JP2013156284A

JP2013156284A - 曲面スクリーンおよび表示装置

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Publication number: JP2013156284A
Application number: JP2012014296A
Authority: JP
Inventors: Jun Kondo; 潤近藤; Kuniko Kojima; 邦子小島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-08-15

Abstract

【課題】画像を映し出すスクリーンが曲面である場合、投射光学系の結像面とスクリーンの位置が一致せず、スクリーンの面方向の位置で解像度のばらつきが生じる。
【解決手段】曲面スクリーン４は、フレネルレンズスクリーン４１およびレンチキュラーレンズスクリーン４３を備える。フレネルレンズスクリーン４１は入射した光の方向を変更する。レンチキュラーレンズスクリーン４３は、レンチキュラーレンズ層４３１および支持層４３２を有する。レンチキュラーレンズ層４３１は入射した光を拡散する。支持層４３２は、レンチキュラーレンズ層４３１を支持する。レンチキュラーレンズ層４３１の光を拡散する程度は、レンチキュラーレンズスクリーン４３の面方向で異なる。
【選択図】図２

Description

本発明は、曲面スクリーンおよび曲面スクリーンを搭載した表示装置にかかるものである。

従来、車両に搭載される表示装置では、光源、光変調素子、投射光学系および曲面スクリーン等を備えるものが考案されている。光変調素子は画像を形成する素子である。投射光学系は、光変調素子が形成した画像光をスクリーンに投射する光学系である。画像光とは、画像情報を有する光である。曲面スクリーンは画像光を映し出すスクリーンである。

曲面スクリーンを用いることにより、映像表示装置を車内のフロントパネルなどの意匠に一体化できる。これにより、車両のデザイン性を向上できる。また、映像の視認性を向上することができる。つまり、ディスプレイとして様々な情報を映像として映し出し、運転手や同乗者に視認させることができるという利点を持つ（例えば、特許文献１）。映像として映し出すため、事前に決められた形式で表示する必要もない。

しかし、スクリーンの形状を曲面にすることにより、スクーン中心部とスクリーン周辺部とで投射距離の差が生じる。つまり、投射光学系の光軸中心から半径方向の距離によって、スクリーンの結像面からのズレ量が異なる。これにより、スクリーンの場所によって解像度が異なるという問題が生じる。この問題を解決するため、特許文献１は、画像制御部によってスクリーンの投影曲面の形状に一致するように投影画像の収差形状を加工することを開示している。

特開２００２−１０４０２４

なお、背景技術を特許文献１に記載された車両用の表示装置を用いて説明したが、用途として車両用に限定されるものではない。以下に述べる発明は、車両用に限らず曲面を有するスクリーンに適用できる。

しかしながら、投射光学系の収差は、様々なスクリーン形状に対応できるように発生させることは困難である。このために、スクリーンの形状が制限されてしまうという課題がある。スクリーンの形状とは、凹形状や凸形状のことである。また、スクリーンの形状に対応した投射光学系を用いることから、平面スクリーンへの投射用に考えられた汎用性の高い投射光学系を使うことができない。汎用性の高い投射光学系とは、例えば、市販されているプロジェクタの投射光学系などである。このため、他の投射光学系と共用できず、生産性に優れず、高コストになってしまう。

また、スクリーン形状が単純な曲面形状である場合、曲面に応じた収差を与えることは可能である。しかし、一般的に投射光学系におけるレンズ設計では、球面収差やコマ収差などによって周辺部の解像度は低下しやすい。そのため周辺部の収差を自由に調整するためには、異なる屈折率の材質を光学接着したダブレットレンズやトリプレットレンズなどが必要となる。この場合、レンズ自体の構成の複雑化を招いてしまう。また、レンズの構成枚数の増加を招いてしまう。

本発明に係る車両用表示装置はこれらの問題を鑑みて構成され、光源を含む照明光学系と、画像信号が入力され、照明光学系からの光線を前記画像信号に応じて変調する光変調素子と、前記照明光学系と前記光変調素子を駆動する電気回路基板と、前記光変調素子からの変調光を拡大投射する投射光学系と、前記投射光学系で拡大された映像が投射されるスクリーンを備える車両表示装置であって、前記スクリーンは、曲面形状であり、映像光の角度を調整するフレネルレンズスクリーン、スクリーンの強度確保のための硝子版、外光吸収のためのレンチキュラースクリーンからなり、スクリーン上の面内にて光の拡散性が異なることを特徴とする。

本発明は、投射光学系への依存を抑えて、スクリーンの構成により、スクリーン上での解像度の差を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成図である。本発明の実施の形態１に係るスクリーンの断面を表した構成図である。本発明の実施の形態１に係る投射光学系の結像位置を模式的に示した模式図である。本発明の実施の形態１に係るレンチキュラーレンズスクリーン内の位置に対する光拡散粒子密度変化を示した図である。本発明の実施の形態２に係る投射光学系およびスクリーンの位置関係ならびにスクリーンの断面構成を示した模式図である。本発明の実施の形態３に係るレンチキュラーレンズスクリーン内の位置に対する光拡散粒子密度変化を示した図である。本発明の実施の形態４に係るスクリーンの断面を表した構成図である。本発明の実施の形態４に係るフレネルレンズスクリーン内の位置に対する光拡散粒子密度変化を示した図である。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を概略的に示す構成図である。図１に示すように、実施の形態１に係る表示装置は、照明光学系１、光変調素子２、投射光学系３およびスクリーン４を有する。照明光学系１は、光源を有している。光変調素子は、画像信号が入力され、照明光学系からの光を画像信号に応じて変調する素子である。実施の形態１では、光変調素子としてＤＭＤ素子２（ＤＭＤ：ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）を用いて説明する。投射光学系３は、光変調素子からの画像光を拡大してスクリーン４に投射する。スクリーン４は、投射光学系３で拡大された画像光が投射される。なお、図１中では、図を簡素化するために光がＤＭＤ素子２を透過する形で表している。ＤＭＤ素子２はミラーで構成されているため、実際は光を反射する配置となる。また、光変調素子は、液晶素子などの透過型の変調素子を用いてもかまわない。なお、符号２は、光変調素子およびＤＭＤ素子に付す。

スクリーン４は曲面形状をしている。スクリーン４は、フレネルレンズスクリーン４１およびレンチキュラースクリーン４３を有する。また、必要に応じてスクリーン４は、硝子板４２を有する。フレネルレンズスクリーン４１は、画像光の進行方向を調整する。レンチキュラースクリーン４３は、外光を吸収する。硝子板４２は、スクリーン４の強度を確保する。

照明光学系１の光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）で構成されている。なお、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂはＬＥＤに限定されない。例えば、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、時間的にR（赤色）、G（緑色）、B（青色）を区別するカラーホイールを備えたランプ光源であってもよい。また、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、レーザー素子で構成された光源であってもよい。

光源１１ｒは赤色の光源である。光源１１ｇは緑色の光源である。光源１１ｂは青色の光源である。光源１１ｒから出射した赤色の光は、コリメータレンズ１２１を透過する。光源１１ｇから出射した緑色の光は、コリメータレンズ１２２を透過する。光源１１ｂから出射した青色の光は、コリメータレンズ１２３を透過する。その後、赤色の光は、ダイクロイックミラー１２６で反射する。緑色の光は、ダイクロイックミラー１２６，１２７を透過する。青色の光は、ダイクロイックミラー１２７で反射する。赤色の光、緑色の光および青色の光のそれぞれは、リレーレンズ１２４，１２５に入射する。赤色の光、緑色の光および青色の光のそれぞれは、ＤＭＤ素子２に入射する照明光を形成する。

コリメータレンズ１２１，１２２，１２３のレンズの枚数は、図１で示した１枚に限定されない。リレーレンズ１２４，１２５のレンズの枚数は、図１で示した２枚に限定されない。ダイクロイックミラー１２６，１２７は、赤色の光の光軸、緑色の光の光軸および青色の光の光軸を合わせる機能を有する。ダイクロイックミラー１２６，１２７の配置も、図１で示した位置に限定されない。図１では、ダイクロイックミラー１２６，１２７を同じ位置に設置している。なお、ダイクロイックミラー１２６とダイクロイックミラー１２７との設置する角度は異なっている。しかし、ダイクロイックミラー１２６とダイクロイックミラー１２７とを異なる場所に設置しでもよい。また、照明光学系１が均一照明素子を有する構成であってもよい。均一照明素子とは、例えば、ライトパイプ、マイクロレンズアレイ等である。

ＤＭＤ素子２は、画像信号の画素に対応する可動式のマイクロミラーを２次元に配列したものである。マイクロミラーの数は、例えば、２００万個である。ＤＭＤ素子２は、画素信号に応じて各マイクロミラーの向きを調節し、光源からの光を投射光学系３の方向に反射させるかどうかを決める。光強度は，鏡が画面を向いている時間で決まる。マイクロミラーの配列された面を基準面とすると、ＤＭＤ素子２は、各マイクロミラーを基準面に対して一定の方向に角度αだけ傾ける。基準面は、マイクロミラーが形成された基板の表面である。角度αは、例えば１２度である。ＤＭＤ素子２は、入射光を投射光学系３に向けて反射する。投射光学系３に入射した光はスクリーン４の上に投射される。また、ＤＭＤ素子２は、入射光を光吸収板（図示せず）に向けて反射する。光吸収板に入射した光はスクリーン４の上に投射されない。なお、光変調素子は、ＤＭＤ素子２ではなく、他の光変調素子でもよい。光変調素子は、例えば液晶パネルであってもよい。

ＤＭＤ素子２によって形成された画像光は、投射光学系３によりスクリーン４の上に拡大して投射される。投射については、非球面ミラーや平面ミラーを用いることで光を反射して投射する構成としてもよい。

図２は、実施の形態１に係るスクリーン４の断面を表した構成図である。図２（Ａ）は、投射光学系３およびスクリーン４の構成を示している。図２（Ａ）の破線で示した符号Ｂの部分を図２（Ｂ）に拡大した構成図として示している。スクリーン４は、フレネルレンズスクリーン４１およびレンチキュラースクリーン４３を有する。また、スクリーン４は、必要に応じて硝子板４２を有する。なお、図２は、硝子板４２を有する例を示している。硝子板４２は、スクリーン４の強度を上げるためのものである。レンチキュラースクリーン４３は、外光を吸収し視野角特性を調整するためのものである。

図２中では、スクリーン全体が凹形状となっている。しかし、スクリーン全体が凸形状であってもよい。図２において、観察者は図２中右側から映像を観察する。つまり、実施の形態１に示す表示装置は、スクリーン４の後ろから画像光を投射して画像を表示する。この方式の表示装置は、背面投射型表示装置とも言われる。

スクリーン４に投射された画像光は、フレネルレンズスクリーン４１表面に成形されるフレネルレンズによって観察者に向けて方向を変える。図２中で、フレネルレンズはフレネルレンズスクリーン４１の右側に形成されている。つまり、フレネルレンズは、フレネルレンズスクリーン４１から光が出射する側の面に形成されている。フレネルレンズスクリーンの種類として、屈折型と全反射型との２種がある。図２では屈折型のフレネルレンズスクリーンを示している。しかし、フレネルレンズスクリーンの種類は屈折型に制限されない。つまり、フレネルレンズスクリーン４１は、全反射型のフレネルレンズスクリーンを用いてもよい。

その後、画像光は硝子板４２を透過する。次に、画像光はレンチキュラースクリーン４３に入射する。なお、硝子板４２は、スクリーン４の強度を向上させるために構成に組み込まれている。このため、硝子板４２は、スクリーン４の構成に含まれなくてもよい。また、硝子板４２の材質についても特に限定しない。

レンチキュラーレンズスクリーン４３は、画像光を様々な方向に拡散する。このことによって視野角は広げられる。また、レンチキュラーレンズスクリーン４３は、外光を吸収する機能を有する。外光とは、画像光以外の光である。レンチキュラーレンズスクリーン４３は、レンチキュラーレンズ層４３１、支持層４３２および表面コーティング層４３３を有する。

レンズキュラーレンズ層４３１には、基材中に樹脂粒子４３４を含有させる。基材とは、樹脂粒子子４３４などの混合物を除いた部品の主な材料である。樹脂粒子４３４を含有させることで、成形時に成形用の金型からの外しやすくなる。この樹脂粒子４３４は光拡散粒子としての機能も有している。以降、符号４３４は樹脂粒子と光拡散粒子に付す。レンズキュラーレンズ層４３１は、レンチキュラーレンズスクリーン４３の光拡散層として機能する。レンチキュラーレンズ層４３１は、内部に外光を吸収するための光吸収体を含んでもよい。また、レンズキュラーレンズ層４３１は、表面に光吸収体を塗布した構成としてもよい。また、レンズキュラーレンズ層４３１は、外光吸収手段としてレンチキュラーレンズを採用している。また、レンズキュラーレンズ層４３１は、視野角を広げる光学構造としてレンチキュラーレンズを採用している。しかし、レンズキュラーレンズ層４３１は、他の光学構造を採用してもよい。例えば、他の光学構造は、三角構造であってもよく、台形構造であってもよく、またはレンズ構造であってもよい。

次に、曲面のスクリーン４に画像光を映し出すことによる弊害について説明する。スクリーン４に映像を映し出すためには、スクリーン４とＤＭＤ素子２とは、結像関係にある必要がある。図３は、ＤＭＤ素子２で形成された画像光のスクリーン４への結像を説明する模式図である。スクリーン４が平面の場合、図３の破線で示すように結像面５の上にスクリーンを配置する。結像面５の位置にスクリーンを設置することで、鮮明な映像を映し出すことができる。

図３には、実線でスクリーン４ａ，４ｂ，４ｃが凹形状の場合を示している。スクリーン４ａ、スクリーン４ｂおよびスクリーン４ｃに共通の説明をするときは、スクリーン４として説明する。図３では、例えばスクリーン４ａの中心が結像面５に一致するように、スクリーン４を配置している。スクリーン４ａの中心から離れるにつれてスクリーン４ａとＤＭＤ素子２との結像関係が合わなくなっていく。このスクリーン４ａとＤＭＤ素子２との結像関係が合わなくなっていくことを結像関係差と呼ぶ。これにより、映し出される映像の解像度は、スクリーン４ａの周辺部において劣化してしまう。つまり、映し出される映像はスクリーン４ａの周辺部においてボケが生じる。

スクリーン４ｂの場合は、スクリーン４ｂの中心部と周辺部との中間位置で結像面５に一致するように、スクリーン４ｂを配置している。中心部と周辺部との中間位置を中間部と呼ぶ。スクリーン４ｂの中間部から中心部に向けて離れるにつれてスクリーン４ｂとＤＭＤ素子２の結像関係が合わなくなっていく。これにより、映し出される映像の解像度は、スクリーン４ｂの中心部において劣化してしまう。また、スクリーン４ｂの中間部から周辺部に向けて離れるにつれてスクリーン４ｂとＤＭＤ素子２の結像関係が合わなくなっていく。これにより、映し出される映像の解像度は、スクリーン４ｂの周辺部において劣化してしまう。

スクリーン４と結像面５との位置ずれ以外にも、スクリーン４に映し出される映像の解像度を低下させる原因がある。背面投射方式のスクリーンの場合、スクリーン４の中に光拡散粒子４３４などが含まれる。このため、スクリーン４の中を画像光が伝播する際に、光拡散粒子４３４の作用によりさらに解像度を低下させてしまう。

そこで、本発明にかかるスクリーン４は、スクリーン４の光拡散特性をスクリーンの面上で変化させている。実施の形態１では、レンチキュラーレンズスクリーン４３の中に含まれる光拡散粒子４３４を変化させている。図４は、スクリーン４ａに関して示している。図４は、水平方向のスクリーン上の位置に対する相対的な光拡散粒子４３４の密度の関係を示した図である。Ｘ軸は、水平方向のスクリーン上の位置を示している。Ｘ軸の単位は、ｍｍである。Ｙ軸は、相対的な光拡散粒子４３４の密度を示している。図４では、水平方向スクリーンサイズを２００ｍｍとしている。Ｙ軸は、スクリーン４の中心での光拡散粒子４３４の密度を１とした際の相対密度を示している。スクリーン４は、フレネルレンズスクリーン４１、硝子板４２およびレンチキュラーレンズスクリーン４３を重ねて作製されている。このため、スクリーン４ａの面方向は、レンズキュラーレンズスクリーン４３の面方向と一致する。

実施の形態１のスクリーン４ａでは、周辺部の光拡散粒子４３４の密度をスクリーン４ａの中心部に比べて２０％程削減している。光拡散粒子４３４の密度を下げすぎると、先に述べたように成形時に金型から取りだしにくくなる。また、光拡散粒子４３４の密度を下げすぎると、スクリーンの表面に斑状の厚みムラが発生する。この斑状の厚みムラは、表示装置の外観を損ねてしまう。このため、光拡散粒子４３４の密度は、スクリーン内において２０％程度の差が適切である。

実施の形態１のスクリーン４ａでは、スクリーン４ａの周辺部において、スクリーン４の有する拡散作用を抑えている。これにより、スクリーン４の有する拡散作用による解像度の低下を抑えることができる。スクリーン４の周辺部では、画像光の結像関係差による解像度の低下が大きい。実施の形態１に係る表示装置は、スクリーン４に映し出される映像の解像度の差を、スクリーン４の面上で抑えることができる。スクリーン４に映し出される映像の解像度の低下は、スクリーン４の有する拡散作用による解像度の低下と画像光の結像関係差による解像度の低下とを合わせたものである。

スクリーン４ｂでは、スクリーン４ｂの中心部および周辺部において、スクリーン４ｂの有する光拡散作用を抑える。つまり、スクリーン４ｂの中心部の光拡散粒子４３４の密度および周辺部の光拡散粒子４３４の密度を中間部に対して小さくする。

スクリーン４ｃでは、スクリーン４ｃの中心部において、スクリーン４ｃの有する光拡散作用を抑える。つまり、スクリーン４ｃの中心部の光拡散粒子４３４の密度を中間部および周辺部に対して小さくする。

上述のように、レンズキュラーレンズ層４３１は光拡散層の機能を有する。光拡散層は、本来視野角特性をえるために含有されている。車両用の表示装置とする場合、主に運転手が画像光を視認できればよい。スクリーン４ａでは、レンチキュラーレンズスクリーン４３の周辺部は、拡散作用を低下させる。この光拡散作用の低下は、運転に支障のない程度の視野角の低下を考慮して行われる。スクリーン４ｂでもスクリーン４ａと同様に、中心部の光拡散作用の低下および周辺部の光拡散作用の低下は、運転に支障のない程度の視野角の低下を考慮して行われる。スクリーン４ｃでもスクリーン４ａと同様に、中心部の光拡散作用の低下および中間部の光拡散作用の低下は、運転に支障のない程度の視野角の低下を考慮して行われる。

実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１に対してレンチキュラーレンズスクリーン４３の構成が異なる。図５は、投射光学系３およびスクリーン４の位置関係ならびにスクリーン４の断面構成を示した模式図である。図５（Ａ）は、投射光学系３とスクリーン４との位置関係を示した図である。図５（Ｂ）および図５（Ｄ）は、スクリーン４の周辺部でのスクリーン４の断面構成を示した図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）中の破線でしめした符号Ｂの部分を拡大して表している。図５（Ｄ）は、図５（Ａ）中の破線でしめした符号Ｄの部分を拡大して表している。図５（Ｃ）は、スクリーン４の中心部でのスクリーン４の断面構成を示した図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）中の破線でしめした符号Ｃの部分を拡大して表している。図５に示すスクリーンの構成は、図３のスクリーン４ａの構成である。

実施の形態１に係るスクリーン４ａと同様に、実施の形態２に係るスクリーン４ａは、フレネルレンズスクリーン４１およびレンチキュラーレンズスクリーン４３を有する。また、必要に応じて硝子板４２を有してもよい。実施の形態１に係るスクリーン４ａと異なり、実施の形態２に係るスクリーン４ａは、スクリーン４ａの面方向の位置で、レンズキュラーレンズ層４３１の厚みが異なる。なお、実施の形態２において、上記のレンズキュラーレンズ層４３１の厚みが異なる点以外は、実施の形態１と同様の構成である。スクリーン４は、フレネルレンズスクリーン４１、硝子板４２およびレンチキュラーレンズスクリーン４３を重ねて作製されている。このため、スクリーン４ａの面方向は、レンズキュラーレンズ層４３１の面方向と一致する。

実施の形態１では、スクリーン４ａの面方向の位置で光拡散粒子４３４の密度を変化させている。実施の形態２では、レンチキュラーレンズスクリーン４３の厚みはスクリーン４ａの面方向の位置で均一としている。しかし、レンチキュラーレンズスクリーン４３の支持層４３２の厚みは、中心部（図５（Ｃ））から周辺部（図５（Ｂ）、図５（Ｄ））にかけて連続的に厚くなっている。または、レンチキュラーレンズスクリーン４３の支持層４３２の厚みは、中心部（図５（Ｃ））から周辺部（図５（Ｂ）、図５（Ｄ））にかけて段階的に厚くなっている。

一方、レンチキュラーレンズ層４３１のレンズ曲率の終点から支持層４３２までの厚みは、中心部（図５（Ｃ））から周辺部（図５（Ｂ）、図５（Ｄ））にかけて連続的に薄くなっている。または、レンチキュラーレンズ層４３１のレンズ曲率の終点から支持層４３２までの厚みは、中心部（図５（Ｃ））から周辺部（図５（Ｂ）、図５（Ｄ））にかけて段階的に薄くなっている。レンズ曲率の終点から支持層４３２までの厚みとは、レンチキュラーレンズ層４３１のうちレンズ含まない部分である。

これによりレンチキュラーレンズスクリーン４３の光拡散粒子４３４の密度をスクリーン４ａの面方向の位置で変化させる必要はなくなる。レンチキュラーレンズ層４３１の厚みを変えることにより、光拡散粒子４３４の数を変化させることができる。これにより、画像光は中心部に比べて周辺部の方が、光拡散粒子４３４により光拡散されにくくなる。つまり、周辺部で光拡散特性を低下させている。これにより、スクリーン４の光拡散作用による解像度の低下を、周辺部で抑えることができる。

スクリーン４ｂでは、スクリーン４ｂの中心部および周辺部において、スクリーン４ｂの有する光拡散作用を抑える。つまり、スクリーン４ｂの中心部のレンチキュラーレンズ層４３１のレンズ曲率の終点から支持層４３２までの厚みは、中間部に対して薄くなっている。また、スクリーン４ｂの周辺部のレンチキュラーレンズ層４３１のレンズ曲率の終点から支持層４３２までの厚みは、中間部に対して薄くなっている。一方、スクリーン４ｂの中心部のレンチキュラーレンズスクリーン４３の支持層４３２の厚みは、中間部に対して厚くなっている。また、スクリーン４ｂの周辺部のレンチキュラーレンズスクリーン４３の支持層４３２の厚みは、中間部に対して厚くなっている。

これによりレンチキュラーレンズスクリーン４３の光拡散粒子４３４の密度をスクリーン４ａの面方向の位置で変化させる必要はなくなる。そして、スクリーン４の光拡散作用による解像度の低下を、中心部および周辺部で抑えることができる。

スクリーン４ｃでは、スクリーン４ｃの中心部において、スクリーン４ｃの有する光拡散作用を抑える。つまり、スクリーン４ｃの中心部のレンチキュラーレンズ層４３１のレンズ曲率の終点から支持層４３２までの厚みは、中間部および周辺部に対して薄くなっている。一方、スクリーン４ｃの中心部のレンチキュラーレンズスクリーン４３の支持層４３２の厚みは、中間部および周辺部に対して厚くなっている。

これによりレンチキュラーレンズスクリーン４３の光拡散粒子４３４の密度をスクリーン４ａの面方向の位置で変化させる必要はなくなる。そして、スクリーン４の光拡散作用による解像度の低下を、中心部で抑えることができる。

支持層４３２とレンチキュラーレンズ層４３１とは、異なる材料を用いる場合がある。支持層４３２の屈折率とレンチキュラーレンズ層４３１の屈折率とに差が存在する場合、レンチキュラーレンズ層４３１の厚みを変化させることにより、レンズ作用が発生してしまう。このレンズ作用により、周辺部の画像光を鑑賞者に向けることができる。しかし、実施の形態２ではフレネルレンズスクリーン４１により画像光は鑑賞者に向いている。このため、このレンズ作用を使用する必要はない。支持層４３２の屈折率とレンチキュラーレンズ層４３１の屈折率とは、一致するように設定されている。

実施の形態３
実施の形態３は、レンチキュラーレンズスクリーン４３のスクリーン４の面方向の位置で光拡散粒子４３４の屈折率が異なっている。なお、実施の形態３において、光拡散粒子４３４の屈折率が異なる点以外は実施の形態１と同様の構成である。また、実施の形態２に対して実施の形態３の構成を加えることもできる。実施の形態３では、主に図３に示すスクリーン４ａの場合で説明する。スクリーン４は、フレネルレンズスクリーン４１、硝子板４２およびレンチキュラーレンズスクリーン４３を重ねて作製されている。このため、スクリーン４ａの面方向は、レンズキュラーレンズスクリーン４３の面方向と一致する。

光拡散粒子４３４の屈折率とレンチキュラーレンズ層４３１の基材の屈折率との差が大きくなると、画像光の光拡散作用は強くなる。基材とは、光拡散粒子４３４などの混合物を除いた部品の主な材料である。光拡散粒子４３４の光拡散作用が強くなると、スクリーン４に映し出された映像の解像度は低下してしまう。このために、レンチキュラーレンズ層４３１の基材と光拡散粒子４３４との屈折率差を小さくすることによって、画像光の光拡散を抑えることができる。

具体的には、レンチキュラーレンズ層４３１の基材と屈折率の異なる２種の光拡散粒子４３４ａ，４３４ｂを用いる。図６は、水平方向のスクリーン上の位置に対する相対的な光拡散粒子４３４ａ，４３４ｂの密度の関係を示した図である。Ｘ軸は、水平方向のスクリーン上の位置を示している。Ｘ軸の単位は、ｍｍである。Ｙ軸は、相対的な光拡散粒子４３４ａ，４３４ｂの密度を示している。図６では、水平方向スクリーンサイズを２００ｍｍとしている。Ｙ軸は、スクリーン４の中心での光拡散粒子４３４ａの密度を１とした際の相対密度を示している。実線は、光拡散粒子４３４ａの密度を示している。破線は、光拡散粒子４３４ｂの密度を示している。

屈折率差が大きい光拡散粒子４３４ａの含まれる割合を中心部で高くする。一方、周辺部に向かうにつれて屈折率差が小さい光拡散粒子４３４ｂの含まれる割合を増加させる。つまり、光拡散粒子４３４ａと光拡散粒子４３４ｂとの混合比をスクリーン上の位置で変化させている。これにより、画像光の結像関係差による解像度の低下が大きい周辺部において、スクリーン４の光拡散作用による解像度の低下を抑えることができる。

スクリーン４ｂでは、スクリーン４ｂの中心部および周辺部において、スクリーン４ｂの有する光拡散作用を抑える。つまり、スクリーン４ｂの中心部および周辺部での光拡散粒子４３４ｂの含まれる割合を高くする。一方、中間部での光拡散粒子４３４ａの含まれる割合を高くする。これにより、画像光の結像関係差による解像度の低下が大きい中心部および周辺部において、スクリーン４の光拡散作用による解像度の低下を抑えることができる。

スクリーン４ｃでは、スクリーン４ｃの中心部において、スクリーン４ｃの有する光拡散作用を抑える。つまり、スクリーン４ｂの中心部での光拡散粒子４３４ｂの含まれる割合を高くする。一方、周辺部での光拡散粒子４３４ａの含まれる割合を高くする。これにより、画像光の結像関係差による解像度の低下が大きい中心部において、スクリーン４の光拡散作用による解像度の低下を抑えることができる。

実施の形態４
実施の形態４は、フレネルレンズスクリーン４１に、光拡散粒子４３４を含有した光拡散層４１１を設けている。図７は、実施の形態４に係るスクリーン４の断面を表した構成図である。図７（Ａ）は、投射光学系３およびスクリーン４の構成を示している。図７（Ａ）の破線で示した符号Ｂの部分を図７（Ｂ）に拡大した構成図として示している。図８は、スクリーン４の位置に対するフレネルレンズスクリーン４１の有する光拡散粒子４３４の密度変化を示した図である。実施の形態４では、主に図３に示すスクリーン４ａについて述べる。

図８は、水平方向のスクリーン上の位置に対する相対的な光拡散粒子４３４の密度の関係を示した図である。Ｘ軸は、水平方向のスクリーン上の位置を示している。Ｘ軸の単位は、ｍｍである。Ｙ軸は、相対的な光拡散粒子４３４の密度を示している。図８では、水平方向スクリーンサイズを２００ｍｍとしている。Ｙ軸は、スクリーン４の中心での光拡散粒子４３４の密度を１とした際の相対密度を示している。実施の形態４のフレネルレンズスクリーン４１では、周辺部の光拡散粒子４３４の密度をスクリーン４ａの中心部に比べて２０％程削減している。

実施の形態４は、光拡散粒子４３４の密度をスクリーン４の面方向の位置で変化させる構成をとる。光拡散粒子４３４を含有した層とは、光拡散層４１１である。なお、実施の形態４において、上記のフレネルレンズスクリーン４１が光拡散層４１１を有する点以外は、実施の形態１と同様の構成である。また、実施の形態２に実施の形態４の特徴を加えることもできる。また、実施の形態３に実施の形態４の特徴を加えることもできる。スクリーン４は、フレネルレンズスクリーン４１、硝子板４２およびレンチキュラーレンズスクリーン４３を重ねて作製されている。このため、スクリーン４ａの面方向は、フレネルレンズ層４１の面方向と一致する。

実施の形態４のフレネルレンズスクリーン４１では、スクリーン４ａの周辺部において、フレネルレンズスクリーン４１の有する拡散作用を抑えている。これにより、フレネルレンズスクリーン４１の有する光拡散作用による解像度の低下を抑えることができる。スクリーン４ａの周辺部では、画像光の結像関係差による解像度の低下が大きい。実施の形態４に係る表示装置は、スクリーン４ａに映し出される映像の解像度の差を、スクリーン４ａの面上で抑えることができる。スクリーン４ａに映し出される映像の解像度の低下は、フレネルレンズスクリーン４１の有する光拡散作用およびレンチキュラーレンズスクリーン４３の有する光拡散作用による解像度の低下と画像光の結像関係差による解像度の低下とを合わせたものである。

また、実施の形態３で示したように、２つの光拡散粒子４３４ａ，４３４ｂを用いることもできる。具体的には、レンチキュラーレンズスクリーン４１基材と屈折率の異なる２種の光拡散粒子４３４ａ，４３４ｂを用いる。スクリーン４ａの場合、屈折率差が大きい光拡散粒子４３４ａの含まれる割合を中心部で高くする。一方、周辺部に向かうにつれて屈折率差が小さい光拡散粒子４３４ｂの含まれる割合を増加させる。つまり、光拡散粒子４３４ａと光拡散粒子４３４ｂとの混合比をスクリーン上の位置で変化させている。これにより、画像光の結像関係差による解像度の低下が大きい周辺部において、スクリーン４の拡散作用による解像度の低下を抑えることができる。

スクリーン４ｃでは、スクリーン４ｃの中心部において、スクリーン４ｃの有する光拡散作用を抑える。つまり、つまり、スクリーン４ｂの中心部での光拡散粒子４３４ｂの含まれる割合を高くする。一方、周辺部での光拡散粒子４３４ａの含まれる割合を高くする。これにより、画像光の結像関係差による解像度の低下が大きい中心部において、スクリーン４の光拡散作用による解像度の低下を抑えることができる。

１照明光学系、１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ光源、１２１，１２２，１２３コリメータレンズ、１２４，１２５リレーレンズ、１２６，１２７ダイクロイックミラー、２ＤＭＤ素子（光変調素子）、３投射光学系、４スクリーン、４１フレネルレンズスクリーン、４１１光拡散層、４２硝子板、４３レンチキュラーレンズスクリーン、４３１レンチキュラーレンズ層、４３２支持層、４３３表面コーティング層、４３４，４３４ａ，４３４ｂ樹脂粒子（光拡散粒子）、５結像面。

Claims

入射した光の方向を変更するフレネルレンズスクリーンと、
前記入射した光を拡散するレンチキュラーレンズ層および前記レンチキュラーレンズ層を支持する支持層を有するレンチキュラーレンズスクリーンと
を備え、
前記レンチキュラーレンズ層の光を拡散する程度が前記レンチキュラーレンズスクリーンの面方向で異なる曲面スクリーン。
前記レンチキュラーレンズスクリーンは第１の光拡散粒子を有し、前記第１の光拡散粒子の密度が前記レンチキュラーレンズスクリーンの面方向で異なる請求項１に記載の曲面スクリーン。
前記レンチキュラーレンズ層は前記第１の光拡散粒子を有し、前記レンチキュラーレンズ層の厚みが前記レンチキュラーレンズスクリーンの面方向で異なる請求項１または２に記載の曲面スクリーン。
前記フレネルレンズスクリーンは、光拡散層を備え、
前記光拡散層は第２の光拡散粒子を有し、前記第２の光拡散粒子の密度が前記フレネルレンズスクリーンの面方向で異なる請求項１から３のいずれか１項に記載の曲面スクリーン。
前記第１の光拡散粒子または前記第２の光拡散粒子の少なくとも一方が、屈折率の異なる２種類の光拡散粒子を有し、
前記２種類の光拡散粒子の混合比が、前記レンチキュラーレンズスクリーンまたは前記フレネルレンズスクリーの面方向で異なる請求項２から４のいずれか１項に記載の曲面スクリーン。
請求項１から５のいずれか１項に記載の曲面スクリーンと、
光源を有する照明光学系と、
前記照明光学系から出射した光を前記曲面スクリーンに投射する投射光学系と
を備える表示装置。