JP2831436B2 - スクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents
スクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置Info
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- JP2831436B2 JP2831436B2 JP2121086A JP12108690A JP2831436B2 JP 2831436 B2 JP2831436 B2 JP 2831436B2 JP 2121086 A JP2121086 A JP 2121086A JP 12108690 A JP12108690 A JP 12108690A JP 2831436 B2 JP2831436 B2 JP 2831436B2
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- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/54—Accessories
- G03B21/56—Projection screens
- G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
- G03B21/62—Translucent screens
- G03B21/625—Lenticular translucent screens
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- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプロジェクション方式の画像表示装置に用い
られるスクリーンに関するものであり、特に、スクリー
ンおよび上記スクリーンを用いた複写型表示装置に関す
る。
られるスクリーンに関するものであり、特に、スクリー
ンおよび上記スクリーンを用いた複写型表示装置に関す
る。
第11図および第12図は、それぞれ従来より用いられて
いる投写型表示装置を示した斜視図および側面図であ
る。また第13図は、該表示装置の光学配置を平面展開し
たものである。
いる投写型表示装置を示した斜視図および側面図であ
る。また第13図は、該表示装置の光学配置を平面展開し
たものである。
第11図および第12図に示すように、３個のCRT111R,11
1G,111Bの管面上に表示される赤，緑，青画像光は、３
個の投写レンズ112R,112G,112Bおよび折返しミラー113
を介して拡大投影され、透過型のスクリーン114上に赤
・緑・青色光の合成されたカラー画像が表示される。
1G,111Bの管面上に表示される赤，緑，青画像光は、３
個の投写レンズ112R,112G,112Bおよび折返しミラー113
を介して拡大投影され、透過型のスクリーン114上に赤
・緑・青色光の合成されたカラー画像が表示される。
該スクリーン114は、第13図に示すように各投写レン
ズ112R,112G,112Bからの光を観察者側に向ける機能を持
つフレネルレンズ板114aと光を拡散させて視野角を拡げ
る機能をもつレンチキュラーレンズ板114bからなる。
ズ112R,112G,112Bからの光を観察者側に向ける機能を持
つフレネルレンズ板114aと光を拡散させて視野角を拡げ
る機能をもつレンチキュラーレンズ板114bからなる。
本構成の表示装置においては、画面上の任意の着目点
αに達する光αR,αG,αＢは角度ε（以後「集中角」と
呼ぶ）を以って入射する。したがってレンチキュラーレ
ンズ板114bにより拡散された光βR,βG,βＢは、最も強
い光の方向γR,γG,γＢがそれぞれ異なるため、観察す
る方向によって色が変化してみえるカラーシフトという
現象が生じ、画像劣化の原因となる。
αに達する光αR,αG,αＢは角度ε（以後「集中角」と
呼ぶ）を以って入射する。したがってレンチキュラーレ
ンズ板114bにより拡散された光βR,βG,βＢは、最も強
い光の方向γR,γG,γＢがそれぞれ異なるため、観察す
る方向によって色が変化してみえるカラーシフトという
現象が生じ、画像劣化の原因となる。
該カラーシフト除去機能をもつレンチキュラーレンズ
板として、特開昭58−134627号公報に示されるような入
射面と出射面の形状を非球面として、その両非球面の屈
折効果によりカラーシフトを除去する方式がある。
板として、特開昭58−134627号公報に示されるような入
射面と出射面の形状を非球面として、その両非球面の屈
折効果によりカラーシフトを除去する方式がある。
第14図は上記公報に記載されたものの基本構成を示す
図である。
図である。
レンチキュラーレンズ板は、楕円形状あるいは楕円形
状に近い非球面形状からなる入射面141と入射面で屈折
された光線の集束する領域に配置された正のパワーを持
つ非球面形状の出射面142からなる両面レンチキュラー
レンズである。該入射楕円面141はその離心率ｅを媒質
の屈折率ｎに対し適切な値 とすることにより球面収差が零となり、第13図の緑光用
投写レンズ112Gの如くその瞳中心光線（以後「主光線」
と呼ぶ）のレンチキュラーレンズ板への入射画角が零の
場合、入射面141で屈折された光線は１点に集束するも
のとされ、その収束点あるいは近傍に出射面142が配さ
れている。一方、入射画角が零でない赤，青用の投写レ
ンズ112R,112Bからの主光線は、コマ収差が発生するた
め、出射面上の１点には収束しない。
状に近い非球面形状からなる入射面141と入射面で屈折
された光線の集束する領域に配置された正のパワーを持
つ非球面形状の出射面142からなる両面レンチキュラー
レンズである。該入射楕円面141はその離心率ｅを媒質
の屈折率ｎに対し適切な値 とすることにより球面収差が零となり、第13図の緑光用
投写レンズ112Gの如くその瞳中心光線（以後「主光線」
と呼ぶ）のレンチキュラーレンズ板への入射画角が零の
場合、入射面141で屈折された光線は１点に集束するも
のとされ、その収束点あるいは近傍に出射面142が配さ
れている。一方、入射画角が零でない赤，青用の投写レ
ンズ112R,112Bからの主光線は、コマ収差が発生するた
め、出射面上の１点には収束しない。
カラーシフトを除去する機構としては該コマ収差によ
る出射面への入射位置ずれを利用する。すなわち、投写
レンズ112Gの主光線が観察者側に発散する輝度分布と一
致するように、出射面142上の各点に入射する投写レン
ズ112R,112Bの主光線の屈折角を調節する。出射面142上
の各点に於て、上記屈折角に対応するように面の方位を
決め、それを滑らかに結ぶことによって出射面形状が決
定される。
る出射面への入射位置ずれを利用する。すなわち、投写
レンズ112Gの主光線が観察者側に発散する輝度分布と一
致するように、出射面142上の各点に入射する投写レン
ズ112R,112Bの主光線の屈折角を調節する。出射面142上
の各点に於て、上記屈折角に対応するように面の方位を
決め、それを滑らかに結ぶことによって出射面形状が決
定される。
第15図は、上記のカラーシフト除去の原理をテレセン
トリック光学系に置き換えて説明するための概略図であ
る。
トリック光学系に置き換えて説明するための概略図であ
る。
第15図はコンデンサーレンズ152の焦点位置に絞り151
をおいたものであるが、ここに等しい強度をもった３色
R,G,Bの光線が異なった入射角で入射された場合、これ
らの各出射光線は強度、方向とも同じ光線として出射さ
れ、つまりカラーシフトが除去されたことになる。
をおいたものであるが、ここに等しい強度をもった３色
R,G,Bの光線が異なった入射角で入射された場合、これ
らの各出射光線は強度、方向とも同じ光線として出射さ
れ、つまりカラーシフトが除去されたことになる。
以上の方法により、カラーシフトが除去される。
上記レンチキュラーレンズは、視野角を拡げるために
は入射面の有効幅を拡げる必要がある。したがって、広
視野角にする程、レンチキュラーレンズのピッチに対す
る入射面・出射面間距離（板厚）が相対的に小さくな
る。例えば、視野角（半値幅）40゜を得るためにはレン
チキュラーレンズの板厚はレンチキュラーレンズのピッ
チ程度まで薄くしなければならない。
は入射面の有効幅を拡げる必要がある。したがって、広
視野角にする程、レンチキュラーレンズのピッチに対す
る入射面・出射面間距離（板厚）が相対的に小さくな
る。例えば、視野角（半値幅）40゜を得るためにはレン
チキュラーレンズの板厚はレンチキュラーレンズのピッ
チ程度まで薄くしなければならない。
以上のことは、HDTVの如き高精細画像表示用スクリー
ンとしては（水平解像度1000本、画面サイズ40インチ
（アスペクト比9:16）に対してレンチキュラーレンズの
ピッチ0.4mmが必要）、非常に薄い板厚のレンチキュラ
ーレンズが必要となり、機械的強度の不足を招く。
ンとしては（水平解像度1000本、画面サイズ40インチ
（アスペクト比9:16）に対してレンチキュラーレンズの
ピッチ0.4mmが必要）、非常に薄い板厚のレンチキュラ
ーレンズが必要となり、機械的強度の不足を招く。
本発明は広視野角を有し、かつ、所望の機械的強度が
得られるスクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置
を実現することを目的とする。
得られるスクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置
を実現することを目的とする。
本発明のスクリーンは、正のパワーを有するレンズが
並んだ第１レンズアレイと正のパワーを有するレンズが
前記第１レンズアレイと同じ方向に並んだ第２レンズア
レイとを光の進行方向に沿って配した透明な部材を備
え、前記第１及び第２レンズアレイはそれぞれ前記レン
ズが並ぶ方向を含む断面に関して前記正のパワーを有
し、前記第１レンズアレイの各レンズに前記第２レンズ
アレイの各レンズが対応するように前記第２レンズアレ
イが前記透明な部材の内部に形成してあることを特徴と
する。
並んだ第１レンズアレイと正のパワーを有するレンズが
前記第１レンズアレイと同じ方向に並んだ第２レンズア
レイとを光の進行方向に沿って配した透明な部材を備
え、前記第１及び第２レンズアレイはそれぞれ前記レン
ズが並ぶ方向を含む断面に関して前記正のパワーを有
し、前記第１レンズアレイの各レンズに前記第２レンズ
アレイの各レンズが対応するように前記第２レンズアレ
イが前記透明な部材の内部に形成してあることを特徴と
する。
本発明の他の形態によるスクリーンは、正のパワーを
有する円柱状レンズがその母線に直交する方向に並んだ
第１のレンズアレイと正のパワーを有する円柱状レンズ
がその母線に直交する方向に並んだ第２のレンズアレイ
とを光の進行方向に沿って配した透明な部材を備え、前
記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとは同じ方
向に前記円柱状レンズが並んでおり、前記第１レンズア
レイの各レンズに前記第２レンズアレイの各レンズが対
応するように前記第２レンズアレイが前記透明な板の部
材に形成してあることを特徴とする。
有する円柱状レンズがその母線に直交する方向に並んだ
第１のレンズアレイと正のパワーを有する円柱状レンズ
がその母線に直交する方向に並んだ第２のレンズアレイ
とを光の進行方向に沿って配した透明な部材を備え、前
記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとは同じ方
向に前記円柱状レンズが並んでおり、前記第１レンズア
レイの各レンズに前記第２レンズアレイの各レンズが対
応するように前記第２レンズアレイが前記透明な板の部
材に形成してあることを特徴とする。
上記のいずれにおいても、前記第１レンズアレイが前
記透明な部材の光入射側又は光出射側に設けてあり、前
記第１のレンズアレイが前記光入射側に設けてある場
合、前記第１レンズアレイの各レンズが非球面を有する
こととしてもよい。
記透明な部材の光入射側又は光出射側に設けてあり、前
記第１のレンズアレイが前記光入射側に設けてある場
合、前記第１レンズアレイの各レンズが非球面を有する
こととしてもよい。
さらに、前記第１レンズアレイの各レンズの前記断面
に関する断面形状が半円柱で、前記第２レンズアレイの
各レンズの前記断面に関する断面形状が半円柱または円
柱であることとしてもよい 本発明の投写型表示装置は、上記のように構成された
スクリーンと、該スクリーン上に画像形成装置により形
成された画像を拡大して投写する投写レンズとを有す
る。
に関する断面形状が半円柱で、前記第２レンズアレイの
各レンズの前記断面に関する断面形状が半円柱または円
柱であることとしてもよい 本発明の投写型表示装置は、上記のように構成された
スクリーンと、該スクリーン上に画像形成装置により形
成された画像を拡大して投写する投写レンズとを有す
る。
レンチキュラーレンズの入射面に入射される光は、第
１のレンズ構造と第２のレンズ構造とを通って出射面よ
り出射される。第１のレンズ構造と第２のレンズ構造は
ともに正のパワーの屈折作用が生じるものであるため、
第１のレンズ構造が入射面に形成されている場合、上記
入射光は第１のレンズ構造にてレンチキュラーレンズの
光軸方向に屈折され、レンチキュラーレンズの内部に形
成された、第２のレンズ構造を通過する際にさらに上記
光軸方向に屈折されて出射面より出射される。これによ
り、出射光をレンチキュラーレンズの板厚に関わず広角
度な範囲に出射することが可能となる。この出射面は特
にレンズ作用に関しないものであるため、平坦に形成す
ることができる。また、第２のレンズ構造における屈折
角は第２のレンズ構造への入射位置に応じて異なるもの
であるので、複数の入射光がレンチキュラーレンズに集
中角をもって入射された場合に、これらを平行光線化し
て出射することが可能となる。
１のレンズ構造と第２のレンズ構造とを通って出射面よ
り出射される。第１のレンズ構造と第２のレンズ構造は
ともに正のパワーの屈折作用が生じるものであるため、
第１のレンズ構造が入射面に形成されている場合、上記
入射光は第１のレンズ構造にてレンチキュラーレンズの
光軸方向に屈折され、レンチキュラーレンズの内部に形
成された、第２のレンズ構造を通過する際にさらに上記
光軸方向に屈折されて出射面より出射される。これによ
り、出射光をレンチキュラーレンズの板厚に関わず広角
度な範囲に出射することが可能となる。この出射面は特
にレンズ作用に関しないものであるため、平坦に形成す
ることができる。また、第２のレンズ構造における屈折
角は第２のレンズ構造への入射位置に応じて異なるもの
であるので、複数の入射光がレンチキュラーレンズに集
中角をもって入射された場合に、これらを平行光線化し
て出射することが可能となる。
この、レンチキュラーレンズを用いて投写型表示装置
を構成する場合には、上記作用により広視野角であり、
カラーシフトも生じないものとなる。
を構成する場合には、上記作用により広視野角であり、
カラーシフトも生じないものとなる。
また、本発明では、第１のレンズ構造をレンチキュラ
ーレンズの出射面側に形成し、レンチキュラーレンズの
入射面を平坦に形成する構造も採れる。
ーレンズの出射面側に形成し、レンチキュラーレンズの
入射面を平坦に形成する構造も採れる。
第１図および第２図は、それぞれ本発明の投写型表示
装置の一実施例の構成を示した斜視図および側面図であ
る。また第３図は、該投写型表示装置の光学配置を平面
展開したものである。
装置の一実施例の構成を示した斜視図および側面図であ
る。また第３図は、該投写型表示装置の光学配置を平面
展開したものである。
第１図、第２図に示すように、３個のCRT1R,1G,1Bの
管面上に表示された、赤，緑，青画像光は、投写レンズ
2R,2G,2Bおよび折返しミラー３を介して拡大投写され、
透過型スクリーン４上に赤・緑・青色光の合成されたカ
ラー画像が表示される。
管面上に表示された、赤，緑，青画像光は、投写レンズ
2R,2G,2Bおよび折返しミラー３を介して拡大投写され、
透過型スクリーン４上に赤・緑・青色光の合成されたカ
ラー画像が表示される。
該スクリーン４は、第３図に示すように、各投写レン
ズ2R,2G,2Bからの光を観察者側に向ける機能を落つフレ
ネルレンズ板4aと光を発散させ視野角を拡げる機能をも
つレンチキュラーレンズ板4bからなる。
ズ2R,2G,2Bからの光を観察者側に向ける機能を落つフレ
ネルレンズ板4aと光を発散させ視野角を拡げる機能をも
つレンチキュラーレンズ板4bからなる。
本構成の表示装置においては、画面上の任意の着目点
αに達する光αR,αG,αＢは角度ε（以後集中角と呼
ぶ）を以って入射する。例えば、対角画面サイズ７イン
チ（アスペクト比3:4）のCRT3管1R,1G,1Bを並置した場
合、各投写レンズ2R,2G,2Bの瞳中心間隔は約150mmであ
る。したがって投写距離800mmの場合、（対角表示画面
サイズ40インチに於て投写レンズの最大画角約33度）、
画面中心部での集中角εは約10度となる。
αに達する光αR,αG,αＢは角度ε（以後集中角と呼
ぶ）を以って入射する。例えば、対角画面サイズ７イン
チ（アスペクト比3:4）のCRT3管1R,1G,1Bを並置した場
合、各投写レンズ2R,2G,2Bの瞳中心間隔は約150mmであ
る。したがって投写距離800mmの場合、（対角表示画面
サイズ40インチに於て投写レンズの最大画角約33度）、
画面中心部での集中角εは約10度となる。
第４図はスクリーン４の構成を詳細に説明するための
上面図である。
上面図である。
スクリーン４を構成するフレネルレンズ板4aは、平面
からなる入射面41、フレネルレンズ面からなる出射面42
から構成されている。該フレネルレンズ板4aの焦点距離
は各投写レンズ2R,2G,2Bとスクリーン４との間の距離に
ほぼ等しく、各投写レンズ2R,2G,2Bから画面全体に拡が
ってくる各光束のそれぞれをレンチキュラーレンズ4bの
光軸にほぼ平行なものに偏向する。フレネルレンズ板4a
はアクリルあるいはポリカーボネート等の光学用プラス
チック部材から形成される。
からなる入射面41、フレネルレンズ面からなる出射面42
から構成されている。該フレネルレンズ板4aの焦点距離
は各投写レンズ2R,2G,2Bとスクリーン４との間の距離に
ほぼ等しく、各投写レンズ2R,2G,2Bから画面全体に拡が
ってくる各光束のそれぞれをレンチキュラーレンズ4bの
光軸にほぼ平行なものに偏向する。フレネルレンズ板4a
はアクリルあるいはポリカーボネート等の光学用プラス
チック部材から形成される。
第４図中のレンチキュラーレンズ板4bは、第14図に示
した従来の入射面141と同様に正のパワーの屈折作用が
生じる非球面形状からなり、第１のレンズ構造とされる
入射面43と、該入射面43で屈折された光線が集光する領
域に配置され、周辺部材より高屈折率の均質媒質からな
り、レンチキュラーレンズ板4bと同一の光軸に対して正
のパワーの屈折作用が生じる第２のレンズ構造である円
柱状のコア部44と、平坦な面である出射面45から構成さ
れている。フレネルレンズ板4aで偏向された光束は、画
面上全域について緑用投写レンズ2Gからの主光線が上記
光軸とほぼ平行して、赤・青用の投写レンズ2R,2Bから
の主光線が光軸に斜めの方向（すなわち集中角を以っ
て）からレンチキュラーレンズ4bに入射する。
した従来の入射面141と同様に正のパワーの屈折作用が
生じる非球面形状からなり、第１のレンズ構造とされる
入射面43と、該入射面43で屈折された光線が集光する領
域に配置され、周辺部材より高屈折率の均質媒質からな
り、レンチキュラーレンズ板4bと同一の光軸に対して正
のパワーの屈折作用が生じる第２のレンズ構造である円
柱状のコア部44と、平坦な面である出射面45から構成さ
れている。フレネルレンズ板4aで偏向された光束は、画
面上全域について緑用投写レンズ2Gからの主光線が上記
光軸とほぼ平行して、赤・青用の投写レンズ2R,2Bから
の主光線が光軸に斜めの方向（すなわち集中角を以っ
て）からレンチキュラーレンズ4bに入射する。
第５図は、レンチキュラーレンズ4bの構成を説明する
ための部分拡大図であり、各投写レンズ2R,2G,2Bからの
主光線αR,αG,αＢの第１光路図を示したものである。
ための部分拡大図であり、各投写レンズ2R,2G,2Bからの
主光線αR,αG,αＢの第１光路図を示したものである。
まず、光軸に平行な緑光αＧに着目すると、入射面43
で屈折され、さらにコア部44の界面44a,44bで屈折さ
れ、最後に出射面45で屈折されて出射される。上記４つ
の屈折面はすべて、入射光を光軸方向に曲げる偏向作用
を持っており、この４面の作用によって広視野角なスク
リーンとなる。特に、従来例で示した両面レンチキュラ
ーレンズに比べ屈折力を分散させることが出来るので、
広視野角化のために屈折面を無理なく構成できる。
で屈折され、さらにコア部44の界面44a,44bで屈折さ
れ、最後に出射面45で屈折されて出射される。上記４つ
の屈折面はすべて、入射光を光軸方向に曲げる偏向作用
を持っており、この４面の作用によって広視野角なスク
リーンとなる。特に、従来例で示した両面レンチキュラ
ーレンズに比べ屈折力を分散させることが出来るので、
広視野角化のために屈折面を無理なく構成できる。
次に、本実施例におけるカラーシフト除去機構につい
て説明する。
て説明する。
レンチキュラーレンズ4bにおいて、隣接する入射面43
の接合点43a,43bを含む面がレンズ単位の絞り位置とな
る。この絞り位置は、コア部44（レンズ）の焦点位置と
一致している。各光線αR,αG,αＢは入射光線の延長線
が絞り面上の１点を通るように選択した。光線αR,α
G,αＢは、高屈折率コア部の入射側の界面44aに対し
て、αR,αG,αＢの順でその入射角が大きくなってお
り、その偏角もαR,αG,αＢの順で大きくなる。したが
って、αR,αG,αＢの進行方向の差は小さくなる。出射
側の界面44bについても同様の効果を有しており、高屈
折率コア部の界面44a,44bの作用で３色の光線の進行方
向を平行にすることが可能となる。以上の効果は絞り面
上の全ての点を通る光線について成立する。したがっ
て、出射光線の視野角分布は３色互いに一致してカラー
シフトが除去される。
の接合点43a,43bを含む面がレンズ単位の絞り位置とな
る。この絞り位置は、コア部44（レンズ）の焦点位置と
一致している。各光線αR,αG,αＢは入射光線の延長線
が絞り面上の１点を通るように選択した。光線αR,α
G,αＢは、高屈折率コア部の入射側の界面44aに対し
て、αR,αG,αＢの順でその入射角が大きくなってお
り、その偏角もαR,αG,αＢの順で大きくなる。したが
って、αR,αG,αＢの進行方向の差は小さくなる。出射
側の界面44bについても同様の効果を有しており、高屈
折率コア部の界面44a,44bの作用で３色の光線の進行方
向を平行にすることが可能となる。以上の効果は絞り面
上の全ての点を通る光線について成立する。したがっ
て、出射光線の視野角分布は３色互いに一致してカラー
シフトが除去される。
以上述べたカラーシフト除去機構を原理的に説明して
おく。
おく。
第６図に示すように、凸レンズ61の焦点位置に絞り62
を置いたテレセントリックな光学配置では絞り62上の１
点に角度を以って入射する光束β1,β2,β３は凸レンズ
61の作用により互いに平行に出射される。絞り上の軸外
の点γ1,γ2,γ３についても同様のことが言える。本発
明のレンチキュラーレンズ板4bにおいては隣接する入射
面43の接合点43a,43bを結ぶ面が上記絞り面62に対応
し、高屈折率コア部44が凸レンズ61に対応している。
を置いたテレセントリックな光学配置では絞り62上の１
点に角度を以って入射する光束β1,β2,β３は凸レンズ
61の作用により互いに平行に出射される。絞り上の軸外
の点γ1,γ2,γ３についても同様のことが言える。本発
明のレンチキュラーレンズ板4bにおいては隣接する入射
面43の接合点43a,43bを結ぶ面が上記絞り面62に対応
し、高屈折率コア部44が凸レンズ61に対応している。
該レンチキュラーレンズ板4bの部材としては例えば高
屈折率コア部を除いた部分を屈折率約1.5のアクリル部
材、高屈折率コア部を屈折率約1.6のポリカーボネート
部材で構成することができる。部材についてはこれに限
定されないことは言うまでもない。（プラスチックにも
限定しない。） レンチキュラーレンズ板4bの製法としては、たとえば
第７図に示すように第１部材71、第２部材72、コア部44
の３つからレンチキュラーレンズ板4bが構成されるもの
とし、これらを接着して製作する方法が考えられる。
屈折率コア部を除いた部分を屈折率約1.5のアクリル部
材、高屈折率コア部を屈折率約1.6のポリカーボネート
部材で構成することができる。部材についてはこれに限
定されないことは言うまでもない。（プラスチックにも
限定しない。） レンチキュラーレンズ板4bの製法としては、たとえば
第７図に示すように第１部材71、第２部材72、コア部44
の３つからレンチキュラーレンズ板4bが構成されるもの
とし、これらを接着して製作する方法が考えられる。
本発明のレンチキュラーレンズ板4bに於て、出射面45
は平面なので、レンチキュラーレンズの板厚に対応する
出射面位置をどこに置いても光線に対する作用は変わら
ない。したがって、機械的強度十分な板厚とすることが
できる。
は平面なので、レンチキュラーレンズの板厚に対応する
出射面位置をどこに置いても光線に対する作用は変わら
ない。したがって、機械的強度十分な板厚とすることが
できる。
また、本実施例のスクリーン４は、入射面が平面であ
るフレネルレンズ板4aと出射面が平面であるレンチキュ
ラーレンズ板4bの組合せにより、メインテナンスが容易
な両面平面のスクリーンが構成できる。
るフレネルレンズ板4aと出射面が平面であるレンチキュ
ラーレンズ板4bの組合せにより、メインテナンスが容易
な両面平面のスクリーンが構成できる。
第８図は本発明の第２の実施例の要部構成を示す図で
あり、第９図は第８図中の円柱状のコア部82の中心軸に
対称な方向の屈折率分布を示す図である。
あり、第９図は第８図中の円柱状のコア部82の中心軸に
対称な方向の屈折率分布を示す図である。
本実施例においては、レンチキュラーレンズ84bに埋
設される円柱状のコア部82を部分的に屈折率が異なるよ
うに高屈折率の材料にて形成したものである。該レンチ
キュラーレンズ84b以外の構成は第４図に示したものと
同様であるため詳細な説明は省略する。
設される円柱状のコア部82を部分的に屈折率が異なるよ
うに高屈折率の材料にて形成したものである。該レンチ
キュラーレンズ84b以外の構成は第４図に示したものと
同様であるため詳細な説明は省略する。
レンチキュラーレンズ84bは、屈折率1.5のアクリル部
材からなるクラッド部81、中心屈折率1.55、周辺部屈折
率1.5の屈折率分布型コア部82から構成されている。こ
のような光学部材としては例えばフタル酸ジアリルを重
合したもの（ポリマー屈折率1.57）にフッ素系のモノマ
ーを拡散させたもの等を用いることができる。
材からなるクラッド部81、中心屈折率1.55、周辺部屈折
率1.5の屈折率分布型コア部82から構成されている。こ
のような光学部材としては例えばフタル酸ジアリルを重
合したもの（ポリマー屈折率1.57）にフッ素系のモノマ
ーを拡散させたもの等を用いることができる。
第１の実施例がコア部の界面のみで屈折作用を持つの
に対して、本実施例では屈折率が変化するように制御す
ることによってコア部82の中心部近傍を通る光線に対し
て屈折効果を強めたり、あるいはコア部82の中間領域の
屈折力を強める等して、均質媒質コアでは十分に除去で
きないカラーシフトを防止することが可能となる。
に対して、本実施例では屈折率が変化するように制御す
ることによってコア部82の中心部近傍を通る光線に対し
て屈折効果を強めたり、あるいはコア部82の中間領域の
屈折力を強める等して、均質媒質コアでは十分に除去で
きないカラーシフトを防止することが可能となる。
第10図は本発明の参考例の要部構成を示す上面図であ
る。
る。
図中、101aは平面状に形成された入射面108とフレネ
ルレンズ状に形成された出射面102より構成されたフレ
ネルレンズ板である。このフレネルレンズ板101aの焦点
距離は、投写レンズからスクリーンまでの距離にほぼ等
しく、投写レンズから画面全体に拡がる光束をほぼ平行
に偏向する（平行光束にする）。101bはレンチキュラー
レンズ板であり、入射面側には屈折率分布型媒質の円柱
状レンズ103が設けられ、その出射面105は平坦に加工さ
れ、その間には円柱状レンズ103の中心屈折率より低い
屈折率の材料にて形成されたクラッド部107が設けられ
ている。フレネルレンズ板101aにて、偏向されたR,G,B
の各光束のうち、Ｇの主光線はレンチキュラーレンズ板
101bの光軸に平行に入射し、R,Bの各主光線はレンチキ
ュラーレンズ板101bの光軸に対して集中角をなして入射
する。
ルレンズ状に形成された出射面102より構成されたフレ
ネルレンズ板である。このフレネルレンズ板101aの焦点
距離は、投写レンズからスクリーンまでの距離にほぼ等
しく、投写レンズから画面全体に拡がる光束をほぼ平行
に偏向する（平行光束にする）。101bはレンチキュラー
レンズ板であり、入射面側には屈折率分布型媒質の円柱
状レンズ103が設けられ、その出射面105は平坦に加工さ
れ、その間には円柱状レンズ103の中心屈折率より低い
屈折率の材料にて形成されたクラッド部107が設けられ
ている。フレネルレンズ板101aにて、偏向されたR,G,B
の各光束のうち、Ｇの主光線はレンチキュラーレンズ板
101bの光軸に平行に入射し、R,Bの各主光線はレンチキ
ュラーレンズ板101bの光軸に対して集中角をなして入射
する。
本参考例における円柱状レンズ103の屈折率分布は、
円柱状レンズ103による屈折作用が第１の実施例におけ
る入射面43およびコア部44（第５図参照）のものとな
り、第１のレンズ構造と第２のレンズ構造とを兼ねるよ
うに構成されている。このため、入射光束であるR,G,B
各光線は円柱状レンズ103の内部の屈折率分布による屈
折作用と出射面105の屈折率差による屈折作用によって
広い視野範囲にわたって拡散された適切な視野角が確保
できる。
円柱状レンズ103による屈折作用が第１の実施例におけ
る入射面43およびコア部44（第５図参照）のものとな
り、第１のレンズ構造と第２のレンズ構造とを兼ねるよ
うに構成されている。このため、入射光束であるR,G,B
各光線は円柱状レンズ103の内部の屈折率分布による屈
折作用と出射面105の屈折率差による屈折作用によって
広い視野範囲にわたって拡散された適切な視野角が確保
できる。
次に本参考例におけるカラーシフト除去機構について
説明する。原理的には第６図に示したテレセントリック
光学系の原理と同じである。レンチキュラーレンズ101b
の入射面104は第６図の絞り62に対応し、ほぼ界面106の
焦点に位置する。定性的に説明すると以下のようにな
る。
説明する。原理的には第６図に示したテレセントリック
光学系の原理と同じである。レンチキュラーレンズ101b
の入射面104は第６図の絞り62に対応し、ほぼ界面106の
焦点に位置する。定性的に説明すると以下のようにな
る。
第10図のR,G,Bの各光線は各々の主光線の光路の一例
を示している。
を示している。
R,B光がＧ光に対して集中角とをなして入射面104に入
射する。入射したR,G,B各光線は、円柱状レンズ103内部
に正のパワーを持つ屈折率分布がつけられているため、
各々の入射角に応じてR,G,B各光線の進行方向の差が小
さくなるように円柱状レンズ103の内部で偏角が連続的
に変化する。さらに、界面106にて作用するパワーによ
ってR,G,B各光線が、界面106への入射角に応じて偏角が
異なるものとなり、それぞれの進行方向が一致され、カ
ラーシフトが除去される。
射する。入射したR,G,B各光線は、円柱状レンズ103内部
に正のパワーを持つ屈折率分布がつけられているため、
各々の入射角に応じてR,G,B各光線の進行方向の差が小
さくなるように円柱状レンズ103の内部で偏角が連続的
に変化する。さらに、界面106にて作用するパワーによ
ってR,G,B各光線が、界面106への入射角に応じて偏角が
異なるものとなり、それぞれの進行方向が一致され、カ
ラーシフトが除去される。
なお、本参考例における屈折率分布型の円柱状レンズ
103のかわりに屈折率分布型の球をしきつめてもよく、
この場合には入射されたR,G,B各光線は上下左右に拡散
され、さらに広い視野範囲に拡散される。
103のかわりに屈折率分布型の球をしきつめてもよく、
この場合には入射されたR,G,B各光線は上下左右に拡散
され、さらに広い視野範囲に拡散される。
なお、以上述べた各実施例では製造の容易性を考え
て、レンチキュラーレンズのコア部の形状を円柱状のも
のとして説明したが、該形状は光軸に対して対称な曲面
であればよく、形状を異なるものとすることにより、光
線制御することの自由度を向上することができる。ま
た、レンチキュラーレンズは下記のように形成しても当
然よい。
て、レンチキュラーレンズのコア部の形状を円柱状のも
のとして説明したが、該形状は光軸に対して対称な曲面
であればよく、形状を異なるものとすることにより、光
線制御することの自由度を向上することができる。ま
た、レンチキュラーレンズは下記のように形成しても当
然よい。
（１）レンチキュラーレンズ出射面の画像光が通過しな
い領域に黒い縦縞等の吸収帯を部分的に形成する。
い領域に黒い縦縞等の吸収帯を部分的に形成する。
（２）レンチキュラーレンズの出射面をノングレア処理
（凹凸処理）する。
（凹凸処理）する。
（３）レンチキュラーレンズの出射面を無反射処理す
る。
る。
レンチキュラーレンズの出射面が、（１）のように吸
収帯が部分的に形成された場合には、スクリーン出射面
での反射光が低減され、スクリーン内に外乱光が入射す
ることが防止されるため視認性が向上する。（２）のよ
うにノングレア処理された場合には、外乱光が散乱され
るため、視認性が向上する。（３）のように無反射処理
された場合には、出射光が出射面にて反射することが防
止され、フレネルレンズとの間にフレア光が生じること
が防止されるため、視認性が向上する。
収帯が部分的に形成された場合には、スクリーン出射面
での反射光が低減され、スクリーン内に外乱光が入射す
ることが防止されるため視認性が向上する。（２）のよ
うにノングレア処理された場合には、外乱光が散乱され
るため、視認性が向上する。（３）のように無反射処理
された場合には、出射光が出射面にて反射することが防
止され、フレネルレンズとの間にフレア光が生じること
が防止されるため、視認性が向上する。
さらに、各実施例中のコア部はレンチキュラーレンズ
と同一の光軸に対して収束作用を有するものとして説明
したが、入射光のスクリーンを照射する位置に応じて、
互いの各光軸をずらすことにより視認性がさらに向上す
ることも予想され、このように構成してもよい。
と同一の光軸に対して収束作用を有するものとして説明
したが、入射光のスクリーンを照射する位置に応じて、
互いの各光軸をずらすことにより視認性がさらに向上す
ることも予想され、このように構成してもよい。
また、各実施例においては第１のレンズ構造をレンチ
キュラーレンズの入射面側に形成するものとして説明し
たが、第１のレンズ構造をレンチキュラーレンズの出射
面側に形成し、その入射面を平坦なものとして当然よ
い。
キュラーレンズの入射面側に形成するものとして説明し
たが、第１のレンズ構造をレンチキュラーレンズの出射
面側に形成し、その入射面を平坦なものとして当然よ
い。
以上説明した実施例のスクリーンは以下に記載するよ
うな効果を奏する。
うな効果を奏する。
出射光が広角度に拡がったものとなり、また、複数の
光束が集中角をもって入射された場合にも、各光束を平
行化して出射することができる効果がある。これらのこ
とはレンチキュラーレンズの板厚に関らないものである
ため、該レンチキュラーレンズの機械的な強度を自由に
設定することを可能とすることができる効果がある。
光束が集中角をもって入射された場合にも、各光束を平
行化して出射することができる効果がある。これらのこ
とはレンチキュラーレンズの板厚に関らないものである
ため、該レンチキュラーレンズの機械的な強度を自由に
設定することを可能とすることができる効果がある。
コア部における屈折角をコア部への入射角に応じて異
なるものとすることが可能となるため、上記効果に加え
てレンチキュラーレンズにおけるレンズ作用の設計自由
度を向上することができる効果がある。
なるものとすることが可能となるため、上記効果に加え
てレンチキュラーレンズにおけるレンズ作用の設計自由
度を向上することができる効果がある。
コア部が形成の容易な円柱状のものであるため、上記
各効果に加えて製造を容易なものとすることができる効
果がある。
各効果に加えて製造を容易なものとすることができる効
果がある。
上記各効果を備えることにより、広視野角であり、カ
ラーシフトも生じない高精細な画像を表示することので
きる投写型表示装置を実現することができる効果があ
る。
ラーシフトも生じない高精細な画像を表示することので
きる投写型表示装置を実現することができる効果があ
る。
（発明の効果） 本発明によれば、広視野角を有し、かつ、所望の機械
的強度が得られるスクリーンが得られる。
的強度が得られるスクリーンが得られる。
第１図および第２図はそれぞれ本発明の第１の実施例の
構成を示す斜視図および側面図、第３図は第１の実施例
の光学的配置を平面展開した図、第４図は第１図中のス
クリーン４の構成を詳細に説明するための上面図、第５
図は第４図中のレンチキュラーレンズ4bの構成を説明す
るための部分拡大図、第６図は第１の実施例におけるカ
ラーシフト除去機構を説明するための光学的原理を示す
図、第７図は第４図中のレンチキュラーレンズ板4bの製
法の一例を説明するための図、第８図は本発明の第２の
実施例の要部構成を示す図、第９図は第７図中のコア部
72の中心軸に対照な方向の屈折率分布を示す図、第10図
は本発明の参考例の要部構成を示す上面図、第11図およ
び第12図はそれぞれ従来例の構成を示す斜視図および側
面図、第13図は従来例の光学的配置を平面展開した図、
第14図は従来のレンチキュラーレンズの基本構成を示す
図、第15図は従来例の光学的な原理を説明するための図
である。 1R,1G,1B……CRT、 2R,2G,2B……投写レンズ、 ３……折返しミラー、 ４……スクリーン、 4a,101a……フレネルレンズ板、 4b,84b,101b……レンチキュラーレンズ板、 41,43,102,105……入射面、 42,82……出射面、 44,72……コア部、 43a,43b……接合点、 44a,44b,106……界面、 61……凸レンズ、 62……絞り、 71……第１部材、 72……第２部材、 81,107……クラッド部、 103……円柱状レンズ。
構成を示す斜視図および側面図、第３図は第１の実施例
の光学的配置を平面展開した図、第４図は第１図中のス
クリーン４の構成を詳細に説明するための上面図、第５
図は第４図中のレンチキュラーレンズ4bの構成を説明す
るための部分拡大図、第６図は第１の実施例におけるカ
ラーシフト除去機構を説明するための光学的原理を示す
図、第７図は第４図中のレンチキュラーレンズ板4bの製
法の一例を説明するための図、第８図は本発明の第２の
実施例の要部構成を示す図、第９図は第７図中のコア部
72の中心軸に対照な方向の屈折率分布を示す図、第10図
は本発明の参考例の要部構成を示す上面図、第11図およ
び第12図はそれぞれ従来例の構成を示す斜視図および側
面図、第13図は従来例の光学的配置を平面展開した図、
第14図は従来のレンチキュラーレンズの基本構成を示す
図、第15図は従来例の光学的な原理を説明するための図
である。 1R,1G,1B……CRT、 2R,2G,2B……投写レンズ、 ３……折返しミラー、 ４……スクリーン、 4a,101a……フレネルレンズ板、 4b,84b,101b……レンチキュラーレンズ板、 41,43,102,105……入射面、 42,82……出射面、 44,72……コア部、 43a,43b……接合点、 44a,44b,106……界面、 61……凸レンズ、 62……絞り、 71……第１部材、 72……第２部材、 81,107……クラッド部、 103……円柱状レンズ。
Claims (5)
- 【請求項１】正のパワーを有するレンズが並んだ第１レ
ンズアレイと正のパワーを有するレンズが前記第１レン
ズアレイと同じ方向に並んだ第２レンズアレイとを光の
進行方向に沿って配した透明な部材を備え、前記第１及
び第２レンズアレイはそれぞれ前記レンズが並ぶ方向を
含む断面に関して前記正のパワーを有し、前記第１レン
ズアレイの各レンズに前記第２レンズアレイの各レンズ
が対応するように前記第２レンズアレイが前記透明な部
材の内部に形成してあることを特徴とするスクリーン。 - 【請求項２】正のパワーを有する円柱状レンズがその母
線に直交する方向に並んだ第１のレンズアレイと正のパ
ワーを有する円柱状レンズがその母線に直交する方向に
並んだ第２のレンズアレイとを光の進行方向に沿って配
した透明な部材を備え、前記第１レンズアレイと前記第
２レンズアレイとは同じ方向に前記円柱状レンズが並ん
でおり、前記第１レンズアレイの各レンズに前記第２レ
ンズアレイの各レンズが対応するように前記第２レンズ
アレイが前記透明な板の部材に形成してあることを特徴
とするスクリーン。 - 【請求項３】前記第１レンズアレイが前記透明な部材の
光入射側又は光出射側に設けてあり、前記第１のレンズ
アレイが前記光入射側に設けてある場合、前記第１レン
ズアレイの各レンズが非球面を有することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載のスクリーン。 - 【請求項４】前記第１レンズアレイの各レンズの前記断
面に関する断面形状が半円柱で、前記第２レンズアレイ
の各レンズの前記断面に関する断面形状が半円柱または
円柱であることを特徴とする請求項２に記載のスクリー
ン。 - 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
スクリーンと、該スクリーン上に画像形成装置により形
成された画像を拡大して投写する投写レンズとを有する
投写型表示装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121086A JP2831436B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | スクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置 |
| CA002042444A CA2042444C (en) | 1990-05-14 | 1991-05-13 | Screen and projector using said screen |
| DE69131516T DE69131516T2 (de) | 1990-05-14 | 1991-05-14 | Projektionsschirm und Projektionssystem mit diesem Schirm |
| AT91107801T ATE183314T1 (de) | 1990-05-14 | 1991-05-14 | Projektionsschirm und projektionssystem mit diesem schirm |
| EP91107801A EP0457280B1 (en) | 1990-05-14 | 1991-05-14 | Screen and projection system using said screen |
| US07/960,223 US5241416A (en) | 1990-05-14 | 1992-10-13 | Screen and projector using said screen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121086A JP2831436B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | スクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9236026A Division JPH1073886A (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | スクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0418534A JPH0418534A (ja) | 1992-01-22 |
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Family
ID=14802523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2121086A Expired - Fee Related JP2831436B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | スクリーンおよびこれを用いた投写型表示装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2831436B2 (ja) |
| AT (1) | ATE183314T1 (ja) |
| CA (1) | CA2042444C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6535333B1 (en) | 2000-11-21 | 2003-03-18 | 3M Innovative Properties Company | Optical system with reduced color shift |
| JP6743372B2 (ja) * | 2015-11-19 | 2020-08-19 | 大日本印刷株式会社 | 光広角照射装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2213077A (en) * | 1937-01-02 | 1940-08-27 | Firm Of Fernseh Ag | Transparent projection screen |
| NL8300817A (nl) * | 1983-03-07 | 1984-10-01 | Philips Nv | Projektiescherm. |
| JPS60232538A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-19 | Arisawa Seisakusho:Kk | 透過式スクリ−ン |
| JPS634228A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 透過型スクリ−ン |
| JPS634428A (ja) * | 1986-06-25 | 1988-01-09 | Sony Corp | 光カ−ド記録・再生装置 |
| US4773731A (en) * | 1987-08-28 | 1988-09-27 | North American Philips Corp. | One-piece projection screen |
| JPH0192733A (ja) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Hitachi Ltd | 透過形スクリーン |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2121086A patent/JP2831436B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-05-13 CA CA002042444A patent/CA2042444C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-14 EP EP91107801A patent/EP0457280B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-14 DE DE69131516T patent/DE69131516T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-14 AT AT91107801T patent/ATE183314T1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE183314T1 (de) | 1999-08-15 |
| DE69131516T2 (de) | 2000-04-13 |
| JPH0418534A (ja) | 1992-01-22 |
| EP0457280B1 (en) | 1999-08-11 |
| EP0457280A3 (en) | 1992-08-19 |
| CA2042444C (en) | 1995-08-08 |
| EP0457280A2 (en) | 1991-11-21 |
| DE69131516D1 (de) | 1999-09-16 |
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|---|---|---|---|
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