JP4954296B2 - 透過型スクリーン、投写型表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、観測者から見てスクリーンの背面側から画像光を投影して画像を表示する透過型スクリーン、投写型表示装置および画像表示方法に関するものである。

フレネルレンズスクリーンと拡散シート（拡散層）とを組み合わせて画像の表示を行う装置として、投写型表示装置がある。この投写型表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＰＤＰ（Plasma Display Panel）とは異なり、非発光型の表示装置である。投写型表示装置は、プロジェクタとして、光源からの光を所定の方向へ導く照明光学系と、照明光学系によって導かれてくる光が照射されるとともに画像信号に応じて光量を調整し画像を形成するライトバルブと、ライトバルブで形成された画像をスクリーンに拡大投影する投写光学系と、を備えている。

投写型表示装置には、観測者から見てスクリーンの背面から画像光を投影する背面投写型の表示装置と、観測者から見てスクリーンの手前から画像光を投影する前面投写型の表示装置がある。このうち、背面投写型の表示装置に用いられる透過型スクリーンは、プロジェクタからの画像光を観測者側に曲げるフレネルレンズスクリーンと、フレネルレンズスクリーンからの画像光の像を結像させるとともに画像光に発散角度を与えて広げる像表示要素を備えている。

フレネルレンズは、一般に投写画素よりも細かい周期（例えば画素の１／１０）で作られるので、厚み方向の寸法は非常に薄い寸法（プリズム部を含んだ厚み寸法が例えば数百μｍ）となる。このため、フレネルレンズを保持するためには、厚み１〜５ｍｍほどの基盤が必要となる。基盤は、ＰＭＭＡ（Poly Methyl MethAcrylate）、ＭＳ（Methyl methacylate Styrene）、ＭＢＳ（Methyl methacylate Butadiene Styrene）、ＰＣ（Polycarbonate）などの樹脂やガラスで作られることが多い。また、フレネルレンズは、光硬化樹脂などを用いて基盤の上に直接形成されていることが多く、このフレネルレンズと基盤とからなる要素はフレネルレンズスクリーンと呼ばれている。このようなフレネルレンズは、プリズムが入光面側に形成されている入光面側フレネルレンズと、プリズムが出光面側に形成されている出光面側フレネルレンズと、に分類される。また、像表示要素は、例えばレンチキュラースクリーンであり、少なくとも光拡散手段と基盤とを含んで構成されている。

像表示要素には、表面の凹凸、内部の屈折率分布、位相分布、透過率分布があるので、透過型スクリーンを通してプロジェクタからの画像光を観測すると、光の波長よりも大きなゆらぎを持つこととなる。その結果、透過型スクリーン上では明暗を示す無数の斑点（ぎらつき）が無秩序に認識されることとなる。この明暗の斑点は、一般にスペックルまたはシンチレーションと呼ばれ、画像劣化の問題となる。

このようなスペックル（シンチレーション）の対策としては、スクリーンを振動させる方法（特許文献１参照）や、スクリーンの拡散層を離して配置する方法（特許文献２参照）等が提案されている。

特開２００６−３４３６６３号公報 特許第３６０６８６２号公報

しかしながら、上記前者の従来技術では、スクリーンを振動させるので、筐体や他の構成要素同士が衝突し、スクリーンから異音や摩耗等が発生する。この異音や摩耗等の発生は、スクリーンの不具合要因となるので、スクリーンを振動させるために空間的な余裕を持たせておく必要が生じる。さらに、スクリーン自体が持つ撓みによるスクリーンの変形、熱や湿度によるスクリーンの変形も発生するので、これらの変形等に対応するために空間的な余裕も併せて必要となる。このため、スクリーンの拡散層を離して配置しなければならない。また、上記後者の従来技術では、シンチレーションの対策としてスクリーンの拡散層を離して配置している。

このように、スクリーンの拡散層同士の間隔が大きいと、スクリーンの１つめの拡散層から次の拡散層まで光が伝搬する間に画像がぼやけるので、解像力が低下する不具合が発生するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スペックルによる画像劣化を低減しつつ、解像力が高い画像表示を行う透過型スクリーン、投写型表示装置および画像表示方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、発光体からの画像光を、画像の表示側とは反対側である背面側から照射して画像の表示を行う透過型スクリーンにおいて、前記画像光の入光面側となる背面側に形成されたプリズムによって前記発光体からの画像光を前記表示側に曲げるフレネル光学素子と、前記フレネル光学素子を保持する第１の基盤と、前記フレネル光学素子よりも前記表示側に配設されて、前記フレネル光学素子からの画像光を拡散する第１の光拡散部と、前記第１の光拡散部よりも前記表示側に配設されるとともに、前記第１の光拡散部からの画像光を拡散して前記表示側に出光し、かつ前記第１の光拡散部との相対位置が変位する第２の光拡散部と、前記第２の光拡散部よりも前記表示側に配設されるとともに、前記第２の光拡散部を保持する第２の基盤と、を備え、前記第１の光拡散部は、前記第１の基盤上の前記表示側に配置されることを特徴とする。

本発明にかかる透過型スクリーンは、第１の光拡散部と第２の光拡散部とによって画像光を拡散するとともに、第１の光拡散部はフレネル光学素子よりも表示側に配設され、第２の光拡散部を保持する第２の基盤が第２の光拡散部よりも表示側に配設され、第１の光拡散部は、フレネル光学素子を保持する第１の基盤上の表示側に配置されるので、スペックルによる画像劣化を低減しつつ、解像力が高い画像表示を行うことが可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態に係る投写型表示装置の構成を示す図である。 図２は、コヒーレンスの伝搬を説明するための図である。 図３は、透過型スクリーンの変位を説明するための図である。 図４は、第１の光拡散部をフレネルレンズスクリーンの出光面側に配置した場合の、投写型表示装置の構成を示す図である。 図５は、プロジェクタからの光束を透過型スクリーンに対して急峻な角度で投影した場合の、投写型表示装置の構成を示す図である。 図６は、入光面側全反射式フレネルレンズの断面構成を示す図である。 図７は、混合式フレネルレンズの断面構成を示す図である。 図８は、入光面側部分全反射式フレネルレンズの断面構成を示す図である。 図９は、プリズムの先端部を欠けさせた場合の、入光面側部分全反射式フレネルレンズの断面構成を示す図である。 図１０は、反射鏡を介して透過型スクリーンへ光束を導く場合の投写型表示装置の構成例を示す図（１）である。 図１１は、反射鏡を介して透過型スクリーンへ光束を導く場合の投写型表示装置の構成例を示す図（２）である。 図１２は、レンズ要素の構成例を示す図（１）である。 図１３は、レンズ要素の構成例を示す図（２）である。 図１４は、レンズ要素の構成例を示す図（３）である。 図１５は、レンズ要素の構成例を示す図（４）である。 図１６は、実施の形態２に係る投写型表示装置の構成を示す図である。 図１７は、実施の形態４に係る投写型表示装置の構成を示す図（１）である。 図１８は、実施の形態４に係る投写型表示装置の構成を示す図（２）である。

符号の説明

１ 観測者
２ 画像光
３ 反射鏡
４ 基盤
６ レンズ要素
９ 光源
１０ プロジェクタ
１１ 照明光学系
１２ ライトバルブ
１３ 投写光学系
２０ 透過型スクリーン
３０ フレネルレンズスクリーン
３１ 第１の光拡散部
３２ 入光面側フレネルレンズ
３３ 第１の基盤
３４ 混合式フレネルレンズ
３５ 入光面側全反射式フレネルレンズ
３６ 入光面側部分全反射式フレネルレンズ
３７，６１ シリンドリカルレンズ
３８ 光吸収部
３９ 台形状レンズ
４０ 像表示要素
４１ 第２の光拡散部
４３ 第２の基盤
４４ 表面処理層
５１ 第１の屈折面
５２ 反射面
５３ 第２の屈折面
５４ 非入射面
５５ 先端削除面
７１ 等価光源
８１ 水晶体
８２ 網膜
８３ 瞳関数
１００〜１０４ 投写型表示装置
２０１ 第１の保護層
２０２ 第２の保護層
２０３ 選択的光透過・吸収層

以下に、本発明に係る透過型スクリーン、投写型表示装置および画像表示方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態に係る投写型表示装置の構成を示す図である。図１では、投写型表示装置１００の断面構成を示している。投写型表示装置１００は、プロジェクタ１０と透過型スクリーン２０とを有しており、プロジェクタ１０からの画像を透過型スクリーン２０に拡大投影して画像表示を行う背面投写型の表示装置である。

本実施の形態の投写型表示装置１００は、透過型スクリーン２０の第１の光拡散部（第１の光拡散部）３１と第２の光拡散部（第２の光拡散部）４１とが透過型スクリーン２０内で互いに内側を向いて近づくよう透過型スクリーン２０内に配置されており、これにより第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１との距離を短くしている。

プロジェクタ１０は、照明光学系１１、ライトバルブ１２、投写光学系１３を備えている。照明光学系１１は、原点Ｏの方向が光軸方向であり、後述する光源９からの照明光をライトバルブ１２へ導く。ライトバルブ１２は、画像信号に応じて照明光学系１１からの光量を調整し画像を形成する。投写光学系１３は、ライトバルブ１２で形成された画像を透過型スクリーン２０に拡大投影する。

透過型スクリーン２０は、フレネルレンズスクリーン３０とレンチキュラースクリーンなどの像表示要素４０とを備えている。フレネルレンズスクリーン３０は、観測者１から見て背面側（発光体側）に配置され、像表示要素４０は、観測者１から見て前面側（観測者側）に配置されている。

フレネルレンズスクリーン３０は、入光面側フレネルレンズ（フレネル光学素子）３２と、入光面側フレネルレンズ３２を保持するための第１の基盤３３と、入光面側フレネルレンズ３２よりも観測者１側に配置される第１の光拡散手段３１と、を含んで構成されている。

像表示要素４０は、第２の基盤４３と、第２の光拡散手段４１と、を含んで構成されている。像表示要素４０では、第２の光拡散手段４１が第２の基盤４３よりも発光体側（プロジェクタ１０側）に配置されている。像表示要素４０の発光体側の表面には、レンズ要素６が形成され、観測者側の表面には表面処理層４４が形成されている。

第１の光拡散手段３１や第２の光拡散手段４１は、光を拡散させる。例えば、第１の光拡散手段３１や第２の光拡散手段４１の表面の凹凸で光を拡散させるよう第１の光拡散手段３１や第２の光拡散手段４１を作製しておく。また、第１の光拡散手段３１や第２の光拡散手段４１の媒質とは異なる屈折率を有した種々の粒径の微粒子を混在させて第１の光拡散手段３１や第２の光拡散手段４１を作製し、この微粒子によって光を拡散させてもよい。

なお、図１では第２の光拡散手段４１と第２の基盤４３とを別々に示しているが、第２の基盤４３が第２の光拡散手段４１を備える構成としてもよい。この場合、例えば、第２の基盤４３の発光体側に第２の基盤４３とは屈折率が僅か（例えばΔｎ＝０．０１〜０．０５）だけ異なる微粒子を練り込んでおき、微粒子を練り込まれた層を光拡散手段４１とする。第１の光拡散手段３１や第２の光拡散手段４１に形成される凹凸や微粒子の長さは、例えば可視光の波長（およそ３８０〜７８０ｎｍ）より大きく１〜５０μｍ程度である。

また、ここでは像表示要素４０にレンズ要素６と表面処理層４４が形成されている場合について説明したが、像表示要素４０はレンズ要素６や表面処理層４４を有しない構成であってもよい。

投写型表示装置１００では、照明光学系１１によって導かれた有限大の発光体からの光が、画像を作るライトバルブ１２を照明し、投写光学系１３によって透過型スクリーン２０に画像が拡大投影される。

発光体がレーザー光源などのコヒーレント光源の場合は当然ながら、超高圧水銀ランプなどのインコヒーレント光源においても、照明光学系１１、投写光学系１３を経由する間にコヒーレンスが発生し、部分的にコヒーレントな光となる。このコヒーレンスを表す物理量として複素コヒーレンス度がある。複素コヒーレンス度は、数学的には等価光源と瞳関数の自己相関との相対関係で表される。このようなコヒーレンスの伝搬は、相互伝達係数（transmission cross coefficient）に関連するので、レンズ設計がなされるとコヒーレンスの伝搬特性も同時に決まることとなる。

例えば、２つの光拡散部（第１の光拡散手段３１、第２の光拡散手段４１）を離して配置しておくことによって、光の波面が乱れるので像がぼやけるが、波面が乱れると複素コヒーレンス度が減ることとなる。このため、２つの光拡散手段３１，４１を離して配置しておけば、シンチレーション等のぎらつきの不具合を低減させることが可能となる。また、レンズの開口を大きくすると解像力が上がることが知られている。逆に言うと、小さいレンズを使うと解像力が低下し、その結果、像がぼやけてぎらつきも減ることとなる。

また、部分的にコヒーレントな光で光拡散手段３１，４１を照明すると、第１の波面の振幅分布の重ね合わせで作られる第１の強度分布や、第Ｎ（Ｎは自然数）の波面の振幅分布の重ね合わせで作られる第Ｎの強度分布など、第１〜第Ｎまでの複数の強度分布が重ね合わさって観測者１にはsubjective speckleに分類される無数の明暗の斑点が無秩序に認識されることとなる。このため、ランプ光源のような単色光ではない連続スペクトルや、空間的に大きさを持つインコヒーレントな光源であってもシンチレーション等のぎらつきの不具合が観測されることとなる。

シンチレーションを低減させるために透過型スクリーン２０の位置を変位させる場合について説明する。ここでは第１の光拡散手段３１を含んで構成されているフレネルレンズスクリーン３０を変位させる場合について説明するが、２つの光拡散部（第１の光拡散手段３１、第２の光拡散手段４１）を相対的に変位させるのであれば足り、第２の光拡散手段４１を含んで構成されている像表示要素４０を変位させてもよい。

ここで、コヒーレンスの伝搬について説明する。図２は、コヒーレンスの伝搬を説明するための図である。発光体である光源９からの光は照明光学系１１によりライトバルブ１２へ導かれてライトバルブ１２を照明する。ライトバルブ１２で作られた画像が投射光学系１３により共役な位置関係にある透過型スクリーン２０にへ拡大投射される。ここでは、簡単に理解するため、光源９と透過型スクリーン２０の間にある照明光学系１１、ライトバルブ１２、投射光学系１３は図示せず、あたかも光源９が透過型スクリーン２０（これはライトバルブ１２と共役な関係にある）を照明しているかのように構成要素を単純に描いている。等価光源７１は、複素コヒーレンス度から求められる仮想的な光源（人間の目の水晶体８１に形成される仮想的な光源）のことで、図２では光源９である発光体と共役な位置になる。また、人間の目の網膜８２は透過型スクリーン２０と共役な位置になる。

光源９からの光（部分的にコヒーレントな光）は、透過型スクリーン２０を経由して観測者に観測されるので、等価光源７１の大きさは透過型スクリーン２０の光学性能（曇り度など）に依存する。また、光の複素コヒーレンス度は、等価光源７１と瞳関数８３の自己相関との相対関係で表される。このため、等価光源７１が瞳関数８３に対して相対的に大きい場合には、等価光源７１からの光がインコヒーレントに近づき、反対に小さい場合には等価光源７１からの光がコヒーレントに近づくこととなる。

透過型スクリーン２０が変位しても等価光源７１と瞳関数８３の相対関係は変わらないので、瞬間的（瞬時の）な光のコヒーレンスは変わらない。このため、透過型スクリーン２０を変位させてもぎらつきが無くなるわけではなく、ぎらつきの強度パターンが変わる（変位する）だけである。しかしながら、このような透過型スクリーン２０の変位では、光強度が所定時間の間で平均化される。このため、透過型スクリーン２０では、変位によるぎらつきの強度の移動平均によって、ぎらつきを低減させることが可能となる。

透過型スクリーン２０を変位させる際には、透過型スクリーン２０にただ変位を与えればよいというものではない。まず、透過型スクリーン２０内の光拡散部が１つだけ（ここでは変位する第１の光拡散手段３１だけ）の場合について説明する。第１の光拡散手段３１を目の応答速度（約１／３０秒＝３０Ｈｚ）に比べて十分ゆっくり（数Ｈｚ）で動かすと、ぎらつきの輝点がぎらつきのパターンを保持したまま、フレネルレンズスクリーン３０の変位に従って移動する。同じパターンがゆっくりと動いていると、人間は意識的にどうしても目でパターンを追従してしまう。このため、第１の光拡散手段３１を低速で変位させると、人間にぎらつきを認識させてしまうといった問題が発生する。

そこで、本実施の形態では、透過型スクリーン２０内に第１の光拡散手段３１とは異なる第２の光拡散手段４１を配設しておく。第１の光拡散手段３１が作るぎらつきのパターンは、フレネルレンズスクリーン３０の変位に従って、ぎらつきのパターンを保持したまま変位するが、この第１の光拡散手段３１からの光で第２の光拡散手段４１を照明することとなる。このため、第２の光拡散手段４１の作るぎらつきのパターンは、第２の光拡散手段４１と第１の光拡散手段３１との相対関係（相対位置）に従って変化することとなる。この結果、人間の目によってぎらつきのパターンが追従されることなく、光強度を時間平均化して人間に認識させることが可能となる。

なお、この場合でも瞬間的なコヒーレンスは変わらないので、あくまでも所定時間内での平均としてみた場合にぎらつき（変位によるぎらつきの移動平均）が低減するだけであり、瞬間的なぎらつきが無くなるわけではない。このことは、移動平均が変化するとぎらつきの見え方も変わることを意味している。

このため、透過型スクリーン２０の変位のさせ方は、例えば図３に示す等速円運動などの等速運動が好ましい。これは、透過型スクリーン２０の速度が０となる極限操作では、光強度の時間（移動）平均の効果がなくなるためである。実際には、速度が０でなくても、透過型スクリーン２０の移動速度が変わると時間平均の効果も変わる。このため、ぎらつきの見え方も変化し、その結果ぎらつきが認識されやすくなる。そこで、本実施の形態では、透過型スクリーン２０を例えば等速円運動などの等速運動によって変位させる。

ここで、実際にフレネルレンズスクリーン３０もしくは像表示要素４０に変位を与える場合について説明する。本実施の形態の投写型表示装置１００へ配設する透過型スクリーン２０は、例えば対角で５０〜１００インチ程度の大きさとする。この場合、フレネルレンズスクリーン３０および像表示要素４０の大きさは、透過型スクリーン２０の縦横比（４：３、１６：９など）に依存するが、例えば一辺数メートル程度の大きさとなる。投写型表示装置１００では、このように大きな透過型スクリーン２０を数Ｈｚの速度で動かすが、透過型スクリーン２０を動かす量は、コヒーレンスに応じて例えば数ミリ程度（例えば透過型スクリーン２０の大きさに対して１％未満）とする。

一般的な投写型表示装置では、スクリーンが大きい場合には、スクリーンの大きさに比べてスクリーンの移動量が相対的に小さくても、ほんの少しの歪み、撓み、位置ずれによってフレネルレンズスクリーンが、レンチキュラースクリーンや筐体（フレネルレンズスクリーンや像表示要素の外周にある筐体）に衝突し、スクリーンが壊れる場合がある。また、フレネルレンズスクリーンとレンチキュラースクリーンは、熱や湿度などによって変形するとともに、予め初期の撓みを持っている。

このため、本実施の形態では、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間隔を、所定寸法以上あけておく。例えば、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間には、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の間隔を空けておく。

フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間隔が広くなりすぎると、像がぼやける方向に働く。一方、像のぼやけに合わせて複素コヒーレンス度も減少する方向に働くので、瞬間的なコヒーレンスも減少しぎらつきが減る。

本実施の形態では、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０とを相対的に動かすので、振動による時間平均（移動平均）でぎらつきを低減させることができる。したがって、第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１とを必要以上に離す必要がないので像がぼやけが少ない。換言すると、第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１をできるだけ近づけることによって解像感を向上させることが可能となる。

従来の出光面側フレネルレンズは、出光面側に光拡散部を配置することができない構造になっている。そこで、本実施の形態では、フレネルレンズスクリーン３０に、プリズムが入光面側に形成されている入光面側フレネルレンズ３２を用いることによって、第１の光拡散手段３１をフレネルレンズスクリーン３０の出光面側に配置する。

図４は、第１の光拡散部をフレネルレンズスクリーンの出光面側に配置した場合の、投写型表示装置の構成を示す図である。図４の投写型表示装置１０１は、図１の投写型表示装置１００と比べて、フレネルレンズスクリーン３０の構成が異なっている。投写型表示装置１０１のフレネルレンズスクリーン３０では、第１の光拡散手段３１がフレネルレンズスクリーン３０の出光面側に配置されている。これにより、第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１の距離が近づき、解像感を向上させることが可能となる。

リアプロジェクタなどの背面投写型の表示装置は従来、投写光学系の光軸と透過型スクリーンの中心が略一致していた。このため、投写型表示装置の奥行きを薄くするまたは小型化するために、反射鏡によってプロジェクタからの光束を折り曲げていた。また、さらなる薄型化を達成する方法として、プロジェクタからの光束を透過型スクリーンに斜め急角度に投影する方法がある。

例えば、コヒーレンスの大きいレーザ光源などを照明光源に用いると、レーザ光源からは小さい面積から小さい広がり角で光が放出されるので、照明光学系、投写光学系を小型にできる利点がある。プロジェクタ内の照明光学系や投写光学系が小型になれば、投写型表示装置全体も薄くまたは小型化しやすくなる。

そこで、本実施の形態では、プロジェクタ１０からの光束を透過型スクリーン２０に対して急峻な角度で投影してもよい。図５は、プロジェクタからの光束を透過型スクリーンに対して急峻な角度で投影した場合の、投写型表示装置の構成を示す図である。図５の投写型表示装置１０２は、透過型スクリーンの中心が投射光学系の光軸と一致している従来の投写型表示装置よりも、プロジェクタ１０からの光束を透過型スクリーン２０に対して急峻な角度で投影している。

本実施の形態の投写型表示装置１００は、投写倍率の大きい場合、発光体が小さい場合、発光体が線スペクトルのようなコヒーレンスの高い光学系である場合などに発生するぎらつきを低減することを１つの目的としている。コヒーレンスの大きいレーザ光源などは小さい面積から小さい広がり角で光を放出するので、斜め急角度から透過型スクリーン２０に光を投影する方法には、コヒーレンスの大きい光源が適している。

そこで、本実施の形態では、斜め急角度から透過型スクリーン２０への画像光の投写と、コヒーレンスの高い光源とを、組み合わせて用いる。この組合せにより、従来と違いフレネルレンズスクリーン３０の入光面側に種々のレンズを配置できるので、従来よりも光拡散部を相互に近づけることができる。

ここで、フレネルレンズスクリーン３０として、プリズムが入光面側に形成されている入光面側フレネルレンズ３２について説明する。図５に示すように、入光面側フレネルレンズ３２には、例えば混合式フレネルレンズ３４、入光面側全反射式フレネルレンズ３５、入光面側部分全反射式フレネルレンズ３６等がある。

なお、図５では、混合式フレネルレンズ３４、入光面側全反射式フレネルレンズ３５、入光面側部分全反射式フレネルレンズ３６を１つの入光面側フレネルレンズ３２内に示したが、プロジェクタ１０の設計に合わせて適宜選択すればよい。したがって、１つの透過型スクリーン２０内に３種類のフレネルレンズを混在させる必要はない。以下、プリズムが入光面側に形成されている入光面側フレネルレンズ３２の詳細な構成について説明する。

図６は、入光面側全反射式フレネルレンズの断面構成を示す図である。入光面側全反射式フレネルレンズ３５は、プリズムに入光した画像光２の光束を、対面（入光面裏面）で全反射し、出光面方向に偏光するフレネルレンズである。入光面側全反射式フレネルレンズ３５では、プロジェクタ１０から照射される画像光２の光束を屈折させる屈折面５１と、屈折面５１で屈折された光束を第１の基盤３３側に全反射させる反射面（入光面裏面）５２と、が鋸歯状に複数配置されることによって全反射プリズム（フレネルプリズム）を構成している。これにより、入光面側全反射式フレネルレンズ３５では、画像光２の光束が第１の屈折面５１によって所定方向に屈折させられるとともに、屈折後の光束が反射面５２によって第１の基盤３３側に全反射させられる。

図７は、混合式フレネルレンズの断面構成を示す図である。混合式フレネルレンズ３４は、プリズムに入光した光束のうち、屈折光のみを出光面方向に偏光する屈折式フレネルレンズと、入光面側全反射式フレネルレンズ３５とが、１つのプリズム内に混合されたフレネルレンズ（入光面側全反射・屈折混合式フレネルレンズ）である。

混合式フレネルレンズ３４では、屈折面５１と反射面５２からなる全反射プリズムと、プロジェクタ１０から照射される画像光２の光束を屈折させる第２の屈折面５３（屈折プリズム）とが１つのピッチに形成されている。これにより、混合式フレネルレンズ３４では、画像光２の光束が第１の屈折面５１によって所定方向に屈折させられるとともに、屈折後の光束が反射面５２によって第１の基盤３３側に全反射させられる。さらに、屈折面５１に入光しない画像光２の光束は、第２の屈折面５３によって第１の基盤３３側に屈折させられる。

図８は、入光面側部分全反射式フレネルレンズの断面構成を示す図である。入光面側部分全反射式フレネルレンズ３６は、入光面側全反射式フレネルレンズ３５の谷の部分（凹部）を、出光面（第１の基盤４の主面）と並行にしたフレネルレンズである。入光面側部分全反射式フレネルレンズ３６では、画像光２の光束が非入射面５４（凹部）へ入射することはない。

なお、入光面側部分全反射式フレネルレンズ３６の構成を、プリズム先端の一部分を入射光線と略並行になるよう欠けさせた構成としてもよい。図９は、プリズムの先端部を欠けさせた場合の、入光面側部分全反射式フレネルレンズの断面構成を示す図である。図９の入光面側部分全反射式フレネルレンズ３６では、プリズムの先端部が削ぎ落とされたことによって、入射光線と略並行な先端削除面（入射光平行面）５５がプリズムの各先端部に形成されている。

なお、入光面側フレネルレンズ３２の混合式フレネルレンズ３４、入光面側全反射式フレネルレンズ３５、入光面側部分全反射式フレネルレンズ３６は、何れもフレネルレンズの１周期内で画像が上下に反転するので、入光面側フレネルレンズ３２の周期ｍを、投影される画素に応じた大きさにしておく。具体的には、周期ｍを、少なくとも透過型スクリーン２０に投影される画素よりも十分細かなサイズ（少なくとも投影される画素の１／５、出来れば１／１０よりも小さいのが好ましい）としておく。

このように、投写型表示装置１００は、従来の出光面側フレネルレンズとは異なり、入光面側フレネルレンズ３２を用いているので、プリズム内部での全反射現象を利用して光の方向を大きく曲げることができる。これにより、プロジェクタ１０から入光面側フレネルレンズ３２への入射角が大きい場合であっても、プロジェクタ１０からの光束を像表示要素４０に導くことが可能となる。

また、本実施の形態では、同心円状に配置される入光面側フレネルレンズ３２の同心円の中心を、図３に示したように透過型スクリーン２０面（画面）の外側に配置する。換言すると、入光面側フレネルレンズ３２は、円弧の中心が画面の外側にある。そして、この円弧の中心が投写光学系１３の光軸と略一致するよう、プロジェクタ１０が投写型表示装置１００内に配設しておく。このように円弧の中心、および投射光学系１３の光軸を配置の基準位置とすることで、組み立て調整を簡単にすることができる。なお、投写光学系１３の光軸は、図１や図４などではプロジェクタ１０から原点Ｏへの破線で示しており、図３では、プロジェクタ１０から原点Ｏへの実線で示している。

また、本実施の形態では、プロジェクタ１０から透過型スクリーン２０への光路の途中に所定の反射鏡（後述の反射鏡３）を設け、この反射鏡３によって光束を折り曲げてもよい。図１０および図１１は、反射鏡を介して透過型スクリーン２０へ光束を導く場合の投写型表示装置の構成を示す図である。

図１０では、反射鏡３を透過型スクリーン２０の主面と平行な方向に配置した場合の投写型表示装置１０３の構成を示している。また、図１１では、反射鏡３を透過型スクリーン２０の主面と垂直な方向に配置した場合の投写型表示装置１０４の構成を示している。

このように、プロジェクタ１０から透過型スクリーン２０への光路の途中に反射鏡３を設け、この反射鏡３によって光束を折り曲げるので、投写型表示装置１００を薄型化や小型化することが可能となる。図１０の投写型表示装置１０３では、透過型スクリーン２０の主面と垂直な方向の寸法を小さくできる。また、図１１の投写型表示装置１０４では、透過型スクリーン２０の主面と平行な方向の寸法を小さくできる。

また、透過型スクリーン２０に対する反射鏡３やプロジェクタ１０の配置位置は何れの方向であってもよい。したがって、透過型スクリーン２０は、図１０や図１１に示した上下方向に限定されるものではない。

つぎに、レンズ開口と像のぼやけの関係について詳細に説明する。レンズ開口（瞳関数に対応）が有限であれば波面を切り取ることになり、空間周波数が一部遮断される。すなわち、レンズがローパスフィルタの働きをする。この結果、小さい開口のレンズを使うと解像力が劣化することとなる。同様にコヒーレンスの伝搬でも、瞳関数が小さくなると等価光源が相対的に大きくなるのでインコヒーレントに近づき、複素コヒーレンス度が小さくなる。換言すると、開口が小さいレンズを使うと、収差が大きくなるので像がぼやけるとともに、コヒーレンス度が小さくなるので瞬間的なぎらつきも低減されることとなる。

投写型表示装置１００では、透過型スクリーン２０に投影される画素によって画像が形成されるので、画像内に画素より細かい構造はない。したがって、少なくとも画素の大きさよりも小さなサイズのレンズを透過型スクリーン２０に用いれば、像のぼやけを十分無視することが可能となる。以上のことから、本実施の形態では、投影される画素よりも小さい周期（後述の周期Ｐ）のレンズ要素６を用いる。これにより、解像感を向上させつつ、ぎらつきを低減した透過型スクリーン２０を得ることが可能になる。

例えば、一般的な観測者（視力１．０）が一般的な観測距離（透過型スクリーン２０の高さの３倍の距離）から見た場合に、観測者が分解できる限界が約１ｍｍとなる。例えば、スクリーンの主面幅が１ｍであり、横方向の画素数が１０００画素であるとすると、投写画素の横方向の大きさは、ちょうど１画素あたり１ｍｍ（スクリーンの０．１％）となる。したがって、この場合はレンズ要素６の周期Ｐは、Ｐ＜１ｍｍとすればよい。

ここで、レンズ要素６の構成例について説明する。図１２〜図１５は、レンズ要素の構成を示す図である。図１２に示すレンズ要素６では、入光面側にシリンドリカルレンズ３７を配置し、シリンドリカルレンズ３７の各レンズをレンズ要素６の縦方向に連接配置している。シリンドリカルレンズ３７の非集光部に相当する位置（第２の基盤４３側）にストライプ状の光吸収部３８を形成している。

また、図１３に示すレンズ要素６は、入光面側の台形状レンズ３９と出光面側の光吸収部３８を有している。台形状レンズ３９は、複数からなる台形柱状の単位レンズを備えており、各台形の下辺側の側面が入光面側に並び、各台形の上辺側の側面が出光面側に並ぶよう並設（連接配置）されている。台形状レンズ３９の各台形の下辺側の側面は、光を全反射する全反射部である。台形状レンズ３９では、入光面側から入光した光線の一部を全反射部で全反射させた後、出光面側から出光させる。

光吸収部３８は、台形状レンズ３９の単位レンズの各谷部に配置されている。そして、レンズ要素６を出光面側から見ると、光吸収部３８と、台形状レンズ３９が有する各台形の上辺側の側面と、によってストライプ状をなしている。

また、図１４に示すレンズ要素６では、入光面側にシリンドリカルレンズ６１を配置し、シリンドリカルレンズ６１の各レンズをレンズ要素６の縦方向および横方向にマトリックス状に連接配置している。縦方向および横方向に配設されたシリンドリカルレンズ３７の非集光部（凸部の裏面側）に相当する位置には、光吸収部３８を形成している。これにより、光吸収部３８は、各矩形状がマトリクス状に並べられた構成となっている。すなわち、各矩形状は、縦方向および横方向の格子で区切られたアイランド状をなしている。

また、図１５に示すレンズ要素６では、図１３に示したレンズ要素６を、主面同士が重なるよう入光面側に２枚重ねて配設している。そして、レンズ要素６の一方の単位レンズをレンズ要素６の横方向に並べ、他方の単位レンズを縦方向に並べることによって、それぞれの単位レンズを直行させている。なお、単位レンズが縦方向に並んだレンズ要素６と、単位レンズが横方向に並んだレンズ要素６とは、何れのレンズ要素６が入光面側であってもよい。

また、このようなレンズ要素６を備えた像表示要素４０の観測者側の最表面には、表面処理層４４として、例えば光の反射を低減させる反射防止層を形成しておいてもよい。これにより、像表示要素４０は、外光からの影響を低減することができる。

また、見た目のぎらつきを押さえるためのアンチグレア層、静電気によるほこりの付着を防止するための帯電防止層、表面を保護するためのハードコート層を、像表示要素４０の観測者側の最表面に設けてもよい。また、フレネルレンズスクリーン３０および像表示要素４０間に、自己潤滑性を持つ媒質やゲル状の媒質などの弾性体を配置してもよい。

なお、本実施の形態の図１などでは第１の光拡散手段３１と第１の基盤３３とを別々に示しているが、第１の基盤３３が第１の光拡散手段３１を備える構成としてもよい。換言すると、第１の基盤３３と第１の光拡散手段３１とを一体に作製してもよい。例えば、第１の基盤３３および第１の光拡散手段３１を、第２の基盤４３および第２の光拡散手段４１と同様の方法によって作製しておく。

また、本実施の形態の図４などでは入光面側フレネルレンズ３２と第１の基盤３３の境界を破線で示しているが、入光面側フレネルレンズ３２と第１の基盤３３は、別々に作成してもよいし、一体に作製してもよい。例えば、光硬化樹脂の入光面側フレネルレンズ３２を第１の基盤３３に貼り合わせてもよいし、第１の基盤３３の主面を型に押しつけて入光面側フレネルレンズ３２となる形状を第１の基盤３３の表面に成形してもよい。

また、投写型表示装置１００では、第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１とがそれぞれ所定の拡散能力となるよう第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１とに拡散能力を配分してもよい。第１の光拡散手段３１から第２の光拡散手段４１まで光が伝搬する間に像がぼやけるので、例えば第１の光拡散手段３１の拡散能力を小さくし、第２の光拡散手段４１の拡散能力を大きくしておく。

２つの光拡散層の相対変位によってぎらつきを低減させるスクリーンの場合、振動する側に所定値以上の拡散能力が必要となる。これは、例えばレンズやミラーなど拡散能力の無いものでは、波面が乱れずに伝搬するのでぎらつきのパターンが作られず、結果として移動平均化がなされないからである。

光拡散層の拡散能力を曇り度（Haze）によって表す場合、振動させる側の光拡散層にヘイズを３０％〜６０％程度与え、他方の振動しない側の光拡散層にヘイズを８０％〜９０％程度を与える。例えば、第１の光拡散手段３１を振動させる側の光拡散層とすると、第１の光拡散手段３１に３０％〜６０％のヘイズを与え、第２の光拡散手段４１に８０％〜９０％のヘイズを与える。一方、第２の光拡散手段４１を振動させる側の光拡散層とすると、第２の光拡散手段４１に３０％〜６０％のヘイズを与え、第１の光拡散手段３１に８０％〜９０％のヘイズを与える。

また、本実施の形態の図１などでは投写型表示装置１００が、プロジェクタ１０と透過型スクリーン２０を有している場合について説明したが、投写型表示装置１００は、これら以外の構成要素を有していてもよい。投写型表示装置１００は、例えば、透過型スクリーン２０やプロジェクタ１０を入れる筐体、透過型スクリーン２０やプロジェクタ１０を固定する保持機構、投写型表示装置１００内の空気を調整する空気調整機構、スピーカ、テレビ台、リモートコントローラからの信号受光部、電気回路、幾何学補正回路、色補正回路などを有していてもよい。また、発光体は、ランプのような連続スペクトル、レーザ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの離散的スペクトルを持つものの何れであってもよい。

このように実施の形態１によれば、第１の光拡散手段３１が入光面側フレネルレンズ３２よりも観測者１側に配置され、第２の光拡散手段４１が第２の基盤４３よりも発光体側に配置されているので、スペックルによる画像劣化を低減しつつ、解像力の高い画像表示を行うことが可能となる。

また、第１の基盤３３の出光面側に第１の光拡散手段３１を配置しているので、第１の光拡散手段３１を第２の光拡散手段４１に近付けうることが可能となり、解像感を向上させることが可能となる。

また、第１の基盤３３を変位させることによって、第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１との相対位置を変位させるので、観測者に第１の基盤３３の動作を認識させることなく第１の光拡散手段３１と第２の光拡散手段４１との相対位置を変位させることが可能となる。

実施の形態２．
つぎに、図１６を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。前述したように、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間には、自己潤滑性を持つ媒質やゲル状の媒質などの弾性体を配置してもよい。実施の形態２では、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間に弾性体を配置した場合の投写型表示装置について説明する。

図１６は、実施の形態２に係る投写型表示装置の構成を示す図である。図１６の各構成要素のうち図４に示す実施の形態１の投写型表示装置１０１と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。実施の形態２に係る投写型表示装置１０５は、フレネルレンズスクリーン３０（第１の素子）と像表示要素４０（第２の素子）との間に弾性体を有している。

投写型表示装置１０５のフレネルレンズスクリーン３０は、入光面側フレネルレンズ３２と、第１の基盤３３と、光拡散手段３１と、弾性体である第１の保護層２０１と、を含んで構成されている。フレネルレンズスクリーン３０では、フレネルレンズスクリーン３０を構成する各要素が、入光面側から出光面側の方向へ向かって、入光面側フレネルレンズ３２、第１の基盤３３、光拡散手段３１、第１の保護層２０１の順番で配置されている。

像表示要素４０は、レンズ要素６と、第２の基盤４３と、第２の光拡散手段４１と、表面処理層４４と、弾性体である第２の保護層２０２と、を含んで構成されている。像表示要素４０では、像表示要素４０を構成する各要素が、入光面側から出光面側の方向へ向かって、第２の保護層２０２、レンズ要素６、第２の光拡散手段４１、第２の基盤４３、表面処理層４４の順番で配置されている。

このように、投写型表示装置１０５では、第１の保護層２０１がフレネルレンズスクリーン３０の出光面側に配置され、第２の保護層２０２が像表示要素４０の入光面側に配置されている。

フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間には、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０を振動させるための空間的な余裕が設けられている。また、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間には、初期状態でフレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０が有している撓みや、熱や湿度によって変形等が起こった場合のための空間的な余裕が設けられている。ところが、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０に想定以上の撓みや変形が生じたり、輸送時に振動が生じたりすることによって、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０の一部が一時的に接触したりすることも考えられる。

この場合、接触した一部分が擦られて削れられると、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０に削りカスが付着したり、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０に傷が出来て、投写する画像の均一性が劣化するといった不具合が生じる。特にフレネルレンズスクリーン３０の第１の光拡散部３１や像表示要素４０のレンズ要素６の表面に凹凸の形状を有している場合は、凹凸の形状を有していない平面の場合に比べて、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０の表面の劣化の割合が大きくなる。そこで、本実施の形態では、フレネルレンズスクリーン３０に第１の保護層２０１を配置するとともに、像表示要素４０に第２の保護層２０２を配置している。

第１の光拡散手段３１が表面の凹凸で光を拡散させる場合、第１の光拡散手段３１の出光面側の表面に配置される第１の保護層２０１は、第１の光拡散手段３１の出光面側の表面に形成されている凹凸形状を保つことができるよう層の膜厚（層の厚み）を薄くしておく。

この凹凸形状は、例えばビーズ状（球形やラグビーボール状など）のガラス系またはアクリル系の微粒子と、これを保持する媒質とによって構成されている。この凹凸形状の粒径は、可視光の波長（およそ３８０〜７８０ｎｍ）より大きく、例えば１〜５０μｍ（一般的には５〜２０μｍ）程度である。このため、第１の光拡散手段３１の表面に形成されている凹凸形状が１〜５０μｍの場合、第２の保護層２０１の膜厚を例えば１μｍ未満とする。このように、第１の光拡散手段３１の表面の凹凸形状を保つよう第１の保護層２０１を薄く構成することによって、光を拡散させる機能を劣化させることなく、第１の光拡散手段３１とレンズ要素６の接触を防止することが可能となる。したがって、第１の光拡散手段３１による光拡散機能を維持しつつ、第１の光拡散手段３１の表面の凹凸形状を劣化させずに保つことが可能となる。

また、像表示要素４０のレンズ要素６が表面に凹凸形状を有している場合も、第１の光拡散手段３１が表面に凹凸形状を有している場合と同様に、第２の保護層２０２を薄く構成するとよい。レンズ要素６の凹凸の周期は例えば１０〜２００μｍ程度であるので、第２の保護層２０２層の膜厚は、例えば数μｍ程度で十分となる。第１の保護層２０１や第２の保護層２０２は、自己潤滑性の高い媒質であり、具体的にはシリコンオイル、シリコン樹脂、シリコーンなどである。

なお、図１６では、投写型表示装置１０５が第１の保護層２０１と第２の保護層２０２を有している場合について説明したが、投写型表示装置１０５は、第１の保護層２０１または第２の保護層２０２の何れか一方を有する構成であってもよい。これにより、投写型表示装置１０５は、簡易な構成となり、生産性が向上するとともに低コストで生産することが可能となる。

投写型表示装置１０５が第１の保護層２０１と第２の保護層２０２の両方を有している構成の場合、投写型表示装置１０５が第１の保護層２０１または第２の保護層２０２の一方のみを有している構成の場合よりも確実にフレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との接触による磨耗を防止することが可能となる。

このように実施の形態２によれば、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間に弾性体を配設したので、簡易な構成で光拡散手段３１やレンズ要素６を保護することが可能となる。

実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、第１の保護層２０１の膜厚や屈折率、第２の保護層２０２の膜厚や屈折率を適切な膜厚や屈折率としておくことによって、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０を透過する信号光の透過率の低下を防止する。

実施の形態２で説明したように、第１の光拡散手段３１が表面の凹凸で光を拡散させる場合、第１の光拡散手段３１の表面に配置される第１の保護層２０１は、表面の凹凸形状を保つことができるよう、膜厚を例えば１μｍとしておく。

例えば、第１の保護層２０１の屈折率を屈折率ｎ₃とし、第１の保護層２０１の膜厚を膜厚ｈとした場合、ｎ₃、ｈ、λ（波長）の関係は、ｎ₃ｈ〜（２ｍ−１）λ／４となる。ｍが正の整数となるなるよう第１の保護層２０１の膜厚ｈや屈折率ｎ₃を調整すると、第１の保護層２０１の反射率は低減され透過率が高くなる。以上のように、第１の保護層２０１の膜厚や屈折率を制御すれば、フレネルレンズスクリーン３０の表面の凹凸形状を保護しつつ、フレネルレンズスクリーン３０を透過する信号光の透過率の低下を防止でき、投影される画像光が明るくなる。また、信号光以外の不要光は、信号光とは反対に低減されるので、結果としてＳ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）が改善される。したがって、明るく解像感のよい画像を得ることが可能となる。

第１の保護層２０１は、例えばフレネルレンズスクリーン３０を屈折率ｎ₃の溶液に浸した後、第１の保護層２０１を溶液からゆっくりと引き上げることで、膜厚ｈを制御した第１の保護層２０１を形成することが可能となる。この方法によって第１の保護層２０１を形成する場合、第１の保護層２０１は入光面側フレネルレンズ３２の表面（入光面側）にも形成される。

入光面側フレネルレンズ３２を構成する各レンズの大きさは、投写光学系１３により拡大投影されるライトバルブ１２の画素の約１／１０程度（例えば、投影された画素が１ｍｍであれば１００μｍ程度）である。このため、入光面側フレネルレンズ３２では、１μｍ未満の第１の保護層２０１の厚みによって光の屈折や反射方向が大きく変わることはない。

第１の保護層２０１が入光面側フレネルレンズ３２の表面に形成された場合であっても、上述のように第１の保護層２０１を適切な膜厚や屈折率にしておくことで、第１の保護層２０１の反射率が低くなり透過率が高くなる。

なお、第２の保護層２０２を適切な膜厚や屈折率にして第２の保護層２０２を像表示要素４０に形成する場合も、第１の保護層２０１と同様の処理によって第２の保護層２０２を形成する。第２の保護層２０２を適切な膜厚や屈折率にして第２の保護層２０２を像表示要素４０に形成することによって、第１の保護層２０１をフレネルレンズスクリーン３０に形成する場合と同様の効果を得ることが可能となる。

このように、実施の形態３によれば、第１の保護層２０１の膜厚や屈折率、第２の保護層２０２の膜厚や屈折率を適切な膜厚や屈折率としておくことによって、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０を透過する信号光の透過率の低下を防止することが可能となる。したがって、フレネルレンズスクリーン３０や像表示要素４０を透過する信号光の透過率の低下を防止しつつ、光拡散手段３１の表面やレンズ要素６の表面を保護することが可能となる。

実施の形態４．
つぎに、図１７および図１８を参照して、この発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、実施の形態２の変形例として、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間に弾性体を配置した場合の、投写型表示装置の他の構成例について説明する。

図１７は、実施の形態４に係る投写型表示装置の構成を示す図である。図１７の各構成要素のうち図４や図１６に示す実施の形態１，２の投写型表示装置１０１，１０５と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。実施の形態４に係る投写型表示装置１０６は、フレネルレンズスクリーン３０と像表示要素４０との間に弾性体を有するとともに、第１の光拡散部３１の入光面側に所定の信号光のみを選択的に透過させる層を配置している。

投写型表示装置１０６のフレネルレンズスクリーン３０は、入光面側フレネルレンズ３２と、第１の基盤３３と、選択的光透過・吸収層２０３と、光拡散手段３１と、弾性体である第１の保護層２０１と、を含んで構成されている。フレネルレンズスクリーン３０では、フレネルレンズスクリーン３０を構成する各要素が、入光面側から出光面側の方向へ向かって、入光面側フレネルレンズ３２、第１の基盤３３、選択的光透過・吸収層２０３、光拡散手段３１、第１の保護層２０１の順番で配置されている。選択的光透過・吸収層２０３は、入光面側フレネルレンズ３２で観測者側に偏向された光束が通る光路上の信号光を選択的に透過させ、光路外の信号光を吸収する層である。

解像力が高い透過型スクリーン２０を実現したとしても、コントラスト比（明暗の比）が小さく、特に外光の影響を受けやすい（明所コントラストが低い）場合には、細かく解像した像が外光などのノイズに埋もれてしまうという問題がある。

そこで、本実施の形態では、第１の基盤３３の出光面側に選択的光透過・吸収層２０３を配置する。これにより、フレネルレンズスクリーン３０では、外光の少なくとも一部が、選択的光透過・吸収層２０３で吸収される。また、投写型表示装置１０６では、選択的光透過・吸収層２０３の出光面側に第１の光拡散部３１を配置しているので、スペックルによる画像劣化を低減しつつ、解像力の高い画像表示を行なうことが可能となる。また、第１の保護層２０１を第１の光拡散部３１の出光面側に配置することで、第１の光拡散手段３１の表面の凹凸形状を劣化させずに保つことが可能となる。

なお、本実施の形態では、選択的光透過・吸収層２０３の出光面側に選択的光透過・吸収層２０３を配置する場合について説明したが、図１８に示す投写型表示装置１０６のように、第１の基盤３３の入光面側に選択的光透過・吸収層２０３を配置してもよい。

このように、実施の形態４によれば、入光面側フレネルレンズ３２の出光面がわであって、第１の光拡散部３１の入光面側に選択的光透過・吸収層２０３を配置しているので、スペックルによる画像劣化を低減しつつ、解像力の高い画像表示を行なうことが可能となる。

以上のように、本発明に係る透過型スクリーン、投写型表示装置および画像表示方法は、画像の表示に適している。

Claims (8)

1. 発光体からの画像光を、画像の表示側とは反対側である背面側から照射して画像の表示を行う透過型スクリーンにおいて、
   前記画像光の入光面側となる背面側に形成されたプリズムによって前記発光体からの画像光を前記表示側に曲げるフレネル光学素子と、
   前記フレネル光学素子を保持する第１の基盤と、
   前記フレネル光学素子よりも前記表示側に配設されて、前記フレネル光学素子からの画像光を拡散する第１の光拡散部と、
   前記第１の光拡散部よりも前記表示側に配設されるとともに、前記第１の光拡散部からの画像光を拡散して前記表示側に出光し、かつ前記第１の光拡散部との相対位置が変位する第２の光拡散部と、
   前記第２の光拡散部よりも前記表示側に配設されるとともに、前記第２の光拡散部を保持する第２の基盤と、
   を備え、
   前記第１の光拡散部は、前記第１の基盤上の前記表示側に配置されることを特徴とする透過型スクリーン。
2. 前記第１の基盤を変位させることによって、前記第１の光拡散部と前記第２の光拡散部との相対位置を変位させることを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
3. 前記フレネル光学素子は、
   前記背面側から照射される画像光を屈折させる屈折面と前記屈折面で屈折された光線を反射する反射面とを有するフレネルプリズムが鋸歯状に複数配置されるとともに、前記フレネル光学素子の主面に対して斜め方向から前記画像光が入光した場合に前記画像光が前記屈折面で屈折させられることによって前記画像光が入光しない非入射面を有し、
   前記非入射面は、前記第１の基盤の主面と略平行に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
4. 前記フレネル光学素子は、
   前記背面側から照射される画像光を屈折させる屈折面と前記屈折面で屈折された光線を反射する反射面とを有するフレネルプリズムが鋸歯状に複数配置されるとともに、
   前記屈折面と前記反射面が交わる前記フレネルプリズムの先端部分に前記画像光の入射光線と略平行な入射光平行面を有することを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
5. 前記フレネル光学素子、前記第１の基盤および前記第１の光拡散部を有した第１の素子と、前記第２の基盤および前記第２の光拡散部を有した第２の素子と、の間で、前記第１の素子の表示側の表面または前記第２の素子の背面側の表面に配置されて前記第１の素子および前記第２の素子を保護する保護層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
6. 前記保護層の厚さは、１μｍよりも薄いことを特徴とする請求項５に記載の透過型スクリーン。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の透過型スクリーンを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
8. 発光体からの画像光を、画像の表示側とは反対側である背面側から透過型スクリーンに照射して画像の表示を行う画像表示方法において、
   前記画像光の入光面側となる背面側に形成されたフレネル光学素子によって前記発光体からの画像光を前記表示側に曲げる第１のステップと、
   前記フレネル光学素子よりも前記表示側であって前記フレネル光学素子を保持する第１の基盤上の前記表示側に配置される第１の光拡散部によって、前記フレネル光学素子からの画像光を拡散する第２のステップと、
   第２の基盤によって保持されるとともに前記第２の基盤よりも背面側に配設され且つ前記第１の光拡散部よりも前記表示側に配設された第２の光拡散部と、前記第１の光拡散部と、の相対位置を変位させながら、前記第２の光拡散部によって前記第１の光拡散部からの画像光を拡散して前記表示側に出光する第３のステップと、
   を含むことを特徴とする画像表示方法。

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