JP2003287810A

JP2003287810A - 透過型スクリーン及び背面投写型画像ディスプレイ装置並びにマルチスクリーンディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2003287810A
Application number: JP2003057934A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Yoshida; 隆彦吉田; Koji Hirata; 浩二平田; Yutaka Matsuda; 裕松田; Shigeru Mori; 繁森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2003-10-10
Anticipated expiration: 2015-12-26
Also published as: JP3772840B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透過型スクリーン、及び背面投写型画像ディス
プレイ装置において、スクリーン集中角が大きい投写光
学系の場合であっても充分に適視範囲を拡大してより広
い範囲から観視可能にすべく、赤、緑、青３原色の水平
指向特性を拡大し同時に、カラーシフトを低減する。ま
た、表示画面の色の均一性を向上させる。さらに、マル
チスクリーンディスプレイ装置において、画面の色と明
るさの均一性を向上させる。【解決手段】フレネルレンズシートとレンチキュラーレ
ンズシートを備えた透過型スクリーンにおいて、フレネ
ルレンズシートの像側共役点距離を最適にし赤と青の出
射光の出射角度の水平角度成分を画面前面で略一定と
し、また、レンチキュラーレンズシートの光入射面のレ
ンチキュラーレンズと光出射面のレンチキュラーレンズ
の非球面レンズ形状を最適にし赤、緑、青の映像光の水
平指向特性を揃える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型スクリー
ン、透過型スクリーンを備えた背面投写型画像ディスプ
レイユニット、及び複数の背面投写型画像ディスプレイ
ユニットから構成されるマルチスクリーンディスプレイ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型の映像発生源としての投写型ブラウ
ン管や液晶表示装置などに表示された映像を、投写レン
ズにより拡大し透過型スクリーンに背面より投写する背
面投写型画像ディスプレイ装置は、単体で映像表示装置
として利用できるのみならず、例えば１台の背面投写型
画像ディスプレイ装置を１ユニットとして、複数のユニ
ットを縦横方向に隣接して設置し、各ユニットの画面に
表示される映像を組み合わせて各種映像の合成・加工を
行うマルチビジョン映像システムとしても利用されてい
る。こうしたマルチビジョン映像システムに使用するマ
ルチスクリーンディスプレイ装置は、個々の背面投写型
画像ディスプレイユニットのスクリーン上に、拡大した
映像パターンを効果的に演出して表示でき、視聴者に強
烈な印象を与えることができるため、ショールーム、イ
ベント会場、ホテル、空港、駅などに幅広く設置され活
用されている。

【０００３】図２６は一般的な一体型マルチスクリーン
ディスプレイ装置の一例を示す斜視図である。４個の背
面投写型画像ディスプレイユニットを２列２段に配列
し、これら４個の背面投写型画像ディスプレイユニット
の画面があたかも１つの大画面を形成するように構成し
たものである。

【０００４】また、図２７は、図２６に示すマルチスク
リーンディスプレイ装置の縦断面の要部を示す断面図で
あり、図２８は、マルチスクリーンディスプレイ装置に
おいて使用される透過型スクリーンの一例の要部を示す
斜視図である。

【０００５】図２６、図２７、及び図２８において、１
はマルチスクリーンディスプレイ装置の本体、１−１、
１−２、１−３、１−４は背面投写型画像ディスプレイ
ユニットのユニット筐体、２はスクリーン枠、５、５
ａ、５ｂは光束を反射して折り曲げるためのミラー、
６、６ａ、６ｂは投写レンズ、７は透過型スクリーン、
８は投写型ブラウン管である。

【０００６】図２６のマルチスクリーンディスプレイ装
置において、各背面投写型画像ディスプレイユニット
は、小型の映像発生源としての投写型ブラウン管の管面
上に表示された画像を、投写レンズ６ａ、６ｂにより拡
大し、光路折り曲げ用のミラー５ａ、５ｂを介して透過
型スクリーン７に背面より投写する構成となっている。
１ユニットの画面サイズは、対角で通常４０インチ〜５
０インチ程度である。

【０００７】各背面投写型画像ディスプレイユニットの
透過型スクリーン７は、フレネルレンズシートとレンチ
キュラーレンズシートを組み合わせた構成となっている
が、図２６のマルチスクリーンディスプレイ装置におい
ては、図２８に示すように、各ユニットのフレネルレン
ズシート４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄを相互に隣接する
端部で接着し、その観視側に４ユニット分相当の画面サ
イズのレンチキュラーレンズシート３を配置した一体型
の構成となっている。この透過型スクリーン７は、スク
リーン枠２によって保持され、ユニット筐体１−１、１
−２、１−３、及び１−４が連結されてなるマルチスク
リーンディスプレイ装置の本体１の前面に固定されてい
る。

【０００８】マルチスクリーンディスプレイ装置として
は、上述のような光路折り曲げ用のミラー５を有する背
面投写型画像ディスプレイユニットを使用するもののほ
か、ミラー５を投写レンズと透過型スクリーンとの間に
配置しないで、直接背面側より映像光を透過型スクリー
ンに投写する構成のユニットを使用したものもある。

【０００９】ここで、前記の個々の背面投写型画像ディ
スプレイユニットの投写光学系の構成について説明す
る。

【００１０】図２９は、画像ディスプレイユニットの投
写光学系を水平面上に展開したときの概略を示す平面図
である。

【００１１】図２９において、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂはそれ
ぞれ赤、緑、青の投写型ブラウン管、６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ
はそれぞれ投写型ブラウン管８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ用の投写
レンズ、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂはそれぞれ赤、緑、青
の投写光束である。図２６、図２７に示したマルチスク
リーンディスプレイ装置の背面投写型画像ディスプレイ
ユニットでは、投写光束１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを折り
返すためのミラーを使用しているが、図２９ではこのミ
ラーを省略し、直接投写する構成としている。また、９
Ｒ、９Ｇ、９Ｂはそれぞれ投写レンズ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ
の光軸であり、透過型スクリーン７の中心付近の一点Ｓ
ｏにおいて、レンズ集中角θ′で交わっている。

【００１２】図３０は、上記の投写光学系に使用される
従来技術の透過型スクリーン７の一例の、１ユニット部
分の基本構成の要部を示す斜視図、また、図３１は図３
０に示したレンチキュラーレンズシート３の、後述の第
一、第二のレンチキュラーレンズが対向する部分の縦断
面を示す断面図である。

【００１３】図３０、図３１において、３はレンチキュ
ラーレンズシート、４はフレネルレンズシートである。
１４、１７はそれぞれレンチキュラーレンズシート３、
フレネルレンズシート４の基材であり、いずれも透明熱
可塑性樹脂からなる。

【００１４】フレネルレンズシート４は、平面状の映像
光入射面１８と、フレネル凸レンズ形状の映像光出射面
１９とを有している。また、レンチキュラーレンズシー
ト３は、第一のレンチキュラーレンズを連続して並べた
形状の映像光入射面１５と、第二のレンチキュラーレン
ズを並べた形状の映像光出射面１６を有している。第
一、第二のレンチキュラーレンズは、いずれもスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とし、相互にほぼ対向して画
面水平方向に配列される。光出射面１６の第二のレンチ
キュラーレンズ相互間の境界部分には、凸形突起部１２
が設けられ、その上に有限幅の光吸収層（ブラックスト
ライプ）１３が設けられている。また、レンチキュラー
レンズシート３の基材１４中には、光を散乱させる光拡
散材１１の微粒子が分散されている。

【００１５】図３０、図３１に示す透過型スクリーン７
においては、投写レンズからの映像光の光束Ｆは、フレ
ネルレンズシート４によりほぼ平行な光束に変換され、
レンチキュラーレンズシート３で画面水平方向、及び垂
直方向に拡散される。このうち、画面水平方向の拡散は
主に第一、第二のレンチキュラーレンズのレンズ作用に
よって行われ、画面垂直方向の拡散は光拡散材１１によ
って行われる。

【００１６】上記のレンチキュラーレンズシート３とフ
レネルレンズシート４の基本的作用については、例え
ば、特開昭５８−５９４３６号公報、特開昭５８−１３
４６２７号公報に開示されている。また、基材中に光拡
散材の微粒子が分散されたレンチキュラーレンズシート
については、例えば特開昭５８−１９２０２２号公報に
開示されている。

【００１７】レンチキュラーレンズシートの基材１４が
光拡散材１１を含有せず、レンチキュラーシートの光出
射面１６に設けられた厚さの薄い光拡散層中に光拡散材
が分散された構成の透過型スクリーンも実用化されてい
る。この種の透過型スクリーンについては、例えば、特
開平３−３９９４４号に開示されている。

【００１８】また、画面垂直方向の光拡散を、スクリー
ン画面水平方向を長手方向とする横長レンチキュラーレ
ンズの列をフレネルレンズシート４の光入射面に設け、
上記の光拡散材と併用して行う技術も広く行われてい
る。この横長レンチキュラーレンズについては、例え
ば、特開昭５８−９３０４３号公報に開示されている。

【００１９】フレネルレンズシート４の光束変換作用に
ついては、上記の説明において「ほぼ平行な光束に変
換」と述べた。しかしながら、より正確には、単体の背
面投写型画像ディスプレイ装置である家庭用のプロジェ
クションテレビの場合、例えば実開昭６１−７５６７７
号公報（または実公平５−５７４８号公報）に開示され
ているように、透過型スクリーンの画面中心を通る法線
とほぼ光軸が一致する投写光束（一般には緑色の投写光
束）に着目し、この光束がフレネルレンズシート４を通
過することにより有限の距離の点への集光光束に変換さ
れるよう設計されるのが一般的である。これに対し、複
数の背面投写型画像ディスプレイユニットから構成され
るマルチスクリーンディスプレイ装置の場合は、例えば
特開昭６０−２２７２４０号公報、特開平３−２２６０
８２号公報に開示されているように、いずれのユニット
においても、透過型スクリーンの画面中心を通る法線と
ほぼ光軸が一致する投写光束（一般には緑色の投写光
束）を、フレネルレンズシート４によってスクリーン面
に垂直な平行光束に変換するよう設計されるのが一般的
であり、詳細については後述する。

【００２０】ここで、透過型スクリーン７の指向特性に
ついて説明する。

【００２１】投写レンズから透過型スクリーンに投写さ
れる映像光の光量は有限であり、このため、観視者の観
視方向として最もありふれた方向である画面正面方向か
ら画面を見たときに明るく見えるように、透過型スクリ
ーンには、元来、正面方向に重点的に光を配分するよう
な指向性を与えるのが一般的である。

【００２２】図３２は、透過型スクリーンに映出された
映像を観視するときの、水平方向観視角α及び垂直方向
観視角βについて説明するための概略斜視図であり、同
図に示すように、スクリーンの法線方向をＺ方向（観視
側が正の方向）、画面水平方向をＸ方向（右が正の方
向）、画面垂直方向をＹ方向（上が正の方向）とする。

【００２３】図３２において、画面上の注視点（以下の
説明において、特記しない場合は画面中心）を画面水平
横方向の観視位置から観視するときの、観視方向とＺ方
向のなす角度αを水平方向観視角αと呼び、Ｘ方向の正
の方向を水平方向観視角αの正の方向とする。同様に、
その注視点を画面垂直上下方向の観視位置から観視する
ときの、観視方向とＺ方向のなす角度βを垂直方向観視
角βと呼び、Ｙ方向の正の方向を垂直方向観視角βの正
の方向とする。注視点を正面方向（Ｚ方向）から観視す
るときは、水平方向観視角α、垂直方向観視角βとも０
である。

【００２４】水平方向観視角α、または垂直方向観視角
βの変化に対するスクリーン上の画像の輝度の変化の特
性を、それぞれ、水平指向特性、垂直指向特性と呼ぶ。

【００２５】以下の説明においては、水平指向特性、垂
直指向特性とも、画面に全白信号の映像を映出したとき
の注視点の輝度を、それぞれ最も明るい方向（最も輝度
の高い方向）の輝度を基準（１００％）とした相対輝度
で論ずる。

【００２６】さて、水平指向特性については、前述のよ
うに投写レンズ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが画面水平方向にずれ
た位置に配置されることから、透過型スクリーン７の画
面上の各点において、赤、緑、青の投写レンズからの主
光線が異なる角度で入射するために、赤、緑、青の指向
特性が一致せず、観視方向によって映像に赤み、あるい
は青みを帯びるという現象が生じる。この現象はカラー
シフトと呼ばれ、一般に、同一の透過型スクリーンであ
っても前述の各色の投写レンズの光軸のなすレンズ集中
角θ′が大きくなるほど大きくなる。

【００２７】このカラーシフトを低減する方法として、
前述の特開昭５８−５９４３６号公報では、画面中央に
おいて赤、緑、青の主光線がいずれも画面正面方向に出
射するように、レンチキュラーレンズシート３の光出射
面１６の第二のレンチキュラーレンズの形状を楕円柱面
とする技術が開示されている。また、前述の特開昭５８
−１３４６２７号公報では、各色の水平指向特性が互い
により近づくように、レンチキュラーレンズシート３の
光入射面１５の第一のレンチキュラーレンズの形状を、
緑の光束に対して斜めに入射する赤と青の光束に光出射
面付近でコマ収差を生じさせるような形状とし、光出射
面１６の第二のレンチキュラーレンズの形状を、上述の
コマ収差に応じて赤と青の光束の出射方向を補償するよ
うな形状とする技術が開示されている。

【００２８】図３３及び図３４は、図３０のレンチキュ
ラーレンズシート３のＡ部の横断面における、それぞ
れ、緑の光束の光線追跡図、赤（または青）の光束の光
線追跡図である。

【００２９】これらの図において、１５Ｌ、１６Ｌは、
それぞれ、対をなすレンチキュラーレンズの光入射面と
光出射面であり、図に示すように、第一のレンチキュラ
ーレンズ面Ｓ₀、第二のレンチキュラーレンズ面Ｓ₁とな
っている。これらのレンズ面は、いずれも上記の特開昭
５８−５９４３６号公報に開示された従来技術に基づく
楕円柱面形状とされている。図中ｌ−ｌ’は、第一、第
二のレンチキュラーレンズ面の光軸である。

【００３０】レンチキュラーレンズ３をこのような構成
とすることにより、前述のレンズ集中角θ′が大きくな
い場合には、赤、緑、青の水平指向特性を近づけてカラ
ーシフトを低減することができる。

【００３１】次に、マルチスクリーンディスプレイ装置
の背面投写型画像ディスプレイユニットにおけるフレネ
ルレンズシート４の光束変換作用について説明する。

【００３２】図３２において、２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ
は、それぞれ、赤、緑、青の投写型ブラウン管に結合さ
れた各色用の投写レンズの射出瞳を示す。

【００３３】従来のマルチスクリーンディスプレイ装置
では、画面の明るさの均一性を向上するために、前述の
ように、透過型スクリーンの画面中心を通る法線とほぼ
光軸が一致する投写光束（一般には緑色の投写光束）
を、フレネルレンズシート４によってスクリーン面に垂
直な平行光束に変換するよう設計されている。

【００３４】具体的には、フレネルレンズシート４の物
側共役点の位置は、図３２に示されている緑の投写型ブ
ラウン管用の投写レンズの射出瞳２０Ｇの中心の位置に
設定され、像側共役点の位置は映像観視側の無限遠の位
置に設定される。

【００３５】図３５は、従来の背面投写型画像ディスプ
レイユニットの透過型スクリーン７に使用される上記の
フレネルレンズシート４の光束変換作用の概略を示す平
面図であり、先に説明した図２９と同様に水平面上に投
写光学系を展開して描いてあるが、説明の都合上、レン
チキュラーレンズシート３は記載を省略してある。

【００３６】また、図２９においては投写レンズの光軸
のなすレンズ集中角θ′を表示していたが、図３５にお
いては、赤と青の投写レンズの射出瞳２０Ｒ、２０Ｂの
それぞれ中心と透過型スクリーンの画面中心を結ぶ直線
が、緑の投写レンズの射出瞳２０Ｇの中心と透過型スク
リーンの画面中心を結ぶ直線となす角度θ（以下、スク
リーン集中角と記す）を表示している。そのほか、図３
５において、図２９と同等の部分には、共通の符号を付
して説明を省略する。

【００３７】図３５において、フレネルレンズシート４
の物側共役点の位置は、緑の投写型ブラウン管用の投写
レンズの射出瞳２０Ｇの中心の位置に設定され、像側共
役点の位置は映像観視側の無限遠の位置に設定されてお
り、緑の投写光束のうち投写レンズの射出瞳２０Ｇの中
心を通る主光線は、フレネルレンズシート４を通過する
と全てスクリーン面に垂直な平行光束に変換される。

【００３８】このとき、背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを上下左右に連結すると、全部のユニットのフレ
ネルレンズシート４から出射する緑色の主光線の光束は
互いに平行となり、ユニットの連結部分においても連続
的に分布することになるため、ある観視位置からマルチ
スクリーンディスプレイ装置の画面全体を観視したとき
の画面の明るさの均一性が良好となる。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の透過型ス
クリーン、背面投写型画像ディスプレイユニット、及び
マルチスクリーンディスプレイ装置においては、いくつ
かの解決すべき課題がある。以下これらの課題につい
て、実際の設計例に即して説明する。

【００４０】まず、従来の透過型スクリーンの設計例を
次に示す。

【００４１】表１は、従来の透過型スクリーンのレンチ
キュラーレンズシート３の光入射面１５Ｌ(レンズ面
Ｓ₀)と光出射面１６Ｌ（レンズ面Ｓ₁）のレンチキュラ
ーレンズ形状の設計例を示す表である。

【００４２】また、表２は、従来の透過型スクリーンの
フレネルレンズシート４の光入射面１８(レンズ面Ｓ₀)
と光出射面１９（レンズ面Ｓ₁）のレンズ形状の設計例
を示す表である。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】ここで、表１と表２のレンズ形状のデータ
の読み方について説明する。

【００４６】図３６はレンズ形状を定義するための座標
軸を示す説明図である。同図に示すように、レンズの光
軸方向をＺ軸にとり、レンズの半径方向をｒ軸にとる。
Ｚ軸の正の方向は、図３２におけるＺ方向と同じく、透
過型スクリーンから画像観視側に向かう方向とする。ｒ
軸の正の方向は、図３２におけるＸ方向の正の方向とす
るが、レンチキュラーレンズの場合にあっては、Ｘ方向
の負の方向をｒ軸の正の方向と考えても差し支えない。

【００４７】このとき、レンズの断面輪郭形状を、Ｚ軸
からの半径方向の距離ｒの関数Ｚ（ｒ）で表す。

【００４８】表１、及び表２に示す曲率半径ＲＤ、円錐
係数ＣＣ、非球面係数ＡＥ、ＡＦ、ＡＧ、ＡＨは、レン
ズ形状Ｚ（ｒ）を次式で表現したときの係数である。

【００４９】

【数１４】

【００５０】数１４において、曲率半径ＲＤの符号が正
の場合は、そのレンズ面の曲率中心が、レンズ面よりＺ
軸の正の方向（光軸のｌからｌ’に向かう方向）に位置
することを示す。

【００５１】さて、表１においては、光入射面１５Ｌ
（表中ではＳ₀と表示）の曲率半径ＲＤが０．３６２１
３ｍｍであり、また、レンチキュラーレンズのピッチＰ
が０．８５０ｍｍ、光入射面１５Ｌから光出射面１６Ｌ
（表中ではＳ₁と表示）までの光軸ｌ−ｌ’上の面間距
離（面間隔）ｔが１．０９ｍｍ、その間の媒質の屈折率
が波長５４５ｎｍの光に対して１．４９４であることが
示されている。光入射面１５Ｌのレンチキュラーレンズ
の有効半径は、レンズピッチＰの１／２であり、０．４
２５ｍｍとなる。

【００５２】一方、表２においては、光入射面１８（Ｓ
₀）は、曲率半径が無限大、すなわち平面であり、有効
半径が５５８．０ｍｍ、光入射面１８（Ｓ₀）から光出
射面１９（Ｓ₁）までの光軸ｌ−ｌ’上の距離（面間
隔）が３．０ｍｍ、その間の媒質の屈折率が波長５４５
ｎｍの光に対して１．５４０であることが示されてい
る。有効半径は、画面対角寸法の１／２である。

【００５３】光出射面１９（Ｓ₁）のレンズ形状は、実
際にはフレネルレンズ形状であり、表２に示すレンズ形
状を、光軸を中心とする所定のピッチの輪帯に区切り、
断面が鋸歯状となるようフレネルレンズ化した形状とな
っている。この場合、レンズ形状設計にあたっては、フ
レネルレンズの輪帯ピッチを仮想的に無限小とし、画面
上の各点において必要なレンズ面の傾きから数１４の各
係数を求めるという手順で設計される。

【００５４】以上が表１、及び表２のレンズ形状のデー
タの読み方である。

【００５５】ここで、上記の従来技術の透過型スクリー
ンのレンチキュラーレンズシート３の設計例における、
光入射面１５Ｌの第一のレンチキュラーレンズの断面輪
郭形状を表す関数Ｚ（ｒ）をｒで２回微分して得られる
２次微分係数ｄ²Ｚ（ｒ）／ｄｒ²（以下、Ｚ″（ｒ）と
略記する）について示しておく。

【００５６】図３７は、表１のレンチキュラーレンズシ
ート３の光入射面１５Ｌのレンチキュラーレンズの断面
輪郭形状を表す関数Ｚ（ｒ）の２次微分係数Ｚ″（ｒ）
の値を示す特性図である。

【００５７】同図において、横軸は、レンチキュラーレ
ンズの半径方向の距離ｒ（図３６に示すｒ軸座標によ
る）の、有効半径Ｐ／２に対する相対半径であり、縦軸
は、２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値である。

【００５８】この２次微分係数Ｚ″（ｒ）については、
後述する本発明の実施の形態の説明において、詳細に述
べる。

【００５９】さて次に、上記の透過型スクリーンの設計
例に基づき、透過型スクリーンと背面投写型画像ディス
プレイユニットの解決すべき課題について述べる。

【００６０】透過型スクリーンと背面投写型画像ディス
プレイユニットの課題としては、スクリーン集中角が大
きい投写光学系においても充分に適視範囲を拡大し、よ
り広い範囲から観視できるようにすることが挙げられ
る。

【００６１】これを実現するためには、赤、緑、青の３
原色の水平指向特性を拡大すると同時に、カラーシフト
を低減する必要がある。以下、これについて説明する。

【００６２】前述のように、透過型スクリーンには、元
来、正面方向に重点的に光を配分するような水平指向特
性、垂直指向特性が与えられている。このため、水平指
向特性と垂直指向特性を拡大するためには、画面の明る
さを犠牲にしなければならないというトレードオフの関
係がある。

【００６３】透過型スクリーン上に表示される映像を観
視するのに適した地点は、画面の明るさが観視に堪える
明るさであることと、赤、緑、青の３原色の色バランス
の破綻がないという２条件を満足する一定の領域（以
下、適視領域という）に限定される。

【００６４】一方、近年、背面投写型画像ディスプレイ
ユニット、マルチスクリーンディスプレイ装置は、狭い
設置スペースでも設置できるように奥行きの短縮のニー
ズがあり、このため、スクリーン集中角θが大きくなる
傾向がある。この場合、従来の透過型スクリーンをその
まま、スクリーン集中角の大きい光学系に使用すると、
前述のカラーシフトが増加し、水平方向の適視領域が狭
くなってしまう。

【００６５】スクリーン集中角の大きい投写光学系を有
する背面投写型画像ディスプレイユニットの場合の例と
して、スクリーン集中角θが１０度のときの、前述の透
過型スクリーンによる水平指向特性を次に示す。

【００６６】図３８、図３９は、スクリーン集中角θが
１０度の投写光学系において、透過型スクリーン７とし
て表１に示した従来技術によるレンチキュラーレンズシ
ート３と、表２に示した従来技術によるフレネルレンズ
シート４を用いた場合について、個々の背面投写型画像
ディスプレイユニットの画面中心を注視点としたとき
の、緑の水平指向特性と、赤と青の水平指向特性の計算
結果をそれぞれ示す。計算にあたっては、レンチキュラ
ーレンズシート３は光拡散材を有していないものとして
計算した。

【００６７】また、図４０は、同じく、個々の背面投写
型画像ディスプレイユニットの画面水平方向右端の中央
を注視点としたときの、赤と青の水平指向特性の計算結
果を示しているが、詳細については後述する。

【００６８】図３８に示すように、従来技術による透過
型スクリーンでは、水平方向観視角αが±４８度を超え
る位置においてスクリーン上の画像を観視できない。こ
の透過型スクリーンをマルチスクリーンディスプレイ装
置に使用すると、観視位置によっては、画面の一部が見
えなくなったりするという問題が発生する。

【００６９】また、カラーシフトについては、図３９に
示すように、±４５度の水平方向観視角αでは、相対輝
度で５０％もの差が生じ、極めて大きいカラーシフトと
なっている。

【００７０】これらの点から、従来技術による透過型ス
クリーンでは、投写光学系のスクリーン集中角が大きく
なると、水平方向には充分な適視領域が得られない。

【００７１】一方、各色の垂直指向特性については、図
２９に示したような、赤、緑、青の３色の投写型ブラウ
ン管を水平方向に配置した投写光学系では、ほぼ同等と
なってカラーシフトの問題は発生しない。

【００７２】図４１は、前述の特開昭５８−１９２０２
２号公報と特開昭５８−９３０４３号公報とに開示され
た従来技術の併用により得られる一般的な透過型スクリ
ーンにおける垂直指向特性を示す。この特性は、赤、
緑、青のいずれの色の投写光についてもほぼ同等であ
る。

【００７３】図４１に示すように、垂直方向観視角βが
±３０度を超える位置においてはスクリーン上の画像を
ほとんど観視できない。また、相対輝度が５０％となる
観視角βは±８．５度程度であり、充分に広いとは言え
ない。

【００７４】この垂直指向特性は、レンチキュラーレン
ズ３の基材１４中の光拡散材を増量するなどの方法によ
り拡大することができるが、画面の明るさがトレードオ
フの関係にある。垂直指向特性については、本発明の議
論の範囲外であり、詳細は省略する。

【００７５】次に、マルチスクリーンディスプレイ装置
の解決すべき課題について述べる。

【００７６】マルチスクリーンディスプレイ装置の課題
としては、画面の色均一性向上が挙げられる。

【００７７】従来のマルチスクリーンディスプレイ装置
においては、前述のように、透過型スクリーンの画面中
心を通る法線とほぼ光軸が一致する投写光束（一般には
緑色の投写光束）について、投写レンズの射出瞳２０Ｇ
の中心の位置と、映像観視側の無限遠の位置とをそれぞ
れフレネルレンズシート４の物側共役点、像側共役点の
位置とすることにより、投写レンズの射出瞳２０Ｇの中
心を通る主光線について、フレネルレンズシート４から
の出射光束がスクリーン面に垂直な平行光束となるよう
にして画面の明るさの均一性を向上させている。なお、
以下の説明においても、説明を簡明にするため、フレネ
ルレンズシート４からの赤、緑、青の各色の出射光束に
ついては、それぞれ投写レンズの射出瞳２０Ｒ、２０
Ｇ、２０Ｂの中心を通る主光線の光束について述べるこ
ととする。

【００７８】さて、上記の場合、図３５において示した
ように、フレネルレンズシート４の中心において、前述
のスクリーン集中角θに起因して、緑の投写光束につい
てはフレネルレンズシート４からの出射光束がスクリー
ン面に垂直な平行光束となっても、赤と青の投写光束に
ついては平行光束とはならず、収束光束となってしま
う。

【００７９】このため、フレネルレンズシート４の観視
側に位置するレンチキュラーレンズシート３への、赤色
光線と青色光線の入射角度の水平角度成分（図３２にお
いて、赤色入射光線、青色入射光線を、同図のＹ方向に
垂直な水平面に投影した線が、Ｚ方向となす角度をい
う）が画面各部で一様ではなく変化するので、赤色映像
光と青色映像光の水平指向特性が透過型スクリーン上の
場所ごとに変わってしまう。これにより、マルチスクリ
ーンディスプレイ装置の奥行き短縮のためにスクリーン
集中角θを大きくしたときに、個々の背面投写型画像デ
ィスプレイユニットの表示画面の色の均一性、さらには
複数のユニットを連結してなるマルチスクリーンディス
プレイ装置の表示画面の色の均一性は、著しく損なわれ
てしまう。

【００８０】これについて、前述の従来技術の透過型ス
クリーンの設計例に基づいてさらに説明する。

【００８１】表２に示したフレネルレンズシート４のレ
ンズ形状の設計例では、フレネルレンズシート４の物側
共役点位置を緑色光束の投写レンズ６Ｇの射出瞳２０Ｇ
の中心位置とし、像側共役点位置を透過型スクリーンに
垂直な方向の無限遠としている。物側共役点距離（フレ
ネルレンズシート４から物側共役点までの距離）は７４
５ｍｍである。

【００８２】次に、上記の表２の設計例のフレネルレン
ズシート４を図３５に示す投写光学系に用いたときの、
フレネルレンズシート４からの赤、緑、青の各色の投写
光束の出射方向を計算した結果を示す。

【００８３】図４２は、表２の設計例のフレネルレンズ
シート４について、赤、緑、青の投写光束がフレネルレ
ンズシート４から出射するときの出射角度の水平角度成
分を計算した結果を示す。ここで、出射角度の水平角度
成分とは、図３２において、各色の出射光線を、Ｙ方向
に垂直な水平面に投影した線がＺ方向となす角度をい
う。計算にあたっては、スクリーン集中角θを１０度と
して計算した。

【００８４】図４２において、横軸はフレネル中心から
の距離ｒ、縦軸は赤、緑、青の映像光の、フレネルレン
ズシートからの出射角度の水平角度成分α_R、α_G、α_B
を示している。ｒの正の方向は図３２に示すＸ方向の正
の方向と同じであり、α_R、α_G、α_Bの符号は、図３２
に示す水平方向観視角αの正負と同じとしている。

【００８５】図４２からわかるように、画面中央と周辺
部とではフレネルレンズシート４からの映像光線の出射
角度の水平角度成分が変化する。画面中央では、各色映
像光の出射角度は、緑（α_G）が０度（すなわち、フレ
ネルレンズシート４の光軸に平行）、赤（α_R）、青
（α_B）がそれぞれ１０度、−１０度であるのに対し
て、例えば画面水平方向右端における出射角度の水平角
度成分は、赤（α_R）が８．２度と画面中央より小さく
なり、青（α_B）が−１１．８度と画面中央より大きく
なる（絶対値で比較）。

【００８６】このため、緑の映像光の光束についてはフ
レネルレンズシート４からの出射光束がスクリーン面に
垂直な平行光束となっても、赤と青の映像光の光束につ
いては平行光束ではなく、収束光束となっている。

【００８７】このことは、赤と青の映像光の光束のレン
チキュラーレンズシート３への入射角度の水平角度成分
が画面中央と周辺部とで変わることを意味し、レンチキ
ュラーレンズシート３のレンズ形状が画面中央と画面周
辺部とで同じであっても、赤色映像光と青色映像光の水
平指向特性が、画面上の場所によって異なる特性とな
る。

【００８８】先に示した図３８、図３９、図４０は、い
ずれも、表２の設計例のフレネルレンズシート４を、前
述の従来技術によるレンチキュラーレンズシート３と組
み合わせて透過型スクリーン７としたときの各色の水平
指向特性の計算結果を示している。図４０（個々の背面
投写型画像ディスプレイユニットの画面水平方向右端の
中央を注視点としたときの計算結果）と、図３９（同じ
く、画面中央を注視点としたときの計算結果）とを比較
すると、赤と青の水平指向特性が注視点によって大きく
異なっていることがわかる。これにより、従来技術によ
る透過型スクリーンでは、スクリーン集中角が大きくな
ると、個々の背面投写型画像ディスプレイユニットの表
示画面、さらには複数のユニットを連結してなるマルチ
スクリーンディスプレイ装置の表示画面をある観視位置
から観視したときの色の均一性が、大きく損なわれる。

【００８９】以上述べたような点から、従来技術による
透過型スクリーンでは、スクリーン集中角が大きくなる
と、個々の背面投写型画像ディスプレイユニットの表示
画面、さらには複数のユニットを連結してなるマルチス
クリーンディスプレイ装置の表示画面において、充分な
色の均一性が得られない。

【００９０】本発明の目的は、上述の従来技術における
課題を解決し、スクリーン集中角が大きい投写光学系を
使用するにあたっても充分広い適視領域を有し、かつ、
画面の色の均一な透過型スクリーンと、その透過型スク
リーンを備えて広い範囲から観視でき、画面の色の均一
性に優れた背面投写型画像ディスプレイユニットと、そ
の背面投写型画像ディスプレイユニットを複数連結して
構成されるマルチスクリーンディスプレイ装置を提供す
ることにある。

【００９１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の透過型スクリーンにおいては、少なくと
も１枚のレンチキュラーレンズシートの光入射面と光出
射面とに設けるスクリーン画面垂直方向を長手方向とす
る第一、第二のレンチキュラーレンズの形状を最適化す
ることにより、投写光学系の集中角が大きい場合であっ
ても各色映像光の水平指向特性が大幅に改善されるよう
にした。

【００９２】具体的には、レンチキュラーレンズシート
を下記のような設計とする。

【００９３】（１）光入射面１５Ｌの第一のレンチキュ
ラーレンズの断面輪郭形状を、映像発生源側に凸形で、
かつ光軸に関してほぼ対称で、さらに下記（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）のような縦球面収差特性（一般的な定義
については後述する）を有する形状とする。

【００９４】（ａ）投写レンズの射出瞳の中心を通る映
像光の主光線の光束のうち、光入射面１５Ｌのレンチキ
ュラーレンズ面を光軸ｌ−ｌ’付近において通過する光
線が、光出射面のレンチキュラーレンズ１６Ｌに至る手
前で一旦結像する。この結果、水平方向観視角が１０度
から３５度にかけての相対輝度を大きくすることができ
る。

【００９５】（ｂ）映像光の主光線の光束のうち、光入
射面１５Ｌのレンチキュラーレンズ面を光軸ｌ−ｌ’付
近で通過する光線の結像の位置が、光軸ｌ−ｌ’から離
れた場所で通過する光線の結像位置より光入射面側（Ｚ
軸の負の方向）にある。

【００９６】（ｃ）光軸ｌ−ｌ’にほぼ平行な緑色映像
光の主光線の光束のうち、光入射面１５Ｌのレンチキュ
ラーレンズ面を光軸ｌ−ｌ’から離れた場所で通過する
光線は、光軸と交差せずに光出射面のレンチキュラーレ
ンズ１６Ｌに至る。

【００９７】（２）光入射面１５Ｌの第一のレンチキュ
ラーレンズは、その断面輪郭形状を前述の数１４に示す
関数Ｚ（ｒ）で表したときの２次微分係数ｄ²Ｚ（ｒ）
／ｄｒ²（以下、Ｚ″（ｒ）と略記する）の値が下記の
ような特性を有する形状とする。ただし、Ｚ軸の正の方
向は、図３６に示すように、透過型スクリーンから画像
観視側に向かう方向である。

【００９８】（ｄ）２次微分係数Ｚ″（ｒ）は、相対半
径ｒ／（Ｐ／２）＝０の点（光軸上の点）で極小値Ｚ″
（０）となり、相対半径が０から大きくなるにつれて徐
々に増加し、相対半径０．７５付近の点（ｒ＝ｈ₁の
点）で極大値Ｚ″（ｈ₁）となり、相対半径がさらに大
きくなると２次微分係数Ｚ″（ｒ）は単調減少となっ
て、相対半径が０．９０付近の点（ｒ＝ｈ₂の点）で符
号が正から負に反転する。これにより、相対半径が０か
ら０．７５付近にかけてはレンズ作用が強くなり、相対
半径が０．７５付近から１．０にかけてはレンズ作用が
弱まる形状となっている。

【００９９】（ｅ）２次微分係数Ｚ″（ｒ）の極大値
Ｚ″（ｈ₁）と極小値Ｚ″（０）の比率ｐ＝Ｚ″（ｈ₁）
／Ｚ″（０）の値が１．９５＜ｐ＜２．２４、より好ま
しくは、２．０８＜ｐ＜２．２３を満足する。

【０１００】比率ｐがこの範囲の上限値より大きい場
合、あるいは下限値より小さい場合には、赤、緑、青の
各色の水平指向特性が近い特性とならず、カラーシフト
があまり低減されないため、画像の色の均一性が悪くな
る。

【０１０１】なお、従来技術によるレンチキュラーレン
ズシートでは、図３７に示したように、光入射面１５Ｌ
の第一のレンチキュラーレンズは、その断面輪郭形状を
表す関数Ｚ（ｒ）の２次微分係数Ｚ″（ｒ）は、ｒ＝０
（光軸上）で極小値となり、相対半径が大きくなるにつ
れて単調増加となり、レンズ作用が徐々に強まる形状と
なっている。

【０１０２】（３）光出射面１６Ｌの第二のレンチキュ
ラーレンズの断面輪郭形状は、画像観視側に凸形とな
り、かつ光軸に関してほぼ対称である。

【０１０３】（４）光軸上における光入射面と光出射面
の距離（面間距離）ｔが、光入射面１５Ｌのレンチキュ
ラーレンズ面を半径ｒ＝±ｈ₁の点に入射する光軸ｌ−
ｌ’にほぼ平行な光線が光軸ｌ−ｌ’を横切る点と光入
射面１５Ｌのレンチキュラーレンズの頂点との距離Ｌよ
り長く、同様にレンチキュラーレンズ面を半径ｒ＝±ｈ
₂の点に入射する光軸ｌ−ｌ’にほぼ平行な光線が光軸
ｌ−ｌ’を横切る点（図示せず）と光入射面１５Ｌのレ
ンチキュラーレンズの頂点との距離より短い。ただし、
ｈ₁、ｈ₂は、それぞれ、上述の２次微分係数Ｚ″（ｒ）
が極大値となる点と、符号が反転する点の半径ｒの値で
ある。

【０１０４】上記のような設計によるレンチキュラーレ
ンズシートの作用について説明するに先立ち、ここで縦
球面収差の一般的な定義について説明しておく。

【０１０５】図４３は、レンチキュラーレンズの横断面
における一般的な縦球面収差を説明するための断面図で
ある。

【０１０６】図４３において、光入射面１５Ｌのレンチ
キュラーレンズの断面形状は円としている。このとき、
光軸ｌ−ｌ’に平行な入射光束のうち、光軸ｌ−ｌ’付
近を通過する光線（図中Ｈ₀で入射位置を示す）と、光
軸ｌ−ｌ’から離れた場所を通過する光線（図中Ｈ₂で
入射位置を示す）とでは、レンチキュラーレンズ面Ｓ₀
の屈折力が異なり、光出射面１６Ｌ付近での結像位置が
異なり、収差が発生している。

【０１０７】すなわち、光軸ｌ−ｌ’から離れた場所に
入射する光線による結像位置の方が、光軸ｌ−ｌ’付近
に入射する光線による結像位置より光入射面１５Ｌに近
くなっている。

【０１０８】このような収差が、一般に、縦球面収差と
呼ばれる。上記の場合のように、光軸ｌ−ｌ’から離れ
た場所に入射する光線による結像位置の方が、光軸ｌ−
ｌ’付近に入射する光線による結像位置より光入射面１
５Ｌに近い場合を、以下では「正の縦球面収差」とし、
その逆に、光軸ｌ−ｌ’付近に入射する光線による結像
位置の方が、光軸ｌ−ｌ’から離れた場所に入射する光
線による結像位置より光入射面１５Ｌに近い場合を、以
下では「負の縦球面収差」とする。

【０１０９】さて、前述のレンチキュラーレンズシート
の作用について、次に説明する。

【０１１０】光入射面１５Ｌ、光出射面１６Ｌの形状を
上記のような形状にすると、光軸ｌ−ｌ’から離れた場
所を通過する光線は、光出射面１６Ｌに臨界角に近い角
度で入射するため映像光線は光出射面１６Ｌにおいて大
きく屈折する。このため、従来技術のレンチキュラーレ
ンズシートに比べて、各色の水平指向特性を大幅に拡大
できる。また、スクリーン集中角θが１０度程度と大き
い場合でも、入射光束のほぼ中心に位置する映像光線
は、光出射面１６Ｌで屈折したのち光軸ｌ−ｌ’にほぼ
平行に出射され、各色の水平指向特性が近い特性とな
り、カラーシフトが大幅に低減する。

【０１１１】特に、光入射面１５Ｌに斜めに入射する赤
色光、青色光の光線のうち、光軸ｌ−ｌ’から離れた点
に入射する光線は、光入射面１５Ｌにおいて２次微分係
数Ｚ″（ｒ）の値が減少する領域を通過し、光出射面１
６Ｌにおいて光軸ｌ−ｌ’付近のレンズ面の傾きが比較
的小さい領域を通過し、水平方向観視角αが±３０度を
超える領域に出射する。これにより、光入射面１５Ｌと
光出射面１６Ｌのレンチキュラーレンズの形状は、光入
射面１５Ｌへの映像光線の入射角が若干変化しても、水
平指向特性に与える影響が僅少に抑えられている。

【０１１２】このとき、ある観視位置から画面上の異な
る注視点を観視したとき、それらの注視点の水平方向観
視角αは少し異なるが、各色の水平指向特性が近い特性
になっているため画面の色均一性は良好になる。本実施
例の透過型スクリーンによれば、水平方向のほとんどの
観視位置において画面の色均一性が優れており、スクリ
ーン集中角が大きい場合であっても広い適視領域を実現
できる。

【０１１３】また、マルチスクリーンディスプレイ装置
の画面の色均一性向上については、少なくとも１枚のフ
レネルレンズシートの物側共役点の位置を緑色投写光束
の投写レンズの射出瞳の中心点に配置し、像側共役点の
位置を最適設計することにより、投写光学系の集中角が
大きい場合であっても大幅に改善されるようにした。

【０１１４】具体的には、フレネルレンズのレンズ形状
を、緑色投写光束に関して、像側共役点を物側に配置
し、投写レンズの射出瞳の虚像を発生させ、フレネルレ
ンズシート４からの出射する緑の映像光線のうち投写レ
ンズの射出瞳の中心を通る主光線が若干発散光束となる
ような形状とする。

【０１１５】このとき、フレネルレンズシート４の物側
共役点を投写レンズの射出瞳の中心に配置し、像側共役
点を物側共役点より映像発生源側に配置し、物側共役点
と像側共役点の間にフレネル焦点が存在するように、次
の関係式を満足する設計とする。ただし、物側共役点Ａ
からフレネルレンズシート４までの距離（以下、物側共
役点距離という）をＬａとし、フレネルレンズシート４
から像側共役点Ｂまでの距離（以下、像側共役点距離と
いう）をＬｂとし、フレネルレンズの焦点距離をｆｃと
し、Ｌａ、Ｌｂ、ｆｃはいずれも正の値とする。

【０１１６】

【数１５】Ｌａ＜ｆｃ＜Ｌｂ上記のようにフレネルレンズシートを設計することによ
り、画面中央と周辺部でのフレネルレンズシート４から
の赤色映像光の出射角度の水平角度成分α_Rと青色映像
光の出射角度の水平角度成分α_Bの変化が軽減され、赤
色映像光と青色映像光の指向特性がスクリーンの全領域
でほぼ近い特性となる。

【０１１７】このとき、α_Rとα_Bは、画面全域にわたっ
て、次の条件式を満足する設計とするのが好ましい。

【０１１８】

【数１６】｜α_R＋α_B｜＜｜θ／３｜さらにより良好な性能を得るためには、次の条件式を満
足する設計とすればよい。

【０１１９】

【数１７】｜α_R＋α_B｜＜｜θ／５｜上記の条件式が満足されない場合には、従来の透過型ス
クリーンのフレネルレンズシートのように、フレネルレ
ンズシート４からの赤色映像光の出射角度の水平角度成
分α_Rと青色映像光の出射角度の水平角度成分α_Bの変化
が大きくなり、画面上の位置によっては、赤色映像光と
青色映像光の指向特性が大きく食い違ってカラーシフト
が大きくなり、画像の色の均一性が損なわれる。

【０１２０】一方、フレネルレンズシート４からの出射
する緑の映像光線が若干発散光束となるようフレネルレ
ンズ形状を設計する場合、緑の映像光線が発散しすぎる
と画面周辺部の明るさが暗くなったり、背面投写型画像
ディスプレイユニットを積み上げてマルチスクリーンデ
ィスプレイを構成したときに上下に隣接するユニットの
境界部で画像の明るさに段差を生じたりすることがあ
る。このような副作用を防ぐため、各背面投写型画像デ
ィスプレイユニットの画像の明るさの均一性を向上する
とともに、上下に隣接するユニットの境界部で画像の明
るさをほぼ同等にしなければならない。

【０１２１】各背面投写型画像ディスプレイユニットの
画像の明るさの均一性を向上するためには、透過型スク
リーンの画面垂直寸法Ｈと投写レンズ６の射出瞳の直径
Ｄの関係が次式を満足するように、物側共役点距離Ｌａ
と像側共役点距離Ｌｂを決めれば良い。

【０１２２】

【数１８】Ｄ×Ｌｂ／Ｌａ≧Ｈこのとき、個々の背面投写型画像ディスプレイユニット
において、フレネルレンズシートにより投写レンズの射
出瞳の拡大虚像が作られ、観視位置から見ると投写レン
ズの射出瞳が巨大に見えるようになり、レンチキュラー
レンズシートを組合せたときの画面全体の明るさの均一
性を向上する。この条件を満足しない場合は、個々の背
面投写型画像ディスプレイユニットにおいて、フレネル
レンズシートによって作られる投写レンズの射出瞳の虚
像が画面縦寸法より小さくなり、観視位置から見ると投
写レンズの射出瞳が小面積部分のみで明るく見えるよう
になり、レンチキュラーレンズシートを組合せたときの
画面全体の明るさの均一性が良好ではなくなる。

【０１２３】一方、上下に隣接するユニットの境界部で
画像の明るさをほぼ同等にするためには、フレネルレン
ズシートの光出射面から出射する緑色映像光の出射角度
の垂直角度成分θｓが、１．７５度以下となるようにフ
レネルレンズを設計すればよい。ここで、出射角度の垂
直角度成分θｓとは、緑色の出射光線を、図３２に示す
Ｘ方向に垂直な垂直断面に投影した線がＺ方向となす角
度をいい、光束が発散のとき正の値をとるものとする。

【０１２４】このとき、背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを２段重ね、上段の画面の最下点と下段の画面の
最上点を注視点とした場合、下段の画面の正面方向５ｍ
の距離から観視すると、これらの２点の明るさは不連続
となるが、輝度比は１ｄＢ以下に収まり、実用上問題な
い水準となる。

【０１２５】さらに優れた性能を得るためには、フレネ
ルレンズシートの光出射面から出射する緑色映像光の出
射角度の垂直角度成分θｓを１．０度以下となるように
フレネルレンズを設計すればよい。このときは、下段の
画面の正面方向３ｍの距離から観視したときの輝度比が
１ｄＢ以下に収まる。

【０１２６】上記構成のレンチキュラーレンズシートと
フレネルレンズシートを組み合わせて透過型スクリーン
を構成すると、背面投写型画像ディスプレイユニット、
及びマルチスクリーンディスプレイ装置において、イン
ライン配置の中央に位置する投写型ブラウン管などの映
像発生源からの出射光は投写レンズを経て透過型スクリ
ーンに入射し、フレネルレンズシート４において若干の
発散光となって通過する。この時、スクリーン集中角が
１０度程度と大きい場合であっても、インライン配置さ
れた他の映像発生源から発してフレネルレンズを通過す
る映像光のレンズ面からの出射角は中心から周辺部まで
大きく変化せず、そのまま透過型スクリーンの映像観視
側に配置されたレンチキュラーシート３に入射し、この
レンチキュラーシート３の入射面と出射面に設けられた
レンチキュラーレンズの形状により画面水平方向の拡散
が制御され、水平指向特性が十分に広く、かつカラーシ
フトの発生が極めて少なく、広い適視領域が得られる。

【０１２７】なお、この場合、フレネルレンズシートか
らの赤色、緑色、及び青色の映像光の出射角度の水平角
度成分（それぞれ、α_R、α_G、α_B）のバランスをとっ
た設計とすれば、より一層の効果が得られる。

【０１２８】具体的には、次の条件式を満足するように
フレネルレンズシートを設計すればよい。

【０１２９】

【数１９】｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ｜＜｜θ／３｜より好ましくは、次の条件式を満足するようにすれば、
さらに充分な効果が得られる。

【０１３０】

【数２０】｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ｜＜｜θ／５｜上記の条件式を満足するフレネルレンズシートを用いた
透過型スクリーンによれば、画面明るさの均一性と画面
の色均一性の極めて良好なマルチスクリーンディスプレ
イ装置を実現することができる。

【０１３１】

【発明の実施の形態】まず最初に、本発明の透過型スク
リーンのレンチキュラーレンズシートの実施の形態の例
について図面を用いて説明する。

【０１３２】本発明の透過型スクリーンは、図３０に示
した従来の透過型スクリーンと同様に、少なくともフレ
ネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとを構
成要素として有している。従来技術としてのこれらのシ
ートの基本的な構成及び作用については、その概要を先
に述べたのでここでは説明を省略する。

【０１３３】図１、及び図２は、本発明の透過型スクリ
ーンのレンチキュラーレンズシート３における１対の光
入射面と光出射面の部分の横断面を示す拡大断面図であ
り、このうち図１には、光軸ｌ−ｌ’に平行に映像光線
が入射した場合の光線の概略の経路を示し、また、図２
には、光軸ｌ−ｌ’に対して斜め方向（スクリーン集中
角θが１０度に相当）から映像光線が入射した場合の光
線の概略の経路を示している。

【０１３４】これらの図において、１５Ｌ、１６Ｌは、
それぞれ第一のレンチキュラーレンズ面形状を有する光
入射面、第二のレンチキュラーレンズ面形状を有する光
出射面、１２は凸形突起部、１３は光吸収層である。

【０１３５】表３に、図１、及び図２に示すレンチキュ
ラーレンズシート３の光入射面１５Ｌ(表中ではＳ₀と表
示)と光出射面１６Ｌ（表中ではＳ₁と表示）のレンチキ
ュラーレンズ形状の設計例を示す。この設計例では、光
入射面１５Ｌのレンチキュラーレンズの有効半径Ｐ／２
は０．３６０５ｍｍである（ピッチＰの１／２倍）。

【０１３６】

【表３】

【０１３７】ここで、表３のレンズ形状のデータの読み
方は、前述の表１のレンズ形状のデータの読み方と同じ
である。

【０１３８】表３の設計例のレンチキュラーレンズシー
ト３の光入射面１５Ｌ及び光出射面１６Ｌに設けた第
一、第二のレンチキュラーレンズの形状について、図を
用いて詳細に説明する。

【０１３９】図３、及び図４は、表３の設計例の第一、
第二のレンチキュラーレンズの１対の部分の横断面を示
す拡大断面図であり、このうち図３には、緑色の映像光
線のうち投写レンズの射出瞳２０Ｇの中心を通る主光線
の光束が、光軸ｌ−ｌ’に平行に入射した場合の光線の
概略の経路を示す。また、図４には、赤色または青色の
映像光線のうち投写レンズの射出瞳２０Ｒまたは２０Ｂ
の中心を通る主光線の光束が、光軸ｌ−ｌ’に対して斜
め方向（スクリーン集中角θが１０度に相当）から入射
した場合の光線の概略の経路を示している。以下の説明
においても、説明を簡明にするため、レンチキュラーレ
ンズシート３への赤、緑、青の各色の入射光束について
は、それぞれ投写レンズの射出瞳２０Ｒ、２０Ｇ、２０
Ｂの中心を通る主光線の光束について述べることとす
る。

【０１４０】また、図５は、表３の設計例のレンチキュ
ラーレンズシート３の光入射面１５Ｌの第一のレンチキ
ュラーレンズの断面輪郭形状を、前述の数１４に示す関
数Ｚ（ｒ）で表したときの２次微分係数ｄ²Ｚ（ｒ）／
Ｄｒ²（以下、Ｚ″（ｒ）と略記する）を示す特性図で
ある。

【０１４１】同図において、横軸は、レンチキュラーレ
ンズの半径方向の距離ｒ（図３６に示すｒ軸座標によ
る）の、有効半径Ｐ／２に対する相対半径であり、縦軸
は、２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値である。

【０１４２】図３、図４、図５に示すように、表３のレ
ンチキュラーレンズシートの設計例では、光入射面１５
Ｌ、光出射面１６Ｌの各レンチキュラーレンズの断面輪
郭形状が下記のような設計となっている。

【０１４３】（１）光入射面１５Ｌの第一のレンチキュ
ラーレンズは、映像発生源側に凸形で、光軸に関してほ
ぼ対称であり、かつ、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のよ
うな負の縦球面収差特性を有している。

【０１４４】（ａ）映像光の光束のうち、光入射面１５
Ｌの第一のレンチキュラーレンズ面を光軸ｌ−ｌ’付近
（図３の緑色光の場合、半径方向の距離ｒが、概ね０≦
ｒ≦ｈ₁の範囲）において通過する光線が、光出射面の
レンチキュラーレンズ１６Ｌに至る手前で一旦結像する
（赤色光、青色光についても同様である）。この結果、
水平方向観視角が１０度から３５度にかけての相対輝度
を大きくすることができる。

【０１４５】（ｂ）映像光の光束のうち、光入射面１５
Ｌの第一のレンチキュラーレンズ面を光軸ｌ−ｌ’付近
（図３の緑色光の場合、半径方向の距離ｒが、概ね０≦
ｒ≦ｈ₁の範囲）で通過する光線の結像の位置が、光軸
ｌ−ｌ’から離れた場所（図３の緑色光の場合、半径方
向の距離ｒが、概ねｒ≧ｈ₂の範囲）を通過する光線の
結像位置より光入射面側（Ｚ軸の負の方向）にある（赤
色光、青色光についても同様である）。

【０１４６】（ｃ）光軸ｌ−ｌ’にほぼ平行な緑色光の
場合、図３に示すように緑色光の入射光束のうち、光軸
ｌ−ｌ’から離れた場所（半径方向の距離ｒが、概ねｒ
≧ｈ₂の範囲）を通過する光線は、光軸と交差せずに光
出射面１６Ｌの第二のレンチキュラーレンズに至る。

【０１４７】（２）光入射面１５Ｌの第一のレンチキュ
ラーレンズは、その断面輪郭形状を前述の数１４に示す
関数Ｚ（ｒ）で表したときの２次微分係数Ｚ″（ｒ）の
値が下記のような特性を有する形状とする。

【０１４８】（ｄ）２次微分係数Ｚ″（ｒ）は、相対半
径ｒ／（Ｐ／２）＝０の点（光軸上の点）で極小値Ｚ″
（０）＝３．５０となり、相対半径が０から大きくなる
につれて徐々に増加し、相対半径０．７５２の点（ｒ＝
ｈ₁の点）で極大値Ｚ″（ｈ₁）＝７．５４となり、相対
半径がさらに大きくなると２次微分係数Ｚ″（ｒ）は単
調減少となって、相対半径が０．９０付近の点（ｒ＝ｈ
₂の点）で符号が正から負に反転する。これにより、相
対半径が０から０．７５２にかけてはレンズ作用が強く
なり、相対半径が０．７５２から１．０にかけてはレン
ズ作用が弱まる形状となっている。

【０１４９】（ｅ）このとき比率ｐ＝Ｚ″（ｈ₁）／
Ｚ″（０）の値が２．１６となり、１．９５＜ｐ＜２．
２４の条件、さらには２．０８＜ｐ＜２．２３の条件を
満足する。

【０１５０】なお、従来技術によるレンチキュラーレン
ズシートでは、図３７に示したように、光入射面１５Ｌ
の第一のレンチキュラーレンズは、その断面輪郭形状を
表す関数Ｚ（ｒ）の２次微分係数Ｚ″（ｒ）は、ｒ＝０
（光軸上）で極小値となり、相対半径が大きくなるにつ
れて単調増加となっている。このため、レンズ作用が徐
々に強まる形状となっている。

【０１５１】（３）光出射面１６Ｌの第二のレンチキュ
ラーレンズは、画像観視側に凸形となり、かつ光軸に関
してほぼ対称である。

【０１５２】（４）光軸上における光入射面と光出射面
の距離（面間距離）ｔが、光入射面１５Ｌのレンチキュ
ラーレンズ面を半径ｒ＝±ｈ₁の点に入射する光軸ｌ−
ｌ’にほぼ平行な緑色光の光線が光軸ｌ−ｌ’を横切る
点と光入射面１５Ｌのレンチキュラーレンズの頂点との
距離Ｌより長く、同様にレンチキュラーレンズ面を半径
ｒ＝±ｈ₂の点に入射する光軸ｌ−ｌ’にほぼ平行な光
線が光軸ｌ−ｌ’を横切る点（図示せず）と光入射面１
５Ｌのレンチキュラーレンズの頂点との距離Ｌ′より短
く、Ｌ＜ｔ＜Ｌ′の関係を満足する。ただし、ｈ₁、ｈ₂
は、それぞれ、上述の２次微分係数Ｚ″（ｒ）が極大値
となる点と、符号が反転する点の半径ｒの値である。

【０１５３】光入射面１５Ｌ、光出射面１６Ｌの形状を
上記のような形状にしたときの、透過型スクリーンの水
平指向特性を次に示す。

【０１５４】図６、図７は、スクリーン集中角θが１０
度の投写光学系において、透過型スクリーン７として表
３に示した本実施例のレンチキュラーレンズシート３
と、表２に示した従来技術によるフレネルレンズシート
４を用いた場合について、個々の背面投写型画像ディス
プレイユニットの画面中心を注視点としたときの、緑の
水平指向特性と、赤と青の水平指向特性の計算結果をそ
れぞれ示す。計算にあたっては、スクリーン集中角θを
１０度とし、レンチキュラーレンズシート３は光拡散材
を有していないものとして計算した。

【０１５５】これらの図に示すように、本実施例による
レンチキュラーレンズシートによれば、従来スクリーン
と比べてカラ−シフトをほぼ半減でき、水平観視範囲を
±６５度と従来スクリーンに比べ大幅に拡大できる。

【０１５６】光入射面１５Ｌ、光出射面１６Ｌの形状を
上記のような形状にすると、図３、及び図４に示すよう
に、光軸ｌ−ｌ’から離れた場所を通過する光線は、光
出射面１６Ｌに臨界角に近い角度で入射するため映像光
線は光出射面１６Ｌにおいて大きく屈折する。このた
め、従来技術のレンチキュラーレンズシートに比べて、
各色の水平指向特性を大幅に拡大できる。

【０１５７】また、図４に示すように、スクリーン集中
角θが１０度程度と大きい場合でも、入射光束のほぼ中
心に位置する映像光線Ａは、光出射面１６Ｌで屈折した
のち光軸ｌ−ｌ’にほぼ平行に出射され、各色の水平指
向特性が近い特性となり、カラーシフトが大幅に低減す
る。

【０１５８】さらに、本実施例のレンチキュラーレンズ
シート３を構成要素に含む透過型スクリーンをマルチス
クリーンディスプレイ装置に使用することで、画面の色
均一性を向上することができる。以下その理由を図を用
いて説明する。

【０１５９】図８は、図６、及び図７と同じく、個々の
背面投写型画像ディスプレイユニットにおいて本実施例
のレンチキュラーレンズシート３を表２に示す従来技術
のフレネルレンズシートと組み合わせた場合の、画面水
平方向右端の中央（画面中心から約４５０ｍｍ）を注視
点としたときの、赤色映像光と青色映像光の水平指向特
性をシミュレーションにより求めたものである。なお、
この時のフレネルレンズシート４からの赤色映像光と青
色映像光の出射角度は、図４０に示した従来技術の透過
型スクリーンによる赤色映像光と青色映像光の水平指向
特性のシミュレーション時と同一条件としている。

【０１６０】上記の図８と図４０とを、それぞれの画面
中心における赤色映像光と青色映像光の水平指向特性で
ある図７及び図３９と比較すると、本実施例の透過型ス
クリーン、従来技術の透過型スクリーンをそれぞれ背面
投写型画像ディスプレイユニットに用いたときの画面の
色均一性の違いを説明できる。

【０１６１】すなわち、図４０を図３９と比較すると、
赤色と青色の水平指向特性の変化が大きいのに対し、図
８を図７と比較すると、赤色と青色の水平指向特性の変
化が小さくなっている。このとき、ある観視位置から画
面上の異なる注視点を観視したとき、それらの注視点の
水平方向観視角αは異なることになり、したがって、各
色の水平指向特性が近い特性であるほど画面の色均一性
は良好になる。本実施例の透過型スクリーンによれば、
水平方向のほとんどの観視位置において画面の色均一性
が優れており、スクリーン集中角が大きい場合であって
も広い適視領域を実現できる。

【０１６２】次に、この理由について図４を用いて説明
する。図４において、映像光線Ｒ５からＲ４の範囲の光
束及びＲ５’からＲ４’の範囲の光束は、光出射面１６
Ｌにおいて水平方向観視角αが±３０度を超える領域に
出射する。これらの光束は光入射面１５Ｌでは、図５に
おける２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値が減少する領域を通
過する。また、光出射面１６Ｌにおいては、光軸ｌ−
ｌ’付近のレンズ面の傾きが比較的小さい領域を通過す
る。光入射面１５Ｌと光出射面１６Ｌのレンチキュラー
レンズの形状は、上記の２点により、レンチキュラーレ
ンズシート３の光入射面１５Ｌへの映像光線の入射角が
若干変化しても、水平指向特性に与える影響が少なくて
すむ形状となっている。

【０１６３】以上説明したように、本実施例のレンチキ
ュラーレンズシート３を含む透過型スクリーン７によれ
ば、スクリーン集中角が１０度程度と大きい場合であっ
ても、水平指向特性が広く、カラーシフトが小さく、画
面の色均一性が良好になり、適視領域の広い背面投写型
画像ディスプレイユニット、及びそれを用いたマルチス
クリーンディスプレイ装置を実現することができる。

【０１６４】本実施例におけるレンチキュラーレンズシ
ート３の設計は前記の表３に記載した設計例に限定され
るものではなく、前述の課題を解決するための手段の項
に記載した設計の考え方の範囲内で変更することが可能
である。

【０１６５】表４、表５、及び表６に、図１、及び図２
に示すレンチキュラーレンズシート３の光入射面１５Ｌ
と光出射面１６Ｌのレンチキュラーレンズ形状の他の設
計例を示す。これらの表のデータの読み方は、前述の表
１の読み方と同様である。表４と表５の設計例ではレン
チキュラーレンズの有効半径Ｐ／２は０．３６０５ｍｍ
（ピッチＰの１／２倍）であるが、表６の設計例では
０．４２５ｍｍである。

【０１６６】

【表４】

【０１６７】

【表５】

【０１６８】

【表６】

【０１６９】これらの設計例の第一、第二のレンチキュ
ラーレンズの横断面は、図３、及び図４とほぼ同等であ
る。

【０１７０】また、表４、表５の設計例のレンチキュラ
ーレンズシート３の光入射面１５Ｌの第一のレンチキュ
ラーレンズについては、２次微分係数Ｚ″（ｒ）の特性
は図５とほぼ同等である。

【０１７１】表４の設計例の光入射面１５Ｌの第一のレ
ンチキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Ｚ（ｒ）
の２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値は、相対半径ｒ／（Ｐ／
２）＝０の点（光軸上の点）で極小値Ｚ″（ｒ）＝３．
３７となり、相対半径０．７５２の点（ｒ＝ｈ₁の点）
で極大値Ｚ″（ｈ₁）＝７．３９となり、比率ｐ＝Ｚ″
（ｈ₁）／Ｚ″（０）の値が２．１９となる。

【０１７２】表５の設計例の光入射面１５Ｌの第一のレ
ンチキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Ｚ（ｒ）
の２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値は、相対半径ｒ／（Ｐ／
２）＝０の点（光軸上の点）で極小値Ｚ″（ｒ）＝３．
４２となり、相対半径０．７５２の点（ｒ＝ｈ₁の点）
で極大値Ｚ″（ｈ₁）＝７．４２となり、比率ｐ＝Ｚ″
（ｈ₁）／Ｚ″（０）の値が２．１７となる。

【０１７３】また、図９は、表６の設計例のレンチキュ
ラーレンズシート３の光入射面１５Ｌの第一のレンチキ
ュラーレンズの断面輪郭形状を、前述の数１４に示す関
数Ｚ（ｒ）で表したときの２次微分係数Ｚ″（ｒ）を示
す特性図である。

【０１７４】同図において、横軸は、レンチキュラーレ
ンズの半径方向の距離ｒ（図３６に示すｒ軸座標によ
る）の、有効半径Ｐ／２に対する相対半径であり、縦軸
は、２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値である。

【０１７５】表６の設計例の光入射面１５Ｌの第一のレ
ンチキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Ｚ（ｒ）
の２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値は、相対半径ｒ／（Ｐ／
２）＝０の点（光軸上の点）で極小値Ｚ″（ｒ）＝２．
８６となり、相対半径０．７５３の点（ｒ＝ｈ₁の点）
で極大値Ｚ″（ｈ₁）＝６．２７となり、比率ｐ＝Ｚ″
（ｈ₁）／Ｚ″（０）の値が２．１９となる。

【０１７６】上記の表４、表５、及び表６の設計例のレ
ンチキュラーレンズシート３を用いたときの透過型スク
リーンの水平指向特性についても、前述の表３の設計例
の場合に近い特性となる。

【０１７７】図１０、図１１は、スクリーン集中角θが
１０度の投写光学系において、透過型スクリーン７とし
て表４に示した本実施例のレンチキュラーレンズシート
３と、表２に示した従来技術によるフレネルレンズシー
ト４を用いた場合について、個々の背面投写型画像ディ
スプレイユニットの画面中心を注視点としたときの、緑
の水平指向特性と、赤と青の水平指向特性の計算結果を
それぞれ示す。計算にあたっては、図６及び図７と同様
に、スクリーン集中角θを１０度とし、レンチキュラー
レンズシート３は光拡散材を有していないものとして計
算した。

【０１７８】これらの図に示すように、本実施例による
レンチキュラーレンズシートによれば、従来スクリーン
と比べてカラ−シフトをほぼ半減でき、水平観視範囲を
±６７度と従来スクリーンに比べ大幅に拡大できる。

【０１７９】図１２は、個々の背面投写型画像ディスプ
レイユニットにおいて本実施例のレンチキュラーレンズ
シート３を、後述の本発明によるフレネルレンズシート
と組み合わせた場合の、画面水平方向右端の中央（画面
中心から約４５０ｍｍ）を注視点としたときの、赤色映
像光と青色映像光の水平指向特性をシミュレーションに
より求めたものであり、詳しくは後述する。なお、この
時のフレネルレンズシート４からの赤色映像光と青色映
像光の出射角度は、図４０に示した従来技術の透過型ス
クリーンによる赤色映像光と青色映像光の水平指向特性
のシミュレーション時と同一条件としている。

【０１８０】これらの設計例によっても、前記の表３の
設計例の場合と同様に、スクリーン集中角が１０度程度
と大きい場合であっても、水平指向特性が広く、カラー
シフトが小さく、画面の色均一性が良好になり、適視領
域の広い背面投写型画像ディスプレイユニット、及びそ
れを用いたマルチスクリーンディスプレイ装置を実現す
ることができる効果がある。

【０１８１】なお、本実施例のレンチキュラーレンズシ
ート３においては、従来技術のレンチキュラーレンズシ
ート３の光出射面１６Ｌと同様に、映像光線の光束は光
出射面１６Ｌにおいて光軸の近傍付近に収斂されるた
め、光軸の近傍付近の両側の、隣接するレンズ面（レン
チキュラーレンズ面）との境界部付近においては光は通
らない。このため、その境界部分付近に凸形突起部１２
を設け、その上に有限幅の光吸収層１３が設けられてい
る。

【０１８２】この光吸収層１３は、照明光などの外光が
入射しても、そのうちの一部を反射せず吸収する機能を
有しており、明るい場所で画像を観視するときのコント
ラストを向上させる効果がある。

【０１８３】次に、本発明の透過型スクリーンのフレネ
ルレンズシートの実施の形態の例について図面を用いて
説明する。

【０１８４】従来のマルチスクリーンディスプレイ装置
においては、フレネルレンズシート４の物側共役点の位
置は、図３２に示されている緑の投写型ブラウン管用の
投写レンズの射出瞳２０Ｇの中心の位置に設定され、像
側共役点の位置は映像観視側の無限遠の位置に設定され
ていた。これにより、図３５に示したように、緑の投写
光束のうち投写レンズの射出瞳２０Ｇの中心を通る主光
線は、フレネルレンズシート４を通過すると全てスクリ
ーン面に垂直な平行光束に変換されるようになってい
た。

【０１８５】これに対し、本発明のフレネルレンズシー
ト４においては、物側共役点の位置は、従来のフレネル
レンズシートと同様に、緑の投写型ブラウン管用の投写
レンズの射出瞳２０Ｇの中心の位置に設定されるが、像
側共役点の位置も、物側共役点側に設定され、フレネル
レンズシート４からの出射する緑の映像光線が若干発散
光束となるようフレネルレンズ形状を設定する。

【０１８６】図１３は、本発明の背面投写型画像ディス
プレイユニットの透過型スクリーン７に使用されるフレ
ネルレンズシート４の光束変換作用の概略を示す平面図
であり、先に説明した図２９及び図３５と同様に、水平
面上に投写光学系を展開して描いてあるが、説明の都合
上、レンチキュラーレンズシート３は記載を省略してあ
る。

【０１８７】また、図２９においては投写レンズの光軸
のなすレンズ集中角θ′を表示していたが、図１３にお
いては、図３５と同様に、スクリーン集中角θを表示し
ている。そのほか、図２９、図３５と同等の部分には、
共通の符号を付して説明を省略する。

【０１８８】図１３において、フレネルレンズシート４
の物側共役点の位置は、緑の投写型ブラウン管用の投写
レンズの射出瞳２０Ｇの中心の位置に設定され、像側共
役点の位置も、物側共役点側に設定されており、緑の投
写光束のうち投写レンズの射出瞳２０Ｇの中心を通る主
光線は、フレネルレンズシート４を通過すると、若干発
散する光束に変換される。これにより、画面中央と周辺
部でのフレネルレンズシート４からの赤色映像光の出射
角度の水平角度成分α_Rと青色映像光の出射角度の水平
角度成分α_Bの変化が軽減できる。

【０１８９】なお、以下の説明においても、説明を簡明
にするため、フレネルレンズシート４からの赤、緑、青
の各色の出射光束については、それぞれ投写レンズの射
出瞳２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの中心を通る主光線の光束
について述べることとする。

【０１９０】表７、表８、及び表９に、図１３に示すフ
レネルレンズシート４の光入射面１８(レンズ面Ｓ₀)と
光出射面１９（レンズ面Ｓ₁）のフレネルレンズ形状の
設計例を示す。この設計例では、緑の物側共役点距離
（フレネルレンズシート４から物側共役点までの距離）
を７４５ｍｍに設定している。

【０１９１】これらの各表のレンズ形状のデータの読み
方は、前述の表２のレンズ形状のデータの読み方と同じ
である。

【０１９２】

【表７】

【０１９３】

【表８】

【０１９４】

【表９】

【０１９５】表７、表８、及び表９の設計例のフレネル
レンズシート４の光出射面１９に設けたフレネルレンズ
の形状について、図を用いて詳細に説明する。

【０１９６】図１４、図１５、及び図１６は、それぞ
れ、表７、表８、及び表９の設計例のフレネルレンズシ
ート４を図１３に示す投写光学系に用いたときの、フレ
ネルレンズシート４からの赤、緑、青の各色の投写光束
の出射角度の水平角度成分を計算した結果を示す。計算
にあたっては、スクリーン集中角θを１０度として計算
した。

【０１９７】図１４、図１５、及び図１６において、横
軸はフレネル中心からの距離ｒ、縦軸は赤、緑、青の映
像光の、フレネルレンズシートからの出射角度の水平角
度成分α_R、α_G、α_Bを示している。それぞれの符号は
図３２に示すＸ方向の正負、あるいは水平方向観視角α
の正負と同じとしている。

【０１９８】図１４に示す表７の設計例では、画面中央
と周辺部ではフレネルレンズシート４からの映像光線の
出射角度が若干変化する。画面中央では緑色映像光の出
射角が０度（フレネルレンズシート４の光軸に平行）赤
色映像光、青色映像光の出射角がそれぞれ１０度、−１
０度であるのに対して例えば画面水平方向右端の中央に
おいては、緑色光がα_G＝１．４度、赤色光がα_R＝９．
４度、青色光がα_B＝−９．５度となり、α_Rとα_Bはそ
の絶対値が画面中央より小さく、また、｜α_R＋α_B｜は
−０．１度となるのに対し、θ／３は３．３３度、θ／
５は２度であり、既述の次式の条件をいずれも満足する
構成となっている。

【０１９９】

【数２１】｜α_R＋α_B｜＜｜θ／３｜

【０２００】

【数２２】｜α_R＋α_B｜＜｜θ／５｜また、｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ｜＝２．５度
となることから、既述の次式の条件も満足され、レンチ
キュラーレンズシート３と組み合わせたときの画面の明
るさの均一性と色の均一性が両立する構成となってい
る。

【０２０１】

【数２３】｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ｜＜｜θ／３｜図１５に示す表８の設計例では、同様に、画面水平方向
右端の中央においては、緑色光がα_G＝０．７５度、赤
色光がα_R＝９．２度、青色光がα_B＝−１０．２度とな
り、｜α_R＋α_B｜は−１．０度となるので、上記の数１
６及び数１７の条件がいずれも満足される構成となって
いる。

【０２０２】また、｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ
｜＝１．７５度となることから、既述の数１９の条件と
次式の条件が満足される構成となっている。

【０２０３】

【数２４】｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ｜＜｜θ／５｜図１６に示す表９の設計例でも同様に、画面水平方向右
端の中央において、緑色光がα_G＝０．６５度、赤色光
がα_R＝８．９度、青色光がα_B＝−１０．６度となり、
｜α_R＋α_B｜は−１．７度、｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜
α_B＋θ｜は２．３５度となることから、上記の数１
６、数１７、及び数１９の条件がいずれも満足される構
成となっている。

【０２０４】これらの例では、画面水平方向の全領域に
おいて、α_Rとα_Bの絶対値はほぼ等しい値となり、その
差が従来技術によるフレネルレンズシートより小さくな
っている。

【０２０５】なお、図４２に示した従来のフレネルレン
ズシートでは、｜α_R＋α_B｜の値、｜α_R−θ｜＋｜α_G
｜＋｜α_B＋θ｜値はいずれも３．６度である。

【０２０６】このために、実際の透過型スクリーンにお
いては、フレネルレンズシート４の観視側に位置するレ
ンチキュラーレンズ３への赤色映像光と青色映像光の入
射角度の水平角度成分が画面全領域でほぼ等しくなるた
め、赤色映像光と青色映像光の指向特性がスクリーンの
全領域でほぼ一致する。

【０２０７】図１２は、表８に示した設計例のフレネル
レンズシートと、前述の表４に示した設計例のレンチキ
ュラーレンズシートを組み合わせたときの、画面水平方
向右端の中央における赤色映像光と青色映像光の水平指
向特性をシミュレーションにより求めた結果の特性図で
ある。この組み合わせの場合の画面中心における赤色映
像光と青色映像光の水平指向特性は、先に説明した図１
１に示した図と同等である（フレネルレンズシートの共
役点距離をどのように設計しても、画面中心ではフレネ
ルレンズシートは実質的にほぼ平行平板であることによ
る）。したがって、図１２は図１１と比較してよく、こ
の比較により、画面水平方向右端の中央における赤色映
像光と青色映像光の水平指向特性は、画面中央における
特性とほぼ同様な特性であることがわかる。

【０２０８】これにより、個々の背面投写型画像ディス
プレイユニットのスクリーン上に表示された映像を観視
した場合には、色の均一性に優れた映像を観視できる。

【０２０９】なお、上記の説明においては、フレネルレ
ンズシートからの赤、緑、青の各色の光線の出射角度の
水平角度成分として、画面の中心を通る水平線上の注視
点のみに着目して説明した。実際にフレネルレンズ形状
を設計する上で実用的にはこれでほぼ十分であるが、さ
らに高精度に設計を行おうとする場合には、画面上端部
の水平線上、及び画面下端部の水平線上の注視点等、画
面全体にわたって配慮して設計をすればよい。

【０２１０】上記の説明においては、フレネルレンズシ
ート４の像側共役点の位置を、映像発生源側に設定し、
フレネルレンズシート４からの出射する緑の映像光線が
若干発散光束となるようフレネルレンズ形状を設定する
と述べた。しかしながら、緑の映像光線が発散しすぎた
場合には、各背面投写型画像ディスプレイユニットの画
面周辺部の明るさが暗くなったり、背面投写型画像ディ
スプレイユニットを積み上げてマルチスクリーンディス
プレイを構成したときに上下に隣接するユニットの境界
部で画像の明るさに段差を生じたりすることがある。こ
のような副作用を防ぐため、各背面投写型画像ディスプ
レイユニットの画像の明るさの均一性を向上するととも
に、上下に隣接するユニットの境界部で画像の明るさを
ほぼ同等にしなければならない。以下、その方法につい
て説明する。

【０２１１】まず、背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの画面全体の明るさの均一性を向上するための技術手
段について図１７により説明する。

【０２１２】図１７は、本発明の背面投写型画像ディス
プレイユニットの透過型スクリーン７に使用されるフレ
ネルレンズシ−ト４の光束変換作用の概略を示す縦断面
図であり、先に図１３に水平面上に展開して示した投写
光学系の縦断面図に相当する。

【０２１３】また、図１８は、背面投写型画像ディスプ
レイユニットの投写光学系における、緑色用の投写レン
ズ６の射出瞳２０Ｇとフレネルレンズシート４の位置関
係の概略を示す斜視図である。図１７、図１８とも説明
の都合上、レンチキュラーレンズシート３は記載を省略
してある。

【０２１４】これらの図に示すように、本発明の実施例
では、フレネルレンズシート４において、物側共役点Ａ
を投写レンズ６の射出瞳の中心に配置し、像側共役点Ｂ
を物側共役点Ａより映像発生源側に配置し、物側共役点
Ａと像側共役点Ｂの間にフレネル焦点Ｆが存在するよう
に設定されている。

【０２１５】このとき、近軸近似では、物側共役点Ａか
らフレネルレンズシート４までの距離（以下、物側共役
点距離という）をＬａとし、フレネルレンズシート４か
ら像側共役点Ｂまでの距離（以下、像側共役点距離とい
う）をＬｂとし、フレネルレンズの焦点距離をｆｃとす
ると、次の関係がある。ただし、Ｌａ、Ｌｂ、ｆｃはい
ずれも正の値とする。

【０２１６】

【数２５】１／Ｌａ−１／Ｌｂ＝１／ｆｃ

【０２１７】

【数２６】Ｌａ＜ｆｃ＜Ｌｂ上記のような構成の場合、像側共役点Ｂの位置には投写
レンズ６の射出瞳の虚像が存在することになり、これ
は、虫眼鏡などの拡大鏡で、その焦点距離より近くにあ
る物を拡大した虚像を観察するのと同等の原理の構成に
なる。

【０２１８】このときの拡大倍率Ｍは、次式のように、
物側共役点距離Ｌａに対する像側共役点距離Ｌｂの比率
によって得られる。

【０２１９】

【数２７】Ｍ＝Ｌｂ／Ｌａこのとき、透過型スクリーンの画面垂直寸法Ｈと投写レ
ンズ６の射出瞳の直径Ｄの関係が、次式を満足するよう
にフレネルレンズシート４と投写レンズを配置すれば透
過型スクリーン７の画面垂直寸法いっぱいに明るい映像
を得ることができる。

【０２２０】

【数２８】Ｄ×Ｌｂ／Ｌａ≧Ｈ図１９は、前述の本発明の実施例のフレネルレンズシー
ト４の設計例による拡大倍率を示す特性図である。同図
において、横軸は画面中心からの距離ｒを画面対角隅ま
での有効半径で正規化した相対半径であり、縦軸はフレ
ネルレンズシートにより得られる虚像の拡大倍率Ｍであ
る。

【０２２１】図中の条件１の実線は、表８の設計例のフ
レネルレンズの拡大倍率を示し、また条件２の破線は表
７のフレネルレンズの拡大倍率を示している。

【０２２２】本発明による個々の背面投写型画像ディス
プレイユニットにおいては、上述のように、フレネルレ
ンズシート４により投写レンズ６の射出瞳の拡大虚像を
作ることにより、画面全体の明るさの均一性を向上して
いる。

【０２２３】次に、背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを組み上げてマルチスクリーンディスプレイ装置を構
成したときの、上下に隣接するユニットの境界部におけ
る画像の明るさの均一性を向上するための技術手段につ
いて説明する。

【０２２４】図２０は、背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを２段重ねた場合の隣接する２つの注視点と、観
視位置Ａ、及び観視位置Ｂとの位置関係の概略を示す縦
断面図である。

【０２２５】また、図２１は、図２０における注視点付
近（Ｃ部）を拡大して示す縦断面図である。

【０２２６】前述のように、フレネルレンズシート４の
像側共役点の位置を、映像発生源側に設定し、フレネル
レンズシート４からの出射する緑の映像光線が発散光束
となるようフレネルレンズ形状を設定すると、図２０、
及び図２１に示すように背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを２段重ねた場合、隣接する２つの注視点（両図
におけるａ点とｂ点）を、例えば、観測位置Ｂ（ディス
プレイユニットからの距離は３ｍ）及び観測位置Ａ（デ
ィスプレイユニットからの距離は５ｍ）から観視した場
合のスクリーン上の注視点ａ点の明るさと注視点ｂ点の
明るさは不連続となる。

【０２２７】図２２は、図２０、及び図２１に示す観視
位置Ａ、Ｂから、隣接する注視点ａ点と注視点ｂ点を観
視したときの、注視点ａ点の輝度Ｂａと注視点ｂ点の輝
度Ｂｂの比率を対数表示した特性図である。

【０２２８】同図において、横軸はフレネルレンズシー
ト４の光出射面１９から出射する緑色映像光の出射角度
の垂直角度成分θｓであり、縦軸はｌｏｇ（Ｂａ／Ｂ
ｂ）の値である。出射角度の垂直角度成分θｓとは、図
２１に示すように、緑色の出射光線を、図３２に示すＸ
方向に垂直な垂直断面に投影した線がＺ方向となす角度
をいい、光束が発散のときの符号を正とする。

【０２２９】上記の隣接する２つの注視点の明るさの比
率がどの程度まで許容できるかについて、実際にフレネ
ルレンズシート４を試作して比較検討を行った結果、デ
ィスプレイユニットから５ｍ離れている観視点Ａから観
視したときに、輝度比が１ｄＢ原２ｄＢ以下であれば実
用上問題ないことが判った。すなわち、緑色映像光の出
射角度の垂直角度成分θｓが１．７５度以下となるよう
にフレネルレンズシート４のフレネルレンズを設計すれ
ばよい。

【０２３０】前述の表７、表８、表９に示したフレネル
レンズの設計例では、それぞれ図１４、図１５、図１６
に示すように、フレネルレンズの有効半径に対する相対
半径が０．６となるｒ＝３３５ｍｍ付近の緑色光の出射
角度の水平角度成分がそれぞれ１．２度、０．７度、
０．５度となっており、これらは画面上端における緑色
光の出射角度の垂直角度成分θｓと読み替えることがで
きるので、いずれも上記の条件を満足する設計となって
いる。

【０２３１】さらに優れた性能を得るためには、ディス
プレイユニットから３ｍ離れている観視点Ｂから観視し
たときに、輝度比が１ｄＢ以下になるようにすればよ
く、この時の緑色映像光の出射角度の垂直角度成分θｓ
は１．０度以下となるようにフレネルレンズシート４の
フレネルレンズを設計すればよい。

【０２３２】前述のフレネルレンズの設計例のうちで
は、表８、表９に示した設計例がこの条件を満足する設
計となっている。

【０２３３】以上述べたように、本実施例のフレネルレ
ンズシートによれば、スクリーン集中角が１０度程度と
大きい場合であっても、画面の明るさの均一性が良好な
背面投写型画像ディスプレイユニット、及びマルチスク
リーンディスプレイ装置を実現することができる効果が
ある。

【０２３４】さらに、前述のレンチキュラーレンズシー
トと組み合わせれば、画面明るさの均一性向上と画面の
色均一性の向上を両立させた背面投写型画像ディスプレ
イユニット、及びマルチスクリーンディスプレイ装置を
実現することができる効果がある。

【０２３５】なお、本発明の透過型スクリーンにおいて
は、フレネルレンズシート４の基材１７及びレンチキュ
ラーレンズシート３の基材１４はいずれも透明熱可塑性
樹脂としており、これらの屈折率は一般に１．５０程度
である。映像光線がそれぞれのシート面に垂直に入射す
る場合において、光の反射率は、よく知られているよう
に、１面ごとに４％程度である。この反射による反射光
線は、投写光学系内で迷光となり、最終的にスクリーン
画面に到達すると画像のコントラストの低下を招くと共
に、フォーカス特性の低下を招く。

【０２３６】これに対し、レンチキュラーシート３とフ
レネルレンズシート４の表面に反射防止処理を施すこと
で、不要反射光によりスクリーン上の像がぼやけること
なく、良好なフォーカス特性が得られ、かつ、映像光が
スクリーンを通過する途中での光損失がなく、スクリー
ン上の画面の明るさとコントラストの特性は良好なもの
となる。

【０２３７】本発明の他の実施例について、以下説明す
る。

【０２３８】図２３は、本発明の第二の実施例の透過型
スクリーンの構成の概略を示す斜視図である。図３０に
示す透過型スクリーンとの相違点は、フレネルレンズシ
ート４の光入射面にスクリーン画面水平方向を長手方向
とするレンチキュラーレンズを画面垂直方向に連続して
配置した形状として、映像光の画面垂直方向の光拡散を
レンチキュラーレンズシート３内の光拡散材１１と分担
している点である。

【０２３９】図２４は、本発明の第三の実施例の透過型
スクリーンの構成の概略を示す斜視図である。図３０に
示す透過型スクリーンとの相違点は、フレネルレンズシ
ート４とレンチキュラーレンズシート３の間に、光入射
面にスクリーン画面水平方向を長手方向とするレンチキ
ュラーレンズを画面垂直方向に連続して配置した光入射
面形状２１を有する垂直レンチキュラーレンズシート２
０が配置され、これにより、映像光の画面垂直方向の光
拡散をレンチキュラーレンズシート３内の光拡散材１１
と分担している点である。

【０２４０】また、本実施例のほかに、前述の垂直レン
チキュラーレンズシート２０の形状を、光出射面もしく
は、光出射面と光入射面の両面にスクリーン画面水平方
向を長手方向とするレンチキュラーレンズを画面垂直方
向に連続して配置した面形状を有する垂直レンチキュラ
ーレンズシート２０を配置することで、映像光の画面垂
直方向の光拡散をレンチキュラーレンズシート３内の光
拡散材１１と分担するような構成としても実質的に本発
明に含まれることは言うまでもない。

【０２４１】図２５は、本発明の第四の実施例の透過型
スクリーンの構成の概略を示す斜視図である。この実施
例の透過型スクリーンにおいては、図２５に示すような
ダークティント板２４を、前述の第三の実施例の透過型
スクリーン７の映像観視側に配置する。このダークティ
ント板２４は、半透明に着色された熱可塑性樹脂材料よ
り成り、投写された画像光より外光を多く吸収する機能
を有している。すなわち、映像発生源から観視者に至る
投写画像光は、ダークティント板２４を１回だけ透過す
るために光量がダークティント板２４の透過率に比例し
て減衰するのに対し、照明光などの外光が透過型スクリ
ーンで反射されて観視者に至るときは、ダークティント
板２４の映像観視側の出射面で反射される光を除き、ダ
ークティント板２４を少なくとも１往復通るため、光量
がダークティント板２４の透過率の２乗に比例して減衰
する。

【０２４２】これにより、投写光より外光の方が損失光
の比率が大きくなり、照明光などの外光があるときのコ
ントラストが向上する効果がある。

【０２４３】さらに、ダークティント板２４の光出射面
２６の表面処理として、防眩処理を行ったときは、映像
観視側の物体や照明光などのスクリーン画面への映り込
みを防止できる効果がある。また、同じく帯電防止処理
を行ったときは、ダークティント板２４の表面の帯電に
より塵埃が付着するのを防止できる効果がある。さら
に、ハードコーティング処理などの表面硬化処理を施し
たときは、映像観視側から何らかの物体が衝突しても光
吸収シートの表面に傷がつきにくくなる効果がある。

【０２４４】これらの第二、第三、第四の実施例におい
て、第一の実施例と同様の設計のレンチキュラーレンズ
シートとフレネルレンズシートと用いれば、前述の第一
の実施例と同様、画面明るさの均一性向上と画面の色均
一性の向上を両立させた透過型スクリーン、背面投写型
画像ディスプレイユニット、及びマルチスクリーンディ
スプレイ装置を実現することができる効果がある。

【０２４５】以上の説明は、赤，緑，青，の単色の投写
型ブラウン管３本を用いた光学系、及びその光学系を使
用した画像ディスプレイ装置とマルチスクリーンディス
プレイ装置に関して行ったが、ブラウン管の本数を６
本、９本等に増やした場合、あるいは、映像発生源がス
ライドフィルムのようなカラー画像（光学系の途中で合
成する場合も含む）を１本の投写レンズで投写する光学
系、及びその光学系を使用した画像ディスプレイ装置の
場合にも、実質的に本発明に含まれることは言うまでも
ない。

【０２４６】また、以上の説明では、マルチスクリーン
ディスプレイ装置として、専ら、各背面投写型画像ディ
スプレイユニットの透過型スクリーンの画面が平面状に
つながるように、背面投写型画像ディスプレイユニット
を組み上げた例を念頭において説明してきた。しかしな
がら、マルチスクリーンディスプレイ装置の形態につい
てはこれに限定されるものではなく、例えば、本発明の
出願人が先に提案した特願平７−１２８２６号公報、特
願平７−１５０３６７号公報の出願にあるように、透過
型スクリーンの画面が多面体状、または多面体の一部と
なるように背面投写型画像ディスプレイユニットを連結
して構成される形態も考えられ、このようなマルチスク
リーンディスプレイにおいて本発明を実施する場合に
は、隣接する背面投写型画像ディスプレイ装置のそれぞ
れの前記透過型スクリーンのフレネルレンズシートから
出射する緑色映像光の主光線の光束が、その隣接部で、
互いに一部の領域が重なるようにするとともに、赤色映
像光の主光線の光束と青色映像光の主光線の光束につい
ては、フレネルレンズシートから出射するときに隣接す
るフレネルレンズシートから出射する同色の光束とそれ
ぞれほぼ接するように構成することにより、本発明の効
果を得ることができる。

【０２４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、投写型
ブラウン管などの映像発生源からの映像光が、投写レン
ズを経て、透過型スクリーンに入射する投写光学系にお
いて、本発明によれば、スクリーン集中角θが１０度程
度と大きい場合であっても、スクリーン画面水平方向の
指向特性の大幅改善とカラーシフトの大幅低減がレンチ
キュラーレンズシート３の光入射面の第一のレンチキュ
ラーレンズ及び、光出射面の第二のレンチキュラーレン
ズの形状最適化により実現し、広い適視領域が実現でき
る効果がある。

【０２４８】また、フレネルレンズシートの像側共役点
距離を最適設計し、画面の全領域においてフレネルレン
ズシートからの青色映像光と赤色映像光の出射角度がほ
ぼ等しくなるようにすることで、画像の色の均一性を向
上し、画面の色づきを低減できる効果がある。

【０２４９】さらに、これらのレンチキュラーレンズシ
ートとフレネルレンズシートを組み合わせることによ
り、画像の明るさの均一性と色の均一性を両立した背面
投写型画像ディスプレイユニット、及びマルチスクリー
ンディスプレイ装置が実現できる効果がある。

【０２５０】また、フレネルレンズシート４とレンチキ
ュラーレンズシート３の表面に反射防止処理を行うこと
で、不要反射光が低減されるので、画像のコントラスト
の低下及びフォーカス特性の低下を招くことがない。

【０２５１】以上の述べたように本発明の透過型スクリ
ーンを用いることでマルチスクリーンディスプレイ装置
の光学性能が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート３における１対の光入射面と光出射面の部分
の横断面を示す拡大断面図である。

【図２】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート３における１対の光入射面と光出射面の部分
の横断面を示す拡大断面図である。

【図３】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート３の表３に示す設計例の第一、第二のレンチ
キュラーレンズの１対の部分の横断面を示す拡大断面図
である。

【図４】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート３の表３に示す設計例の第一、第二のレンチ
キュラーレンズの１対の部分の横断面を示す拡大断面図
である。

【図５】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート３の表３に示す設計例の第一のレンチキュラ
ーレンズの断面輪郭形状を関数Ｚ（ｒ）で表したときの
２次微分係数ｄ²Ｚ（ｒ）／Ｄｒ²の値を示す特性図であ
る。

【図６】表３に示した本発明の実施例のレンチキュラー
レンズシート３と、表２に示した従来技術によるフレネ
ルレンズシート４を組み合わせた透過型スクリーンの緑
の水平指向特性を示す特性図である。

【図７】表３に示した本発明の実施例のレンチキュラー
レンズシート３と、表２に示した従来技術によるフレネ
ルレンズシート４を組み合わせた透過型スクリーンの赤
と青の水平指向特性を示す特性図である。

【図８】表３に示した本発明の実施例のレンチキュラー
レンズシート３と、表２に示した従来技術によるフレネ
ルレンズシート４を組み合わせた透過型スクリーンの赤
と青の水平指向特性を示す特性図である。

【図９】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート３の表６に示す設計例の第一のレンチキュラ
ーレンズの断面輪郭形状を関数Ｚ（ｒ）で表したときの
２次微分係数ｄ²Ｚ（ｒ）／Ｄｒ²の値を示す特性図であ
る。

【図１０】表４に示した本発明の実施例のレンチキュラ
ーレンズシート３と、表２に示した従来技術によるフレ
ネルレンズシート４を組み合わせた透過型スクリーンの
緑の水平指向特性を示す特性図である。

【図１１】表４に示した本発明の実施例のレンチキュラ
ーレンズシート３と、表２に示した従来技術による

【図１２】表４に示した本発明の実施例のレンチキュラ
ーレンズシート３と、表に示した本発明の実施例のフレ
ネルレンズシート４を組み合わせた透過型スクリーンの
赤と青の水平指向特性を示す特性図である。

【図１３】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの透過型スクリーン７に使用されるフレネルレンズシ
ート４の光束変換作用の概略を示す平面図である。

【図１４】本発明の実施例の透過型スクリーンに表７に
示す設計例のフレネルレンズシート４を用いたときの、
フレネルレンズシート４からの赤、緑、青の各色の映像
光の主光線の出射角度の水平角度成分の特性図を示す。

【図１５】本発明の実施例の透過型スクリーンに表８に
示す設計例のフレネルレンズシート４を用いたときの、
フレネルレンズシート４からの赤、緑、青の各色の映像
光の主光線の出射角度の水平角度成分の特性図を示す。

【図１６】本発明の実施例の透過型スクリーンに表９に
示す設計例のフレネルレンズシート４を用いたときの、
フレネルレンズシート４からの赤、緑、青の各色の映像
光の主光線の出射角度の水平角度成分の特性図を示す。

【図１７】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの透過型スクリーン７に使用されるフレネルレンズシ
−ト４の光束変換作用の概略を示す縦断面図である。

【図１８】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの投写光学系における、緑色用の投写レンズ６の射出
瞳２０Ｇとフレネルレンズシート４の位置関係の概略を
示す斜視図である。

【図１９】本発明の実施例のフレネルレンズシート４の
設計例による拡大倍率を示す特性図である。

【図２０】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを２段重ねた場合の隣接する２つの注視点と、観視位
置Ａ、及び観視位置Ｂとの位置関係の概略を示す縦断面
図である。

【図２１】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを２段重ねた場合の隣接する２つの注視点付近（Ｃ
部）を拡大して示す縦断面図である。

【図２２】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを２段重ねた場合の隣接する２つの注視点を、観視位
置Ａ、Ｂから観視したときの、注視点ａ点の輝度Ｂａと
注視点ｂ点の輝度Ｂｂの比率を対数表示した特性図であ
る。

【図２３】本発明の第二の実施例の透過型スクリーンの
構成の概略を示す斜視図である。

【図２４】本発明の第三の実施例の透過型スクリーンの
構成の概略を示す斜視図である。

【図２５】本発明の第四の実施例の透過型スクリーンの
構成の概略を示す斜視図である。

【図２６】一般的な一体型マルチスクリーンディスプレ
イ装置の一例を示す斜視図である。

【図２７】図２６に示すマルチスクリーンディスプレイ
装置の縦断面の要部を示す断面図である。

【図２８】マルチスクリーンディスプレイ装置において
使用される透過型スクリーンの一例の要部を示す斜視図
である。

【図２９】背面投写型画像ディスプレイユニットの投写
光学系を水平面上に展開したときの概略を示す平面図で
ある。

【図３０】背面投写型画像ディスプレイユニットの投写
光学系に使用される従来技術の透過型スクリーン７の一
例の基本構成の要部を示す斜視図である。

【図３１】図３０に示したレンチキュラーレンズシート
３の第一、第二のレンチキュラーレンズが対向する部分
の縦断面を示す断面図である。

【図３２】透過型スクリーンに映出された映像を観視す
るときの水平方向観視角α及び垂直方向観視角βを示す
概略斜視図である。

【図３３】図３０に示した従来技術の透過型スクリーン
７のレンチキュラーレンズシート３のＡ部の横断面にお
ける緑の光束の光線追跡図である。

【図３４】図３０に示した従来技術の透過型スクリーン
７のレンチキュラーレンズシート３のＡ部の横断面にお
ける赤（または青）の光束の光線追跡図である。

【図３５】従来の背面投写型画像ディスプレイユニット
の透過型スクリーン７に使用されるフレネルレンズシー
ト４の光束変換作用の概略を示す平面図である。

【図３６】レンズ形状を定義するための座標軸を示す説
明図である。

【図３７】表１に示す従来技術の透過型スクリーン７の
レンチキュラーレンズシート３の光入射面１５Ｌのレン
チキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Ｚ（ｒ）の
２次微分係数Ｚ″（ｒ）の値を示す特性図である。

【図３８】従来技術の透過型スクリーン７として、表１
に示したレンチキュラーレンズシート３と表２に示した
フレネルレンズシート４を用いた場合の緑の水平指向特
性を示す特性図である。

【図３９】従来技術の透過型スクリーン７として、表１
に示したレンチキュラーレンズシート３と表２に示した
フレネルレンズシート４を用いた場合の赤と青の水平指
向特性を示す特性図である。

【図４０】従来技術の透過型スクリーン７として、表１
に示したレンチキュラーレンズシート３と、表２に示し
たフレネルレンズシート４を用いた場合の赤と青の水平
指向特性を示す特性図である。

【図４１】従来技術による一般的な透過型スクリーンの
垂直指向特性を示す特性図である。

【図４２】表２に示す従来技術の透過型スクリーン７の
フレネルレンズシート４の赤、緑、青の投写光束の出射
角度の水平角度成分を示す特性図である。

【図４３】レンチキュラーレンズの横断面における一般
的な縦球面収差を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１…マルチスクリーンディスプレイ装置本体、２…スクリーン枠、３…レンチキュラーレンズシート、４ａ，４ｂ，４ｃ…フレネルレンズシート、５ａ，５ｂ…光路折り返し用ミラー、６ａ，６ｂ，６Ｂ，６Ｇ，６Ｒ…投写レンズ、７…透過型スクリーン、８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…投写型ブラウン管、９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ…光軸、１４，１７，２３，２７…基材、１５，１８，２１，２５…光入射面、１３…光吸収層、１６，１９，２２，２６…光出射面、１２…凸形突起部、１５（Ｓ₀）…光入射面、１６（Ｓ₁）…光出射面。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年４月１日（２００３．４．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像発生源の映像光が投写レンズを介して
入射され、光入射面に、画面垂直方向に延びるレンチキュラーレン
ズを複数個、画面水平方向に配列したレンチキュラーレ
ンズシートと、該レンチキュラーレンズシートの映像発
生源側に配置され、フレネルレンズ面を少なくとも１面
有するフレネルレンズシートとを備えた透過型スクリー
ンにおいて、前記レンチキュラーレンズの、各々の断面輪郭形状は、
前記映像発生源側に凸で、かつ負の縦球面収差を発生さ
せるとともに、前記レンチキュラーレンズ面をその光軸
から離れた場所で通過する光軸と略平行な光線が、光軸
と交差せずにレンチキュラーレンズの出射面に至るよう
な非球面形状を為すことを特徴とする透過型スクリー
ン。

【請求項２】前記映像光のうち、前記レンチキュラーレ
ンズのレンズ面を光軸付近で通過する光線の結像位置
が、前記レンチキュラーレンズシートの光出射面の手前
にあることを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリ
ーン。

【請求項３】前記レンチキュラーレンズの断面輪郭形状
を表わす関数Ｚ(ｒ)の２次微分係数Ｚ''(ｒ)の値(但
し、ｒは前記レンチキュラーレンズの光軸から半径方向
のレンズ面までの距離)は、相対半径(＝ｒ／(Ｐ／２)：
但し、Ｐを前記レンチキュラーレンズのピッチ)が０か
ら大きくなるにつれて増加して極大値となり、前記相対
半径がさらに大きくなると前記極大値から単調減少する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の透過型スク
リーン。

【請求項４】映像発生源の映像光が投写レンズを介して
入射され、光入射面に、画面垂直方向に延びる第一のレンチキュラ
ーレンズを複数個、画面水平方向に配列し、光出射面
に、画面垂直方向に延びる第二のレンチキュラーレンズ
を複数個、前記第一のレンチキュラーレンズと対向する
ように画面水平方向に配列したレンチキュラーレンズシ
ートと、該レンチキュラーレンズシートの映像発生源側
に配置され、フレネルレンズ面を少なくとも１面有する
フレネルレンズシートとを備えた透過型スクリーンにお
いて、前記第一のレンチキュラーレンズの、各々の断面輪郭形
状は、前記映像発生源側に凸で、かつ負の縦球面収差を
発生させるとともに、前記第一のレンチキュラーレンズ
面をその光軸から離れた場所で通過する光軸と略平行な
光線が、光軸と交差せずに第二のレンチキュラーレンズ
面に至るような非球面形状を為すことを特徴とする透過
型スクリーン。

【請求項５】前記映像光のうち、前記第一のレンチキュ
ラーレンズのレンズ面を光軸付近で通過する光線の結像
位置が、前記第二のレンチキュラーレンズのレンズ面よ
りも手前にあることを特徴とする請求項４に記載の透過
型スクリーン。

【請求項６】前記第一のレンチキュラーレンズの断面輪
郭形状を表わす関数Ｚ(ｒ)の２次微分係数Ｚ''(ｒ)の値
(但し、ｒは前記第一のレンチキュラーレンズの光軸か
ら半径方向のレンズ面までの距離)は、相対半径(＝ｒ／
(Ｐ／２)：但し、Ｐを前記第一のレンチキュラーレンズ
のピッチ)が０から大きくなるにつれて増加して極大値
となり、前記相対半径がさらに大きくなると前記極大値
から単調減少することを特徴とする請求項４または５に
記載の透過型スクリーン。

【請求項７】前記第二のレンチキュラーレンズの断面輪
郭形状は、画像観視側に凸形であることを特徴とする請
求項４に記載の透過型スクリーン。

【請求項８】前記関数Ｚ(ｒ)が、下式であることを特徴
とする請求項３または６に記載の透過型スクリーン。

【数１４】

【請求項９】前記２次微分係数Ｚ''(ｒ)の前記極大値を
該２次微分係数Ｚ''(ｒ)の極小値で除して得られる比率
ｐの値が、

【数９】１．９５＜ｐ＜２．２４を満足することを特徴とする請求項３または６に記載の
透過型スクリーン。

【請求項１０】前記２次微分係数Ｚ''(ｒ)の前記極大値
を該２次微分係数Ｚ''(ｒ)の極小値で除して得られる比
率ｐの値が、

【数１０】２．０８＜ｐ＜２．２３を満足することを特徴とする請求項３または６に記載の
透過型スクリーン。

【請求項１１】前記第一のレンチキュラーレンズの断面
輪郭形状を前記の関数Ｚ(ｒ)で表したときの前記２次微
分係数Ｚ''(ｒ)が、極大値をとる点と、符号が反転する
点のｒ軸座標の値をそれぞれｈ₁、ｈ₂とし、前記第一の
レンチキュラーレンズに、光軸にほぼ平行にｒ＝ｈ₁、
及びｒ＝ｈ₂の位置において入射し屈折した光線が光軸
を横切る点のＺ軸座標の値を、それぞれ、Ｚ＝Ｌ、Ｚ＝
Ｌ′としたとき、前記第一のレンチキュラーレンズの面
と前記第二のレンチキュラーレンズの面とが光軸上にお
いてなす面間距離ｔが、

【数１１】Ｌ＜ｔ＜Ｌ′ となることを特徴とする請求項６に記載の透過型スクリ
ーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 21/62 Ｇ０３Ｂ 21/62 (72)発明者松田裕神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所情報映像事業部内 (72)発明者森繁神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所情報映像事業部内Ｆターム(参考） 2H021 BA24 2K103 AA01 AA06 AA17 AA25 AB02 AB04 CA03 CA76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１個の映像発生源に表示される
映像を、前記映像発生源に対応して配置された投写レン
ズにより透過型スクリーン上に拡大投写して表示する背
面投写型画像ディスプレイ装置において、前記映像発生
源のうち１個の映像発生源と、前記１個の映像発生源に
対応して配置される投写レンズは、前記投写レンズから
出射する投写光束の光軸が、透過型スクリーンの画面の
ほぼ中心を通り、左右対称に投写されるように配置さ
れ、前記透過型スクリーンは少なくとも１枚のフレネル
レンズシートを備え、前記フレネルレンズシートは光入
射面と光出射面のうち少なくとも１面の形状がフレネル
レンズ形状をなし、前記フレネルレンズは、前記１個の
映像発生源に対応して配置される投写レンズの有する射
出瞳の虚像を結像させ、投写レンズの射出瞳の中心を通
る主光線の光束がフレネルレンズシート４から出射する
ときに発散光束に変換されるような構成としたことを特
徴とする背面投写型画像ディスプレイ装置。
【請求項２】請求項１に記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記投写レンズの射出瞳のほぼ中心
位置を前記フレネルレンズシートの物側共役点としたと
き、前記フレネルレンズシートの像側共役点が、前記フ
レネルレンズシートの映像発生源側に位置するように構
成されたことを特徴とする背面投写型画像ディスプレイ
装置。
【請求項３】請求項２に記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記透過型スクリーンの前記フレネ
ルレンズシートの前記像側共役点を前記物側共役点より
映像発生源側の位置とし、前記物側共役点から前記フレ
ネルレンズシートまでの距離をＬａ、前記フレネルレン
ズシートから前記像側共役点までの距離をＬｂとし、前
記フレネルレンズシートの焦点距離をｆｃとしたとき、【数１】Ｌａ＜ｆｃ＜Ｌｂなる関係を満足することを特徴とする背面投写型画像デ
ィスプレイ装置。ただし、Ｌａ、Ｌｂ、ｆｃはいずれも
有限の正の値とする。
【請求項４】請求項３に記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記背面投写型画像ディスプレイ装
置の画面垂直方向の寸法をＨ、前記投写レンズの射出瞳
の直径をＤとしたとき、【数２】Ｄ×Ｌｂ／Ｌａ≧Ｈなる関係を満足することを特徴とする背面投写型画像デ
ィスプレイ装置。
【請求項５】請求項４に記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記フレネルレンズシートは、前記
フレネルレンズシートから前記像側共役点までの距離を
Ｌｂの値が、前記フレネルレンズシートのフレネルレン
ズ面の中心と周辺部とで異なることを特徴とする背面投
写型画像ディスプレイ装置。
【請求項６】請求項１から請求項５までのいずれかに記
載の背面投写型画像ディスプレイ装置において、前記フ
レネルレンズシートは、映像観視側の面の形状をフレネ
ルレンズ形状としたことを特徴とする背面投写型画像デ
ィスプレイ装置。
【請求項７】請求項１から請求項６までのいずれかに記
載の背面投写型画像ディスプレイ装置を少なくとも１段
以上積み重ねてなるマルチスクリーンディスプレイ装
置。
【請求項８】請求項７に記載のマルチスクリーンディス
プレイ装置において、前記背面投写型画像ディスプレイ
装置のうち隣接する背面投写型画像ディスプレイ装置の
それぞれの前記透過型スクリーンのフレネルレンズシー
トから出射する前記発散光束同士が、その隣接部で互い
に重なるように構成されたことを特徴とするマルチスク
リーンディスプレイ装置。
【請求項９】赤色映像発生源、緑色映像発生源及び青色
映像発生源に表示される映像を、前記の各映像発生源に
対応して配置された投写レンズにより透過型スクリーン
上に拡大投写して表示する背面投写型画像ディスプレイ
装置において、前記緑色映像発生源と前記緑色映像発生
源に対応して配置される緑用投写レンズが、前記緑色用
投写レンズの光軸が前記透過型スクリーンの画面中心を
通り、前記投写レンズから出射する緑色映像光の投写光
束が透過型スクリーンに左右対称に投写されるように配
置され、前記赤色映像発生源と前記赤色映像発生源に対
応する赤用投写レンズとの対と、前記青色映像発生源と
前記青色映像発生源に対応する青用投写レンズとの対と
が、前記緑色映像発生源と前記緑用投写レンズとの対を
中心に画面水平方向にインラインに配置されるととも
に、前記赤用投写レンズの射出瞳の中心と前記透過型ス
クリーンの画面中心とを結ぶ直線と、前記青用投写レン
ズの射出瞳の中心と前記透過型スクリーンの画面中心と
を結ぶ直線とが、いずれも、前記緑用投写レンズの射出
瞳の中心と前記透過型スクリーンの画面中心とを結ぶ直
線とスクリーン集中角θをなし、前記透過型スクリーン
は、少なくとも１枚のフレネルレンズシートと少なくと
も１枚のレンチキュラーレンズシートとを備え、前記透
過型スクリーンの画面中心を通る法線上において、画像
発生源側から画像観視側に向かう方向をＺ方向としたと
き、前記フレネルレンズシートは光入射面と光出射面の
うち少なくとも１面の形状がフレネルレンズ形状をな
し、かつ、前記緑用投写レンズの射出瞳のほぼ中心位置
を前記フレネルレンズシートの物側共役点としたときに
前記フレネルレンズシートの像側共役点が前記フレネル
レンズシートの映像発生源側に位置するとともに、前記
フレネルレンズシートから出射する赤色映像光と青色映
像光の出射光線が水平面上に投影されたときにＺ方向と
なす角度をそれぞれ赤色映像光の出射角度の水平角度成
分α_R、青色映像光の出射角度の水平角度成分α_Bとした
とき、前記赤色映像光の出射角度の水平角度成分α_Rと
前記青色映像光の出射角度の水平角度成分α_Bとが画面
全域においてほぼ等しくなるように前記フレネルレンズ
形状が定められ、前記レンチキュラーレンズシートは、
前記フレネルレンズシートの観視側に配置されるととも
に、映像発生源側のレンズ面形状を、スクリーン画面垂
直方向を長手方向とする第一のレンチキュラーレンズを
複数個、スクリーン画面水平方向に連続的に配置した形
状とし、映像観視側のレンズ面形状を、スクリーン画面
垂直方向を長手方向とする第二のレンチキュラーレンズ
を複数個、前記第一のレンチキュラーレンズにほぼ対向
してスクリーン画面水平方向に連続的に配置した形状と
した構成としたことを特徴とする背面投写型画像ディス
プレイ装置。
【請求項１０】請求項９記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記赤色映像光の出射角度の水平角
度成分α_Rと前記青色映像光の出射角度の水平角度成分
α_Bとが、前記スクリーン集中角θに対し、画面全域に
おいてほぼ【数３】｜αＢ＋αＲ｜＜｜θ／３｜なる関係を満足することを特徴とする背面投写型画像デ
ィスプレイ装置。
【請求項１１】請求項９記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記赤色映像光の出射角度の水平角
度成分α_Rと前記青色映像光の出射角度の水平角度成分
α_Bとが、前記スクリーン集中角θに対し、画面全域に
おいてほぼ【数４】｜αＢ＋αＲ｜＜｜θ／５｜なる関係を満足することを特徴とする背面投写型画像デ
ィスプレイ装置。
【請求項１２】請求項９記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記フレネルレンズシートから出射
する緑色映像光の出射光線が水平面上に投影されたとき
にＺ方向となす角度を緑色映像光の出射角度の水平角度
成分α_Gとしたとき、前記の赤色映像光、緑色映像光、
及び青色映像光の出射角度の水平角度成分α_R、α_G、α
_Bが、前記スクリーン集中角θに対し、画面全域におい
てほぼ【数５】｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ｜＜｜θ／３｜なる関係を満足することを特徴とする背面投写型画像デ
ィスプレイ装置。
【請求項１３】請求項９記載の背面投写型画像ディスプ
レイ装置において、前記フレネルレンズシートから出射
する緑色映像光の出射光線が水平面上に投影されたとき
にＺ方向となす角度を緑色映像光の出射角度の水平角度
成分α_Gとしたとき、前記の赤色映像光、緑色映像光、
及び青色映像光の出射角度の水平角度成分α_R、α_G、α
_Bが、前記スクリーン集中角θに対し、画面全域におい
てほぼ【数６】｜α_R−θ｜＋｜α_G｜＋｜α_B＋θ｜＜｜θ／５｜なる関係を満足することを特徴とする背面投写型画像デ
ィスプレイ装置。
【請求項１４】請求項９から請求項１３までのいずれか
に記載の背面投写型画像ディスプレイ装置において、前
記フレネルレンズシートは、映像観視側の面の形状をフ
レネルレンズ形状としたことを特徴とする背面投写型画
像ディスプレイ装置。
【請求項１５】請求項９から請求項１４までのいずれか
に記載の背面投写型画像ディスプレイ装置を少なくとも
１段以上積み重ねてなるマルチスクリーンディスプレイ
装置。
【請求項１６】請求項１５に記載のマルチスクリーンデ
ィスプレイ装置において、前記の各背面投写型画像ディ
スプレイ装置の前記レンチキュラーレンズシートは、互
いに他の背面投写型画像ディスプレイ装置の前記レンチ
キュラーレンズシートと継ぎ目なく連続して構成されて
いることを特徴とするマルチスクリーンディスプレイ装
置。
【請求項１７】請求項１５または請求項１６のいずれか
に記載のマルチスクリーンディスプレイ装置において、
前記背面投写型画像ディスプレイ装置のうち隣接する背
面投写型画像ディスプレイ装置のそれぞれの前記透過型
スクリーンのフレネルレンズシートから出射する前記発
散光束同士が、その隣接部で互いに重なるように構成さ
れたことを特徴とするマルチスクリーンディスプレイ装
置。
【請求項１８】請求項１５から請求項１７までのいずれ
かに記載のマルチスクリーンディスプレイ装置におい
て、上下に隣接する前記背面投写型画像ディスプレイ装
置のうち上側に配置された背面投写型画像ディスプレイ
装置の画面垂直方向下端の中央に位置する注視点ａと、
下側に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置の画
面垂直方向上端の中央に位置して前記注視点ａにほぼ隣
接する注視点ｂとについて、前記下側に配置された背面
投写型画像ディスプレイ装置から正面方向に５ｍ離れた
観視点から前記注視点ａと注視点ｂとを見たときのスク
リーン輝度を、それぞれ、Ｂａ、Ｂｂとしたとき、輝度
ＢａとＢｂの比が、【数７】１０・ｌｏｇ(Ｂａ／Ｂｂ)＜１．０の関係を満足することを特徴とするマルチスクリーンデ
ィスプレイ装置。
【請求項１９】請求項１５から請求項１７までのいずれ
かに記載のマルチスクリーンディスプレイ装置におい
て、上下に隣接する前記背面投写型画像ディスプレイ装
置のうち上側に配置された背面投写型画像ディスプレイ
装置の画面垂直方向下端の中央に位置する注視点ａと、
下側に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置の画
面垂直方向上端の中央に位置して前記注視点ａにほぼ隣
接する注視点ｂとについて、前記下側に配置された背面
投写型画像ディスプレイ装置から正面方向に３ｍ離れた
観視点から前記注視点ａと注視点ｂとを見たときのスク
リーン輝度を、それぞれ、Ｂａ、Ｂｂとしたとき、輝度
ＢａとＢｂの比が、【数８】１０・ｌｏｇ(Ｂａ／Ｂｂ)＜１．０の関係を満足することを特徴とするマルチスクリーンデ
ィスプレイ装置。
【請求項２０】少なくとも１個の映像発生源に表示され
る映像を、前記映像発生源に対応して配置された投写レ
ンズにより透過型スクリーン上に拡大投写して表示する
背面投写型画像ディスプレイ装置に用いられる透過型ス
クリーンにおいて、映像発生源側から入射する映像光線
を透過して、映像観視側に出射する透過型スクリーンに
おいて、前記透過型スクリーンは少なくとも１枚のレン
チキュラーレンズシートを備え、前記レンチキュラーレ
ンズシートは、その映像発生源側の面形状をスクリーン
画面垂直方向を長手方向とする第一のレンチキュラーレ
ンズを複数個、スクリーン画面水平方向に連続的に配置
した形状となし、その映像観視側のスクリーン面の形状
を、スクリーン画面垂直方向を長手方向とする第二のレ
ンチキュラーレンズを複数個、前記第一のレンチキュラ
ーレンズにほぼ対向してスクリーン画面水平方向に連続
的に配置した形状となし、前記第一のレンチキュラーレ
ンズの断面輪郭形状を、映像発生源側に凸形で、かつ光
軸に関してほぼ対称で、さらに、映像光の光線のうち第
一のレンチキュラーレンズ面を光軸付近において通過す
る光線の結像位置が、第二のレンチキュラーレンズ面に
至る手前にあって、かつ前記映像光の光線のうち第一の
レンチキュラーレンズ面を光軸から離れた場所において
通過する光線の結像位置より光入射面側にあり、さら
に、光軸にほぼ平行な映像光の光線のうち、第一のレン
チキュラーレンズ面を光軸から離れた場所で通過する光
線は、光軸と交差せずに第二のレンチキュラーレンズ面
に至る形状となすとともに、前記第二のレンチキュラー
レンズの断面輪郭形状を、画像観視側に凸形で、かつ光
軸に関してほぼ対称な形状としたことを特徴とする透過
型スクリーン。
【請求項２１】請求項２０に記載の透過型スクリーンに
おいて、前記レンチキュラーレンズシートの前記第一の
レンチキュラーレンズの対称軸をＺ軸にとり、Ｚ軸の正
の方向を、透過型スクリーンから画像観視側に向かう方
向にとり、スクリーン画面水平方向にｒ軸をとり、前記
第一のレンチキュラーレンズ面が前記対称軸との交点を
Ｚ軸とｒ軸の座標の原点とし、また、前記第一のレンチ
キュラーレンズのピッチをＰとしてｒ／（Ｐ／２）を相
対半径と定義し、前記第一のレンチキュラーレンズの断
面輪郭形状を関数Ｚ（ｒ）で表したとき、その２次微分
係数ｄ²Ｚ（ｒ）／ｄｒ²（以下、この２次微分係数を
Ｚ″（ｒ）と略記する）の値が、相対半径ｒ／（Ｐ／
２）＝０の点で極小値となり、相対半径が０から大きく
なるにつれて徐々に増加し、相対半径０．７５付近の点
で極大値となり、相対半径がさらに大きくなるにつれて
２次微分係数Ｚ″（ｒ）は単調減少となり、相対半径が
０．９０付近の点で符号が正から負に反転する形状とな
っていることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２２】請求項２１に記載の透過型スクリーンに
おいて、前記２次微分係数Ｚ″（ｒ）の前記極大値を前
記極小値で除して得られる比率ｐの値が、【数９】１．９５＜ｐ＜２．２４を満足することを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２３】請求項２１に記載の透過型スクリーンに
おいて、前記２次微分係数Ｚ″（ｒ）の前記極大値を前
記極小値で除して得られる比率ｐの値が、【数１０】２．０８＜ｐ＜２．２３を満足することを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２４】請求項２１から請求項２３のいずれかに
記載の透過型スクリーンにおいて、前記レンチキュラー
レンズシートの前記第一のレンチキュラーレンズの断面
輪郭形状を前記の関数Ｚ（ｒ）で表したときの前記２次
微分係数Ｚ″（ｒ）が、極大値をとる点と、符号が反転
する点のｒ軸座標の値をそれぞれｈ₁、ｈ₂とし、前記第
一のレンチキュラーレンズに、光軸にほぼ平行にｒ＝ｈ
₁、及びｒ＝ｈ₂の位置において入射し屈折した光線が光
軸を横切る点のＺ軸座標の値を、それぞれ、Ｚ＝Ｌ、Ｚ
＝Ｌ′としたとき、前記第一のレンチキュラーレンズの
面と前記第二のレンチキュラーレンズの面とが光軸上に
おいてなす面間距離ｔが、【数１１】Ｌ＜ｔ＜Ｌ′ となることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２５】請求項２０から請求項２４のいずれかに
記載の透過型スクリーンにおいて、前記透過型スクリー
ンは、前記レンチキュラーレンズシートの映像発生源側
に、フレネルレンズ面を少なくとも１面有するフレネル
レンズシートを配設されてなることを特徴とする透過型
スクリーン。
【請求項２６】請求項２５に記載の透過型スクリーンに
おいて、前記フレネルレンズシートの少なくとも映像発
生源側のシート面に反射防止膜を設けたことを特徴とす
る透過型スクリーン。
【請求項２７】請求項２０から請求項２６のいずれかに
記載の透過型スクリーンにおいて、前記レンチキュラー
レンズシートの少なくとも映像発生源側のシート面に反
射防止膜を設けたことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２８】請求項２０または請求項２１のいずれか
に記載の透過型スクリーンを備え、少なくとも１個の映
像発生源に表示される映像を、前記映像発生源に対応し
て配置された投写レンズにより前記透過型スクリーン上
に拡大投写して表示する背面投写型画像ディスプレイ装
置において、前記映像発生源のうち１個の映像発生源
と、前記１個の映像発生源に対応して配置される投写レ
ンズは、前記投写レンズから出射する投写光束の光軸
が、透過型スクリーンの画面のほぼ中心を通り、左右対
称に投写されるように配置され、前記透過型スクリーン
は少なくとも１枚のフレネルレンズシートを備え、前記
フレネルレンズシートは光入射面と光出射面のうち少な
くとも１面の形状がフレネルレンズ形状をなし、前記フ
レネルレンズは、前記中央の投写レンズの有する射出瞳
の虚像を結像させ、投写レンズの射出瞳の中心を通る主
光線の光束がフレネルレンズシート４から出射するとき
に発散光束に変換されるような構成としたことを特徴と
する背面投写型画像ディスプレイ装置。
【請求項２９】請求項２０または請求項２１のいずれか
に記載の透過型スクリーンを備え、赤色映像発生源、緑
色映像発生源及び青色映像発生源に表示される映像を、
前記の各映像発生源に対応して配置された投写レンズに
より前記透過型スクリーン上に拡大投写して表示する背
面投写型画像ディスプレイ装置において、前記緑色映像
発生源と前記緑色映像発生源に対応して配置される緑用
投写レンズが、前記緑色用投写レンズの光軸が前記透過
型スクリーンの画面中心を通り、前記投写レンズから出
射する緑色映像光の投写光束が透過型スクリーンに左右
対称に投写されるように配置され、前記赤色映像発生源
と前記赤色映像発生源に対応する赤用投写レンズとの対
と、前記青色映像発生源と前記青色映像発生源に対応す
る青用投写レンズとの対とが、前記緑色映像発生源と前
記緑用投写レンズとの対を中心に画面水平方向にインラ
インに配置されるとともに、前記赤用投写レンズの射出
瞳の中心と前記透過型スクリーンの画面中心とを結ぶ直
線と、前記青用投写レンズの射出瞳の中心と前記透過型
スクリーンの画面中心とを結ぶ直線とが、いずれも、前
記緑用投写レンズの射出瞳の中心と前記透過型スクリー
ンの画面中心とを結ぶ直線とスクリーン集中角θをな
し、前記透過型スクリーンは、少なくとも１枚のフレネ
ルレンズシートを備え、前記透過型スクリーンの画面中
心を通る法線上において、画像発生源側から画像観視側
に向かう方向をＺ方向としたとき、前記フレネルレンズ
シートは光入射面と光出射面のうち少なくとも１面の形
状がフレネルレンズ形状をなし、かつ、前記緑用投写レ
ンズの射出瞳のほぼ中心位置を前記フレネルレンズシー
トの物側共役点としたときに前記フレネルレンズシート
の像側共役点が前記フレネルレンズシートの映像発生源
側に位置するとともに、前記フレネルレンズシートから
出射する赤色映像光と青色映像光の出射光線が水平面上
に投影されたときにＺ方向となす角度をそれぞれ赤色映
像光の出射角度の水平角度成分α_R、青色映像光の出射
角度の水平角度成分α_Bとしたとき、前記赤色映像光の
出射角度の水平角度成分α_Rと前記青色映像光の出射角
度の水平角度成分α_Bとが画面全域においてほぼ等しく
なるように前記フレネルレンズ形状が定められ、前記レ
ンチキュラーレンズシートは、前記フレネルレンズシー
トの観視側に配置された構成としたことを特徴とする背
面投写型画像ディスプレイ装置。
【請求項３０】請求項２８または請求項２９のいずれか
に記載の背面投写型画像ディスプレイ装置を少なくとも
１段以上積み重ねてなるマルチスクリーンディスプレイ
装置。
【請求項３１】請求項３０に記載のマルチスクリーンデ
ィスプレイ装置において、前記の各背面投写型画像ディ
スプレイ装置の前記レンチキュラーレンズシートは、互
いに他の背面投写型画像ディスプレイ装置の前記レンチ
キュラーレンズシートと継ぎ目なく連続して構成されて
いることを特徴とするマルチスクリーンディスプレイ装
置。
【請求項３２】請求項３０または請求項３１のいずれか
に記載のマルチスクリーンディスプレイ装置において、
前記背面投写型画像ディスプレイ装置のうち隣接する背
面投写型画像ディスプレイ装置のそれぞれの前記透過型
スクリーンのフレネルレンズシートから出射する前記発
散光束同士が、その隣接部で互いに重なるように構成さ
れたことを特徴とするマルチスクリーンディスプレイ装
置。
【請求項３３】請求項３０から請求項３２までのいずれ
かに記載のマルチスクリーンディスプレイ装置におい
て、上下に隣接する前記背面投写型画像ディスプレイ装
置のうち上側に配置された背面投写型画像ディスプレイ
装置の画面垂直方向下端の中央に位置する注視点ａと、
下側に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置の画
面垂直方向上端の中央に位置して前記注視点ａにほぼ隣
接する注視点ｂとについて、前記下側に配置された背面
投写型画像ディスプレイ装置から正面方向に５ｍ離れた
観視点から前記注視点ａと注視点ｂとを見たときのスク
リーン輝度を、それぞれ、Ｂａ、Ｂｂとしたとき、輝度
ＢａとＢｂの比が、【数１２】１０・ｌｏｇ(Ｂａ／Ｂｂ)＜１．０の関係を満足することを特徴とするマルチスクリーンデ
ィスプレイ装置。
【請求項３４】請求項３０から請求項３２までのいずれ
かに記載のマルチスクリーンディスプレイ装置におい
て、上下に隣接する前記背面投写型画像ディスプレイ装
置のうち上側に配置された背面投写型画像ディスプレイ
装置の画面垂直方向下端の中央に位置する注視点ａと、
下側に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置の画
面垂直方向上端の中央に位置して前記注視点ａにほぼ隣
接する注視点ｂとについて、前記下側に配置された背面
投写型画像ディスプレイ装置から正面方向に３ｍ離れた
観視点から前記注視点ａと注視点ｂとを見たときのスク
リーン輝度を、それぞれ、Ｂａ、Ｂｂとしたとき、輝度
ＢａとＢｂの比が、【数１３】１０・ｌｏｇ(Ｂａ／Ｂｂ)＜１．０の関係を満足することを特徴とするマルチスクリーンデ
ィスプレイ装置。