JP3474358B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

投写型表示装置

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JP3474358B2 JP10308296A JP10308296A JP3474358B2 JP 3474358 B2 JP3474358 B2 JP 3474358B2 JP 10308296 A JP10308296 A JP 10308296A JP 10308296 A JP10308296 A JP 10308296A JP 3474358 B2 JP3474358 B2 JP 3474358B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はライトバルブ(Li
ght valve)に形成された光学像が照明光で照
射され、この光学像が投写レンズを通してスクリーン上
に投写される投写型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】大画面の映像を表示するために、小さな
ライトバルブ上に映像信号に応じた光学像を形成し、こ
の光学像を照明光で照射し、投写レンズを通してこの光
学像を背面投写型スクリーン上に拡大して投写する投写
型表示装置が開発されている。従来、上記のライトバル
ブとしてはCRT(Cathode−ray tube
s)が用いられているが、最近は、画素がマトリックス
状に配列された液晶パネルが用いられることが多い。
【0003】上記の背面投写型スクリーンとしては、通
常、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとの組み合
わせからなる2枚式のスクリーンが用いられる(例え
ば、アメリカ特許4,432,010号を参照)。上記
2枚式の背面投写型スクリーンを用いた投写型表示装置
の概略斜視図を図1に示す。図1において、液晶パネル
からなるライトバルブ2が照射系1からの光により照射
される。液晶パネル2に形成された光学像が投写レンズ
3により拡大され、この拡大像がフレネルレンズ4とレ
ンチキュラーレンズ5とからなる2枚式のスクリーン6
の面上に結像される。ここで、フレネルレンズ4は入射
した光の方向を観察者の位置する方向に向ける機能を有
する。また、レンチキュラーレンズ5はフレネルレンズ
4から出た光を水平方向および垂直方向の所望の角度に
所望の割合で分散させる機能を有する。
【0004】一方、液晶パネルにおけるマトリックス状
配列としては、ストライプ型とデルタ型とがある。デル
タ型液晶パネルの1種で一つの液晶画素内に3原色のカ
ラー画素が配置されたものの概略平面パターンを図2に
示す。このデルタ型液晶パネルでは、一つの液晶画素に
赤(R)、緑(G)および青(B)の合成色が表示され
る。図2に示すデルタ型液晶パネルでは、赤(R)、緑
(G)および青(B)の各色ごとに1枚の液晶パネルが
配置され、投写レンズの入射側で3色が合成されること
によってフルカラー表示が行われる。このような構成の
デルタ型液晶パネルは3パネル方式と称されるもので、
例えば、テレビジョン学会技術報告第16巻第13号第
65〜70頁「ハイビジョン用背面投射型液晶ディスプ
レイの光学系」加藤ほか著(1992年)に記載されて
いる。
【0005】次に、デルタ型液晶パネルの1種で各一つ
の液晶画素内に3原色のカラー画素のうちの1色のみが
配置されたものの概略平面パターンを図3に示す。この
デルタ型液晶パネルでは、各一つの液晶画素に赤
(R)、緑(G)または青(B)の1色のみが表示され
る。このような構成のデルタ型液晶パネルは1パネル方
式と称されるもので、例えば、テレビジョン学会技術報
告第19巻第8号第1〜5頁「モザイクカラーフィルタ
ーを用いない高輝度単板プロジェクション方式」中西ほ
か著(1995年)に記載されている。1パネル方式で
は3パネル方式に比べて3倍の解像度が必要とされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ライトバル
ブ2の液晶画素がマトリックス状の配列を有している
と、上記の投写型表示装置によってスクリーン6上に拡
大されて結像された像もマトリックス状を形成する。ラ
イトバルブ2の液晶画素がストライプ型の配列を有して
いると、スクリーン6上の像もストライプ状を形成す
る。ここで、レンチキュラーレンズ5が例えば水平方向
に周期構造を有していると、上記のマトリックス状の画
素像またはストライプ状の画素像の周期とレンチキュラ
ーレンズの水平方向の周期構造との空間周波数の差によ
って水平方向にモアレが発生する。モアレが発生するこ
とによってスクリーン上の投写像(映像)が見えにくく
なる。
【0007】そこで、モアレの発生を防止し、モアレを
目立ちにくくするための技術が開発されている。例え
ば、特開昭62−236282号公報には、レンチキュ
ラーレンズのピッチに対する投写像の画素ピッチ(ピッ
チ比)が2倍以下になるように構成した表示装置が示さ
れている。また、特開平2−97991号公報には、最
長モアレ波長が最小値になるようにピッチ比を設定した
表示装置が示されている。後者についてより具体的に述
べると、特開平2−97991号公報には、投写像の画
素のピッチをP、スクリーンのレンチキュラーレンズの
ピッチをPL でそれぞれ表した場合、ピッチ比P/PL
がn+1/2(nは正の整数である。)を満足するよう
にピッチ比を選択して設計することにより、モアレを目
立たなくする技術が示されている。
【0008】しかしながら、ある種類のマトリックス状
配列を有する液晶パネルに対して上記従来の技術で知ら
れた方法で設計されたスクリーンを使用した場合に、非
常に目立つモアレが発生することが確認された。
【0009】本発明はかかる課題に鑑みてなされたもの
で、モアレを目立ちにくくし、良好な画像が得られる投
写型表示装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の投写型表示装置は、ライトバルブを照射する光源
と、画素がデルタ型のマトリックス状に配列されてお
り、一つの画素内に3原色のカラー画素が配置され、一
つの画素に赤(R)、緑(G)および青(B)の合成色
が表示されるライトバルブと、上記ライトバルブからの
出力光を受けて上記ライトバルブ上の映像を投写する投
写レンズと、一方向に周期構造を有し、投写像が形成さ
れるレンチキュラーレンズを含むスクリーンとを備え、
上記レンチキュラーレンズの周期構造のピッチをP
表し、該周期構造に対応する方向の上記レンチキュラー
レンズ面上における投写像のピッチをPで表した場合、
下記の式(1)において0.41<m1<0.57とし
たとき、PおよびPが式(1)、 (P/P)・m1=n+1/2 (但し、nは1また
は2である。) (1) を満足する(ただし、PLがPの0.27〜0.30倍
および0.21〜0.23倍の範囲内のものを除く)
【0011】また、上記課題を解決する本発明の他の投
写型表示装置は、ライトバルブを照射する光源と、画素
がデルタ型のマトリックス状に配列されており、各一つ
の画素内に3原色のカラー画素のうちの1色のみが配置
され、各一つの画素に赤(R)、緑(G)または青
(B)の1色のみが表示されるライトバルブと、上記ラ
イトバルブからの出力光を受けて上記ライトバルブ上の
映像を投写する投写レンズと、一方向に周期構造を有
し、投写像が形成されるレンチキュラーレンズを含むス
クリーンとを備え、上記レンチキュラーレンズの周期構
造のピッチをPで表し、該周期構造に対応する方向の
上記レンチキュラーレンズ面上における投写像のピッチ
をPで表した場合、下記の式(2)において1.46<
m2<1.59としたとき、PおよびPが式(2)、 (P/P)・m2=n+1/2 (但し、nは1,
2,3または4である。) (2) を満足する(ただし、PLがPの0.37〜0.43倍
および0.60〜0.75倍の範囲内のものを除く)
【0012】フレネルレンズとレンチキュラーレンズと
の組み合わせからなる2枚式のスクリーンを用いた投写
型表示装置の構造の一例を図1に示す。図1に示す投写
型表示装置においては、液晶パネルからなるライトバル
ブ2が照射系1により照射され、液晶パネル上の光学像
が投写レンズ3により拡大されてフレネルレンズ4およ
びレンチキュラーレンズ5からなる2枚式スクリーン6
の面上に結像される。図1に示す構造は従来の投写型表
示装置と同様のものである。
【0013】
【実施例】図2に示すような、液晶画素がデルタ型のマ
トリックス状に配列されており、一つの液晶画素内に3
原色のカラー画素が配置され、一つの液晶画素に赤
(R)、緑(G)および青(B)の合成色が表示される
液晶パネルを用いて図1に示す構造を有する背面投写型
表示装置を作製した。0.33mmピッチのレンチキュ
ラーレンズまたは0.52mmピッチのレンチキュラー
レンズを使用してモアレの観察を行った結果を表1に示
す。ここで、投写型表示装置の投写レンズとしてズーム
が可能なものを用い、レンチキュラーレンズに投写され
る像のピッチを変えることによって表1に示す評価を行
った。なお、表1に示すピッチの範囲においては、表1
中に具体的に画素の投写像のピッチについての数値が表
示されていない場合でもモアレの観察を行っている。
【0014】
【表1】
【0015】表に示した評価結果は目視によるモアレ判
定結果であり、○はモアレが見えない、△は微少にモア
レが観察されるが許容できる、×はモアレが目立ち実用
的でないことを表わす。
【0016】表1より明らかなように、上記の式(1)
において0.41<m1<0.57の範囲で実用上問題
がない。m1が1である従来の条件であれば、モアレが
非常に目立ち実用的ではない。ここで、レンチキュラー
レンズのピッチを小さくするほど、その加工が困難であ
る。また、液晶画素の投写像のピッチが大きくなるほど
解像度が悪くなる。これらの理由から式(1)において
nは1か2であることが好ましい。
【0017】図3に示すような、液晶画素がデルタ型の
マトリックス状に配列されており、各一つの液晶画素内
に3原色のカラー画素のうちの1色のみが配置され、各
一つの液晶画素に赤(R)、緑(G)または青(B)の
1色のみが表示される液晶パネルを用いて図1に示す構
造を有する背面投写型表示装置を作製した。0.33m
mピッチのレンチキュラーレンズまたは0.52mmピ
ッチのレンチキュラーレンズを使用してモアレの観察を
行った結果を表2および表3に示す。ここで、投写型表
示装置の投写レンズとしてズームが可能なものを用い、
レンチキュラーレンズに投写される像のピッチを変える
ことによって表2および表3に示す評価を行った。な
お、表2および表3に示すピッチの範囲においては、表
2および表3中に具体的に画素の投写像のピッチについ
ての数値が表示されていない場合でもモアレの観察を行
っている。
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】表2および表3に示した評価結果は目視に
よるモアレ判定結果であり、○はモアレが見えない、△
は微少にモアレが観察されるが許容できる、×はモアレ
が目立ち実用的でないことを表わす。
【0021】表2および表3より明らかなように、各一
つの液晶画素に赤(R)、緑(G)または青(B)の1
色のみが表示される液晶パネルを用いると、上記の式
(2)において1.46<m2<1.59の範囲で実用
上問題がない。なお、画素の大きさやレンチキュラーレ
ンズの粗さの点から式(2)においてnは3または4で
あることが好ましい。
【0022】
【発明の効果】以上述べたごとく本発明によれば、レン
チキュラーレンズの周期構造のピッチと該レンチキュラ
ーレンズ面上におけるレンチキュラーレンズの周期構造
に対応する方向の画素の像のピッチとの比を特定範囲と
することにより、モアレが低減され、それにより画像品
質の良好な投写型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】投写型表示装置の構成を示す概略斜視図であ
る。
【図2】一つの液晶画素内に3原色を表示するタイプの
デルタ型配列の液晶パネルの概略平面図である。
【図3】一つの液晶画素内に1原色のみを表示するタイ
プのデルタ型配列の液晶パネルの概略平面図である。
【符号の説明】
1.照射系 2.ライトバルブ 3.投写レンズ 4.フレネルレンズ 5.レンチキュラーレンズ 6.スクリーン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/62 G02B 27/18 G02F 1/13 505 G03B 21/00 H04N 5/74

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ライトバルブを照射する光源と、画素が
    デルタ型のマトリックス状に配列されており、一つの画
    素内に3原色のカラー画素が配置され、一つの画素に赤
    (R)、緑(G)および青(B)の合成色が表示される
    ライトバルブと、上記ライトバルブからの出力光を受け
    て上記ライトバルブ上の映像を投写する投写レンズと、
    一方向に周期構造を有し、投写像が形成されるレンチキ
    ュラーレンズを含むスクリーンとを備え、上記レンチキ
    ュラーレンズの周期構造のピッチをPで表し、該周期
    構造に対応する方向の上記レンチキュラーレンズ面上に
    おける投写像のピッチをPで表した場合、下記の式
    (1)において0.41<m1<0.57としたとき、
    およびPが式(1)、 (P/P)・m1=n+1/2 (但し、nは1また
    は2である。) (1) を満足する投写型表示装置(ただし、PLがPの0.2
    7〜0.30倍および0.21〜0.23倍の範囲内の
    ものを除く)
  2. 【請求項2】 ライトバルブを照射する光源と、画素が
    デルタ型のマトリックス状に配列されており、各一つの
    画素内に3原色のカラー画素のうちの1色のみが配置さ
    れ、各一つの画素に赤(R)、緑(G)または青(B)
    の1色のみが表示されるライトバルブと、上記ライトバ
    ルブからの出力光を受けて上記ライトバルブ上の映像を
    投写する投写レンズと、一方向に周期構造を有し、投写
    像が形成されるレンチキュラーレンズを含むスクリーン
    とを備え、上記レンチキュラーレンズの周期構造のピッ
    チをPで表し、該周期構造に対応する方向の上記レン
    チキュラーレンズ面上における投写像のピッチをPで表
    した場合、下記の式(2)において1.46<m2<
    1.59としたとき、PおよびPが式(2)、 (P/P)・m2=n+1/2 (但し、nは1,
    2,3または4である。) (2) を満足する投写型表示装置(ただし、PLがPの0.3
    7〜0.43倍および0.60〜0.75倍の範囲内の
    ものを除く)
  3. 【請求項3】 式(2)においてnが3または4である
    請求項3記載の投写型表示装置。
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