JP3388780B2 - 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、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背面より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
るために、従来より、一般に、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て、
透過型スクリーン上で３原色の画像の合成を行ってい
た。

【０００４】図２５は、従来の背面投写型画像ディスプ
レイ装置としての家庭用の背面投写型テレビジョン受像
機における、側面から見たときの内部構成を示す断面図
である。

【０００５】図２５において、１は透過型スクリーン、
７Ｇは緑の投写型ブラウン管、８Ｇは投写型ブラウン管
７Ｇ用の投写レンズ、９Ｇは投写型ブラウン管７Ｇと投
写レンズ８Ｇを結合する結合器、１０Ｇは緑の投写光
束、１１は反射鏡、１２は筐体である。

【０００６】従来の背面投写型画像ディスプレイ装置と
しての家庭用の背面投写型テレビジョン受像機において
は、投写レンズ８Ｇとして、たとえば、特開平１−２５
０９１６号公報、特開平３−２４６５１２号公報、特開
平３−２７６１１３号公報、米国特許４９６３００７号
に開示されている投写レンズのように、ガラス製の凸レ
ンズ素子と、メタクリル樹脂製のレンズ素子を組み合わ
せた構成の投写レンズが主に用いられている。また、透
過型スクリーン１としては、たとえば、特開昭５６−１
１７２２６号公報、特開昭５８−５９４３６号公報に開
示されている透過型スクリーンのように、フレネルレン
ズシートと、ガラスビーズなどの光拡散材を有するレン
チキュラーレンズシートとの２枚構成の透過型スクリー
ンが主に用いられている。上記の従来の背面投写型画像
ディスプレイ装置において一般に用いられてきた２枚構
成の透過型スクリーンについて、さらに詳しく説明す
る。

【０００７】図２６は、図２５の背面投写型画像ディス
プレイ装置における透過型スクリーン１の要部を示す斜
視図である。図２６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、４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、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４
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４の基材４０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。この光拡散材の微粒子は、レンチキュラーレンズシ
ートの内部に分散される場合のほか、シートの表面に光
拡散層として積層される場合もある。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は平面に、光出射面２２はフレネル
凸レンズ形状になっている。

【０００８】また、４１は、レンチキュラーレンズシー
ト４の光入射面であり、スクリーン画面垂直方向を長手
方向とする第一の縦長レンチキュラーレンズをスクリー
ン画面水平方向に複数並べた形状となっている。４２は
レンチキュラーレンズシート４の光出射面であり、光入
射面４１の第一の縦長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二の縦長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
レンズ相互の間には、凸形突起部４３が設けられ、この
凸形突起部４３上に光吸収帯（ブラックストライプ）１
６が、艶消し黒色の着色材層として積層されている。

【０００９】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に入射後、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４に入射する。

【００１０】レンチキュラーレンズシート４に入射した
光束は、光入射面４１の第一の縦長レンチキュラーレン
ズにより光出射面４２上の第二の縦長レンチキュラーレ
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４０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。

【００１１】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４の基材４０内の光拡
散材の量を増すことにより、スクリーン画面垂直方向の
指向特性を拡大することができる。

【００１２】一方、上記の従来の透過型スクリーンにお
いては、照明光などの外光があるとき、外光の半分程度
はレンチキュラーレンズシート４の光出射面４２に設け
られた前記の光吸収帯１６に入射する。光吸収帯１６へ
の入射光は、ごく一部が拡散反射されるほかは、ほとん
どが光吸収帯１６に吸収される。

【００１３】透過型スクリーン１への入射光束が、レン
チキュラーレンズシート４の基材４０内に分散された前
記の光拡散材の微粒子により拡散される様子についてさ
らに説明する。

【００１４】図２７は、図２６の透過型スクリーン１の
垂直断面を示す断面図であり、１４は透過型スクリーン
１への入射光束である。図２７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４内では基材４０
内の光拡散材１５によって拡散されながら進み、光出射
面４２から出射する。したがって、画像観視側から見た
ときの光束の幅ｄは入射光束１４の幅より大きくなっ
て、透過型スクリーン１に画像を映出したときの光出射
面４２における走査線幅あるいは画素サイズが大きくな
り、結果として画像のフォーカス特性は低下し、画像が
ぼけて見える。

【００１５】さらに、レンチキュラーレンズシート４に
おいて、入射光束１４は基材４０内の光拡散材１５によ
って拡散されるのみならず、散乱されるため、一部の光
線は再び光入射面４１側に反射されたり、レンチキュラ
ーレンズシート４内の迷光となったり、あるいは前記の
光吸収帯１６で吸収されたりして、光出射面４２付近の
焦点に到達せず、光出射面４２から出射しないこととな
り、画像観視側から見たスクリーン画面の明るさが低下
する。

【００１６】また、入射光束１４のうち、上記のように
光拡散材１５によって散乱され、迷光となった光は、投
写光学系内を不要反射光として往来したのち、その一部
が最終的にレンチキュラーレンズシート４の光出射面４
２に到達し、画像のコントラストが低下する。さらに照
明光などの外光があるとき、外光の半分程度は前記のよ
うにレンチキュラーレンズシート４の光吸収帯１６に入
射するが、その残りは光出射面４２の第二の縦長レンチ
キュラーレンズに入射し、光拡散材１５により拡散反射
され、同じく、画像のコントラストの低下を招く。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前記の投写レンズ、及
び、前記の透過型スクリーンを用いた従来の背面投写型
テレビジョン受像機などの背面投写型画像ディスプレイ
装置においては、以下に述べるような問題点があった。

【００１８】（１） 画像に良好なコントラストが得ら
れない。特に照明光などの外光があるときは、画像全体
が白味を帯び、コントラスト比は６５程度と、外光がな
いときのコントラスト比（１００程度）に比較して甚し
くコントラスト不良となる。これは、透過型スクリーン
が光拡散材を有していることに起因する。

【００１９】（２） 画像にぼけがある。これは、従来
の投写レンズに収差が少なからずあることと、従来の透
過型スクリーンが光拡散材を有していることの影響が大
きい。

【００２０】（３） スクリーン画面垂直方向の指向特
性が狭い。これは、指向特性を拡大するために透過型ス
クリーンの光拡散材を増量しようとすると、上記（１）
のコントラストと、（２）の画像のぼけがさらに著しく
なるために、光拡散材を多くは練り込めないことに起因
する。たとえば、スクリーン画面垂直方向の指向特性を
２倍に拡大すると、照明光などの外光があるときのコン
トラスト比は３０程度となる。

【００２１】（４） 奥行きが長く、設置のための占有
面積が大きい。たとえば、画面サイズが対角４０インチ
程度のものでは、奥行きが６０ないし７０ｃｍ程度とな
る。これは、投写レンズの画角が小さく、投写距離が長
いことに起因する。

【００２２】（５） 画面周辺部の明るさが画面中心に
比較して暗い。たとえば、スクリーン画面対角方向の相
対像高０．９付近の部分では、画面中心の約２５％程度
の明るさとなる。これは、投写レンズのレンズ設計にお
いてレンズ構成の点から生じる制約に依存する。ここ
で、相対像高とは、画面中心からの距離を、画面対角長
の半分を１として規準化した値を言う。

【００２３】（６） 背面投写型画像ディスプレイ装置
の外観に高級感がない。特に、画像を何も映出していな
いときに、観視者には透過型スクリーンが全体に墨を塗
ったような艶消しの薄い黒色に見えて、印象がよくな
い。これは透過型スクリーンの観視側表面が、光出射
面、光吸収層とも光の正反射がなく、拡散反射のみのた
めに光沢がないことに起因する。

【００２４】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、画像のコントラスト、ぼけの少なさ、画面
周辺部の明るさが良好で、しかも、スクリーン画面垂直
方向の指向特性が広く、さらに、奥行きが短く、外観に
高級感のあ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。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、画像発生源に表示された画像を、
投写レンズにより拡大して、透過型スクリーンに背面よ
り投写する背面投写型画像ディスプレイ装置であって、
前記透過型スクリーンに投写された画像のコントラスト
比が７０以上で、かつ、画角が７２°以上１００°未満
であり、 前記透過型スクリーンは、その光出射面にフレ
ネルレンズが形成されたフレネルレンズシートと、その
光入射面に、スクリーンの垂直方向に伸びる複数のレン
チキュラーレンズがスクリーンの水平方向に配列された
レンチキュラーレンズシートを有し、該レンチキュラー
レンズシートの光出射面の、前記複数のレンチキュラー
レンズの境界に対向する位置に光吸収層を設け、該光吸
収層に、光沢を持たせた背面投写型画像ディスプレイ装
置を提供する。

【００２６】

【００２７】またさらに、前記透過型スクリーンの観視
側表面を鏡面とするようにした。

【００２８】

【作用】本発明では、前記透過型スクリーンに投写され
たスクリーン画像のコントラスト比が７０以上で、か
つ、画角が画角が７２°以上１００°未満となるように
することにより、画像のコントラスト比を良好にし、し
かも、奥行きを短くすることができる。

【００２９】

【００３０】またさらに、前記透過型スクリーンの光出
射面を鏡面とすることにより、外観に高級感を与えるこ
とができる。

【００３１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例としての背面投写
型画像ディスプレイ装置における、側面から見たときの
内部構成を示す断面図である。

【００３２】図１において、１は透過型スクリーン、７
Ｇは緑の投写型ブラウン管、８Ｇは投写型ブラウン管７
Ｇ用の投写レンズ、９Ｇは投写型ブラウン管７Ｇと投写
レンズ８Ｇとを結合する結合器、１０Ｇは緑の投写光
束、１１は投写光束１０Ｇを折り返すための反射鏡、１
２は筐体である。

【００３３】本実施例における背面投写型画像ディスプ
レイ装置では、奥行き寸法が、画面サイズが対角３５イ
ンチのときには３５ｃｍ程度と、従来の背面投写型画像
ディスプレイ装置に比較してきわめて薄く、１４形（ブ
ラウン管の対角寸法が約１４インチ）の直視型テレビジ
ョン受像機と同程度の奥行き寸法となっており、設置に
必要な占有面積が従来より小面積ですむ特長がある。画
面サイズが対角４０インチのときには、奥行き寸法は４
０ｃｍ程度となり、１９形の直視型テレビジョン受像機
と同程度の奥行き寸法となる。

【００３４】さらに、本実施例における背面投写型画像
ディスプレイ装置では、画像のコントラスト、ぼけ、ス
クリーン画面垂直方向の指向特性、画面周辺部の明る
さ、外観の高級感が、従来より改善されている。これら
については後述する。

【００３５】図２は、図１の背面投写型画像ディスプレ
イ装置における、正面から見たときの内部構成を示す断
面図である。図２において、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、９Ｒ、９Ｇ、９Ｂは投写型ブラウン管７Ｒ、７
Ｇ、７Ｂと、投写レンズ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとをそれぞれ
結合する結合器、１１は投写光束１０Ｇを折り返すため
の反射鏡、１２は筐体である。

【００３６】本実施例における背面投写型画像ディスプ
レイ装置では、幅、高さが、画面サイズが対角３５イン
チのときにはそれぞれ７５ｃｍ程度、１０５ｃｍ程度
と、２９形（ブラウン管の対角寸法が約１４インチ）の
直視型テレビジョン受像機と同程度の幅と高さを有して
いる。したがって、一般的な家庭において、従来、２９
形の直視型テレビジョン受像機を設置していたような場
所に、本発明による、より画面サイズの大きい３５形の
背面投写型テレビジョン受像機を設置すれば、設置面積
が小さくなってなおかつ大画面を楽しむことができる効
果がある。

【００３７】図３は、図１の背面投写型画像ディスプレ
イ装置における投写光学系の一部を所定平面上に展開し
たときの概略展開図であり、すなわち、緑の投写型ブラ
ウン管７Ｇから透過型スクリーン１に至る光路におい
て、反射鏡１１による光路の折り曲げをなくし、緑用投
写レンズ８Ｇの光出射面の中心点と透過型スクリーン１
の画面対角線とを含む平面上に展開したときの展開図で
ある。

【００３８】図３において、１は透過型スクリーン、７
Ｇは緑の投写型ブラウン管、８Ｇは緑用投写レンズ、９
Ｇは投写型ブラウン管７Ｇと投写レンズ８Ｇとを結合す
る結合器である。

【００３９】一般に、投写レンズの射出瞳の中心から画
像の対角線を見込む角度は画角と呼ばれ、その２分の１
の角度は半画角と呼ばれる。しかしながら、投写レンズ
の射出瞳は有形のものではなく、仮想的なものであるた
め、上記の画角を実際に測定することは難しい。

【００４０】通常、投写レンズの射出瞳は、投写レンズ
の最も透過型スクリーン側に位置するレンズ素子の光出
射面から２０ないし３０ｍｍ程度の距離だけ投写型ブラ
ウン管寄りにあり、その距離は、投写レンズから透過型
スクリーンに至る投写距離に比較して非常に小さい。こ
のため、本明細書においては、近似的定義として、図３
に示すように、緑用投写レンズ８Ｇの光出射面の中心点
から透過型スクリーン１の画面対角線を見込む角度を画
角２ωとし、その２分の１を半画角ωとする。

【００４１】本実施例における背面投写型画像ディスプ
レイ装置においては、画面サイズが対角３５インチのと
き、投写レンズの光出射面から透過型スクリーンまでの
投写距離は約５６０ｍｍ、透過型スクリーンの対角寸法
は約８９０ｍｍであり、画角２ωは約７７°である。従
来の背面投写型画像ディスプレイ装置においては、画角
がたとえば５６°ないし６６°程度と小さいことから、
画面サイズ対角４０インチで奥行きが６０ないし７０ｃ
ｍ程度となり、奥行きを充分に薄くすることができなか
ったが、本実施例の背面投写型画像ディスプレイ装置で
は、投写レンズの焦点距離を短くすることにより、画角
を大きくし、奥行きを薄くすることを可能としている。
投写レンズの短焦点化については後述する。

【００４２】なお、画角２ωが９０°を超えるあたりか
ら徐々に、背面投写型画像デイスプレイ装置の構成を、
投写レンズから透過型スクリーンに至る光路を反射鏡１
１により折り曲げて図１に示したような構成とすること
が難しくなり、おおよそ１００°を超えると、そのよう
な構成とすることがついには不可能となり、そのため、
背面投写型画像デイスプレイ装置の奥行き寸法を薄くす
ることができなくなる。

【００４３】次に、本実施例における背面投写型画像デ
ィスプレイ装置に用いる透過型スクリーンについて説明
する。図４は、図１の背面投写型画像ディスプレイ装置
における透過型スクリーン１の要部を示す斜視図であ
る。

【００４４】図４において、２はフレネルレンズシー
ト、４はレンチキュラーレンズシートである。フレネル
レンズシート２、レンチキュラーレンズシート４はそれ
ぞれ端部（図示せず）で相互に固定されている。２０、
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４の基材であり、いずれもほぼ透明な熱
可塑性樹脂材料よりなる。

【００４５】２１はフレネルレンズシート２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
して複数並べた形状となっている。２２はフレネルレン
ズシート２の光出射面であり、フレネル凸レンズ形状に
なっている。

【００４６】４１はレンチキュラーレンズシート４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
る第一の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並べた形状となっている。４２は
レンチキュラーレンズシート４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第二の縦長レンチ
キュラーレンズを光入射面４１の第一の縦長レンチキュ
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。さらに第二のレン
チキュラーレンズ相互間の境界部分には、凸形突起部４
３が設けられ、その上に有限幅の光吸収帯１６が設けら
れている。

【００４７】本実施例が、図２６に示した従来の透過型
スクリーンと相違する点は、図４に示すように、フレネ
ルレンズシート２の光入射面２１に横長レンチキュラー
レンズを設けた点、フレネルレンズシート２のシート厚
さがレンチキュラーレンズシート４と同程度の厚さに薄
くなった点、レンチキュラーレンズシート４の基材４０
の中に光拡散材の微粒子が分散されていない点、さら
に、レンチキュラーレンズシート４の光入射面４１の第
一の縦長レンチキュラーレンズと光出射面４２の第二の
縦長レンチキュラーレンズの形状が従来のそれと異なる
点の４点にある。

【００４８】これらのうち、レンチキュラーレンズシー
ト４の基材４０の中に光拡散材が分散されていないとい
う点は、背面投写型画像ディスプレイ装置の画像のコン
トラストの向上と、画像のぼけの低減に効果がある。ま
た、フレネルレンズシート２のシート厚さが薄いという
点は、同じく画像のぼけの低減に効果がある。

【００４９】フレネルレンズシート２の光入射面２１の
横長レンチキュラーレンズ、及び、レンチキュラーレン
ズシート４の光入射面４１の第一の縦長レンチキュラー
レンズと光出射面４２の第二の縦長レンチキュラーレン
ズについては、新規のレンズ形状の設計により、透過型
スクリーンとしての指向特性を、裾の広い指向特性とす
ることができる。詳細については後述する。

【００５０】次に、図４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。

【００５１】フレネルレンズシート２の光出射面２２に
設けられているフレネル凸レンズは、従来の透過型スク
リーンのフレネルレンズシートの場合と同様に、光入射
面２１全体に入射する赤、緑、青の投写画像光の光束
を、それぞれの色ごとにほぼ平行な光束に変換し、レン
チキュラーレンズシート４に入射させる機能を有してい
る。以下、これについて説明する。

【００５２】図５は、図１の背面投写型画像ディスプレ
イ装置における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５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、１０Ｇ、
１０Ｂはそれぞれ赤、緑、青の投写光束、１３Ｒ、１３
Ｇ、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。図１において
は、投写光束１０Ｇを折り返すための反射鏡１１が背面
投写型画像ディスプレイ装置の構成要素として描かれて
いるが、図５ではこの反射鏡１１を省略した展開図とな
っている。

【００５３】図５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。

【００５４】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、従来の透過型スクリー
ンのフレネルレンズシートの場合と同様に、光入射面２
１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４
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。

【００５５】ただし、このとき、前述のように、図５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４への入射角も互いに異なる角度となる。

【００５６】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４によりスクリーン画面水平方向に拡
散されるとき、各画素ごとに各色の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。

【００５７】一方、フレネルレンズシート２の光入射面
２１には、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設けられている。この横長レ
ンチキュラーレンズは、入射光束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。

【００５８】図６は、図４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６において、１４は入射光
束である。その他、図４と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００５９】図６に示すように、入射光束１４は、光入
射面２１の横長レンチキュラーレンズから入射すると
き、同じ走査線、または同じ画素であっても、光入射面
２１への入射位置の違いにより入射角が違ってくるた
め、異なる角度に屈折し、スクリーン画面垂直方向に拡
散する。

【００６０】次に、レンチキュラーレンズシート４につ
いて説明する。図４において、レンチキュラーレンズシ
ート４の光入射面４１に設けられている第一の縦長レン
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。

【００６１】この第一の縦長レンチキュラーレンズは、
楕円形状に近い非球面の断面形状を有する柱面の一部を
複数連続して配置した形状である。前述のフレネルレン
ズシート２の光入射面２１の横長レンチキュラーレンズ
の場合と同様に、入射光束は、第一の縦長レンチキュラ
ーレンズへ入射するとき、同じ走査線、または同じ画素
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、異なる角度に屈折し、光出射面
４２に設けられている第二の縦長レンチキュラーレンズ
のレンズ面の前後の近傍でほぼ集束したのち、スクリー
ン画面水平方向に拡散する。

【００６２】レンチキュラーレンズシート４の光出射面
４２に設けられている第二の縦長レンチキュラーレンズ
は、第一の縦長レンチキュラーレンズの断面形状とほぼ
対称な断面形状を有する柱面となっている。この第二の
縦長レンチキュラーレンズは、赤、緑、青の入射光束に
対し、これらの各色の出射光束の指向特性を相互にほぼ
平行にする機能を有しており、後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。

【００６３】一方、第一の縦長レンチキュラーレンズへ
の入射光束は、第二の縦長レンチキュラーレンズ付近で
一旦集束するため、光出射面４２においては、光束の通
らない部分がある。このため、その部分付近には凸形突
起部４３を設け、その上には有限幅の光吸収帯１６を設
けている。この光吸収帯１６は、照明光などの外光が入
射した場合、その外光の一部を反射せず吸収する機能を
有している。

【００６４】また、本実施例においては、前述のよう
に、フレネルレンズシート２の光入射面２１に設けられ
た横長レンチキュラーレンズによって、スクリーン画面
垂直方向の光の拡散を行う構成としているので、レンチ
キュラーレンズシート４の基材４０の中には、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の場合と
異なって、光拡散材の微粒子が分散されていない。これ
によって画像のコントラストが良好になり、さらに、画
像のぼけが低減できる。詳細について以下に述べる。

【００６５】図６に示したように、フレネルレンズシー
ト２のシート厚さは、レンチキュラーレンズシート４の
シート厚さと同程度の厚さであり、したがって、フレネ
ルレンズシート２の光入射面２１の横長レンチキュラー
レンズと、レンチキュラーレンズシート４の光入射面４
１の縦長レンチキュラーレンズとは、相互に近接するよ
うな配置となっている。

【００６６】このとき、フレネルレンズシート２への入
射光束１４は、光入射面２１の横長レンチキュラーレン
ズによりスクリーン画面垂直方向に拡散されたのち、た
だちにレンチキュラーレンズシート４の光入射面４１の
縦長レンチキュラーレンズにおいてスクリーン画面水平
方向に拡散される。すなわち、入射光束１４のスクリー
ン画面水平方向の光拡散の開始点とスクリーン画面垂直
方向の光拡散の開始点とが近接している。

【００６７】さらに、前述のように、図２６に示した従
来の透過型スクリーン１では、レンチキュラーレンズシ
ート４の基材４０中に光拡散材が微粒子として分散され
ているために、レンチキュラーレンズシート４の光入射
面４１への入射光線が光出射面４２に至る前に光拡散材
により散乱されてフレアや迷光を生じていたのに対し、
図４の透過型スクリーンでは、レンチキュラーレンズシ
ート４の基材４０中に光拡散材を含まないため、レンチ
キュラーレンズシート４の光入射面４１への入射光線が
光出射面４２に至る前に光拡散材により散乱されてフレ
アや迷光を生じることがない。この結果、画像観視側か
ら見たときの入射光束１４に対する出射光束のスクリー
ン画面垂直方向の幅ｄは、概ねフレネルレンズシート２
の光出射面２２上に現れる光束の幅で認識され、図２７
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。

【００６８】また一方、上記のように、図４の透過型ス
クリーンでは、レンチキュラーレンズシート４の光入射
面４１への入射光線が光出射面４２に至る前に光拡散材
により散乱されてフレアや迷光を生じることがないた
め、従来の透過型スクリーンに比較して画像のコントラ
スト、及び明るさが向上する。さらに、照明光などの外
光があるとき、光出射面４２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、従来の透過型
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
上し、明るい場所でも、きれがよく、見やすい画像とな
る。

【００６９】次に、透過型スクリーン１の指向特性につ
いて説明する。図２６に示した従来の透過型スクリーン
１のレンチキュラーレンズシート４においては、前述の
ように、投写画像光は、スクリーン画面垂直方向には、
レンチキュラーレンズシート４の基材４０中に分散され
ている光拡散材によって拡散され、裾を引いた指向特性
となっていた。また、スクリーン画面水平方向には、光
入射面４１の第一の縦長レンチキュラーレンズにより拡
散されるほか、光拡散材の微粒子によっても、わずかな
がらさらに拡散され、裾を引いた指向特性となってい
た。

【００７０】これに対し、図４の透過型スクリーン１の
レンチキュラーレンズシート４の基材４０の中には、前
述のように、光拡散材が分散されていないため、フレネ
ルレンズシート２の光入射面２１の横長レンチキュラー
レンズ、及びレンチキュラーレンズシート４の光入射面
４１の第一の縦長レンチキュラーレンズ、光出射面の４
２の第二の縦長レンチキュラーレンズの形状を、それぞ
れ単純な円柱状や楕円柱状にすると、スクリーン画面垂
直方向、またはスクリーン画面水平方向の指向特性にお
いて、裾を引かずカットオフを生じ、この結果、ある角
度範囲を超えると、投写画像光がなくなり、観視者には
画像が見えなくなってしまう。

【００７１】このため、本実施例においては、横長レン
チキュラーレンズ、及び第一の縦長レンチキュラーレン
ズ、第二の縦長レンチキュラーレンズの形状を、光拡散
材がなくても裾を引くような広い指向特性が得られるよ
うな非球面形状にしておく必要がある。その具体例を以
下に説明する。

【００７２】図７は、一般的なレンズの非球面形状を定
義するための座標系を示す説明図である。図７におい
て、レンズの光軸方向をＺ軸とし、光束の進む方向を正
の方向とする。Ｚ軸に垂直な半径方向の軸をｒ軸とし、
Ｚ軸からの径方向距離をｒとする。このとき、レンズの
面形状Ｚ（ｒ）を数１で定義する。

【００７３】

【数１】

【００７４】数１において、ＲＤは曲率半径を表し、Ｃ
Ｃ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧ、ＡＨは非球面係数である。数１
ではｒの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につい
ても同様に設定してもよい。そのような場合にも、光軸
に対して対称なレンズ面を得ることができる。

【００７５】表１に、本実施例におけるフレネルレンズ
シート２の光入射面２１の横長レンチキュラーレンズと
光出射面２２のフレネルレンズの形状の一具体例とし
て、数１における曲率半径と非球面係数の各値を示す。

【００７６】

【表１】

【００７７】図８は、表１により得られた横長レンチキ
ュラーレンズの形状を示す断面図である。図９は、表１
により得られた横長レンチキュラーレンズの形状を用い
た場合の、透過型スクリーン１のスクリーン画面垂直方
向の指向特性（垂直指向特性）を示す特性図である。

【００７８】図９に示すように、スクリーン画面垂直方
向には、画面正面方向から上下に±６８°まで画像が観
視できる。また、画面正面方向の輝度に対し、輝度が５
０％となる方向は、画面正面方向から上下に±１０°の
方向であり、実用上充分な性能を得ている。

【００７９】表２に、本実施例におけるレンチキュラー
レンズシート４の光入射面４１の第一の縦長レンチキュ
ラーレンズと光出射面４２の第二の縦長レンチキュラー
レンズの形状の一具体例として、数１における曲率半径
と非球面係数の各値を示す。

【００８０】

【表２】

【００８１】図１０は、表２により得られた第一の縦長
レンチキュラーレンズと第二の縦長レンチキュラーレン
ズの形状を示す断面図である。図１１は、表２により得
られた第一の縦長レンチキュラーレンズと第二の縦長レ
ンチキュラーレンズの形状を用いた場合の、透過型スク
リーン１のスクリーン画面水平方向の指向特性（水平指
向特性）を示す特性図である。

【００８２】図１１に示すように、スクリーン画面水平
方向には、画面正面方向から左右に±６７°まで画像が
観視できる。また、画面正面方向の輝度に対し、輝度が
５０％となる方向は、画面正面方向から左右に±４２°
の方向であり、実用上充分な性能を得ている。

【００８３】上記の透過型スクリーン１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４
のいずれも光拡散材を含有せず、無色透明となっている
構成としたが、画像のコントラストをさらに向上するた
めには、レンチキュラーレンズシート４を半透明に着色
する構成とするのが好ましい。

【００８４】この場合、画像発生源側から画像観視側に
至る投写画像光は、レンチキュラーレンズシート４を１
回だけ透過するため、光量がレンチキュラーレンズシー
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で反射されて画像観視側に
至るときは、レンチキュラーレンズシート４の最も画像
観視側の面となる光出射面４２で反射される光を除き、
レンチキュラーレンズシート４を少なくとも１往復通る
ため、光量がレンチキュラーレンズシート４の透過率の
２乗に比例して減衰する。これにより、投写画像光より
外光の方が、多く吸収されて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画像のコントラスト
が向上する効果がある。

【００８５】以上述べたように、図４の透過型スクリー
ン１においては、レンチキュラーレンズシート４の基材
４０の中の光拡散材をなくし、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４と同程度
に薄くすることにより、画像のコントラストを向上で
き、また、画像のぼけを低減でき、さらに、画像の明る
さ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。

【００８６】次に、背面投写型画像ディスプレイ装置の
外観の高級感と透過型スクリーン１との関係について述
べる。図１２は、透過型スクリーン１のレンチキュラー
レンズシート４の光吸収帯１６における外光の反射強度
の分布を従来技術と本発明とで比較して示した概念図で
あり、図１２（ａ）は図２６に示した従来の背面投写型
画像ディスプレイ装置における透過型スクリーン１につ
いて、図１２（ｂ）は図４に示した本実施例における透
過型スクリーン１について、それぞれ示している。

【００８７】前述のように、図２６に示した従来の背面
投写型画像ディスプレイ装置における透過型スクリーン
１においては、レンチキュラーレンズシート４の光出射
面４２の隣り合うレンチキュラーレンズ相互の間には、
凸形突起部４３が設けられ、この凸形突起部４３上に光
吸収帯（ブラックストライプ）１６が、艶消し黒色の着
色材層として積層されている。また、レンチキュラーレ
ンズシート４は光拡散材を有している。このため、透過
型スクリーン１の画像観視側の表面が、第二の縦長レン
チキュラーレンズ面、光吸収帯１６とも光の正反射がな
く、拡散反射のみとなる。ただし、照明光などの外光６
０があるとき、外光６０の半分程度は光吸収帯１６に入
射し、光吸収帯１６への入射光は、図１２（ａ）に示し
たように、ごく一部が拡散反射されるほかは、ほとんど
が光吸収帯１６に吸収される。このため、画像を何も映
出していないときには、光沢がなく全体に墨を塗ったよ
うな艶消しの薄い黒色に見え、背面投写型画像ディスプ
レイ装置の外観の高級感を落している。

【００８８】これに対し、図４に示した本実施例におけ
る透過型スクリーン１においては、レンチキュラーレン
ズシート４は光拡散材を有していないことから、第二の
縦長レンチキュラーレンズ面を鏡面仕上げとし、さらに
光吸収帯１６を艶のある黒色の着色材層として積層すれ
ば、透過型スクリーン１の観視側表面において外光６０
が反射するときに、図１２（ｂ）に光吸収帯１６におけ
る例として示したように、正反射成分６１を生じて光沢
がつき、背面投写型画像ディスプレイ装置の外観の高級
感が増す効果がある。

【００８９】次に、本実施例における背面投写型画像デ
ィスプレイ装置に用いる投写レンズについて説明する。

【００９０】図１３は、図１の背面投写型画像ディスプ
レイ装置における投写型ブラウン管と投写レンズの結合
部の断面を示す断面図である。

【００９１】図１３において、７Ｇは緑の投写型ブラウ
ン管、８Ｇは投写型ブラウン管７Ｇ用の投写レンズ、９
Ｇは投写型ブラウン管７Ｇと投写レンズ８Ｇを結合する
結合器、１８はレンズ鏡筒、８１、８２、８３、８４、
８５は投写レンズ８Ｇのそれぞれ第一、第二、第三、第
四、第五のレンズ素子である。

【００９２】第一のレンズ素子８１は、投写型ブラウン
管７Ｇ側が凸面でかつ透過型スクリーン側が凹面となる
凹レンズとなっており、このレンズ素子８１と投写型ブ
ラウン管７Ｇとの間の空間に液体冷媒１７が封入されて
いる。投写型ブラウン管７Ｇの液体冷媒１７に接する部
分は通常ガラスからなり、レンズ素子８１はガラス、ま
たはプラスチックからなり、液体冷媒１７としてはエチ
レングリコール、水、グリセリンなど、もしくはこれら
の混合液が用いられる。

【００９３】レンズ素子８３は、投写レンズ８Ｇ全体の
拡大作用のうちの主たる拡大作用を分担しており、材料
としては温度変動と湿度変動に対して変形が少ない観点
からガラスを用いるのが好ましいが、これに限定される
ものではない。このレンズ素子８３の直径をなるべく大
きくし、投写レンズの実効Ｆ値がたとえば１．２程度と
なるように設計することにより、背面投写型画像ディス
プレイ装置の画像の明るさを明るくすることができる。

【００９４】レンズ素子８２、８４、８５は主として収
差補正作用を有しており、材料としてはガラス、プラス
チックのいずれでもよい。ただし、レンズ素子８４は、
光の波長の変化に対して屈折率が変化する特性（分散）
が、他のレンズ素子の材料と異なる材料を用いて、色収
差補正を行うものとする。たとえば、レンズ素子８３と
しては分散が小さくアッベ数の大きい材料のガラスを用
い、レンズ素子８１、８２、８５としてはメタクリル樹
脂などの分散が小さくアッベ数の大きい材料を用い、レ
ンズ素子８４としてはポリカーボネート樹脂もしくはス
チロール樹脂などの分散が大きくアッベ数の小さい材料
を用いればよい。このとき、レンズ素子８２、８４、８
５をそれぞれ両面とも非球面として設計することによ
り、きわめてフォーカス特性がよく、画像のぼけの少な
い投写レンズが実現できる。

【００９５】上記のレンズ素子のうち、レンズ素子８２
の直径をなるべく大きくすれば、背面投写型画像ディス
プレイ装置の画像の画面周辺部の明るさを明るくするこ
とができる。

【００９６】一方、前述のように、背面投写型画像ディ
スプレイ装置の奥行き寸法を薄くするために、投写光学
系の画角を大きくするには、投写レンズ８Ｇの焦点距離
を短くするようなレンズ設計が必須である。そのために
は、投写レンズの全長を短くし、たとえば、投写型ブラ
ウン管７Ｇの蛍光面における対角４．５インチ程度の画
面を透過型スクリーン上で画面サイズ３５インチ程度に
拡大投写するような場合、投写型ブラウン管７Ｇの蛍光
面から投写レンズ８Ｇのレンズ素子８５の光出射面まで
の距離が１３０ｍｍ程度とするのが好ましい。

【００９７】さて、液体冷媒１７は、投写型ブラウン管
７Ｇが発生した熱を、対流熱伝達により効率よく放熱す
る機能を有するとともに、画像のコントラスト向上のた
めに有効であることが従来から知られている。

【００９８】すなわち、液体冷媒１７がなく、投写型ブ
ラウン管７Ｇとレンズ素子８１との間に単に空気がある
に過ぎない場合は、投写型ブラウン管７Ｇから出射しレ
ンズ素子８１に至る画像光の一部が、投写型ブラウン管
７Ｇと液体冷媒１７との境界面、及び液体冷媒１７とレ
ンズ素子８１との境界面における光の反射損失により、
投写光学系内の迷光となり、この迷光が背面投写型画像
ディスプレイ装置の投写光学系内、もしくは筐体内を往
来した末に透過型スクリーンに至ると、画像のコントラ
ストとして良好なコントラストは得られない。

【００９９】これに対し、液体冷媒１７がある場合は、
投写型ブラウン管７Ｇ、液体冷媒１７、レンズ素子８１
の屈折率がいずれも１．５前後の近い値となるため、投
写型ブラウン管７Ｇから出射しレンズ素子８１に至る画
像光は、投写型ブラウン管７Ｇと液体冷媒１７との境界
面、及び液体冷媒１７とレンズ素子８１との境界面にお
ける光の反射損失がきわめて少なく、良好な画像のコン
トラストが得られる。このとき、投写レンズ８Ｇの光軸
上において、投写型ブラウン管７Ｇと液体冷媒１７との
境界面から、液体冷媒１７とレンズ素子８１との境界面
に至る距離を長くとることにより、画像のコントラスト
の向上に効果がある。たとえば、投写型ブラウン管７Ｇ
の蛍光面における対角４．５インチ程度の画面を透過型
スクリーン上で画面サイズ３５インチ程度に拡大投写す
るような場合、投写レンズ８Ｇ全体の直径が１１５ｍ
ｍ、投写型ブラウン管７Ｇの蛍光面から投写レンズ８Ｇ
のレンズ素子８５の光出射面までの距離が１３０ｍｍ程
度のとき、おおよそ９ｍｍ以上の距離とするのが好まし
い。

【０１００】また、投写レンズ８Ｇを構成する各レンズ
素子の表面に誘電体多層膜からなる反射防止膜を成膜し
たり、前記の結合器９Ｇの内面を艶消しの黒色に着色し
たり、レンズ鏡筒１８の内面を同じく艶消しの黒色に着
色したりすることが、いずれも画像のコントラスト向上
のために有効であることが従来から知られており、図１
３に示した投写レンズ８Ｇ、結合器９Ｇについてもこれ
らの処理をするのが好ましい。なお、投写型ブラウン管
７Ｇの蛍光面は、図１３では投写レンズ８Ｇ側に凹面を
なしているが、平面であってもよい。

【０１０１】次に、本実施例における背面投写型画像デ
ィスプレイ装置に用いる反射鏡について説明する。図１
４は、背面投写型画像ディスプレイ装置における反射鏡
１１の断面を本発明と従来技術とで比較して示した断面
図であり、図１４（ａ）は図１に示した本実施例におけ
る反射鏡１１の断面を、図１４（ｂ）は従来の背面投写
型画像ディスプレイ装置における反射鏡１１の断面を、
それぞれ示している。

【０１０２】ここで、図１４（ａ）に示す反射鏡１１
は、反射鏡１１の基材の表面のうち、投写レンズ８Ｇ及
び透過型スクリーン１に対向する側の表面上に光反射性
光学薄膜を成膜された構成の反射鏡であり、図１４
（ｂ）に示す反射鏡１１は、反射鏡１１の基材の表面の
うち、投写レンズ８Ｇ及び透過型スクリーン１に対向す
る側の反対側の表面上に光反射性光学薄膜を成膜された
構成の反射鏡である。

【０１０３】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、
１１Ｂは反射鏡１１の基材であり、通常はガラス板より
なる。また、１４′は入射光線、１９は光反射性光学薄
膜である。

【０１０４】図１４（ｂ）に示す反射鏡１１において
は、入射光線１４′は反射鏡１１の基材１１Ｂ内で多重
反射を起こすことから、反射光が広がってしまい、この
結果、背面投写型画像ディスプレイ装置の透過型スクリ
ーン１上で画像のぼけを生じる。

【０１０５】これに対し、図１４（ａ）に示す反射鏡１
１においては、入射光線１４′は反射鏡１１の投写レン
ズ８Ｇ及び透過型スクリーン１に対向する側の表面で反
射するので、反射光が広がることがなく、透過型スクリ
ーン１上で画像のぼけを生じることがない。

【０１０６】以上の説明から明らかなように、本実施例
における背面投写型画像ディスプレイ装置において、図
４に示した透過型スクリーン１、図１３に示した投写レ
ンズ、図１４（ａ）に示した反射鏡１１を用いることに
より、画像のコントラストが、照明光などの外光がある
ときでもきわめて良好で、画像全体が白味を帯びたりす
ることがなく、また、画像にぼけがなく、スクリーン画
面垂直方向の指向特性が広く、画面周辺部の明るさが暗
くならないようにすることができ、さらに、装置の奥行
き寸法を短くでき、外観に高級感を与えることができ
る。

【０１０７】なお、図４に示した透過型スクリーン１
は、レンチキュラーレンズシート４に光拡散材を有して
いないため、照明光などの外光が透過型スクリーン１を
透過して筐体１２内に入り込む場合には、光拡散材で散
乱されずに強い指向性で筐体１２内を照射すると考えら
れる。このとき、筐体１２内で不要な反射光を生じる
と、画像のコントラストの低下要因となるので、筐体１
２内は黒く着色して反射防止を図る必要がある。

【０１０８】上記の背面投写型画像ディスプレイ装置に
おいては、画面中心の画像を最も明るく観視し得る方向
を基準方向としたとき、画面中心の輝度が、基準方向に
対し水平方向に４２°の方向、基準方向に対し水平方向
に６５°の方向、基準方向に対し垂直方向に１０°の方
向、基準方向に対し垂直方向に２５°の方向の各方向に
おいて、それぞれ、前記基準方向における輝度の、５０
％以上、１０％以上、５０％以上、１０％以上となる指
向特性とすることができると同時に、照明光などの外光
があるときの画像のコントラスト比として７０以上のコ
ントラスト比を得ることができ、さらに、画像の画面周
辺部の相対光量として３０％以上の相対光量を得ること
ができる。

【０１０９】次に、本実施例における背面投写型画像デ
ィスプレイ装置の指向特性、画像のコントラスト比、画
像の画面周辺部の相対光量、画像のぼけの程度、透過型
スクリーンの光沢度の各測定方法について、以下説明す
る。

【０１１０】なお、これらのうち、透過型スクリーンの
光沢度の測定については、日本工業規格「鏡面光沢度測
定方法」（ＪＩＳ Ｚ８７４１−１９８３、昭和５８年
改正）に基づいて行えばよいため、その説明は省略す
る。

【０１１１】まず、指向特性の測定方法について説明す
る。図１５は、背面投写型画像ディスプレイ装置のスク
リーン画面垂直方向の指向特性（垂直指向特性）を測定
するときの、測定対象としての背面投写型画像ディスプ
レイ装置と、測定器との位置関係を示す説明図である。

【０１１２】図１５に示すように、背面投写型画像ディ
スプレイ装置１００は堅固な床面上に正立させる。測定
器たる輝度計１１０は、三脚（図示せず）などの上に、
雲台、または垂直方向に回動可能な微動台を介して固定
し、背面投写型画像ディスプレイ装置１００の透過型ス
クリーンの画面中心の法線方向から垂直方向に観視角度
θをなす方向の、画面中心から距離Ｄの位置に輝度計１
１０の最外レンズ面が位置するように配置する。

【０１１３】一方、背面投写型画像ディスプレイ装置１
００においては、指向特性を測定するときの画像パター
ンとして、画面全面に白を映出した画像パターンを使用
する。この画像パターンは、日本工業規格「テレビジョ
ン受信機試験方法」（ＪＩＳＣ６１０１−１９８８、昭
和６３年改正）第２章（８）に記載されている全白の試
験映像信号による。

【０１１４】指向特性の測定にあたっては、測定対象の
画像ディスプレイ装置１００のコントラスト調整器と明
るさ調整器をいずれも最大に調節して、スクリーン画面
中心の明るさを測定するものとする。

【０１１５】上記の配置において、Ｄ＝３（ｍ）とし、
観視角度θを変化させて輝度計１１０により画面中心の
輝度を測定する。輝度計１１０としては米国フォトリサ
ーチ（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社製プリチャー
ド（Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ）１９８０Ｂ形分光放射計、も
しくはその同等品を用い、視感度フィルタを装着し、視
野角１°で測定するものとする。

【０１１６】この場合、上記とは逆に、輝度計１１０を
定位置に固定し、背面投写型画像ディスプレイ装置１０
０をスクリーン画面中心のまわりに回転させることによ
り、相対的位置関係を上記の測定方法と同じにすること
ができるので、そのような方法で測定してもかまわな
い。

【０１１７】なお、必要に応じて、測定対象の背面投写
型画像ディスプレイ装置１００の赤、緑、青の投写レン
ズの内の２本に、投写光束を遮蔽する遮蔽板をかぶせ、
赤、緑、青の各色ごとに指向特性を測定してもかまわな
い。

【０１１８】図１６は、背面投写型画像ディスプレイ装
置のスクリーン画面水平方向の指向特性（水平指向特
性）を測定するときの、測定対象としての背面投写型画
像ディスプレイ装置と、測定器との位置関係を示す説明
図である。

【０１１９】前述のスクリーン画面垂直方向の指向特性
の測定との違いは、測定器たる輝度計１１０の配置位置
のみである。すなわち、背面投写型画像ディスプレイ装
置１００の透過型スクリーンの画面中心の法線方向から
水平方向に観視角度θをなす方向の、画面中心から距離
Ｄの位置に輝度計１１０の最外レンズ面が位置するよう
に配置する。上記の配置において、Ｄ＝３（ｍ）とし、
観視角度θを変化させて輝度計１１０により画面中心の
輝度を測定する。

【０１２０】この場合、上記とは逆に、輝度計１１０を
定位置に固定し、背面投写型画像ディスプレイ装置１０
０をスクリーン画面中心のまわりに回転させることによ
り、相対的位置関係を上記の測定方法と同じにすること
ができるので、そのような方法で測定してもかまわな
い。その他の測定条件は、スクリーン画面垂直方向の指
向特性の測定の場合と同じである。

【０１２１】次に、画像のコントラスト比の測定方法に
ついて説明する。図１７は、照明下での画像のコントラ
スト比を測定するときの、測定対象としての背面投写型
画像ディスプレイ装置と、測定器と、照明との位置関係
を示す説明図である。

【０１２２】図１７に示すように、背面投写型画像ディ
スプレイ装置１００は堅固な床面上に正立させる。測定
器たる輝度計１１０は、三脚などの上に、雲台、または
水平方向に回動可能な微動台を介して固定し、背面投写
型画像ディスプレイ装置１００の透過型スクリーンの画
面中心の前方の距離Ｄの位置に輝度計１１０の最外レン
ズ面が位置するように配置する。また、照明１２０は、
スクリーン画面中心の法線方向から上方に角度θをなす
方向に一般用直管形白色蛍光灯を配置する。このとき、
蛍光灯は、蛍光灯の長手方向が、背面投写型画像ディス
プレイ装置１００の画面水平方向に平行な方向となるよ
う、かつ直管形蛍光灯の長手方向中心の真下にスクリー
ン画面中心の法線があるように配置する。

【０１２３】上記の配置において、Ｄ＝３（ｍ）、θ＝
４５（°）とし、また、蛍光灯の明るさは、スクリーン
画面中心における法線方向の照度Ｉが、１００（ｌｘ）
となるように調節する。この照度の測定は、（株）トプ
コン製デジタル照度計ＩＭ−３、もしくは、ミノルタカ
メラ（株）製デジタル照度計Ｔ−１またはＴ−１Ｈによ
り行う。輝度計１１０としては米国フォトリサーチ（Ｐ
ｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社製プリチャード（Ｐｒ
ｉｔｃｈａｒｄ）１９８０Ｂ形分光放射計、もしくはそ
の同等品を用い、視感度フィルタを装着し、視野角１°
で測定するものとする。

【０１２４】図１８は、背面投写型画像ディスプレイ装
置の画像のコントラスト比を測定するための画像パター
ンの一例を示す説明図である。この画像パターンは、横
幅Ｗの画面を５等分し、３本の白しまと２本の黒しまを
映出したパターンであり、日本工業規格「テレビジョン
受信機試験方法」（ＪＩＳＣ６１０１−１９７１、昭和
４６年改正）第６章６．１節６．１．３項（２）に記載
されている大面積最大コントラストの測定用パターンに
基づくものである。

【０１２５】コントラスト比の測定にあたっては、上記
の画像パターンの白しまの部分が最も明るくなるように
測定対象の画像ディスプレイ装置１００のコントラスト
調整器を調節し、さらに、黒しまの部分が発光しないよ
うに画像ディスプレイ装置１００の明るさ調整器を調節
したのち、黒しまの中央の点Ｐ１、Ｐ３、及び白しまの
中央の点Ｐ２の明るさを、前記の雲台、または微動台に
より輝度計１１０を水平方向に回転させて測定するもの
とする。点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の明るさをＬ１、Ｌ２、Ｌ
３とすると、コントラスト比ａは、数２で表される。

【０１２６】

【数２】

【０１２７】次に、画像の画面周辺部の相対光量の測定
方法について説明する。図１９は、背面投写型画像ディ
スプレイ装置の画面周辺部の相対光量を測定するとき
の、測定対象としての背面投写型画像ディスプレイ装置
と、測定器との位置関係を示す説明図である。

【０１２８】図１９に示すように、背面投写型画像ディ
スプレイ装置１００は堅固な床面上に正立させる。測定
器たる輝度計１１０は、三脚などの上に、雲台、または
水平方向及び垂直方向に回動可能な微動台を介して固定
し、背面投写型画像ディスプレイ装置１００の透過型ス
クリーンの画面中心の前方の距離Ｄの位置に輝度計１１
０の最外レンズ面が位置するように配置する。

【０１２９】上記の配置において、Ｄ＝３（ｍ）とし、
輝度計１１０により後述の画面上の測定点の輝度を測定
する。輝度計１１０としては米国フォトリサーチ（Ｐｈ
ｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社製プリチャード（Ｐｒｉ
ｔｃｈａｒｄ）１９８０Ｂ形分光放射計、もしくはその
同等品を用い、視感度フィルタを装着し、視野角１°で
測定するものとする。

【０１３０】一方、背面投写型画像ディスプレイ装置１
００においては、画面周辺部の相対光量を測定するとき
の画像パターンとして、前述の指向特性の測定と同じ
く、画面全面に白を映出した画像パターンを使用し、測
定対象の画像ディスプレイ装置１００のコントラスト調
整器と明るさ調整器をいずれも最大に調節して測定す
る。

【０１３１】図２０は、背面投写型画像ディスプレイ装
置の画面周辺部の相対光量を測定するときの、画面にお
ける測定点を示す説明図である。図２０に示すように、
スクリーン画面対角方向の相対像高０．９の点Ｑ１、Ｑ
２、Ｑ３、Ｑ４と、画面中心点Ｑ０を測定点とする。相
対像高とは、画面中心からの距離を、画面対角長の半分
を１として規準化した値を言う。上記の測定点Ｑ１、Ｑ
２、Ｑ３、Ｑ４の輝度を、前記の雲台、または微動台に
より輝度計１１０を水平方向及び垂直方向に回転させて
測定し、画面中心点Ｑ０の輝度に対する比率を求めるも
のとする。

【０１３２】なお、必要に応じて、測定対象の背面投写
型画像ディスプレイ装置１００の赤、緑、青の投写レン
ズの内の２本に、投写光束を遮蔽する遮蔽板をかぶせ、
赤、緑、青の各色ごとに画面周辺部の相対光量を測定し
てもかまわない。

【０１３３】次に、画像のぼけの程度の測定方法につい
て説明する。なお、ここでは、画像のぼけの程度を、画
像のフォーカス振幅伝達特性（以下、フォーカスＭＴＦ
〔Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ〕特性という）として測定する場合について説
明する。

【０１３４】測定は、背面投写型画像ディスプレイ装置
１００の画面上に、緑色の走査線を１本だけ映出し、ス
クリーン画面上の画面垂直方向の光出力分布を測定し、
その結果をフーリエ変換することにより行うものとす
る。この測定は、投写型ブラウン管、投写レンズ、反射
鏡、透過型スクリーンを総合した特性の測定に適する。

【０１３５】図２１は、背面投写型画像ディスプレイ装
置の画像のフォーカスＭＴＦ特性を測定するときの、測
定対象としての背面投写型画像ディスプレイ装置と、測
定器との位置関係を示す説明図である。

【０１３６】図２１に示すように、背面投写型画像ディ
スプレイ装置１００は堅固な床面上に正立させる。測定
対象の背面投写型画像ディスプレイ装置１００の赤と青
の投写レンズには、投写光束を遮蔽する遮蔽板をかぶ
せ、緑色の走査線を１本だけ映出する。このとき、試験
映像信号は白色の走査線を１本だけ映出するような信号
とする。測定器たる輝度計１１０は、大型ＸＹＺステー
ジなどの上に、輝度計１１０のレンズの光軸が透過型ス
クリーンの法線方向に平行になるように固定し、透過型
スクリーンの画像観視側に配置する。

【０１３７】輝度計１１０としては、米国フォトリサー
チ（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社製プリチャード
（Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ）１９８０Ｂ形分光放射計を用
い、視感度フィルタを装着し、同社製マイクロスキャナ
ー（Ｍｉｃｒｏｓｃａｎｎｅｒ）ＳＣ−８０Ａ形微小走
査装置を取り付け、視野角０．２°で、画面垂直方向に
走査しながら光出力分布を測定するものとする。

【０１３８】なお、背面投写型画像ディスプレイ装置１
００において投写型ブラウン管を除き、投写レンズ、反
射鏡、透過型スクリーンだけのフォーカスＭＴＦ特性を
測定しようとする場合は、画面水平方向を長手方向とす
るスリット像に対する出力像の画面垂直方向の光出力分
布を測定し、その結果をフーリエ変換することにより行
うのがよい。

【０１３９】この場合は、投写型ブラウン管に代わっ
て、投写型ブラウン管のフェイスパネルと同形状の擬似
フェイスパネルを使用する。擬似フェイスパネルの蛍光
面相当面には、蛍光体は塗布せず、ガラス表面に後述の
測定用スリットを直接貼り付ける。擬似フェイスパネル
の、投写レンズ側と反対の側には、擬似フェイスパネル
に近接して緑色の投写型ブラウン管を配置し、画面全体
を発光させる。

【０１４０】図２２は、背面投写型画像ディスプレイ装
置の投写レンズ、反射鏡、透過型スクリーンの総合フォ
ーカスＭＴＦ特性を測定するときの、透過型スクリーン
面におけるスリット像の位置の例を示す説明図である。

【０１４１】図２２に示すように、スリット像１３０
は、画面中心、及び、画面水平方向の相対像高（画面中
心からの距離を、画面対角長の半分を１として規準化し
た値）０．２、０．４、０．６、０．７２の各点、画面
垂直方向の相対像高０．２、０．４、０．５４の各点、
画面対角方向の相対像高０．２、０．４、０．６、０．
８、０．９の各点に表示されるようにする。このとき、
前記の擬似フェイスパネルの蛍光面相当面の対応する位
置に、たとえば、０．５ｍｍ幅のスリットを貼付する。

【０１４２】各スリット像の画面垂直方向の光分布の測
定は、そのスリットの法線方向前方に輝度計１１０を移
動した上で、前述の図２１の場合と同様に、前記の微小
走査装置により画面垂直方向に走査して測定するものと
する。

【０１４３】以上、本実施例における背面投写型画像デ
ィスプレイ装置の指向特性、画像のコントラスト比、画
像の画面周辺部の相対光量、画像のぼけの程度、透過型
スクリーンの光沢度の各測定方法について説明した。

【０１４４】ところで、本実施例における背面投写型画
像ディスプレイ装置に用いる透過型スクリーン１とし
て、図４に示した透過型スクリーン１について先に説明
したが、透過型スクリーン１としてはこれに限定される
ものではなく、図２３または図２４に示す透過型スクリ
ーン１を用いても良い。。

【０１４５】図２３は、図１の背面投写型画像ディスプ
レイ装置における透過型スクリーン１の他の例の要部を
示す斜視図である。図２３において、５は光吸収シー
ト、５１、５２はそれぞれ光吸収シート５の光入射面、
光出射面である。その他、図４と同一部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。

【０１４６】本実施例が、図４に示した透過型スクリー
ン１と相違する点は、図２３に示すように、レンチキュ
ラーレンズシート４より画像観視側に、半透明に着色さ
れてなる光吸収シート５が新たに構成要素として加わっ
た点にある。

【０１４７】本実施例においては、図４に示した透過型
スクリーン１においてレンチキュラーレンズシート４を
半透明に着色する場合と同様に、画像発生源側から画像
観視側に至る投写画像光は、光吸収シート５を１回だけ
透過するため、光量が光吸収シート５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で反射されて画像観視側に至るときは、光吸収シ
ート５の最も画像観視側の面となる光出射面５２で反射
される光を除き、光吸収シート５を少なくとも１往復通
るため、光量が光吸収シート５の透過率の２乗に比例し
て減衰する。これにより、投写画像光より外光の方が、
多く吸収されて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画像のコントラストが向上する効果
がある。

【０１４８】図２４は、図１の背面投写型画像ディスプ
レイ装置における透過型スクリーン１の別の例の要部を
示す斜視図である。図２４において、３は横長レンチキ
ュラーレンズシート、３１、３２はそれぞれ横長レンチ
キュラーレンズシート３の光入射面、光出射面である。
その他、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。

【０１４９】本実施例が、図４に示した透過型スクリー
ン１と相違する点は、図２４に示すように、フレネルレ
ンズシート２の光入射面２１が平面になったことと、フ
レネルレンズシート２とレンチキュラーレンズシート４
との間にシート厚さの薄い横長レンチキュラーレンズシ
ート３が透過型スクリーン１の構成要素として加わった
点にある。

【０１５０】本実施例の透過型スクリーン１において
は、フレネルレンズシート２の光入射面２１ではなく、
横長レンチキュラーレンズシート３の光入射面３１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
ラーレンズが設けられている。したがって、スクリーン
画面水平方向の光拡散の開始点とスクリーン画面垂直方
向の光拡散の開始点とが、図４に示した透過型スクリー
ン１の場合よりさらに近接しているので、画像のぼけが
さらに少なくなる効果がある。

【０１５１】画像のコントラストについては図４に示し
た透過型スクリーン１の場合と同等の効果があり、特に
レンチキュラーレンズシート４を半透明に着色した場合
には、良好なコントラストが得られる。

【０１５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像のコントラスト、ぼけの少なさ、画面周辺部の明る
さが良好で、しかも、スクリーン画面垂直方向の指向特
性が広く、さらに、奥行きが短く、外観に高級感のある
背面投写型画像ディスプレイ装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての背面投写型画像ディ
スプレイ装置における、側面から見たときの内部構成を
示す断面図である。

【図２】図１の背面投写型画像ディスプレイ装置におけ
る、正面から見たときの内部構成を示す断面図である。

【図３】図１の背面投写型画像ディスプレイ装置におけ
る投写光学系の一部を所定平面上に展開したときの概略
展開図である。

【図４】図１の背面投写型画像ディスプレイ装置におけ
る透過型スクリーン１の要部を示す斜視図である。

【図５】図１の背面投写型画像ディスプレイ装置におけ
る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６】図４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７】一般的なレンズの非球面形状を定義するための
座標系を示す説明図である。

【図８】表１により得られた横長レンチキュラーレンズ
の形状を示す断面図である。

【図９】表１により得られた横長レンチキュラーレンズ
の形状を用いた場合の、透過型スクリーン１のスクリー
ン画面垂直方向の指向特性（垂直指向特性）を示す特性
図である。

【図１０】表２により得られた第一の縦長レンチキュラ
ーレンズと第二の縦長レンチキュラーレンズの形状を示
す断面図である。

【図１１】表２により得られた第一の縦長レンチキュラ
ーレンズと第二の縦長レンチキュラーレンズの形状を用
いた場合の、透過型スクリーン１のスクリーン画面水平
方向の指向特性（水平指向特性）を示す特性図である。

【図１２】透過型スクリーン１のレンチキュラーレンズ
シート４の光吸収帯１６における外光の反射強度の分布
を従来技術と本発明とで比較して示した概念図である。

【図１３】図１の背面投写型画像ディスプレイ装置にお
ける投写型ブラウン管と投写レンズの結合部の断面を示
す断面図である。

【図１４】背面投写型画像ディスプレイ装置における反
射鏡１１の断面を本発明と従来技術とで比較して示した
断面図である。

【図１５】背面投写型画像ディスプレイ装置のスクリー
ン画面垂直方向の指向特性（垂直指向特性）を測定する
ときの、測定対象としての背面投写型画像ディスプレイ
装置と、測定器との位置関係を示す説明図である。

【図１６】背面投写型画像ディスプレイ装置のスクリー
ン画面水平方向の指向特性（水平指向特性）を測定する
ときの、測定対象としての背面投写型画像ディスプレイ
装置と、測定器との位置関係を示す説明図である。

【図１７】照明下での画像のコントラスト比を測定する
ときの、測定対象としての背面投写型画像ディスプレイ
装置と、測定器と、照明との位置関係を示す説明図であ
る。

【図１８】背面投写型画像ディスプレイ装置の画像のコ
ントラスト比を測定するための画像パターンの一例を示
す説明図である。

【図１９】背面投写型画像ディスプレイ装置の画面周辺
部の相対光量を測定するときの、測定対象としての背面
投写型画像ディスプレイ装置と、測定器との位置関係を
示す説明図である。

【図２０】背面投写型画像ディスプレイ装置の画面周辺
部の相対光量を測定するときの、画面における測定点を
示す説明図である。

【図２１】背面投写型画像ディスプレイ装置の画像のフ
ォーカスＭＴＦ特性を測定するときの、測定対象として
の背面投写型画像ディスプレイ装置と、測定器との位置
関係を示す説明図である。

【図２２】背面投写型画像ディスプレイ装置の投写レン
ズ、反射鏡、透過型スクリーンの総合フォーカスＭＴＦ
特性を測定するときの、透過型スクリーン面におけるス
リット像の位置の例を示す説明図である。

【図２３】図１の背面投写型画像ディスプレイ装置にお
ける透過型スクリーン１の他の例の要部を示す斜視図で
ある。

【図２４】図１の背面投写型画像ディスプレイ装置にお
ける透過型スクリーン１の別の例の要部を示す斜視図で
ある。

【図２５】従来の背面投写型画像ディスプレイ装置とし
ての家庭用の背面投写型テレビジョン受像機における、
側面から見たときの内部構成を示す断面図である。

【図２６】図２５の背面投写型画像ディスプレイ装置に
おける透過型スクリーン１の要部を示す斜視図である。

【図２７】図２６の透過型スクリーン１の垂直断面を示
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
…横長レンチキュラーレンズシート、４…レンチキュラ
ーレンズシート、５…光吸収シート、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
…投写型ブラウン管、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…投写レンズ、
９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ…結合器、１１…反射鏡、１１Ｂ…反
射鏡の基材、１２…筐体、１５…光拡散材、１６…光吸
収帯、１７…透明液体冷媒、１８…レンズ鏡筒、１９…
光反射性光学薄膜、２０，３０，４０，５０…基材、２
１，３１，４１，５１…光入射面、２２，３２，４２，
５２…光出射面、４３…凸形突起部、８１…第一のレン
ズ素子、８２…第二のレンズ素子、８３…第三のレンズ
素子、８４…第四のレンズ素子、８５…第五のレンズ素
子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 敦夫 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 和田 清 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 (56)参考文献 実開 昭63−200832（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/74 G03B 21/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像発生源に表示された画像を、投写レ
   ンズにより拡大して、透過型スクリーンに背面より投写
   する背面投写型画像ディスプレイ装置であって、前記透
   過型スクリーンに投写された画像のコントラスト比が７
   ０以上で、かつ、画角が７２°以上１００°未満であ
   り、 前記透過型スクリーンは、その光出射面にフレネルレン
   ズが形成されたフレネルレンズシートと、その光入射面
   に、スクリーンの垂直方向に伸びる複数のレンチキュラ
   ーレンズがスクリーンの水平方向に配列されたレンチキ
   ュラーレンズシートを有し、該レンチキュラーレンズシ
   ートの光出射面の、前記複数のレンチキュラーレンズの
   境界に対向する位置に光吸収層を設け、該光吸収層に、
   光沢を持たせたことを特徴とする背面投写型画像ディス
   プレイ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の背面投写型画像ディス
   プレイ装置において、 前記透過型スクリーンの観視側表面を鏡面としたことを
   特徴とする背面投写型画像ディスプレイ装置。