JPH04270333A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶等のようなセル構
造を有する画像光源からの画像を、透過型投影スクリー
ンに投影して観察するプロジェクタに関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像光源として赤，緑，青の
３本のＣＲＴを用い、スクリーンとして透過型投影スク
リーンを用いる背面投射型プロジェクタが知られている
。このようなプロジェクタに用いられるスクリーンは、
光を広い範囲に拡散することと、外光の影響を小さくす
ることが要求される。

【０００３】図４は、従来の透過型投影スクリーンの一
例を示した図である。これらの要求を満たす透過型投影
スクリーン４として、入光側に光を集光するレンチキュ
ラーレンズ等のレンズ素子４１を形成し、そのレンズ素
子４１の焦点付近を出光面として、出光面の一部に非出
光部を設けて遮光部４２とすることにより、光を拡散さ
せると同時に外光の影響を低減させたブラックストライ
プ付のレンチキュラーレンズシートが広く用いられてい
る。

【０００４】また、画像光源として液晶パネルを用いた
液晶プロジェクタが開発されている。この液晶プロジェ
クタにおいても、拡散特性の向上と外光反射の防止とい
う観点から、前述したブラックストライプ付きレンチキ
ュラーレンズシートが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した液晶プロジェ
クタでは、液晶パネルのセル構造に起因する格子パター
ンがスクリーン上に投影されるので、前述したような一
定のピッチで周期的構造を有するレンチキュラーレンズ
シートに画像を投影して観察すると、レンチキュラーレ
ンズのサンプリング効果により、モアレを発生する可能
性がある。このようなモアレの発生を防止するためには
、レンチキュラーレンズのピッチが、投影された液晶パ
ネルの格子パターンのピッチの１／４以下なるようにす
ることが好ましいとされている。

【０００６】一方、図４に示したブラックストライプ付
きのレンチキュラーレンズを用いたスクリーンでは、光
を３０°〜４０°の広い範囲に拡散し、同時にブラック
ストライプを形成しようとすると、入光レンズと出光面
との間の距離を、レンズピッチの１．３倍程度にしなけ
ればならない。このため、スクリーン上に投影される格
子パターンが目立たなくなるように、１ｍｍ程度の細か
さにすると、スクリーンのレンズピッチは０．２５ｍｍ
程度，スクリーンの厚みは０．３２ｍｍ程度にしなけれ
ばならない。

【０００７】しかし、前述のように、スクリーンの厚み
を薄くすると、スクリーンの剛性が少なくなり、スクリ
ーンをフラットに保持することが難しくなる。また、こ
のように、薄いレンズシートを精度よく製造することは
非常に困難である。

【０００８】本発明の目的は、前述の課題を解決して、
格子状のセル構造を有する画像光源から画像を投影して
も、モアレが発生することなく、ファインピッチ化を可
能にし、しかも、スクリーンを構成するレンズシートに
十分な強度を持たせることができるプロジェクタを提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明によるプロジェクタは、格子状のセル構造を
有する画像光源からの画像を、透過型投影スクリーンに
投影して観察するプロジェクタにおいて、前記透過型投
影スクリーンは、光を水平方向に拡散する水平拡散レン
チキュラーレンズが入光面に形成され、入光面から出光
面までの距離が前記水平拡散レンチキュラーレンズの焦
点距離よりも長く、出光面がフラットな光源側レンズシ
ートと、光を垂直方向に拡散する垂直拡散レンチキュラ
ーレンズが入光面に形成され、前記垂直拡散レンチキュ
ラーレンズの略焦点位置を出光面とし、出光面の非出光
部に遮光部を形成した観察側レンズシートと、を有する
構成としてある。

【００１０】この場合に、前記水平拡散および垂直拡散
レンチキュラーレンズのピッチは、前記画像画像光源の
画像表示素子のピッチの１／２．３５倍から１／２．６
５倍、もしくは１／３．３倍以下であることを特徴する
ことができる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、光源側のレンズシートは、入
光面が水平拡散レンチキュラーレンズ，出光面がフラッ
トであるので、水平拡散レンチキュラーレンズのピッチ
と光源側レンズシートの厚みを無関係にすることができ
る。

【００１２】また、観察側レンズシートは、入光面に垂
直拡散レンチキュラーレンズを設け、前記レンチキュラ
ーレンズの焦点位置付近に出光面を設けて、出光面の非
出光部に遮光部を設けているが、垂直方向への拡散はあ
まり大きくなくてよいので、レンチキュラーレンズのピ
ッチを小さくしても、シートの厚みを厚くしたまま遮光
部を広くとることができる。

【００１３】さらに、各レンチキュラーレンズのピッチ
をレンズシートの厚みと切り離して設計できるので、格
子状のセル構造をもつ画像光源に対して、モアレの発生
しないピッチに設定できる。

【００１４】

【実施例】以下、図面などを参照しながら、実施例につ
いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明によるプ
ロジェクタの実施例を示した斜視図、図２は、同実施例
に使用される光源側レンズシートを示した図、図３は同
実施例に使用される観察側レンズシートを示した図であ
る。

【００１５】この実施例のプロジェクタは、画像光源１
からの画像を、透過型投影スクリーン２に投影して観察
する背面投写型のプロジェクタである。画像光源１は、
格子状のセル構造を有するもの、例えば、液晶パネルを
使用することができる。透過型投影スクリーン２は、光
源側レンズシート２１と観察側レンズシート２２の２枚
構成のスクリーンが使用されている。

【００１６】光源側レンズシート２１は、光を水平方向
に拡散する水平拡散レンチキュラーレンズ２１ａが入光
面に多数平行に形成されており、出光面がフラットなシ
ートである。光源側レンズシート２１は、入光面から出
光面までの距離（厚み）が、水平拡散レンチキュラーレ
ンズ２１ａの焦点距離よりも長くしてある。

【００１７】観察側レンズシート２２は、光を垂直方向
に拡散する垂直拡散レンチキュラーレンズ２２ａが入光
面に多数平行に形成されており、垂直拡散レンチキュラ
ーレンズ２２ａの略焦点位置を出光面としてある。この
観察側レンズシート２２は、出光面の非出光部に遮光部
２２ｂが形成されている。

【００１８】この実施例のようなプロジェクタは、通常
の使用状態では、画像は水平方向からはできるだけ広い
範囲で観察できることが好ましいが、垂直方向からは、
それほど広い範囲から観察できる必要がない。従って、
水平拡散レンチキュラーレンズ２１ａは、光を水平方向
に±４５°程度に拡散し、垂直拡散レンチキュラーレン
ズ２２ａは、光を垂直方向に±１５°程度に拡散するよ
うにしてある。

【００１９】図２は、本発明によるプロジェクタの実施
例に使用される光源側レンズシートを示した図である。 光源側レンズシート２１は、前述のように光を拡散する
ようなものであれば、どのような形態のものであっても
よく、例えば、円，楕円もしくはその他の形状の水平拡
散型レンチキュラーレンズ２１ａを配列したものを用い
れば、光を水平に±６０°程度まで拡散することができ
、また、角度による輝度の変化もなだらかで、自然な感
じにすることができる。

【００２０】観察側レンズシート２１の拡散特性は、出
光面がフラットであるので、水平拡散型レンチキュラー
レンズ２１ａの形状と、シートを成形する材料の屈折率
に左右されるだけで、観察側レンズシート２１の厚みＴ
１には関係しない。従って、水平拡散レンチキュラーレ
ンズ２１ａのピッチＰ１を細かくしても、厚みＴ１を薄
くする必要はなく、レンズシート２１の保持が容易な１
〜２ｍｍ程度にすることができる。

【００２１】図３は、本発明によるプロジェクタの実施
例に使用される観察側レンズシートを示した図である。 観察側のレンズシート２２は、光を垂直方向に±１５°
程度に拡散するのと同時に、外光の反射を防止して、明
るいところでも画像が観察できるようにする必要がある
。そのためには、図３に示すように、入光面の垂直拡散
レンチキュラーレンズ２２ａによって光を集光し、出光
面を集光点付近にし、出光面の一部を画像を形成する光
の出光しない非出光部とし、その部分に遮光部２２ｂを
形成すればよい。

【００２２】観察側レンズシート２２は、遮光部２２ｂ
を設けるために、垂直拡散レンチキュラーレンズ２２ａ
の集光位置付近を出光面としてあるので、垂直拡散レン
チキュラーレンズ２２ａのピッチＰ２と拡散性能により
、観察側レンズシート２２の厚みＴ２が決まってしまう
。このため、拡散範囲を広くしようとすると、垂直拡散
レンチキュラーレンズ２２ａによって、光をより大きな
角度で屈折させなければならないので、垂直拡散レンチ
キュラーレンズ２２ａの集光点の距離が短くなってしま
う。

【００２３】ここで、レンチキュラーレンズの焦点距離
ｆは、ピッチＰの約Ｔ倍になることが知られている。た
だし、Ｔは、拡散角θ，材料の屈折率ｎとするときに、
Ｔ＝０．５　／ｔａｎ［ａｒｃｓｉｎ　（　ｓｉｎθ／
ｎ）　］　の式で与えられる。従って、レンチキュラー
レンズの材料としてアクリルを使用した場合には、屈折
率ｎ＝１．４９であるから、拡散角θ＝４５°の場合に
は、Ｔ＝１．３となり、拡散角θ＝１５°の場合には、
Ｔ＝２．８となる。

【００２４】従って、従来のように遮光部の必要な観察
側レンズシート２２に、水平拡散機能を持たせると、拡
散角θが±４５°程度まで必要となり、観察側レンズシ
ート２２の厚みＴ２はピッチＰ２の１．３倍程度の薄い
ものにしなければならなかった。

【００２５】しかし、この実施例のように、観察側レン
ズシート２２に、垂直拡散レンチキュラーレンズ２２ａ
を形成する場合には、拡散角θは±１５°程度でよいの
で、観察側レンズシート２２の厚みＴ２は、そのピッチ
Ｐ２の約３倍程度にまで厚くすることができる。例えば
、垂直拡散レンチキュラーレンズ２２ａのピッチＰ２＝
０．２５ｍｍ程度にした場合には、観察側レンズシート
２２の厚みＴ２は、０．７５ｍｍ程度に厚くでき、保持
に十分な剛性をもたせることができる。

【００２６】また、本件発明者等は、画像光源１の画像
表示素子の投影画素ピッチに対するレンチキュラーレン
ズのピッチの比（＝α）を変えて、モアレの発生を観察
したところ、α＝１／０．７，１／１．４，１／１．６
，１／２．４，１／３．４，１／４．０等のときに、モ
アレの発生がなく、良好な画像が得られた。

【００２７】次に、具体的な製造例をあげてさらに説明
する。光源側レンズシート２１は、入光側に、レンチの
半径Ｒ１＝０．１４ｍｍであって、ピッチＰ１＝０．２
５ｍｍの水平拡散レンチキュラーレンズ２１ａを形成し
て、シートの厚みＴ１＝１．００ｍｍとした。一方、観
察側レンズシート２２は、入光側に、レンチの半径Ｒ２
＝０．２８ｍｍであって、ピッチＰ２＝０．２５ｍｍの
垂直拡散レンチキュラーレンズ２２ａを形成して、シー
トの厚みＴ２＝０．８ｍｍとした。また、出光側には、
遮光部２２ｂを６０％形成した。各レンズシート２１，
２２の画面サイズは、サイズが４０インチ（６１０ｍｍ
×８１３ｍｍ）とした。

【００２８】このような光源側レンズシート２１と観察
側レンズシート２２を密着させて透過型投影スクリーン
２を作製したところ、各レンズシート２１，２２には、
保持した状態で歪みなどは認められなかった。また、画
像光源１として、画素の大きさ１．２７ｍｍ×１．２８
ｍｍのものを画素数４８０×６４０個マトリクス状に配
列して、画像上の格子ピッチＰ０＝１．１ｍｍとなるよ
うに拡大して投写したところ、水平±５０°程度、垂直
±２０°程度の範囲で明るく、良好な画像を得ることが
できた。

【００２９】このとき、画像状の格子ピッチＰ０＝１．
１ｍｍ，水平拡散レンチキュラーレンズ２１ａのピッチ
Ｐ１＝０．２５ｍｍ，垂直拡散レンチキュラーレンズ２
２ａのピッチＰ２＝０．２５ｍｍであるので、ピッチＰ
１，Ｐ２は、格子ピッチＰ０の１／４．４となり、１／
３．３以下であるので、モアレの発生もなかった。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光源側
レンズシートに入光面に水平拡散レンチキュラーレンズ
を設け、出光面をフラットにしたので、レンズピッチを
細かくして水平方向の拡散角を大きくしても、光源側レ
ンズシートの厚みを厚くすることができるので、十分な
剛性を持たせることができる。

【００３１】また、観察側レンズシートには、入光面に
垂直拡散レンチキュラーレンズを設け、出光面の非出光
部に遮光部を設けたので、拡散角を大きくとる必要がな
く、十分な厚みをもたせたままで、遮光部を広くとなる
ことができる。

【００３２】さらに、各レンチキュラーレンズのピッチ
をレンズシートの厚みと切り離して設計できるので、格
子状のセル構造をもつ画像光源に対して、モアレの発生
しないピッチに設定できる。

【００３３】従って、明るい場所でも広い範囲からコン
トラストの高い画像を観察でき、しかもモアレによる妨
害もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるプロジェクタの実施例を
示した斜視図である。

【図２】図２は、本発明によるプロジェクタの実施例に
使用される光源側レンズシートを示した図である。

【図３】図３は、本発明によるプロジェクタの実施例に
使用される観察側レンズシートを示した図である。

【図４】図４は、従来の透過型投影スクリーンの一例を
示した図である。

【符号の説明】

１　　画像光源 ２　　透過型投影スクリーン ２１　　光源側レンズシート ２１ａ　　水平拡散レンチキュラーレンズ２２　　観察
側レンズシート ２２ａ　　垂直拡散レンチキュラーレンズ２２ｂ　　遮
光部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　格子状のセル構造を有する画像光源か
   らの画像を、透過型投影スクリーンに投影して観察する
   プロジェクタにおいて、前記透過型投影スクリーンは、
   光を水平方向に拡散する水平拡散レンチキュラーレンズ
   が入光面に形成され、入光面から出光面までの距離が前
   記水平拡散レンチキュラーレンズの焦点距離よりも長く
   、出光面がフラットな光源側レンズシートと、光を垂直
   方向に拡散する垂直拡散レンチキュラーレンズが入光面
   に形成され、前記垂直拡散レンチキュラーレンズの略焦
   点位置を出光面とし、出光面の非出光部に遮光部を形成
   した観察側レンズシートと、を有することを特徴とする
   プロジェクタ。
2. 【請求項２】　　前記水平拡散および垂直拡散レンチキ
   ュラーレンズのピッチは、前記画像光源の画像表示素子
   のピッチの１／２．３５倍から１／２．６５倍、もしく
   は１／３．３倍以下であることを特徴とする請求項１記
   載のプロジェクタ。