JP2000171904A - 背面投射式スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】スクリーン面に投射される画像の画素と、背面
投射式スクリーンを構成するフレネルレンズと、垂直レ
ンチキュラーレンズと、水平レンチキュラーレンズとの
各光学要素間で発生するモアレ現象を著しく低減したこ
とを特徴とする背面投射式スクリーンを提供する。 【解決手段】フレネルレンズのピッチをＰ１、画素ピッ
チをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦６、１≦
ｍ ≦ ２９（但し、５の倍数は除く）の条件のもと
で、下記式１等を満たすとき、前記垂直レンチキユラー
レンズが、 前記フレネルレンズと画素との間で、モア
レが発生しないピッチ領域群を下記式２等で表わされ、
その何れかの領域群の中から選ばれたピッチを有する垂
直レンチキユラーレンズであることを特徴とする背面投
射式スクリーンである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する技術分野】本発明は、フレネルレンズ
と、垂直レンチキュラーレンズと、水平レンチキュラー
レンズの３つの光学要素から構成される背面投射式スク
リーンに係わり、スクリーン面に投射される画素のピッ
チと、前記との３つの光学要素間で発生するモアレ現象
を著しく低減したことを特徴とする背面投射式スクリー
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】投射管、液晶パネルなどの映像を拡大映
写してスクリーン上に重ね合わせ前面から観察する画像
投射装置に用いる背面投射式スクリーンは、従来第１図
に示すようにフレネルレンズ板と水平レンチキユラーレ
ンズ板との２枚構成から成る。フレネルレンズ板はプロ
ジェクターから出た光を観察者のいる方向に向ける作
用、すなわち、画面を明るくするために使われている。
一方、水平レンチキュラーレンズ板はプロジェクターか
ら出た光を観察者のいる左右方向に広げる作用、すなわ
ち観察領域を広げ多くの人が観察できるようにするため
に使われている。また、コントラストを向上する目的の
ために、図１に示すように、水平レンチキュラーレンズ
板の観察面のレンチキュラーレンズの非集光部に相当す
る平坦部にブラックストライプが並設されているのが一
般的である。

【０００３】従来のフレネルレンズ板と水平レンチキュ
ラーレンズ板からなる背面投射式スクリーンの場合、一
定ピッチの同心円状パターンを有するフレネルレンズ板
と、一定ピッチの縦線状パターンを有する水平レンチキ
ユラー板が２枚重ねられた場合に発生するモアレが問題
となる。

【０００４】上記のモアレ現象を軽減させる方法とし
て、従来フレネルレンズ板やレンチキュラーレンズ板に
微細な凹凸を形成したり、あるいはフレネルレンズ板や
レンチキュラーレンズ板に光拡散剤を混入したりするこ
とが考えられていたが、モアレ現象が激しい場合は有効
な手段とはいえず、モアレを著しく抑えることは困難で
あった。

【０００５】このような状況に鑑み、特開昭５７−１９
１６２７号、特開昭５９−１４０４３３号、特開昭５９
−９５５２５号等の特許公報に記載されているように、
フレネルレンズ板のピッチを１としたときレンチキュラ
ーレンズ板とののピッチの比が、Ｎ＋１．３５〜１．４
３又は１／（Ｎ＋１．３５〜１．４３）（但し、Ｎは自
然数）の範囲となるようにレンチキュラーレンズ板とフ
レネルレンズ板とのピッチの比を一定の範囲に設定する
方法が提案されている。

【０００６】一方、従来のフレネルレンズ板と水平レン
チキュラーレンズ板からなる背面投射式スクリーンの場
合、前記水平レンチキユラーレンズは垂直方向に対して
はレンズ作用を持たないために、スクリーンを構成する
何れかの基材に光拡散剤を混入したり、光拡散剤を基材
の表面に塗布する等の手段によって、垂直方向の観察領
域を広げている。しかし、拡散剤は、例えばシリカ、ア
ルミナ、酸化チタン、ガラス粉末等の無機系の微細粉
末、あるいは架橋高分子微粒子等の有機系の微細粉末が
使われており、スクリーンの光線透過率の低下を招くと
いう問題があった。

【０００７】この問題を解決するために、フレネルレン
ズと水平レンチキュラーレンズからなる従来の背面投射
式スクリーンにおいて、光拡散剤を使用しないで、画像
投射光を垂直方向に屈折させる作用を持つ垂直レンチキ
ュラーレンズを用いて垂直方向の観察領域を広げる垂直
レンチキュラーレンズの要素を従来の背面投射式スクリ
ーンに付加し、フレネルレンズと水平レンチキュラーレ
ンズと垂直レンチキュラーレンズの３つの光学要素から
構成される背面投射式スクリーンが提案されている。

【０００８】フレネルレンズと水平レンチキュラーレン
ズからなる従来の背面投射式スクリーンに対して、光拡
散剤を使用しないで、画像投射光を垂直方向に屈折させ
る作用を持つ垂直レンチキュラーレンズを用いて垂直方
向の観察領域を広げる垂直レンチキュラーレンズの要素
を従来の背面投射式スクリーンに付加し、フレネルレン
ズと、水平レンチキュラーレンズと、垂直レンチキュラ
ーレンズの３つの光学要素から構成される背面投射式ス
クリーンにおいて、スクリーン面に投射される画像の画
素とのモアレをも考慮したモアレを著しく低減した背面
投射式スクリーンが望まれていた。

【０００９】しかし、既に述べたように背面投射式スク
リーンを構成するフレネルレンズ板と水平レンチキュラ
ーレンズ板との２つの光学要素間で発生するモアレの低
減についての提案であるのに対して、背面投射式スクリ
ーンを構成する一定ピッチの同心円状パターンを有する
フレネルレンズと、一定ピッチの水平方向に配列するの
線条パターンを有する垂直レンチキユラーレンズと、一
定ピッチの垂直方向に配列する線条パターンを有する水
平レンチキユラーレンズの３つの光学要素が重ねられた
場合に発生するモアレとさらにスクリーン面に投射され
る画素ピッチとのモアレ現象考慮してモアレを著しく低
減する手段は従来取られていなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、画像投射光
を観察側に集光する作用を持つフレネルレンズと、垂直
方向に屈折させる作用を持つ垂直レンチキュラーレンズ
と、水平方向に屈折させる作用を持つ水平レンチキュラ
ーレンズの３つの光学要素から構成される背面投射式ス
クリーンにおいて、スクリーン面に投射される画像の画
素と、背面投射式スクリーンを構成するフレネルレンズ
と、垂直レンチキュラーレンズと、水平レンチキュラー
レンズとの各光学要素間で発生するモアレ現象を著しく
低減したことを特徴とする背面投射式スクリーンを提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、下記式２８
よりレンチキュラーレンズ板のピッチとフレネルレンズ
板等の光学要素のピッチの比から、計算によってモアレ
の大きさ求め、精鋭検討の結果、スクリーン面に投射さ
れる画像の画素と、背面投射式スクリーンを構成するフ
レネルレンズと垂直レンチキュラーレンズとの間のモア
レの目立たない垂直レンチキュラーレンズのピッチを見
出し、本発明に到達したものである。

【００１２】

【数２８】

【００１３】すなわち、請求項１記載の発明は、画像投
射光を観察側に集光する作用を持つフレネルレンズと、
垂直方向に屈折させる作用を持つ垂直レンチキュラーレ
ンズと、水平方向に屈折させる作用を持つ水平レンチキ
ュラーレンズの３つの光学要素から構成される背面投射
式スクリーンにおいて、スクリーン面に投射される画像
の画素と、背面投射式スクリーンを構成する一定ピッチ
の同心円状パターンを有するフレネルレンズと、水平方
向に配列する一定ピッチの線条パターンを有する垂直レ
ンチキユラーレンズとの各光学要素間で発生するモアレ
現象を著しく低減したことを特徴とする背面投射式スク
リーンである。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の背
面投射式スクリーンにおいて、前記フレネルレンズのピ
ッチをＰ１、前記画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ
２、１ ≦ ｎ ≦６、１≦ｍ ≦ ２９（但し、５の
倍数は除く）の条件のもとで、下記式１を満たすとき、
前記垂直レンチキユラーレンズが、 前記フレネルレン
ズと画素との間で、モアレが発生しないピッチ領域群を
下記式２〜５で表わされ、その何れかの領域群の中から
選ばれたピッチを有する垂直レンチキユラーレンズであ
ることを特徴とする。

【００１５】

【数２９】

【００１６】

【数３０】

【００１７】

【数３１】

【００１８】

【数３２】

【００１９】

【数３３】

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の背
面投射式スクリーンにおいて、前記フレネルレンズのピ
ッチをＰ１、前記画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ
２、１ ≦ ｎ ≦６、１≦ｍ ≦ ２９（但し、５の
倍数は除く）の条件のもとで、下記式６を満たすとき、
前記垂直レンチキユラーレンズが、前記フレネルレンズ
と画素との間で、モアレが発生しないピッチ領域群を下
記式７〜１２で表わされ、（Ａ）式７を満たす何れかの
領域群の中から選ばれたピッチ、または（Ｂ）式８〜１
１を満たす何れかの領域群の中から選ばれたピッチ、ま
たは（Ｃ）式１２を満たす何れかの領域群の中から選ば
れたピッチを有する垂直レンチキユラーレンズであるこ
とを特徴とする。

【００２１】

【数３４】

【００２２】

【数３５】

【００２３】

【数３６】

【００２４】

【数３７】

【００２５】

【数３８】

【００２６】

【数３９】

【００２７】

【数４０】

【００２８】請求項４記載の発明は、前記フレネルレン
ズのピッチをＰ１、前記画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１
＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦６、１≦ ｍ ≦ ２９（但
し、５の倍数は除く）の条件のもとで、下記式１３を満
たすとき、前記垂直レンチキユラーレンズが、前記フレ
ネルレンズと画素との間で、モアレが発生しないピッチ
領域群を下記式１４〜２０で表わされ、（Ａ）式１４を
満たす何れかの領域群の中から選ばれたピッチ、または
（Ｂ）式１５〜１７を満たす何れかの領域群の中から選
ばれたピッチ、または（Ｃ）式１８〜２０を満たす何れ
かの領域群の中から選ばれたピッチを有する垂直レンチ
キユラーレンズであることを特徴とする請求項１記載の
背面投射式スクリーン。

【００２９】

【数４１】

【００３０】

【数４２】

【００３１】

【数４３】

【００３２】

【数４４】

【００３３】

【数４５】

【００３４】

【数４６】

【００３５】

【数４７】

【００３６】

【数４８】

【００３７】前記フレネルレンズのピッチをＰ１、前記
画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦
６、１≦ ｍ ≦ ２９（但し、５の倍数は除く）の条
件のもとで、下記式２１を満たすとき、前記垂直レンチ
キユラーレンズが、前記フレネルレンズと画素との間
で、モアレが発生しないピッチ領域群を下記式１４〜２
０で表わされ、（Ａ）式２２〜２４を満たす何れかの領
域群の中から選ばれたピッチ、または（Ｂ）式２５〜２
７を満たす何れかの領域群の中から選ばれたピッチを有
する垂直レンチキユラーレンズであることを特徴とする
請求項１記載の背面投射式スクリーン。

【００３８】

【数４９】

【００３９】

【数５０】

【００４０】

【数５１】

【００４１】

【数５２】

【００４２】

【数５３】

【００４３】

【数５４】

【００４４】

【数５５】

【００４５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について以下に
詳細に説明する。

【００４６】図１は、従来のフレネルレンズ板と水平レ
ンチキュラーレンズ板とからなる２枚構成の背面投写式
スクリーンの構成の一例を示した斜視図である。また、
図２は、本発明のフレネルレンズと水平レンチキュラー
レンズと垂直レンチキュラーレンズとからなる３つの光
学要素からなる背面投写式スクリーンの構成の一例を示
した斜視図である。

【００４７】図３は、下記式５６から光学要素のピッチ
比とモアレの大きさを表わしたグラフを示した。すなわ
ち、モアレを最小限に目立たないようにするには、ｎ次
と（ｎ＋１）次でのモアレ波長曲線の交点で波長が最小
になる。その最小となる交点は、２／（２ｎ＋１）
（ｎ：正の整数）で表わされる。すなわち、２／３、２
／５、２／７、２／９、２／１１、２／１３等の値にな
る。２つの光学要素の間のピッチ比が、上記の値または
それ以下の値であればモアレは目立たない。モアレ低減
を行うためにモアレ波長を１．５倍以内に抑えるために
は、上記ピッチ比の±５％である。

【００４８】

【数５６】

【００４９】また、ピッチ比が１以上の値の場合は、１
＋（２ｍ／１０）（ｍ：正の整数、但し５の倍数は除
く）すなわち、ピッチ比としては、1 ．２、1 ．４、
1 ．６、1 ．８、２．２、２．４等の値になる。光学要
素の間のピッチ比が、上記の値またはそれ以上の値であ
ればモアレは目立たない。モアレ低減を行うためにモア
レ波長を１．５倍以内に抑えるためには、上記ピッチ比
の±０．０３である。

【００５０】以下、一例として画素ピッチ（Ｐ２）が
０．９７３ｍｍ、フレネルレンズピッチ（Ｐ１）が０．
１００ｍｍの場合で、Ｐ１＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦６、
１≦ｍ ≦ ２９（但し、５の倍数は除く）の条件のも
とで、下記式６を満たすとき、垂直レンチキユラーレン
ズが、 前記フレネルレンズと画素との間で、モアレが
発生しないピッチ領域群を計算によって求めた。その結
果を表１及び２に示す。

【００５１】

【数５７】

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】表１に示した結果から、細かい方のピッチ
としては、フレネルレンズとだけのモアレを考えれば良
いので、垂直レンチキュラーレンズのピッチは０．０６
３３〜０．０７００、０．０３８０〜０．０４２０、
０．０２７１〜０．０３００……等の範囲から選択され
る。

【００５５】また、粗い方のピッチは、画素とフレネル
レンズの両光学要素のモアレを考える必要があるので、
０．１１７６〜０．１２２３、０．１３７２〜０．１４
３０、０．１５７０〜０．１５７２、０．１７７０〜
０．１８３０、０．２１７０〜０．２２３０、０．２７
７０〜０．２８３０……等の範囲から選択される。以上
の２式で表わせる倍数のピッチの組み合わせでモアレを
低減できる。

【００５６】本発明の背面投射スクリーンに使用するレ
ンチキュラーレンズ板とフレネルレンズ板の基材として
は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹
脂、アクリルースチレン共重合樹脂、塩化ビニール樹脂
等挙げることができるが、特に限定されるものではな
い。これらの合成樹脂基材を使用するときには、押し出
し成形、加熱平プレス成形によって、レンチキュラーレ
ンズ板及びフレネルレンズ板を製造できる。また、上記
基材の表面に、レンチキュラーレンズ板とフレネルレン
ズ板のレンズ部のみを紫外線硬化性樹脂層を設け、レン
ズと逆形状の金型に該樹脂層を重ね合わせ、、上記透明
樹脂基板側から紫外線等を照射して、該樹脂層を硬化せ
しめ、基材表面にレンズ部を成形してレンチキュラーレ
ンズ板及びフレネルレンズ板を製造することもできる。

【００５７】本発明の背面投射スクリーンに使用するレ
ンチキュラーレンズ板とフレネルレンズ板は透明基材で
構成してもよく、基材に、例えばシリカ、アルミナ、酸
化チタン、ガラス粉末等の無機系の微細粉末、あるいは
架橋高分子微粒子等の有機系の微細粉末の光拡散剤を混
入するか、あるいは光拡散剤をインキ化し、レンチキュ
ラーレンズ板とフレネルレンズ板の少なくとも一方の、
所望の面に塗布形成してもよい。光拡散剤を使用するこ
とによって、モアレの抑制に補助的な効果があるが、で
きるだけ使用する拡散剤の量は少ない方が望ましい。

【００５８】次に、具体例について説明する。透明アク
リル樹脂板を使用し、ピッチ０．１６０ｍｍの 水平レ
ンチキュラーレンズ板及び透明アクリル樹脂板の一方の
面にピッチ０．１００ｍｍの同心円状のパターンを有す
るフレネルレンズを形成した反対側の平坦面にピッチ
０．０４０ｍｍの垂直レンチキュラーレンズを成形した
フレネルレンズとレンチキュラーレンズからなる両面レ
ンズ板を所望の方法で作成した。この両面レンズ板のフ
レネルレンズ面と、一方の水平レンチキュラーレンズ板
のレンチキュラーレンズ面とを重ね合わせ、フレネルレ
ンズと水平レンチキュラーレンズと垂直レンチキュラー
レンズとの３つの光学要素からなる本発明の背面投射式
スクリーンを得た。本発明の上記背面投射式スクリーン
におけるモアレの認識度合いは、モアレが著しく低減
し、モアレの目立たないことが確認できた。

【００５９】

【発明の効果】本発明により、スクリーン面に投射され
る画像の画素と、背面投射式スクリーンを構成するフレ
ネルレンズと、垂直レンチキュラーレンズと、水平レン
チキュラーレンズとの各要素間で発生するモアレ現象を
著しく低減したフレネルレンズと、垂直レンチキュラー
レンズと、水平レンチキュラーレンズの３つの光学要素
から構成されてなる、明るく、垂直方向の観察領域の広
い背面投射式スクリーンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の背面投射式スクリーンの構成の一例を示
した斜視図である。

【図２】本発明の背面投射式スクリーンの構成の一例を
示した斜視図である。

【図３】２つの光学的要素のピッチ比とモアレの大きさ
との関係を表わしたグラフである。

【符号の説明】

１．背面投射式スクリーン ２．フレネルレンズ ３．垂直レンチキュラーレンズ ４．水平レンチキュラーレンズ ５．ブラックストライプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像投射光を観察側に集光する作用を持つ
   フレネルレンズと、垂直方向に屈折させる作用を持つ垂
   直レンチキュラーレンズと、水平方向に屈折させる作用
   を持つ水平レンチキュラーレンズの３つの光学要素から
   構成される背面投射式スクリーンにおいて、 スクリーン面に投射される画像の画素と、背面投射式ス
   クリーンを構成する一定ピッチの同心円状パターンを有
   するフレネルレンズと、水平方向に配列する一定ピッチ
   の線条パターンを有する垂直レンチキユラーレンズとの
   各光学要素間で発生するモアレ現象を著しく低減したこ
   とを特徴とする背面投射式スクリーン。
2. 【請求項２】前記フレネルレンズのピッチをＰ１、前記
   画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦
   ６、１≦ ｍ ≦ ２９（但し、５の倍数は除く）の条
   件のもとで、下記式１を満たすとき、前記垂直レンチキ
   ユラーレンズが、 前記フレネルレンズと画素との間
   で、モアレが発生しないピッチ領域群を下記式２〜５で
   表わされ、その何れかの領域群の中から選ばれたピッチ
   を有する垂直レンチキユラーレンズであることを特徴と
   する請求項１記載の背面投射式スクリーン。 【数１】 【数２】 【数３】 【数４】 【数５】
3. 【請求項３】前記フレネルレンズのピッチをＰ１、前記
   画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦
   ６、１≦ ｍ ≦ ２９（但し、５の倍数は除く）の条
   件のもとで、下記式６を満たすとき、前記垂直レンチキ
   ユラーレンズが、前記フレネルレンズと画素との間で、
   モアレが発生しないピッチ領域群を下記式７〜１２で表
   わされ、（Ａ）式７を満たす何れかの領域群の中から選
   ばれたピッチ、または（Ｂ）式８〜１１を満たす何れか
   の領域群の中から選ばれたピッチ、または（Ｃ）式１２
   を満たす何れかの領域群の中から選ばれたピッチを有す
   る垂直レンチキユラーレンズであることを特徴とする請
   求項１記載の背面投射式スクリーン。 【数６】 【数７】 【数８】 【数９】 【数１０】 【数１１】 【数１２】
4. 【請求項４】前記フレネルレンズのピッチをＰ１、前記
   画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦
   ６、１≦ ｍ ≦ ２９（但し、５の倍数は除く）の条
   件のもとで、下記式１３を満たすとき、前記垂直レンチ
   キユラーレンズが、前記フレネルレンズと画素との間
   で、モアレが発生しないピッチ領域群を下記式１４〜２
   ０で表わされ、（Ａ）式１４を満たす何れかの領域群の
   中から選ばれたピッチ、または（Ｂ）式１５〜１７を満
   たす何れかの領域群の中から選ばれたピッチ、または
   （Ｃ）式１８〜２０を満たす何れかの領域群の中から選
   ばれたピッチを有する垂直レンチキユラーレンズである
   ことを特徴とする請求項１記載の背面投射式スクリー
   ン。 【数１３】 【数１４】 【数１５】 【数１６】 【数１７】 【数１８】 【数１９】 【数２０】
5. 【請求項５】前記フレネルレンズのピッチをＰ１、前記
   画素ピッチをＰ２とし、 Ｐ１＞Ｐ２、１ ≦ ｎ ≦
   ６、１≦ ｍ ≦ ２９（但し、５の倍数は除く）の条
   件のもとで、下記式２１を満たすとき、前記垂直レンチ
   キユラーレンズが、前記フレネルレンズと画素との間
   で、モアレが発生しないピッチ領域群を下記式１４〜２
   ０で表わされ、（Ａ）式２２〜２４を満たす何れかの領
   域群の中から選ばれたピッチ、または（Ｂ）式２５〜２
   ７を満たす何れかの領域群の中から選ばれたピッチを有
   する垂直レンチキユラーレンズであることを特徴とする
   請求項１記載の背面投射式スクリーン。 【数２１】 【数２２】 【数２３】 【数２４】 【数２５】 【数２６】 【数２７】