JP3531494B2 - 投写型画像ディスプレイ装置及びそれに用いるスクリーン - Google Patents
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- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/54—Accessories
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- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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- Projection Apparatus (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投写型テレビジョ
ン装置等の投写型画像ディスプレイ装置及びそれに用い
るスクリーンに係り、特に、画像発生源として画素がマ
トリックス状に配列された構造を持つ光学素子（例え
ば、液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micro mirror Devic
e）素子等が用いた装置において、外光の映り込みが小
さくコントラスト低下を最小限に押さえかつ、モアレに
よる画質の低下が軽減された投写型デイスプレイ装置及
びそれに用いられるスクリーンに関する。
ン装置等の投写型画像ディスプレイ装置及びそれに用い
るスクリーンに係り、特に、画像発生源として画素がマ
トリックス状に配列された構造を持つ光学素子（例え
ば、液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micro mirror Devic
e）素子等が用いた装置において、外光の映り込みが小
さくコントラスト低下を最小限に押さえかつ、モアレに
よる画質の低下が軽減された投写型デイスプレイ装置及
びそれに用いられるスクリーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】映像ソースの多様化に伴い、大画面の投
写光学装置として軽量、低価格、コンパクトと言う市場
性から投写型画像ディスプレイ装置が、市場に広く普及
している。こうしたなかで、液晶パネルの精細度と開口
率の大幅な向上により、近年投写型画像ディスプレイ装
置に使用する映像発生源として液晶パネルを用いたセッ
トが上市され始めている。この投写型画像ディスプレイ
装置は、液晶パネルに表示された原画像を投写用レンズ
装置によりスクリーン上に拡大してフルカラーの映像を
表示する構成となっている。
写光学装置として軽量、低価格、コンパクトと言う市場
性から投写型画像ディスプレイ装置が、市場に広く普及
している。こうしたなかで、液晶パネルの精細度と開口
率の大幅な向上により、近年投写型画像ディスプレイ装
置に使用する映像発生源として液晶パネルを用いたセッ
トが上市され始めている。この投写型画像ディスプレイ
装置は、液晶パネルに表示された原画像を投写用レンズ
装置によりスクリーン上に拡大してフルカラーの映像を
表示する構成となっている。
【０００３】この投写型画像ディスプレイ装置の光学系
は、特開平９−９６７５９号公報の図１９に示されたよ
うに液晶パネルを３枚使用する３板方式と、特開平４−
６０５３８号公報の図１に示されたように液晶パネルを
１枚のみを使用する単板方式がある。まず、単板式（液
晶パネル１枚使用）光学系の構成を図１を用いて説明す
る。図１に示したようにメタルハライドランプ（他にキ
セノン、ハロゲン、高圧水銀ランプ）等の白色光源２８
から発した光束を反射ミラー２９により、集光レンズ２
７に効率良く入射させ、コリメータレンズ２６によって
ほぼ平行な白色光とする。コリメータレンズ２６の前方
には３種類のダイクロイックミラー２３、２４、２５が
配置されている。各ダイクロイックミラー２３、２４、
２５はそれぞれ緑、赤、青の各波長の光を選択的に反射
し他を透過させる特性を有している。図中のＲ、Ｇ、Ｂ
はそれぞれダイクロイックミラーにより分離された赤、
緑、青の光を表す。本従来例では、赤色光線を基準に青
色光線と緑色光線が斜め方向から液晶パネル２２に入射
する構成となっている。
は、特開平９−９６７５９号公報の図１９に示されたよ
うに液晶パネルを３枚使用する３板方式と、特開平４−
６０５３８号公報の図１に示されたように液晶パネルを
１枚のみを使用する単板方式がある。まず、単板式（液
晶パネル１枚使用）光学系の構成を図１を用いて説明す
る。図１に示したようにメタルハライドランプ（他にキ
セノン、ハロゲン、高圧水銀ランプ）等の白色光源２８
から発した光束を反射ミラー２９により、集光レンズ２
７に効率良く入射させ、コリメータレンズ２６によって
ほぼ平行な白色光とする。コリメータレンズ２６の前方
には３種類のダイクロイックミラー２３、２４、２５が
配置されている。各ダイクロイックミラー２３、２４、
２５はそれぞれ緑、赤、青の各波長の光を選択的に反射
し他を透過させる特性を有している。図中のＲ、Ｇ、Ｂ
はそれぞれダイクロイックミラーにより分離された赤、
緑、青の光を表す。本従来例では、赤色光線を基準に青
色光線と緑色光線が斜め方向から液晶パネル２２に入射
する構成となっている。
【０００４】液晶パネル２２には、赤、緑、青の３原色
に対応した画素が設けられ、それぞれの画素は、映像信
号の輝度信号のレベルに対応した光透過率が得られるよ
うに設定されている。このため、映像信号のレベルに合
わせて赤、緑、青の光が変調され液晶パネル上に所望の
映像を得ることが出来る。この液晶パネル２２上に表示
された画像を投写用レンズ装置２１によってスクリーン
２０上に拡大投写する。
に対応した画素が設けられ、それぞれの画素は、映像信
号の輝度信号のレベルに対応した光透過率が得られるよ
うに設定されている。このため、映像信号のレベルに合
わせて赤、緑、青の光が変調され液晶パネル上に所望の
映像を得ることが出来る。この液晶パネル２２上に表示
された画像を投写用レンズ装置２１によってスクリーン
２０上に拡大投写する。
【０００５】液晶パネル２２から出射する映像光を効率
良く投写レンズ装置２１に取り込むために、液晶パネル
２２と投写レンズ装置２１の間に集光作用のある凸レン
ズを設けた光学系も存在する（図１には図示せず）。
良く投写レンズ装置２１に取り込むために、液晶パネル
２２と投写レンズ装置２１の間に集光作用のある凸レン
ズを設けた光学系も存在する（図１には図示せず）。
【０００６】白色光源２８は、自身の発熱により、また
液晶パネル（偏光板も含め）は、入射した光の吸収によ
り発熱し、それぞれ破損の原因になる。そこで、温度上
昇を軽減する為に、冷却ファン（図示せず）により、強
制冷却することで所望の温度範囲で使用することが可能
となっている。
液晶パネル（偏光板も含め）は、入射した光の吸収によ
り発熱し、それぞれ破損の原因になる。そこで、温度上
昇を軽減する為に、冷却ファン（図示せず）により、強
制冷却することで所望の温度範囲で使用することが可能
となっている。
【０００７】図２は、従来の３板式（液晶パネル３枚使
用）光学系の実施例を示したものである。図１に示した
光学系と同じ構成部品には同一番号が付してある。メタ
ルハライドランプ（他にキセノン、ハロゲン、高圧水銀
ランプ）等の白色光源２８から発した光束を反射ミラー
２９により、略平行光束として、コリメートされ前方の
２種類のダイクロイックミラー３１、３２により色分離
され、対応する液晶パネル３３、３４、３５に入射する
構成となっている。それぞれの液晶パネルに映出された
映像を色合成プリズムにて合成し、投写用レンズ装置２
１によりスクリーン２０上に拡大投写する構成となって
いる。図１の従来例と同様の働きをするために説明は省
略する。
用）光学系の実施例を示したものである。図１に示した
光学系と同じ構成部品には同一番号が付してある。メタ
ルハライドランプ（他にキセノン、ハロゲン、高圧水銀
ランプ）等の白色光源２８から発した光束を反射ミラー
２９により、略平行光束として、コリメートされ前方の
２種類のダイクロイックミラー３１、３２により色分離
され、対応する液晶パネル３３、３４、３５に入射する
構成となっている。それぞれの液晶パネルに映出された
映像を色合成プリズムにて合成し、投写用レンズ装置２
１によりスクリーン２０上に拡大投写する構成となって
いる。図１の従来例と同様の働きをするために説明は省
略する。
【０００８】また、白色光源２８と液晶パネル（偏光板
も含め）の強制冷却についても図１と同様である。また
近年光の利用効率を向上するため、光源から発した光を
偏光ビームスプリッタによりＰ偏光とＳ偏光を合成する
偏光合成機能を有した照明系が主流となっている。
も含め）の強制冷却についても図１と同様である。また
近年光の利用効率を向上するため、光源から発した光を
偏光ビームスプリッタによりＰ偏光とＳ偏光を合成する
偏光合成機能を有した照明系が主流となっている。
【０００９】以上説明した光学系を使用した背面投写型
画像ディスプレイ装置を図３、図４に示す。１１は光源
を含む照明系、１２は投写レンズ、１３は光路折り返し
ミラー１４はスクリーン、１５は筐体を示す。投写レン
ズの投写距離（投写レンズからスクリーンまでの間隔）
を短くすることで、折り返しミラー１枚でもコンパクト
なセットが実現できる。またスクリーンとしては、図１
０に示したブラウン管４３を使用した投写型画像ディス
プレイ装置で使用しているレンチキュラーレンズシート
５２とフレネルレンズシート５１から成る2枚構成のも
のが一般的である。
画像ディスプレイ装置を図３、図４に示す。１１は光源
を含む照明系、１２は投写レンズ、１３は光路折り返し
ミラー１４はスクリーン、１５は筐体を示す。投写レン
ズの投写距離（投写レンズからスクリーンまでの間隔）
を短くすることで、折り返しミラー１枚でもコンパクト
なセットが実現できる。またスクリーンとしては、図１
０に示したブラウン管４３を使用した投写型画像ディス
プレイ装置で使用しているレンチキュラーレンズシート
５２とフレネルレンズシート５１から成る2枚構成のも
のが一般的である。
【００１０】詳細を図１２及び図１３に示す。図１２に
示したスクリーンと図１３に示したスクリーンの違いは
フレネルシート５１の映像光入斜面に画面水平方向を長
手方向としたレンチキュラーレンズ５８を設けてあるか
否かである。
示したスクリーンと図１３に示したスクリーンの違いは
フレネルシート５１の映像光入斜面に画面水平方向を長
手方向としたレンチキュラーレンズ５８を設けてあるか
否かである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の投写型ブラウン
管を使用した背面投写型画像ディスプレイ装置で使用し
ているレンチキュラーレンズシート５２とフレネルレン
ズシート５１から成る２枚構成のスクリーンにおいて、
レンチキュラーレンズシート５２の映像観視側に設けた
光吸収層５７の画面水平方向の幅はレンチキュラーレン
ズ部の幅に比べて大きく出来ないため、外光の映り込み
を一定量より小さくできずコントラスト低下を一定量以
上に押さ込めないという解決すべき第１の問題点が存在
する。
管を使用した背面投写型画像ディスプレイ装置で使用し
ているレンチキュラーレンズシート５２とフレネルレン
ズシート５１から成る２枚構成のスクリーンにおいて、
レンチキュラーレンズシート５２の映像観視側に設けた
光吸収層５７の画面水平方向の幅はレンチキュラーレン
ズ部の幅に比べて大きく出来ないため、外光の映り込み
を一定量より小さくできずコントラスト低下を一定量以
上に押さ込めないという解決すべき第１の問題点が存在
する。
【００１２】以下その理由につき説明する。
【００１３】図１１は従来の投写型ブラウン管を使用し
た背面投写型画像ディスプレイ装置の一般的であるの投
写光学系を水平面上展開した時の概略を示す平面図であ
る。
た背面投写型画像ディスプレイ装置の一般的であるの投
写光学系を水平面上展開した時の概略を示す平面図であ
る。
【００１４】図１１において７Ｒ、７Ｇ，７Ｂはそれぞ
れ赤、緑、青投写型ブラウン管、８Ｒ、８Ｇ，８Ｂはそ
れぞれそれぞれ赤、緑、青投写型ブラウン管７Ｒ、７
Ｇ，７Ｂ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。背面投写型画像デ
ィスプレイ装置の投写光学系には、本来、投写光束１０
Ｒ、１０Ｇ，１０Ｂを折り返す為の反射鏡が存在する
が、図３４ではこの反射鏡は省略している。また、１３
Ｒ、１３Ｇ，１３Ｂはそれぞれ投写レンズ８Ｒ、８Ｇ、
８Ｂの光軸であり、スクリーン４０の中心付近の一点Ｓ
０において、光軸集中角θで交わっている。
れ赤、緑、青投写型ブラウン管、８Ｒ、８Ｇ，８Ｂはそ
れぞれそれぞれ赤、緑、青投写型ブラウン管７Ｒ、７
Ｇ，７Ｂ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。背面投写型画像デ
ィスプレイ装置の投写光学系には、本来、投写光束１０
Ｒ、１０Ｇ，１０Ｂを折り返す為の反射鏡が存在する
が、図３４ではこの反射鏡は省略している。また、１３
Ｒ、１３Ｇ，１３Ｂはそれぞれ投写レンズ８Ｒ、８Ｇ、
８Ｂの光軸であり、スクリーン４０の中心付近の一点Ｓ
０において、光軸集中角θで交わっている。
【００１５】図１１において、投写光束１０Ｒ、１０
Ｇ，１０Ｂは広がりながらスクリーン４０に入射してい
る。これに伴い特定の一色、例えば、赤の投写光束につ
いてみると投写レンズ８Ｒからスクリーン４０上の各画
素に至る主光線は相互に平行ではなく、スクリーン４０
上の中心画素に至る主光線から遠ざかっている。このと
き、スクリーン４０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。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
トを低減するために図１２及び図１３に示した従来技術
によるスクリーンにおいてはフレネルレンズシート５１
が入斜面全面に広がって入射する映像光束が、赤、緑、
青の色ごとにほぼ平行光束となるように、出射面５３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５２に入射させる機能を有している。
Ｇ，１０Ｂは広がりながらスクリーン４０に入射してい
る。これに伴い特定の一色、例えば、赤の投写光束につ
いてみると投写レンズ８Ｒからスクリーン４０上の各画
素に至る主光線は相互に平行ではなく、スクリーン４０
上の中心画素に至る主光線から遠ざかっている。このと
き、スクリーン４０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。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
トを低減するために図１２及び図１３に示した従来技術
によるスクリーンにおいてはフレネルレンズシート５１
が入斜面全面に広がって入射する映像光束が、赤、緑、
青の色ごとにほぼ平行光束となるように、出射面５３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５２に入射させる機能を有している。
【００１６】図１４及び、図１５はレンチキュラーレン
ズの画面水平方向断面図である。
ズの画面水平方向断面図である。
【００１７】これらの図において、５４は映像光入射面
に設けたレンチキュラーレンズ面、５６は映像光出射面
に設けたレンチキュラーレンズ面である。
に設けたレンチキュラーレンズ面、５６は映像光出射面
に設けたレンチキュラーレンズ面である。
【００１８】特開昭５８−５９４３６号公報により開示
された従来技術によれば、入射面のレンチキュラーレン
ズ５４は楕円柱面の一部であり、その楕円は入射面５４
と出射面５６の厚さ方向（図面中ｌ、ｌ’により示す）
を長軸方向とし、楕円の２焦点のうち１焦点が基材２０
の内部に位置し、他の１焦点が出射面２２付近に位置す
るように構成されている。また、楕円の離心率ｅは基材
の屈折率ｎのほぼ逆数となるように選ばれている。
された従来技術によれば、入射面のレンチキュラーレン
ズ５４は楕円柱面の一部であり、その楕円は入射面５４
と出射面５６の厚さ方向（図面中ｌ、ｌ’により示す）
を長軸方向とし、楕円の２焦点のうち１焦点が基材２０
の内部に位置し、他の１焦点が出射面２２付近に位置す
るように構成されている。また、楕円の離心率ｅは基材
の屈折率ｎのほぼ逆数となるように選ばれている。
【００１９】こうすることで、楕円の長軸に平行に入射
面レンチキュラーレンズに入射した光線は、全て出斜面
５６付近の焦点に収束し、この焦点からスクリーン画
面水平方向に拡散される。
面レンチキュラーレンズに入射した光線は、全て出斜面
５６付近の焦点に収束し、この焦点からスクリーン画
面水平方向に拡散される。
【００２０】一方、出射面に設けたレンチキュラーレン
ズ５６は出射面の表面において入射面の楕円柱面とほぼ
対称な楕円柱面としている。この出射面のレンチキュラ
ーレンズ面は図１４に示す緑の入射光束６０に対し、出
射光の指向特性をほぼ光軸（図面中ｌ、ｌ'）と平行に
する機能を有している。さらに図１５に示すように赤、
青の斜め方向から入射する光束６２に対しても、出射光
の指向特性をほぼ光軸（図面中ｌ、ｌ'）と平行にする
機能を有している。また、この時出射面近傍では発生す
るコマ収差のため光束が一点に集光せず、画面水平方向
に広がりを持つ。
ズ５６は出射面の表面において入射面の楕円柱面とほぼ
対称な楕円柱面としている。この出射面のレンチキュラ
ーレンズ面は図１４に示す緑の入射光束６０に対し、出
射光の指向特性をほぼ光軸（図面中ｌ、ｌ'）と平行に
する機能を有している。さらに図１５に示すように赤、
青の斜め方向から入射する光束６２に対しても、出射光
の指向特性をほぼ光軸（図面中ｌ、ｌ'）と平行にする
機能を有している。また、この時出射面近傍では発生す
るコマ収差のため光束が一点に集光せず、画面水平方向
に広がりを持つ。
【００２１】実際のレンチキュラーレンズシート５２は
図１２及び図１３に示したように内部に拡散材５８が存
在するため実際には光束はさらに広がる。このため原理
的に光吸収層５７の画面水平方向の幅をレンズ面の幅に
対して大きくできないので、外光の映り込みによる反射
光を小さくできずコントラスト低下を一定量以上に押さ
込めない。
図１２及び図１３に示したように内部に拡散材５８が存
在するため実際には光束はさらに広がる。このため原理
的に光吸収層５７の画面水平方向の幅をレンズ面の幅に
対して大きくできないので、外光の映り込みによる反射
光を小さくできずコントラスト低下を一定量以上に押さ
込めない。
【００２２】また、上述したように赤、青の斜め方向か
ら入射する光束６２は出射面近傍で発生するコマ収差の
ため光束が一点に集光せず、画面水平方向に広がりを持
つためレンチキュラーレンズ面の幅も小さくできない。
このため、入射面と出射面の両面にレンチキュラーレン
ズを設けた従来方式のレンチキュラーレンズシートでは
画面水平方向のレンチキュラーレンズピッチを小さく出
来ない。（最小で0.5ｍｍ程度）という第２の問題点が
ある。このため従来の背面投写型画像ディスプレイ装置
の総合的なフォーカス性能（水平解像度）は投写型ブラ
ウン管と投写レンズの性能に比べて劣るレンチキュラー
レンズのレンズピッチにより支配されていた。
ら入射する光束６２は出射面近傍で発生するコマ収差の
ため光束が一点に集光せず、画面水平方向に広がりを持
つためレンチキュラーレンズ面の幅も小さくできない。
このため、入射面と出射面の両面にレンチキュラーレン
ズを設けた従来方式のレンチキュラーレンズシートでは
画面水平方向のレンチキュラーレンズピッチを小さく出
来ない。（最小で0.5ｍｍ程度）という第２の問題点が
ある。このため従来の背面投写型画像ディスプレイ装置
の総合的なフォーカス性能（水平解像度）は投写型ブラ
ウン管と投写レンズの性能に比べて劣るレンチキュラー
レンズのレンズピッチにより支配されていた。
【００２３】さらに、レンチキュラーレンズのピッチを
小さくできないため、画像発生源として画素がマトリッ
クス状に配列された構造を持つ光学素子（例えば、液晶
パネルやＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）素子
等が用いた装置に使用すると、スクリーン上に拡大投写
された画素とレンチキュラーレンズシートに設けたレン
チキュラーレンズとフレネルレンズの３者によって生じ
る画面全面に生じるモアレにより画質が低下するという
第３の問題点がある。
小さくできないため、画像発生源として画素がマトリッ
クス状に配列された構造を持つ光学素子（例えば、液晶
パネルやＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）素子
等が用いた装置に使用すると、スクリーン上に拡大投写
された画素とレンチキュラーレンズシートに設けたレン
チキュラーレンズとフレネルレンズの３者によって生じ
る画面全面に生じるモアレにより画質が低下するという
第３の問題点がある。
【００２４】本発明の目的は、上述した従来技術におけ
る問題点を解決し、画像発生源として画素がマトリック
ス状に配列された構造を持つ光学素子（例えば、液晶パ
ネルやＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）素子等
を用い、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
構成としても、外光の映り込みが小さくコントラスト低
下を最小限に押さえかつ、モアレによる画質の低下が軽
減された投写型デイスプレイ装置及びそれに用いられる
スクリーンを提供することにある。
る問題点を解決し、画像発生源として画素がマトリック
ス状に配列された構造を持つ光学素子（例えば、液晶パ
ネルやＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）素子等
を用い、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
構成としても、外光の映り込みが小さくコントラスト低
下を最小限に押さえかつ、モアレによる画質の低下が軽
減された投写型デイスプレイ装置及びそれに用いられる
スクリーンを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの光強度を変調するための画
素をマトリックス状に配置した画像表示素子からの表示
画像が拡大投写されるスクリーンにおいて、画像観視側
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、該フレネルレンズシートの画像観視側に配置された
第１の構成要素と、該第１の構成要素の画像観視側に配
置された第２の構成要素とを含み、前記第１の構成要素
は、その画像表示素子側にスクリーン画面垂直方向を長
手方向とした第１のレンチキュラーレンズが複数個、ス
クリーン画面水平方向に連続して配置され、その画像観
視側に該レンチキュラーレンズの焦点近傍に開口部が設
けられ、かつ隣接する開口部間の境界部分の各々に光吸
収層が設けられ、前記第２の構成要素は、前記第１の構
成要素の画像観視側面と接着または粘着され、前記フレ
ネルレンズシートに形成されたフレネルレンズのピッチ
をＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸収層のピ
ッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写されたの前記
画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐｈ、垂直
方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、Ｌｐ／Ｆｐが 1.
6 近傍であり、ＬｐがＩｐｈよりも小さく、かつＩｐｖ
／Ｆｐが２倍以上であることを特徴とするものである。
に、本発明では、光源からの光強度を変調するための画
素をマトリックス状に配置した画像表示素子からの表示
画像が拡大投写されるスクリーンにおいて、画像観視側
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、該フレネルレンズシートの画像観視側に配置された
第１の構成要素と、該第１の構成要素の画像観視側に配
置された第２の構成要素とを含み、前記第１の構成要素
は、その画像表示素子側にスクリーン画面垂直方向を長
手方向とした第１のレンチキュラーレンズが複数個、ス
クリーン画面水平方向に連続して配置され、その画像観
視側に該レンチキュラーレンズの焦点近傍に開口部が設
けられ、かつ隣接する開口部間の境界部分の各々に光吸
収層が設けられ、前記第２の構成要素は、前記第１の構
成要素の画像観視側面と接着または粘着され、前記フレ
ネルレンズシートに形成されたフレネルレンズのピッチ
をＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸収層のピ
ッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写されたの前記
画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐｈ、垂直
方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、Ｌｐ／Ｆｐが 1.
6 近傍であり、ＬｐがＩｐｈよりも小さく、かつＩｐｖ
／Ｆｐが２倍以上であることを特徴とするものである。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】また、本願発明のスクリーンにおいては、
レンチキュラーレンズのレンズピッチを小さくできるの
で、画像発生源として画素がマトリックス状に配列され
た構造を持つ光学素子（例えば、液晶パネルやＤＭＤ
（Digital Micro mirror Device）素子等が用いた装置
に本願発明のスクリーンを使用しても、スクリーン上に
拡大投写された画素とレンチキュラーレンズシートに設
けたレンチキュラーレンズとフレネルレンズの３者によ
って生じる画面全面に生じるモアレは充分目立たなくな
る。
レンチキュラーレンズのレンズピッチを小さくできるの
で、画像発生源として画素がマトリックス状に配列され
た構造を持つ光学素子（例えば、液晶パネルやＤＭＤ
（Digital Micro mirror Device）素子等が用いた装置
に本願発明のスクリーンを使用しても、スクリーン上に
拡大投写された画素とレンチキュラーレンズシートに設
けたレンチキュラーレンズとフレネルレンズの３者によ
って生じる画面全面に生じるモアレは充分目立たなくな
る。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。図５は本発明の第１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５
において７７はスクリーン、７６はフレネルレンズシー
ト（第３の構成要素）、７５は前面板により構成されて
いる。このフレネルレンズシート７６と前面板７５それ
ぞれ端部（図示せず）で相互に固定されている。７５、
７６の基材はいずれもほぼ透明な熱可塑性樹脂材料から
なる。７９はフレネルレンズシートの映像光入射面であ
り本実施例ではスクリーン画面水平方向を長手方向とす
るレンチキュラーレンズ８０を画面垂直方向に連続して
並べた形状となっている。映像光出射面はフレネル凸レ
ンズ７８になっている。このフレネル凸レンズを得る方
法としてコンプレッション成形を行ってもよいが、ＵＶ
樹脂を基材の熱可塑成樹脂に積層することで大幅なコス
ト削減を実現する。また、ＵＶ樹脂によりフレネル凸レ
ンズを形成する場合には、マスターとなる金型は１個で
よく、フレネルレンズのピッチを細かくしてもコストア
ップを招かないので実用上１２０ミクロンから６０ミク
ロンピッチ程度まで微細加工が可能となっている。７４
は第１の構成要素１の入射面に設けたレンチキュラーレ
ンズ面で、スクリーン画面垂直方向を長手方向とするレ
ンチキュラーレンズ７４を画面水平方向に連続して並べ
た形状となっている。それぞれのレンチキュラーレンズ
の焦点近傍には映像光束が通過するための光通過窓８１
が設けてある。さらに、隣あった光通過窓の間には光吸
収層７２を設け外光の影響によるコントラスト性能低下
を防止している。
面を用いて説明する。図５は本発明の第１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５
において７７はスクリーン、７６はフレネルレンズシー
ト（第３の構成要素）、７５は前面板により構成されて
いる。このフレネルレンズシート７６と前面板７５それ
ぞれ端部（図示せず）で相互に固定されている。７５、
７６の基材はいずれもほぼ透明な熱可塑性樹脂材料から
なる。７９はフレネルレンズシートの映像光入射面であ
り本実施例ではスクリーン画面水平方向を長手方向とす
るレンチキュラーレンズ８０を画面垂直方向に連続して
並べた形状となっている。映像光出射面はフレネル凸レ
ンズ７８になっている。このフレネル凸レンズを得る方
法としてコンプレッション成形を行ってもよいが、ＵＶ
樹脂を基材の熱可塑成樹脂に積層することで大幅なコス
ト削減を実現する。また、ＵＶ樹脂によりフレネル凸レ
ンズを形成する場合には、マスターとなる金型は１個で
よく、フレネルレンズのピッチを細かくしてもコストア
ップを招かないので実用上１２０ミクロンから６０ミク
ロンピッチ程度まで微細加工が可能となっている。７４
は第１の構成要素１の入射面に設けたレンチキュラーレ
ンズ面で、スクリーン画面垂直方向を長手方向とするレ
ンチキュラーレンズ７４を画面水平方向に連続して並べ
た形状となっている。それぞれのレンチキュラーレンズ
の焦点近傍には映像光束が通過するための光通過窓８１
が設けてある。さらに、隣あった光通過窓の間には光吸
収層７２を設け外光の影響によるコントラスト性能低下
を防止している。
【００３２】一方、第１の構成要素の光軸方向の厚さｔ
は、レンズ形状が楕円の場合はレンズピッチの1.5倍程
度であり、仮に非球面を使って焦点位置をずらしても5
倍程度である。このため、レンズピッチを細かくした場
合には、厚さも薄くなり強度が低下する。そこで本願発
明においては、第２の構成要素（コスト面から熱可塑成
樹脂を用いるのが一般的である。）に前記第１の構成要
素を接着または、粘着することで実用上問題にならない
強度を得る。例えば、対角５０インチのスクリーンの場
合には厚さが１ｍｍ以上であれば実用上問題が無い強度
が得られる。またこの時、第１の構成要素と第２の構成
要素の間に空気界面が無くなり不要な反射光によるコン
トラスト低下を軽減できる。さらに、第２の構成要素の
観視側面には反射防止膜を設けて外光の反射による画質
低下を軽減する。この反射防止膜として日本油脂（株）
製の特殊低反射フィルム（商品名：リアルック）等を第
２の構成要素の観視側面に接着又は粘着させると可視光
の波長領域での反射率が１％以下と成り外光の映り込み
による画質の低下を大幅に軽減できる。
は、レンズ形状が楕円の場合はレンズピッチの1.5倍程
度であり、仮に非球面を使って焦点位置をずらしても5
倍程度である。このため、レンズピッチを細かくした場
合には、厚さも薄くなり強度が低下する。そこで本願発
明においては、第２の構成要素（コスト面から熱可塑成
樹脂を用いるのが一般的である。）に前記第１の構成要
素を接着または、粘着することで実用上問題にならない
強度を得る。例えば、対角５０インチのスクリーンの場
合には厚さが１ｍｍ以上であれば実用上問題が無い強度
が得られる。またこの時、第１の構成要素と第２の構成
要素の間に空気界面が無くなり不要な反射光によるコン
トラスト低下を軽減できる。さらに、第２の構成要素の
観視側面には反射防止膜を設けて外光の反射による画質
低下を軽減する。この反射防止膜として日本油脂（株）
製の特殊低反射フィルム（商品名：リアルック）等を第
２の構成要素の観視側面に接着又は粘着させると可視光
の波長領域での反射率が１％以下と成り外光の映り込み
による画質の低下を大幅に軽減できる。
【００３３】以上、本発明のスクリーンの一実施例につ
いて説明したが、フレネルレンズシートの映像光入射面
が平面または、マット面等であってもその他のスクリー
ン構成が同一であれば本発明に抵触することは言うまで
も無い。
いて説明したが、フレネルレンズシートの映像光入射面
が平面または、マット面等であってもその他のスクリー
ン構成が同一であれば本発明に抵触することは言うまで
も無い。
【００３４】図６及び図７は本発明の図５に示した構成
のスクリーンの画面水平方向断面図で、同一の構成部品
には同じ番号を付してある。図６においてフレネルレン
ズシートの映像源側（入射）面７９から入射した映像光
８１はフレネル凸レンズ７８のレンズ作用によって略平
行光となってレンチキュラーレンズシート７５の入射面
に設けたレンチキュラーレンズ７４に入射する。そし
て、レンチキュラーレンズのレンズ作用によって、光吸
収層に入らずに光通過窓８１を通過する。第１の構成要
素７３と第２の構成要素の間には拡散材８２を含んだ拡
散層を設けそれぞれを接着または粘着して固定する構造
とする。この拡散層は、画面の垂直方向及び水平方向へ
の映像光の拡散の一部を分担している。この拡散層で拡
散した映像光は第２の構成要素中を観視側に向かって進
み、反射防止膜を通過して観視側に出射する。
のスクリーンの画面水平方向断面図で、同一の構成部品
には同じ番号を付してある。図６においてフレネルレン
ズシートの映像源側（入射）面７９から入射した映像光
８１はフレネル凸レンズ７８のレンズ作用によって略平
行光となってレンチキュラーレンズシート７５の入射面
に設けたレンチキュラーレンズ７４に入射する。そし
て、レンチキュラーレンズのレンズ作用によって、光吸
収層に入らずに光通過窓８１を通過する。第１の構成要
素７３と第２の構成要素の間には拡散材８２を含んだ拡
散層を設けそれぞれを接着または粘着して固定する構造
とする。この拡散層は、画面の垂直方向及び水平方向へ
の映像光の拡散の一部を分担している。この拡散層で拡
散した映像光は第２の構成要素中を観視側に向かって進
み、反射防止膜を通過して観視側に出射する。
【００３５】図７の他の実施例は、図６のように拡散層
を設けず、第２の構成要素中に拡散材を混入した構成と
しているほかは、図６の実施例と同じである。
を設けず、第２の構成要素中に拡散材を混入した構成と
しているほかは、図６の実施例と同じである。
【００３６】以上述べた構成のスクリ―ンとすることで
外光の映り込みによる画質低下を大幅に低減できる。ま
た、レンチキュラーレンズのピッチを細かくしてもスク
リーン強度を充分に維持できるのでファインピッチ化が
可能となり、水平解像度の低下を招くことが少なくな
る。
外光の映り込みによる画質低下を大幅に低減できる。ま
た、レンチキュラーレンズのピッチを細かくしてもスク
リーン強度を充分に維持できるのでファインピッチ化が
可能となり、水平解像度の低下を招くことが少なくな
る。
【００３７】次にモアレの解決手段について説明する。
【００３８】投射型画像ディスプレイ装置の光学系にお
いてマトリックス構造を持つ光学素子を画像発生源とし
た場合に生じるモアレ軽減技術について以下述べる。説
明の都合上液晶ライトバルブを挙げて説明するが、他の
素子（例えばDigital Micromirror Device）などについ
ても同様の効果があることは言うまでもない。
いてマトリックス構造を持つ光学素子を画像発生源とし
た場合に生じるモアレ軽減技術について以下述べる。説
明の都合上液晶ライトバルブを挙げて説明するが、他の
素子（例えばDigital Micromirror Device）などについ
ても同様の効果があることは言うまでもない。
【００３９】図８は、液晶パネル３枚を用いた３板式の
光学系を用いてスクリーン上に画像を拡大投写した場合
の拡大された画素とレンチキュラーレンズスクリーンの
関係を示した平面図である。説明の都合上フレネルレン
ズについては省略している。
光学系を用いてスクリーン上に画像を拡大投写した場合
の拡大された画素とレンチキュラーレンズスクリーンの
関係を示した平面図である。説明の都合上フレネルレン
ズについては省略している。
【００４０】また、実際には3枚の液晶パネル上の画素
が画面全体で全て重なることは考えられ無いがここで
は、説明の都合上一致するものとした。
が画面全体で全て重なることは考えられ無いがここで
は、説明の都合上一致するものとした。
【００４１】７２はレンチキュラーレンズシートの第１
の構成要素に設けた光吸収層、８３は液晶パネルの遮光
領域、８４は液晶パネルの画素（有効部）である。フレ
ネルレンズについては、図面を簡略化するために省略し
てある。
の構成要素に設けた光吸収層、８３は液晶パネルの遮光
領域、８４は液晶パネルの画素（有効部）である。フレ
ネルレンズについては、図面を簡略化するために省略し
てある。
【００４２】スクリーンの開発は歴史が長く、フレネル
レンズとレンチキュラーレンズにより発生するモアレの
低減については国内ですでに特許化されたものがあり、
その特許を回避できる条件を見出す必要がある。まず第
１として特公平３−７２９７２号公報がある。この特許
では、フレネルレンズのピッチＦｐとレンチキュラーレ
ンズのピッチＬｐの比率を Ｌｐ／Ｆｐ＝Ｎ＋α （但しＮは１〜12の自然数、α＝0.35〜0.43） としている。また第２の特許として特公平５−６３７８
１号公報には、 Ｌｐ／Ｆｐ＝5.525〜5.682 または 6.472〜6.645 としている。さらに第３の特許として、特公平７−１１
７８１８号公報には、 Ｉｐ／Ｌｐ＝Ｎ＋０.５ （但しＮは自然数） としている。
レンズとレンチキュラーレンズにより発生するモアレの
低減については国内ですでに特許化されたものがあり、
その特許を回避できる条件を見出す必要がある。まず第
１として特公平３−７２９７２号公報がある。この特許
では、フレネルレンズのピッチＦｐとレンチキュラーレ
ンズのピッチＬｐの比率を Ｌｐ／Ｆｐ＝Ｎ＋α （但しＮは１〜12の自然数、α＝0.35〜0.43） としている。また第２の特許として特公平５−６３７８
１号公報には、 Ｌｐ／Ｆｐ＝5.525〜5.682 または 6.472〜6.645 としている。さらに第３の特許として、特公平７−１１
７８１８号公報には、 Ｉｐ／Ｌｐ＝Ｎ＋０.５ （但しＮは自然数） としている。
【００４３】ここで、液晶画素の縦サイズをＨ、横サイ
ズをＷとし液晶画素有効部の縦サイズをＨＡ、横サイズ
をＷＡとし、水平方向の画素ピッチをIｐｈ、垂直平方
向の画素ピッチをＩｐｖ、レンチキュラーレンズシート
の第１の構成要素に設けた光吸収層のピッチをＬｐ、フ
レネルレンズ（図示せず）のピッチをＦｐとする。ま
た、ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチをＭｐ１、Ｌ
ｐとＩｐによるモアレピッチをＭｐ２（水平方向Ｍｐ２
ｈ、垂直方向Ｍｐ２ｖ）、Ｍｐ１とＩｐによるモアレの
ピッチをＭｐ３（水平方向Ｍｐ３ｈ、垂直方向Ｍｐ３
ｖ）としてモアレの発生が少ない範囲をまず計算により
求め、実機においては、現時点で入手可能なファインピ
ッチのフレネルレンズシートとファインピッチのレンチ
キュラーシートを基にして投写サイズ（画素の投写倍
率）をパラメータにして最適条件を求め実際に試作して
確認した。
ズをＷとし液晶画素有効部の縦サイズをＨＡ、横サイズ
をＷＡとし、水平方向の画素ピッチをIｐｈ、垂直平方
向の画素ピッチをＩｐｖ、レンチキュラーレンズシート
の第１の構成要素に設けた光吸収層のピッチをＬｐ、フ
レネルレンズ（図示せず）のピッチをＦｐとする。ま
た、ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチをＭｐ１、Ｌ
ｐとＩｐによるモアレピッチをＭｐ２（水平方向Ｍｐ２
ｈ、垂直方向Ｍｐ２ｖ）、Ｍｐ１とＩｐによるモアレの
ピッチをＭｐ３（水平方向Ｍｐ３ｈ、垂直方向Ｍｐ３
ｖ）としてモアレの発生が少ない範囲をまず計算により
求め、実機においては、現時点で入手可能なファインピ
ッチのフレネルレンズシートとファインピッチのレンチ
キュラーシートを基にして投写サイズ（画素の投写倍
率）をパラメータにして最適条件を求め実際に試作して
確認した。
【００４４】モアレの周波数Ｆｍ（ｋ、ｌ）（cycle /
mm）の計算は下記の近似式により行った。
mm）の計算は下記の近似式により行った。
【００４５】Ｆｍ（ｋ、ｌ）= ｋ／Ｆｐ−ｌ／Ｌｐ
但しｋはフレネル高調波次数 この時、Ｆｍが正極性の場合は楕円のモアレが発生 負極性の場合は双曲のモアレが発生する。
但しｋはフレネル高調波次数 この時、Ｆｍが正極性の場合は楕円のモアレが発生 負極性の場合は双曲のモアレが発生する。
【００４６】確認実験を行った光学系は以下の通り、
表 １
（項 目） （性 能）
レンチキュラーレンズシート ピッチ0.155ｍｍ
フレネルレンズシート パラメータ
共役点 （52.5インチ投写時） 690ｍｍ
（40.3インチ投写時） 530ｍｍ
投写画素水平（52.5インチ投写時） 1.334mm
方向ピッチ （40.3インチ投写時） 1.024ｍｍ
投写画素垂直（52.5インチ投写時） 1.0005ｍｍ
方向ピッチ （40.3インチ投写時） 0.768ｍｍ
画素数 （ドット） 横800 縦600
投写レンズ F値 1.5
半画角 44 （度）
水平方向に生じるモアレの計算評価を40.3インチ投写時
について行った。
について行った。
【００４７】ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ
１ｈを、フレネルレンズのピッチＦｐをパラメータとし
て変化させ 1.55〜1.65まで0.025刻みで評価した。その
結果、Ｍｐ１ｈとＩｐｈによるモアレのピッチＭｐ３ｈ
は40.3インチ投写時には、約1.02ｍｍとなり、スクリー
ン上の水平方向の画素ピッチをIｐｈとほぼ等しい値と
なった。この組み合わせを実機にて確認したところ実用
上問題（画質が大幅に低下する。）となるモアレがほと
んど発生していなかった。この時、ＬｐとＦｐにより生
じるモアレピッチＭｐ１ｈは、Ｌｐ／Ｆｐが1.575〜1.6
25までの範囲であれば良好な性能が得られることを実機
にて確認した。この時のフレネルピッチは、0.0984ｍ
ｍ、0.0969ｍｍ、0.0954ｍｍである。また、垂直方向の
画素ピッチＩｐｖとフレネルレンズのピッチＦｐとの比
率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が4倍近くあるためと、レンチキュ
ラーレンズシートの拡散層の光拡散効果によってほとん
ど識別できなかった。
１ｈを、フレネルレンズのピッチＦｐをパラメータとし
て変化させ 1.55〜1.65まで0.025刻みで評価した。その
結果、Ｍｐ１ｈとＩｐｈによるモアレのピッチＭｐ３ｈ
は40.3インチ投写時には、約1.02ｍｍとなり、スクリー
ン上の水平方向の画素ピッチをIｐｈとほぼ等しい値と
なった。この組み合わせを実機にて確認したところ実用
上問題（画質が大幅に低下する。）となるモアレがほと
んど発生していなかった。この時、ＬｐとＦｐにより生
じるモアレピッチＭｐ１ｈは、Ｌｐ／Ｆｐが1.575〜1.6
25までの範囲であれば良好な性能が得られることを実機
にて確認した。この時のフレネルピッチは、0.0984ｍ
ｍ、0.0969ｍｍ、0.0954ｍｍである。また、垂直方向の
画素ピッチＩｐｖとフレネルレンズのピッチＦｐとの比
率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が4倍近くあるためと、レンチキュ
ラーレンズシートの拡散層の光拡散効果によってほとん
ど識別できなかった。
【００４８】同様に、水平方向に生じるモアレの計算評
価を52.5インチ投写時について行った。ＬｐとＦｐによ
り生じるモアレピッチＭｐ１ｈを、フレネルレンズのピ
ッチＦｐをパラメータとして変化させ1.55、1.558、1.6
00、1.649と変化させ評価した。その結果、Ｍｐ１ｈと
ＩｐｈによるモアレのピッチＭｐ３ｈは52.5インチ投写
時には、約1.334ｍｍとなり、スクリーン上の水平方向
の画素ピッチをIｐｈと一致した。この組み合わせを実
機にて確認したところ実用上問題（画質が大幅に低下す
る）となるようなモアレがほとんど発生しなかった。こ
の時、ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ１ｈ
は、Ｌｐ／Ｆｐが1.558〜1.649までの範囲であればほぼ
良好な性能が得られることを実機にて確認した。この時
のフレネルピッチは、0.0995ｍｍ、0.0969ｍｍ、0.0940
ｍｍである。また垂直方向の画素ピッチＩｐｖとフレネ
ルレンズのピッチＦｐとの比率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が4倍
近くあるためと、レンチキュラーレンズシートの拡散層
の光拡散効果によってほとんど識別できなかった。
価を52.5インチ投写時について行った。ＬｐとＦｐによ
り生じるモアレピッチＭｐ１ｈを、フレネルレンズのピ
ッチＦｐをパラメータとして変化させ1.55、1.558、1.6
00、1.649と変化させ評価した。その結果、Ｍｐ１ｈと
ＩｐｈによるモアレのピッチＭｐ３ｈは52.5インチ投写
時には、約1.334ｍｍとなり、スクリーン上の水平方向
の画素ピッチをIｐｈと一致した。この組み合わせを実
機にて確認したところ実用上問題（画質が大幅に低下す
る）となるようなモアレがほとんど発生しなかった。こ
の時、ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ１ｈ
は、Ｌｐ／Ｆｐが1.558〜1.649までの範囲であればほぼ
良好な性能が得られることを実機にて確認した。この時
のフレネルピッチは、0.0995ｍｍ、0.0969ｍｍ、0.0940
ｍｍである。また垂直方向の画素ピッチＩｐｖとフレネ
ルレンズのピッチＦｐとの比率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が4倍
近くあるためと、レンチキュラーレンズシートの拡散層
の光拡散効果によってほとんど識別できなかった。
【００４９】以上述べたように、画素がマトリックス状
に配列された素子に映し出された源画像を投写レンズに
よりスクリーン上に拡大投写しても、拡大された画素の
ピッチＩｐ（水平、垂直両方向を考慮）とレンチキュラ
ーレンズのピッチＬｐとフレネルレンズのピッチＦｐに
より生じるモアレを低減するには、レンチキュラーレン
ズシートの第１の構成要素に設けた光吸収層のピッチＬ
ｐと、フレネルレンズ（図示せず）のピッチＦｐの比率
（Ｌｐ／Ｆｐ）を１．６近傍とし、かつ、ＬｐとＦｐに
より生じるモアレピッチＭｐ１を拡大された画素のピッ
チＩｐの水平成分Ｉｐｈとほぼ等しくし、さらに拡大さ
れた画素のピッチＩｐの垂直成分Ｉｐｖとフレネルレン
ズのピッチＦｐの比率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が2倍以上あれ
ば、スクリーン上の投写画面全体について、画質を大幅
に低下させるモアレは発生しない。
に配列された素子に映し出された源画像を投写レンズに
よりスクリーン上に拡大投写しても、拡大された画素の
ピッチＩｐ（水平、垂直両方向を考慮）とレンチキュラ
ーレンズのピッチＬｐとフレネルレンズのピッチＦｐに
より生じるモアレを低減するには、レンチキュラーレン
ズシートの第１の構成要素に設けた光吸収層のピッチＬ
ｐと、フレネルレンズ（図示せず）のピッチＦｐの比率
（Ｌｐ／Ｆｐ）を１．６近傍とし、かつ、ＬｐとＦｐに
より生じるモアレピッチＭｐ１を拡大された画素のピッ
チＩｐの水平成分Ｉｐｈとほぼ等しくし、さらに拡大さ
れた画素のピッチＩｐの垂直成分Ｉｐｖとフレネルレン
ズのピッチＦｐの比率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が2倍以上あれ
ば、スクリーン上の投写画面全体について、画質を大幅
に低下させるモアレは発生しない。
【００５０】次に、フレネルレンズのピッチを６０μｍ
として同様の評価を行ったところ更に次数の高いモアレ
まで識別できなくなりより優れた性能が得られることを
実機において確認した。
として同様の評価を行ったところ更に次数の高いモアレ
まで識別できなくなりより優れた性能が得られることを
実機において確認した。
【００５１】以上、液晶パネル３枚を用いた３板式の光
学系を用いてスクリーン上に画像を拡大投写した場合に
ついて述べたが、図９に示したような、液晶パネルを1
枚のみ使用した単板方式においては、画素１トリオピッ
チ（３つの画素を１ペアと考える）が前述の３板式の画
素ピッチと同じとして取り扱えることを実機において確
認した。
学系を用いてスクリーン上に画像を拡大投写した場合に
ついて述べたが、図９に示したような、液晶パネルを1
枚のみ使用した単板方式においては、画素１トリオピッ
チ（３つの画素を１ペアと考える）が前述の３板式の画
素ピッチと同じとして取り扱えることを実機において確
認した。
【００５２】以上述べた構成のスクリーンを用いれば、
画像発生源として画素がマトリックス状に配列された構
造を持つ光学素子（例えば、液晶パネルやＤＭＤ（Digi
talMicro mirror Device）素子等を用い、投写レンズに
よりスクリーン上に拡大投写する構成の投写型デイスプ
レイ装置としても、外光の映り込みが小さくコントラス
ト低下を最小限に押さえかつ、解像度低下が少なくモア
レによる画質の低下が軽減された良好な性能を実現でき
る。
画像発生源として画素がマトリックス状に配列された構
造を持つ光学素子（例えば、液晶パネルやＤＭＤ（Digi
talMicro mirror Device）素子等を用い、投写レンズに
よりスクリーン上に拡大投写する構成の投写型デイスプ
レイ装置としても、外光の映り込みが小さくコントラス
ト低下を最小限に押さえかつ、解像度低下が少なくモア
レによる画質の低下が軽減された良好な性能を実現でき
る。
【図１】単板式の液晶パネルを用いた投写光学系の配置
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】３板式の液晶パネルを用いた投写光学系の配置
を示す断面図投写レンズ装置の配置を示す断面図であ
る。
を示す断面図投写レンズ装置の配置を示す断面図であ
る。
【図３】投写光学系を搭載した背面投写型画像ディスプ
レイ装置の主要部を示す垂直方向断面図である。
レイ装置の主要部を示す垂直方向断面図である。
【図４】投写光学系を搭載した背面投写型画像ディスプ
レイ装置の主要部を示す垂直方向断面図である。
レイ装置の主要部を示す垂直方向断面図である。
【図５】本発明のスクリーンの配置を示す断面図であ
る。
る。
【図６】本発明のスクリーンの作用を説明するための断
面図である。
面図である。
【図７】本発明のスクリーンの作用を説明するための断
面図である。
面図である。
【図８】本発明のスクリーンの作用を説明するための平
面図である。
面図である。
【図９】本発明のスクリーンの作用を説明するための平
面図である。
面図である。
【図１０】投写型ブラウン管を用いた背面投写型画像デ
ィスプレイ装置の主要部を示す垂直方向断面図である。
ィスプレイ装置の主要部を示す垂直方向断面図である。
【図１１】投写型ブラウン管を用いた背面投写型画像デ
ィスプレイ装置の投写光学系を水平面上に展開した時の
概略を示す平面図である。
ィスプレイ装置の投写光学系を水平面上に展開した時の
概略を示す平面図である。
【図１２】従来技術によるスクリーンの一例の要部を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１３】従来技術によるスクリーンの他の例の要部を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１４】従来技術によるスクリーンに用いる水平レン
チキュラーレンズシートの要部断面図と光線追跡結果を
示す図である。
チキュラーレンズシートの要部断面図と光線追跡結果を
示す図である。
【図１５】従来技術によるスクリーンに用いる水平レン
チキュラーレンズシートの要部断面図と光線追跡結果を
示す図である。
チキュラーレンズシートの要部断面図と光線追跡結果を
示す図である。
１１…光学ユニット、１２…投写用レンズ、１３…折り
返しミラー、１４…スクリーン、１５…キャビネット、
２０…スクリーン、２１…投写用レンズ、２２３３、３
４、３５…液晶パネル、２３、２４、２５、３１、３２
…ダイクロイックミラー、２６…コンデンサーレンズ、
２７…集光レンズ、２８…白色光源、２９…反射ミラ
ー、３０…反射ミラー、４０…スクリーン、５１…フレ
ネルレンズシート、５２…レンチキュラーレンズシー
ト、５３…フレネルレンズ、５４…レンチキュラーレン
ズ（入射面）、５５…突起部、５６…レンチキュラーレ
ンズ（出射面）、５７…光吸収層、５８…拡散材、６０
…緑映像光束、６２…赤または青映像光束、４３…投写
型ブラウン管、４２…ブラケット、４１…投写用レン
ズ、４５…折り返しミラー、４０…スクリーン、４６…
キャビネット、７Ｂ，７Ｇ，７Ｒ…投写型ブラウン管、
８Ｂ，８Ｇ，８Ｒ…投写用レンズ、１０Ｂ、１０Ｇ，１
０Ｒ…投射光束、１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ…光軸、θ…
集中角、７７…スクリーン、７６…フレネルレンズシー
ト、７５…前面板、７８…フレネルレンズ、７４…レン
チキュラーレンズ（入射面）、５５…突起部、５６…レ
ンチキュラーレンズ（出射面）、70…反射防止膜７１…
第２の構成要素、７２…光吸収層、７３…第１の構成要
素、８１…光通過窓、７９…入射面、８０…垂直レンチ
キュラーレンズ、８２…拡散材、８３…遮光領域、８
４、８５、８６、８７…画素。
返しミラー、１４…スクリーン、１５…キャビネット、
２０…スクリーン、２１…投写用レンズ、２２３３、３
４、３５…液晶パネル、２３、２４、２５、３１、３２
…ダイクロイックミラー、２６…コンデンサーレンズ、
２７…集光レンズ、２８…白色光源、２９…反射ミラ
ー、３０…反射ミラー、４０…スクリーン、５１…フレ
ネルレンズシート、５２…レンチキュラーレンズシー
ト、５３…フレネルレンズ、５４…レンチキュラーレン
ズ（入射面）、５５…突起部、５６…レンチキュラーレ
ンズ（出射面）、５７…光吸収層、５８…拡散材、６０
…緑映像光束、６２…赤または青映像光束、４３…投写
型ブラウン管、４２…ブラケット、４１…投写用レン
ズ、４５…折り返しミラー、４０…スクリーン、４６…
キャビネット、７Ｂ，７Ｇ，７Ｒ…投写型ブラウン管、
８Ｂ，８Ｇ，８Ｒ…投写用レンズ、１０Ｂ、１０Ｇ，１
０Ｒ…投射光束、１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ…光軸、θ…
集中角、７７…スクリーン、７６…フレネルレンズシー
ト、７５…前面板、７８…フレネルレンズ、７４…レン
チキュラーレンズ（入射面）、５５…突起部、５６…レ
ンチキュラーレンズ（出射面）、70…反射防止膜７１…
第２の構成要素、７２…光吸収層、７３…第１の構成要
素、８１…光通過窓、７９…入射面、８０…垂直レンチ
キュラーレンズ、８２…拡散材、８３…遮光領域、８
４、８５、８６、８７…画素。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−160911（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−83029（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03B 21/62
G03B 21/10
Claims (16)
- 【請求項１】光源と、前記光源からの光強度を変調する
ための画素をマトリックス状に配置した画像表示素子
と、前記画像表示素子上の表示画像を投写する投写光学
手段と、前記投写光学手段によって画像が拡大投写され
るスクリーンとを備えた投写型画像ディスプレイ装置に
おいて、 前記スクリーンは、画像観視側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、該フレネルレンズシー
トの画像観視側に配置された第１の構成要素と、該第１
の構成要素の画像観視側に配置された第２の構成要素と
を含み、 前記第１の構成要素は、その 画像表示素子側にスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラー
レンズが複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配
置され、その画像観視側に該レンチキュラーレンズの焦
点近傍に開口部が設けられ、かつ隣接する開口部間の境
界部分の各々に光吸収層が設けられ、 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の画像観視
側面と 接着または粘着され、 前記フレネルレンズシートに形成されたフレネルレンズ
のピッチをＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸
収層のピッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写され
た前記画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐ
ｈ、垂直方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、Ｌｐ／
Ｆｐが 1.6 近傍であり、ＬｐがＩｐｈよりも小さく、か
つＩｐｖ／Ｆｐが２倍以上であることを特徴とする投写
型画像ディスプレイ装置 。 - 【請求項２】光源と、前記光源からの光強度を変調する
ための画素をマトリックス状に配置した画像表示素子
と、前記画像表示素子上の表示画像を投写する投写光学
手段と、前記投写光学手段によって画像が拡大投写され
るスクリーンとを備えた投写型画像ディスプレイ装置に
おいて、 前記スクリーンは、画像観視側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、該フレネルレンズシー
トの画像観視側に配置された第１の構成要素と、該第１
の構成要素の画像観視側に配置された第２の構成要素と
を含み、 前記第１の構成要素は、その画像表示素子側にスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラー
レンズが複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配
置され、その画像観視側に該レンチキュラーレンズの焦
点近傍に開口部が設けられ、かつ隣接する開口部間の境
界部分の各々に光吸収層が設けられ、 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の画像観視
側面と 接着または粘着され、 前記フレネルレンズシートに形成されたフレネルレンズ
のピッチをＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸
収層のピッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写され
た前記画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐ
ｈ、垂直方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、下記条
件を満足することを特徴とする投写型画像ディスプレイ
装置 。1.575 ≦Ｌｐ／Ｆｐ≦ 1.625 Ｌｐ＜Ｉｐｈ Ｉｐｖ／Ｆｐ≧２ - 【請求項３】光源と、前記光源からの光強度を変調する
ための画素をマトリックス状に配置した画像表示素子
と、前記画像表示素子上の表示画像を投写する投写光学
手段と、前記投写光学手段によって画像が拡大投写され
るスクリーンとを備えた投写型画像ディスプレイ装置に
おいて、 前記スクリーンは、画像観視側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、該フレネルレンズシー
トの画像観視側に配置された第１の構成要素と、該第１
の構成要素の画像観視側に配置された第２の構成要素と
を含み、 前記第１の構成要素は、その画像表示素子側にスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラー
レンズが複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配
置され、その画像観視側に該レンチキュラーレンズの焦
点近傍に開口部が設けられ、かつ隣接する 開口部間の境
界部分の各々に光吸収層が設けられ、 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の画像観視
側面と接着または粘着され、 前記フレネルレンズシートに形成されたフレネルレンズ
のピッチをＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸
収層のピッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写され
た前記画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐ
ｈ、垂直方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、下記条
件を満足することを特徴とする投写型画像ディスプレイ
装置 。 1.558≦Ｌｐ／Ｆｐ≦ 1.649 Ｌｐ＜Ｉｐｈ Ｉｐｖ／Ｆｐ≧２ - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の投写型
画像ディスプレイ装置において、前記第２の構成要素の
内部に光拡散材を混入したことを特徴とする投写型画像
ディスプレイ装置。 - 【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の投写型
画像ディスプレイ装置において、前記第１の構成要素と
第２の構成要素との間に光拡散層を設けたことを特徴と
する投写型画像ディスプレイ装置。 - 【請求項６】請求項１乃至３のいずれかに記載の投写型
画像ディスプレイ装置において、前記第２の構成要素の
画像観視側に反射防止膜を設けたことを特徴とする投写
型画像ディスプレイ装置。 - 【請求項７】請求項１乃至３のいずれかに記載の投写型
画像ディスプレイ装置において、前記ＬｐとＦｐにより
生じるモアレの水平方向ピッチＭｐ１ｈが、前記Ｉｐｈ
とほぼ等しいことを特徴とする投写型画像ディスプレイ
装置。 - 【請求項８】光源からの光強度を変調するための画素を
マトリックス状に配置した画像表示素子からの表示画像
が拡大投写されるスクリーンにおいて、 画像観視側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、該フレネルレンズシートの画像観視側に配
置された第１の構成要素と、該第１の構成要素の画像観
視側に配置された第２の構成要素とを含み、 前記第１の構成要素は、その画像表示素子側にスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラー
レンズが複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配
置され、その画像観視側に該レンチキュラーレンズの焦
点近傍に開口部が設けられ、かつ隣接する開口部間の境
界部分の各々に光吸収層が設けられ、 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の画像観視
側面と接着または粘着され、 前記フレネルレンズシートに形成されたフレネルレンズ
のピッチをＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸
収層のピッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写され
た前記画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐ
ｈ、垂直方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、Ｌｐ／
Ｆｐが 1.6 近傍であり、ＬｐがＩｐｈよりも小さく、か
つＩｐｖ／Ｆｐが２倍以上であることを特徴とするスク
リーン 。 - 【請求項９】光源からの光強度を変調するための画素を
マトリックス状に配置した画像表示素子からの表示画像
が拡大投写されるスクリーンにおいて、 画像観視側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、該フレネルレンズシートの画像観視側に配
置された第１の構成要素と、該第１の構成要素の画像観
視側に配置された第２の構成要素とを含み、 前記第１の構成要素は、その画像表示素子側にスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラー
レンズが複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配
置され、その画像観視側に該レンチキュラーレンズの焦
点近傍に開口部が設けられ、かつ隣接する開口部間の境
界部分の各々に光吸収層が設けられ、 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の画像観視
側面と接着または粘着され、 前記フレネルレンズシートに形成されたフレネルレンズ
のピッチをＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸
収層のピッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写され
た前記画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐ
ｈ、垂直方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、下記条
件を満足することを特徴とするスクリーン。 1.575≦Ｌｐ／Ｆｐ≦1.625 Ｌｐ＜Ｉｐｈ Ｉｐｖ／Ｆｐ≧２ - 【請求項１０】光源からの光強度を変調するための画素
をマトリックス状に配置した画像表示素子からの表示画
像が拡大投写されるスクリーンにおいて、 画像観視側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、該フレネルレンズシートの画像観視側に配
置された第１の構成要素と、該第１の構成要素の画像観
視側に配置された第２の構成要素とを含み、 前記第１の構成要素は、その画像表示素子側にスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラー
レンズが複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配
置され、その画像観視側に該レンチキュラーレンズの焦
点近傍に開口部が設けられ、かつ隣接する開口部間の境
界部分の各々に光吸収層が設けられ、 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の画像観視
側面と接着または粘着され、 前記フレネルレンズシートに形成されたフレネルレンズ
のピッチをＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸
収層のピッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写され
た前記画像表示素子の、水平方向の画素ピッチをＩｐ
ｈ、垂直方向の画素ピッチをＩｐｖとしたとき、下記条
件を満足することを特徴とするスクリーン。 1.558≦Ｌｐ／Ｆｐ≦1.649 Ｌｐ＜Ｉｐｈ Ｉｐｖ／Ｆｐ≧２ - 【請求項１１】光源からの光強度を変調するための画素
をマトリックス状に配置した画像表示素子からの表示画
像が拡大投写されるスクリーンにおいて、 画像観視側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、該フレネルレンズシートの画像観視側に配
置された第１の構成要素と、該第１の構成要素の画像観
視側に配置された第２の構成要素とを含み、 前記第１の構成要素は、その画像表示素子側にスクリー
ン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラー
レンズが複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配
置され、その画像観視側に該レンチキュラーレンズの焦
点近傍に開口部が設けられ、かつ隣接する開口部間の境
界部分の各々に光吸収層が設けられ、 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の画像観視
側面と接着または粘着され、 前記フレネルレンズシートに形成されたフレネルレンズ
のピッチをＦｐ、前記第１の構成要素に設けられた光吸
収層のピッチをＬｐ、前記スクリーン上へ拡大投写され
た前記画像表示素子の、垂直方向の画素ピッチをＩｐｖ
としたとき、Ｌｐ／Ｆｐが1.6近傍であり、かつＩｐｖ
／Ｆｐが２倍以上であることを特徴とするスクリーン。 - 【請求項１２】請求項８乃至１１のいずれかに記載のス
クリーンにおいて、前記第２の構成要素の内部に光拡散
材を混入したことを特徴とするスクリーン。 - 【請求項１３】請求項８乃至１１のいずれかに記載のス
クリーンにおいて、前記第１の構成要素と第２の構成要
素との間に光拡散層を設けたことを特徴とするスクリー
ン。 - 【請求項１４】請求項８乃至１５のいずれかに記載のス
クリーンにおいて、前記第２の構成要素の画像観視側に
反射防止膜を設けたことを特徴とするスクリーン。 - 【請求項１５】請求項８乃至１５のいずれかに記載のス
クリーンにおいて、前記ＬｐとＦｐにより生じるモアレ
の水平方向ピッチＭｐ１ｈが、前記Ｉｐｈとほぼ等しい
ことを特徴とするスクリーン。 - 【請求項１６】請求項１１に記載のスクリーンにおい
て、Ｌｐ／Ｆｐが1.558〜1.649の範囲にあることを特徴
とするスクリーン。
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|---|---|---|---|
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| US10/827,338 US7023616B2 (en) | 1998-10-05 | 2004-04-20 | Projection-type picture display apparatus and screen used thereby |
| US11/325,521 US7221507B2 (en) | 1998-10-05 | 2006-01-05 | Projection-type picture display apparatus and screen used thereby |
| US11/802,125 US7460300B2 (en) | 1998-10-05 | 2007-05-21 | Projection-type picture display apparatus and screen used thereby |
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|---|---|---|---|
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