JP3423133B2 - 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並びにマルチスクリーンディスプレイ装置 - Google Patents

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並びにマルチスクリーンディスプレイ装置

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JP3423133B2
JP3423133B2 JP33850495A JP33850495A JP3423133B2 JP 3423133 B2 JP3423133 B2 JP 3423133B2 JP 33850495 A JP33850495 A JP 33850495A JP 33850495 A JP33850495 A JP 33850495A JP 3423133 B2 JP3423133 B2 JP 3423133B2
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浩二 平田
裕 松田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、透過型スクリー
ン、透過型スクリーンを備えた背面投写型画像ディスプ
レイユニット、及び複数の背面投写型画像ディスプレイ
ユニットから構成されるマルチスクリーンディスプレイ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】小型の映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映像を、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
面投写型画像ディスプレイ装置は、単体で映像表示装置
として利用できるのみならず、例えば1台の背面投写型
画像ディスプレイ装置を1ユニットとして、複数のユニ
ットを縦横方向に隣接して設置し、各ユニットの画面に
表示される映像を組み合わせて各種映像の合成・加工を
行うマルチビジョン映像システムとしても利用されてい
る。こうしたマルチビジョン映像システムに使用するマ
ルチスクリーンディスプレイ装置は、個々の背面投写型
画像ディスプレイユニットのスクリーン上に、拡大した
映像パターンを効果的に演出して表示でき、視聴者に強
烈な印象を与えることができるため、ショールーム、イ
ベント会場、ホテル、空港、駅などに幅広く設置され活
用されている。
【0003】図26は一般的な一体型マルチスクリーン
ディスプレイ装置の一例を示す斜視図である。4個の背
面投写型画像ディスプレイユニットを2列2段に配列
し、これら4個の背面投写型画像ディスプレイユニット
の画面があたかも1つの大画面を形成するように構成し
たものである。
【0004】また、図27は、図26に示すマルチスク
リーンディスプレイ装置の縦断面の要部を示す断面図で
あり、図28は、マルチスクリーンディスプレイ装置に
おいて使用される透過型スクリーンの一例の要部を示す
斜視図である。
【0005】図26、図27、及び図28において、1
はマルチスクリーンディスプレイ装置の本体、1−1、
1−2、1−3、1−4は背面投写型画像ディスプレイ
ユニットのユニット筐体、2はスクリーン枠、5、5
a、5bは光束を反射して折り曲げるためのミラー、
6、6a、6bは投写レンズ、7は透過型スクリーン、
8は投写型ブラウン管である。
【0006】図26のマルチスクリーンディスプレイ装
置において、各背面投写型画像ディスプレイユニット
は、小型の映像発生源としての投写型ブラウン管の管面
上に表示された画像を、投写レンズ6a、6bにより拡
大し、光路折り曲げ用のミラー5a、5bを介して透過
型スクリーン7に背面より投写する構成となっている。
1ユニットの画面サイズは、対角で通常40インチ〜5
0インチ程度である。
【0007】各背面投写型画像ディスプレイユニットの
透過型スクリーン7は、フレネルレンズシートとレンチ
キュラーレンズシートを組み合わせた構成となっている
が、図26のマルチスクリーンディスプレイ装置におい
ては、図28に示すように、各ユニットのフレネルレン
ズシート4a、4b、4c、及び4dを相互に隣接する
端部で接着し、その観視側に4ユニット分相当の画面サ
イズのレンチキュラーレンズシート3を配置した一体型
の構成となっている。この透過型スクリーン7は、スク
リーン枠2によって保持され、ユニット筐体1−1、1
−2、1−3、及び1−4が連結されてなるマルチスク
リーンディスプレイ装置の本体1の前面に固定されてい
る。
【0008】マルチスクリーンディスプレイ装置として
は、上述のような光路折り曲げ用のミラー5を有する背
面投写型画像ディスプレイユニットを使用するもののほ
か、ミラー5を投写レンズと透過型スクリーンとの間に
配置しないで、直接背面側より映像光を透過型スクリー
ンに投写する構成のユニットを使用したものもある。
【0009】ここで、前記の個々の背面投写型画像ディ
スプレイユニットの投写光学系の構成について説明す
る。
【0010】図29は、画像ディスプレイユニットの投
写光学系を水平面上に展開したときの概略を示す平面図
である。
【0011】図29において、8R、8G、8Bはそれ
ぞれ赤、緑、青の投写型ブラウン管、6R、6G、6B
はそれぞれ投写型ブラウン管8R、8G、8B用の投写
レンズ、10R、10G、10Bはそれぞれ赤、緑、青
の投写光束である。図26、図27に示したマルチスク
リーンディスプレイ装置の背面投写型画像ディスプレイ
ユニットでは、投写光束10R、10G、10Bを折り
返すためのミラーを使用しているが、図29ではこのミ
ラーを省略し、直接投写する構成としている。また、9
R、9G、9Bはそれぞれ投写レンズ6R、6G、6B
の光軸であり、透過型スクリーン7の中心付近の一点S
oにおいて、レンズ集中角θ′で交わっている。
【0012】図30は、上記の投写光学系に使用される
従来技術の透過型スクリーン7の一例の、1ユニット部
分の基本構成の要部を示す斜視図、また、図31は図3
0に示したレンチキュラーレンズシート3の、後述の第
一、第二のレンチキュラーレンズが対向する部分の縦断
面を示す断面図である。
【0013】図30、図31において、3はレンチキュ
ラーレンズシート、4はフレネルレンズシートである。
14、17はそれぞれレンチキュラーレンズシート3、
フレネルレンズシート4の基材であり、いずれも透明熱
可塑性樹脂からなる。
【0014】フレネルレンズシート4は、平面状の映像
光入射面18と、フレネル凸レンズ形状の映像光出射面
19とを有している。また、レンチキュラーレンズシー
ト3は、第一のレンチキュラーレンズを連続して並べた
形状の映像光入射面15と、第二のレンチキュラーレン
ズを並べた形状の映像光出射面16を有している。第
一、第二のレンチキュラーレンズは、いずれもスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とし、相互にほぼ対向して画
面水平方向に配列される。光出射面16の第二のレンチ
キュラーレンズ相互間の境界部分には、凸形突起部12
が設けられ、その上に有限幅の光吸収層(ブラックスト
ライプ)13が設けられている。また、レンチキュラー
レンズシート3の基材14中には、光を散乱させる光拡
散材11の微粒子が分散されている。
【0015】図30、図31に示す透過型スクリーン7
においては、投写レンズからの映像光の光束Fは、フレ
ネルレンズシート4によりほぼ平行な光束に変換され、
レンチキュラーレンズシート3で画面水平方向、及び垂
直方向に拡散される。このうち、画面水平方向の拡散は
主に第一、第二のレンチキュラーレンズのレンズ作用に
よって行われ、画面垂直方向の拡散は光拡散材11によ
って行われる。
【0016】上記のレンチキュラーレンズシート3とフ
レネルレンズシート4の基本的作用については、例え
ば、特開昭58−59436号公報、特開昭58−13
4627号公報に開示されている。また、基材中に光拡
散材の微粒子が分散されたレンチキュラーレンズシート
については、例えば特開昭58−192022号公報に
開示されている。
【0017】レンチキュラーレンズシートの基材14が
光拡散材11を含有せず、レンチキュラーシートの光出
射面16に設けられた厚さの薄い光拡散層中に光拡散材
が分散された構成の透過型スクリーンも実用化されてい
る。この種の透過型スクリーンについては、例えば、特
開平3−39944号に開示されている。
【0018】また、画面垂直方向の光拡散を、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
ンズの列をフレネルレンズシート4の光入射面に設け、
上記の光拡散材と併用して行う技術も広く行われてい
る。この横長レンチキュラーレンズについては、例え
ば、特開昭58−93043号公報に開示されている。
【0019】フレネルレンズシート4の光束変換作用に
ついては、上記の説明において「ほぼ平行な光束に変
換」と述べた。しかしながら、より正確には、単体の背
面投写型画像ディスプレイ装置である家庭用のプロジェ
クションテレビの場合、例えば実開昭61−75677
号公報(または実公平5−5748号公報)に開示され
ているように、透過型スクリーンの画面中心を通る法線
とほぼ光軸が一致する投写光束(一般には緑色の投写光
束)に着目し、この光束がフレネルレンズシート4を通
過することにより有限の距離の点への集光光束に変換さ
れるよう設計されるのが一般的である。これに対し、複
数の背面投写型画像ディスプレイユニットから構成され
るマルチスクリーンディスプレイ装置の場合は、例えば
特開昭60−227240号公報、特開平3−2260
82号公報に開示されているように、いずれのユニット
においても、透過型スクリーンの画面中心を通る法線と
ほぼ光軸が一致する投写光束(一般には緑色の投写光
束)を、フレネルレンズシート4によってスクリーン面
に垂直な平行光束に変換するよう設計されるのが一般的
であり、詳細については後述する。
【0020】ここで、透過型スクリーン7の指向特性に
ついて説明する。
【0021】投写レンズから透過型スクリーンに投写さ
れる映像光の光量は有限であり、このため、観視者の観
視方向として最もありふれた方向である画面正面方向か
ら画面を見たときに明るく見えるように、透過型スクリ
ーンには、元来、正面方向に重点的に光を配分するよう
な指向性を与えるのが一般的である。
【0022】図32は、透過型スクリーンに映出された
映像を観視するときの、水平方向観視角α及び垂直方向
観視角βについて説明するための概略斜視図であり、同
図に示すように、スクリーンの法線方向をZ方向(観視
側が正の方向)、画面水平方向をX方向(右が正の方
向)、画面垂直方向をY方向(上が正の方向)とする。
【0023】図32において、画面上の注視点(以下の
説明において、特記しない場合は画面中心)を画面水平
横方向の観視位置から観視するときの、観視方向とZ方
向のなす角度αを水平方向観視角αと呼び、X方向の正
の方向を水平方向観視角αの正の方向とする。同様に、
その注視点を画面垂直上下方向の観視位置から観視する
ときの、観視方向とZ方向のなす角度βを垂直方向観視
角βと呼び、Y方向の正の方向を垂直方向観視角βの正
の方向とする。注視点を正面方向(Z方向)から観視す
るときは、水平方向観視角α、垂直方向観視角βとも0
である。
【0024】水平方向観視角α、または垂直方向観視角
βの変化に対するスクリーン上の画像の輝度の変化の特
性を、それぞれ、水平指向特性、垂直指向特性と呼ぶ。
【0025】以下の説明においては、水平指向特性、垂
直指向特性とも、画面に全白信号の映像を映出したとき
の注視点の輝度を、それぞれ最も明るい方向(最も輝度
の高い方向)の輝度を基準(100%)とした相対輝度
で論ずる。
【0026】さて、水平指向特性については、前述のよ
うに投写レンズ6R、6G、6Bが画面水平方向にずれ
た位置に配置されることから、透過型スクリーン7の画
面上の各点において、赤、緑、青の投写レンズからの主
光線が異なる角度で入射するために、赤、緑、青の指向
特性が一致せず、観視方向によって映像に赤み、あるい
は青みを帯びるという現象が生じる。この現象はカラー
シフトと呼ばれ、一般に、同一の透過型スクリーンであ
っても前述の各色の投写レンズの光軸のなすレンズ集中
角θ′が大きくなるほど大きくなる。
【0027】このカラーシフトを低減する方法として、
前述の特開昭58−59436号公報では、画面中央に
おいて赤、緑、青の主光線がいずれも画面正面方向に出
射するように、レンチキュラーレンズシート3の光出射
面16の第二のレンチキュラーレンズの形状を楕円柱面
とする技術が開示されている。また、前述の特開昭58
−134627号公報では、各色の水平指向特性が互い
により近づくように、レンチキュラーレンズシート3の
光入射面15の第一のレンチキュラーレンズの形状を、
緑の光束に対して斜めに入射する赤と青の光束に光出射
面付近でコマ収差を生じさせるような形状とし、光出射
面16の第二のレンチキュラーレンズの形状を、上述の
コマ収差に応じて赤と青の光束の出射方向を補償するよ
うな形状とする技術が開示されている。
【0028】図33及び図34は、図30のレンチキュ
ラーレンズシート3のA部の横断面における、それぞ
れ、緑の光束の光線追跡図、赤(または青)の光束の光
線追跡図である。
【0029】これらの図において、15L、16Lは、
それぞれ、対をなすレンチキュラーレンズの光入射面と
光出射面であり、図に示すように、第一のレンチキュラ
ーレンズ面S0、第二のレンチキュラーレンズ面S1とな
っている。これらのレンズ面は、いずれも上記の特開昭
58−59436号公報に開示された従来技術に基づく
楕円柱面形状とされている。図中l−l’は、第一、第
二のレンチキュラーレンズ面の光軸である。
【0030】レンチキュラーレンズ3をこのような構成
とすることにより、前述のレンズ集中角θ′が大きくな
い場合には、赤、緑、青の水平指向特性を近づけてカラ
ーシフトを低減することができる。
【0031】次に、マルチスクリーンディスプレイ装置
の背面投写型画像ディスプレイユニットにおけるフレネ
ルレンズシート4の光束変換作用について説明する。
【0032】図32において、20R、20G、20B
は、それぞれ、赤、緑、青の投写型ブラウン管に結合さ
れた各色用の投写レンズの射出瞳を示す。
【0033】従来のマルチスクリーンディスプレイ装置
では、画面の明るさの均一性を向上するために、前述の
ように、透過型スクリーンの画面中心を通る法線とほぼ
光軸が一致する投写光束(一般には緑色の投写光束)
を、フレネルレンズシート4によってスクリーン面に垂
直な平行光束に変換するよう設計されている。
【0034】具体的には、フレネルレンズシート4の物
側共役点の位置は、図32に示されている緑の投写型ブ
ラウン管用の投写レンズの射出瞳20Gの中心の位置に
設定され、像側共役点の位置は映像観視側の無限遠の位
置に設定される。
【0035】図35は、従来の背面投写型画像ディスプ
レイユニットの透過型スクリーン7に使用される上記の
フレネルレンズシート4の光束変換作用の概略を示す平
面図であり、先に説明した図29と同様に水平面上に投
写光学系を展開して描いてあるが、説明の都合上、レン
チキュラーレンズシート3は記載を省略してある。
【0036】また、図29においては投写レンズの光軸
のなすレンズ集中角θ′を表示していたが、図35にお
いては、赤と青の投写レンズの射出瞳20R、20Bの
それぞれ中心と透過型スクリーンの画面中心を結ぶ直線
が、緑の投写レンズの射出瞳20Gの中心と透過型スク
リーンの画面中心を結ぶ直線となす角度θ(以下、スク
リーン集中角と記す)を表示している。そのほか、図3
5において、図29と同等の部分には、共通の符号を付
して説明を省略する。
【0037】図35において、フレネルレンズシート4
の物側共役点の位置は、緑の投写型ブラウン管用の投写
レンズの射出瞳20Gの中心の位置に設定され、像側共
役点の位置は映像観視側の無限遠の位置に設定されてお
り、緑の投写光束のうち投写レンズの射出瞳20Gの中
心を通る主光線は、フレネルレンズシート4を通過する
と全てスクリーン面に垂直な平行光束に変換される。
【0038】このとき、背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを上下左右に連結すると、全部のユニットのフレ
ネルレンズシート4から出射する緑色の主光線の光束は
互いに平行となり、ユニットの連結部分においても連続
的に分布することになるため、ある観視位置からマルチ
スクリーンディスプレイ装置の画面全体を観視したとき
の画面の明るさの均一性が良好となる。
【0039】
【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、背面投写型画像ディスプレイユニット、及び
マルチスクリーンディスプレイ装置においては、いくつ
かの解決すべき課題がある。以下これらの課題につい
て、実際の設計例に即して説明する。
【0040】まず、従来の透過型スクリーンの設計例を
次に示す。
【0041】表1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3の光入射面15L(レンズ面
0)と光出射面16L(レンズ面S1)のレンチキュラ
ーレンズ形状の設計例を示す表である。
【0042】また、表2は、従来の透過型スクリーンの
フレネルレンズシート4の光入射面18(レンズ面S0)
と光出射面19(レンズ面S1)のレンズ形状の設計例
を示す表である。
【0043】
【表1】
【0044】
【表2】
【0045】ここで、表1と表2のレンズ形状のデータ
の読み方について説明する。
【0046】図36はレンズ形状を定義するための座標
軸を示す説明図である。同図に示すように、レンズの光
軸方向をZ軸にとり、レンズの半径方向をr軸にとる。
Z軸の正の方向は、図32におけるZ方向と同じく、透
過型スクリーンから画像観視側に向かう方向とする。r
軸の正の方向は、図32におけるX方向の正の方向とす
るが、レンチキュラーレンズの場合にあっては、X方向
の負の方向をr軸の正の方向と考えても差し支えない。
【0047】このとき、レンズの断面輪郭形状を、Z軸
からの半径方向の距離rの関数Z(r)で表す。
【0048】表1、及び表2に示す曲率半径RD、円錐
係数CC、非球面係数AE、AF、AG、AHは、レン
ズ形状Z(r)を次式で表現したときの係数である。
【0049】
【数14】
【0050】数14において、曲率半径RDの符号が正
の場合は、そのレンズ面の曲率中心が、レンズ面よりZ
軸の正の方向(光軸のlからl’に向かう方向)に位置
することを示す。
【0051】さて、表1においては、光入射面15L
(表中ではS0と表示)の曲率半径RDが0.3621
3mmであり、また、レンチキュラーレンズのピッチP
が0.850mm、光入射面15Lから光出射面16L
(表中ではS1と表示)までの光軸l−l’上の面間距
離(面間隔)tが1.09mm、その間の媒質の屈折率
が波長545nmの光に対して1.494であることが
示されている。光入射面15Lのレンチキュラーレンズ
の有効半径は、レンズピッチPの1/2であり、0.4
25mmとなる。
【0052】一方、表2においては、光入射面18(S
0)は、曲率半径が無限大、すなわち平面であり、有効
半径が558.0mm、光入射面18(S0)から光出
射面19(S1)までの光軸l−l’上の距離(面間
隔)が3.0mm、その間の媒質の屈折率が波長545
nmの光に対して1.540であることが示されてい
る。有効半径は、画面対角寸法の1/2である。
【0053】光出射面19(S1)のレンズ形状は、実
際にはフレネルレンズ形状であり、表2に示すレンズ形
状を、光軸を中心とする所定のピッチの輪帯に区切り、
断面が鋸歯状となるようフレネルレンズ化した形状とな
っている。この場合、レンズ形状設計にあたっては、フ
レネルレンズの輪帯ピッチを仮想的に無限小とし、画面
上の各点において必要なレンズ面の傾きから数14の各
係数を求めるという手順で設計される。
【0054】以上が表1、及び表2のレンズ形状のデー
タの読み方である。
【0055】ここで、上記の従来技術の透過型スクリー
ンのレンチキュラーレンズシート3の設計例における、
光入射面15Lの第一のレンチキュラーレンズの断面輪
郭形状を表す関数Z(r)をrで2回微分して得られる
2次微分係数d2Z(r)/dr2(以下、Z″(r)と
略記する)について示しておく。
【0056】図37は、表1のレンチキュラーレンズシ
ート3の光入射面15Lのレンチキュラーレンズの断面
輪郭形状を表す関数Z(r)の2次微分係数Z″(r)
の値を示す特性図である。
【0057】同図において、横軸は、レンチキュラーレ
ンズの半径方向の距離r(図36に示すr軸座標によ
る)の、有効半径P/2に対する相対半径であり、縦軸
は、2次微分係数Z″(r)の値である。
【0058】この2次微分係数Z″(r)については、
後述する本発明の実施の形態の説明において、詳細に述
べる。
【0059】さて次に、上記の透過型スクリーンの設計
例に基づき、透過型スクリーンと背面投写型画像ディス
プレイユニットの解決すべき課題について述べる。
【0060】透過型スクリーンと背面投写型画像ディス
プレイユニットの課題としては、スクリーン集中角が大
きい投写光学系においても充分に適視範囲を拡大し、よ
り広い範囲から観視できるようにすることが挙げられ
る。
【0061】これを実現するためには、赤、緑、青の3
原色の水平指向特性を拡大すると同時に、カラーシフト
を低減する必要がある。以下、これについて説明する。
【0062】前述のように、透過型スクリーンには、元
来、正面方向に重点的に光を配分するような水平指向特
性、垂直指向特性が与えられている。このため、水平指
向特性と垂直指向特性を拡大するためには、画面の明る
さを犠牲にしなければならないというトレードオフの関
係がある。
【0063】透過型スクリーン上に表示される映像を観
視するのに適した地点は、画面の明るさが観視に堪える
明るさであることと、赤、緑、青の3原色の色バランス
の破綻がないという2条件を満足する一定の領域(以
下、適視領域という)に限定される。
【0064】一方、近年、背面投写型画像ディスプレイ
ユニット、マルチスクリーンディスプレイ装置は、狭い
設置スペースでも設置できるように奥行きの短縮のニー
ズがあり、このため、スクリーン集中角θが大きくなる
傾向がある。この場合、従来の透過型スクリーンをその
まま、スクリーン集中角の大きい光学系に使用すると、
前述のカラーシフトが増加し、水平方向の適視領域が狭
くなってしまう。
【0065】スクリーン集中角の大きい投写光学系を有
する背面投写型画像ディスプレイユニットの場合の例と
して、スクリーン集中角θが10度のときの、前述の透
過型スクリーンによる水平指向特性を次に示す。
【0066】図38、図39は、スクリーン集中角θが
10度の投写光学系において、透過型スクリーン7とし
て表1に示した従来技術によるレンチキュラーレンズシ
ート3と、表2に示した従来技術によるフレネルレンズ
シート4を用いた場合について、個々の背面投写型画像
ディスプレイユニットの画面中心を注視点としたとき
の、緑の水平指向特性と、赤と青の水平指向特性の計算
結果をそれぞれ示す。計算にあたっては、レンチキュラ
ーレンズシート3は光拡散材を有していないものとして
計算した。
【0067】また、図40は、同じく、個々の背面投写
型画像ディスプレイユニットの画面水平方向右端の中央
を注視点としたときの、赤と青の水平指向特性の計算結
果を示しているが、詳細については後述する。
【0068】図38に示すように、従来技術による透過
型スクリーンでは、水平方向観視角αが±48度を超え
る位置においてスクリーン上の画像を観視できない。こ
の透過型スクリーンをマルチスクリーンディスプレイ装
置に使用すると、観視位置によっては、画面の一部が見
えなくなったりするという問題が発生する。
【0069】また、カラーシフトについては、図39に
示すように、±45度の水平方向観視角αでは、相対輝
度で50%もの差が生じ、極めて大きいカラーシフトと
なっている。
【0070】これらの点から、従来技術による透過型ス
クリーンでは、投写光学系のスクリーン集中角が大きく
なると、水平方向には充分な適視領域が得られない。
【0071】一方、各色の垂直指向特性については、図
29に示したような、赤、緑、青の3色の投写型ブラウ
ン管を水平方向に配置した投写光学系では、ほぼ同等と
なってカラーシフトの問題は発生しない。
【0072】図41は、前述の特開昭58−19202
2号公報と特開昭58−93043号公報とに開示され
た従来技術の併用により得られる一般的な透過型スクリ
ーンにおける垂直指向特性を示す。この特性は、赤、
緑、青のいずれの色の投写光についてもほぼ同等であ
る。
【0073】図41に示すように、垂直方向観視角βが
±30度を超える位置においてはスクリーン上の画像を
ほとんど観視できない。また、相対輝度が50%となる
観視角βは±8.5度程度であり、充分に広いとは言え
ない。
【0074】この垂直指向特性は、レンチキュラーレン
ズ3の基材14中の光拡散材を増量するなどの方法によ
り拡大することができるが、画面の明るさがトレードオ
フの関係にある。垂直指向特性については、本発明の議
論の範囲外であり、詳細は省略する。
【0075】次に、マルチスクリーンディスプレイ装置
の解決すべき課題について述べる。
【0076】マルチスクリーンディスプレイ装置の課題
としては、画面の色均一性向上が挙げられる。
【0077】従来のマルチスクリーンディスプレイ装置
においては、前述のように、透過型スクリーンの画面中
心を通る法線とほぼ光軸が一致する投写光束(一般には
緑色の投写光束)について、投写レンズの射出瞳20G
の中心の位置と、映像観視側の無限遠の位置とをそれぞ
れフレネルレンズシート4の物側共役点、像側共役点の
位置とすることにより、投写レンズの射出瞳20Gの中
心を通る主光線について、フレネルレンズシート4から
の出射光束がスクリーン面に垂直な平行光束となるよう
にして画面の明るさの均一性を向上させている。なお、
以下の説明においても、説明を簡明にするため、フレネ
ルレンズシート4からの赤、緑、青の各色の出射光束に
ついては、それぞれ投写レンズの射出瞳20R、20
G、20Bの中心を通る主光線の光束について述べるこ
ととする。
【0078】さて、上記の場合、図35において示した
ように、フレネルレンズシート4の中心において、前述
のスクリーン集中角θに起因して、緑の投写光束につい
てはフレネルレンズシート4からの出射光束がスクリー
ン面に垂直な平行光束となっても、赤と青の投写光束に
ついては平行光束とはならず、収束光束となってしま
う。
【0079】このため、フレネルレンズシート4の観視
側に位置するレンチキュラーレンズシート3への、赤色
光線と青色光線の入射角度の水平角度成分(図32にお
いて、赤色入射光線、青色入射光線を、同図のY方向に
垂直な水平面に投影した線が、Z方向となす角度をい
う)が画面各部で一様ではなく変化するので、赤色映像
光と青色映像光の水平指向特性が透過型スクリーン上の
場所ごとに変わってしまう。これにより、マルチスクリ
ーンディスプレイ装置の奥行き短縮のためにスクリーン
集中角θを大きくしたときに、個々の背面投写型画像デ
ィスプレイユニットの表示画面の色の均一性、さらには
複数のユニットを連結してなるマルチスクリーンディス
プレイ装置の表示画面の色の均一性は、著しく損なわれ
てしまう。
【0080】これについて、前述の従来技術の透過型ス
クリーンの設計例に基づいてさらに説明する。
【0081】表2に示したフレネルレンズシート4のレ
ンズ形状の設計例では、フレネルレンズシート4の物側
共役点位置を緑色光束の投写レンズ6Gの射出瞳20G
の中心位置とし、像側共役点位置を透過型スクリーンに
垂直な方向の無限遠としている。物側共役点距離(フレ
ネルレンズシート4から物側共役点までの距離)は74
5mmである。
【0082】次に、上記の表2の設計例のフレネルレン
ズシート4を図35に示す投写光学系に用いたときの、
フレネルレンズシート4からの赤、緑、青の各色の投写
光束の出射方向を計算した結果を示す。
【0083】図42は、表2の設計例のフレネルレンズ
シート4について、赤、緑、青の投写光束がフレネルレ
ンズシート4から出射するときの出射角度の水平角度成
分を計算した結果を示す。ここで、出射角度の水平角度
成分とは、図32において、各色の出射光線を、Y方向
に垂直な水平面に投影した線がZ方向となす角度をい
う。計算にあたっては、スクリーン集中角θを10度と
して計算した。
【0084】図42において、横軸はフレネル中心から
の距離r、縦軸は赤、緑、青の映像光の、フレネルレン
ズシートからの出射角度の水平角度成分αR、αG、αB
を示している。rの正の方向は図32に示すX方向の正
の方向と同じであり、αR、αG、αBの符号は、図32
に示す水平方向観視角αの正負と同じとしている。
【0085】図42からわかるように、画面中央と周辺
部とではフレネルレンズシート4からの映像光線の出射
角度の水平角度成分が変化する。画面中央では、各色映
像光の出射角度は、緑(αG)が0度(すなわち、フレ
ネルレンズシート4の光軸に平行)、赤(αR)、青
(αB)がそれぞれ10度、−10度であるのに対し
て、例えば画面水平方向右端における出射角度の水平角
度成分は、赤(αR)が8.2度と画面中央より小さく
なり、青(αB)が−11.8度と画面中央より大きく
なる(絶対値で比較)。
【0086】このため、緑の映像光の光束についてはフ
レネルレンズシート4からの出射光束がスクリーン面に
垂直な平行光束となっても、赤と青の映像光の光束につ
いては平行光束ではなく、収束光束となっている。
【0087】このことは、赤と青の映像光の光束のレン
チキュラーレンズシート3への入射角度の水平角度成分
が画面中央と周辺部とで変わることを意味し、レンチキ
ュラーレンズシート3のレンズ形状が画面中央と画面周
辺部とで同じであっても、赤色映像光と青色映像光の水
平指向特性が、画面上の場所によって異なる特性とな
る。
【0088】先に示した図38、図39、図40は、い
ずれも、表2の設計例のフレネルレンズシート4を、前
述の従来技術によるレンチキュラーレンズシート3と組
み合わせて透過型スクリーン7としたときの各色の水平
指向特性の計算結果を示している。図40(個々の背面
投写型画像ディスプレイユニットの画面水平方向右端の
中央を注視点としたときの計算結果)と、図39(同じ
く、画面中央を注視点としたときの計算結果)とを比較
すると、赤と青の水平指向特性が注視点によって大きく
異なっていることがわかる。これにより、従来技術によ
る透過型スクリーンでは、スクリーン集中角が大きくな
ると、個々の背面投写型画像ディスプレイユニットの表
示画面、さらには複数のユニットを連結してなるマルチ
スクリーンディスプレイ装置の表示画面をある観視位置
から観視したときの色の均一性が、大きく損なわれる。
【0089】以上述べたような点から、従来技術による
透過型スクリーンでは、スクリーン集中角が大きくなる
と、個々の背面投写型画像ディスプレイユニットの表示
画面、さらには複数のユニットを連結してなるマルチス
クリーンディスプレイ装置の表示画面において、充分な
色の均一性が得られない。
【0090】本発明の目的は、上述の従来技術における
課題を解決し、スクリーン集中角が大きい投写光学系を
使用するにあたっても充分広い適視領域を有し、かつ、
画面の色の均一な透過型スクリーンと、その透過型スク
リーンを備えて広い範囲から観視でき、画面の色の均一
性に優れた背面投写型画像ディスプレイユニットと、そ
の背面投写型画像ディスプレイユニットを複数連結して
構成されるマルチスクリーンディスプレイ装置を提供す
ることにある。
【0091】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の透過型スクリーンにおいては、少なくと
も1枚のレンチキュラーレンズシートの光入射面と光出
射面とに設けるスクリーン画面垂直方向を長手方向とす
る第一、第二のレンチキュラーレンズの形状を最適化す
ることにより、投写光学系の集中角が大きい場合であっ
ても各色映像光の水平指向特性が大幅に改善されるよう
にした。
【0092】具体的には、レンチキュラーレンズシート
を下記のような設計とする。
【0093】(1)光入射面15Lの第一のレンチキュ
ラーレンズの断面輪郭形状を、映像発生源側に凸形で、
かつ光軸に関してほぼ対称で、さらに下記(a)、
(b)、(c)のような縦球面収差特性(一般的な定義
については後述する)を有する形状とする。
【0094】(a)投写レンズの射出瞳の中心を通る映
像光の主光線の光束のうち、光入射面15Lのレンチキ
ュラーレンズ面を光軸l−l’付近において通過する光
線が、光出射面のレンチキュラーレンズ16Lに至る手
前で一旦結像する。この結果、水平方向観視角が10度
から35度にかけての相対輝度を大きくすることができ
る。
【0095】(b)映像光の主光線の光束のうち、光入
射面15Lのレンチキュラーレンズ面を光軸l−l’付
近で通過する光線の結像の位置が、光軸l−l’から離
れた場所で通過する光線の結像位置より光入射面側(Z
軸の負の方向)にある。
【0096】(c)光軸l−l’にほぼ平行な緑色映像
光の主光線の光束のうち、光入射面15Lのレンチキュ
ラーレンズ面を光軸l−l’から離れた場所で通過する
光線は、光軸と交差せずに光出射面のレンチキュラーレ
ンズ16Lに至る。
【0097】(2)光入射面15Lの第一のレンチキュ
ラーレンズは、その断面輪郭形状を前述の数14に示す
関数Z(r)で表したときの2次微分係数d2Z(r)
/dr2(以下、Z″(r)と略記する)の値が下記の
ような特性を有する形状とする。ただし、Z軸の正の方
向は、図36に示すように、透過型スクリーンから画像
観視側に向かう方向である。
【0098】(d)2次微分係数Z″(r)は、相対半
径r/(P/2)=0の点(光軸上の点)で極小値Z″
(0)となり、相対半径が0から大きくなるにつれて徐
々に増加し、相対半径0.75付近の点(r=h1
点)で極大値Z″(h1)となり、相対半径がさらに大
きくなると2次微分係数Z″(r)は単調減少となっ
て、相対半径が0.90付近の点(r=h2の点)で符
号が正から負に反転する。これにより、相対半径が0か
ら0.75付近にかけてはレンズ作用が強くなり、相対
半径が0.75付近から1.0にかけてはレンズ作用が
弱まる形状となっている。
【0099】(e)2次微分係数Z″(r)の極大値
Z″(h1)と極小値Z″(0)の比率p=Z″(h1
/Z″(0)の値が1.95<p<2.24、より好ま
しくは、2.08<p<2.23を満足する。
【0100】比率pがこの範囲の上限値より大きい場
合、あるいは下限値より小さい場合には、赤、緑、青の
各色の水平指向特性が近い特性とならず、カラーシフト
があまり低減されないため、画像の色の均一性が悪くな
る。
【0101】なお、従来技術によるレンチキュラーレン
ズシートでは、図37に示したように、光入射面15L
の第一のレンチキュラーレンズは、その断面輪郭形状を
表す関数Z(r)の2次微分係数Z″(r)は、r=0
(光軸上)で極小値となり、相対半径が大きくなるにつ
れて単調増加となり、レンズ作用が徐々に強まる形状と
なっている。
【0102】(3)光出射面16Lの第二のレンチキュ
ラーレンズの断面輪郭形状は、画像観視側に凸形とな
り、かつ光軸に関してほぼ対称である。
【0103】(4)光軸上における光入射面と光出射面
の距離(面間距離)tが、光入射面15Lのレンチキュ
ラーレンズ面を半径r=±h1の点に入射する光軸l−
l’にほぼ平行な光線が光軸l−l’を横切る点と光入
射面15Lのレンチキュラーレンズの頂点との距離Lよ
り長く、同様にレンチキュラーレンズ面を半径r=±h
2の点に入射する光軸l−l’にほぼ平行な光線が光軸
l−l’を横切る点(図示せず)と光入射面15Lのレ
ンチキュラーレンズの頂点との距離より短い。ただし、
1、h2は、それぞれ、上述の2次微分係数Z″(r)
が極大値となる点と、符号が反転する点の半径rの値で
ある。
【0104】上記のような設計によるレンチキュラーレ
ンズシートの作用について説明するに先立ち、ここで縦
球面収差の一般的な定義について説明しておく。
【0105】図43は、レンチキュラーレンズの横断面
における一般的な縦球面収差を説明するための断面図で
ある。
【0106】図43において、光入射面15Lのレンチ
キュラーレンズの断面形状は円としている。このとき、
光軸l−l’に平行な入射光束のうち、光軸l−l’付
近を通過する光線(図中H0で入射位置を示す)と、光
軸l−l’から離れた場所を通過する光線(図中H2
入射位置を示す)とでは、レンチキュラーレンズ面S0
の屈折力が異なり、光出射面16L付近での結像位置が
異なり、収差が発生している。
【0107】すなわち、光軸l−l’から離れた場所に
入射する光線による結像位置の方が、光軸l−l’付近
に入射する光線による結像位置より光入射面15Lに近
くなっている。
【0108】このような収差が、一般に、縦球面収差と
呼ばれる。上記の場合のように、光軸l−l’から離れ
た場所に入射する光線による結像位置の方が、光軸l−
l’付近に入射する光線による結像位置より光入射面1
5Lに近い場合を、以下では「正の縦球面収差」とし、
その逆に、光軸l−l’付近に入射する光線による結像
位置の方が、光軸l−l’から離れた場所に入射する光
線による結像位置より光入射面15Lに近い場合を、以
下では「負の縦球面収差」とする。
【0109】さて、前述のレンチキュラーレンズシート
の作用について、次に説明する。
【0110】光入射面15L、光出射面16Lの形状を
上記のような形状にすると、光軸l−l’から離れた場
所を通過する光線は、光出射面16Lに臨界角に近い角
度で入射するため映像光線は光出射面16Lにおいて大
きく屈折する。このため、従来技術のレンチキュラーレ
ンズシートに比べて、各色の水平指向特性を大幅に拡大
できる。また、スクリーン集中角θが10度程度と大き
い場合でも、入射光束のほぼ中心に位置する映像光線
は、光出射面16Lで屈折したのち光軸l−l’にほぼ
平行に出射され、各色の水平指向特性が近い特性とな
り、カラーシフトが大幅に低減する。
【0111】特に、光入射面15Lに斜めに入射する赤
色光、青色光の光線のうち、光軸l−l’から離れた点
に入射する光線は、光入射面15Lにおいて2次微分係
数Z″(r)の値が減少する領域を通過し、光出射面1
6Lにおいて光軸l−l’付近のレンズ面の傾きが比較
的小さい領域を通過し、水平方向観視角αが±30度を
超える領域に出射する。これにより、光入射面15Lと
光出射面16Lのレンチキュラーレンズの形状は、光入
射面15Lへの映像光線の入射角が若干変化しても、水
平指向特性に与える影響が僅少に抑えられている。
【0112】このとき、ある観視位置から画面上の異な
る注視点を観視したとき、それらの注視点の水平方向観
視角αは少し異なるが、各色の水平指向特性が近い特性
になっているため画面の色均一性は良好になる。本実施
例の透過型スクリーンによれば、水平方向のほとんどの
観視位置において画面の色均一性が優れており、スクリ
ーン集中角が大きい場合であっても広い適視領域を実現
できる。
【0113】また、マルチスクリーンディスプレイ装置
の画面の色均一性向上については、少なくとも1枚のフ
レネルレンズシートの物側共役点の位置を緑色投写光束
の投写レンズの射出瞳の中心点に配置し、像側共役点の
位置を最適設計することにより、投写光学系の集中角が
大きい場合であっても大幅に改善されるようにした。
【0114】具体的には、フレネルレンズのレンズ形状
を、緑色投写光束に関して、像側共役点を物側に配置
し、投写レンズの射出瞳の虚像を発生させ、フレネルレ
ンズシート4からの出射する緑の映像光線のうち投写レ
ンズの射出瞳の中心を通る主光線が若干発散光束となる
ような形状とする。
【0115】このとき、フレネルレンズシート4の物側
共役点を投写レンズの射出瞳の中心に配置し、像側共役
点を物側共役点より映像発生源側に配置し、物側共役点
と像側共役点の間にフレネル焦点が存在するように、次
の関係式を満足する設計とする。ただし、物側共役点A
からフレネルレンズシート4までの距離(以下、物側共
役点距離という)をLaとし、フレネルレンズシート4
から像側共役点Bまでの距離(以下、像側共役点距離と
いう)をLbとし、フレネルレンズの焦点距離をfcと
し、La、Lb、fcはいずれも正の値とする。
【0116】
【数15】La<fc<Lb 上記のようにフレネルレンズシートを設計することによ
り、画面中央と周辺部でのフレネルレンズシート4から
の赤色映像光の出射角度の水平角度成分αRと青色映像
光の出射角度の水平角度成分αBの変化が軽減され、赤
色映像光と青色映像光の指向特性がスクリーンの全領域
でほぼ近い特性となる。
【0117】このとき、αRとαBは、画面全域にわたっ
て、次の条件式を満足する設計とするのが好ましい。
【0118】
【数16】|αR+αB|<|θ/3| さらにより良好な性能を得るためには、次の条件式を満
足する設計とすればよい。
【0119】
【数17】|αR+αB|<|θ/5| 上記の条件式が満足されない場合には、従来の透過型ス
クリーンのフレネルレンズシートのように、フレネルレ
ンズシート4からの赤色映像光の出射角度の水平角度成
分αRと青色映像光の出射角度の水平角度成分αBの変化
が大きくなり、画面上の位置によっては、赤色映像光と
青色映像光の指向特性が大きく食い違ってカラーシフト
が大きくなり、画像の色の均一性が損なわれる。
【0120】一方、フレネルレンズシート4からの出射
する緑の映像光線が若干発散光束となるようフレネルレ
ンズ形状を設計する場合、緑の映像光線が発散しすぎる
と画面周辺部の明るさが暗くなったり、背面投写型画像
ディスプレイユニットを積み上げてマルチスクリーンデ
ィスプレイを構成したときに上下に隣接するユニットの
境界部で画像の明るさに段差を生じたりすることがあ
る。このような副作用を防ぐため、各背面投写型画像デ
ィスプレイユニットの画像の明るさの均一性を向上する
とともに、上下に隣接するユニットの境界部で画像の明
るさをほぼ同等にしなければならない。
【0121】各背面投写型画像ディスプレイユニットの
画像の明るさの均一性を向上するためには、透過型スク
リーンの画面垂直寸法Hと投写レンズ6の射出瞳の直径
Dの関係が次式を満足するように、物側共役点距離La
と像側共役点距離Lbを決めれば良い。
【0122】
【数18】D×Lb/La≧H このとき、個々の背面投写型画像ディスプレイユニット
において、フレネルレンズシートにより投写レンズの射
出瞳の拡大虚像が作られ、観視位置から見ると投写レン
ズの射出瞳が巨大に見えるようになり、レンチキュラー
レンズシートを組合せたときの画面全体の明るさの均一
性を向上する。この条件を満足しない場合は、個々の背
面投写型画像ディスプレイユニットにおいて、フレネル
レンズシートによって作られる投写レンズの射出瞳の虚
像が画面縦寸法より小さくなり、観視位置から見ると投
写レンズの射出瞳が小面積部分のみで明るく見えるよう
になり、レンチキュラーレンズシートを組合せたときの
画面全体の明るさの均一性が良好ではなくなる。
【0123】一方、上下に隣接するユニットの境界部で
画像の明るさをほぼ同等にするためには、フレネルレン
ズシートの光出射面から出射する緑色映像光の出射角度
の垂直角度成分θsが、1.75度以下となるようにフ
レネルレンズを設計すればよい。ここで、出射角度の垂
直角度成分θsとは、緑色の出射光線を、図32に示す
X方向に垂直な垂直断面に投影した線がZ方向となす角
度をいい、光束が発散のとき正の値をとるものとする。
【0124】このとき、背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを2段重ね、上段の画面の最下点と下段の画面の
最上点を注視点とした場合、下段の画面の正面方向5m
の距離から観視すると、これらの2点の明るさは不連続
となるが、輝度比は1dB以下に収まり、実用上問題な
い水準となる。
【0125】さらに優れた性能を得るためには、フレネ
ルレンズシートの光出射面から出射する緑色映像光の出
射角度の垂直角度成分θsを1.0度以下となるように
フレネルレンズを設計すればよい。このときは、下段の
画面の正面方向3mの距離から観視したときの輝度比が
1dB以下に収まる。
【0126】上記構成のレンチキュラーレンズシートと
フレネルレンズシートを組み合わせて透過型スクリーン
を構成すると、背面投写型画像ディスプレイユニット、
及びマルチスクリーンディスプレイ装置において、イン
ライン配置の中央に位置する投写型ブラウン管などの映
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、フレネルレンズシート4において若干の
発散光となって通過する。この時、スクリーン集中角が
10度程度と大きい場合であっても、インライン配置さ
れた他の映像発生源から発してフレネルレンズを通過す
る映像光のレンズ面からの出射角は中心から周辺部まで
大きく変化せず、そのまま透過型スクリーンの映像観視
側に配置されたレンチキュラーシート3に入射し、この
レンチキュラーシート3の入射面と出射面に設けられた
レンチキュラーレンズの形状により画面水平方向の拡散
が制御され、水平指向特性が十分に広く、かつカラーシ
フトの発生が極めて少なく、広い適視領域が得られる。
【0127】なお、この場合、フレネルレンズシートか
らの赤色、緑色、及び青色の映像光の出射角度の水平角
度成分(それぞれ、αR、αG、αB)のバランスをとっ
た設計とすれば、より一層の効果が得られる。
【0128】具体的には、次の条件式を満足するように
フレネルレンズシートを設計すればよい。
【0129】
【数19】 |αR−θ|+|αG|+|αB+θ|<|θ/3| より好ましくは、次の条件式を満足するようにすれば、
さらに充分な効果が得られる。
【0130】
【数20】 |αR−θ|+|αG|+|αB+θ|<|θ/5| 上記の条件式を満足するフレネルレンズシートを用いた
透過型スクリーンによれば、画面明るさの均一性と画面
の色均一性の極めて良好なマルチスクリーンディスプレ
イ装置を実現することができる。
【0131】
【発明の実施の形態】まず最初に、本発明の透過型スク
リーンのレンチキュラーレンズシートの実施の形態の例
について図面を用いて説明する。
【0132】本発明の透過型スクリーンは、図30に示
した従来の透過型スクリーンと同様に、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とを構
成要素として有している。従来技術としてのこれらのシ
ートの基本的な構成及び作用については、その概要を先
に述べたのでここでは説明を省略する。
【0133】図1、及び図2は、本発明の透過型スクリ
ーンのレンチキュラーレンズシート3における1対の光
入射面と光出射面の部分の横断面を示す拡大断面図であ
り、このうち図1には、光軸l−l’に平行に映像光線
が入射した場合の光線の概略の経路を示し、また、図2
には、光軸l−l’に対して斜め方向(スクリーン集中
角θが10度に相当)から映像光線が入射した場合の光
線の概略の経路を示している。
【0134】これらの図において、15L、16Lは、
それぞれ第一のレンチキュラーレンズ面形状を有する光
入射面、第二のレンチキュラーレンズ面形状を有する光
出射面、12は凸形突起部、13は光吸収層である。
【0135】表3に、図1、及び図2に示すレンチキュ
ラーレンズシート3の光入射面15L(表中ではS0と表
示)と光出射面16L(表中ではS1と表示)のレンチキ
ュラーレンズ形状の設計例を示す。この設計例では、光
入射面15Lのレンチキュラーレンズの有効半径P/2
は0.3605mmである(ピッチPの1/2倍)。
【0136】
【表3】
【0137】ここで、表3のレンズ形状のデータの読み
方は、前述の表1のレンズ形状のデータの読み方と同じ
である。
【0138】表3の設計例のレンチキュラーレンズシー
ト3の光入射面15L及び光出射面16Lに設けた第
一、第二のレンチキュラーレンズの形状について、図を
用いて詳細に説明する。
【0139】図3、及び図4は、表3の設計例の第一、
第二のレンチキュラーレンズの1対の部分の横断面を示
す拡大断面図であり、このうち図3には、緑色の映像光
線のうち投写レンズの射出瞳20Gの中心を通る主光線
の光束が、光軸l−l’に平行に入射した場合の光線の
概略の経路を示す。また、図4には、赤色または青色の
映像光線のうち投写レンズの射出瞳20Rまたは20B
の中心を通る主光線の光束が、光軸l−l’に対して斜
め方向(スクリーン集中角θが10度に相当)から入射
した場合の光線の概略の経路を示している。以下の説明
においても、説明を簡明にするため、レンチキュラーレ
ンズシート3への赤、緑、青の各色の入射光束について
は、それぞれ投写レンズの射出瞳20R、20G、20
Bの中心を通る主光線の光束について述べることとす
る。
【0140】また、図5は、表3の設計例のレンチキュ
ラーレンズシート3の光入射面15Lの第一のレンチキ
ュラーレンズの断面輪郭形状を、前述の数14に示す関
数Z(r)で表したときの2次微分係数d2Z(r)/
Dr2(以下、Z″(r)と略記する)を示す特性図で
ある。
【0141】同図において、横軸は、レンチキュラーレ
ンズの半径方向の距離r(図36に示すr軸座標によ
る)の、有効半径P/2に対する相対半径であり、縦軸
は、2次微分係数Z″(r)の値である。
【0142】図3、図4、図5に示すように、表3のレ
ンチキュラーレンズシートの設計例では、光入射面15
L、光出射面16Lの各レンチキュラーレンズの断面輪
郭形状が下記のような設計となっている。
【0143】(1)光入射面15Lの第一のレンチキュ
ラーレンズは、映像発生源側に凸形で、光軸に関してほ
ぼ対称であり、かつ、下記(a)、(b)、(c)のよ
うな負の縦球面収差特性を有している。
【0144】(a)映像光の光束のうち、光入射面15
Lの第一のレンチキュラーレンズ面を光軸l−l’付近
(図3の緑色光の場合、半径方向の距離rが、概ね0≦
r≦h1の範囲)において通過する光線が、光出射面の
レンチキュラーレンズ16Lに至る手前で一旦結像する
(赤色光、青色光についても同様である)。この結果、
水平方向観視角が10度から35度にかけての相対輝度
を大きくすることができる。
【0145】(b)映像光の光束のうち、光入射面15
Lの第一のレンチキュラーレンズ面を光軸l−l’付近
(図3の緑色光の場合、半径方向の距離rが、概ね0≦
r≦h1の範囲)で通過する光線の結像の位置が、光軸
l−l’から離れた場所(図3の緑色光の場合、半径方
向の距離rが、概ねr≧h2の範囲)を通過する光線の
結像位置より光入射面側(Z軸の負の方向)にある(赤
色光、青色光についても同様である)。
【0146】(c)光軸l−l’にほぼ平行な緑色光の
場合、図3に示すように緑色光の入射光束のうち、光軸
l−l’から離れた場所(半径方向の距離rが、概ねr
≧h2の範囲)を通過する光線は、光軸と交差せずに光
出射面16Lの第二のレンチキュラーレンズに至る。
【0147】(2)光入射面15Lの第一のレンチキュ
ラーレンズは、その断面輪郭形状を前述の数14に示す
関数Z(r)で表したときの2次微分係数Z″(r)の
値が下記のような特性を有する形状とする。
【0148】(d)2次微分係数Z″(r)は、相対半
径r/(P/2)=0の点(光軸上の点)で極小値Z″
(0)=3.50となり、相対半径が0から大きくなる
につれて徐々に増加し、相対半径0.752の点(r=
1の点)で極大値Z″(h1)=7.54となり、相対
半径がさらに大きくなると2次微分係数Z″(r)は単
調減少となって、相対半径が0.90付近の点(r=h
2の点)で符号が正から負に反転する。これにより、相
対半径が0から0.752にかけてはレンズ作用が強く
なり、相対半径が0.752から1.0にかけてはレン
ズ作用が弱まる形状となっている。
【0149】(e)このとき比率p=Z″(h1)/
Z″(0)の値が2.16となり、1.95<p<2.
24の条件、さらには2.08<p<2.23の条件を
満足する。
【0150】なお、従来技術によるレンチキュラーレン
ズシートでは、図37に示したように、光入射面15L
の第一のレンチキュラーレンズは、その断面輪郭形状を
表す関数Z(r)の2次微分係数Z″(r)は、r=0
(光軸上)で極小値となり、相対半径が大きくなるにつ
れて単調増加となっている。このため、レンズ作用が徐
々に強まる形状となっている。
【0151】(3)光出射面16Lの第二のレンチキュ
ラーレンズは、画像観視側に凸形となり、かつ光軸に関
してほぼ対称である。
【0152】(4)光軸上における光入射面と光出射面
の距離(面間距離)tが、光入射面15Lのレンチキュ
ラーレンズ面を半径r=±h1の点に入射する光軸l−
l’にほぼ平行な緑色光の光線が光軸l−l’を横切る
点と光入射面15Lのレンチキュラーレンズの頂点との
距離Lより長く、同様にレンチキュラーレンズ面を半径
r=±h2の点に入射する光軸l−l’にほぼ平行な光
線が光軸l−l’を横切る点(図示せず)と光入射面1
5Lのレンチキュラーレンズの頂点との距離L′より短
く、L<t<L′の関係を満足する。ただし、h1、h2
は、それぞれ、上述の2次微分係数Z″(r)が極大値
となる点と、符号が反転する点の半径rの値である。
【0153】光入射面15L、光出射面16Lの形状を
上記のような形状にしたときの、透過型スクリーンの水
平指向特性を次に示す。
【0154】図6、図7は、スクリーン集中角θが10
度の投写光学系において、透過型スクリーン7として表
3に示した本実施例のレンチキュラーレンズシート3
と、表2に示した従来技術によるフレネルレンズシート
4を用いた場合について、個々の背面投写型画像ディス
プレイユニットの画面中心を注視点としたときの、緑の
水平指向特性と、赤と青の水平指向特性の計算結果をそ
れぞれ示す。計算にあたっては、スクリーン集中角θを
10度とし、レンチキュラーレンズシート3は光拡散材
を有していないものとして計算した。
【0155】これらの図に示すように、本実施例による
レンチキュラーレンズシートによれば、従来スクリーン
と比べてカラ−シフトをほぼ半減でき、水平観視範囲を
±65度と従来スクリーンに比べ大幅に拡大できる。
【0156】光入射面15L、光出射面16Lの形状を
上記のような形状にすると、図3、及び図4に示すよう
に、光軸l−l’から離れた場所を通過する光線は、光
出射面16Lに臨界角に近い角度で入射するため映像光
線は光出射面16Lにおいて大きく屈折する。このた
め、従来技術のレンチキュラーレンズシートに比べて、
各色の水平指向特性を大幅に拡大できる。
【0157】また、図4に示すように、スクリーン集中
角θが10度程度と大きい場合でも、入射光束のほぼ中
心に位置する映像光線Aは、光出射面16Lで屈折した
のち光軸l−l’にほぼ平行に出射され、各色の水平指
向特性が近い特性となり、カラーシフトが大幅に低減す
る。
【0158】さらに、本実施例のレンチキュラーレンズ
シート3を構成要素に含む透過型スクリーンをマルチス
クリーンディスプレイ装置に使用することで、画面の色
均一性を向上することができる。以下その理由を図を用
いて説明する。
【0159】図8は、図6、及び図7と同じく、個々の
背面投写型画像ディスプレイユニットにおいて本実施例
のレンチキュラーレンズシート3を表2に示す従来技術
のフレネルレンズシートと組み合わせた場合の、画面水
平方向右端の中央(画面中心から約450mm)を注視
点としたときの、赤色映像光と青色映像光の水平指向特
性をシミュレーションにより求めたものである。なお、
この時のフレネルレンズシート4からの赤色映像光と青
色映像光の出射角度は、図40に示した従来技術の透過
型スクリーンによる赤色映像光と青色映像光の水平指向
特性のシミュレーション時と同一条件としている。
【0160】上記の図8と図40とを、それぞれの画面
中心における赤色映像光と青色映像光の水平指向特性で
ある図7及び図39と比較すると、本実施例の透過型ス
クリーン、従来技術の透過型スクリーンをそれぞれ背面
投写型画像ディスプレイユニットに用いたときの画面の
色均一性の違いを説明できる。
【0161】すなわち、図40を図39と比較すると、
赤色と青色の水平指向特性の変化が大きいのに対し、図
8を図7と比較すると、赤色と青色の水平指向特性の変
化が小さくなっている。このとき、ある観視位置から画
面上の異なる注視点を観視したとき、それらの注視点の
水平方向観視角αは異なることになり、したがって、各
色の水平指向特性が近い特性であるほど画面の色均一性
は良好になる。本実施例の透過型スクリーンによれば、
水平方向のほとんどの観視位置において画面の色均一性
が優れており、スクリーン集中角が大きい場合であって
も広い適視領域を実現できる。
【0162】次に、この理由について図4を用いて説明
する。図4において、映像光線R5からR4の範囲の光
束及びR5’からR4’の範囲の光束は、光出射面16
Lにおいて水平方向観視角αが±30度を超える領域に
出射する。これらの光束は光入射面15Lでは、図5に
おける2次微分係数Z″(r)の値が減少する領域を通
過する。また、光出射面16Lにおいては、光軸l−
l’付近のレンズ面の傾きが比較的小さい領域を通過す
る。光入射面15Lと光出射面16Lのレンチキュラー
レンズの形状は、上記の2点により、レンチキュラーレ
ンズシート3の光入射面15Lへの映像光線の入射角が
若干変化しても、水平指向特性に与える影響が少なくて
すむ形状となっている。
【0163】以上説明したように、本実施例のレンチキ
ュラーレンズシート3を含む透過型スクリーン7によれ
ば、スクリーン集中角が10度程度と大きい場合であっ
ても、水平指向特性が広く、カラーシフトが小さく、画
面の色均一性が良好になり、適視領域の広い背面投写型
画像ディスプレイユニット、及びそれを用いたマルチス
クリーンディスプレイ装置を実現することができる。
【0164】本実施例におけるレンチキュラーレンズシ
ート3の設計は前記の表3に記載した設計例に限定され
るものではなく、前述の課題を解決するための手段の項
に記載した設計の考え方の範囲内で変更することが可能
である。
【0165】表4、表5、及び表6に、図1、及び図2
に示すレンチキュラーレンズシート3の光入射面15L
と光出射面16Lのレンチキュラーレンズ形状の他の設
計例を示す。これらの表のデータの読み方は、前述の表
1の読み方と同様である。表4と表5の設計例ではレン
チキュラーレンズの有効半径P/2は0.3605mm
(ピッチPの1/2倍)であるが、表6の設計例では
0.425mmである。
【0166】
【表4】
【0167】
【表5】
【0168】
【表6】
【0169】これらの設計例の第一、第二のレンチキュ
ラーレンズの横断面は、図3、及び図4とほぼ同等であ
る。
【0170】また、表4、表5の設計例のレンチキュラ
ーレンズシート3の光入射面15Lの第一のレンチキュ
ラーレンズについては、2次微分係数Z″(r)の特性
は図5とほぼ同等である。
【0171】表4の設計例の光入射面15Lの第一のレ
ンチキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Z(r)
の2次微分係数Z″(r)の値は、相対半径r/(P/
2)=0の点(光軸上の点)で極小値Z″(r)=3.
37となり、相対半径0.752の点(r=h1の点)
で極大値Z″(h1)=7.39となり、比率p=Z″
(h1)/Z″(0)の値が2.19となる。
【0172】表5の設計例の光入射面15Lの第一のレ
ンチキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Z(r)
の2次微分係数Z″(r)の値は、相対半径r/(P/
2)=0の点(光軸上の点)で極小値Z″(r)=3.
42となり、相対半径0.752の点(r=h1の点)
で極大値Z″(h1)=7.42となり、比率p=Z″
(h1)/Z″(0)の値が2.17となる。
【0173】また、図9は、表6の設計例のレンチキュ
ラーレンズシート3の光入射面15Lの第一のレンチキ
ュラーレンズの断面輪郭形状を、前述の数14に示す関
数Z(r)で表したときの2次微分係数Z″(r)を示
す特性図である。
【0174】同図において、横軸は、レンチキュラーレ
ンズの半径方向の距離r(図36に示すr軸座標によ
る)の、有効半径P/2に対する相対半径であり、縦軸
は、2次微分係数Z″(r)の値である。
【0175】表6の設計例の光入射面15Lの第一のレ
ンチキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Z(r)
の2次微分係数Z″(r)の値は、相対半径r/(P/
2)=0の点(光軸上の点)で極小値Z″(r)=2.
86となり、相対半径0.753の点(r=h1の点)
で極大値Z″(h1)=6.27となり、比率p=Z″
(h1)/Z″(0)の値が2.19となる。
【0176】上記の表4、表5、及び表6の設計例のレ
ンチキュラーレンズシート3を用いたときの透過型スク
リーンの水平指向特性についても、前述の表3の設計例
の場合に近い特性となる。
【0177】図10、図11は、スクリーン集中角θが
10度の投写光学系において、透過型スクリーン7とし
て表4に示した本実施例のレンチキュラーレンズシート
3と、表2に示した従来技術によるフレネルレンズシー
ト4を用いた場合について、個々の背面投写型画像ディ
スプレイユニットの画面中心を注視点としたときの、緑
の水平指向特性と、赤と青の水平指向特性の計算結果を
それぞれ示す。計算にあたっては、図6及び図7と同様
に、スクリーン集中角θを10度とし、レンチキュラー
レンズシート3は光拡散材を有していないものとして計
算した。
【0178】これらの図に示すように、本実施例による
レンチキュラーレンズシートによれば、従来スクリーン
と比べてカラ−シフトをほぼ半減でき、水平観視範囲を
±67度と従来スクリーンに比べ大幅に拡大できる。
【0179】図12は、個々の背面投写型画像ディスプ
レイユニットにおいて本実施例のレンチキュラーレンズ
シート3を、後述の本発明によるフレネルレンズシート
と組み合わせた場合の、画面水平方向右端の中央(画面
中心から約450mm)を注視点としたときの、赤色映
像光と青色映像光の水平指向特性をシミュレーションに
より求めたものであり、詳しくは後述する。なお、この
時のフレネルレンズシート4からの赤色映像光と青色映
像光の出射角度は、図40に示した従来技術の透過型ス
クリーンによる赤色映像光と青色映像光の水平指向特性
のシミュレーション時と同一条件としている。
【0180】これらの設計例によっても、前記の表3の
設計例の場合と同様に、スクリーン集中角が10度程度
と大きい場合であっても、水平指向特性が広く、カラー
シフトが小さく、画面の色均一性が良好になり、適視領
域の広い背面投写型画像ディスプレイユニット、及びそ
れを用いたマルチスクリーンディスプレイ装置を実現す
ることができる効果がある。
【0181】なお、本実施例のレンチキュラーレンズシ
ート3においては、従来技術のレンチキュラーレンズシ
ート3の光出射面16Lと同様に、映像光線の光束は光
出射面16Lにおいて光軸の近傍付近に収斂されるた
め、光軸の近傍付近の両側の、隣接するレンズ面(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12
を設け、その上に有限幅の光吸収層13が設けられてい
る。
【0182】この光吸収層13は、照明光などの外光が
入射しても、そのうちの一部を反射せず吸収する機能を
有しており、明るい場所で画像を観視するときのコント
ラストを向上させる効果がある。
【0183】次に、本発明の透過型スクリーンのフレネ
ルレンズシートの実施の形態の例について図面を用いて
説明する。
【0184】従来のマルチスクリーンディスプレイ装置
においては、フレネルレンズシート4の物側共役点の位
置は、図32に示されている緑の投写型ブラウン管用の
投写レンズの射出瞳20Gの中心の位置に設定され、像
側共役点の位置は映像観視側の無限遠の位置に設定され
ていた。これにより、図35に示したように、緑の投写
光束のうち投写レンズの射出瞳20Gの中心を通る主光
線は、フレネルレンズシート4を通過すると全てスクリ
ーン面に垂直な平行光束に変換されるようになってい
た。
【0185】これに対し、本発明のフレネルレンズシー
ト4においては、物側共役点の位置は、従来のフレネル
レンズシートと同様に、緑の投写型ブラウン管用の投写
レンズの射出瞳20Gの中心の位置に設定されるが、像
側共役点の位置も、物側共役点側に設定され、フレネル
レンズシート4からの出射する緑の映像光線が若干発散
光束となるようフレネルレンズ形状を設定する。
【0186】図13は、本発明の背面投写型画像ディス
プレイユニットの透過型スクリーン7に使用されるフレ
ネルレンズシート4の光束変換作用の概略を示す平面図
であり、先に説明した図29及び図35と同様に、水平
面上に投写光学系を展開して描いてあるが、説明の都合
上、レンチキュラーレンズシート3は記載を省略してあ
る。
【0187】また、図29においては投写レンズの光軸
のなすレンズ集中角θ′を表示していたが、図13にお
いては、図35と同様に、スクリーン集中角θを表示し
ている。そのほか、図29、図35と同等の部分には、
共通の符号を付して説明を省略する。
【0188】図13において、フレネルレンズシート4
の物側共役点の位置は、緑の投写型ブラウン管用の投写
レンズの射出瞳20Gの中心の位置に設定され、像側共
役点の位置も、物側共役点側に設定されており、緑の投
写光束のうち投写レンズの射出瞳20Gの中心を通る主
光線は、フレネルレンズシート4を通過すると、若干発
散する光束に変換される。これにより、画面中央と周辺
部でのフレネルレンズシート4からの赤色映像光の出射
角度の水平角度成分αRと青色映像光の出射角度の水平
角度成分αBの変化が軽減できる。
【0189】なお、以下の説明においても、説明を簡明
にするため、フレネルレンズシート4からの赤、緑、青
の各色の出射光束については、それぞれ投写レンズの射
出瞳20R、20G、20Bの中心を通る主光線の光束
について述べることとする。
【0190】表7、表8、及び表9に、図13に示すフ
レネルレンズシート4の光入射面18(レンズ面S0)と
光出射面19(レンズ面S1)のフレネルレンズ形状の
設計例を示す。この設計例では、緑の物側共役点距離
(フレネルレンズシート4から物側共役点までの距離)
を745mmに設定している。
【0191】これらの各表のレンズ形状のデータの読み
方は、前述の表2のレンズ形状のデータの読み方と同じ
である。
【0192】
【表7】
【0193】
【表8】
【0194】
【表9】
【0195】表7、表8、及び表9の設計例のフレネル
レンズシート4の光出射面19に設けたフレネルレンズ
の形状について、図を用いて詳細に説明する。
【0196】図14、図15、及び図16は、それぞ
れ、表7、表8、及び表9の設計例のフレネルレンズシ
ート4を図13に示す投写光学系に用いたときの、フレ
ネルレンズシート4からの赤、緑、青の各色の投写光束
の出射角度の水平角度成分を計算した結果を示す。計算
にあたっては、スクリーン集中角θを10度として計算
した。
【0197】図14、図15、及び図16において、横
軸はフレネル中心からの距離r、縦軸は赤、緑、青の映
像光の、フレネルレンズシートからの出射角度の水平角
度成分αR、αG、αBを示している。それぞれの符号は
図32に示すX方向の正負、あるいは水平方向観視角α
の正負と同じとしている。
【0198】図14に示す表7の設計例では、画面中央
と周辺部ではフレネルレンズシート4からの映像光線の
出射角度が若干変化する。画面中央では緑色映像光の出
射角が0度(フレネルレンズシート4の光軸に平行)赤
色映像光、青色映像光の出射角がそれぞれ10度、−1
0度であるのに対して例えば画面水平方向右端の中央に
おいては、緑色光がαG=1.4度、赤色光がαR=9.
4度、青色光がαB=−9.5度となり、αRとαBはそ
の絶対値が画面中央より小さく、また、|αR+αB|は
−0.1度となるのに対し、θ/3は3.33度、θ/
5は2度であり、既述の次式の条件をいずれも満足する
構成となっている。
【0199】
【数16】|αR+αB|<|θ/3|
【0200】
【数17】|αR+αB|<|θ/5| また、|αR−θ|+|αG|+|αB+θ|=2.5度
となることから、既述の次式の条件も満足され、レンチ
キュラーレンズシート3と組み合わせたときの画面の明
るさの均一性と色の均一性が両立する構成となってい
る。
【0201】
【数19】 |αR−θ|+|αG|+|αB+θ|<|θ/3| 図15に示す表8の設計例では、同様に、画面水平方向
右端の中央においては、緑色光がαG=0.75度、赤
色光がαR=9.2度、青色光がαB=−10.2度とな
り、|αR+αB|は−1.0度となるので、上記の数1
6及び数17の条件がいずれも満足される構成となって
いる。
【0202】また、|αR−θ|+|αG|+|αB+θ
|=1.75度となることから、既述の数19の条件と
次式の条件が満足される構成となっている。
【0203】
【数20】 |αR−θ|+|αG|+|αB+θ|<|θ/5| 図16に示す表9の設計例でも同様に、画面水平方向右
端の中央において、緑色光がαG=0.65度、赤色光
がαR=8.9度、青色光がαB=−10.6度となり、
|αR+αB|は−1.7度、|αR−θ|+|αG|+|
αB+θ|は2.35度となることから、上記の数1
6、数17、及び数19の条件がいずれも満足される構
成となっている。
【0204】これらの例では、画面水平方向の全領域に
おいて、αRとαBの絶対値はほぼ等しい値となり、その
差が従来技術によるフレネルレンズシートより小さくな
っている。
【0205】なお、図42に示した従来のフレネルレン
ズシートでは、|αR+αB|の値、|αR−θ|+|αG
|+|αB+θ|値はいずれも3.6度である。
【0206】このために、実際の透過型スクリーンにお
いては、フレネルレンズシート4の観視側に位置するレ
ンチキュラーレンズ3への赤色映像光と青色映像光の入
射角度の水平角度成分が画面全領域でほぼ等しくなるた
め、赤色映像光と青色映像光の指向特性がスクリーンの
全領域でほぼ一致する。
【0207】図12は、表8に示した設計例のフレネル
レンズシートと、前述の表4に示した設計例のレンチキ
ュラーレンズシートを組み合わせたときの、画面水平方
向右端の中央における赤色映像光と青色映像光の水平指
向特性をシミュレーションにより求めた結果の特性図で
ある。この組み合わせの場合の画面中心における赤色映
像光と青色映像光の水平指向特性は、先に説明した図1
1に示した図と同等である(フレネルレンズシートの共
役点距離をどのように設計しても、画面中心ではフレネ
ルレンズシートは実質的にほぼ平行平板であることによ
る)。したがって、図12は図11と比較してよく、こ
の比較により、画面水平方向右端の中央における赤色映
像光と青色映像光の水平指向特性は、画面中央における
特性とほぼ同様な特性であることがわかる。
【0208】これにより、個々の背面投写型画像ディス
プレイユニットのスクリーン上に表示された映像を観視
した場合には、色の均一性に優れた映像を観視できる。
【0209】なお、上記の説明においては、フレネルレ
ンズシートからの赤、緑、青の各色の光線の出射角度の
水平角度成分として、画面の中心を通る水平線上の注視
点のみに着目して説明した。実際にフレネルレンズ形状
を設計する上で実用的にはこれでほぼ十分であるが、さ
らに高精度に設計を行おうとする場合には、画面上端部
の水平線上、及び画面下端部の水平線上の注視点等、画
面全体にわたって配慮して設計をすればよい。
【0210】上記の説明においては、フレネルレンズシ
ート4の像側共役点の位置を、映像発生源側に設定し、
フレネルレンズシート4からの出射する緑の映像光線が
若干発散光束となるようフレネルレンズ形状を設定する
と述べた。しかしながら、緑の映像光線が発散しすぎた
場合には、各背面投写型画像ディスプレイユニットの画
面周辺部の明るさが暗くなったり、背面投写型画像ディ
スプレイユニットを積み上げてマルチスクリーンディス
プレイを構成したときに上下に隣接するユニットの境界
部で画像の明るさに段差を生じたりすることがある。こ
のような副作用を防ぐため、各背面投写型画像ディスプ
レイユニットの画像の明るさの均一性を向上するととも
に、上下に隣接するユニットの境界部で画像の明るさを
ほぼ同等にしなければならない。以下、その方法につい
て説明する。
【0211】まず、背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの画面全体の明るさの均一性を向上するための技術手
段について図17により説明する。
【0212】図17は、本発明の背面投写型画像ディス
プレイユニットの透過型スクリーン7に使用されるフレ
ネルレンズシ−ト4の光束変換作用の概略を示す縦断面
図であり、先に図13に水平面上に展開して示した投写
光学系の縦断面図に相当する。
【0213】また、図18は、背面投写型画像ディスプ
レイユニットの投写光学系における、緑色用の投写レン
ズ6の射出瞳20Gとフレネルレンズシート4の位置関
係の概略を示す斜視図である。図17、図18とも説明
の都合上、レンチキュラーレンズシート3は記載を省略
してある。
【0214】これらの図に示すように、本発明の実施例
では、フレネルレンズシート4において、物側共役点A
を投写レンズ6の射出瞳の中心に配置し、像側共役点B
を物側共役点Aより映像発生源側に配置し、物側共役点
Aと像側共役点Bの間にフレネル焦点Fが存在するよう
に設定されている。
【0215】このとき、近軸近似では、物側共役点Aか
らフレネルレンズシート4までの距離(以下、物側共役
点距離という)をLaとし、フレネルレンズシート4か
ら像側共役点Bまでの距離(以下、像側共役点距離とい
う)をLbとし、フレネルレンズの焦点距離をfcとす
ると、次の関係がある。ただし、La、Lb、fcはい
ずれも正の値とする。
【0216】
【数21】1/La−1/Lb=1/fc
【0217】
【数15】La<fc<Lb 上記のような構成の場合、像側共役点Bの位置には投写
レンズ6の射出瞳の虚像が存在することになり、これ
は、虫眼鏡などの拡大鏡で、その焦点距離より近くにあ
る物を拡大した虚像を観察するのと同等の原理の構成に
なる。
【0218】このときの拡大倍率Mは、次式のように、
物側共役点距離Laに対する像側共役点距離Lbの比率
によって得られる。
【0219】
【数22】M=Lb/La このとき、透過型スクリーンの画面垂直寸法Hと投写レ
ンズ6の射出瞳の直径Dの関係が、次式を満足するよう
にフレネルレンズシート4と投写レンズを配置すれば透
過型スクリーン7の画面垂直寸法いっぱいに明るい映像
を得ることができる。
【0220】
【数18】D×Lb/La≧H 図19は、前述の本発明の実施例のフレネルレンズシー
ト4の設計例による拡大倍率を示す特性図である。同図
において、横軸は画面中心からの距離rを画面対角隅ま
での有効半径で正規化した相対半径であり、縦軸はフレ
ネルレンズシートにより得られる虚像の拡大倍率Mであ
る。
【0221】図中の条件1の実線は、表8の設計例のフ
レネルレンズの拡大倍率を示し、また条件2の破線は表
7のフレネルレンズの拡大倍率を示している。
【0222】本発明による個々の背面投写型画像ディス
プレイユニットにおいては、上述のように、フレネルレ
ンズシート4により投写レンズ6の射出瞳の拡大虚像を
作ることにより、画面全体の明るさの均一性を向上して
いる。
【0223】次に、背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを組み上げてマルチスクリーンディスプレイ装置を構
成したときの、上下に隣接するユニットの境界部におけ
る画像の明るさの均一性を向上するための技術手段につ
いて説明する。
【0224】図20は、背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを2段重ねた場合の隣接する2つの注視点と、観
視位置A、及び観視位置Bとの位置関係の概略を示す縦
断面図である。
【0225】また、図21は、図20における注視点付
近(C部)を拡大して示す縦断面図である。
【0226】前述のように、フレネルレンズシート4の
像側共役点の位置を、映像発生源側に設定し、フレネル
レンズシート4からの出射する緑の映像光線が発散光束
となるようフレネルレンズ形状を設定すると、図20、
及び図21に示すように背面投写型画像ディスプレイユ
ニットを2段重ねた場合、隣接する2つの注視点(両図
におけるa点とb点)を、例えば、観測位置B(ディス
プレイユニットからの距離は3m)及び観測位置A(デ
ィスプレイユニットからの距離は5m)から観視した場
合のスクリーン上の注視点a点の明るさと注視点b点の
明るさは不連続となる。
【0227】図22は、図20、及び図21に示す観視
位置A、Bから、隣接する注視点a点と注視点b点を観
視したときの、注視点a点の輝度Baと注視点b点の輝
度Bbの比率を対数表示した特性図である。
【0228】同図において、横軸はフレネルレンズシー
ト4の光出射面19から出射する緑色映像光の出射角度
の垂直角度成分θsであり、縦軸はlog(Ba/B
b)の値である。出射角度の垂直角度成分θsとは、図
21に示すように、緑色の出射光線を、図32に示すX
方向に垂直な垂直断面に投影した線がZ方向となす角度
をいい、光束が発散のときの符号を正とする。
【0229】上記の隣接する2つの注視点の明るさの比
率がどの程度まで許容できるかについて、実際にフレネ
ルレンズシート4を試作して比較検討を行った結果、デ
ィスプレイユニットから5m離れている観視点Aから観
視したときに、輝度比が1dB原2dB以下であれば実
用上問題ないことが判った。すなわち、緑色映像光の出
射角度の垂直角度成分θsが1.75度以下となるよう
にフレネルレンズシート4のフレネルレンズを設計すれ
ばよい。
【0230】前述の表7、表8、表9に示したフレネル
レンズの設計例では、それぞれ図14、図15、図16
に示すように、フレネルレンズの有効半径に対する相対
半径が0.6となるr=335mm付近の緑色光の出射
角度の水平角度成分がそれぞれ1.2度、0.7度、
0.5度となっており、これらは画面上端における緑色
光の出射角度の垂直角度成分θsと読み替えることがで
きるので、いずれも上記の条件を満足する設計となって
いる。
【0231】さらに優れた性能を得るためには、ディス
プレイユニットから3m離れている観視点Bから観視し
たときに、輝度比が1dB以下になるようにすればよ
く、この時の緑色映像光の出射角度の垂直角度成分θs
は1.0度以下となるようにフレネルレンズシート4の
フレネルレンズを設計すればよい。
【0232】前述のフレネルレンズの設計例のうちで
は、表8、表9に示した設計例がこの条件を満足する設
計となっている。
【0233】以上述べたように、本実施例のフレネルレ
ンズシートによれば、スクリーン集中角が10度程度と
大きい場合であっても、画面の明るさの均一性が良好な
背面投写型画像ディスプレイユニット、及びマルチスク
リーンディスプレイ装置を実現することができる効果が
ある。
【0234】さらに、前述のレンチキュラーレンズシー
トと組み合わせれば、画面明るさの均一性向上と画面の
色均一性の向上を両立させた背面投写型画像ディスプレ
イユニット、及びマルチスクリーンディスプレイ装置を
実現することができる効果がある。
【0235】なお、本発明の透過型スクリーンにおいて
は、フレネルレンズシート4の基材17及びレンチキュ
ラーレンズシート3の基材14はいずれも透明熱可塑性
樹脂としており、これらの屈折率は一般に1.50程度
である。映像光線がそれぞれのシート面に垂直に入射す
る場合において、光の反射率は、よく知られているよう
に、1面ごとに4%程度である。この反射による反射光
線は、投写光学系内で迷光となり、最終的にスクリーン
画面に到達すると画像のコントラストの低下を招くと共
に、フォーカス特性の低下を招く。
【0236】これに対し、レンチキュラーシート3とフ
レネルレンズシート4の表面に反射防止処理を施すこと
で、不要反射光によりスクリーン上の像がぼやけること
なく、良好なフォーカス特性が得られ、かつ、映像光が
スクリーンを通過する途中での光損失がなく、スクリー
ン上の画面の明るさとコントラストの特性は良好なもの
となる。
【0237】本発明の他の実施例について、以下説明す
る。
【0238】図23は、本発明の第二の実施例の透過型
スクリーンの構成の概略を示す斜視図である。図30に
示す透過型スクリーンとの相違点は、フレネルレンズシ
ート4の光入射面に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画面垂直方向に連続して
配置した形状として、映像光の画面垂直方向の光拡散を
レンチキュラーレンズシート3内の光拡散材11と分担
している点である。
【0239】図24は、本発明の第三の実施例の透過型
スクリーンの構成の概略を示す斜視図である。図30に
示す透過型スクリーンとの相違点は、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3の間に、光入射
面にスクリーン画面水平方向を長手方向とするレンチキ
ュラーレンズを画面垂直方向に連続して配置した光入射
面形状21を有する垂直レンチキュラーレンズシート2
0が配置され、これにより、映像光の画面垂直方向の光
拡散をレンチキュラーレンズシート3内の光拡散材11
と分担している点である。
【0240】また、本実施例のほかに、前述の垂直レン
チキュラーレンズシート20の形状を、光出射面もしく
は、光出射面と光入射面の両面に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画面垂直方
向に連続して配置した面形状を有する垂直レンチキュラ
ーレンズシート20を配置することで、映像光の画面垂
直方向の光拡散をレンチキュラーレンズシート3内の光
拡散材11と分担するような構成としても実質的に本発
明に含まれることは言うまでもない。
【0241】図25は、本発明の第四の実施例の透過型
スクリーンの構成の概略を示す斜視図である。この実施
例の透過型スクリーンにおいては、図25に示すような
ダークティント板24を、前述の第三の実施例の透過型
スクリーン7の映像観視側に配置する。このダークティ
ント板24は、半透明に着色された熱可塑性樹脂材料よ
り成り、投写された画像光より外光を多く吸収する機能
を有している。すなわち、映像発生源から観視者に至る
投写画像光は、ダークティント板24を1回だけ透過す
るために光量がダークティント板24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、ダークティント
板24の映像観視側の出射面で反射される光を除き、ダ
ークティント板24を少なくとも1往復通るため、光量
がダークティント板24の透過率の2乗に比例して減衰
する。
【0242】これにより、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効果がある。
【0243】さらに、ダークティント板24の光出射面
26の表面処理として、防眩処理を行ったときは、映像
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、ダークティント板24の表面の帯電に
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、映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。
【0244】これらの第二、第三、第四の実施例におい
て、第一の実施例と同様の設計の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用いれば、前述の第一
の実施例と同様、画面明るさの均一性向上と画面の色均
一性の向上を両立させた透過型スクリーン、背面投写型
画像ディスプレイユニット、及びマルチスクリーンディ
スプレイ装置を実現することができる効果がある。
【0245】以上の説明は、赤,緑,青,の単色の投写
型ブラウン管3本を用いた光学系、及びその光学系を使
用した画像ディスプレイ装置とマルチスクリーンディス
プレイ装置に関して行ったが、ブラウン管の本数を6
本、9本等に増やした場合、あるいは、映像発生源がス
ライドフィルムのようなカラー画像(光学系の途中で合
成する場合も含む)を1本の投写レンズで投写する光学
系、及びその光学系を使用した画像ディスプレイ装置の
場合にも、実質的に本発明に含まれることは言うまでも
ない。
【0246】また、以上の説明では、マルチスクリーン
ディスプレイ装置として、専ら、各背面投写型画像ディ
スプレイユニットの透過型スクリーンの画面が平面状に
つながるように、背面投写型画像ディスプレイユニット
を組み上げた例を念頭において説明してきた。しかしな
がら、マルチスクリーンディスプレイ装置の形態につい
てはこれに限定されるものではなく、例えば、本発明の
出願人が先に提案した特願平7−12826号公報、特
願平7−150367号公報の出願にあるように、透過
型スクリーンの画面が多面体状、または多面体の一部と
なるように背面投写型画像ディスプレイユニットを連結
して構成される形態も考えられ、このようなマルチスク
リーンディスプレイにおいて本発明を実施する場合に
は、隣接する背面投写型画像ディスプレイ装置のそれぞ
れの前記透過型スクリーンのフレネルレンズシートから
出射する緑色映像光の主光線の光束が、その隣接部で、
互いに一部の領域が重なるようにするとともに、赤色映
像光の主光線の光束と青色映像光の主光線の光束につい
ては、フレネルレンズシートから出射するときに隣接す
るフレネルレンズシートから出射する同色の光束とそれ
ぞれほぼ接するように構成することにより、本発明の効
果を得ることができる。
【0247】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、投写型
ブラウン管などの映像発生源からの映像光が、投写レン
ズを経て、透過型スクリーンに入射する投写光学系にお
いて、本発明によれば、スクリーン集中角θが10度程
度と大きい場合であっても、スクリーン画面水平方向の
指向特性の大幅改善とカラーシフトの大幅低減がレンチ
キュラーレンズシート3の光入射面の第一のレンチキュ
ラーレンズ及び、光出射面の第二のレンチキュラーレン
ズの形状最適化により実現し、広い適視領域が実現でき
る効果がある。
【0248】また、フレネルレンズシートの像側共役点
距離を最適設計し、画面の全領域においてフレネルレン
ズシートからの青色映像光と赤色映像光の出射角度がほ
ぼ等しくなるようにすることで、画像の色の均一性を向
上し、画面の色づきを低減できる効果がある。
【0249】さらに、これらのレンチキュラーレンズシ
ートとフレネルレンズシートを組み合わせることによ
り、画像の明るさの均一性と色の均一性を両立した背面
投写型画像ディスプレイユニット、及びマルチスクリー
ンディスプレイ装置が実現できる効果がある。
【0250】また、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3の表面に反射防止処理を行うこと
で、不要反射光が低減されるので、画像のコントラスト
の低下及びフォーカス特性の低下を招くことがない。
【0251】以上の述べたように本発明の透過型スクリ
ーンを用いることでマルチスクリーンディスプレイ装置
の光学性能が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート3における1対の光入射面と光出射面の部分
の横断面を示す拡大断面図である。
【図2】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート3における1対の光入射面と光出射面の部分
の横断面を示す拡大断面図である。
【図3】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート3の表3に示す設計例の第一、第二のレンチ
キュラーレンズの1対の部分の横断面を示す拡大断面図
である。
【図4】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート3の表3に示す設計例の第一、第二のレンチ
キュラーレンズの1対の部分の横断面を示す拡大断面図
である。
【図5】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート3の表3に示す設計例の第一のレンチキュラ
ーレンズの断面輪郭形状を関数Z(r)で表したときの
2次微分係数d2Z(r)/Dr2の値を示す特性図であ
る。
【図6】表3に示した本発明の実施例のレンチキュラー
レンズシート3と、表2に示した従来技術によるフレネ
ルレンズシート4を組み合わせた透過型スクリーンの緑
の水平指向特性を示す特性図である。
【図7】表3に示した本発明の実施例のレンチキュラー
レンズシート3と、表2に示した従来技術によるフレネ
ルレンズシート4を組み合わせた透過型スクリーンの赤
と青の水平指向特性を示す特性図である。
【図8】表3に示した本発明の実施例のレンチキュラー
レンズシート3と、表2に示した従来技術によるフレネ
ルレンズシート4を組み合わせた透過型スクリーンの赤
と青の水平指向特性を示す特性図である。
【図9】本発明の透過型スクリーンのレンチキュラーレ
ンズシート3の表6に示す設計例の第一のレンチキュラ
ーレンズの断面輪郭形状を関数Z(r)で表したときの
2次微分係数d2Z(r)/Dr2の値を示す特性図であ
る。
【図10】表4に示した本発明の実施例のレンチキュラ
ーレンズシート3と、表2に示した従来技術によるフレ
ネルレンズシート4を組み合わせた透過型スクリーンの
緑の水平指向特性を示す特性図である。
【図11】表4に示した本発明の実施例のレンチキュラ
ーレンズシート3と、表2に示した従来技術による
【図12】表4に示した本発明の実施例のレンチキュラ
ーレンズシート3と、表に示した本発明の実施例のフレ
ネルレンズシート4を組み合わせた透過型スクリーンの
赤と青の水平指向特性を示す特性図である。
【図13】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの透過型スクリーン7に使用されるフレネルレンズシ
ート4の光束変換作用の概略を示す平面図である。
【図14】本発明の実施例の透過型スクリーンに表7に
示す設計例のフレネルレンズシート4を用いたときの、
フレネルレンズシート4からの赤、緑、青の各色の映像
光の主光線の出射角度の水平角度成分の特性図を示す。
【図15】本発明の実施例の透過型スクリーンに表8に
示す設計例のフレネルレンズシート4を用いたときの、
フレネルレンズシート4からの赤、緑、青の各色の映像
光の主光線の出射角度の水平角度成分の特性図を示す。
【図16】本発明の実施例の透過型スクリーンに表9に
示す設計例のフレネルレンズシート4を用いたときの、
フレネルレンズシート4からの赤、緑、青の各色の映像
光の主光線の出射角度の水平角度成分の特性図を示す。
【図17】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの透過型スクリーン7に使用されるフレネルレンズシ
−ト4の光束変換作用の概略を示す縦断面図である。
【図18】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トの投写光学系における、緑色用の投写レンズ6の射出
瞳20Gとフレネルレンズシート4の位置関係の概略を
示す斜視図である。
【図19】本発明の実施例のフレネルレンズシート4の
設計例による拡大倍率を示す特性図である。
【図20】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを2段重ねた場合の隣接する2つの注視点と、観視位
置A、及び観視位置Bとの位置関係の概略を示す縦断面
図である。
【図21】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを2段重ねた場合の隣接する2つの注視点付近(C
部)を拡大して示す縦断面図である。
【図22】本発明の背面投写型画像ディスプレイユニッ
トを2段重ねた場合の隣接する2つの注視点を、観視位
置A、Bから観視したときの、注視点a点の輝度Baと
注視点b点の輝度Bbの比率を対数表示した特性図であ
る。
【図23】本発明の第二の実施例の透過型スクリーンの
構成の概略を示す斜視図である。
【図24】本発明の第三の実施例の透過型スクリーンの
構成の概略を示す斜視図である。
【図25】本発明の第四の実施例の透過型スクリーンの
構成の概略を示す斜視図である。
【図26】一般的な一体型マルチスクリーンディスプレ
イ装置の一例を示す斜視図である。
【図27】図26に示すマルチスクリーンディスプレイ
装置の縦断面の要部を示す断面図である。
【図28】マルチスクリーンディスプレイ装置において
使用される透過型スクリーンの一例の要部を示す斜視図
である。
【図29】背面投写型画像ディスプレイユニットの投写
光学系を水平面上に展開したときの概略を示す平面図で
ある。
【図30】背面投写型画像ディスプレイユニットの投写
光学系に使用される従来技術の透過型スクリーン7の一
例の基本構成の要部を示す斜視図である。
【図31】図30に示したレンチキュラーレンズシート
3の第一、第二のレンチキュラーレンズが対向する部分
の縦断面を示す断面図である。
【図32】透過型スクリーンに映出された映像を観視す
るときの水平方向観視角α及び垂直方向観視角βを示す
概略斜視図である。
【図33】図30に示した従来技術の透過型スクリーン
7のレンチキュラーレンズシート3のA部の横断面にお
ける緑の光束の光線追跡図である。
【図34】図30に示した従来技術の透過型スクリーン
7のレンチキュラーレンズシート3のA部の横断面にお
ける赤(または青)の光束の光線追跡図である。
【図35】従来の背面投写型画像ディスプレイユニット
の透過型スクリーン7に使用されるフレネルレンズシー
ト4の光束変換作用の概略を示す平面図である。
【図36】レンズ形状を定義するための座標軸を示す説
明図である。
【図37】表1に示す従来技術の透過型スクリーン7の
レンチキュラーレンズシート3の光入射面15Lのレン
チキュラーレンズの断面輪郭形状を表す関数Z(r)の
2次微分係数Z″(r)の値を示す特性図である。
【図38】従来技術の透過型スクリーン7として、表1
に示したレンチキュラーレンズシート3と表2に示した
フレネルレンズシート4を用いた場合の緑の水平指向特
性を示す特性図である。
【図39】従来技術の透過型スクリーン7として、表1
に示したレンチキュラーレンズシート3と表2に示した
フレネルレンズシート4を用いた場合の赤と青の水平指
向特性を示す特性図である。
【図40】従来技術の透過型スクリーン7として、表1
に示したレンチキュラーレンズシート3と、表2に示し
たフレネルレンズシート4を用いた場合の赤と青の水平
指向特性を示す特性図である。
【図41】従来技術による一般的な透過型スクリーンの
垂直指向特性を示す特性図である。
【図42】表2に示す従来技術の透過型スクリーン7の
フレネルレンズシート4の赤、緑、青の投写光束の出射
角度の水平角度成分を示す特性図である。
【図43】レンチキュラーレンズの横断面における一般
的な縦球面収差を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1…マルチスクリーンディスプレイ装置本体、 2…スクリーン枠、 3…レンチキュラーレンズシート、 4a,4b,4c…フレネルレンズシート、 5a,5b…光路折り返し用ミラー、 6a,6b,6B,6G,6R…投写レンズ、 7…透過型スクリーン、 8,8R,8G,8B…投写型ブラウン管、 9R、9G、9B…光軸、 14,17,23,27…基材、 15,18,21,25…光入射面、 13…光吸収層、 16,19,22,26…光出射面、 12…凸形突起部、 15(S0)…光入射面、 16(S1)…光出射面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 繁 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所情報映像事業部内 (56)参考文献 特開 平4−157992(JP,A) 特開 平3−33838(JP,A) 特開 平1−182837(JP,A) 特開 昭63−265235(JP,A) 特開 昭63−32527(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/74 G03B 21/62

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1個の映像発生源に表示され
    る映像が前記映像発生源に対応して配置された投写レン
    ズで拡大投写されることにより、投写された前記映像の
    光線を透過させて映像観視側に出射し、前記映像を拡大
    表示する背面投写型画像ディスプレイ装置の透過型スク
    リーンにおいて、 前記透過型スクリーンは少なくとも1枚のレンチキュラ
    ーレンズシートを備え、前記レンチキュラーレンズシー
    トは、その映像発生源側の面形状をスクリーン画面垂直
    方向を長手方向とする第一のレンチキュラーレンズを複
    数個、スクリーン画面水平方向に連続的に配置した形状
    となし、その映像観視側のスクリーン面の形状を、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
    ラーレンズを複数個、前記第一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的に配置
    した形状となし、 前記第一のレンチキュラーレンズの断面輪郭形状を、映
    像発生源側に凸形で、かつ光軸に関してほぼ対称で、さ
    らに、映像の光線のうち第一のレンチキュラーレンズの
    レンズ面を光軸付近で通過する光線の結像位置が、第二
    のレンチキュラーレンズのレンズ面に至る手前にあっ
    て、かつ前記映像の光線のうち第一のレンチキュラーレ
    ンズのレンズ面を光軸から離れた場所で通過する光線の
    結像位置より光入射面側にあり、さらに、光軸にほぼ平
    行な映像の光線のうち、第一のレンチキュラーレンズの
    レンズ面を光軸から離れた場所で通過する光線は、光軸
    と交差せずに第二のレンチキュラーレンズのレンズ面に
    至る形状となすとともに、前記第一のレンチキュラーレ
    ンズの断面輪郭形状を表わす関数Z(r)の2次微分係
    数Z″(r)の値(但し、rは前記第一のレンチキュラ
    ーレンズの光軸から半径方向のレンズ面までの距離)
    は、相対半径(=r/(P/2):但し、Pを前記第一
    のレンチキュラーレンズのピッチ)が0から大きくなる
    につれて増加して極大値となり、前記相対半径がさらに
    大きくなると前記極大値から単調減少するものであっ
    て、 前記第二のレンチキュラーレンズの断面輪郭形状を、画
    像観視側に凸形で、かつ光軸に関してほぼ対称な形状と
    したことを特徴とする透過型スクリーン。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の透過型スクリーンにお
    いて、 前記2次微分係数Z″(r)の極大値となる相対半径は
    0.75付近であって、相対半径が0.90付近で前記
    2次微分係数Z″(r)の符号が正から負に反転するこ
    とを特徴とする透過型スクリーン。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の透過型スクリーンにお
    いて、 前記2次微分係数Z″(r)の前記極大値を前記相対半
    径が0のときの極小値で除して得られる比率pの値が、 【数9】 1.95<p<2.24 を満足することを特徴とする透過型スクリーン。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の透過型スクリーンにお
    いて、 前記2次微分係数Z″(r)の前記極大値を前記相対半
    径が0のときの極小値で除して得られる比率pの値が、 【数10】 2.08<p<2.23 を満足することを特徴とする透過型スクリーン。
  5. 【請求項5】 請求項2〜4のいずれか1つに記載の透
    過型スクリーンにおいて、 前記第一のレンチキュラーレンズのレンズ面での前記2
    次微分係数Z″(r)が前記極大値をとる半径の点r=
    1 と前記2次微分係数Z″(r)の符号が反転する半
    径の点r=h 2 とで前記光軸に平行に入射して屈折する
    それぞれの光線が前記第一のレンチキュラーレンズの光
    軸を横切る点の光軸方向のZ軸座標の値を、それぞれ、
    Z=L、Z=L′としたとき、前記第一のレンチキュラ
    ーレンズのレンズ面と前記第二のレンチキュラーレンズ
    のレンズ面との前記光軸上での面間距離tが、 【数11】 L<t<L′ となることを特徴とする透過型スクリーン。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1つに記載の透
    過型スクリーンにおいて、 前記レンチキュラーレンズシートの映像発生源側に、フ
    レネルレンズ面を少なくとも1面有するフレネルレンズ
    シートを配設されてなることを特徴とする透過型スクリ
    ーン。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の透過型スクリーンにお
    いて、 前記フレネルレンズシートの少なくとも映像発生源側の
    シート面に反射防止膜を設けたことを特徴とする透過型
    スクリーン。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1つに記載の透
    過型スクリーンにおいて、 前記レンチキュラーレンズシートの少なくとも映像発生
    源側のシート面に反射防止膜を設けたことを特徴とする
    透過型スクリーン。
  9. 【請求項9】 請求項1または2に記載の透過型スクリ
    ーンを備え、少なくとも1個の映像発生源に表示される
    映像を、前記映像発生源に対応して配置された投写レン
    ズにより、前記透過型スクリーン上に拡大投写して表示
    する背面投写型画像ディスプレイ装置において、 前記映像発生源のうち1個の映像発生源と前記1個の映
    像発生源に対応して配置される投写レンズとは、前記投
    写レンズから出射する投写光束の光軸が、前記透過型ス
    クリーンの画面のほぼ中心を通り、左右対称に投写され
    るように配置され、 前記透過型スクリーンは少なくとも1枚のフレネルレン
    ズシートを備え、前記フレネルレンズシートは光入射面
    と光出射面のうち少なくとも1面の形状がフレネルレン
    ズの形状をなし、前記フレネルレンズは、前記中央の投
    写レンズの有する射出瞳の虚像を結像させ、投写レンズ
    の射出瞳の中心を通る主光線の光束がフレネルレンズシ
    ートから出射するときに発散光束に変換される構成とし
    たことを特徴とする背面投写型画像ディスプレイ装置。
  10. 【請求項10】 請求項1または2に記載の透過型スク
    リーンを備え、赤色映像発生源、緑色映像発生源及び青
    色映像発生源に表示される映像を、前記の各映像発生源
    に対応して配置された投写レンズにより、前記透過型ス
    クリーン上に拡大投写して表示する背面投写型画像ディ
    スプレイ装置において、 前記緑色映像発生源と前記緑色映像発生源に対応して配
    置される緑用投写レン ズが、前記緑色用投写レンズの光
    軸が前記透過型スクリーンの画面中心を通り、前記投写
    レンズから出射する緑色映像光の投写光束が前記透過型
    スクリーンに左右対称に投写されるように配置され、前
    記赤色映像発生源と前記赤色映像発生源に対応する赤用
    投写レンズとの対と、前記青色映像発生源と前記青色映
    像発生源に対応する青用投写レンズとの対とが、前記緑
    色映像発生源と前記緑用投写レンズとの対を中心に画面
    水平方向にインラインに配置されるとともに、 前記赤用投写レンズの射出瞳の中心と前記透過型スクリ
    ーンの画面中心とを結ぶ直線と、前記青用投写レンズの
    射出瞳の中心と前記透過型スクリーンの画面中心とを結
    ぶ直線とが、いずれも、前記緑用投写レンズの射出瞳の
    中心と前記透過型スクリーンの画面中心とを結ぶ直線と
    スクリーン集中角θをなし、 前記透過型スクリーンは、光入射面と光出射面のうち少
    なくとも1面の形状がフレネルレンズ形状をなすフレネ
    ルレンズシートを少なくとも1枚備え、 前記緑用投写レンズの射出瞳のほぼ中心位置を前記フレ
    ネルレンズシートの物側共役点としたときに前記フレネ
    ルレンズシートの像側共役点が前記フレネルレンズシー
    トの映像発生源側に位置するとともに、前記透過型スク
    リーンの画面中心を通る法線の画像発生源側から画像観
    視側に向かう方向をZ方向とし、前記フレネルレンズシ
    ートから出射する赤色映像光と青色映像光の出射光線が
    水平面上に投影されたときにZ方向となす角度をそれぞ
    れ赤色映像光の出射角度の水平角度成分α R 、青色映像
    光の出射角度の水平角度成分α B として、前記赤色映像
    光の出射角度の水平角度成分α R と前記青色映像光の出
    射角度の水平角度成分α B とが画面全域でほぼ等しくな
    るように、前記フレネルレンズの形状が定められ、 前記レンチキュラーレンズシートは、前記フレネルレン
    ズシートの観視側に配置された構成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。
  11. 【請求項11】 請求項9または10に記載の背面投写
    型画像ディスプレイ装置を少なくとも1段以上積み重ね
    てなるマルチスクリーンディスプレイ装置。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載のマルチスクリーン
    ディスプレイ装置において、 前記の各背面投写型画像ディスプレイ装置の前記レンチ
    キュラーレンズシートは、互いに他の背面投写型画像デ
    ィスプレイ装置の前記レンチキュラーレンズシ ートと継
    ぎ目なく連続して構成されていることを特徴とするマル
    チスクリーンディスプレイ装置。
  13. 【請求項13】 請求項11または12に記載のマルチ
    スクリーンディスプレイ装置において、 前記背面投写型画像ディスプレイ装置のうち隣接する背
    面投写型画像ディスプレイ装置のそれぞれの前記透過型
    スクリーンのフレネルレンズシートから出射する前記発
    散光束同士が、その隣接部で互いに重なるように構成さ
    れたことを特徴とするマルチスクリーンディスプレイ装
    置。
  14. 【請求項14】 請求項11〜13のいずれか1つに記
    載のマルチスクリーンディスプレイ装置において、 上下に隣接する前記背面投写型画像ディスプレイ装置の
    うち上側に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置
    の画面垂直方向下端の中央に位置する注視点aと、下側
    に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置の画面垂
    直方向上端の中央に位置して前記注視点aにほぼ隣接す
    る注視点bとについて、前記下側に配置された背面投写
    型画像ディスプレイ装置から正面方向に5m離れた観視
    点から前記注視点aと注視点bとを見たときのスクリー
    ン輝度を、それぞれ、Ba、Bbとしたとき、輝度Ba
    とBbの比が、 【数12】 10・log(Ba/Bb)<1.0 の関係を満足することを特徴とするマルチスクリーンデ
    ィスプレイ装置。
  15. 【請求項15】 請求項11〜13のいずれか1つに記
    載のマルチスクリーンディスプレイ装置において、 上下に隣接する前記背面投写型画像ディスプレイ装置の
    うち上側に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置
    の画面垂直方向下端の中央に位置する注視点aと、下側
    に配置された背面投写型画像ディスプレイ装置の画面垂
    直方向上端の中央に位置して前記注視点aにほぼ隣接す
    る注視点bとについて、前記下側に配置された背面投写
    型画像ディスプレイ装置から正面方向に3m離れた観視
    点から前記注視点aと注視点bとを見たときのスクリー
    ン輝度を、それぞれ、Ba、Bbとしたとき、輝度Ba
    とBbの比が、 【数13】 10・log(Ba/Bb)<1.0 の関係を満足することを特徴とするマルチスクリーンデ
    ィスプレイ装置。
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