JPH04372939A

JPH04372939A - 透過型スクリーン及びそれを用いた背面投写型画像ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH04372939A
Application number: JP3175811A
Authority: JP
Inventors: Koji Hirata; 浩二平田; Hiroki Yoshikawa; 博樹吉川; Takahiko Yoshida; 隆彦吉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1991-06-21
Publication date: 1992-12-25
Anticipated expiration: 2015-01-17
Also published as: JP2998811B2

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、透過型スクリーン及び
それを用いた背面投写型画像ディスプレイ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】小型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
面投写型テレビジョン受像機等の背面投写型画像ディス
プレイ装置は、近年、画質の向上が著しく、大画面によ
る迫力ある臨場感を楽しむことができるため、家庭用，
業務用に普及が進んでいる。

【０００３】この背面投写型画像ディスプレイ装置にお
いて、投写型ブラウン管を映像発生源として用いる場合
、スクリーン上の画面の輝度を十分に明るくするため、
従来より赤，緑，青の３原色についてそれぞれブラウン
管と投写レンズを組み合わせ、スクリーン上で３原色の
画像を合成する構成とすることが行われている。

【０００４】この構成の背面投写型画像ディスプレイ装
置においては、従来より、たとえば特開昭５８−１９２
０２２号公報に記載のように、フレネルレンズシートと
、内部に光を散乱する微粒子が分散配置されているレン
チキュラーレンズシートと、を組み合わせた構成の透過
型スクリーンが一般に用いられている。

【０００５】図１６は、上記従来技術による透過型スク
リーンを示す斜視図である。同図において、１は透過型
スクリーン、２は映像発生源（ブラウン管画面）側に配
置されるフレネルレンズシート、３は映像観視側に配置
されるレンチキュラーレンズシートである。２０、３０
はそれぞれフレネルレンズシート２、レンチキュラーレ
ンズシート３の基材であり、いずれも透明熱可塑性樹脂
よりなる。このうちレンチキュラーレンズシート３の基
材３０中には、光を拡散させる光拡散材の微粒子が分散
されている。２１、２２はフレネルレンズシート２の、
映像光の入射面，出射面であり、入射面２１は平面、出
射面２２は凸のフレネルレンズ面になっている。

【０００６】また、３１はレンチキュラーレンズシート
３の入射面であり、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をスクリーン画面水平方向
に並べた形状となっている。３２はレンチキュラーレン
ズシート３の出射面であり、入射面３１のレンチキュラ
ーレンズにほぼ相対して、同じような形状のレンチキュ
ラーレンズが配列されるとともに、隣り合うレンチキュ
ラーレンズとの間には、凸形突起部３３が設けられ、こ
の凸形突起部３３上に光吸収層（ブラックストライプ）
６が積層されている。

【０００７】上記従来の透過型スクリーンにおいては、
投写型ブラウン管々面上の表示画面の各点から出射した
光束は、投写レンズ（いずれも図示せず）を経て、フレ
ネルレンズシート２の入射面２１に入射する。この時、
フレネルレンズシート２の出射面２２を構成するフレネ
ルレンズにより、上記の入射光束はほぼ平行光束に変換
され、レンチキュラーレンズシート３に入射する。

【０００８】レンチキュラーレンズシート３に入射した
光線は、入射面３１を構成する各レンチキュラーレンズ
により出射面３２上の各レンチキュラーレンズ面付近の
焦点に向い、その焦点からスクリーン画面の水平方向に
拡散するとともに、基材３０内に分散配置された光拡散
材としての微粒子により、スクリーン画面の垂直方向に
拡散される形で映像観視側に出射する。

【０００９】図１７は、図１６の透過型スクリーン１に
用いたレンチキュラーレンズシート３の画面垂直方向の
断面を示す垂直断面図であり、出射面３２を構成する一
つのレンチキュラーレンズの幅方向中心における画面垂
直方向の断面を図示したものである。また、図１８は、
図１６の透過型スクリーン１に用いたレンチキュラーレ
ンズシート３の画面水平方向の断面を示す水平断面図で
ある。

【００１０】図１７及び図１８において、レンチキュラ
ーレンズシート３の基材３０内には、前述のように、光
拡散材としての微粒子が分散されており、これにより、
入射光線１４は入射面３１から入射後、画面水平方向，
画面垂直方向に拡散しながら進み、出射面３２から映像
観視側に主として画面垂直方向に分散して出射する。

【００１１】このため、上記の光拡散材の量を増せば、
光はより広い角度の範囲に拡散して指向特性が広がり、
いわゆる視野角が増加する。ここで、レンチキュラーレ
ンズシート３を通過した光線は、該レンチキュラーレン
ズシート３の入射面の形状に依存して画面水平方向に拡
散され、画面垂直方向への拡散は前述の光拡散材の作用
によって行われるものであることを付言しておく。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の透過型ス
クリーンにおいては、図１７及び図１８に示したように
、レンチキュラーレンズシート３の基材３０内には、前
記のように、光拡散材の微粒子が分散されており、これ
により、入射光線１４は、入射面３１から入射後、画面
水平方向，画面垂直方向に拡散しながら進み、出射面３
２から映像観視側に出射する。上記の光拡散材の量を増
せば、光はより広い角度範囲に拡散し、いわゆる視野角
が増加する。しかしながら、その反面、次のような問題
が生じる。

【００１３】即ち、図１７及び図１８に示すように、入
射光線１４は、出射面３２上の焦点に至る前に光拡散材
により拡散されることになるので、視野角を広げるため
に光拡散材の量を増せば増すほど、出射面３２上の焦点
における像がぼけ、フォーカス特性が低下して、解像度
が悪くなってしまう。また、拡散角を大きくするために
は、光拡散材の屈折率を高くするか、または、光拡散材
の量を増やすことが有効であるが、しかし、その様にす
ると、光拡散材での反射が増し、結果として、透過率が
減少して画面の明るさが低下してしまう。

【００１４】ところで、従来の透過型スクリーン１にお
いては、上記のように、レンチキュラーレンズシート３
の入射面３１は、画面垂直方向を長手方向とするレンチ
キュラーレンズの列となっており、画面水平方向の断面
において、レンチキュラーレンズシート３の出射面３２
が、入射面３１のレンチキュラーレンズの焦点面となっ
ている。ここで、このレンチキュラーレンズの焦点面は
、画面水平方向に、入射面３１のレンチキュラーレンズ
のピッチに等しいピッチで並び、焦点面と焦点面との間
には、光がほとんど通らない光不透過部が形成される。そこで、この光不透過部を凸形突起部３３とし、その映
像観視側の面に光吸収層６を設けている。この光吸収層
６は、画面垂直方向の黒い直線を平行に並べたように見
えることから、一般には「ブラックストライプ」と呼ば
れている。

【００１５】しかし、この様な凸形突起部３３及び光吸
収層６を設けることによっては、上記した光拡散材によ
る問題点を解決できず、それどころか更に次のような問
題が生じる。

【００１６】即ち、透過型スクリーンに対し赤，緑，青
についての投写型ブラウン管は水平方向に並んで配置さ
れるため、入射面３１のレンチキュラーレンズによって
集光される赤色映像光，緑色映像光，青色映像光の焦点
の位置も、このレンチキュラーレンズの焦点面となって
いるレンチキュラーシート３の出射面３２上においては
、互いに異なることになり、赤色映像光及び青色映像光
の焦点が、緑色映像光の焦点を間に挾んで並んで位置す
る。従って、出射面３２から出射される光のうち、赤色
映像光又は青色映像光については、緑色映像光と比較し
て凸形突起部３３寄りに出射される。

【００１７】このとき、映像観視側より入射する外光に
対するレンチキュラーレンズシート３の反射率を低減す
べく、光吸収層（ブラックストライプ）６の幅を広げる
と、必然的に凸形突起部３３の幅も広がることになるた
め、出射面３２から凸形突起部３３寄りに出射される赤
色映像光又は青色映像光については、その一部が凸形突
起部３３の縁において遮蔽されることになり、この結果
、透過型スクリーンに対し画面水平方向斜めから観た場
合の、各映像光の比率が変化する。即ち、画面水平方向
の観視位置によって、赤、緑、青の３原色の色バランス
が変化し、画像の色が変化して見える、いわゆるカラー
シフトが生じてしまう。

【００１８】また、例えば、透過型スクリーン上に白と
黒の縦縞の画像を表示した場合について考える。入射面
３１のレンチキュラーレンズによって集光された光は、
図１８に示すように、光拡散材によって拡散されるため
、その一部の光は、レンチキュラーレンズの焦点面とな
っているレンチキュラーシート３の出射面３２に到達せ
ずに、隣接する凸形突起部３３に到達して、光吸収層６
で吸収されてしまい、その結果、画像の白部分は光量が
減少してしまう。また、光拡散材の量を増やすと、更に
一部の光は、隣の出射面３２にまで到達する（光が回り
込む）ことになるため、本来、光が到達してはいけない
画像の黒部分に対応する出射面３２に光が到達する場合
があり、その場合は、画像の黒部分が明るくなってしま
う。こうして、画像の白部分では光量が減少し、画像の
黒部分では回り込みにより明るくなるため、コントラス
トが低下してしまう。

【００１９】そこで、本発明の目的は、上記した従来の
問題点を解決し、フォーカス特性，画面の明るさ及びコ
ントラストが良好で、かつ、カラーシフトの少ない背面
投写型画像ディスプレイ装置用の透過型スクリーンを提
供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の透過型スクリーンにおいては、従来画像観
視側に用いていたレンチキュラーレンズシートの代わり
に、マイクロレンズ素子を画面水平方向及び画面垂直方
向に連続的に配列して成るマイクロレンズシートを用い
ることで、映像光の画面水平方向及び画面垂直方向の指
向特性を制御する構成とした。また、画面のコントラス
トを良好にするために、上記の構成に加え、マイクロレ
ンズシートの出射面において、入射面側で構成されてい
る互いに隣り合うマイクロレンズ素子とマイクロレンズ
素子の継ぎ部に対向した位置に、有限の幅の凸形突起部
を形成し、その上に光吸収層を設けて、外来光を吸収す
ることにより、外来光によるコントラスト低下を防止す
るというコントラスト改善策を併用する構成とした。

【００２１】

【作用】上記の構成の透過型スクリーンを用いた背面投
写型画像ディスプレイ装置においては、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
スクリーンに入射し、スクリーンの映像発生源側に配置
されたフレネルレンズシートにおいてほぼ平行光となっ
て通過し、スクリーンの映像観視側に配置されたマイク
ロレンズシートに入射し、該シートからの出射光の拡散
を画面水平方向と画面垂直方向の拡散に分けるとき、画
面水平方向の拡散は、マイクロレンズ素子における画面
水平方向のレンズ断面形状により制御し、画面垂直方向
の拡散は、マイクロレンズ素子における画面垂直方向の
レンズ断面形状により制御する。このため、カラーシフ
トの発生を極力抑えることが可能となる。さらに、映像
光を拡散させる為にシート内部に光拡散材を混入する必
要がなくなり、スクリーン上の像はぼやけることがなく
、良好なフォーカス特性が得られ、かつスクリーン通過
の途中で映像光が散乱されることがなく、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。

【００２２】さらに、マイクロレンズシートの出射面の
凸形突起部に光吸収層（ブラックストライプ）を設ける
ということもでき、その場合には、透過型スクリーンの
出射面に照明光などの外来光が入射したとき、その入射
光のうちの幾分かは光吸収層において吸収され、反射し
ないこととなるので、明るい場所で画像を観視するとき
のコントラストがさらに良好なものとなる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の第１の実施例としての透過型スクリ
ーンを示す斜視図である。同図において、１は透過型ス
クリーン、２はフレネルレンズシート、４はマイクロレ
ンズシートである。フレネルレンズシート２とマイクロ
レンズシート４はそれぞれ端部（図示せず）で相互に固
定されている。２０、４０はそれぞれフレネルレンズシ
ート２とマイクロレンズシート４の基材であり、いずれ
もほぼ透明な材料よりなる。尚、本実施例においては、
フレネルレンズシート２，マイクロレンズシート４のい
ずれの基材２０，４０にも光拡散材は用いていない。

【００２４】２１はフレネルレンズシート２の入射面で
あり、本実施例では平面である。２２はフレネルレンズ
シート２の映像光の出射面であり、凸のフレネルレンズ
になっている。また、４１はマイクロレンズシート４の
入射面であり、マイクロレンズ素子を画面水平方向及び
画面垂直方向に連続的に並べた形状となっている。４２
はマイクロレンズシート４の出射面であり、入射面４１
のマイクロレンズ素子にほぼ対向して、マイクロレンズ
素子が配列されるとともに、互いに隣り合うマイクロレ
ンズ素子の境界部分には、凸形突起部４３が形成され、
その上に光吸収層６が設けられている。

【００２５】次に、図１に示した透過型スクリーン１を
構成するフレネルレンズシート２と、マイクロレンズシ
ート４の機能について説明する。図２は、図１に示した
透過型スクリーン１を用いた背面投写型画像ディスプレ
イ装置の要部を示す断面図であり、また、図３は、図２
の背面投写型画像ディスプレイ装置の投写光学系を水平
面上に展開したときの概略展開図である。

【００２６】図２及び図３において、１は透過型スクリ
ーン、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂはそれぞれ赤、緑、青について
の投写型ブラウン管、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂはそれぞれ投写
型ブラウン管７Ｒ，７Ｇ，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。１１は投写光束１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを折り返す
ための反射鏡であり、図３ではこの反射鏡を省略した展
開図となっている。

【００２７】また、１２は筐体、１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂはそれぞれ投写レンズ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの光軸であり
、透過型スクリーン１の中心付近の一点Ｓ０において、
光軸集中角θで交わっている。

【００２８】図２及び図３において、投写光束１０Ｒ，
１０Ｇ，１０Ｂは広がりながら透過型スクリーン１に入
射している。これに伴い、透過型スクリーン１上の画像
の各画素においては、特定の一色について見ると、各画
素の主光線が、スクリーンの略中心に対し放散する方向
に透過型スクリーン１に入射する。

【００２９】これらの投写光束１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
が透過型スクリーン１により画面水平方向及び画面垂直
方向に拡散されるとき、例えば、透過型スクリーン１と
してすりガラスを用いた場合には、各画素ごとに主光線
の方向が最も明るい方向となるため、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。

【００３０】そこで、これを防ぐ為に図１に示した透過
型スクリーン１においては、フレネルレンズシート２は
、入射面２１全面に入射する映像光の光束が赤，緑，青
の色ごとにほぼ平行光束となるように、出射面２２の凸
フレネルレンズにより変換し、マイクロレンズシート４
に入射させる機能を有し、スクリーン上の画面の明るさ
の分布を改善している。ただし、このとき、各画素にお
いては、赤、緑、青の光線の、マイクロレンズシート４
への入射角は互いに異なることに注意を払う必要がある
。

【００３１】一方、マイクロレンズシート４は、フレネ
ルレンズシート２から出射した映像光の光束を、各画素
ごとに画面水平方向及び画面垂直方向に拡散させ、映像
観視側に出射させる機能を有している。

【００３２】マイクロレンズシート４の入射面４１は、
マイクロレンズ素子を画面水平方向及び画面垂直方向に
連続的に配置してなり、映像光の画面水平方向の拡散は
該マイクロレンズ素子の水平断面形状（本実施例におい
ては映像観視側に曲率中心を持った形状）により制御し
、画面垂直方向の拡散は該マイクロレンズ素子の垂直断
面形状（本実施例においては映像観視側に曲率中心を持
った形状）により制御する。

【００３３】また、マイクロレンズシート４の出射面４
２は、前述の入射面４１のマイクロレンズ素子に対向す
る位置にマイクロレンズ素子を配置してなり、映像光の
画面水平方向の拡散は該マイクロレンズ素子の水平断面
形状（本実施例においては映像発生源側に曲率中心を持
った形状）により制御し、画面垂直方向の拡散は該マイ
クロレンズ素子の垂直断面形状（本実施例においては映
像観視側に曲率中心を持った形状）により制御する。

【００３４】ところで、映像光の画面水平方向の拡散を
良好に行うレンズ形状としては、円形状，放物面，楕円
形状等が一般的である。特に、近年、楕円形状を採用す
る製品が多く、例えば、図１６に示したレンチキュラー
レンズシート３においては、その厚さ方向を楕円形状の
長軸方向とし、楕円形状の二焦点のうち、一焦点が基材
３０の内部に位置し、他の一焦点が出射面３２の表面付
近に位置するように構成し、また、楕円形状の離心率ｅ
を、基材３０の屈折率ｎの逆数にほぼ相当する値になる
ように選んでいる。

【００３５】従って、本実施例においても、映像光の画
面水平方向の拡散を行うレンズ形状としては楕円形状を
採用している。尚、更なる発展形としてプラスチックレ
ンズのような強度非球面形状としても良い。

【００３６】以上述べたように、本実施例においては、
映像光の画面水平方向及び画面垂直方向の拡散をそれぞ
れ２面のレンズ面の形状によって制御することにより、
従来のように光拡散材を用いなくとも、良好な拡散特性
が得られる。従って、光拡散材を用いないため、従来に
おいて問題であった光拡散材に起因するフォーカス特性
の低下，画面の明るさの低下，カラーシフトの発生，コ
ントラストの低下を防止することができる。また、仮に
、光拡散材を併用する場合でも、その量は少なくて済む
ため、フォーカス特性の低下，画面の明るさの低下，カ
ラーシフトの発生，コントラストの低下を許容範囲内に
抑えることができる。

【００３７】次に、図１の透過型スクリーン１のマイク
ロレンズシート４の構成と機能についてさらに詳しく説
明する。図４は、図１の透過型スクリーン１に用いたマ
イクロレンズシート４の画面水平方向の断面（ＢＢ断面
）を示す水平断面図であり、入射面４１と出射面４２に
おける一対のマイクロレンズ素子を拡大して図示したも
のである。入射面４１は、以下に述べる理由により映像
観視側に曲率中心を持つ形状としている。

【００３８】背面投写型画像ディスプレイ装置において
は、図３に示したように、緑についての投写レンズ８Ｇ
の光軸１３Ｇが、赤についての投写レンズ８Ｒの光軸１
３Ｒ，青についての投写レンズ８Ｂの光軸１３Ｂと、光
軸集中角θで交わっている。これに伴い、スクリーン上
の各画素においては、赤、緑、青の各主光線は互いに異
なる角度で入射し、各色の投写光束が透過型スクリーン
１により水平方向に拡散されるとき、各画素ごとに主光
線の方向が最も明るい方向となる。このため、このこと
に起因しても、画面水平方向の観視位置によって、赤、
緑、青の３原色の色バランスが変化し、画像の色が変化
して見える、いわゆるカラーシフトが生じる。

【００３９】そこで、このカラーシフトを低減するため
、図１に示した透過型スクリーン１では、マイクロレン
ズシート４の入射面４１を図４に示すように映像観視側
に曲率中心を持つ形状とすることにより、各画素ごとの
各色の主光線の方向をほぼ平行になるようにしている。

【００４０】一方、マイクロレンズシート４の出射面４
２は映像発生源側に曲率中心を持つ形状として、この形
状により、出射する映像光の拡散特性を制御する。また
、前記入射面４１におけるマイクロレンズ素子とマイク
ロレンズ素子との境界部分に対向した位置に、一定幅の
凸形突起部４３を設け、その表面上に光吸収層６を形成
し、照明光などの外光によるコントラスト低下を軽減し
ている。

【００４１】図５は、図１の透過型スクリーン１に用い
たマイクロレンズシート４の画面垂直方向の断面（ＡＡ
断面）を示す垂直断面図であり、入射面４１と出射面４
２における一対のマイクロレンズ素子を拡大して図示し
たものである。

【００４２】本実施例においては、照明光などの外光に
よるコントラスト低下を更に軽減するために、画面垂直
方向についても前述した一定幅の凸形突起部４３を設け
、その表面上に光吸収層６を形成する構成としている。このために、出射面４２の表面付近に一旦映像光を集光
する必要があり、従って、入射面４１は映像観視側に曲
率中心を持つ形状とした。

【００４３】次に、画面垂直方向の拡散について説明す
る。画面垂直方向の拡散は画面水平方向の拡散ほど大き
くする必要がない。このため、本実施例では、入射面４
１を映像観視側に曲率中心を持つレンズ形状とし、入射
面４１のレンズ作用（集光作用）により一旦出射面４２
付近で映像光を集光（図中Ｐ１が焦点）する。このとき
、マイクロレンズシート基材４０の光軸方向の厚さｔ１
と入射面４１のレンズの焦点距離ｆ１の関係をｔ１＜ｆ
１となるように構成し、更に出射面４２の形状を映像観
視側に曲率中心を持つレンズ形状（発散作用）とするこ
とで、両面のレンズ作用による合成の焦点距離を長く（
図中Ｐ２が焦点）して、画面垂直方向の拡散が小さくな
るように制御した。以上のように構成することにより、
マイクロレンズの映像観視側レンズ面の中央が凹になり
、光吸収層６を形成するとき、マイクロレンズ面が障害
となり難いといった長所を有する。

【００４４】図６は本発明の第２の実施例としての透過
型スクリーンを示す斜視図である。同図において、１は
透過型スクリーン、２はフレネルレンズシート、４はマ
イクロレンズシートである。フレネルレンズシート２と
マイクロレンズシート４はそれぞれ端部（図示せず）で
相互に固定されている。２０、４０はそれぞれフレネル
レンズシート２とマイクロレンズシート４の基材であり
、いずれもほぼ透明な材料よりなる。尚、本実施例にお
いては、フレネルレンズシート２，マイクロレンズシー
ト４のいずれの基材２０，４０にも光拡散材は用いてい
ない。

【００４５】２１はフレネルレンズシート２の入射面で
あり、本実施例では平面である。２２はフレネルレンズ
シート２の映像光の出射面であり、凸のフレネルレンズ
になっている。また、４１はマイクロレンズシート４の
入射面であり、マイクロレンズ素子を画面の水平及び垂
直方向に連続的に並べた形状となっている。４２はマイ
クロレンズシート４の出射面であり、入射面４１のマイ
クロレンズ素子にほぼ相対して、マイクロレンズ素子が
配列されるとともに、互いに隣り合うマイクロレンズ素
子の境界部分には、凸形突起部４３が形成され、その上
に光吸収層６が設けられている。

【００４６】図７は、図６の透過型スクリーン１に用い
たマイクロレンズシート４の画面水平方向の断面（ＢＢ
断面）を示す水平断面図であり、入射面４１と出射面４
２における一対のマイクロレンズ素子を拡大して図示し
たものである。

【００４７】図１の実施例と同様の効果を得るために、
入射面４１のレンズ形状を観視側に曲率中心を持つ形状
とし、更に出射面４２のレンズ形状を映像発生源側に曲
率中心を持つ形状としている。

【００４８】また、図８は、図６の透過型スクリーン１
に用いたマイクロレンズシート４の画面垂直方向の断面
（ＡＡ断面）を示す垂直断面図であり、入射面４１と出
射面４２における一対のマイクロレンズ素子を拡大して
図示したものである。

【００４９】本実施例においても、図１の実施例と同様
に照明光などの外光によるコントラスト低下を更に軽減
するために、画面垂直方向についても前述した一定幅の
凸形突起部４３を設け、その表面上に光吸収層６を形成
する構成としている。このために出射面４２の表面付近
に一旦映像光を集光する必要があり、従って、入射面４
１は映像観視側に曲率中心をもつ形状とした。

【００５０】次に、画面垂直方向の拡散について説明す
る。画面垂直方向の拡散は画面水平方向の拡散ほど大き
くする必要がない。このため、本実施例では、入射面４
１を映像観視側に曲率中心を持つレンズ形状とし、入射
面４１のレンズ作用（集光作用）により一旦シート基材
４０中で映像光を集光（図中Ｐ３が焦点）し、出射面４
２付近では発散させる。このとき、マイクロレンズシー
ト基材４０の光軸方向の厚さｔ２と入射面４１のレンズ
の焦点距離ｆ２の関係をｔ２＞ｆ２となるように構成し
、更に出射面４２の形状を映像発生源側に曲率中心を持
つレンズ形状（集光作用）とすることで、両面のレンズ
作用による見かけ上の合成の焦点距離を長く（図中Ｐ４
が焦点）して、画面垂直方向の拡散が小さくなるように
制御した。

【００５１】以上のように構成することにより、マイク
ロレンズ素子の形成を、図１に示した実施例より容易に
行うことが可能となる。ところで、前述したように、背
面投写型画像ディスプレイ装置においては、図３に示し
た如く、画面水平方向において、緑についての投写レン
ズ８Ｇの光軸１３Ｇが、赤についての投写レンズ８Ｒの
光軸１３Ｒ，青についての投写レンズ８Ｂの光軸１３Ｂ
と、光軸集中角θで交わっており、これに伴い、スクリ
ーン上の各画素においては、赤、緑、青の各主光線は互
いに異なる角度で入射する。従って、マイクロレンズシ
ート４の入射面４１のレンズ作用により集光される赤、
緑、青の各映像光の焦点の位置も、画面水平方向におい
ては互いに異なることになり、赤及び青の映像光の焦点
が、緑の映像光の焦点を間に挾んで並んで位置する。

【００５２】これに対し、画面垂直方向においては、緑
についての投写レンズ８Ｇの光軸１３Ｇ，赤についての
投写レンズ８Ｒの光軸１３Ｒ，青についての投写レンズ
８Ｂの光軸１３Ｂとも、互いにほぼ一致するので、マイ
クロレンズシート４の入射面４１のレンズ作用により集
光される赤、緑、青の各映像光の焦点の位置も、ほぼ一
致する。

【００５３】また、マイクロレンズシート４の入射面４
１のレンズ作用により、出射面４２近傍において、映像
光は画面垂直方向にかなり集光される。そこで、これら
の点に着目して、照明光などの外光によるコントラスト
低下を更に軽減した実施例について説明する。

【００５４】図９は本発明の第３の実施例としての透過
型スクリーンを示す斜視図、図１０は、図９の透過型ス
クリーン１に用いたマイクロレンズシート４の画面水平
方向の断面（ＢＢ断面）を示す水平断面図、図１１は、
図９の透過型スクリーン１に用いたマイクロレンズシー
ト４の画面垂直方向の断面（ＡＡ断面）を示す垂直断面
図、である。

【００５５】即ち、上記の如く、マイクロレンズシート
４の入射面４１のレンズ作用により集光される赤、緑、
青の各映像光の焦点の位置が画面水平方向においては互
いに異なるが、画面垂直方向においてはほぼ一致するた
め、更には、マイクロレンズシート４の入射面４１のレ
ンズ作用により、出射面４２近傍において、映像光が画
面垂直方向にはかなり集光されるため、図１１に示す画
面垂直方向に設けた凸形突起部４３の幅Ｗ２を、図１０
に示す画面水平方向に設けた凸形突起部４３の幅Ｗ１に
比べて大きくすることができる。

【００５６】そこで、本実施例では、画面垂直方向に設
けた凸形突起部４３の幅Ｗ２を画面水平方向に設けた凸
形突起部４３の幅Ｗ１に比べて大きくして、この上に積
層する光吸収層６のスクリーン全面に占める割合を大き
くし、照明光などの外光によるコントラスト低下を更に
軽減する構成とした。

【００５７】さて、以上述べたように、各実施例によれ
ば、マイクロレンズ素子のレンズ形状により良好な指向
特性を持ち、照明光などの外光によるコントラスト低下
を十分に軽減した透過型スクリーンが実現できる。しか
し、その反面、スクリーン上の画像を適視範囲外の領域
から観視した場合に映像観視方向に光が出射しない、い
わゆるカットオフが発生する。以下、この解決技術を図
１２により説明する。

【００５８】図１２は、本発明の第４の実施例としての
透過型スクリーンに用いるマイクロレンズシート４の画
面垂直方向の断面を示す垂直断面図であり、入射面４１
と出射面４２における複数対のマイクロレンズ素子を拡
大して図示したものである。

【００５９】本実施例において、マイクロレンズシート
４は、その出射面４２が映像発生源側に曲率中心を持つ
レンズ形状であり、入射面４１の入射面レンズ領域が映
像観視側に曲率中心を持つレンズ形状であり、隣接する
マイクロレンズ素子相互の継ぎ部４５を映像発生源側に
曲率中心を持つレンズ形状としている（以下、この領域
を継ぎ部レンズ領域という）。また、継ぎ部レンズ領域
に対向した映像光の出射面には、前述の外光に対するコ
ントラスト低下を軽減するために凸形突起部４３を設け
、その表面上に光拡散層６を積層してなる。

【００６０】フレネルレンズシート（図示せず）からの
出射光はほぼ平行光となり、映像観視側に配置したマイ
クロレンズシート４の入射面４１に入射する。この時、
入射面４１の入射面レンズ領域に入射した入射光線１４
ａは、入射面レンズのレンズ作用により基材４０中で一
旦集光され、出射面４２のレンズ作用により所望の画面
垂直方向の拡散特性が得られる。一方、入射面４１にお
いて継ぎ部レンズ領域に入射した入射光線１４ｂは、発
散作用により、出射面４２において入射面レンズ領域に
入射した入射光線１４ａとは異なる領域（図中では下側
）に入射し、異なった指向特性を持つ（本実施例では拡
散角がより広がる）。従って、実際に映像観視側におい
て得られる拡散特性は上記２種類の光線の拡散特性を重
ねたものと等しくなる。

【００６１】そこで、この継ぎ部レンズ領域に入射した
入射光線１４ｂの拡散特性を、入射面４１の継ぎ部レン
ズ領域のレンズ形状と出射面４２のレンズ形状により制
御することで、前述のカットオフを軽減できる。

【００６２】なお、この継ぎ部レンズ領域のレンズ形状
としては、本実施例のレンズ形状に限定されるものでは
なく、本実施例と同様の発散作用を持つような断面形状
であれば、いずれの形状であっても良い。また、併せて
、出射面４２のレンズ表面を粗したり、又は、拡散材を
出射面４２のレンズ表面に塗布若しくはレンズ表面近傍
に分散したりすることにより、上記の拡散特性をより良
好なものにすることができる。

【００６３】次に、透過型スクリーンの色むら低減技術
について図１３により説明する。図１３は本発明の第５
の実施例としての透過型スクリーンを示す斜視図である
。同図において、１は透過型スクリーン、２はフレネル
レンズシート、４はマイクロレンズシートである。フレ
ネルレンズシート２とマイクロレンズシート４はそれぞ
れ端部（図示せず）で相互に固定されている。同図中の
ａ点は画面中心、ｂ点は画面周辺部に対応している。

【００６４】また、図１４は、図１３の透過型スクリー
ン１に用いたマイクロレンズシート４の画面水平方向の
断面を示す水平断面図であり、同図において、実線は画
面中心ａ点の断面（ＢＢ断面）を示し、破線は画面周辺
部ｂ点の断面（ＤＤ断面）を示している。また、図１５
は、図１３の透過型スクリーン１に用いたマイクロレン
ズシート４の画面垂直方向の断面を示す垂直断面図であ
り、同図において、実線は画面中心ａ点の断面（ＡＡ断
面）を示し、破線は画面周辺部ｂ点の断面（ＣＣ断面）
を示している。

【００６５】一般に、背面投写型画像ディスプレイ装置
においては、前述したように透過型スクリーン１の映像
発生源側にフレネルレンズシート２を配置し、フレネル
レンズシート２の入射面全面に入射する赤，緑，青の色
ごとにほぼ平行光となるように（図３参照）、出射面の
フレネル凸レンズにより変換する。

【００６６】しかしながら、この時、赤，緑，青の映像
光のマイクロレンズシート４への入射角が異なる（特に
、画面周辺部においてこの傾向が顕著である。）ため、
映像光の出射方向が大きく異なることになり、スクリー
ン上の画面を正面から観視した場合に、画面中心と画面
周辺部とで色のバランスが変化する。これが、色むらの
発生原因である。

【００６７】本実施例においては、この色むらを低減す
るために、図１４及び図１５に示すように、画面中心と
画面周辺部とでマイクロレンズ素子の入射面４１と出射
面４２の光軸をずらして、マイクロレンズ素子からの出
射光を画面の正面方向に向けている。具体的には、画面
周辺部において出射面４２の光軸を入射面４１の光軸に
対して画面の外側にずらしている。このずらし量（水平
方向においてはＬＨ，垂直方向ＬＶ）は、映像観視位置
が近い程大きくする必要があるが、前述のカラーシフト
が増大するため、マイクロレンズのピッチの３０％程度
にすることが望ましい。

【００６８】以上述べた画質改善のほかに、背面投写型
画像ディスプレイ装置の映像光の画面垂直方向の指向特
性を制御する手段として、フレネルレンズシート２のフ
レネル中心をフレネルレンズシート２の画面水平方向と
画面垂直方向の外形寸法により決まる中心位置からずら
し、透過型スクリーン１からの出射光を画面の上側又は
下側更には、右側又は左側に向けることができる。

【００６９】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に関して行ったが、ブラウン
管の本数を例えば６本、９本等に増大した場合、あるい
は、ブラウン管に代わって映像発生源として液晶素子を
用いた場合、あるいは、映像発生源がスライド，映画フ
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。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、投写型ブラウン管などの映像発生源からの映
像光は、投写レンズを経て、透過型スクリーンに入射し
、透過型スクリーンを構成する各レンズシートにおいて
基材内部で拡散されることなく、最後のマイクロレンズ
シートから出射する際に、マイクロレンズ素子両面の形
状により画面水平方向及び画面垂直方向に拡散されるこ
とになる。このため、出射面上の像はほとんどぼやける
ことがなく、良好なフォーカス特性が得られる効果があ
る。

【００７１】また、マイクロレンズ素子両面の画面水平
方向における断面形状を最適形状とすることでカラーシ
フトを低減し、良好な映像が得られる効果がある。更に
、マイクロレンズシートの出射面上の、光のほとんど通
らない光不透過部分に光吸収層を設けたとき、スクリー
ンへの入射光は、出射面に至る前に拡散されて光吸収層
で吸収されることがなくなり、さらに、上記の光吸収層
は照明光などの外光の反射を低減できるので、良好なコ
ントラストが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例としての透過型スクリー
ンを示す斜視図である。

【図２】図１に示した透過型スクリーン１を用いた背面
投写型画像ディスプレイ装置の要部を示す断面図である
。

【図３】図２の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ときの概略展開図である。

【図４】図１の透過型スクリーン１に用いたマイクロレ
ンズシート４の画面水平方向の断面（ＢＢ断面）を示す
水平断面図である。

【図５】図１の透過型スクリーン１に用いたマイクロレ
ンズシート４の画面垂直方向の断面（ＡＡ断面）を示す
垂直断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例としての透過型スクリー
ンを示す斜視図である。

【図７】図６の透過型スクリーン１に用いたマイクロレ
ンズシート４の画面水平方向の断面（ＢＢ断面）を示す
水平断面図である。

【図８】図６の透過型スクリーン１に用いたマイクロレ
ンズシート４の画面垂直方向の断面（ＡＡ断面）を示す
垂直断面図である。

【図９】本発明の第３の実施例としての透過型スクリー
ンを示す斜視図である。

【図１０】図９の透過型スクリーン１に用いたマイクロ
レンズシート４の画面水平方向の断面（ＢＢ断面）を示
す水平断面図である。

【図１１】図９の透過型スクリーン１に用いたマイクロ
レンズシート４の画面垂直方向の断面（ＡＡ断面）を示
す垂直断面図である。

【図１２】本発明の第４の実施例としての透過型スクリ
ーンに用いるマイクロレンズシート４の画面垂直方向の
断面を示す垂直断面図である。

【図１３】本発明の第５の実施例としての透過型スクリ
ーンを示す斜視図である。

【図１４】図１３の透過型スクリーン１に用いたマイク
ロレンズシート４の画面水平方向の断面を示す水平断面
図である。

【図１５】図１３の透過型スクリーン１に用いたマイク
ロレンズシート４の画面垂直方向の断面を示す垂直断面
図である。

【図１６】従来技術による透過型スクリーンを示す斜視
図である。

【図１７】図１６の透過型スクリーン１に用いたレンチ
キュラーレンズシート３の画面垂直方向の断面を示す垂
直断面図である。

【図１８】図１６の透過型スクリーン１に用いたレンチ
キュラーレンズシート３の画面水平方向の断面を示す水
平断面図である。

【符号の説明】

１…透過型スクリーン、２…フレネルレンズシート、３
…レンチキュラーレンズシート、４…マイクロレンズシ
ート、５…光拡散材、６…光吸収層、２０，３０，４０
…基材、２１，３１，４１…入射面、２２，３２，４２
…出射面、３３…凸形突起部、１４…入射光束、７Ｒ，
７Ｇ，７Ｂ…投写型ブラウン管、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…投
写レンズ、９Ｇ…ブラケット、１１…反射鏡、１２…筐
体、１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒ…投写光束、１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂ…光軸。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　フレネルレンズシートを映像発生源側
に配置し、少なくとも一方の面にマイクロレンズ素子を
画面垂直方向及び画面水平方向に連続的に配列して成る
マイクロレンズシートを映像観視側に配置して構成され
、映像発生源側より入射される映像光を透過して、映像
観視側に出射する透過型スクリーンにおいて、前記マイ
クロレンズシートから映像観視側に出射される前記映像
光の拡散特性のうち、画面垂直方向の拡散特性は、前記
マイクロレンズ素子における画面垂直方向のレンズ断面
形状に依存し、画面水平方向の拡散特性は、前記マイク
ロレンズ素子における画面水平方向のレンズ断面形状に
依存することを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】　　請求項１に記載の透過型スクリーンに
おいて、前記マイクロレンズ素子は、画面垂直方向のレ
ンズ断面形状と画面水平方向のレンズ断面形状が互いに
異なることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項３】　　請求項１または２に記載の透過型スク
リーンにおいて、前記マイクロレンズ素子は前記マイク
ロレンズシートの少なくとも映像発生源側の面に配列さ
れていると共に、その面に配列される前記マイクロレン
ズ素子は、画面垂直方向のレンズ断面形状と画面水平方
向のレンズ断面形状がそれぞれ映像観視側に曲率中心を
持つ形状を成すことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項４】　　請求項１，２または３に記載の透過型
スクリーンにおいて、前記マイクロレンズ素子は前記マ
イクロレンズシートの両面に互いに対向して配列されて
いると共に、映像発生源側の面に配列される前記マイク
ロレンズ素子は、画面垂直方向のレンズ断面形状が映像
観視側に曲率中心を持つ形状を成し、映像観視側の面に
配列される前記マイクロレンズ素子は、画面垂直方向の
レンズ断面形状が映像観視側に曲率中心を持つ形状を成
すことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項５】　　請求項４に記載の透過型スクリーンに
おいて、映像発生源側の面に配列されている前記マイク
ロレンズ素子のレンズ面と映像観視側の面に配列されて
いる前記マイクロレンズ素子のレンズ面との間の光軸方
向の距離をｔ１、映像発生源側の面に配列されている前
記マイクロレンズ素子の画面垂直方向のレンズ断面形状
により構成されるレンズの焦点距離をｆ１とした場合に
、両者の関係がｆ１＞ｔ１を満足することを特徴とする
透過型スクリーン。
【請求項６】　　請求項１，２または３に記載の透過型
スクリーンにおいて、前記マイクロレンズ素子は前記マ
イクロレンズシートの両面に互いに対向して配列されて
いると共に、映像発生源側の面に配列される前記マイク
ロレンズ素子は、画面垂直方向のレンズ断面形状が映像
観視側に曲率中心を持つ形状を成し、映像観視側の面に
配列される前記マイクロレンズ素子は、画面垂直方向の
レンズ断面形状が映像発生源側に曲率中心を持つ形状を
成すことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項７】　　請求項６に記載の透過型スクリーンに
おいて、映像発生源側の面に配列されている前記マイク
ロレンズ素子のレンズ面と映像観視側の面に配列されて
いる前記マイクロレンズ素子のレンズ面との間の光軸方
向の距離をｔ２、映像発生源側の面に配列されている前
記マイクロレンズ素子の画面垂直方向のレンズ断面形状
により構成されるレンズの焦点距離をｆ２とした場合に
、両者の関係がｆ２≦ｔ２を満足することを特徴とする
透過型スクリーン。
【請求項８】　　請求項１，２または３に記載の透過型
スクリーンにおいて、前記マイクロレンズ素子は前記マ
イクロレンズシートの両面に互いに対向して配列されて
いると共に、映像発生源側の面に配列される前記マイク
ロレンズ素子は、画面水平方向のレンズ断面形状が、光
軸方向をその長軸方向とし、前記マイクロレンズシート
を構成する基材の屈折率の逆数にほぼ相当する値をその
離心率とする楕円の弧の形状を成し、映像観視側の面に
配列される前記マイクロレンズ素子は、画面水平方向の
レンズ断面形状が映像発生源側に曲率中心を持つ円若し
くは楕円の弧の形状をほぼ成すことを特徴とする透過型
スクリーン。
【請求項９】　　請求項１，２または３に記載の透過型
スクリーンにおいて、前記マイクロレンズ素子は前記マ
イクロレンズシートの両面に互いに対向して配列されて
いると共に、映像発生源側の面に配列される前記マイク
ロレンズ素子は、画面垂直方向のレンズ断面形状が、前
記マイクロレンズシートの厚さ方向をその長軸方向とし
、該マイクロレンズシートを構成する基材の屈折率の逆
数にほぼ相当する値をその離心率とする楕円の弧の形状
を成し、映像観視側の面に配列される前記マイクロレン
ズ素子は、画面垂直方向のレンズ断面形状が映像発生源
側に曲率中心を持つ円若しくは楕円の弧の形状をほぼ成
すことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１０】　　請求項１，２または３に記載の透過
型スクリーンにおいて、前記マイクロレンズ素子は前記
マイクロレンズシートの両面に互いに対向して配列され
ていると共に、映像発生源側の面に配列される前記マイ
クロレンズ素子は、画面垂直方向のレンズ断面形状と画
面水平方向のレンズ断面形状が、それぞれ、前記マイク
ロレンズシートの厚さ方向をその長軸方向とし、該マイ
クロレンズシートを構成する基材の屈折率の逆数にほぼ
相当する値をその離心率とする楕円の弧の形状を成し、
映像観視側の面に配列される前記マイクロレンズ素子は
、画面水平方向のレンズ断面形状が映像発生源側に曲率
中心を持つ円若しくは楕円の弧の形状をほぼ成すことを
特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１１】　　請求項１０に記載の透過型スクリー
ンにおいて、映像観視側の面に配列される前記マイクロ
レンズ素子は、画面垂直方向のレンズ断面形状が映像発
生源側に曲率中心を持つ円若しくは楕円の弧の形状をほ
ぼ成すことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１２】　　請求項１，２，３，４，５，６，７
，８，９，１０または１１に記載の透過型スクリーンに
おいて、前記マイクロレンズシートを構成する基材は、
ほぼ透明な材料から成り、前記マイクロレンズ素子は前
記マイクロレンズシートの少なくとも映像発生源側の面
に配列されていると共に、その面に配列される前記マイ
クロレンズ素子の相互の継ぎ部は、その断面形状が映像
発生源側に曲率中心を持つ形状を成し、前記マイクロレ
ンズシートの映像観視側の面には、映像発生源側の面に
配列されている前記マイクロレンズ素子の相互の継ぎ部
に対向する位置に一定幅の凸形突起部を設け、該凸形突
起部上に光吸収層を形成したことを特徴とする透過型ス
クリーン。
【請求項１３】　　請求項１，２，３，４，５，６，７
，８，９，１０または１１に記載の透過型スクリーンに
おいて、前記マイクロレンズシートを構成する基材は、
ほぼ透明な材料から成り、前記マイクロレンズ素子は前
記マイクロレンズシートの少なくとも映像発生源側の面
に配列されていると共に、その面に配列される前記マイ
クロレンズ素子の相互の継ぎ部は、その断面形状が谷形
を成す切れ込み状拡散面を構成し、前記マイクロレンズ
シートの映像観視側の面には、映像発生源側の面に配列
されている前記マイクロレンズ素子の相互の継ぎ部に対
向する位置に一定幅の凸形突起部を設け、該凸形突起部
上に光吸収層を形成したことを特徴とする透過型スクリ
ーン。
【請求項１４】　　請求項１２または１３に記載の透過
型スクリーンにおいて、前記マイクロレンズシートの映
像観視側の面に設けられる前記凸形突起部のうち、画面
垂直方向に沿って設けられる凸形突起部の幅をＷ１、画
面水平方向に沿って設けられる凸形突起部の幅をＷ２と
した場合に、両者の関係がＷ１≦Ｗ２を満足することを
特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１５】　　請求項１，２，３，４，５，６，７
，８，９，１０，１１，１２，１３または１４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
は、そのフレネルレンズ中心が、該フレネルレンズシー
トの画面水平方向と画面垂直方向の外形寸法により決ま
る中心位置と異なることを特徴とする透過型スクリーン
。
【請求項１６】　　請求項１，２，３，４，５，６，７
，８，９，１０，１１，１２，１３，１４または１５に
記載の透過型スクリーンにおいて、前記マイクロレンズ
素子は前記マイクロレンズシートの両面に互いに対向し
て配列されていると共に、映像観視側の面に配列される
前記マイクロレンズ素子のレンズ面の光軸が、映像発生
源側の面に配列される前記マイクロレンズ素子のレンズ
面の光軸に対して、画面中心方向にずれており、かつ、
そのずれ量が画面中心と画面周辺部で異なることを特徴
とする透過型スクリーン。
【請求項１７】　　請求項１，２，３，４，５，６，７
，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５または
１６に記載の透過型スクリーンにおいて、前記マイクロ
レンズ素子は前記マイクロレンズシートの少なくとも映
像観視側の面に配列されていると共に、その面に配列さ
れる前記マイクロレンズ素子のレンズ面若しくはレンズ
面近傍の基材内部を散乱面としたことを特徴とする透過
型スクリーン。
【請求項１８】　　請求項１６記載の透過型スクリーン
において、映像観視側の面に配列される前記マイクロレ
ンズ素子のレンズ面近傍の基材内部に光拡散材を混入し
たことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１９】　　請求項１７記載の透過型スクリーン
において、映像観視側の面に配列される前記マイクロレ
ンズ素子のレンズ面に光拡散材を設けたことを特徴とす
る透過型スクリーン。
【請求項２０】　　請求項１，２，３，４，５，６，７
，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６
，１７，１８または１９に記載の透過型スクリーンを用
いたことを特徴とする背面投写型画像ディスプレイ装置
。