JP3043485B2 - 透過型スクリーン及びそれを用いた背面投写型画像ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型スクリーンとそ
れを用いた背面投写型画像ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型画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画像を、投写レンズ
により拡大し、透過型スクリーンに投写する背面投写型
テレビジョン受像機等の背面投写型画像ディスプレイ装
置は、近年、画質の向上が著しく、大画面による迫力あ
る臨場感を楽しむことができるため、家庭用、業務用に
普及が進んでいる。

【０００３】この背面投写型画像ディスプレイ装置にお
いては、投写型ブラウン管を画像発生源として用いる場
合、透過型スクリーン上の画面の輝度を十分に明るくす
るため、従来より、赤，緑，青の３原色についてそれぞ
れブラウン管と投写レンズを組み合わせ、透過型スクリ
ーン上で３原色の画像の合成を行うようにしていた。

【０００４】この構成の背面投写型画像ディスプレイ装
置においては、従来より、たとえば特開昭５８−９３０
４３号公報に記載のように、フレネルレンズシートと、
内部に光を散乱する光拡散材の微粒子を分散してなるレ
ンチキュラーレンズシートとを組み合わせた２枚構成の
透過型スクリーンが一般に用いられていた。

【０００５】図９は上記従来技術による透過型スクリー
ンの要部を示す斜視図である。図９において、１は透過
型スクリーン、２は画像発生源（ブラウン管画面）側に
配置されるフレネルレンズシート、３は画像観視側に配
置されるレンチキュラーレンズシートである。２０、３
０はそれぞれフレネルレンズシート２、レンチキュラー
レンズシート３の基材であり、いずれも透明熱可塑性樹
脂よりなる。このうち、レンチキュラーレンズシート３
の基材３０中には、光を散乱させる光拡散材の微粒子が
分散されている。２１、２２はフレネルレンズシート２
の、それぞれ光入射面，光出射面であり、光入射面２１
はスクリーン画面水平方向を長手方向とする第一のレン
チキュラーレンズをスクリーン画面垂直方向に連続して
複数配列した形状、光出射面２２はフレネル凸レンズ面
形状になっている。

【０００６】また、３１は、レンチキュラーレンズシー
ト３の光入射面であり、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スクリーン画
面水平方向に複数並べた形状となっている。３２はレン
チキュラーレンズシート３の光出射面であり、光入射面
３１の第二のレンチキュラーレンズにほぼ相対して、同
じような形状の第三のレンチキュラーレンズが複数配列
されるとともに、隣り合うレンチキュラーレンズとの間
には、凸形突起部３３が設けられ、この凸形突起部３３
上に光吸収帯（ブラックストライプ）６が積層されてい
る。

【０００７】上記の従来の透過型スクリーンにおいて
は、投写型ブラウン管管面上の表示画像の各点から出射
した光束は、投写レンズ（いずれも図示せず）を経て、
フレネルレンズシート２の光入射面２１に入射する。こ
のとき、光入射面２１が平面でレンチキュラーレンズが
ない場合には、上記の入射光束は、フレネルレンズシー
ト２の光出射面２２のフレネルレンズによりほぼ平行光
束に変換され、レンチキュラーレンズシート３に入射す
る。

【０００８】レンチキュラーレンズシート３に入射した
光束は、光入射面３１の第二のレンチキュラーレンズに
より光出射面３２上の第三のレンチキュラーレンズ面付
近の焦点に向かい、その焦点からスクリーン画面水平方
向に拡散するとともに、基材３０内に分散された前記の
光拡散材の微粒子により、スクリーン画面垂直方向及び
水平方向に拡散されながら画像観視側に出射する。

【０００９】しかし、フレネルレンズシート２の光入射
面２１には、図９に示すごとく、スクリーン画面水平方
向を長手方向とする第一のレンチキュラーレンズがある
ので、上記の入射光束は、この第一のレンチキュラーレ
ンズによりスクリーン画面垂直方向の拡散特性を付与さ
れる。その後さらに、レンチキュラーレンズシート３の
基材３０内に分散された光拡散材の微粒子によってもス
クリーン画面垂直方向の拡散特性を付与される。

【００１０】図１０は図９の透過型スクリーン１の垂直
断面を示す断面図である。図１０において、光入射面２
１の第一のレンチキュラーレンズのピッチは、通常、投
写画像の走査線のピッチ、または画素のピッチより小さ
く設計される。このとき、入射光束１４は、光入射面２
１の第一のレンチキュラーレンズ面から入射するとき、
同じ走査線、または同じ画素であっても、入射位置によ
って入射角が異なるため、それぞれ異なる角度に屈折
し、スクリーン画面垂直方向に拡散されることになる。
しかも、上記の第一のレンチキュラーレンズの曲率半径
を小さくすれば、入射光束１４の入射角が大きくなり、
光線はより広い角度範囲に拡散して指向特性が広がり、
いわゆる視野角が増加する。

【００１１】図１１は図９の透過型スクリーン１におけ
るレンチキュラーレンズシート３の断面を示す断面図で
あり、図１１（ａ）は光出射面３２の一つのレンチキュ
ラーレンズの幅方向中心における垂直断面を、図１１
（ｂ）は水平断面を、それぞれ示している。

【００１２】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、
レンチキュラーレンズシート３の基材３０内には、前述
のように、光拡散材の微粒子が分散されており、これに
より、入射光束１４は光入射面３１から入射後、スクリ
ーン画面水平方向及び垂直方向に拡散しながら進み、光
出射面３２から画像観視側に出射する。そして、上記の
光拡散材の量を増せば、光はより広い角度範囲に拡散し
て指向特性が広がり、視野角が増加する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の透過型ス
クリーンにおいては、レンチキュラーレンズシート３の
光入射面３１への入射光束１４は、図１１（ａ）、図１
１（ｂ）に示すように、光出射面３２付近の焦点に至る
前に前記の光拡散材により散乱されるために、一部の光
束は再び光入射面３１側に反射されたり、レンチキュラ
ーレンズシート３内の迷光となったり、あるいは前記の
光吸収帯６で吸収されたりして、光出射面３２付近の焦
点に到達しない。

【００１４】また、照明光などの外光は、半分程度がレ
ンチキュラーレンズシート３の光出射面３２に設けられ
た前記の光吸収帯６により吸収されるが、光出射面３２
の第三のレンチキュラーレンズに入射した外光は、投写
画像光と同様に、光拡散材により散乱される。

【００１５】この結果、スクリーン画面垂直方向の指向
特性を広げるために光拡散材を増量すると、投写光学系
内の不要反射光が増し、この不要反射光が最終的にスク
リーン画面（即ち、レンチキュラーレンズシート３の光
出射面３２）に到達すると、画像のコントラストの低下
を招く。また、照明光などの外光に対しても、光拡散材
の増量により拡散反射光が増し、画像のコントラストを
低下させる。

【００１６】したがって、画像のコントラストが低下し
ないようにスクリーン画面垂直方向の指向特性を拡大す
るためには、光拡散材の量を減らし、フレネルレンズシ
ート２の光入射面２１の第一のレンチキュラーレンズの
曲率半径を小さくしなければならないことになる。

【００１７】一方、図１０に示すように、フレネルレン
ズシート２においては、入射光束１４は、光入射面２１
の第一のレンチキュラーレンズの形状により屈折してス
クリーン画面垂直方向に拡散されるため、フレネルレン
ズシート２を透過して光出射面２２に到達したとき、画
像観視側から見たときの光束の幅ｄは、入射光束１４の
幅より大きくなり、したがって、光出射面２２における
走査線幅あるいは画素サイズが大きくなり、結果として
フォーカス特性が低下することになる。

【００１８】このとき、スクリーン画面垂直方向の指向
特性を拡大するために、フレネルレンズシート２の光入
射面２１の第一のレンチキュラーレンズの曲率半径を小
さくすると、光出射面２２における走査線幅あるいは画
素サイズが大きくなり、フォーカス特性はさらに低下す
る。

【００１９】これらの点から、従来の透過型スクリーン
では、画像のコントラスト、フォーカス特性にトレード
オフがないようにスクリーン画面垂直方向の指向特性を
拡大することはできないという問題点があった。

【００２０】本発明の目的は、従来の問題点は上記の如
く色々あるが、結局のところ、画像のフォーカス特性及
びコントラストを良好にした透過型スクリーン、及びそ
れを用いる背面投写型画像ディスプレイ装置を提供する
ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の透過型スクリーンにおいては、従来の透過
型スクリーンを構成するフレネルレンズシート、レンチ
キュラーレンズシートに加えて、最も画像観視側に光吸
収シートを配置する３枚構成とする。さらに、上記光吸
収シートを、例えば着色することにより、その光吸収シ
ート内部を通過して光出射面から出射する光の光量を減
衰させるように構成した。

【００２２】

【作用】上記の構成の透過型スクリーンを用いた背面投
写型画像ディスプレイ装置においては、投写型ブラウン
管などの画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、透過型スクリーンの画像発
生源側に配置されたフレネルレンズシートにおいてほぼ
平行光となって通過し、次いでレンチキュラーレンズシ
ートの光入射面の第二のレンチキュラーレンズによりス
クリーン画面水平方向に拡散され、さらに光吸収シート
を透過して画像観視側に出射する。

【００２３】また、スクリーン画面垂直方向の光拡散
は、主としてフレネルレンズシートの光入射面の第一の
レンチキュラーレンズ、または光吸収シートの光入射面
の第四のレンチキュラーレンズ、もしくはこの両者によ
り行われる。このため、レンチキュラーレンズシート、
もしくは光吸収シートの光拡散材は減量でき、投写光学
系内の不要反射光が低減され、画像のコントラストが向
上する。また、照明光などの外光に対しても、光拡散材
の減量により拡散反射光が減ることから、画像のコント
ラストが向上する。

【００２４】さらに、画像発生源から観視者に至る投写
画像光は、光吸収シートを１回だけ透過するため、光量
が光吸収シート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、光吸収シートの最も画像観視側の光出
射面で反射される光を除き、その外光の大部分は光吸収
シートを少なくとも１往復通るため、光量が光吸収シー
トの透過率の２乗に比例して減衰する。したがって、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。

【００２５】一方、フレネルレンズシートの光入射面に
スクリーン画面垂直方向の光拡散を行うための第一のレ
ンチキュラーレンズがある場合、フレネルレンズシー
ト、レンチキュラーレンズシート、光吸収シートのう
ち、光吸収シートを最も厚さを厚くし、フレネルレンズ
シートの厚さを従来のスクリーンより薄くすることによ
り、画像のフォーカスが向上する。

【００２６】さらに、スクリーン画面垂直方向の光拡散
を、主として光吸収シートの光入射面の第四のレンチキ
ュラーレンズによって行うことにより、画像のフォーカ
スはさらに良好なものとなる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図１〜図６に
より説明する。図１は本発明の第一の実施例としての透
過型スクリーンの要部を示す斜視図である。図１におい
て、１は透過型スクリーン、２はフレネルレンズシー
ト、３はレンチキュラーレンズシート、４は光吸収シー
トである。フレネルレンズシート２、レンチキュラーレ
ンズシート３、光吸収シート４はそれぞれ端部（図示せ
ず）で相互に固定されている。２０、３０、４０はそれ
ぞれフレネルレンズシート２、レンチキュラーレンズシ
ート３、光吸収シート４の基材であり、このうち、光吸
収シート４の基材４０は半透明に着色された熱可塑性樹
脂材料よりなり、他はいずれもほぼ透明な熱可塑性樹脂
材料よりなる。

【００２８】２１はフレネルレンズシート２の光入射面
であり、本実施例では平面である。２２はフレネルレン
ズシート２の光出射面であり、フレネル凸レンズになっ
ている。３１はレンチキュラーレンズシート３の光入射
面であり、スクリーン画面垂直方向を長手方向とするレ
ンチキュラーレンズ（以下、「第二のレンチキュラーレ
ンズ」と記す）をスクリーン画面水平方向に連続して複
数並べた形状となっている。

【００２９】３２はレンチキュラーレンズシート３の光
出射面であり、スクリーン画面垂直方向を長手方向とす
るレンチキュラーレンズ（以下、「第三のレンチキュラ
ーレンズ」と記す）を光入射面３１の第二のレンチキュ
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
続して複数並べた形状となっている。さらに第三のレン
チキュラーレンズ相互間の境界部分には、凸形突起部３
３が設けられ、その上に有限幅の光吸収帯６が設けられ
ている。

【００３０】また、４１は光吸収シート４の光入射面で
あり、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（以下、「第四のレンチキュラーレン
ズ」と記す）をスクリーン画面垂直方向に連続して複数
並べた形状となっている。４２は光吸収シート４の光出
射面であり、平面で構成されている。

【００３１】本実施例が、図９に示した従来の透過型ス
クリーンと相違する点は、図１に示すように、光吸収シ
ート４が新たに構成要素として加わった点と、フレネル
レンズシート２の光入射面２１のスクリーン画面水平方
向を長手方向とする第一のレンチキュラーレンズがなく
なり、これに代って光吸収シート４の光入射面４１にス
クリーン画面水平方向を長手方向とする第四のレンチキ
ュラーレンズが設けられた点と、レンチキュラーレンズ
シート３の基材３０の中に光拡散材の微粒子が分散され
ていない点の３点である。

【００３２】次に、図１に示した透過型スクリーン１を
構成するフレネルレンズシート２、レンチキュラーレン
ズシート３、光吸収シート４について、まずフレネルレ
ンズシート２から詳細に説明する。図２は図１の透過型
スクリーン１を用いた背面投写型画像ディスプレイ装置
の要部を示す断面図であり、また、図３は図２の背面投
写型画像ディスプレイ装置の投写光学系を水平面上に展
開したときの概略展開図である。

【００３３】図２及び図３において、１は透過型スクリ
ーン、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂはそれぞれ赤、緑、青の投写型
ブラウン管、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂはそれぞれ投写型ブラウ
ン管７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ用の投写レンズ、１０Ｒ、１０
Ｇ、１０Ｂはそれぞれ赤、緑、青の投写光束である。１
１は投写光束１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを折り返すための
反射鏡であり、図３ではこの反射鏡１１を省略した展開
図となっている。また、１２は筐体、１３Ｒ、１３Ｇ、
１３Ｂはそれぞれ投写レンズ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの光軸で
あり、透過型スクリーン１の中心付近の一点Ｓ₀におい
て、光軸集中角θで交わっている。

【００３４】図２及び図３において、投写光束１０Ｒ、
１０Ｇ、１０Ｂは広がりながら透過型スクリーン１に入
射している。これに伴い、透過型スクリーン１上の画像
の各画素においては、特定の１色、たとえば赤の光線に
ついて見ると、各画素の主光線は平行ではなく、透過型
スクリーン１の中心画素の主光線に対し互いに遠ざかる
方向で透過型スクリーン１に入射する。このとき、透過
型スクリーン１上の各画素については、それぞれの画素
の主光線の方向が最も光の強度が強い方向となるため、
一定位置にいる観視者にとっては、画像の一部分のみ明
るく、その周囲は非常に暗く見えることになる。

【００３５】これに対し、透過型スクリーン１におい
て、フレネルレンズシート２は、光入射面２１全体に入
射する画像光の光束が、赤、緑、青の色ごとにほぼ平行
光束となるように、光出射面２２のフレネル凸レンズに
より変換し、レンチキュラーレンズシート３に入射させ
る機能を有しており、透過型スクリーン１上の画面の明
るさの分布を改善できる効果がある。

【００３６】ただし、このとき、前述のように、図３に
おいて、緑の光軸１３Ｇは、赤の光軸１３Ｒ、青の光軸
１３Ｂと光軸集中角θで交わっている。これに伴い、透
過型スクリーン１上の各画素においては、赤、緑、青の
各主光線は互いに異なる角度でフレネルレンズシート２
に入射し、異なる角度でフレネルレンズシート２から出
射する。このため、赤、緑、青の光線のレンチキュラー
レンズシート３への入射角も互いに異なる角度となる。

【００３７】赤、緑、青の各色の投写光束がレンチキュ
ラーレンズシート３によりスクリーン画面水平方向に拡
散されるとき、各色は各画素ごとに主光線の方向が最も
明るい方向となるため、観視者が画像を見る水平方向の
位置によって、赤、緑、青の３原色の色のバランスが変
化し、画像の色が変化して見える。この現象は「カラー
シフト」と呼ばれている。

【００３８】次に、レンチキュラーレンズシート３につ
いて説明する。レンチキュラーレンズシート３の光入射
面３１の第二のレンチキュラーレンズは、フレネルレン
ズシート２から出射した投写画像光の光束を、各画素ご
とにスクリーン画面水平方向に拡散させ、画像観視側に
出射させる機能を有している。これについてさらに詳し
く説明する。

【００３９】図４は図１の透過型スクリーン１における
レンチキュラーレンズシート３の、光入射面３１と光出
射面３２の１対のレンチキュラーレンズ部の水平断面を
示す断面図であり、３１Ｌ、３２Ｌはそれぞれ光入射面
３１の第二のレンチキュラーレンズ面、光出射面３２の
第三のレンチキュラーレンズ面である。

【００４０】図４において、光入射面３１側の第二のレ
ンチキュラーレンズ面３１Ｌは、楕円柱面の一部であ
り、その楕円は、レンチキュラーレンズシート３の厚さ
方向（矢印Ａにより示す）を長軸方向とし、楕円の２焦
点のうち１焦点Ｆ１が基材３０の内部に位置し、他の１
焦点Ｆ２が出射面３２付近に位置するように構成されて
いる。また、楕円の離心率ｅは、基材３０の屈折率ｎの
ほぼ逆数となるように選ばれている。

【００４１】さて、図４に示すように、ｘｙ座標をとる
と、第二のレンチキュラーレンズ面３１Ｌの楕円は次式
で表される。ただし、この楕円とｘ軸との交点Ｓの座標
を、（−ｒ，０）とする。

【数１】 このとき、楕円の焦点Ｆ１の座標は（−ｅｒ，０）、焦
点Ｆ２の座標は（ｅｒ，０）で与えられる。

【００４２】ここで、基材３０の屈折率ｎに対して、

【数２】 とすると、楕円の長軸に平行に第二のレンチキュラーレ
ンズ面３１Ｌに入射した光線は、全て光出射面３２付近
の焦点Ｆ２に収束し、この焦点Ｆ２からスクリーン画面
水平方向に拡散される。

【００４３】Ｆ２が焦点となる理由は、入射光線の、ｘ
＝−ｒの平面から焦点Ｆ２に至る光路長Ｌが、光線のレ
ンズ面への入射位置Ｐの座標を（ｘ₁，ｙ₁）とすると
き、数１より

【数３】 が成り立つから、

【数４】 のように一定値となるためである。

【００４４】一方、光出射面３２側の第三のレンチキュ
ラーレンズ面３２Ｌは、光出射面３２の表面において、
第二のレンチキュラーレンズ面３１Ｌの楕円柱面とほぼ
対称な楕円柱面としている。この第三のレンチキュラー
レンズ面３２Ｌは、図４に示すように、赤、緑、青の入
射光Ｒ、Ｇ、Ｂに対し、出射光の指向特性Ｒ′、Ｇ′、
Ｂ′をほぼ平行にする機能を有しており、前述のカラー
シフトを大幅に低減することができる効果がある。

【００４５】また、前記のように、第二のレンチキュラ
ーレンズ面３１Ｌを上記の構成の楕円とした場合には、
レンチキュラーレンズシート３への入射光は、図４に示
すように、第三のレンチキュラーレンズ面３２Ｌの中央
付近の焦点Ｆ２の近傍を通り、中央付近の両側の、隣接
する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３３を設け、その上に有限幅の光吸収帯６が設けられ
ている。

【００４６】この光吸収帯６は、照明光などの外光が光
吸収シート４の光出射面４２から入射した場合、その外
光の一部は光吸収シート４において吸収されずにレンチ
キュラーレンズシート３の光出射面３２に入射するが、
その外光のさらに一部を反射せず吸収する機能を有して
おり、照明光などの外光があるときの画像のコントラス
トを向上させる効果がある。

【００４７】なお、レンチキュラーレンズシート３は、
従来の透過型スクリーンと異なり、光拡散材を有してい
ない。したがって、光入射面３１への入射光線が光出射
面３２に至る前に光拡散材により散乱されて迷光を生じ
たりすることがなく、さらに、光出射面３２に入射した
外光が光拡散材により散乱されたりすることもないの
で、従来のスクリーンに比較して飛躍的に画像のコント
ラストが向上する効果がある。

【００４８】次に、光吸収シート４について説明する。
図５は図１の透過型スクリーン１の垂直断面を示す断面
図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。図５において、光吸収シート４の光入射
面４１には、スクリーン画面水平方向を長手方向とする
第四のレンチキュラーレンズが設けられている。この第
四のレンチキュラーレンズは、レンチキュラーレンズシ
ート３から出射し光吸収シート４の光入射面４１に入射
する光束１４を、スクリーン画面垂直方向に拡散する機
能を有している。

【００４９】これは、入射光束１４が同じ走査線、また
は同じ画素の光線であっても、光入射面４１への入射位
置の違いにより入射角が違ってくるため、異なる角度に
屈折する現象に基づいている。したがって、この第四の
レンチキュラーレンズの曲率半径を小さくすれば、入射
光束１４の入射角が大きくなり、光はより広い角度範囲
に拡散してスクリーン画面垂直方向の指向特性が広が
り、垂直視野角が増加する。

【００５０】ここで、第四のレンチキュラーレンズのピ
ッチは、投写画像の走査線のピッチ、または画素のピッ
チより小さくなるよう構成する必要があり、さらには、
画像の走査線とのモアレ、及び、画面上部と下部におけ
るフレネルレンズシート３のフレネル凸レンズの輪帯ピ
ッチとのモアレを考慮して決める必要がある。

【００５１】このうち、走査線のピッチと第四のレンチ
キュラーレンズのピッチによるモアレが特に注意を要す
るが、第四のレンチキュラーレンズのピッチを第二のレ
ンチキュラーレンズのスクリーン画面水平方向のピッチ
より充分小さくし、さらに走査線のピッチよりも充分小
さくするとともに、走査線のピッチと第四のレンチキュ
ラーレンズのピッチが簡単な整数比にならないように設
計すれば、モアレの強度は実用上問題とはならない水準
となる。

【００５２】たとえば、画面サイズが水平方向８００ｍ
ｍ、垂直方向６００ｍｍ、透過型スクリーンのスクリー
ン画面水平方向のピッチが０．７８ｍｍのとき、その画
面に４５０本の水平方向走査線が表示されるものとする
と、走査線のピツチは１．３３ｍｍであるが、フレネル
凸レンズの輪帯ピッチを０．１０５ｍｍ、第四のレンチ
キュラーレンズのピッチを０．０９１ｍｍ程度に選べ
ば、モアレは非常に目立ちにくくなる。

【００５３】さて、この光吸収シート４の光入射面４１
の第四のレンチキュラーレンズは、図９に示した従来の
透過型スクリーン１におけるフレネルレンズシート２の
光入射面２１に設けられた第一のレンチキュラーレンズ
に代わるものである。従来の透過型スクリーン１におけ
るフレネルレンズシート２においては、スクリーン画面
垂直方向の指向特性を拡大するために第一のレンチキュ
ラーレンズの曲率半径を小さくすると、前述のようにフ
ォーカス特性が低下した。

【００５４】これに対し、本実施例において、スクリー
ン画面垂直方向の指向特性を拡大するために、第四のレ
ンチキュラーレンズの曲率半径を小さくしても、フォー
カス特性は低下することがない。

【００５５】これは、図４に示すレンチキュラーレンズ
シート３の光入射面３１の楕円柱面の焦点Ｆ２が光出射
面３２付近に存在し、光吸収シート４の光入射面４１に
近接していることによっている。即ち、本実施例では、
入射光束１４のスクリーン画面水平方向の拡散の開始点
とスクリーン画面垂直方向の拡散の開始点とを近接させ
ているので、フォーカス特性が低下することがないので
ある。

【００５６】具体的には、図５に示すように、入射光束
１４は、レンチキュラーレンズシート３の光出射面３２
付近の焦点Ｆ２においてスクリーン画面水平方向に拡散
されたのち、ただちに光吸収シート４の第四のレンチキ
ュラーレンズ４においてスクリーン画面垂直方向に拡散
されるので、画像観視側から見たときの光束の幅ｄは、
図１０に示した従来の透過型スクリーンによる光束の幅
ｄより小さくなり、画像がぼやけることがない。

【００５７】一方、光吸収シート４は、投写画像光より
外光を多く吸収する機能をも有している。これは、画像
発生源から観視者に至る投写画像光は、光吸収シート４
を１回だけ透過するため、光量が光吸収シート４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１で反射されて観視者に至るときは、光
吸収シート４の最も画像観視側の光出射面４２で反射さ
れる光を除き、その外光の大部分は光吸収シート４を少
なくとも１往復通るため、光量が光吸収シート４の透過
率の２乗に比例して減衰することに基づいている。これ
により、投写画像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。

【００５８】さて、本実施例では、図４に示すように、
レンチキュラーレンズシート３の光入射面３１の第二の
レンチキュラーレンズ面３１Ｌの楕円柱面の、２焦点の
うち１焦点Ｆ２が光出射面３２付近に位置するように構
成されていることから、レンチキュラーレンズシート３
のシート厚さに制限がある。これは、図９に示した従来
の透過型スクリーンのレンチキュラーレンズシート３に
おいても同様である。

【００５９】したがって、従来の透過型スクリーンにお
いては、透過型スクリーン１全体としての機械的強度を
確保するために、フレネルレンズシート２のシート厚さ
をレンチキュラーレンズシート３のシート厚さより厚く
することが一般に行われていた。

【００６０】これに対し、本実施例では、図５に示すよ
うに、フレネルレンズシート２のシート厚さをレンチキ
ュラーレンズシート３のシート厚さと同程度とする一
方、光吸収シート４のシート厚さを最も厚くして、透過
型スクリーン１全体としての機械的強度を確保するよう
にした。

【００６１】この様に、本実施例では、フレネルレンズ
シート２のシート厚さをレンチキュラーレンズシート３
のシート厚さと同程度としているので、フレネルレンズ
シート２の光出射面２２のフレネルレンズにおける、投
写画像光の不要反射に起因するゴーストが目立たなくな
る。以下、これについて説明する。

【００６２】図６は従来の透過型スクリーンまたは図１
の透過型スクリーンにおけるフレネルレンズシート２の
垂直断面を示す断面図であり、図６（ａ）は図９に示す
従来の透過型スクリーン１のフレネルレンズシート２、
図６（ｂ）は図１に示す本実施例のフレネルレンズシー
ト２である。

【００６３】一般に、フレネルレンズシート２では、入
射光束１４の大部分は出射光束１５となるが、一部の光
は光出射面２２で反射され、さらに光入射面２１で再度
一部反射され、また光出射面２２へ至ってゴースト光束
１６となる。

【００６４】ここで、このとき、図６（ａ）の従来の透
過型スクリーンにおけるフレネルレンズシート２では、
シート厚さが厚いため、本来の画像の位置とゴーストの
位置との距離Ｒがかなり大きくなり、ゴーストが非常に
目立つ。これに対し、図６（ｂ）の本実施例におけるフ
レネルレンズシート２では、シート厚さが薄いため、本
来の画像の位置とゴーストの位置とが近接し、距離Ｒが
小さくなることから、ゴーストが目立たなくなる。

【００６５】以上のように、本実施例においては、レン
チキュラーレンズシート３の基材３０の中の光拡散材を
なくし、光吸収シート４を新たに構成要素として加え、
フレネルレンズシート２の光入射面２１のスクリーン画
面水平方向を長手方向とする第一のレンチキュラーレン
ズをなくし、光吸収シート４の光入射面４１にスクリー
ン画面水平方向を長手方向とする第四のレンチキュラー
レンズが設けたことから、画像のフォーカス特性及びコ
ントラストを向上すると同時に、スクリーン画面垂直方
向の指向特性を拡大できる効果がある。

【００６６】なお、光吸収シート４については、画像観
視側の光出射面４２の表面に防眩処理、帯電防止処理、
ハードコーティングなどの表面硬化処理等の処理を施し
てもよい。防眩処理を行った場合は、画面への、画像観
視側の物体、あるいは照明光などの映り込みを低減でき
る効果がある。帯電防止処理を行った場合には、光吸収
シート４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。また、表面硬化処理をした場合は、画像
観視側から何らかの物体が衝突しても光吸収シート４の
表面に傷がつきにくくなる効果がある。

【００６７】本実施例においては、レンチキュラーレン
ズシート３の光出射面３２に第三のレンチキュラーレン
ズとして、光入射面３１の第二のレンチキュラーレンズ
の楕円柱面とほぼ同等の形状のレンチキュラーレンズを
設ける構成としたが、この第三のレンチキュラーレンズ
は必ずしも楕円柱面である必要はなく、たとえば単純な
円柱面であっても、同等の効果が得られる。また、レン
チキュラーレンズシート３の光出射面３２が単に平面
で、前述の光吸収帯６のみが設けられている構成として
もよい。この場合、光出射面３２に第三のレンチキュラ
ーレンズを設ける場合と比較すると、画像のカラーシフ
トはやや大きくなるが、そのほかの性能については同等
の効果が得られる。

【００６８】また、本実施例においては、フレネルレン
ズシート２、レンチキュラーレンズシート３、光吸収シ
ート４のいずれも光拡散材を有しない構成としたが、レ
ンチキュラーレンズシート３、または光吸収シート４の
いずれか、あるいはこの両方に光拡散材をごく少量分散
させ、光拡散を補助的に行わせてもよい。この場合、光
拡散材による光拡散が補助的なものである限りは、スク
リーン画面垂直方向の指向特性を拡大しても、画像のフ
ォーカス特性及びコントラストは良好となり、光拡散材
を有しない場合に近い効果が得られる。

【００６９】次に、本発明の第二の実施例を図７により
説明する。図７は本発明の第二の実施例としての透過型
スクリーンの要部を示す斜視図であり、図１と同一部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００７０】本実施例と図１に示した第一の実施例との
違いは、フレネルレンズシート２の光入射面２１が、第
一の実施例においては図１に示したように平面であるの
に対し、本実施例においては図７に示すようにスクリー
ン画面水平方向を長手方向とする第一のレンチキュラー
レンズをスクリーン画面垂直方向に複数並べた形状にな
っている点にある。

【００７１】本実施例においては、スクリーン画面垂直
方向の光拡散は、主として光吸収シート４の光入射面４
１の第四のレンチキュラーレンズにより行い、補助とし
て上記の第一のレンチキュラーレンズにより行う構成と
する。また、レンチキュラーレンズシート３は、光拡散
材をほとんど有しない構成とする。

【００７２】このとき、画像のフォーカス特性は、第一
の実施例に比較して若干低下するが、従来の透過型スク
リーンに比較すると、フレネルレンズシート２のシート
厚さが薄いことから向上する。したがって、本実施例に
おいても、画像のフォーカス特性及びコントラストを向
上すると同時に、スクリーン画面垂直方向の指向特性を
拡大できる効果がある。

【００７３】次に、本発明の第三の実施例を図８により
説明する。図８は本発明の第三の実施例としての透過型
スクリーンの要部を示す斜視図であり、図１と同一部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００７４】本実施例と図７に示した第二の実施例との
違いは、光吸収シート４の光入射面４１が、第二の実施
例においては図７に示したように第四のレンチキュラー
レンズとなっているのに対し、本実施例においては図８
に示すように平面となっている点にある。本実施例にお
いては、レンチキュラーレンズシート３は、第二の実施
例と同様に、光拡散材をほとんど有しない構成とする。

【００７５】このとき、画像のフォーカス特性は、第二
の実施例よりさらに若干低下する。しかしながら、従来
の透過型スクリーンに比較すると、フレネルレンズシー
トのシート厚さが薄く、また、光拡散材がないことか
ら、実用上問題ない水準である。したがって、本実施例
においても、画像のフォーカス特性及びコントラストを
向上すると同時に、スクリーン画面垂直方向の指向特性
を拡大できる効果がある。

【００７６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、投写型ブラウン管などの画像発生源からの投
写画像光は、投写レンズを経て、透過型スクリーンに入
射し、スクリーン画面水平方向にはレンチキュラーレン
ズシートの光入射面の第二のレンチキュラーレンズによ
り拡散され、また、スクリーン画面垂直方向には主とし
てフレネルレンズシートの光入射面の第一のレンチキュ
ラーレンズ、または光吸収シートの光入射面の第四のレ
ンチキュラーレンズ、もしくはこの両者により拡散され
る。このため、スクリーン画面垂直方向の指向特性の拡
大のためには第一または第四のレンチキュラーレンズの
曲率半径を小さくすればよい。

【００７７】したがって、レンチキュラーレンズシート
の光拡散材は減量でき、投写光学系内の不要反射光が低
減されるので、画像のコントラストを向上させると同時
に、スクリーン画面垂直方向の指向特性を拡大できる効
果がある。また、照明光などの外光に対しても、光拡散
材の減量により拡散反射光が減ることから、画像のコン
トラストが向上する効果がある。

【００７８】さらに、本発明においては、光吸収シート
を画像観視側に配する構成とし、上記光吸収シートを、
例えば着色することにより、その光吸収シート内部を通
過して光出射面から出射する光の光量を減衰させるよう
に構成したので、照明光などの外光があるとき、投写画
像光より外光の方が損失光の比率が大きくなり、コント
ラストがさらに向上する効果がある。

【００７９】また、本発明において、フレネルレンズシ
ート、レンチキュラーレンズシート、光吸収シートのう
ち、光吸収シートを最もシート厚さを厚くし、フレネル
レンズシートのシート厚さを従来の透過型スクリーンに
おけるフレネルレンズシートより薄くしたとすれば、フ
レネルレンズシートの光出射面のフレネルレンズにおけ
る投写画像光の不要反射に起因するゴーストが目立たな
くでき、さらに、フレネルレンズシートの光入射面に第
一のレンチキュラーレンズを設ける場合においても良好
な画像のフォーカスが得られる効果がある。

【００８０】また、スクリーン画面垂直方向の光拡散
を、光吸収シートの光入射面の第四のレンチキュラーレ
ンズによってのみ行う場合には、スクリーン画面垂直方
向の指向特性を拡大しても良好な画像のフォーカスが得
られる効果がある。

【００８１】また、光吸収シートの光出射面の表面処理
として、防眩処理を行ったときは、画像観視側の物体や
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、光吸収シート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、画像観視側から
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例としての透過型スクリー
ンの要部を示す斜視図である。

【図２】図１の透過型スクリーンを用いた背面投写型画
像ディスプレイ装置の要部を示す断面図である。

【図３】図２の背面投写型画像ディスプレイ装置の投写
光学系を水平面上に展開したときの概略展開図である。

【図４】図１の透過型スクリーンにおけるレンチキュラ
ーレンズシートの水平断面を示す断面図である。

【図５】図１の透過型スクリーンの垂直断面を示す断面
図である。

【図６】従来の透過型スクリーンまたは図１の透過型ス
クリーンにおけるフレネルレンズシート２の垂直断面を
示す断面図である。

【図７】本発明の第二の実施例としての透過型スクリー
ンの要部を示す斜視図である。

【図８】本発明の第三の実施例としての透過型スクリー
ンの要部を示す斜視図である。

【図９】従来技術による透過型スクリーンの要部を示す
斜視図である。

【図１０】図９の透過型スクリーンの垂直断面を示す断
面図である。

【図１１】図９の透過型スクリーンにおけるレンチキュ
ラーレンズシートの断面を示す断面図である。

【符号の説明】 １…透過型スクリーン、２…フレネルレンズシート、３
…レンチキュラーレンズシート、４…光吸収シート、５
…光拡散材、６…光吸収帯、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ…投写型
ブラウン管、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…投写レンズ、９Ｇ…結
合器、１１…反射鏡、１２…筐体、２０，３０，４０…
基材、２１，３１，４１…光入射面、２２，３２，４２
…光出射面、３３…凸形突起部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 博樹 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映像メディア研究所 内 (72)発明者 村中 昌幸 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映像メディア研究所 内 (72)発明者 吉崎 功 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横浜工場内 (56)参考文献 特開 平３−220542（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 21/62

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像発生源側から画像観視側へ、フレネ
   ルレンズシート，レンチキュラーレンズシート，光吸収
   シートの順に配列して構成され、 前記フレネルレンズシートは、その光出射面（２２）の
   形状がフレネルレンズ形状をなし、前記レンチキュラー
   レンズシートは、その光入射面（３１）の形状が、スク
   リーン画面垂直方向を長手方向とするレンチキュラーレ
   ンズをスクリーン画面水平方向に連続して複数配列した
   形状を成すと共に、その光出射面（３２）の形状が、ス
   クリーン画面垂直方向を長手方向とする光吸収帯を前記
   レンチキュラーレンズ相互間の境界部分にほぼ対向して
   スクリーン画面水平方向に複数配列した形状を成し、前
   記光吸収シートは、該光吸収シートの内部を通過してそ
   の光出射面（４２）から出射する光の光量を減衰させる
   ように構成されていることを特徴とする透過型スクリー
   ン。
2. 【請求項２】 画像発生源側から画像観視側へ、フレネ
   ルレンズシート，レンチキュラーレンズシート，光吸収
   シートの順に配列して構成され、 前記フレネルレンズシートは、その光出射面（２２）の
   形状がフレネルレンズ形状をなし、前記レンチキュラー
   レンズシートは、その光入射面（３１）の形状が、スク
   リーン画面垂直方向を長手方向とするレンチキュラーレ
   ンズをスクリーン画面水平方向に連続して複数配列した
   形状を成すと共に、その光出射面（３２）の形状が、ス
   クリーン画面垂直方向を長手方向とする光吸収帯を前記
   レンチキュラーレンズ相互間の境界部分にほぼ対向して
   スクリーン画面水平方向に複数配列した形状を成し、前
   記光吸収シートは、該光吸収シートの内部を通過する光
   に対して減衰作用を持つことを特徴とする透過型スクリ
   ーン。
3. 【請求項３】 前記レンチキュラーレンズシートの光出
   射面（２２）に形成された前記光吸収帯の相互間に、ス
   クリーン画面垂直方向を長手方向とするレンチキュラー
   レンズを設けた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。
4. 【請求項４】 前記光吸収シートの光入射面（４１）
   は、スクリーン画面水平方向を長手方向とするレンチキ
   ュラーレンズをスクリーン画面垂直方向に連続して複数
   配列した形状を成すことを特徴とする請求項１，２また
   は３に記載の 透過型スクリーン。
5. 【請求項５】 前記光吸収シートは、その表面に帯電防
   止処理が施されてい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。
6. 【請求項６】 前記光吸収シートが着色されていること
   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。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の透過
   型スクリーンを用いたことを特徴とする背面投写型画像
   ディスプレイ装置。