JPH07117818B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

投写型表示装置

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JPH07117818B2
JPH07117818B2 JP63251183A JP25118388A JPH07117818B2 JP H07117818 B2 JPH07117818 B2 JP H07117818B2 JP 63251183 A JP63251183 A JP 63251183A JP 25118388 A JP25118388 A JP 25118388A JP H07117818 B2 JPH07117818 B2 JP H07117818B2
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JP
Japan
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screen
light valve
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projection
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JP63251183A
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義人 宮武
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はライトバルブに形成される光学像を照明光で照
射するとともに投写レンズによりスクリーン上に投写す
る投写型表示装置に関する。
従来の技術 大画面の映像表示を行なうために、比較的小さなライト
バルブに光学的特性の変化として映像信号に応じた光学
像を形成し、この光学像を照明光で照射するとともに投
写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が従来
から知られている。最近では、ライトバルブとして液晶
パネルを用いる方法が注目されている(例えば、SID86
ダイジェスト第375ページ)。液晶パネルに高速で光学
像を形成するにはマトリックス状に画素を配列した液晶
パネルを用いるとよい。投写型表示装置の水平視野角範
囲を広くするには長手方向を垂直方向に向けたレンティ
キュラレンズを有するスクリーンを用いるとよい。
ところで、投写画像のマトリックス状配列の画素とレン
ティキュラレンズとがともに水平方向に周期構造を有す
る場合、水平方向に変化するモアレを発生する。このモ
アレを目立ちにくくするためにレンティキュラレンズ5
のピッチを投写画像の画素ピッチの1/2以下にすること
が提案されている(特開昭62-236282公報)。
発明が解決しようとする課題 種々の実験から、レンティキュラレンズのピッチが投写
画像の画素ピッチの1/2以下という条件は、場合によっ
ては目立ち易いモアレを発生し、モアレを低減する条件
として適切ではないことを見出した。また、レンティキ
ュラレンズのピッチをあまりにも小さくすると極端なコ
スト高となるという問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、大幅なコス
ト高を招くことなくモアレを目立ちにくくし、それによ
り画像品質の良好な投写型表示装置を提供することを目
的としている。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の投写型表示装置は、
一方向に周期構造を有するスクリーンと、マトリックス
状配列の画素を有するライトバルブと、前記ライトバル
ブを照射する光源と、前記ライトバルブからの出力光を
受け前記ライトバルブの光学像を前記スクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記スクリーンの周期構造
のピッチをS、投写画像の対応する方向の画素ピッチ
Q、正整数をnとして、次の条件を満たすようにしたも
のである。
さらに、Q/S=1.5またはQ/S=2.5とするのが最も望まし
い。
また、水平および垂直方向に周期構造を有するスクリー
ンと、マトリックス状配列の画素を有するライトバルブ
と、前記ライトバルブを照射する光源と、前記ライトバ
ルブの光学像を前記スクリーン上に投写する投写レンズ
とを備え、前記スクリーンの周期構造の水平および垂直
方向ピッチをそれぞれSH,SV、投写画像の水平方向およ
び垂直方向画素ピッチをそれぞれQH,QV、正整数をnH,
nVとして、次の条件を満たすようにしている。
または さらに、QH/SH=1.5またはQH/SH=2.5、またはQV/SV
=1.5またはQV/SV=2.5とするのが最も望ましい。
そして、投写画像の最適像面をスクリーンからずらした
位置に設定するのが好ましい。
作用 上記構成によれば、投写画像のマトリックス状配列の画
素とスクリーンのレンティキュラレンズの周期構造との
間で発生する最長モアレの波長が短かくなり、モアレが
目立ちにくくなる。また、投写画像の最適像面をスクリ
ーンからずらすことによりモアレがより目立ちにくくな
る。
モアレの空間周波数は、投写画像の周期構造の空間周波
数およびその高調波と、スクリーンの周期構造の空間周
波数との差で与えられる。モアレ波長をL、投写画像の
画素ピッチをQ、スクリーンの周期構造のピッチをS、
高調波の次数をnとすると、モアレの波長は次式で与え
られる。
Qで規格化するために、第(1)式を次のように変形す
る。
第(2)式のL/QとS/Qの関係を第2図に示す。S/Qが与
えられると各次数nのモアレ波長が求められる。mを正
整数とすると、n=mの曲線と、n=m+1の曲線の交
点において最長モアレ波長が最小となることがわかる。
第(2)式でn=mとした式と、n=m+1とした式か
ら、 の場合に最長モアレ波長が最小になり、そのモアレ波長
は、 L=2Q ……(4) となる。
種々の実験から、最長モアレ波長が最小値の2倍以下、
つまり投写画像の画素ピッチの4倍以下であれば、モア
レによる画像品質の低下を許容できる。このためには、 とすればよい。
スクリーンが水平方向と垂直方向とに周期構造を有する
場合には、第(3)式と第(5)式とを水平方向と垂直
方向とに適用すればよい。
実施例 以下本発明による投写型表示装置の一実施例について添
付図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例における光学系の構成を示し
たもので、1は光源、2はライトバルブ、3は投写レン
ズ、4はスクリーン、5はレンティキュラレンズ、6は
フレネルレンズである。
光源1の出力光はライトバルブ2を透過した後に投写レ
ンズ3に入射する。ライトバルブ2には、映像信号に応
じて透過率の変化として光学像が形成され、この光学像
は投写レンズ3によりスクリーン4上に拡大投写され
る。
ライトバルブ2は透過型の液晶パネルであり、走査電極
と信号電極とがマトリックス状に形成されている。スク
リーン4は、拡散材を混入した透光性板の観察者側の面
にレンティキュラレンズ5を形成し、投写レンズ3側の
面にフレネルレンズ6を形成したものである。
ライトバルブ2の表示寸法は42.72mm×56.55mm、画素ピ
ッチは0.089mm×0.087mmである。投写レンズ3の拡大倍
率は14.82倍であるので、投写画像の水平方向画素ピッ
チはQ=1.289mmとなる。レンティキュラレンズの断面
形状が相似で、ピッチが1.2mm,1.0mm,0.8mm,0.7mm,0.5m
m、のスクリーンを用いて、モアレ波長を測定すると第
1表に示す結果が得られた。
レンティキュラレンズ5のピッチSが1.0mm,0.8mm,0.5m
mの場合にはモアレ波長が短かいために、モアレによる
画像品質の低下に認められなかった。Sが1.2mm,0.7mm
の場合にはモアレ波長が長く、しかも場所によりモアレ
の現れ方が異なるために明らかに画像品質の低下が認め
られた。第1表からQ/Sが1.5または2.5付近であるとき
にモアレの目立ちにくいことが推定され、これは第
(5)式の条件を裏づけている。
投写レンズ3からスクリーン4の中心までの距離(投写
距離)を変えれば投写画像の水平方向の画素ピッチQを
変えられるので、Q/S=nおよびQ/S=n+1/2(nは正
整数)となるようにしてモアレを観察した。その結果、
Q/S=nの場合にはモアレ波長が非常に長くなるととも
に、場所によりモアレの目立ち易さが異なること、スク
リーン4をわずかに動かすとモアレが大きく動くことが
見出された。一方、Q/S=n+1/2の場合には、モアレ波
長が第(4)式で与えられる最小のモアレ波長となるこ
と、モアレ波長が短かいためにモアレが目立ちにくいこ
とが確認され、さらにnが大きいほどモアレが目立ちに
くくなることが見出された。
さらに、投写距離を変えることによりQ/Sを変えて実験
を行い、最長モアレ波長が第(4)式で与えられる最小
値の2倍以下、つまり投写画像の画素ピッチの4倍以下
であればモアレが目立たないことが見出された。従っ
て、次の条件を満足するように、Q/Sを選ぶとよい。
Q/S=n+1/2として、nを大きくするほどモアレを目立
ちにくくすることができるが、40インチ程度のレンティ
キュラレンズの場合、そのピッチを小さくするほど加工
が困難となり、当然コスト高となる。画像品質と加工性
を考慮すると、Q/S=1.5またはQ/S=2.5とするのがよ
い。
投写画像の最適像面をスクリーン4上に完全に一致させ
るのではなく、少しずらした位置に設定すると、投写画
像の画像品質がわずかに低下するものの、モアレの目立
ち易さがさらに改善されることが確認された。これは、
投写画像およびモアレの低周波成分がほとんど低下しな
いで、高周波成分だけが大きく低下することによるもの
と考えられる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第1図に示したスクリーン4の代りに、透光性板の観察
者側面に微小レンズ素子をマトリックス状に形成したス
クリーンを用いることができる。この場合、投写画像と
スクリーンとがいずれも垂直方向および水平方向に周期
構造を有するために、垂直方向および水平方向に変化す
る2種類のモアレが現れる。この2種類のモアレを目立
ちにくくするには、先の実施例で示した考え方を垂直方
向と水平方向とに適用して、次のように考えるとよい。
スクリーン上の微小レンズ素子の垂直方向および水平方
向のピッチをそれぞれSV,SH、投写画像の垂直方向およ
び水平方向の画像ピッチをそれぞれQV,QH、正整数をn
V,nHとして、次の条件を満足するようにするとよい。
特に、次の条件を満たすのが望ましい。
さらに、QH/SH=1.5またはQH/SH=2.5、またはQV/SV
=1.5またはQV/SV=2.5とするのがよい。
そして、投写画像の最適像面をスクリーンからずらした
位置に設定するのが好ましい。
レンティキュラレンズを形成した透光性板の反対側面に
アルミニウム箔を貼付した反射型スクリーン、あるいは
表面に水平方向に一定周期で波型を形成した板の上に反
射性物質を塗布した反射型スクリーンに、周期構造を有
する投写画像を投写する場合にもモアレを発生する。こ
のような反射型スクリーンの場合も透過型スクリーンの
場合と同様にすればモアレを目立ちにくくすることがで
きる。
第1図に示した実施例では、ライトバルブ2として液晶
パネルを用いたが、電気光学結晶など光学的特性の変化
として映像信号に応じた光学像を形成できるものならラ
イトバルブとして用いることができ、ライトバルブにマ
トリックス状配列の画素を有する場合には、本発明が適
用できる。
発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、投写画像の画素ピッ
チとスクリーンの周期構造のピッチとの比を最適に選ぶ
ことによりモアレ波長を短かくし、それにより画像品質
の良好な投写型表示装置を提供できるので、非常に大き
な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における投写型表示装置の構
成を示す略構成図、第2図はピッチ比とモアレ波長の関
係を示す特性図である。 1……光源、2……ライトバルブ、3……投写レンズ、
4……スクリーン、5……レンティキュラレンズ、6…
…フレネルレンズ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方向に周期構造を有するスクリーンと、
    マトリックス状配列の画素を有するライトバルブと、前
    記ライトバルブを照射する光源と、前記ライトバルブか
    らの出力光を受け前記ライトバルブの光学像を前記スク
    リーン上に投写する投写レンズとを備え、前記スクリー
    ンの周期構造のピッチをS、前記スクリーン上の投写画
    像の対応する方向の画素ピッチをQ、正整数をnとし
    て、次の条件を満たすことにより前記スクリーンと前記
    ライトバルブとの干渉により生ずるモアレを目立ちにく
    くした投写型表示装置。
  2. 【請求項2】Q/S=1.5またはQ/S=2.5である請求項
    (1)記載の投写型表示装置。
  3. 【請求項3】投写画像の最適像面をスクリーンからずら
    した位置に設定した請求項(1)または(2)記載の投
    写型表示装置。
  4. 【請求項4】水平および垂直方向に周期構造を有するス
    クリーンと、マトリックス状配列の画素を有するライト
    バルブと、前記ライトバルブを照射する光源と、前記ラ
    イトバルブの光学像を前記スクリーン上に投写する投写
    レンズとを備え、前記スクリーンの周期構造の水平方向
    および垂直方向ピッチをそれぞれSH,SV、前記スクリー
    ン上の投写画像の水平方向および垂直方向画素ピッチを
    それぞれQH,QV、正整数をnH,nVとして、次の条件を満
    たすことにより前記スクリーンと前記ライトバルブとの
    干渉により生ずるモアレを目立ちにくくした投写型表示
    装置。 または
  5. 【請求項5】QH/SH=1.5まはQH/SH=2.5である請求項
    (4)記載の投写型表示装置。
  6. 【請求項6】QV/SV=1.5またはQV/SV=2.5である請求
    項(4)記載の投写型表示装置。
  7. 【請求項7】投写画像の最適像面をスクリーンからずら
    した位置に設定した請求項(4)ないし(6)のいずれ
    かに記載の投写型表示装置。
JP63251183A 1988-10-05 1988-10-05 投写型表示装置 Expired - Lifetime JPH07117818B2 (ja)

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