。配列の際に各単位凸レンズの大きさや配置をランダムにすることで、画素やフレネルレンズとのモアレ干渉縞発生を抑制することができる。
【００１８】
図３には各単位凸レンズの配列例を示した。図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ各単位凸レンズの底面が長方形、菱形、六角形の場合の配列例を示しているが、リアプロジェクションＴＶにおいては水平方向の視野を垂直よりも広く取ることが一般に要求されるため、図中でそれぞれａ＞ｂ、ｃ＞ｄ、ｅ＞ｆとすることで、水平方向の視野を比較的広くすることができる。
【００１９】
加えて、図３に示した単位凸レンズの底面形状によって、水平垂直のみならず斜め方向の視野の制御も可能となる。図３（ａ）の長方形の場合、光拡散パターンも長方形、つまり斜め視野の広いものとなり、図３（ｃ）、図３（ｂ）の順に斜め視野が狭くなっていく。また、当発明において斜め視野の減少は、すなわち画面の正面輝度の増加になる。つまり、これによって斜め視野の制御のみならず、画面の明るさと視野のバランスの取り方にバリエーションをもたせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るレンズスクリーンの構成の一例を概略的に示した水平方向の断面図である。
【図２】本発明に係るレンズスクリーンの製造方法の一例を概略的に示した水平方向の断面図である。
【図３】本発明に係るレンズスクリーンを構成するマイクロレンズアレイの配列の一例としてレンズアレイ底面を概略的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：フレネルレンズ
２：レンズスクリーン
２１ａ：マイクロレンズアレイ
２１ｂ：基材
２１ｃ：粘着性感光層
２１ｄ：遮光層
２２：基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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