JP3093100B2 - 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 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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を組み合わせて構成さ
れる透過型スクリーンと、それを備えた背面投写型画像
ディスプレイ装置に関するものである。

【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
によって拡大し、透過型スクリーンに投写する構成の背
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、家庭用投写型テレビ、業務用モニターテレビ
などとして普及が進んでいる。

【０００３】この背面投写型ディスプレイ装置において
は、投写型ブラウン管（以下、投写管という）を画像発
生源として用いる場合、透過型スクリーン上の輝度を十
分に明るくするために、従来より、一般に、赤、緑、青
の３原色についてそれぞれ投写管と投写レンズを組み合
わせ、透過型スクリーン上で３原色の合成を行う方式を
採用していた。

【０００４】図２３は、背面投写型画像ディスプレイ装
置における一般的な光学系の配置を示す上面図である。
同図に見られるように、投写管の配置は緑色投写管２１
を中心に、左右に青色投写管２０、赤色投写管２２が横
方向にインライン配置され、透過型スクリーン２４上で
映像光を合成している。このとき、青色の映像光の光軸
２５及び赤色の映像光の光軸２７は、それぞれ、透過型
スクリーン２４の法線方向とθ₁ の角度を成している。

【０００５】この角度θ₁ を光線集中角という。また、
青色投写管２０及び赤色投写管２２に接続される投写レ
ンズ２３は、それぞれ、透過型スクリーン２４の法線方
向とθ₂ の角度を持って配置されることになり、この角
度θ₂ をレンズ集中角という。なお、２６は緑色の映像
光の光軸である。

【０００６】図２４は、このような背面投写型画像ディ
スプレイ装置に用いられる従来の透過型スクリーンの要
部を示す斜視図である。同図において、透過型スクリー
ンは２枚構成であり、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７から成る。

【０００７】フレネルレンズシート４は、その光入射面
５が平面を成し、その光出射面６がフレネル凸レンズ形
状を成している。このフレネルレンズシート４は、光出
射面６のフレネル凸レンズにより、光入射面５全体に入
射される映像光の光束を、光出射面６全体からほぼ平行
な光束として出射させてレンチキュラーレンズシート７
に入射されるように変換する機能を有しており、透過型
スクリーンの画面全体の明るさの分布を改善できる効果
がある。

【０００８】レンチキュラーレンズシート７は、その光
入射面１０が、スクリーン画面垂直方向を長手方向とす
る縦長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て成る面形状を成し、また、そ
の光出射面が、スクリーン画面垂直方向を長手方向とす
る縦長レンチキュラーレンズ９と、スクリーン画面垂直
方向を長手方向とする有限幅の光吸収帯８と、を交互に
連続して複数配列した形状を成している。

【０００９】なお、光入射面１０、光出射面（８，９）
を構成する縦長レンチキュラーレンズの横断面形状は、
それぞれ、ほぼ楕円の形状を成しており、その形状及び
特性については、例えば、特開昭５８−５９４３６号公
報に詳しく述べられている。また、レンチキュラーレン
ズシート７の内部には、光拡散材１５が混入してあり、
主に画面垂直方向の指向特性を改善する役割を果たして
いる。

【００１０】図２５は、図２４に示すレンチキュラーレ
ンズシート７に、互いにほぼ平行な緑色の光線から成る
光束が入射した場合の光束の軌跡を示す光線追跡図、図
２６は、同じく図２４に示すレンチキュラーレンズシー
ト７に、互いにほぼ平行な赤色の光線から成る光束が入
射した場合の光束の軌跡を示す光線追跡図である。これ
らの図において、１６は緑色光線、１７は赤色光線であ
る。

【００１１】図２５、図２６に示すように、光入射面１
０と光出射面（９）の両面に縦長レンチキュラーレンズ
を配置する構成とすることによって、レンチキュラーレ
ンズシート７から出射する光の出射位置を、光出射面
（９）における一定の幅の範囲内に集めることができ
る。そして、光が出射しない位置を黒色の塗料で染色
し、光吸収帯８とすることによって、透過型スクリーン
の外光反射を大幅に低減し、画像のコントラストを改善
することができる。

【００１２】さらに、光入射面１０と光出射面（９）の
両面に縦長レンチキュラーレンズを配置する構成とする
ことによって、透過型スクリーン２４から出射する３原
色の映像光の観視輝度の指向特性を、ある程度同じ傾向
とすることができるため、赤、緑、青の３原色のバラン
スをある程度補正することができる。しかし、厳密に言
えば、３原色の映像光の観視輝度の指向特性は完全には
一致せず、それぞれ違った特性となる。

【００１３】この結果、観視者が画像を見る水平方向の
角度によって赤、緑、青の３原色のバランスが変化し、
画像の色が変化して見えてしまう。この現象はカラーシ
フトと呼ばれている。このカラーシフトは、赤色光の輝
度と青色光の輝度のそれぞれの、観視角度０°のときの
輝度を１００％としたときの相対値の比の対数で表すも
のとし、次の数１式で評価するものとする。

【００１４】

【数１】

【００１５】ただし、数１式において、Ｒはある観視角
度での赤色光の輝度、Ｂはある観視角度での青色光の輝
度、Ｒ₀ は観視角度０°での赤色光の輝度、Ｂ₀ は観視
角度０°での青色光の輝度である。カラーシフトはｄＢ
の単位で表され、０ｄＢに近い方が良い。例えば、赤色
光と青色光の相対輝度の比が１：１の時は０ｄＢであ
り、２：１の時は約３ｄＢである。

【００１６】図２７は、図２３、図２４に示す透過型ス
クリーンにおけるスクリーン画面水平方向の光の指向特
性を示す特性図である。なお、同図では、光線集中角θ
₁ を９°としており、また、観視輝度は観視角度０°の
輝度を１００％としたときの相対値で表してある。

【００１７】図２７に示すように、従来の透過型スクリ
ーン、すなわち、光入射面１０、光出射面（９）を構成
する縦長レンチキュラーレンズの横断面形状が、それぞ
れ、ほぼ楕円の形状を成すようなレンチキュラーレンズ
シート７を有する透過型スクリーンでは、レンチキュラ
ーレンズシート７によるカラーシフトが観視角度３５°
で２．３ｄＢとなっている。

【００１８】一方、従来においては、レンチキュラーレ
ンズシート７の光入射面１０、光出射面（９）を構成す
る縦長レンチキュラーレンズの横断面形状について、例
えば、特開平１−１８２８３７号公報に記載されている
ように、光入射面１０の縦長レンチキュラーレンズの横
断面形状を、光軸付近より周辺部の方が集光位置が遠く
なるような形状として、カラーシフトを小さくしたり、
光入射面１０を構成する縦長レンチキュラーレンズと光
出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９と
の、光軸ずれに対する特性の変化や、光入射面１０と光
出射面（９）との面間距離（すなわち、レンチキュラー
レンズシート７の厚み）において生ずる製造誤差に対す
る特性の変化を、いずれも小さく抑えるという技術が提
案されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の背面
投写型画像ディスプレイ装置は、画面サイズが対角３６
インチ以上のものに限られていたが、セット（ディスプ
レイ装置）をコンパクト化し、設置に必要なスペースを
狭くすることが一つの目標であった。このため、図２３
に示す配置の光学系における光路を反射鏡により折り返
す構成とした上、対角４０インチ程度の画面サイズの場
合、投写レンズの投写距離を、従来の８００ｍｍ程度か
ら、６５０ないし７００ｍｍ程度と短く設計することに
より、セット筐体の奥行きの低減を図っているが、それ
が最小でも４５０ｍｍ前後となっていた。

【００２０】これに対し、赤、緑、青の各投写管とし
て、従来とほぼ同じ外形寸法を有する投写管を用いる場
合、隣り合う投写管相互間の距離は、構造上、従来と同
様の距離（例えば画面サイズが対角７インチ程度の投写
管の場合、１４０ｍｍ程度）以下とすることは困難であ
るので、光線集中角θ₁ 、レンズ集中角θ₂ は共に大き
くなってしまう。例えば、光線集中角θ₁ は、以前では
８〜９°程度であったが、最近では１０〜１１°程度に
拡大されている。

【００２１】一方、セット筐体の奥行きをさらに低減
し、設置スペースを小さくする上で、筐体の奥行きが４
００ｍｍ以下という仕様が一つの目安となる。これは、
近年の家具類で奥行きが４００ｍｍ程度のものがかなり
普及してきたためであり、背面投写型画像ディスプレイ
装置をこのような家具類と並べて設置するときに、すっ
きりした配置をとれるからである。

【００２２】この仕様を実現するにあたり、画面サイズ
が対角３３インチ以上、画面アスペクト比が１６：９で
画面中心の高さが７５０ｍｍ以下、投写レンズの投写距
離が６４０ｍｍ以下というような仕様とするのが、家庭
内の設置性の観点から好ましいと考えられるが、光線集
中角θ₁ は上記の場合よりさらに大きくなり、１２°前
後となる。

【００２３】しかしながら、このような光線集中角
θ₁ 、レンズ集中角θ₂ の大きい背面投写形画像ディス
プレイ装置に対し、上記のような従来の透過型スクリー
ンを用いる場合、以下に述べるような問題が生じる。す
なわち、上記のように、光線集中角θ₁ 、レンズ集中角
θ₂ が大きくなると、レンチキュラーレンズシート７に
入射する赤色及び青色光の光軸のずれが大きくなるの
で、従来の透過型スクリーンでは、カラーシフトが増大
するという問題が生じる。

【００２４】また、光線集中角θ₁ 、レンズ集中角θ₂
が大きくなると、レンチキュラーレンズシート７の内部
での赤色光及び青色光の拡がり角も大きくなるので、光
出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９の
幅も広くする必要がある。しかし、光出射面（９）を構
成する縦長レンチキュラーレンズ９の幅を広くすると、
その縦長レンチキュラーレンズ面による外光反射が増加
して、画像のコントラストが低下するという問題が生じ
る。

【００２５】しかも、光出射面（９）を構成する縦長レ
ンチキュラーレンズ９の幅を広くすると、それによって
逆に光吸収帯８の幅が狭くなるため、画像のコントラス
トはさらに低下することになる。

【００２６】このため、光線集中角θ₁ 、レンズ集中角
θ₂ の大きい背面投写型画像ディスプレイ装置に用いる
透過型スクリーンのレンチキュラーレンズシートを構成
する際には、カラーシフトの低減を図るとともに、光出
射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９の幅
を必要最小限狭くし、コントラストの低下を防ぐ必要が
ある。

【００２７】しかしながら、一方、光出射面（９）を構
成する縦長レンチキュラーレンズ９の幅を余り狭くする
と、光入射面１０を構成する縦長レンチキュラーレンズ
に入射した光の一部が光出射面（９）を構成する縦長レ
ンチキュラーレンズ９に到達せず、迷光になってしまう
ことがある。

【００２８】このことは、光軸が透過型スクリーンの法
線に対して平行（光線集中角θ₁ が０°）である緑の映
像光においてはあまり大きな問題ではないが、光軸が透
過型スクリーン法線に対して１１°程度を超える光線集
中角θ₁ を持つ赤色及び青色の映像光では大きな問題に
なる。

【００２９】一例として、図２８に、光入射面を構成す
る縦長レンチキュラーレンズの横断面形状が、光軸付近
より周辺部の方が集光位置が遠くなるような形状を成す
ような、従来技術によるレンチキュラーレンズシート
に、互いにほぼ平行な緑の光線から成る光束が入射する
場合の光束の軌跡を示し、図２９に、同じくそのレンチ
キュラーレンズシートに、互いにほぼ平行な赤色の光線
から成る光束が、光線集中角θ₁ が１２°で入射された
場合の光束の軌跡を示す。

【００３０】すなわち、図２８に示すように、緑色の映
像光１６については迷光が発生しない場合であっても、
図２９に示すように、赤色の映像光１７についてはその
一部が迷光になってしまうことがある。

【００３１】このような迷光は、透過型スクリーンにお
ける内部反射により画像のコントラストやフォーカス特
性を劣化させるため、問題になる。また、光の一部が迷
光になると、光の透過率が低下することになるので、そ
れにより画像が暗くなってしまい、明るい部屋などでそ
の画像を観視する場合にコントラストが低下してしま
う。

【００３２】なお、このような迷光は、光出射面（９）
を構成する縦長レンチキュラーレンズ９の幅を広げるこ
とによって低減させることができるが、光出射面（９）
を構成する縦長レンチキュラーレンズ９の幅を広げる
と、前述のように、縦長レンチキュラーレンズ面による
外光反射が増加して、画像のコントラストが低下すると
いう問題が生じる。

【００３３】上記の問題のほか、図２７に示すように、
従来の透過型スクリーンにおける赤色の映像光と青色の
映像光の指向特性には、それぞれ約４０°、−４０°よ
り外側の観視角度で急激に観視輝度が低くなる、いわゆ
るカットオフが存在する。図２７においては、カットオ
フが起き始める観視角度における相対輝度の大きさは、
赤色、青色でそれぞれ約９０％になっている。

【００３４】カットオフが存在する場合、カットオフの
起き始める観視角度より外側の観視角度では、そのカッ
トオフにより観視輝度が急激に減少するため、観視者が
画面上の輝度の段差を急激な色の変化として感じること
がある。そのため、カットオフが存在すること自体、カ
ラーシフトが増加することと同様に、問題となる。

【００３５】さらに、従来の透過型スクリーンで、光線
集中角θ₁ 、レンズ集中角θ₂ が大きくなると、画面の
色割れが大きくなるという問題がある。色割れとは、画
面中心を境として、左半分と右半分の画面の画像がそれ
ぞれ赤味、青味を帯びる現象である。この現象は、スク
リーン上の画面全面に、全白の試験映像信号によって白
を映出したときに、非常によく視認される。

【００３６】以上述べたように、従来の透過型スクリー
ンにおいては、光線集中角θ₁ 、レンズ集中角θ₂ の大
きい背面投写型画像ディスプレイ装置に対して用いる場
合に、カラーシフト、カットオフ、及び色割れの問題を
解決し、かつコントラストを向上させることは困難であ
り、このため、画面サイズが対角４０インチ程度の画面
サイズの場合、その奥行きは最小でも４５０ｍｍ前後以
上となっていた。

【００３７】そこで、本発明の目的は、上記の従来技術
の問題点を解決し、カラーシフト、カットオフ、及び色
割れをそれぞれ低減させることができるとともに、迷光
をなくし、コントラストを向上させることができる透過
型スクリーン、及びそれを備えた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。

【００３８】

【課題を解決するための手段】 本発明では、上記の目的
を達成するために次の処置を採ることとした。

【００３９】即ち、本発明では、上記の目的を達成する
ために、光入射面の形状が、スクリーン画面垂直方向を
長手方向とする縦長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て成る面形状であ
り、光出射面の形状が、スクリーン画面垂直方向を長手
方向とする縦長レンチキュラーレンズと、スクリーン画
面垂直方向を長手方向とする有限幅の光吸収帯と、を交
互にスクリーン画面水平方向に連続して複数配列して成
る面形状であるような、レンチキュラーレンズシートに
おいて、光入射面を構成する縦長レンチキュラーレンズ
の横断面形状（スクリーン画面水平方向の断面形状）
に、以下の条件をもつ高次の非球面形状を採用すること
によって達成される。

【００４０】ここで、図３０に、縦長レンチキュラーレ
ンズの横断面形状を定義するための座標系を示す。図３
０において、縦長レンチキュラーレンズの光軸方向をＺ
軸とし、光が光入射面（レンズ面）から光出射面に向か
う方向を正の方向とする。また、Ｚ軸に垂直な、縦長レ
ンチキュラーレンズの半径方向（横断方向）の軸をＸ軸
とし、図３０において上の方向を正の方向とする。

【００４１】更に、Ｚ軸上の或る基準点ＯからのＸ軸に
沿った半径方向の距離をｘ（Ｘ軸の正の方向をｘの正の
方向とする）とし、Ｘ軸からのＺ軸方向の距離（光入射
面から光出射面に向かう方向を正の方向とする）をｘの
関数Ｚ（ｘ）とする。このとき、縦長レンチキュラーレ
ンズの横断面形状は次の（数２）式で定義される。

【００４２】

【数２】

【００４３】なお、（数２）式において、ｘ、Ｚ（ｘ）
はそれぞれ単位ｍｍで表すものとする。また、ＲＤは曲
率半径、ＣＣは円錐定数、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧは非
球面係数である。（数２）式では、ｘの項として、１０
次の項までしか示していないが、これに限定されるわけ
ではなく、１２次以上の偶数次の項までとしてもよい。

【００４４】さて、本発明においては、レンチキュラー
レンズシートにおける光入射面を構成する縦長レンチキ
ュラーレンズの横断面形状として、映像光が入射される
側に凸であり、縦長レンチキュラーレンズの光軸を対称
軸としてほぼ線対称な形状を成し、かつ、縦長レンチキ
ュラーレンズのスクリーン画面水平方向の断面と同一の
面内において、

【００４５】縦長レンチキュラーレンズの光軸に対して
スクリーン画面水平方向に８°以上の角度を持ち、前記
光軸の延長線上を横切って前記縦長レンチキュラーレン
ズのレンズ面に入射される、互いにほぼ平行な光線から
成る光束が存在する場合に、その光束に含まれる光線の
うち、縦長レンチキュラーレンズのレンズ面上におけ
る、前記光軸と交わる点（以下、第１の点という）に入
射される光線と、隣接する縦長レンチキュラーレンズと
の境界の近傍の点（以下、第２の点という）に入射され
る光線と、が入射後、互いに、光出射面を構成する縦長
レンチキュラーレンズのレンズ面上のほぼ同じ位置に向
かうとともに、

【００４６】光入射面を構成する縦長レンチキュラーレ
ンズのレンズ面上における、前記第１の点と第２の点と
の間の、その他の各点にそれぞれ入射される光線が、全
て、入射後、光出射面を構成する縦長レンチキュラーレ
ンズのレンズ面上の前記位置よりも、光軸側の位置に向
かうような、形状を採用する。

【００４７】以下、本発明におけるレンチキュラーレン
ズシートの光入射面を構成する縦長レンチキュラーレン
ズの、上述の横断面形状について、図１を参照してさら
に説明する。

【００４８】図１は、本発明におけるレンチキュラーレ
ンズシートの光入射面を構成する縦長レンチキュラーレ
ンズの横断面形状を説明するための説明図である。

【００４９】同図を参照する。

【００５０】図１に示すように、本発明では、光入射面
１０を構成する縦長レンチキュラーレンズのレンズ面上
における、その縦長レンチキュラーレンズの光軸と交わ
る点１０ａに、光線集中角θ₁ を持って赤色光線１７が
入射された場合に、その赤色光線１７が入射後向かう、
光出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９
のレンズ面上における位置９ａと、

【００５１】同じく光入射面１０を構成する縦長レンチ
キュラーレンズのレンズ面上における、隣接する縦長レ
ンチキュラーレンズとの境界（すなわち、縦長レンチキ
ュラーレンズの有効半径を相対半径１．０と定義する
と、その相対半径が１．０である位置）の近傍の点１０
ｂに、光線集中角θ₁ を持って赤色光線１７が入射され
た場合に、その赤色光線１７が入射後向かう、光出射面
（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９のレンズ
面上における位置９ｂと、はほぼ同一の位置となる。

【００５２】そして、さらに、光入射面１０を構成する
縦長レンチキュラーレンズのレンズ面上における、点１
０ａから点１０ｂの間に、光線集中角θ₁ を持って入射
される全ての赤色光線は、入射後、光出射面（９）を構
成する縦長レンチキュラーレンズ９のレンズ面上におけ
る位置９ａよりも内側の位置、すなわち、光軸側の位置
に向かうことになる。

【００５３】

【作用】本発明は、迷光の発生及びカラーシフト、カッ
トオフの問題を検討した結果として見出された、主に以
下に述べるような事項に基づいてなされたものである。

【００５４】従来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では、図２８に示したように、緑色
の映像光１６については、迷光が発生しない場合であっ
ても、図２９に示したように、赤色の映像光１７につい
ては、その一部が迷光になってしまうことがある。ま
た、従来の透過型スクリーンでは、図２７に示したよう
に、主に、赤色の映像光と青色の映像光の指向特性にお
いてカットオフが存在する。よって、迷光の発生及びカ
ラーシフト、カットオフの問題の検討を進める上では、
主に赤色及び青色の映像光についての検討が必要であ
る。

【００５５】図１に示すように、光入射面１０を構成す
る縦長レンチキュラーレンズのレンズ面上における光軸
と交わる点１０ａでは、レンズ面の傾きは光軸に垂直で
ある。よって、点１０ａに入射された赤色光線１７は、
光軸に垂直な平板に入射される光線と同様の屈折を受け
て、光出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレン
ズ９のレンズ面上の位置９ａに到達する。

【００５６】この時の赤色光線１７の屈折角は、光軸に
垂直な平板に入射される光線の屈折角と同じとなるの
で、光出射面（９）における光線の到達位置９ａは、レ
ンチキュラーレンズシート７の厚さｔと同じ厚さを有す
る上記平板に入射される光線の、光出射面における到達
位置とほぼ同じになる。

【００５７】よって、到達位置９ａは、光入射面１０を
構成する縦長レンチキュラーレンズの横断面形状にかか
わらず、ほぼ一定であり、レンチキュラーレンズシート
７を構成する基材の屈折率Ｎ、レンチキュラーレンズシ
ート７の厚さｔ、集中角θのみによって決定される。す
なわち、光軸から到達位置９ａまでの距離をｈとする
と、ｈは次の（数３）式のようになる。

【００５８】

【数３】

【００５９】したがって、光出射面（９）においては、
光入射面１０を構成する縦長レンチキュラーレンズの横
断面形状にかかわらず、光線の到達位置９ａを確保しな
ければならないので、光出射面（９）を構成する縦長レ
ンチキュラーレンズ９の幅としては、最小限、距離ｈの
２倍の幅が必要となる。

【００６０】また、光入射面１０を構成する縦長レンチ
キュラーレンズのレンズ面に入射される、互いに平行な
赤色の光線から成る光束のうち、光軸の延長線上を横切
って、点１０ａと上記の境界の近傍の点１０ｂとの間に
入射される赤色光束は、従来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場合、例えば、図２９
に示したように、光の一部が光出射面（９）を構成する
縦長レンチキュラーレンズ９に到達せず、迷光になって
しまうことがある。しかし、光軸の延長線上を横切らず
に、点１０ａと他方の境界の近傍の点１０ｃとの間に入
射される赤色光束については、図２９に示したように、
全て、光出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレ
ンズ９に到達している。

【００６１】よって、光軸の延長線上を横切って、点１
０ａと点１０ｂとの間に入射される赤色光束を、全て、
点１０ａに入射される赤色光線の軌跡よりも内側、また
は同じ位置に屈折させることができれば、赤色または青
色の光の一部が迷光になってしまうことはなくなる。

【００６２】しかも、光出射面（９）を構成する縦長レ
ンチキュラーレンズ９の幅は、理論的には上記の（数
３）式にて得られた距離ｈの２倍の幅で十分ということ
になり、光出射面（９）を構成する縦長レンチキュラー
レンズ９の幅を最小限に抑えることができる。したがっ
て、光吸収帯８の幅を広くとることができ、迷光のな
い、コントラストの良い画像を提供することができる。

【００６３】一方、赤色の映像光の指向特性におけるカ
ットオフを少なくするためには、光入射面１０を構成す
る縦長レンチキュラーレンズのレンズ面上の、光軸から
離れた周辺部における、隣接する縦長レンチキュラーレ
ンズとの境界の近傍（以下、単に境界の近傍という）
で、レンズによる集光位置を遠くし、入射する光束を広
げることが有効である。

【００６４】すなわち、従来の透過型スクリーン、例え
ば、図２６に示したように、光入射面１０を構成する縦
長レンチキュラーレンズの、横断面形状がほぼ楕円の形
状を成すようなレンチキュラーレンズシートを有する透
過型スクリーンでは、光入射面１０を構成する縦長レン
チキュラーレンズの、レンズ面上における境界の近傍の
点１０ｃに入射された赤色光線１７は、他方の境界の近
傍の点１０ｂに入射された赤色光線１７に比べて、光出
射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９によ
って十分な屈折が与えられない。

【００６５】そのため、点１０ｃに入射された赤色光線
１７は、光出射面（９）から出射する際、観視角度４０
°以上に拡散せず、カットオフが発生する。そこで、光
入射面１０を構成する縦長レンチキュラーレンズの、レ
ンズ面上における境界の近傍で、レンズによる集光距離
を長くし、点１０ｃに入射された赤色光線が、光出射面
（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９の、レン
ズ面上における光軸と交わる点近くに到達するように
し、光出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレン
ズ９によって与えられる屈折角を大きくすることが必要
になる。

【００６６】しかし、光入射面１０を構成する縦長レン
チキュラーレンズの、レンズ面上における境界の近傍
で、レンズによる集光距離を単に長くしただけでは、図
２９に示したように、点１０ｂに入射される赤色光線１
７が迷光になってしまうことが多いので、カットオフと
迷光の発生とはトレードオフの関係になる。

【００６７】この関係に対して、本発明では、図１に示
すように、光入射面１０を構成する縦長レンチキュラー
レンズの、レンズ面上における境界の近傍の点１０ｂに
入射された赤色光線１７が、光出射面（９）を構成する
縦長レンチキュラーレンズ９のレンズ面上における、光
吸収帯８との境界の近傍の位置９ｂに到達されるように
しているので、上記のトレードオフの関係のバランスが
最も良くなる。

【００６８】すなわち、点１０ｂに入射された赤色光線
は位置９ｂに到達するので、光の一部が迷光になること
はない。また、他方の境界の近傍の点１０ｃに入射され
る赤色光線は、光出射面（９）を構成する縦長レンチキ
ュラーレンズ９によって十分な屈折が与えられ、カット
オフの起き始める観視角度が大きくなり、その観視角度
における相対輝度の大きさが小さくなる。

【００６９】仮に、点１０ｂに入射された光が上記条件
よりも内側を通ることになると、点１０ｃに入射される
赤色及び青色の光についてのカットオフが大きくなって
しまう。

【００７０】以上のような条件を満たす形状に、光入射
面１０を構成する縦長レンチキュラーレンズの横断面形
状を、成すことにより、カットオフが目立たず、カラー
シフトが少なく、かつ迷光がなく、光の透過率の高いコ
ントラストの良いレンチキュラーレンズシートが得られ
る。

【００７１】なお、光出射面（９）を構成する縦長レン
チキュラーレンズ９の幅については、上記（数３）式に
て得られた距離ｈの２倍の幅とすることにより、迷光の
発生を抑え、かつ最小限の幅とすることができるが、実
際に実施する際には、レンチキュラーレンズシートの光
軸のずれや厚さの誤差を考慮に入れて、さらにその１．
１倍ないし１．４倍程度に広く取る必要がある。

【００７２】しかし、その場合においても、従来の透過
型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシートの光
出射面を構成する縦長レンチキュラーレンズよりも、幅
を狭くすることができ、コントラストが高く、かつカッ
トオフの小さい指向特性の透過型スクリーンを得ること
ができる。

【００７３】

【実施例】 以下、本発明の第一の実施例を図２ないし図
６を参照して説明する。

【００７４】図２は、本発明の第一の実施例としての透
過型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシート７
に、光線集中角θ₁ が１２°の、互いにほぼ平行な赤色
の光線から成る光束が入射した場合の、該光束の軌跡を
示す光線追跡図、図３は同じく図２のレンチキュラーレ
ンズシート７に、互いにほぼ平行な緑色の光線から成る
光束が入射した場合の、該光束の軌跡を示す光線追跡図
である。

【００７５】また、以下の表１に、図２及び図３に示す
レンチキュラーレンズシート７の横断面形状を、前述の
（数２）式で示す関数により規定する場合の、該関数に
おける定数や係数などの各数値の一例、その他を示し
た。この実施例（設計例）は、光線集中角θ₁ が１２°
前後の光学系に適する例である。

【００７６】

【表１】

【００７７】本実施例の透過型スクリーンは、図２４に
示した従来の透過型スクリーンと同様に、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７とから構成
される。

【００７８】さて図２に示すように、本実施例における
レンチキュラーレンズシート７の光入射面１０を構成す
る縦長レンチキュラーレンズの横断面形状は、光線集中
角１２°を持って入射された赤色の平行光線から成る光
束のうち、光入射面１０を構成する縦長レンチキュラー
レンズのレンズ面上における、その縦長レンチキュラー
レンズの光軸と交わる点１０ａに入射された光線と、隣
接する縦長レンチキュラーレンズとの境界の近傍の点１
０ｂに入射された光線と、が光出射面（９）を構成する
縦長レンチキュラーレンズ９のレンズ面上における位置
９ａにおいてほぼ交わり、また、点１０ａと点１０ｂと
の間の、その他の各点に入射された光線が、全て、光出
射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９のレ
ンズ面上における位置９ａよりも内側、すなわち、光軸
側に到達するような、形状となっている。

【００７９】図４は、上記の表１に示したレンチキュラ
ーレンズシート７の設計例について、光線集中角１２°
を持って入射される赤色光の、光入射面１０における入
射位置と、光出射面（９）における出射位置と、の関係
を示す特性図であり、横軸には光入射面１０における入
射位置ｘの相対半径ｒ、縦軸には光出射面（９）におけ
る出射位置ｘ′の相対半径ｒ′をとっている。

【００８０】ここで、光入射面１０における相対半径
ｒ、光出射面（９）における相対半径ｒ′は、光入射面
１０と光出射面（９）の有効半径をそれぞれｘ_MAX 、
ｘ′_MAXとしたとき、次の（数４）式で与えられる。

【００８１】

【数４】ｒ＝ｘ／ｘ_MAX

【００８２】

【数５】ｒ′＝ｘ′／ｘ′_MAX

【００８３】図４において、ｒ＝０、ｒ′＝０は、それ
ぞれ、光入射面１０、光出射面（９）を構成する縦長レ
ンチキュラーレンズ９の、光軸上の点である。また、上
記の点１０ａがｒ＝０、点１０ｂがｒ＝ｒ₁ 、点９ａが
ｒ′＝ｒ₁ ′に対応しており、光入射面１０を構成する
縦長レンチキュラーレンズの横断面形状が、上述の本発
明の趣旨の通りの形状となっていることを示している。

【００８４】本実施例の透過型スクリーンでは、図２及
び図３に示すように、レンチキュラーレンズシート７に
おいて光の一部が迷光となることがなく、光の利用率の
高いものとなっており、画像の良好なコントラストを得
ることができる。なお、ここで、光拡散材をシート基材
の中に混入することによって、多少の迷光が発生する場
合もあるが、実用上問題にならないレベルである。

【００８５】図５は、図２、図３に示すレンチキュラー
レンズシート７の横断面形状等を規定する数値として、
上記の表１に示す数値を用いた場合の、透過型スクリー
ンにおけるスクリーン画面水平方向の光の指向特性を示
す特性図である。なお、図５の指向特性は、光線集中角
θ₁ を１２°として計算により導き出されたものであ
り、光拡散材の影響は無視してある。

【００８６】図５に示すように、スクリーン画面水平方
向の光の指向特性におけるカラーシフトは、観視角度±
３５°では１．７ｄＢ、観視角度±５５°では４．０ｄ
Ｂになり、光線集中角、レンズ集中角の大きい背面投写
型画像ディスプレイ装置であるにもかかわらず、従来の
レンチキュラーレンズシート７、すなわち、縦長レンチ
キュラーレンズの横断面形状がほぼ楕円の形状を成すよ
うなレンチキュラーレンズシート７よりも、カラーシフ
トが少ない。

【００８７】また、カットオフが起き始める観視角度は
約±５０°となり、そのときの相対輝度も約５０％と小
さいものになっているため、カットオフの目立たない高
品質な画像となる効果がある。

【００８８】さて、次の表２に、図２に示すレンチキュ
ラーレンズシート７の横断面形状を、前述の（数２）式
で示す関数により規定する場合の、該関数における定数
や係数などの各数値の他の例を示した。

【００８９】

【表２】

【００９０】図６は、図２に示すレンチキュラーレンズ
シート７の横断面形状等を規定する数値として表２に示
す数値を使った場合の、透過型スクリーンにおけるスク
リーン画面水平方向の光の指向特性を示す特性図であ
る。なお、図６の指向特性も光線集中角θ₁ を１２°と
して計算により導き出されたものであり、光拡散材の影
響は無視してある。

【００９１】なお、上記の表１、及び表２において、光
出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズの横
断面形状については、楕円形状としてスクリーン画面水
平方向の光の指向特性におけるカラーシフトや画面上の
色むらが少なくなるように最適化した設計例となってい
るが、従来の透過型スクリーンと同様に、円、あるいは
適宜の非球面形状としてもよい。光出射面（９）を構成
する縦長レンチキュラーレンズ９の幅については、光線
集中角θ₁ を１２°としたとき、前記（数３）式によっ
て与えられる距離ｈの２倍である２ｈに対して、２ｈの
１．１倍ないし１．４倍に設定されている。

【００９２】図６からもわかるように、図２に示すレン
チキュラーレンズシート７の横断面形状等を規定する数
値として、上記の表２に示す数値を使った場合でも、カ
ラーシフトが小さく、かつカットオフの小さいスクリー
ン画面水平方向の指向特性を得ることができるととも
に、上記の表１に示した数値を使った場合と同じく、光
線集中角、レンズ集中角の大きい背面投写型画像ディス
プレイ装置に用いる場合でも、光の一部が迷光になるこ
とがなく、コントラストの良い画像を得ることができる
効果がある。

【００９３】以上説明したように、本実施例によれば、
カラーシフト、カットオフとコントラストとのバランス
が優れており、より好ましい画像を観視用に供すること
ができる。次に、本発明の第二の実施例を図７ないし図
１０を参照して説明する。

【００９４】図７は、本発明の第二の実施例としての透
過型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシート７
に、光線集中角θ₁ が１２°の、互いにほぼ平行な赤色
の光線から成る光束が入射した場合の、該光束の軌跡を
示す光線追跡図である。

【００９５】また、以下の表３に、図７に示すレンチキ
ュラーレンズシート７の横断面形状等を、前述の（数
２）式により規定する場合の各数値の一例を示す。この
実施例（設計例）は、光線集中角θ₁ が１２°前後の光
学系に適する例である。

【００９６】

【表３】

【００９７】本実施例の透過型スクリーンも、図２４に
示した従来の透過型スクリーンと同様に、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７とから構成
されるものである。

【００９８】本実施例と、前述の第一の実施例との違い
は、第一の実施例においては、レンチキュラーレンズシ
ート７の光入射面１０を構成する縦長レンチキュラーレ
ンズの横断面形状が、「光線集中角１２°を持って入射
された赤色の平行光線から成る光束のうち、光入射面１
０を構成する縦長レンチキュラーレンズのレンズ面上に
おける、その縦長レンチキュラーレンズの光軸と交わる
点１０ａに入射された光線と、隣接する縦長レンチキュ
ラーレンズとの境界の近傍の点１０ｂに入射された光線
と、が光出射面（９）を構成する縦長レンチキュラーレ
ンズ９のレンズ面上における位置９ａにおいてほぼ交わ
り、また、点１０ａと点１０ｂとの間のその他の各点に
入射された光線が、全て、光出射面（９）を構成する縦
長レンチキュラーレンズ９のレンズ面上における位置９
ａよりも内側、すなわち、光軸側に到達する」という条
件を満たす形状とされていたのに対し、本実施例では、
光入射面１０を構成する縦長レンチキュラーレンズの横
断面形状が、上記の条件に加え、「光入射面１０におい
て、有効半径をｘ_MAX としたとき、横断面形状を定義す
る関数Ｚ（ｘ）のｘについての２次微分関数Ｚ″（ｘ）
が、ｘ＝０において正値の極小値をとり、０＜｜ｘ｜＜
ｘ_MAX となるｘにおいて極大値をとる」という条件を満
たす形状とされている点にある。

【００９９】図８は、上記の表３に示したレンチキュラ
ーレンズシート７の設計例について、光線集中角１２°
を持って入射される赤色光の、光入射面１０における入
射位置と、光出射面（９）における出射位置と、の関係
を示す特性図であり、前述の図４と同じく、横軸には光
入射面１０における入射位置ｘの相対半径ｒ、縦軸には
光出射面（９）における出射位置ｘ′の相対半径ｒ′を
とっている。

【０１００】図８においても、図４と同じく、上記の点
１０ａがｒ＝０、点１０ｂがｒ＝ｒ₁ 、点９ａがｒ′＝
ｒ₁ ′に対応しており、光入射面１０を構成する縦長レ
ンチキュラーレンズの横断面形状が、上述の第一の実施
例と同様の条件を満たす形状となっていることを示して
いる。

【０１０１】図９は、上記の表３に示したレンチキュラ
ーレンズシート７の設計例について、光入射面１０を構
成する縦長レンチキュラーレンズの横断面形状を定義す
る関数Ｚ（ｘ）のｘについての２次微分関数Ｚ″（ｘ）
を示したものである。ただし、横軸には前記の光入射面
１０における入射位置ｘの相対半径ｒをとって表示して
ある。

【０１０２】図９において、２次微分関数Ｚ″（ｘ）
は、ｘ＝０において正値の極小値をとり、ｒ＝０．８付
近（すなわちｘ＝約０．８ｘ_MAX ）において極大値をと
り、ｒ＝０．９５付近で０となり、ｒ＝１では負値とな
っている。

【０１０３】本実施例の透過型スクリーンでは、図７に
示すように、レンチキュラーレンズシート７において光
の一部が迷光となることがなく、光の利用率の高いもの
となっており、画像の良好なコントラストを得ることが
できる。なお、ここで、光拡散材をシート基材の中に混
入することによって、多少の迷光が発生する場合もある
が、実用上問題にならないレベルである。

【０１０４】図１０は、図７に示すレンチキュラーレン
ズシート７の横断面形状等を規定する数値として、上記
の表３に示す数値を用いた場合の、透過型スクリーンに
おけるスクリーン画面水平方向の、光の指向特性を示す
特性図である。なお、図１０の指向特性は、光線集中角
θ₁ を１２°として計算により導き出されたものであ
り、光拡散材の影響は無視してある。

【０１０５】図１０に示すように、スクリーン画面水平
方向の光の指向特性におけるカラーシフトは、観視角度
±３５°で１．７ｄＢ、観視角度±５５°で２．９ｄＢ
になり、光線集中角、レンズ集中角の大きい背面投写型
画像ディスプレイ装置であるにもかかわらず、従来のレ
ンチキュラーレンズシート７、すなわち、縦長レンチキ
ュラーレンズの横断面形状がほぼ楕円の形状を成すよう
なレンチキュラーレンズシート７よりも、カラーシフト
が少なく、また、観視角度±５５°におけるカラーシフ
トは、前述の第一の実施例の場合に比べても少なくなっ
ている。さらに、第一の実施例と異なり、カットオフが
ないため、極めて高品質な画像となる効果がある。

【０１０６】なお、上記の表３において、光出射面
（９）を構成する縦長レンチキュラーレンズ９の横断面
形状については、楕円形状としてスクリーン画面水平方
向の光の指向特性におけるカラーシフトや画面上の色む
らが少なくなるように最適化した設計例となっている
が、従来の透過型スクリーンと同様に、円、あるいは適
宜の非球面形状としてもよいことは前述の第一の実施例
の場合と同様である。

【０１０７】また、光出射面（９）を構成する縦長レン
チキュラーレンズ９の幅については、光線集中角θ₁ を
１２°としたとき、前記（数３）式によって与えられる
距離ｈの２倍である２ｈに対して、２ｈの１．１倍ない
し１．４倍に設定されている。

【０１０８】次に、本発明の第三の実施例を図１１を参
照して説明する。図１１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る。本実
施例の透過型スクリーンは、第一の実施例の透過型スク
リーンとほぼ同じ構成であり、第一の実施例の透過型ス
クリーンとの違いは、フレネルレンズシート１２の光入
射面１３に、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がスクリーン画面垂直方向に
複数配列して形成されている点にある。なお、レンチキ
ュラーレンズシート７の横断面形状は、図２に示した形
状と同じである。

【０１０９】本実施例においても、第一の実施例と同じ
く、カラーシフトが少なく、カットオフがほとんど目立
たないスクリーン画面水平方向の指向特性が得られる。
また、光の一部が迷光になることがなく、光の透過率の
高いコントラストの良い画像を観視用に供することがで
きる。

【０１１０】また、本実施例においては、スクリーン画
面垂直方向の光の拡散は、シート基材の中に混入する光
拡散材のほかに、フレネルレンズシート１２の光入射面
１３に形成された横長レンチキュラーレンズによっても
行われる。そのため、光拡散材の混入量を減少させるこ
とができ、この場合、光拡散材による外光の反射が低減
されるので、さらにコントラストの良い画像を得ること
ができる。

【０１１１】一方、本実施例において、レンチキュラー
レンズシート７の横断面形状を、図７に示した第二の実
施例のレンチキュラーレンズシート７の横断面形状と同
じにしてもよい。このときは、スクリーン画面水平方向
の光の指向特性において、カラーシフトがさらに少な
く、またカットオフがほとんどなくなるという効果があ
る。

【０１１２】次に、本発明の第四の実施例を図１２を参
照して説明する。図１２は、本発明の第四の実施例とし
ての透過型スクリーンの要部を示す斜視図である。本実
施例の透過型スクリーンと第一の実施例の透過型スクリ
ーンとの違いは、本実施例の透過型スクリーンが、フレ
ネルレンズシート４、レンチキュラーレンズシート７
と、第二のレンチキュラーレンズシート１、から成る３
枚構成になっている点にある。なお、レンチキュラーレ
ンズシート７の横断面形状は図２に示した形状と同じで
ある。

【０１１３】本実施例において、第二のレンチキュラー
レンズシート１は、光入射面２の形状がスクリーン画面
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
成しており、入射された光束をスクリーン画面垂直方向
に拡散させる作用を有する。また、光出射面３の形状は
平面である。

【０１１４】本実施例においても、第一の実施例と同様
に、カラーシフトが少なく、カットオフがほとんど目立
たないスクリーン画面水平方向の指向特性が得られる。
さらに、光の一部が迷光になることがなく、光の透過率
の高いコントラストの良い画像を観視用に供することが
できる。

【０１１５】また、スクリーン画面垂直方向について
は、第三の実施例と同じく、光入射面２の横長レンチキ
ュラーレンズによっても光の拡散が行われているため、
光拡散材の混入量を減らすことができ、さらにコントラ
ストの良い画像を得ることができる。

【０１１６】一方、本実施例において、レンチキュラー
レンズシート７の横断面形状を、図７に示した第二の実
施例のレンチキュラーレンズシート７の横断面形状と同
じにしてもよい。このときは、スクリーン画面水平方向
の光の指向特性において、カラーシフトがさらに少な
く、またカットオフがほとんどなくなるという効果があ
る。

【０１１７】さて、上記の各実施例において、光拡散材
はレンチキュラーレンズシート７に混入しても混入しな
くてもよい。光拡散材を混入した場合は、混入しない場
合に比較して、カラーシフトが若干改善されたり、透過
型スクリーンを構成する各シート間の光の不要な反射に
よるゴーストが低減されたりするなどの効果があるが、
その一方、画像のコントラストやフォーカス特性が若干
低下するなどのデメリットが生じる。

【０１１８】上記の光拡散材をレンチキュラーレンズシ
ート７に混入するにあたっては、単にレンチキュラーレ
ンズシート７の内部に光拡散材を均一に混入させるとい
う方法のほか、レンチキュラーレンズシート７の光出射
面（９）の側に光拡散材を偏在させてもよい。このよう
な構成としたときは、光拡散材を均一に混入させた構成
に比較して、スクリーン画面垂直方向の光の指向特性を
拡大するために光拡散材の量を増した場合でも画像のフ
ォーカス特性の低下があまり見られない効果がある。

【０１１９】なお、光出射面（９）の側に光拡散材を偏
在させた構成のレンチキュラーレンズシート７の具体的
な製造方法としては、特開平３−３９９４４号公報、あ
るいは特開平５−６１１２０号公報に開示されているよ
うな技術による方法がある。

【０１２０】このうち、特開平５−６１１２０号公報に
は、レンチキュラーレンズシート７の光出射面（９）の
側の、光拡散材を含む層状部分の厚さを、縦長レンチキ
ュラーレンズの光軸付近より周辺部の方において薄くす
る技術が開示されているが、本発明において、上記従来
技術により光拡散材を光出射面（９）の光軸付近にさら
に偏在させた場合は、上記各実施例よりさらにカラーシ
フトが低減するという、上記従来技術において予期され
ていない新たな効果がある。

【０１２１】この理由について、図１３ないし図１５を
参照して説明する。図１３は、図７に示した前記の本発
明の第二の実施例の透過型スクリーンのレンチキュラー
レンズシート７において、光出射面（９）側に、光拡散
材を含む層状部分としての光拡散材層１９を設け、その
層状部分の厚さを、光軸付近より周辺部の方において薄
くした構成の例の横断面形状を示す図である。

【０１２２】図１３において、観視側にスクリーン画面
水平方向に＋３５°方向、−３５°方向に出射する光線
について見ると、＋３５°方向に進む赤色光線は、前記
の層状部分を通過する距離が約０．２４ｍｍ、−３５°
方向に進む赤色光線は、前記の層状部分を通過する距離
が約０．１８ｍｍとなっている。

【０１２３】同図においては、赤色光線１７のみを図示
してあるが、青色光線が、光軸に関して赤色光線とほぼ
対称に存在するため、＋３５°方向に進む青色光線と、
−３５°方向に進む青色光線は、それぞれ、前記の層状
部分を通過する距離が約０．１８ｍｍ、約０．２４ｍｍ
となる。

【０１２４】したがって、＋３５°方向に進む光線のう
ち赤色光線は、青色光線より、約１．３倍程度に長い距
離を前記の層状部分において通過する。層状部分の通過
距離が長いほど、光拡散材により光が多く拡散されて他
の方向へ進んでしまうため、本来の方向へ進む光はより
少なくなる。

【０１２５】図１４と図１５は、このときのスクリーン
画面水平方向の指向特性を比較して示す特性図であり、
図１４は、光拡散材がない場合、図１５は、前記の光拡
散材層がある場合を示している。図１４では、＋３５°
方向のカラーシフトは１．７ｄＢであるが、図１５で
は、＋３５°方向のカラーシフトは１．３ｄＢに低減さ
れている。

【０１２６】これは、前記の光拡散材層１９によって青
色より赤色のほうがより多く拡散されることから、図１
５においては、図１４に比較して、赤色の相対輝度が青
色の相対輝度より大きく低下してしまったことによって
いる。より正確には、上記の＋３５°方向へ進む光線の
近くの光線も考慮して計算する必要があるが、その場合
でも、概ね上述のような傾向となる。

【０１２７】次に、上記の各実施例におけるフレネルレ
ンズシートについて説明する。図１６は、本発明の第二
の実施例のレンチキュラーレンズシート７に従来のフレ
ネルレンズシート４を組み合わせた構成の透過型スクリ
ーンを用い、スクリーン上の画面全面に、全白の試験映
像信号によって白を映出し、画面正面方向から観視した
ときの、画面中心から水平方向に画面右端及び画面左端
までの相対輝度の分布を、赤、緑、青の色別に示した特
性図である。横軸には画面中心から画面対角隅までの距
離を１としたときの、画面中心から水平方向の相対距離
をとっており、画面右を正の方向、画面左を負の方向と
している。

【０１２８】図１６に示すように、画面右半分では赤、
緑に比較して青の相対輝度が大きく青味を帯びて見え、
また、画面左半分では緑、青に比較して赤の相対輝度が
大きく赤味を帯びて見え、色割れを生じている。

【０１２９】図１７は、上記の透過型スクリーンの、画
面中心から画面対角隅までの距離をＲ_MAX としたとき
の、画像観視側から見て画面中心から水平右方向に相対
距離が０．４Ｒ_MAX の位置における、赤色、緑色、青色
の主光線の軌跡を示す光線追跡図であり、光拡散材がな
いものとして描いてある。

【０１３０】図１７において、赤色、緑色、青色の主光
線のうち、青色の主光線が、レンチキュラーレンズシー
ト７の光出射面（９）において、最も光軸から遠い点９
ｐを通過している。このとき、フレネルレンズシート４
の光出射面のフレネル凸レンズからの各色の主光線の出
射方向は、レンチキュラーレンズシートの光軸方向に対
し、赤が約１１．０°、緑が約０．１°、青が約１３．
５°となっており、上記の点９ｐの位置は光軸から０．
１２６ｍｍの距離となっている。

【０１３１】図１８及び図１９は、本発明の透過型スク
リーンの、画像観視側から見て画面中心から水平右方向
に距離０．４Ｒ_MAX の位置における、赤色、緑色、青色
の主光線の軌跡を示す光線追跡図であり、光拡散材がな
いものとして描いてある。

【０１３２】図１８では、フレネル凸レンズからの各色
の主光線の出射方向が、レンチキュラーレンズシートの
光軸方向に対し、赤は１１°以下の約１０．４°、緑は
約０．５°、青は１４°以上の約１４．５°となるよう
に構成されている。このとき、図１７の場合と同様に、
赤色、緑色、青色の主光線のうち、青色の主光線が、レ
ンチキュラーレンズシート７の光出射面（９）におい
て、最も光軸から遠い点９ｐを通過しており、その位置
は光軸から０．１３７ｍｍの距離となっている。

【０１３３】この場合、図１７と比較すると、青色主光
線の通過点９ｐは光軸からより離れた位置となってお
り、青色光束全体では光出射面の有効半径の外を通り損
失光となる光が増すので、前記の色割れは低減される効
果がある。このとき、レンチキュラーレンズシート７に
光拡散材がある場合には、拡散により青色光束の損失光
がさらに増すので、色割れはさらに低減される。

【０１３４】図１９では、フレネル凸レンズからの各色
の主光線の出射方向が、レンチキュラーレンズシートの
光軸方向に対し、赤は１０°以下の約９．５°、緑は約
１．６°、青は１５°以上の約１５．５°となるように
構成されている。このとき、青色の主光線が、図１８と
同様に、レンチキュラーレンズシート７の光出射面
（９）において、最も光軸から遠い点９ｐを通過してお
り、その位置は光軸から０．１４７ｍｍの距離となって
いる。

【０１３５】この場合、青色主光線の通過点９ｐは、図
１８の場合よりさらに光軸から離れた位置となってお
り、青色光束の損失光となる光がさらに増すので、前記
の色割れはより低減される。

【０１３６】最後に、本発明の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装置について説明する。
図２０は、本発明による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装置の一実施例の、外観を概略
的に示した正面図、図２１は図２０の背面投写型画像デ
ィスプレイ装置の外観を概略的に示した側面図である。

【０１３７】図２０及び図２１において、３１は背面投
写型画像ディスプレイ装置であり、３７は透過型スクリ
ーンである。本実施例では、背面投写型画像ディスプレ
イ装置３１の画面サイズは対角３８インチで、そのアス
ペクト比は１６：９である。また、背面投写型画像ディ
スプレイ装置３１の本体の幅、高さ、奥行きはそれぞ
れ、９００ｍｍ、９９０ｍｍ、３９０ｍｍであり、画面
中心高さは７２５ｍｍに設定されている。

【０１３８】図２２は、図２０の背面投写型画像ディス
プレイ装置３１内における光学系に関連する部品の位置
関係を、側面から見て概略的に示した断面図である。同
図において３２は投写管、３３は投写レンズ、３４は反
射鏡、３８は投写管３２と投写レンズ３３を結合する結
合器、３９は電気回路部、４０は筐体、４６は投写管３
２に電力及び信号を供給するＣＰＴ基板、４７、４８、
４９は、それぞれ、筐体４０の一部を成すキャスター、
地板、金網部である。

【０１３９】本発明の背面投写型画像ディスプレイ装置
では、前述の本発明の透過型スクリーンを用い、その他
の各部品を図２２に示すように高密度に配置することに
より、図２０及び図２１に示したようなコンパクトなセ
ット（背面投写型画像ディスプレイ装置）が実現できる
効果がある。

【０１４０】

【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、透過型スクリーンを構成するレンチキュラー
レンズシートにおいて、該シートの光入射面を構成する
縦長レンチキュラーレンズの横断面形状を、特定の形状
とすることによって、そのような透過型スクリーンを、
光線集中角θ₁ 、レンズ集中角θ₂ の大きい背面投写型
画像ディスプレイ装置に用いても、カラーシフト、カッ
トオフ、色割れをそれぞれ低減させることができるとと
もに、迷光を無くし、画像のコントラストを向上させる
ことができる。

【０１４１】すなわち、光の一部が迷光になることがな
く、光の透過率を、従来のレンチキュラーレンズシート
を用いた透過型スクリーンの場合に比べ大きくすること
ができる。また縦長レンチキュラーレンズの横断面形状
がほぼ楕円の形状を成すような従来のレンチキュラーレ
ンズシートに比較して、カラーシフトが少なく、かつカ
ットオフの小さい指向特性を得ることができる。また、
光の透過率を大きくすることができるため、レンチキュ
ラーレンズシートの基材の中に光拡散材を混入した場合
でも、迷光になる光が少なく、良好なコントラスト特性
を得ることができる。

【０１４２】また、画面中心からスクリーン画面水平方
向に０．４Ｒ_MAX の距離の位置において、赤色投写管か
らの主光線と、青色投写管からの主光線の、フレネルレ
ンズシートの光出射面からの出射方向が、それぞれ、レ
ンチキュラーレンズシートの光入射面を構成する縦長レ
ンチキュラーレンズの光軸方向に対して角度θ_R 、θ_B
を成すとき、角度θ_R 、θ_B のうち、一方の絶対値が１
４°以上、好ましくは１５°以上で、かつ、他方の絶対
値が１１°以下、好ましくは１０°以下となるような構
成のフレネル凸レンズ形状を、フレネルレンズシートに
設けているので、赤色または青色の主光線が、レンチキ
ュラーレンズシートの光出射面を構成する縦長レンチキ
ュラーレンズにおいて、光軸からより離れた位置を通る
ことになり、その色の光束全体では光出射面の有効半径
の外を通り損失光となる光が増し、前記の色割れは低減
される。

【０１４３】本発明の背面投写型画像ディスプレイ装置
では、前述の本発明の透過型スクリーンを用い、その他
の各部品を高密度に配置することにより、コンパクトな
セットが実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるレンチキュラレンズシート７の
光入射面を構成する縦長レンチキュラーレンズの横断面
形状を示す断面図である。

【図２】本発明の第一の実施例としての透過型スクリー
ンにおけるレンチキュラーレンズシート７に、互いにほ
ぼ平行な赤色光線から成る光束が入射した場合の光束の
軌跡を示す光線追跡図である。

【図３】図２に示すレンチキュラーレンズシート７に、
互いにほぼ平行な緑色光線から成る光束が入射した場合
の光束の軌跡を示す光線追跡図である。

【図４】図２に示すレンチキュラーレンズシート７の横
断面形状等を規定する数値として、表１に示す数値を使
った場合の、レンチキュラーレンズシート７の光入射面
１０に入射される赤色光の、光入射面１０における入射
位置と、光出射面（９）における出射位置と、の関係を
示す特性図である。

【図５】図２に示すレンチキュラーレンズシート７の横
断面形状等を規定する数値として、表１に示す数値を使
った場合の、透過型スクリーンにおけるスクリーン画面
水平方向の光の指向特性を示す特性図である。

【図６】図２に示すレンチキュラーレンズシート７の横
断面形状等を規定する数値として、表２に示す数値を使
った場合の、透過型スクリーンにおけるスクリーン画面
水平方向の光の指向特性を示す特性図である。

【図７】本発明の第二の実施例としての透過型スクリー
ンにおけるレンチキュラーレンズシート７に、互いにほ
ぼ平行な赤色光線から成る光束が入射した場合の光束の
軌跡を示す光線追跡図である。

【図８】図７に示すレンチキュラーレンズシート７の横
断面形状等を規定する数値として、表３に示す数値を使
った場合の、レンチキュラーレンズシート７の光入射面
１０に入射する赤色光の、光入射面１０における入射位
置と、光出射面（９）における出射位置との関係を示す
特性図である。

【図９】図７に示すレンチキュラーレンズシート７の横
断面形状等を規定する数値として、表３に示す数値を使
った場合の、光入射面１０を構成する縦長レンチキュラ
ーレンズの横断面形状を、定義する関数Ｚ（ｘ）のｘに
ついての２次微分関数Ｚ″（ｘ）を示す特性図である。

【図１０】図７に示すレンチキュラーレンズシート７の
横断面形状等を規定する数値として、表３に示す数値を
使った場合の、透過型スクリーンにおけるスクリーン画
面水平方向の光の指向特性を示す特性図である。

【図１１】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１２】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１３】図７に示した前記の本発明の第二の実施例の
透過型スクリーンのレンチキュラーレンズシート７にお
いて、光出射面（９）側に、光拡散材を含む層状部分を
設けたときの、互いにほぼ平行な赤色光線の光束が入射
した場合の光束の軌跡を示す光線追跡図である。

【図１４】図１３に示すレンチキュラーレンズシート７
を用いた透過型スクリーンにおいて、光拡散材層がない
場合のスクリーン画面水平方向の光の指向特性を示す特
性図である。

【図１５】図１３に示すレンチキュラーレンズシート７
を用いた透過型スクリーンにおいて、光拡散材層がある
場合のスクリーン画面水平方向の光の指向特性を示す特
性図である。

【図１６】本発明の第二の実施例のレンチキュラーレン
ズシート７に、従来のフレネルレンズシート４を組み合
わせた構成の透過型スクリーンに、全白映像を映出した
ときの、画面水平方向の相対輝度の分布を示した特性図
である。

【図１７】図１６に示した透過型スクリーンの、画像観
視側から見て画面中心から水平右方向に相対距離が０．
４の位置における、赤色、緑色、青色の主光線の軌跡を
示す光線追跡図である。

【図１８】本発明の透過型スクリーンの、画像観視側か
ら見て画面中心から水平右方向に前記の相対距離が０．
４の位置における、赤色、緑色、青色の主光線の軌跡を
示す光線追跡図である。

【図１９】本発明の透過型スクリーンの、画像観視側か
ら見て画面中心から水平右方向に前記の相対距離が０．
４の位置における、赤色、緑色、青色の主光線の軌跡を
示す光線追跡図である。

【図２０】本発明による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装置の一実施例の外観を概略的
に示した正面図である。

【図２１】図２０に示す背面投写型画像ディスプレイ装
置の外観を概略的に示した側面図である。

【図２２】図２０に示す背面投写型画像ディスプレイ装
置内における光学系に関連する部品の位置関係を、側面
から見て概略的に示した断面図である。

【図２３】背面投写型画像ディスプレイ装置における一
般的な光学系の配置を示す上面図である。

【図２４】背面投写型画像ディスプレイ装置に用いられ
る従来の透過型スクリーンの要部を示す斜視図である。

【図２５】図２４に示すレンチキュラーレンズシート７
に、互いにほぼ平行な緑色光線から成る光束が入射した
場合の光束の軌跡を示す光線追跡図である。

【図２６】図２４に示すレンチキュラーレンズシート７
に、互いにほぼ平行な赤色光線から成る光束が入射した
場合の光束の軌跡を示す光線追跡図である。

【図２７】図２４に示す透過型スクリーンにおけるスク
リーン画面水平方向の光の指向特性を示す特性図であ
る。

【図２８】縦長レンチキュラーレンズの横断面形状が、
光軸付近より周辺部の方が集光位置が遠くなるような形
状を成すような従来のレンチキュラーレンズシートに、
互いにほぼ平行な緑色光線から成る光束が入射した場合
の光束の軌跡を示す光線追跡図である。

【図２９】縦長レンチキュラーレンズの横断面形状が、
光軸付近より周辺部の方が集光位置が遠くなるような形
状を成すような従来のレンチキュラーレンズシートに、
互いにほぼ平行な赤色光線から成る光束が入射した場合
の光束の軌跡を示す光線追跡図である。

【図３０】縦長レンチキュラーレンズの横断面形状を定
義するための座標系を示す説明図である。

【符号の説明】

１…横長レンチキュラーレンズシート、２，５，１０，
１３…光入射面、３，６，１４…光出射面、４，１２…
フレネルレンズシート、７…レンチキュラーレンズシー
ト、８…光吸収帯、９…縦長レンチキュラーレンズ、１
０…光入射面、１０ａ…光入射面を構成する縦長レンチ
キュラーレンズの、レンズ面上におけるその縦長レンチ
キュラーレンズの光軸と交わる点、１０ｂ，１０ｃ…光
入射面を構成する縦長レンチキュラーレンズのレンズ面
上における隣接する縦長レンチキュラーレンズとの境界
の近傍の点、１６…緑色光線、１７…赤色光線、１８…
迷光、１９…光拡散材層、２０…青色投写管、２１…緑
色投写管、２２…赤色投写管、２３…投写レンズ、２４
…透過型スクリーン、２５…青色の映像光の光軸、２６
…緑色の映像光の光軸、２７…赤色の映像光の光軸、３
１…背面投写型画像ディスプレイ装置、３２…投写管、
３３…投写レンズ、３４…反射鏡、３７…透過型スクリ
ーン、３８…結合器、３９…電気回路部、４０…筐体、
４６…ＣＰＴ基板、４７…キャスター、４８…地板、４
９…金網部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−39944（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−300454（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−188476（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−33838（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 21/62

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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で構成され、赤色、緑色、青色
   の画像を発生する投写管をこの順にインライン状に配置
   して成る映像発生源より入射する映像光を透過して、映
   像観視側に出射する透過型スクリーンであって、 前記レンチキュラーレンズシートの光入射面と光出射面
   の、それぞれの、スクリーン画面水平方向に沿った断面
   形状が、該レンチキュラーレンズの光軸上の位置を基準
   位置として、そこから前記水平方向に沿った距離ｘの関
   数Ｚ（ｘ）で表される曲線形状とし、かつＺ（ｘ）は、
   下記の〔数２〕式で定義され、 （ａ）該〔数２〕式において、光入射面の円錐定数（Ｃ
   Ｃ）の絶対値が０．８以上１．０以下、光出射面の円錐
   定数（ＣＣ）の絶対値が０．４５以上０．８５以下、 （ｂ）前記レンチキュラーレンズシートの厚みをｔ（単
   位はｍｍ）、屈折率をＮとしたとき、ｔ×Ｎが１．３以
   上１．４以下とし、 前記映像発生源を構成する赤色投写管と青色投写管から
   出射される各光束が、前記レンチキュラーレンズシート
   を透過してその光出射面から出射する際、該レンチキュ
   ラーレンズの光軸に対する一方の側において当該出射面
   から赤色光が、他方の側において当該出射面から青色光
   が、それぞれ分離して出射するようにレンチキュラーレ
   ンズの面形状を形成したことを特徴とする透過型スクリ
   ーン。 記 Ｚ（ｘ）＝［（ｘ ² ／ＲＤ）／〔１＋｛１−（１＋Ｃ
   Ｃ）・ｘ ² ／ＲＤ ² ｝ ^1/2 〕］＋ＡＤ・ｘ ⁴ ＋ＡＥｘ ⁶
   ＋ＡＦ・ｘ ⁸ ＋ＡＧ・ｘ ¹⁰ … 〔数２〕 但し、ｘ：レンチキュラーレンズの光軸方向をＺ軸、Ｚ
   軸に垂直なレンチキュラーレンズの半径方向をＸ軸とす
   るとき、Ｚ軸上の基準点からのＸ軸に沿った半径方向の
   距離、ＲＤ：曲率半径、ＣＣ：円錐定数、ＡＤ，ＡＥ，
   ＡＦ，ＡＧ：非球面係数。
2. 【請求項２】 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で構成され、赤色、緑色、青色
   の画像を発生する投写管をこの順にインライ ン状に配置
   して成る映像発生源より入射する映像光を透過して、映
   像観視側に出射する透過型スクリーンであって、 前記映像発生源を構成する赤色投写管と青色投写管から
   出射される各光束が、前記レンチキュラーレンズシート
   を透過してその光出射面から出射する際、該レンチキュ
   ラーレンズの光軸に対する一方の側において当該出射面
   から赤色光が、他方の側において当該出射面から青色光
   が、それぞれ分離して出射するようにレンチキュラーレ
   ンズの面形状を形成すると共に、前記光出射面のレンズ
   幅を下記の〔数３〕式で与えられる距離ｈに対して、
   ２．２ｈ〜２．８ｈの幅に形成したことを特徴とする透
   過型スクリーン。 記 ｈ＝ｔ・ｔａｎ｛ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎθ／Ｎ）｝ …
   〔数３〕 但し、ｔ：レンチキュラーレンズシートの厚さ、θ：光
   線集中角、Ｎ：レンチキュラーレンズシートを構成する
   基材の屈折率
3. 【請求項３】 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で構成され、赤色、緑色、青色
   の画像を発生する投写管をこの順にインライン状に配置
   して成る映像発生源より入射する映像光を透過して、映
   像観視側に出射する透過型スクリーンであって、 前記レンチキュラーレンズシートの光入射面と光出射面
   の、それぞれの、スクリーン画面水平方向に沿った断面
   形状が、該レンチキュラーレンズの光軸上の位置を基準
   位置として、そこから前記水平方向に沿った距離ｘの関
   数Ｚ（ｘ）で表される曲線形状とし、かつＺ（ｘ）は、
   下記の〔数２〕式で定義され、 （ａ）該〔数２〕式において、光入射面の円錐定数（Ｃ
   Ｃ）の絶対値が０．８以上１．０以下、光出射面の円錐
   定数（ＣＣ）の絶対値が０．４５以上０．８５以下、 （ｂ）前記レンチキュラーレンズシートの厚みをｔ（単
   位はｍｍ）、屈折率をＮとしたとき、ｔ×Ｎが１．３以
   上１．４以下とし、 前記映像発生源を構成する赤色投写管と青色投写管から
   出射される各光束が、前記レンチキュラーレンズシート
   を透過してその光出射面から出射する際、該レンチキュ
   ラーレンズの光軸に対する一方の側において当該出射面
   から赤色光が、 他方の側において当該出射面から青色光
   が、それぞれ分離して出射するようにレンチキュラーレ
   ンズの面形状を形成すると共に、前記光出射面のレンズ
   幅を下記の〔数３〕式で与えられる距離ｈに対して、
   ２．２ｈ〜２．８ｈの幅に形成したことを特徴とする透
   過型スクリーン。 記 Ｚ（ｘ）＝［（ｘ ² ／ＲＤ）／〔１＋｛１−（１＋Ｃ
   Ｃ）・ｘ ² ／ＲＤ ² ｝ ^1/2 〕］＋ＡＤ・ｘ ⁴ ＋ＡＥｘ ⁶
   ＋ＡＦ・ｘ ⁸ ＋ＡＧ・ｘ ¹⁰ … 〔数２〕 但し、ｘ：レンチキュラーレンズの光軸方向をＺ軸、Ｚ
   軸に垂直なレンチキュラーレンズの半径方向をＸ軸とす
   るとき、Ｚ軸上の基準点からのＸ軸に沿った半径方向の
   距離、ＲＤ：曲率半径、ＣＣ：円錐定数、ＡＤ，ＡＥ，
   ＡＦ，ＡＧ：非球面係数 ｈ＝ｔ・ｔａｎ｛ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎθ／Ｎ）｝ …
   〔数３〕 但し、ｔ：レンチキュラーレンズシートの厚さ、θ：光
   線集中角、Ｎ：レンチキュラーレンズシートを構成する
   基材の屈折率。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３に記載の透過型スク
   リーンを備えたことを特徴とする背面投写型画像ディス
   プレイ装置。