JP2002014423A - プロジェクションスクリーンとそれを用いた透過型プロジェクションテレビ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透過型プロジェクションテレビ用スクリーンに
おいて、高画質の画像表示を可能とし、観察位置の変化
に伴って画像の色が変化せずに、スクリーン全体に渡っ
て正確な色再現を可能とする。 【解決手段】スクリーンは、フレネルレンズシートと、
散乱板を記録したインラインホログラムシートと、光拡
散性を有する散乱シートからなり、インラインホログラ
ムシートは、プロジェクターから投影される映像光を所
定の観察範囲内へ散乱回折光として透過回折させ、散乱
シートは、前記インラインホログラムシートで透過回折
されずに直接透過する所謂０次回折光を散乱させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型プロジェク
ションテレビを観察するために用いられる透過型プロジ
ェクションスクリーンに関する。特に、液晶パネルをラ
イトバルブとして用いる透過型の液晶プロジェクション
テレビに好適な透過型プロジェクションスクリーンに関
する。

【０００２】

【従来の技術】スクリーンの後方（背面）から、プロジ
ェクターの投射光を入射し、スクリーンの反対側（前
面）から表示画像を観察する透過型プロジェクションテ
レビに用いられる透過型プロジェクションスクリーンと
しては、明室において、光束量の少ない投射光であって
も、十分な輝度の表示画像を観察することを可能とする
ために、光利用効率の良い構成であることが求められて
いる。

【０００３】このような目的のプロジェクションスクリ
ーンリーンの構成としては、必要な観察範囲のみに投射
光を可視化し画像を映し出すために、フレネルレンズシ
ートとレンチキュラーシートからなる構成のスクリーン
が、実開昭４９−９１２８号公報，特開昭５６−１４０
３３５号公報などに例示されている。

【０００４】フレネルレンズシートは、凸レンズ機能に
より、プロジェクターからの投射光を観察範囲の方向に
集光する。さらに、一般に表示画像の観察範囲は、垂直
方向よりも水平方向に広いことが望まれるので、レンチ
キュラーシートは、そのシリンドリカル・レンズ群の機
能により、１次元方向（すなわち、一般にシリンドリカ
ル・レンズの並設される）水平方向にのみ投射光を広く
配光する働きをする。

【０００５】また、同様の目的で、米国特許４，３７
２，６３９号や同５，０４６，７９３号に開示されてい
るように、光拡散板をホログラムとして記録したホログ
ラムからなるスクリーンが公知である。このようなホロ
グラムスクリーンでは、プロジェクターからの投射光を
所定の観察範囲内へ散乱回折光として回折させることが
できるという特徴がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
フレネルレンズシートとレンチキュラーシートからなる
プロジェクションスクリーンでは、特に液晶パネルをラ
イトバルブとして用いたプロジェクターと組み合わせた
時に、大きく画質を劣化させる問題としてモアレの存在
がある。

【０００７】すなわち、液晶パネル上に構成された複数
の画素による島構造（ブラックマトリクス）がプロジェ
クターの投射レンズによってスクリーン上に拡大投影さ
れると同時に、レンチキュラーシート上に形成されたレ
ンチキュラーのサンプリング効果との相互作用によりモ
アレが発生する。言い換えると、モアレとは、周期性を
持つ物同士の重なり合いにより生じる新たな周期性のこ
とであり、投影画素のピッチとレンズピッチとの干渉に
起因して発生する現象である。モアレは表示画像と重畳
されて観察されるため、画像品質を著しく低下させてい
た。

【０００８】また、上記のホログラムを用いたプロジェ
クションスクリーンでは、レンチキュラーのようにモア
レを生じる周期性を有していないため、モアレに関する
問題点はないものの、光の回折により散乱効果を生むた
め、光の波長（色）によって回折角度が異なる（所謂、
色分散）という問題が生じる。色分散の問題は、スクリ
ーンの中心と周辺とで、ホログラムに記録されている干
渉縞の平均空間周波数が変化しているため、中心と周辺
とで光の回折で生じる色分散の度合いが異なるために起
こり、これによって観察位置に応じて表示画像の色が変
化してしまったり、スクリーン全体に渡って正確な色再
現ができないという問題である。

【０００９】本発明は上記問題を解決するもので、液晶
パネルをライトバルブとして用いるプロジェクターと組
み合わせて使用する場合であっても、高画質の画像の再
生を可能とし、且つ観察位置の変化に伴って画像の色が
変化せずに、スクリーン全体に渡って正確な色再現が可
能となるプロジェクションスクリーンを提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプロジェクションスクリーンは、プロジェクターから
投影される映像光を結像させると共に透過散乱する表示
光として観察範囲を広げるプロジェクションスクリーン
において、前記スクリーンは、少なくとも、フレネルレ
ンズシートと、散乱板を記録したインラインホログラム
シートと、光拡散性を有する散乱シートからなり、前記
フレネルレンズシートは、プロジェクターから投影され
る映像光を概平行光として前記インラインホログラムシ
ートへ入射させ、前記インラインホログラムシートは、
プロジェクターから投影される映像光を所定の観察範囲
内へ散乱回折光として透過回折させ、前記散乱シート
は、前記インラインホログラムシートで透過回折されず
に直接透過する所謂０次回折光を散乱させることを特徴
とする。

【００１１】請求項２に記載のプロジェクションスクリ
ーンは、プロジェクターから投影される映像光を結像さ
せると共に透過散乱する表示光として観察範囲を広げる
プロジェクションスクリーンにおいて、前記スクリーン
は、２種類の光学特性を持つホログラムが、少なくとも
１枚の感光フィルム内にホログラフィックに記録されて
なるホログラムシートと、光拡散性を有する散乱シート
とからなり、第１の光学特性を持つホログラムは、それ
に入射するプロジェクターから投影される映像光を概平
行光として出射する凸レンズの機能であり、第２の光学
特性を持つホログラムは、それに入射する概平行光を所
定の観察範囲内へ散乱回折光として透過回折させる機能
であり、前記散乱シートは、前記ホログラムシートで透
過回折されずに直接透過する所謂０次回折光を散乱させ
ることを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載のプロジェクションスクリ
ーンは、前記散乱シートが、表面をノングレア処理され
たシートであって、周辺光のスクリーン表面での照り返
しを低減し、表示画像のコントラストの低下を防ぐこと
を特徴とする。

【００１３】請求項４に記載のプロジェクションスクリ
ーンは、前記フレネルレンズシートの溝の切ってある表
面に、光吸収層を形成したことを特徴とする。

【００１４】＜作用＞請求項１によるプロジェクション
スクリーンでは、液晶パネルをライトバルブとして用い
たプロジェクターからの投射光がプロジェクションスク
リーンに入射すると、まずフレネルレンズのレンズ効果
によってコリメート作用を受けて、投射光は概平行光と
なり、次に散乱板を記録したインラインホログラムシー
トに入射した投射光は、インラインホログラムでの回折
効果によって所定の観察範囲内へ散乱回折光として回折
する。

【００１５】さらに、光散乱シートで若干散乱して、観
察範囲を更に若干広げると同時に、インラインホログラ
ムシートで回折せずに直接透過した光（所謂、０次回折
光）を散乱させることで、投影画像の観察の障害となる
直接透過光が除去される。このように本発明のプロジェ
クションスクリーンでは、所望の観察範囲にのみ投射光
が配光されるため、高輝度の画像を得ることができる。

【００１６】このとき、インラインホログラムには、液
晶パネルのブラックマトリクスとの間でモアレを生じさ
せるような周期性がないため、モアレの発生が抑制され
て、画質劣化を低減することができる。

【００１７】フレネルレンズで、投射光を概平行光とし
ているのは、インラインホログラムシートに記録されて
いるホログラムを記録する際の参照光と投射光を概同じ
にするためである。これは、投射光を効率良くインライ
ンホログラムシートで回折させるために、ホログラムシ
ート記録時の参照光（つまり平行光）と同じであること
が望ましいためである。

【００１８】請求項２のプロジェクションスクリーンで
は、上記のフレネルレンズ，インラインホログラムシー
トの光学特性を、１枚（多重記録では）のホログラムに
持たせることができ、２枚のホログラムであっても、フ
レネルレンズの機能をホログラムに持たせることで、ス
クリーンの薄型化／軽量化の上で有効である。

【００１９】請求項３のプロジェクションスクリーンで
は、上記散乱シートが、表面をノングレア処理されたシ
ートであって、インラインホログラムで回折せずに直接
透過した光を散乱させるという作用のほかに、周辺光の
スクリーン表面での照り返しを低減させ、表示画像のコ
ントラスト低下を防ぐという作用を持つ。

【００２０】請求項４のプロジェクションスクリーンで
は、フレネルレンズシートの溝面に形成した光吸収層に
より、周辺光がスクリーン表面から入射した際に、フレ
ネルレンズ面で反射して、再び観察者の方向に戻らずに
光吸収層で吸収されることで、表示画像のコントラスト
を低下させることを防ぐことができる。

【００２１】上記の何れかのプロジェクションスクリー
ンを搭載した透過型プロジェクションテレビでは、前記
スクリーンに投影画像を投影することで、投射光以外の
不要光による表示画像のコントラスト低下を低減させ、
高輝度であり、且つ液晶パネルをライトバルブとして用
いるプロジェクターと組み合わせて用いる場合であって
もモアレの発生が無く、且つ色再現が正確な、高画質の
画像再生を可能とできる。（請求項５）

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１および
第２実施例に係るプロジェクションスクリーン１の概略
構成を示す説明図である。図１において、プロジェクシ
ョンスクリーン１は、プロジェクター５側からフレネル
レンズシート２、インラインホログラム３、光散乱シー
ト４とから構成されている。

【００２３】光散乱シート４は、その観察者側の面をノ
ングレア処理された樹脂シートとなっている。（第１実
施例） 光散乱シート４は、これに限ったものではなく、第２実
施例としては、観察者側の面をノングレア処理せず、光
拡散材を樹脂中に分散させたタイプでも良い。

【００２４】また、同図では説明を簡便にするため、フ
レネルレンズシート２、インラインホログラムシート
３、光散乱シート４をそれぞれ離間させて示している
が、それぞれの接合面は接着層などを設けて、一体とな
っている方が望ましい。

【００２５】さらに、同図では、フレネルレンズシート
２は、そのレンズ部（凹凸）の形成された側をプロジェ
クター５側に向けているが、逆向きであっても良い。

【００２６】プロジェクター５からの投射光は、このプ
ロジェクションスクリーン１により可視化され、所定の
観察範囲６内にのみ散乱され、観察者７によってその画
像が観察される。

【００２７】図２は、本発明のプロジェクションスクリ
ーンを構成するインラインホログラムを記録するための
光学系を説明する概略構成図である。まず、スクリーン
１からの散乱光１１が出射すべき制限範囲である観察範
囲（図１の観察範囲６に対応した位置）を決め、その観
察範囲の位置にスリガラスのような散乱板１２を配置
し、散乱板１２の真後ろから所定波長のコヒーレント光
１４で照明して、散乱板１２の前面に出た散乱光１５を
物体光として、散乱板１２と正対して置かれたホログラ
ム用感光材料１３に入射させると同時に、それと同一光
源から２分された所定波長の別のコヒーレント光１６を
平行光にして参照光とし、散乱光１５と同じ面側から同
じ角度（つまりホログラム用感光材料１３に垂直な角
度）で入射させることにより、ホログラム用感光材料１
３にインラインホログラム３を記録する。

【００２８】同じ角度から物体光、参照光を入射させ
て、インラインホログラムを記録するために、ホログラ
ム用感光材料１３とスリガラス１２との間には、ハーフ
ミラー１７を光軸に対して４５度傾けて配置している。
このインラインホログラム３は、図示の光学系により記
録されるため、平行光の投影光を前記のスリガラス１２
の範囲内、すなわち、図１における観察範囲６の範囲に
のみ散乱光として回折させる機能を有するホログラムと
なる。

【００２９】この時、スリガラス１２とホログラム用感
光材料１３を正対させ、且つ参照光１６を平行光として
ホログラム用感光材料１３に垂直に入射させるのは、ス
クリーン１の中心と周辺とでインラインホログラムシー
ト３に記録されているホログラムの平均の空間周波数が
同じとして、色分散を低減させるためである。

【００３０】図３は、本発明の第３の実施例のプロジェ
クションスクリーン１を構成するフレネルレンズシート
２を示す概略構成図である。図３において、フレネルレ
ンズシート２の溝面には、黒色のインキ１８をコートし
てあり、そのコート厚を変えることで、可視光透過率を
３０〜８０％の間の所望の値とした。これによって、周
辺光１９がスクリーン表面から入射した際に、フレネル
レンズ面で反射して、再び観察者の方向に戻ることで、
表示画像のコントラストを低下させることを防ぐことが
できる。

【００３１】フレネルレンズ２面は平坦ではないため、
粘度の低いインキを縦型容器に充填し、そこにフレネル
レンズシート２を浸漬させてから、一定速度で引き上げ
るという所謂ディッッピングの手法を用いてコートし
た。この場合、コート厚のコントロールは、引き上げの
速度を変化させることで可能である。一例を挙げると、
粘度３００cmpas の黒色インキを用いて、引き上げ速度
を１００mm／sec とすることで、透過率６０％の光吸収
層をフレネルレンズ２に形成することができた。

【００３２】図４は、本実施例のプロジェクションスク
リーン１を用いた透過型プロジェクションテレビ２１の
概略構成図である。プロジェクションスクリーン１は透
過型プロジェクションテレビの筐体２１に取り付けられ
ている。

【００３３】筐体２１内部には、液晶パネルをライトバ
ルブとして用いたプロジェクター５と反射ミラー２０が
設置されており、プロジェクター５から射出された投射
光は反射ミラー２０によって光路が曲げられプロジェク
ションスクリーン１に垂直に投射される。液晶パネルの
複数の画素の島構造が、プロジェクター５に具備された
投射レンズによってプロジェクションスクリーン１上に
拡大投射されるが、このプロジェクションスクリーン１
では、インラインホログラムの回折機能によって所望の
観察範囲６にのみ投射光１１が配光されるため、高輝度
の画像を得ることができる。

【００３４】また、上記のように、プロジェクションス
クリーン１は周期性を有していないため、モアレの発生
が抑制され、高画質な画像が再生される。加えて、表面
のノングレア機能を有する光散乱シート及びフレネルレ
ンズ面に配した光吸収層により、周辺光がスクリーン表
面や裏面での反射を低減し、表示画像のコントラストの
低下が防がれる。

【００３５】図示および説明は省略しているが、フレネ
ルレンズの機能をホログラムシートに持たせることも、
本発明に包含される。ホログラムでは、多重記録（１枚
の感光材料中に、複数種類の光学特性を持つホログラム
を撮影記録すること）は公知であり、フレネルレンズの
機能およびレンチキュラーシートの機能を持つインライ
ンホログラムの双方の機能を、１枚のホログラムシート
で実現することも可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によるプロジェク
ションスクリーンにより、高輝度、高コントラストな画
像を提供できる透過型プロジェクションテレビを実現で
き、特に、液晶パネルをライトバルブとして用いたプロ
ジェクターと組み合わせて用いた場合でも、モアレの抑
制された高画質な画像を観察することができ、産業上の
価値は大である。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロジェクションスクリーンの概略構
成を示す説明図。

【図２】本発明のプロジェクションスクリーンにおける
インラインホログラムシートを記録するための光学系の
概略を示す説明図。

【図３】本発明のプロジェクションスクリーンの概略構
成を示す説明図。

【図４】本発明の透過型プロジェクションスクリーンを
用いた透過型プロジェクションテレビの概略構成図。

【符号の説明】

１…プロジェクションスクリーン ２…フレネルレンズシート ３…インラインホログラムシート ４…光散乱層 ５…プロジェクター ６…観察範囲 ７…観察者 ８…投射光 ９…投射平行光 １０…投射回折光 １１…投射散乱光 １２…スリガラス １３…ホログラム用感光材料 １４…コヒーレント光 １５…物体光 １６…参照平行光 １７…ハーフミラー １８…黒色インキ層 １９…周辺光 ２０…ミラー ２１…透過型プロジェクションテレビ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H021 BA22 BA27 BA28 2H042 BA02 BA03 BA12 BA13 BA19 2H049 CA01 CA05 CA09 CA16 CA22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プロジェクターから投影される映像光を結
   像させると共に透過散乱する表示光として観察範囲を広
   げるプロジェクションスクリーンにおいて、 前記スクリーンは、少なくとも、フレネルレンズシート
   と、散乱板を記録したインラインホログラムシートと、
   光拡散性を有する散乱シートからなり、 前記フレネルレンズシートは、プロジェクターから投影
   される映像光を概平行光として前記インラインホログラ
   ムシートへ入射させ、 前記インラインホログラムシートは、プロジェクターか
   ら投影される映像光を所定の観察範囲内へ散乱回折光と
   して透過回折させ、 前記散乱シートは、前記インラインホログラムシートで
   透過回折されずに直接透過する所謂０次回折光を散乱さ
   せることを特徴とするプロジェクションスクリーン。
2. 【請求項２】プロジェクターから投影される映像光を結
   像させると共に透過散乱する表示光として観察範囲を広
   げるプロジェクションスクリーンにおいて、 前記スクリーンは、２種類の光学特性を持つホログラム
   が、少なくとも１枚の感光フィルム内にホログラフィッ
   クに記録されてなるホログラムシートと、光拡散性を有
   する散乱シートとからなり、 第１の光学特性を持つホログラムは、それに入射するプ
   ロジェクターから投影される映像光を概平行光として出
   射する凸レンズの機能であり、 第２の光学特性を持つホログラムは、それに入射する概
   平行光を所定の観察範囲内へ散乱回折光として透過回折
   させる機能であり、 前記散乱シートは、前記ホログラムシートで透過回折さ
   れずに直接透過する所謂０次回折光を散乱させることを
   特徴とするプロジェクションスクリーン。
3. 【請求項３】前記散乱シートが、表面をノングレア処理
   されたシートであって、周辺光のスクリーン表面での照
   り返しを低減し、表示画像のコントラストの低下を防ぐ
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェク
   ションスクリーン。
4. 【請求項４】前記フレネルレンズシートの溝の切ってあ
   る表面に、光吸収層を形成したことを特徴とする請求項
   １記載のプロジェクションスクリーン。
5. 【請求項５】請求項１〜４の何れかに記載のプロジェク
   ションスクリーンを用いた透過型プロジェクションテレ
   ビ。