JPH05142658A - 背面投写型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ライトバルブに形成された光学像を拡大投写
する背面投写型スクリーンにおいて、スクリーンに拡大
投写される映像の解像度を低下させることなく、低コス
トでモアレを低減する。 【構成】 少なくともフレネルレンズシート１４とレン
チキュラーレンズシート１５からなり、マトリックス状
に配列された画素を有するライトバルブ２に形成された
光学像が投写される背面投写型スクリーン１７におい
て、該フレネルレンズシート１４が該レンチキュラーレ
ンズシート１５と向合う側にフレネルレンズ面を有し、
かつその反対側に該レンチキュラーレンズシートのレン
ズの長手方向と平行方向に別のレンチキュラーレンズ面
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ライトバルブに形成
された光学像を拡大投写する背面投写型スクリーンに関
する。

【０００２】

【従来の技術】大画面の映像の表示方法として、比較的
小さなライトバルブに映像信号に応じた光学像を形成
し、この光学像を光源で照射し、投写レンズにより背面
型投写スクリーンに拡大投写する方法が知られている。
この場合、使用するライトバルブとしては、最近はマト
リックス状に画素を配列した液晶パネルが用いられる傾
向にあり、また、背面型投写スクリーンとしては、フレ
ネルレンズとレンチキュラーレンズとを組み合わせた２
枚式スクリーンが一般に使用されている。

【０００３】図５はこのような方法で映像を形成する表
示装置の一般的な構成例である。同図の表示装置におい
ては、照明系１により液晶パネルからなるライトバルブ
２が照射され、ライトバルブ２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とレンチキュラー
レンズ５からなる２枚式スクリーン７の面上に結像され
る。ここで、フレネルレンズ４は入射した光を観察者の
位置する方向にほぼ向けさせるという作用を担い、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
平及び垂直の所定の角度に適当な分配割合で分散させ、
視野角を所定の範囲に広げると共にカラーシフトを低減
させるという作用を担っている。また、レンチキュラー
レンズ５の出射面の非集光部に形成されたブラックスト
ライプ６は、外光照明下においてもコントラストのよい
映像が得られるようにする。

【０００４】ところで、ライトバルブ２がマトリックス
状に配列した画素を有する場合、スクリーン７上にもマ
トリックス状の画素が拡大されて結像する。このため、
マトリックス状に配列した画素とレンチキュラーレンズ
５とが共に水平方向に周期構造を有する場合、スクリー
ン７には水平方向に濃淡が変化するモアレが発生する。
このようなモアレが発生するとスクリーン７上の投写像
が見にくくなる。そこで、従来よりモアレを目立たなく
させるための方法が種々提案されている。

【０００５】例えば、レンチキュラーレンズのピッチを
小さくし、投写像の画素ピッチの１／２以下にしたり
（特開昭６２−２３６２８２号公報）、１／１．５ある
いは１／２．５にした表示装置（特開平２−９７９９１
号公報）が提案されている。

【０００６】また、カラー陰極線管または単色陰極線管
とスクリーンとの間にプリズムや板ガラスのような光路
分割手段を設けて光路を複数に分割したもの（特開昭５
５−１３３１８９号公報）や、カラー陰極線管の蛍光面
に近接させて多数のプリズムを配し、これらのプリズム
のプリズム面の傾角を中央部と周辺部とで異ならせるこ
とにより走査線を見にくくしたもの（特開昭５８−１４
８５８２号公報）や、液晶セルと透過式スクリーンとの
間に光軸に対して直角な方向に互いに平行に配置された
複数の突条を有する位相格子を設け、その位相格子の突
条の延在方向をレンチキュラーレンズの稜線方向に一致
させて、位相格子を回折光を利用した光学的ローパスフ
ィルターとして利用することによりマトリックス状の画
素をぼやかしてモアレを目立たなくしたもの（特開平２
−３１１８８７号公報）が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在使
用されてるレンチキュラーレンズの中で、カラーシフト
が少なくコントラストの高いものは、前述の図５に示し
たように、入射面と出射面の両面にレンズが形成されて
いる。このようなレンチキュラーレンズにおいてはピッ
チを小さくするのに伴ってレンズを薄くする必要があ
る。そのため、レンチキュラーレンズのピッチを小さく
することによりモアレを低減させる方法（特開昭６２−
２３６２８２号公報、特開平２−９７９９１号）におい
ては、レンチキュラーレンズを製造することが難しく、
さらに製造後の取扱い時に割れやすいという問題があ
る。

【０００８】また、フィルターを使用してモアレを目立
たなくさせる方法においても、単にプリズムや板ガラス
の屈折を利用してスクリーン上に結像されるマトリック
ス状の画素をぼかす方法（特開昭５５−１３３１８９
号、特開昭５８−１４８５８２号）では、そのぼかす程
度の制御が困難であるという問題がある。また表示装置
に必要とされる部品数が増加するため、映像のコントラ
ストが低下すると共に製造コストが高くなるという問題
がある。

【０００９】フィルターを使用してモアレを目立たなく
させる方法のうち、位相格子を光学的ローパスフィルタ
ーとして設ける方法（特開平２−３１１８８７号公報）
においては、本来モアレを目立たなくさせるために使用
する回折光よりも高次の回折光も発生するため、画素間
の黒色部分を消すだけでなく隣の画素像が位置する部分
までも光が広がるので映像にぼけが生じ、解像度が低下
するという問題がある。また、この方法においても表示
装置に必要とされる部品数が増加するため、映像のコン
トラストが低下すると共に製造コストが高くなるという
問題がある。

【００１０】この発明は以上のような従来技術の問題点
を解決しようとするものであり、ライトバルブに形成さ
れた光学像を拡大投写する背面投写型スクリーンとし
て、そのスクリーンに拡大投写される映像の解像度を低
下させることなくモアレを低減させることができ、かつ
低コストで製造することのできるスクリーンを提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明者は、フレネル
レンズシートとレンチキュラーレンズシートからなる背
面投写型スクリーンを、ライトバルブからの照射光の入
射側にフレネルレンズシートが位置し、出射側にレンチ
キュラーレンズシートが位置するように使用する場合
に、フレネルレンズシートの光入射面にレンチキュラー
レンズシートのレンチキュラーレンズの長手方向と平行
方向の別のレンチキュラーレンズ（以下、ホリゾンタル
レンチキュラーレンズと称する）を形成すれば上述の目
的が達成できることを見出し、この発明を完成させるに
至った。

【００１２】即ち、この発明は、少なくともフレネルレ
ンズシートとレンチキュラーレンズシートからなり、マ
トリックス状に配列された画素を有するライトバルブに
形成された光学像が投写される背面投写型スクリーンに
おいて、該フレネルレンズシートが該レンチキュラーレ
ンズシートと向合う側にフレネルレンズ面を有し、かつ
その反対側に該レンチキュラーレンズシートのレンズの
長手方向と平行方向に別のレンチキュラーレンズ面を有
することを特徴とする背面投写型スクリーンを提供す
る。

【００１３】この発明の背面投写型スクリーンにおい
て、フレネルレンズシートに形成するホリゾンタルレン
チキュラーレンズのレンズ形状は、一般には、円形、楕
円形、三角形、台形，非球面形状など種々の形状にする
ことができるが、ライトバルブの各画素のスクリーン上
での投写像の光強度分布、ライトバルブの各画素のスク
リーン上でのピッチ、フレネルレンズシートとレンチキ
ュラーレンズシートとの厚みの比などに応じて、ライト
バルブの各画素のスクリーン上での投写像が隣接する画
素の投写像の位置まで広がらないように光学設計する。

【００１４】また、レンチキュラーレンズシートとホリ
ゾンタルレンチキュラーレンズとによりモアレが生じな
いように、レンチキュラーレンズシートのピッチに応じ
てホリゾンタルレンチキュラーレンズのピッチを細かく
する。これによりスクリーンに投写する映像の解像度を
低下させることなく、より有効にモアレを低減させるこ
とが可能となる。

【００１５】この発明の背面投写型スクリーンにおい
て、フレネルレンズシートのフレネルレンズの形状は従
来例と同様にすることができる。

【００１６】また、レンチキュラーレンズシートも従来
例と同様の形状にすることができ、片面のみにレンズを
形成しても両面にレンズを形成してもよい。

【００１７】

【作用】この発明の背面投写型スクリーンを、ライトバ
ルブを照射した光の入射側にフレネルレンズシートが位
置し、出射側にレンチキュラーレンズシートが位置する
ように設置して使用すれば、ライトバルブを照射した光
はこの背面投写型スクリーンに到達すると、まずフレネ
ルレンズシートに形成されたホリゾンタルレンチキュラ
ーレンズで適度に屈折するので、ライトバルブの各画素
のスクリーン上の投写像は隣接する画素の投写像の位置
まで広がらない程度にぼかされる。したがって、ライト
バルブの画素の投写像はホリゾンタルレンチキュラーレ
ンズの長手方向と垂直方向には連続の像となり、レンチ
キュラーレンズシートとの相互作用によるスクリーン上
のモアレが低減する。この場合、フレネルレンズシート
に形成されたホリゾンタルレンチキュラーレンズはレン
チキュラーレンズシートに近接しているので、レンチキ
ュラーレンズシート面上におけるホリゾンタルレンチキ
ュラーレンズの光学的効果は屈折によるに光分散分布が
支配的で回折による光分散分布を考慮する必要はない。
したがって、ライトバルブからの投写像の解像度が低下
することはない。

【００１８】ライトバルブを照射した光は、フレネルレ
ンズシートのホリゾンタルレンチキュラーレンズを透過
した後は、フレネルレンズとレンチキュラーレンズを組
み合わせた従来の２枚式スクリーンと同様に、フレネル
レンズシートのフレネルレンズ面により観察者の位置す
る方向に方向付けられ、レンチキュラーレンズシートに
より水平あるいは垂直の所定の角度に適当な分配割合で
分散される。

【００１９】このようにこの発明の背面投写型スクリー
ンにおいては、スクリーンに拡大投写される映像の解像
度が低下することなくモアレが低減するが、この作用は
プリズムや位相格子という別の光学部品を必要とするこ
となく、従来の背面投写型スクリーンにおいてそのフレ
ネルレンズシートの光入射面に直接ホリゾンタルレンチ
キュラーレンズ面を形成することにより達成される。し
たがって、この発明のスクリーンによれば、映像のコン
トラストを良好に維持でき、また安価に製造できるもの
となる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明を実施例により具体的に説明
する。

【００２１】実施例１ 図１に示したように、光源とコンデンサレンズからなる
照明系１、液晶パネルからなるライトバルブ２、投写レ
ンズ３に、フレネルレンズシート１４とレンチキュラー
レンズシート１５からなるこの発明の背面投写型スクリ
ーン１７を組み合わせて背面投写型テレビジョンを構成
した。

【００２２】この場合、ライトバルブ２の液晶の各画素
のＲ、Ｇ、Ｂはスクリーン１７上で同一の位置に合成さ
れるように光学的に設計し、スクリーン１７上で画素ピ
ッチが１．２ｍｍとなるようにした。

【００２３】また、フレネルレンズシート１４の光入射
面１４ａを形成するホリゾンタルレンチキュラーレンズ
の断面形状は図２の（ａ）に示すように円形とし、その
ピッチは０．１ｍｍとし、透過光が±８°に広がるよう
に曲率を定め、シ−ト全体の厚みは３ｍｍとした。

【００２４】レンチキュラーレンズシート１５の光入射
面１５ａと光出射面１５ｂには、それぞれフレネルレン
ズシートの光入射面１４ａに形成したホリゾンタルレン
チキュラーレンズの長手方向と同一方向に別のレンチキ
ュラーレンズを形成し、これらのレンズピッチは１．０
ｍｍとし、このシ−ト全体の厚みは１．３ｍｍとした。
また、光出射面１５ｂの非集光部にはブラックストライ
プ１７を形成した。

【００２５】このスクリーン１７において、フレネルレ
ンズシート１４を出射する光の水平方向の分散分布は図
２（ｂ）に実線で示すようになり、レンチキュラーレン
ズシート１５の出射面上では画素の投写像は水平方向に
ほぼ連続となっていた。また、このスクリーン１７に白
色画面を写し出すとモアレはほとんど気にならないレベ
ルであり、水平分解能の劣化は全く見られなかった。

【００２６】実施例２ フレネルレンズシートの光入射面に形成するレンチキュ
ラーレンズの断面形状を図３（ａ）に示すように三角形
状とした以外は実施例１と同様にして背面投写型テレビ
ジョンを構成した。

【００２７】この背面投写型テレビジョンのスクリーン
においても、フレネルレンズシートを出射する光の水平
方向の分散分布を測定したところ、図３（ｂ）に示すよ
うになり、レンチキュラーレンズシート１５の出射面上
では画素の投写像は水平方向にほぼ連続となっていた。
このスクリーンに白色画面を写し出すとモアレはほとん
ど気にならないレベルであり、水平分解能の劣化は全く
見られなかった。

【００２８】実施例３ フレネルレンズシートの光入射面に形成するレンチキュ
ラーレンズの断面形状を図４（ａ）に示すように長軸が
フレネルレンズシートのレンズ面と平行な楕円形状とし
た以外は実施例１と同様にして背面投写型テレビジョン
を構成した。

【００２９】この背面投写型テレビジョンのスクリーン
においても、フレネルレンズシートを出射する光の水平
方向の分散分布を測定したところ、図４（ｂ）に示すよ
うになり、レンチキュラーレンズシート１５の出射面上
では画素の投写像は水平方向にほぼ連続となっていた。
このスクリーンに白色画面を写し出すとモアレはほとん
ど気にならないレベルであり、水平分解能の劣化は全く
見られなかった。

【００３０】

【発明の効果】この発明の背面投写型スクリーンよれ
ば、スクリーンに拡大投写される映像の解像度を低下さ
せることなく、低コストでモアレを低減させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の背面投写型スクリーンを使用した背
面投写型テレビジョンの概略構成図である。

【図２】この発明の背面投写型スクリーンのフレネルレ
ンズシートの光入射面に形成したホリゾンタルレンチキ
ュラーレンズの水平方向の断面図およびそのフレネルレ
ンズシートを出射する光の水平方向の分散分布図であ
る。

【図３】この発明の背面投写型スクリーンのフレネルレ
ンズシートの光入射面に形成した異なる態様のホリゾン
タルレンチキュラーレンズの水平方向の断面図およびそ
のフレネルレンズシートを出射する光の水平方向の分散
分布図である。

【図４】この発明の背面投写型スクリーンのフレネルレ
ンズシートの光入射面に形成した異なる態様のホリゾン
タルレンチキュラーレンズの水平方向の断面図およびそ
のフレネルレンズシートを出射する光の水平方向の分散
分布図である。

【図５】従来の背面投写型スクリーンを使用した表示装
置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 照明系 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 ブラックストライプ ７ スクリーン １４ フレネルレンズシート １５ レンチキュラーレンズシート １７ スクリーン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともフレネルレンズシートとレン
   チキュラーレンズシートからなり、マトリックス状に配
   列された画素を有するライトバルブに形成された光学像
   が投写される背面投写型スクリーンにおいて、該フレネ
   ルレンズシートが該レンチキュラーレンズシートと向合
   う側にフレネルレンズ面を有し、かつその反対側に該レ
   ンチキュラーレンズシートのレンズの長手方向と平行方
   向に別のレンチキュラーレンズ面を有することを特徴と
   する背面投写型スクリーン。