JP2007187704A - スクリーンおよび背面投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供すること、および当該スクリーンを備えた背面投写型表示装置を提供すること。
【解決手段】セルレンズ面６は、投写光Ｌを集光して表示面に対して略垂直な平行光束とする凸レンズ面を分割子６ｃにより連続模様状に分割し平坦化したレンズであることから、サーキュラーフレネルレンズと同等の機能を有している。さらにセルレンズ分割子６ｃは、それぞれが同一な形状を有するとともに連続模様状に配されていることから、どの場所の画素においても分割子６ｃの割合は略同一となる。よって、画素間での明暗差が生じ難いため、モアレの発生を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、透過式のスクリーンおよび当該スクリーンを備えた背面投写型表示装置に関する。

透過式のスクリーンは、背面から入射される投写光による画像を当該スクリーン正面の表示面に写し出す。このような透過式スクリーンは、一つの個体内にスクリーンと、投写光を投写する投写装置とを備えた背面投写型表示装置（以下、「リアプロジェクタ」ともいう）に多く用いられている。
このようなスクリーンには、広角に広がりながらスクリーンに入射される投写光を集光してスクリーン面に対して略垂直な平行光束とする同心円状の形状をなしたサーキュラーフレネルレンズや、投写光を配光することにより視覚依存性を改善するレンチキュラーレンズなど、複数枚のレンズが必用であった。
また、ハイビジョン放送の開始に象徴されるように、近年の画像ソースの高解像度化は著しいものがあり、リアプロジェクタも例外ではなく、高解像度、かつ高品質の画像表示が要求されている。
サーキュラーフレネルレンズを含む複数枚のレンズを用いたスクリーンにより画像を表示した場合、モアレが発生し易いという問題があった。このモアレは、画像が高解像度になる程、発生が顕著であった。

図１１は、従来のスクリーンの概略構成を示す斜視図である。
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１のような透過式スクリーン２００が提案されている。スクリーン２００は、サーキュラーフレネルレンズ２０１と、表示面にて投写光を垂直方向に配光して視角依存性を改善する垂直レンチキュラーレンズ２０２と、同じく水平方向の視角依存性を改善する水平レンチキュラーレンズ２０３という３枚のレンズを備えている。
スクリーン２００は、スクリーンを構成する３枚のレンズによる光学設計を最適化することにより、高解像度の画像を写し出す場合であっても、モアレの発生を大幅に低減することができるとしている。

図１２（ａ）は、従来のスクリーンにおける一態様のサーキュラーフレネルレンズの正面図である。図１２（ｂ）は、サーキュラーフレネルレンズの特定部位における画素の拡大図である。
また、サーキュラーフレネルレンズと、投写画像を形成する格子状の画素とには、次のような関係がある。
図１２（ｂ）に示されるサーキュラーフレネルレンズ２０１の下部（ｙ軸マイナス方向）における画素ｃに対応する部位には、サーキュラーレンズの同心円状の分割線が略水平方向に入っているのが観察される。また、サーキュラーフレネルレンズ２０１の下部右側（ｙ軸マイナス、ｘ軸プラス方向）における画素ｄに対応する部位には、分割線が斜めに入っているのが観察される。さらに、画素に掛かる分割線の本数が、画素ｃと画素ｄとでは異なっている。これは、サーキュラーフレネルレンズ２０１が同心円状に分割されていることに起因しており、ここに格子状の画素からなる画像が投写されるため、このように観察される。また、分割線部分は、額縁効果により、光が透過しにくいことが知られていた。

特開平６−２５０２９１号公報

しかしながら、従来のスクリーン２００では、サーキュラーフレネルレンズ２０１を備えている限り、ｘ軸またはｙ軸近傍の画素と、当該ラインから離れた位置にある画素とにおける、それぞれの画素への分割線の入り具合や、分割線の数は必然的に異なったものとなってしまう。このため、いくら複数のレンズ間の光学設計を最適化したとしても、モアレ発生の低減には限界があった。
これは同じ光束が入射した場合であっても、各画素への分割線の入り具合や、分割線の数が異なっていると、画素ごとに透過する光束量が違ってくるため、画素間に明暗差が生じ、この明暗差に起因してモアレが発生してしまうからである。
このように、従来のスクリーンでは、モアレの発生を抑制することが困難であることから、鮮明な投写画像を得難いという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明では、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供すること、および当該スクリーンを備えた背面投写型表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のスクリーンは、投写装置からの投写光が入射される背面と、投写光による画像が写し出される表示面とを含んで構成される透過式のスクリーンであって、投写光を表示面に対して略垂直な光束とするレンズ面を、同一の形状を有する複数のセル状の分割子により連続模様に分割し平坦化したセルレンズを備えることを特徴とする。

この構成によれば、セルレンズは、投写光を表示面に対して略垂直な光束とするレンズ面を分割子により連続模様に分割し平坦化したレンズであることから、サーキュラーフレネルレンズと同等の機能を有している。
さらにセルレンズの分割子は、それぞれが同一な形状を有するとともに連続模様状に配されていることから、同心円状に分割線が設けられているため格子状の画素の場所に応じて画素への分割線の入り具合や、分割線の数が異なっていた従来のスクリーンと異なり、本発明のスクリーンは、どの場所の画素においても分割子の入り具合および分割線の数は略同一となる。
よって、画素間での明暗差が生じ難いため、モアレの発生を抑制することができる。
従って、本発明によれば、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供することができる。

本発明に係るスクリーンによれば、投写光が表す画像を構成する複数の画素において、１画素当たりに含まれる分割子は、複数であることが好ましい。

この構成によれば、分割子は、１画素当たりに少なくとも２つ以上含まれることから、１画素に対して１つ以下の分割子が割当てられる場合よりも、１画素当たりに含まれる分割子の外周線の割合が均一になる。
よって、画素間での明暗差が生じ難いため、モアレの発生を抑制することができる。
従って、本発明によれば、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供することができる。

本発明に係るスクリーンによれば、分割子の形状は、多角形、または、多角形を組合せた多角形集合体であることが好ましい。

この構成によれば、分割子の形状は、多角形、または、多角形を組合せた多角形集合体であり、連続模様状に配置される。
よって、１画素当たりに含まれる分割子の割合が均一となり、画素間での明暗差が生じ難いため、モアレの発生を抑制することができる。
従って、本発明によれば、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供することができる。

本発明に係るスクリーンによれば、セルレンズにおける複数の分割子を配列するための基準となるセルレンズ基準線と、投写画像の複数の画素における配列の基準となる画素基準線とが成す角度は、０．５〜５°の範囲内の角度であることが好ましい。

モアレは、画素の外周と、分割子の外周とが重なる部分に発生し易い。
この構成によれば、セルレンズにおける複数の分割子を配列するための基準となるセルレンズ基準線と、投写画像の複数の画素における配列の基準となる画素基準線とが成す角度は、０．５〜５°の範囲内の角度であることから、セルレンズ基準線と画素基準線とは交差し、重なることはない。
よって、セルレンズ基準線に沿って配列される分割子の外周と、画素の外周とが重なる部分を少なくすることができる。
従って、本発明によれば、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供することができる。

本発明に係るスクリーンは、投写光を水平方向に配光する水平レンチキュラーレンズと、投写光を垂直方向に配光する垂直レンチキュラーレンズとの２つのレンズ、またはいずれか一方のレンズをさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、スクリーンは、投写光を水平方向に配光する水平レンチキュラーレンズと、投写光を垂直方向に配光する垂直レンチキュラーレンズとの２つのレンズ、またはいずれか一方のレンズをさらに備えることから、表示面には、明るさが均一化され視覚依存性が改善された画像が写し出される。
従って、本発明によれば、鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供することができる。

本発明に係るスクリーンは、投写光を配光する複数のマイクロレンズをさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、スクリーンは、投写光を配光する複数のマイクロレンズをさらに備えることから、表示面には、明るさが均一化され視覚依存性が改善された画像が写し出される。
従って、本発明によれば、鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供することができる。

本発明に係るスクリーンによれば、複数のレンズの表示面側には、画素、またはマイクロレンズの配置に合わせた複数の開口部を有する遮光マスクである遮光板が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、複数のレンズの表示面側には、画素、またはマイクロレンズの配置に合わせた複数の開口部を有する遮光マスクである遮光板が設けられていることから、表示面側から入射する外光は遮光板で遮断される。
よって、遮光板によって外光の入射を低減できるため、表示面に表示される画像のコントラストを向上させることができる。
従って、本発明によれば、鮮明な画像を写し出す透過式のスクリーンを提供することができる。

本発明に係るスクリーンによれば、遮光板の表示面側には、表示面を構成する平面板であり、遮光板の開口部から出射される投写光を拡散する拡散板が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、遮光板の表示面側には、表示面を構成する平面板であり、遮光板の開口部から出射される投写光を拡散する拡散板が設けられていることから、表示面には明るさが均一化され視覚依存性が改善された画像が表示される。
従って、本発明によれば、鮮明な画像を写し出す透過式のスクリーンを提供することができる。

前記目的を達成するために、本発明の背面投写型表示装置は、前記記載のスクリーンと、光源が発する光を光変調素子により画像信号に応じた画像を表す変調光に変調し、変調光を拡大した投写光を出射する投写装置と、投写光を反射してスクリーンの背面に入射させる反射光学部とを、備えることを特徴とする。

この構成によれば、背面投写型表示装置は、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出すことができる透過式のスクリーンを備えている。
従って、本発明によれば、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す背面投写型表示装置を提供することができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（実施形態１）
《リアプロジェクタの概要》
図１は、本発明の実施形態におけるリアプロジェクタの概略構成図である。
背面投写型表示装置であるリアプロジェクタ１００は、内蔵する投写装置１１が出射する画像を表す投写光Ｌを拡大し、備え付けられている透過式のスクリーン１３に画像を写し出す。
リアプロジェクタ１００は、投写装置１１、スクリーン１３に加えて、反射光学部としての反射ミラー１２などを含んで構成されている。
反射ミラー１２は、略平坦な平面鏡であり、投写装置１１が放射する光軸Ｌｃを略中心とした投写光Ｌを全反射し、スクリーン１３の背面Ｓｂに入射させる。反射ミラー１２は、アクリル樹脂などの硬質合成樹脂やガラスの表面にアルミニウムや、誘電体多層膜等の高反射性の薄膜層を形成することにより構成されている。

反射ミラー１２により全反射された投写光Ｌは、スクリーン１３の背面Ｓｂに入射され、スクリーン１３の表示面Ｓｆに画像を写し出す。
なお、図１において投写光Ｌは、スクリーン１３面に対して光軸Ｌｃが略垂直（入射角度≒０°）に入射されているが、これに限定するものではない。例えば、反射光学部の構成に反射ミラーをさらに１枚追加することにより、スクリーン１３面に対する投写光Ｌの入射角度を大きくし、リアプロジェクタ１００の奥行きサイズを薄くすることも可能である。または、曲面を含む反射ミラーを用いることにより、入射角度を変更し、結像補正することであっても良い。
なお、投写光Ｌの入射角度を大きくした場合、スクリーン１３の背面Ｓｂにおける後述するセルレンズ面を、入射角度に合わせたものとする必要がある。

《投写装置の概要》
図２は、投写装置の光学部を中心とした概略構成図である。
投写装置１１は、光源であるランプ５１が放射した光Ｗを、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの光３原色成分に分離し、色光ごとに光変調素子としての各色光用の液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂにより画像信号に応じて変調し、再度合成したフルカラーの変調光を投写レンズ６８によりに拡大投写する、いわゆる「液晶３板式プロジェクタ」である。
投写装置１１は、光学部５０と、回路部７０などから構成されている。
また、ランプ５１は、高圧水銀ランプや、メタルハライドランプ、およびハロゲンランプなどの高輝度が得られるランプである。

《光学部の概要》
光学部５０は、前述したランプ５１、液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ、投写レンズ６８に加えて、インテグレータ５２、偏光変換素子５３、反射ミラー５４，５６，５９，６１，６７、赤色光透過ダイクロイック反射ミラー５５、青色光透過ダイクロイック反射ミラー５７、リレーレンズ５８，６０、クロスダイクロイックプリズム６６などから構成されている。
インテグレータ５２は、照明光軸方向から見て略矩形形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された光学系を向かい合わせた構成を有し、ランプ５１からの光Ｗの照度分布を略均一にする。また、同様に照度分布を均一にする機能を持つロットインテグレータを用いる構成であっても良い。
偏光変換素子５３は、２種類の偏光成分からなる光Ｗを、液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂにて変調可能な一種類の偏光光に変換する光学素子である。これにより、光の利用効率を高めている。

反射ミラー５４は、偏光変換素子５３により一種類の偏光光に変換された光Ｗを、赤色光透過ダイクロイックミラー５５側に反射する。
赤色光透過ダイクロイックミラー５５は、緑色光Ｇと青色光Ｂとを反射し赤色光Ｒを透過する誘電体多層膜を備えた光学素子であり、赤色光Ｒを透過させ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを青色光透過ダイクロイックミラー５７側に反射する。
反射ミラー５６は、赤色光透過ダイクロイックミラー５５を透過した赤色光Ｒを反射し液晶ライトバルブ６５Ｒに入射させる。
青色光透過ダイクロイックミラー５７は、青色光Ｂを透過し緑色光Ｇを反射する誘電体多層膜を備えた光学素子であり、青色光Ｂを透過させ、緑色光Ｇを反射する。反射された緑色光Ｇは、液晶ライトバルブ６５Ｇに入射する。

青色光透過ダイクロイックミラー５７を透過した青色光Ｂは、リレーレンズ５８を介して反射ミラー５９にて反射され、さらにリレーレンズ６０を介して反射ミラー６１にて反射された後、液晶ライトバルブ６５Ｂに入射する。
なお、リレーレンズ５８，６０は、光量の減衰を防ぐ作用を有しており、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇの光路よりも長い光路を通過する青色光Ｂの減衰を防いでいる。
クロスダイクロイックプリズム６６は、略Ｘ字状に設けられた２つのクロスダイクロイック膜６６ａ，６６ｂにより、３つの液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂから出射される色光ごとの画像を表す変調光を合成してフルカラー画像を表す変調光を出射する。
なお、クロスダイクロイック膜６６ａは、赤色光Ｒを反射し、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを透過させる誘電体多層膜であり、クロスダイクロイック膜６６ｂは、青色光Ｂを反射し、赤色光Ｒおよび緑色光Ｇを透過させる誘電体多層膜である。

反射ミラー６７は、クロスダイクロイックプリズム６６によって合成された変調光を投写レンズ６８側に反射する。
投写部としての投写レンズ６８は、複数のレンズから構成されており、変調光を広角した投写光を投写装置１１の上面側に出射する。出射された投写光は、図１の反射ミラー１２に入射する。なお、反射ミラー６７は、投写レンズ６８内に設けられていても良い。
なお、固有の解像度に応じた複数の画素を有している液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂにより変調された変調光、および変調光を拡大した投写光は、複数の画素それぞれの画像を表す部分投写光の集まった光束として捕らえることができる。例えば、解像度ＸＧＡ（1024×768）であれば、786,432画素相当、解像度ＳＸＧＡ（1280×1024）であれば、1,310,720画素に相当する部分投写光が集まった光束として捕らえることができる。

《回路部の概要》
続いて、投写装置１１の回路部７０の概要について説明する。
回路部７０には、リアプロジェクタ１００の各部に電力を供給する電源部、入力される画像を表す画像信号に複数の画像処理を施すことにより液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂで表示するのに適した画像信号を生成する画像処理部、画像処理部にて生成された画像信号により各液晶ライトバルブを駆動する液晶ドライバ、前記各部およびリアプロジェクタ１００全体の機能を制御する制御部（いずれも図示せず）などが含まれている。
また、画像処理部による画像処理には、画像の画面形状を変えずに解像度を調整するスケーリング機能に加えて、スクリーンへの投写光の入射角度が大きい（「あおり角」ともいう）ことに起因する投写画像の台形歪みを補正するための台形補正処理なども含まれている。

《セルレンズの概要》
図３（ａ）は、凸レンズ、および本発明におけるセルレンズの概要を示す斜視図である。図３（ｂ）は、凸レンズ、およびセルレンズの断面図である。
ここでは、本発明のスクリーンに用いられるセルレンズの概略構成および原理について説明する。
図３（ａ）の凸レンズ１は、透過式のスクリーンにおいて広角に広がりながら入射される投写光を集光する作用を有するレンズの原型を示している。従来のスクリーンに用いられていたサーキュラーフレネルレンズ（例えば、図１２（ａ））は、凸レンズ１の原点ｐを中心として同心円状に凸レンズ１の凸レンズ面２を分割していた。
なお、図３（ａ）では、説明を解りやすくするため、凸レンズ１およびセルレンズ５の外形を円形状としているが、スクリーンに用いる場合には、例えば、凸レンズ１の外周に内接するようなスクリーン形状７によりレンズ面を切り出す。

セルレンズ５は、凸レンズ１の凸レンズ面２を正対する方向から観察したときに、同一の形状を有する複数の分割子６ｃにより、凸レンズ面２を連続模様状に分割した構成を有している。また、分割子６ｃは、正六角形であり、その中心をｘ軸に沿って連続して並べられた配列を基準配列として、ｙ軸方向にも隙間無く規則的に配列されている。
また、この複数の分割子６ｃの天面により、セルレンズ面６が構成されている。
図３（ｂ）は、凸レンズ１およびセルレンズ５のｘ軸における断面形状を示している。
セルレンズ面６は、凸レンズ１の山状をなした凸レンズ面２を、分割子６ｃの分割ピッチごとに切り出し、分割子６ｃの高さを天面側に揃えることにより平坦化されている。また、セルレンズ５の内部は、分割子６ｃの分割線に係りなく継ぎ目のない透明体となっており、のこぎり状のセルレンズ面６のみが、光学作用を有するレンズ面として構成されている。
このような構成を持つセルレンズ５は、従来のサーキュラーフレネルレンズと同様に、光学作用が損なわれないように凸レンズ１を平坦化したものであるため、凸レンズ１と同等の集光作用を有している。

《セルレンズの特徴》
図４（ａ）は、本発明のスクリーンにおける一態様のセルレンズの正面図である。図４（ｂ）は、セルレンズの特定部位における画素の拡大図である。図５（ａ）は、三角形の分割子による一配列態様を示す図である。図５（ｂ）は、三角形の分割子による異なる配列態様を示す図である。図５（ｃ）は、四角形の分割子による一配列態様を示す図である。図５（ｄ）は、四角形の分割子による異なる配列態様を示す図である。
図４（ａ），（ｂ）は、スクリーン１３のセルレンズ面６の特徴を示す図面であり、従来のサーキュラーフレネルレンズの態様を示す図１２（ａ），（ｂ）と対比して説明する。

スクリーン１３における画素ｃ，ｄは、図１２（ａ），（ｂ）の画素ｃ，ｄと同一部位の画素である。
ここで、図４（ｂ）の画素ｃには、分断された分割子６ｃも接合して数えると、分割子６ｃが約９ヶ含まれている。また、同様に画素ｄについても数えると、分割子６ｃが約９ヶ含まれている。
これは、同一の形状を有する複数の分割子６ｃが、スクリーン１３面に規則正しく連続模様状に配置されているからであり、画素ｃ，ｄに限らず、全ての画素において、略同一数の分割子６ｃが観察される。
これにより、１画素当たりに含まれる分割子の分割線の割合が略均一となり、各画素の明るさが均一化される。また、分割線の入り具合も、どこに位置する画素においても略同様なものとなる。なお、１画素当たりに含まれる分割子の数は複数であれば良いが、より多い方が好ましい。具体的には、９〜３６個程度が好適である。

また、分割子の形状は、六角形に限定するものではなく、隙間なく連続模様状に配列可能な多角形、または、複数の多角形を組合せた多角形集合体であれば良い。例えば、三角形や、四角形、あるいは、これらの形状を組合せた形状であっても良い。
図５（ａ）のセルレンズ面３、および図５（ｂ）のセルレンズ面２３は、それぞれ三角形の分割子３ｃにより構成されている。分割子３ｃは、正三角形であり、隙間なく連続模様状に配列されている。なお、分割子は、隙間なく連続模様状に配列可能な三角形であれば良く、例えば、二等辺三角形や、直角三角形であっても良い。
セルレンズ面３には、セルレンズ基準線であるｘ軸に沿って分割子３ｃが配列されている。さらに連続する２つの分割子３ｃによりひし形が構成されるように隙間なく連続模様に配列されている。
また、セルレンズ面２３のように、セルレンズ基準線であるｘ軸に沿った分割子３ｃの配列を基準として、ｙ軸方向に連続する配列においてｘ軸方向の配置ピッチを定ピッチづつずらした配置としても良い。

図５（ｃ）のセルレンズ面４、および図５（ｄ）のセルレンズ面２４は、それぞれ四角形の分割子４ｃにより構成されている。分割子４ｃは、正方形であり、隙間なく連続模様に配列されている。なお、分割子は、隙間なく連続模様に配列可能な四角形であれば良く、例えば、ひし形や、台形であっても良い。
セルレンズ面４には、セルレンズ基準線であるｘ軸に沿って分割子４ｃが格子状に配列されている。
また、セルレンズ面２４のように、セルレンズ基準線であるｘ軸に沿った分割子４ｃの配列を基準配列として、ｙ軸方向に連続する配列においてｘ軸方向の配置ピッチを定ピッチづつずらした配置としても良い。

《セルレンズの製造方法》
図６（ａ）は、セルレンズの分割子の一態様を示す斜視図である。図６（ｂ）は、セルレンズの製造方法の一態様を示す図である。続いてセルレンズの製造方法について説明する。なお、図６（ｂ）の各工程を示す図は、セルレンズ基準線における断面を示している。
図６（ａ）の分割子６ｃは、セルレンズに加工する前の状態を示している。分割子６ｃは、例えば、光学特性および成型加工性に優れたアクリル樹脂により構成されている。なお、アクリル樹脂に限定するものではなく、光学用の透明合成樹脂であれば、ポリカーボネート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂などであっても良い。
加工前の分割子６ｃは、押し出し成型により成型された連続した六角柱を、一定の長さに切り揃えたものである。

図６（ｂ）において、工程Ｓ１では、底面が凸レンズ状をなした型枠Ｋ１に加工前の分割子６ｃを隙間なく敷き詰める。
工程Ｓ２では、型枠Ｋ１にセットされている複数の分割子６ｃの天面に、精密な切削加工および研磨加工が施され、凸レンズ面２が形成される。
工程Ｓ３では、天面が加工された複数の分割子６ｃを、配置を変えずに、底面が平坦な型枠Ｋ２に移す。さらに複数の分割子６ｃを、例えばクロロホルムなどの溶剤により隣接する分割子６ｃと接着し、底面を削ることによりセルレンズの厚さを整える。
これにより、内部が境目のない一体の透明体で、天面に凸レンズ面２を平坦化したセルレンズ面６を備えたセルレンズが形成される。なお、型枠Ｋ１の底面を凹レンズ状とすると、同様な製造方法により、天面に凹レンズ面を平坦化したセルレンズ面を備えたセルレンズを製造することもできる。

図７（ａ）は、セルレンズ金型の製造方法の一態様を示す図である。図７（ｂ）は、当該金型により製造したセルレンズの断面図である。ここでは、射出成型用のセルレンズ金型の製造方法について説明する。なお、図７（ａ）の各工程を示す図は、セルレンズ基準線における断面を示している。なお、分割子１６ｃは、金型用の硬質な金属材料により構成された六角柱である。
工程Ｓ３１では、底面が凹レンズ状をなした型枠Ｋ３１に加工前の分割子１６ｃを隙間なく敷き詰める。
工程Ｓ３２では、型枠Ｋ３１にセットされている複数の分割子１６ｃの天面に、精密な切削加工および研磨加工が施され、凹レンズ面２６が形成される。
工程Ｓ３３では、天面が加工された複数の分割子１６ｃを、配置を変えずに、底面が平坦な型枠Ｋ３２に移す。これにより、凹レンズ面２６を平坦化したセルレンズ面４６の金型が形成される。さらに、セルレンズ面４６の側面および上面に壁面を追加することにより、セルレンズ面４６を備えたセルレンズ３６を成型物とする射出成型用の金型が形成される。
なお、型枠Ｋ３１の底面を凸レンズ状とすると、同様な製造方法により、凸レンズ面を平坦化したセルレンズを成型物とする射出成型用の金型を製造することもできる。
図７（ｂ）は、このように形成された金型により射出成型されたセルレンズ３６の断面を示している。セルレンズ３６の材質には、アクリル樹脂、または、前述した光学用の透明合成樹脂を用いることができる。また、同様な製造方法によりガラス成型用の金型を製作した場合は、ガラスを材料とすることも可能である。

《第１のスクリーンの概略構成》
図８は、実施形態１における第１のスクリーンの概略構成図である。ここでは、図７を中心に適宜、図３（ａ）を交えて、本発明の第１のスクリーンであるスクリーン１３の概略構成について説明する。
スクリーン１３は、セルレンズ１５、水平レンチキュラーレンズ１７、遮光板１８、拡散板１９などから構成されている。
セルレンズ１５は、図３（ａ）のセルレンズ面６と同様に凸レンズ面２を複数の六角形の分割子６ｃにより平坦化したセルレンズ面６をスクリーン１３の背面Ｓｂである投写光Ｌの入射側に備えている。また、セルレンズ面６の反対面は、平面となっている。
セルレンズ１５は、広角に広がりながら入射される投写光Ｌを集光し、スクリーン１３に略垂直な光束とする。
水平レンチキュラーレンズ１７の投写光Ｌの入射側は、平面となっている。また、出射側には、水平方向（ｘ軸方向）の光を配光する複数のかまぼこ状レンズ９が、等ピッチに並べられている。

なお、図８において、セルレンズ１５と、水平レンチキュラーレンズ１７との間は、作図の都合上空間となっているが、実際のスクリーンにおいては平面同士を密着して一体のレンズシートとして構成されている。また、水平レンチキュラーレンズ１７と、遮光板１８との間、および遮光板１８と、拡散板１９との間も密着している。
遮光板１８は、水平レンチキュラーレンズ１７の複数のかまぼこ状レンズ９の配置に合わせた複数の垂直方向（ｙ軸方向）の開口部を有する遮光マスクである。遮光板１８は、全黒の合成樹脂板、または薄い金属板などにより構成され、プレス加工により複数の開口部が設けられている。
遮光板１８は、複数のかまぼこ状レンズ９により拡散された部分投写光を通過させるとともに、表示面Ｓｆから入射する外光を吸収する。
拡散板１９は、表示面Ｓｆを構成するとともに、遮光板１８の開口部から出射される投写光を拡散する。拡散板１９は、例えば、半透明な合成樹脂板に拡散剤を一様な分散度合いで混入して構成されている。
なお、遮光板１８と、拡散板１９の位置を入れ替えて配置しても良い。この構成によれば、より効果的に外光を遮断することができる。

続いて、このような構成を持つスクリーン１３に入射された投写光Ｌによる投写画像の態様について説明する。
スクリーン１３のセルレンズ面６へ広角に広がりながら入射した投写光Ｌは、セルレンズ１５の集光作用によりスクリーン面に対して略垂直な主光線を持つ分散分布光束となる。
さらに水平レンチキュラーレンズ１７、および拡散板１９の拡散作用により、表示面Ｓｆで光を拡散させ、視覚依存性が改善された明るい画像を写し出す。また、表示面Ｓｆから入射する外光は、遮光板１８により吸収される。
なお、水平レンチキュラーレンズ１７に加えて、さらに垂直方向（ｙ軸方向）の光を配光する垂直レンチキュラーレンズを備える構成であっても良い。この構成によれば、表示面Ｓｆにおいて、垂直方向の視覚依存性がより改善された明るい画像が写し出される。

上述した通り、本実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）セルレンズ５，１５は、投写光Ｌを集光して表示面Ｓｆに対して略垂直な平行光束とする凸レンズ面を分割子６ｃにより連続模様状に分割し平坦化したレンズであることから、サーキュラーフレネルレンズと同等の機能を有している。
さらにセルレンズ５，１５の分割子６ｃは、それぞれが同一な形状を有するとともに連続模様状に配されていることから、どの場所の画素においても分割子６ｃの入り具合および分割線の数は略同一となる。
よって、画素間での明暗差が生じ難いため、モアレの発生を抑制することができる。
従って、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーン１３を提供することができる。

（２）分割子６ｃは、１画素当たりに少なくとも２つ以上含まれることから、１画素に対して１つ以下の分割子が割当てられる場合よりも、１画素当たりに含まれる分割子の外周線の割合が均一になる。
よって、画素間での明暗差が生じ難いため、モアレの発生を抑制することができる。
従って、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーン１３を提供することができる。

（３）分割子の形状は、三角形、四角形、または六角形などの多角形、または、多角形を組合せた多角形集合体であり、連続模様状に配置されている。
よって、１画素当たりに含まれる分割子の割合が均一となり、画素間での明暗差が生じ難いため、モアレの発生を抑制することができる。
従って、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーン１３を提供することができる。

（４）分割子６ｃは、正六角形であることから、連続模様状に配列された構造体は堅牢なハニカム構造となり、セルレンズまたは金型を製造する段階であっても、安定して加工を行うことができる。
さらに、このようにして製造されたセルレンズ５，１５も、セルレンズ面がハニカム構造を備えた安定した構造体となっている。
従って、堅牢な構成のセルレンズを備えたスクリーン１３を提供することができる。

（５）スクリーン１３は、投写光を表示面で水平方向に配光する水平レンチキュラーレンズ１７をさらに備えることから、表示面Ｓｆには、明るさが均一化され視覚依存性が改善された画像が写し出される。
従って、鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーン１３を提供することができる。

（６）スクリーン１３は、水平レンチキュラーレンズ１７の複数のかまぼこ状レンズ９の配置に合わせた複数の垂直方向の開口部を有する遮光板１８と、遮光板１８の開口部から出射される投写光を拡散する拡散板１９とを、さらに備えている。
よって、遮光板１８によって外光の入射を低減できるため、表示面Ｓｆに写し出される画像のコントラストを向上させることができる。
また、拡散板１９による拡散効果により、表示面Ｓｆには明るさが均一化され視覚依存性が改善された画像が写し出される。
従って、鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーン１３を提供することができる。

（７）リアプロジェクタ１００の投写装置１１は、光変調素子として透過型液晶パネルである液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂを備えることから、ランプ５１が発する光を、効率良く画像を表す変調光に変換することができる。よって、鮮明な投写画像を得ることができる。
また、リアプロジェクタ１００は、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す透過式のスクリーン１３を備えている。
従って、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出すリアプロジェクタ１００を提供することができる。

（実施形態２）
《第２のスクリーンの概略構成》
図９は、本発明の実施形態２における第２のスクリーンの概略構成図である。
第２のスクリーンであるスクリーン３３は、リアプロジェクタ１００のスクリーンとして好適な構成を有している。ここでは、図９を中心に、適宜図８を交えてスクリーン３３の概略構成について説明する。
なお、実施形態１のスクリーン１３と同一の構成部位については同一の番号を附し、重複する説明は省略する。

スクリーン３３は、セルレンズ１５、マイクロレンズシート２７、遮光板２８、拡散板１９などから構成されている。セルレンズ１５および拡散板１９は、実施形態１のスクリーン１３の構成部位と同一である。
マイクロレンズシート２７の投写光Ｌの入射側は、平面となっている。また、出射側には、垂直方向（ｙ軸方向）に長く水平方向（ｘ軸方向）に短い形状を持つ楕円が垂直方向を軸にして回転して形成される楕円回転形状をなした複数のマイクロレンズ２９が設けられている。
マイクロレンズ２９が楕円回転形状をなしているのは、投写光Ｌの水平方向の配光度合いを垂直方向よりも高めるためであり、長方形のスクリーン３３において、長手方向である水平方向の視覚依存性は、垂直方向に比べてより改善したい方向であることに基づいている。

また、図９において、セルレンズ１５と、マイクロレンズシート２７との間は、作図の都合上空間となっているが、実際のスクリーンにおいては平面同士を密着して一体のレンズシートとして構成される。また、マイクロレンズシート２７と、遮光板２８との間、および遮光板２８と、拡散板１９との間も密着している。
遮光板２８は、マイクロレンズシート２７における複数のマイクロレンズ２９の配置に合わせた複数の開口部を有する遮光マスクである。遮光板２８は、全黒の合成樹脂板、または薄い金属板などにより構成され、プレス加工により複数の開口部が設けられている。
遮光板２８は、複数のマイクロレンズ２９ごとに集光および拡散された部分投写光を対応する複数の開口部ごとに通過させるとともに、表示面Ｓｆから入射する外光を吸収する。
拡散板１９は、表示面Ｓｆを構成するとともに、遮光板２８の開口部から出射される投写光を拡散する。拡散板１９は、例えば、半透明な合成樹脂板に拡散剤を一様な分散度合いで混入して構成されている。なお、遮光板２８と、拡散板１９の位置を入れ替えて配置しても良い。この構成によれば、より効果的に外光を遮断することができる。

続いて、このような構成を持つスクリーン３３に入射された投写光Ｌによる投写画像の態様について説明する。
スクリーン１３のセルレンズ面６へ広角に広がりながら入射した投写光Ｌは、セルレンズ１５の集光作用によりスクリーン面に対して略垂直な主光線を持つ分散分布光束となる。
さらにマイクロレンズシート２７の配光作用、および拡散板１９の拡散作用により、表示面Ｓｆに視覚依存性が改善された明るい画像を写し出す。また、表示面Ｓｆから入射する外光は、遮光板２８により吸収される。

上述した通り、本実施形態によれば実施形態１の該当する効果に加えて以下の効果が得られる。
（１）スクリーン３３は、モアレを抑制するセルレンズ１５と、投写光Ｌを表示面Ｓｆで配光する複数のマイクロレンズ２９とを、備えることから、表示面Ｓｆには、明るさが均一化され視覚依存性が改善された鮮明な画像が写し出される。
従って、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーン３３を提供することができる。

（２）マイクロレンズシート２７の表示面Ｓｆ側には、マイクロレンズ２９の配置に合わせた複数の開口部を有する遮光マスクである遮光板２８が設けられていることから、表示面側から入射する外光は遮光板２８で遮断される。
よって、遮光板２８によって外光の入射を低減できるため、表示面Ｓｆに表示される画像のコントラストを向上させることができる。
従って、鮮明な画像を写し出す透過式のスクリーン３３を提供することができる。

（３）拡散板１９は、表示面Ｓｆを構成するとともに、遮光板２８の開口部から出射される投写光を拡散することから、表示面Ｓｆには明るさが均一化され視覚依存性が改善された画像が表示される。
従って、鮮明な画像を写し出すことができる透過式のスクリーン３３を提供することができる。

（４）スクリーン３３は、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す透過式のスクリーンであることからリアプロジェクタ１００に好適である。
従って、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出すリアプロジェクタ１００を提供することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
図１０は、セルレンズにおける分割子の異なる配列態様を示す図である。
前記実施形態１において、図５（ｃ）の正方形をなした複数の分割子４ｃは、画素配列の基準となる画素基準線（ｘ軸）を、分割子４ｃを配列するための基準となるセルレンズ基準線としても利用し配列されていたが、これに限定するものではない。
例えば、複数の分割子を配列するための基準となるセルレンズ基準線と、画素配列の基準となる画素基準線（ｘ軸）とが所定の角度をなすように、分割子が配列されることであっても良い。
図１０において、複数の分割子４ｃの配列の基準となるセルレンズ基準線ｊは、画素配列の基準となる画素基準線（ｘ軸）に対して、所定の角度θをなしている。所定の角度θは、０．５〜５°の範囲内の角度である。また、モアレは、画素の外周と、分割子の外周とが重なる部分に発生し易い。
この構成によれば、複数の分割子４ｃを配列するための基準となるセルレンズ基準線ｊと、投写画像の複数の画素における配列の基準となる画素基準線（ｘ軸）とが成す所定の角度θは、０．５〜５°の範囲内の角度であることから、セルレンズ基準線ｊと画素基準線とは交差し、重なることはない。
よって、セルレンズ基準線ｊに沿って配列される分割子４ｃの外周と、画素の外周とが重なる部分を少なくすることができる。
従って、モアレを抑制した鮮明な画像を写し出す投写式のスクリーンを提供することができる。

（変形例２）
図２を用いて説明する。前記各実施形態において、投写装置１１は、光変調素子としての各色光用の液晶ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂにより画像信号に応じて変調し、再度合成したフルカラーの変調光を投写レンズ６８によりに拡大投写する液晶３板式プロジェクタであるものとして説明したが、これに限定するものではない。
例えば、投写装置１１は、赤、緑、青色のカラーフィルタが規則的に格子状に配置され、１枚でフルカラーの変調光を出射することが可能な単板の液晶ライトバルブを用いる構成であっても良い。また、反射型液晶表示装置や、ティルトミラーデバイスを用いる構成としても良い。なお、例えば、ティルトミラーデバイスを用いる構成の場合、偏光変換素子５３が不要となるなど、光学部５０の構成は、使用する光変調素子に応じて、図２の構成とはそれぞれ異なったものとなる。
また、光変調機能を有するレーザー走査光学系、自発式光変調素子アレーなどを用いた構成の投写装置であっても良い。
これらの構成であっても、前記各実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

実施形態におけるリアプロジェクタの概略構成図。 投写装置の光学部を中心とした概略構成図。 （ａ）凸レンズ、および本発明のセルレンズの概要を示す斜視図、（ｂ）凸レンズ、およびセルレンズの断面図。 （ａ）スクリーンにおける一態様のセルレンズの正面図、（ｂ）セルレンズの特定部位における画素の拡大図。 （ａ）三角形の分割子による一配列態様を示す図、（ｂ）三角形の分割子による異なる配列態様を示す図、（ｃ）四角形の分割子による一配列態様を示す図、（ｄ）四角形の分割子による異なる配列態様を示す図。 （ａ）セルレンズの分割子の一態様を示す斜視図、（ｂ）セルレンズの製造方法の一態様を示す図。 （ａ）セルレンズ金型の製造方法の一態様を示す図、（ｂ）金型により製造したセルレンズの断面図。 実施形態１における第１のスクリーンの概略構成図。 実施形態２における第２のスクリーンの概略構成図。 セルレンズにおける分割子の異なる配列態様を示す図。 従来のスクリーンの概略構成を示す斜視図。 （ａ）従来のスクリーンにおける一態様のサーキュラーフレネルレンズの正面図、（ｂ）サーキュラーフレネルレンズの特定部位における画素の拡大図。

符号の説明

５，１５，３６…セルレンズ、３，４，６，２３，２４，４６…セルレンズ面、３ｃ，４ｃ，６ｃ…分割子、１１…投写装置、１２…反射光学部としての反射ミラー、１３，３３…スクリーン、１７…水平レンチキュラーレンズ、１８，２８…遮光板、１９…拡散板、２７…マイクロレンズシート、２９…複数のマイクロレンズ、５１…光源としてのランプ、６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ…光変調素子としての液晶ライトバルブ、１００…背面投写型表示装置としてのリアプロジェクタ、Ｓｆ…表示面、Ｓｂ…背面、Ｌ…投写光、Ｌｃ…光軸。

Claims (9)

1. 投写装置からの投写光が入射される背面と、前記投写光による画像が写し出される表示面とを含んで構成される透過式のスクリーンであって、
   前記投写光を前記表示面に対して略垂直な光束とするレンズ面を、同一の形状を有する複数のセル状の分割子により連続模様に分割し平坦化したセルレンズを備えることを特徴とするスクリーン。
2. 前記投写光が表す画像を構成する複数の画素において、１画素当たりに含まれる前記分割子は、複数であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
3. 前記分割子の形状は、多角形、または、前記多角形を組合せた多角形集合体であることを特徴とする請求項１または２に記載のスクリーン。
4. 前記セルレンズにおける複数の前記分割子を配列するための基準となるセルレンズ基準線と、前記投写画像の複数の画素における配列の基準となる画素基準線とが成す角度は、０．５〜５°の範囲内の角度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリーン。
5. 前記投写光を水平方向に配光する水平レンチキュラーレンズと、前記投写光を垂直方向に配光する垂直レンチキュラーレンズとの２つの前記レンズ、またはいずれか一方の前記レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン。
6. 前記投写光を配光する複数のマイクロレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン。
7. 複数の前記レンズの表示面側には、前記画素、または前記マイクロレンズの配置に合わせた複数の開口部を有する遮光マスクである遮光板が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のスクリーン。
8. 前記遮光板の表示面側には、表示面を構成する平面板であり、遮光板の開口部から出射される投写光を拡散する拡散板が設けられていることを特徴とする請求項７に記載のスクリーン。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のスクリーンと、
   光源が発する光を光変調素子により画像信号に応じた画像を表す変調光に変調し、前記変調光を拡大した投写光を出射する投写装置と、
   前記投写光を反射してスクリーンの背面に入射させる反射光学部とを、備えることを特徴とする背面投写型表示装置。
   

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