JPH0743494B2

JPH0743494B2 - 画像投写装置

Info

Publication number: JPH0743494B2
Application number: JP57175227A
Authority: JP
Inventors: 正規荻野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: DE3267422D1; EP0077117B1; JPH0740116B2; JPS58134627A; EP0077117A1; US4432010A; JPS6426831A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、複数のCRTを水平並置して使用する背面投写
装置に関り、特に、水平指向角が広く、かつ、カラーシ
フトの少ない高性能背面投写スクリーンに関する。

第１図は、通常のリヤプロジェクションカラーテレビの
光学システムの基本構成を示す。第１図において、１は
赤CRTであり、その画像は投写レンズ３によって、スク
リーン５へと投写される。スクリーン５は、フレネルシ
ート６とレンチキュラーシート７とから構成される。フ
レネルシート６の働きは、投写レンズ３からスクリーン
の周辺部へ向ってマクロに発散してくる投写光を、マク
ロに収束して、平行出射光に変換するためのものであ
る。レンチキュラーシート７は、入射光をミクロに拡散
して、スクリーン上に斜めから見ても像が見えるように
するためのものである。その拡散指向特性の半値角によ
ってほゞそのスクリーンの適視角がきまる。

第２図は、望ましい適視角を示す。通常の用途では、垂
直方向に±８度、水平方向に±45度が望ましい。尚、必
要最低限の水平半値角は±30度以上である。

第３図は、同様の内容をグラフ表示して示したものであ
る。同図で曲線９は水平指向特性であり、曲線10は垂直
指向特性である。

第１図において、２色の投写光の集中角εは通常、６〜
８度の値である。この集中角εに基因して、カラーシフ
トが発生する。即ち、方向Ａの方から見ると赤色が青色
よりも強調されて見え、逆に、Ｂの方向から見ると、青
色が赤色よりも強調されて見える。このカラーシフトは
大幅に画質を劣化させるものである。

過去において、このカラーシフトは、おおむね不可避の
ものと考えられていて、その克服に成功した例は極めて
少なかった。

USP 4,054,907にひとつのアイデアが記述されており、
そこでは、第４図に示す構成が、第１図のレンチキュラ
ー部に使用されている。この特許は、３個のCRTと３個
の投写レンズとを垂直方向に並置することを前提として
おり、そのような配置に適した構成が記述されている。
しかしながら、現実には、近年のプロジェクションテレ
ビには、水平並置方式が採用されており水平並置方式に
おいて望まれる広い水平指向角を実現してかつカラーシ
フトを低減した例は未だ存在しなかった。

第４図において、11は垂直方向に光を拡散する円柱状レ
ンチュラーレンズであり、その曲率半径r₁は1mmであ
り、その配列周期は0.8mmであり、これに基き、±12度
の垂直指向角を得ている。同図で12は、カラーシフト補
償用のレンチキュラーレンズであり、その曲率半径及び
周期は、既述11と同じである。13は、水平方向に光を拡
散する円柱状レンチキュラーレンズであり、その曲率半
径r₃は0.4mm、周期P₃は、0.6mmとされている。これは、
後述の通り水平半値角約±27度以下に相当するものであ
る。14は黒縞細条で、出射面の外光に対する反射率を下
げ、コントラストを向上するためのものである。

第５に、レンチュラーレンズ11、12の部分の光路追跡と
動作原理を示す。同図で、実線は青ビームを意味し、点
線は赤ビームを意味する。図から分かるように、入射側
レンチキュラーレンズの中央部に入った光は、出射レン
チキュラーレンズを経て、スクリーン面に垂直な平行光
として出射される。上述の作用は、上述の狭い拡散角及
びCRTの垂直並置との組み合せにおいては良好に働く
が、実際への応用に関してはその原理に基づく限界があ
った。

実際への応用の観点から、具体的には、次に示す３項の
問題点があった。

（１）垂直並置CRT方式は、家庭用に望まれるキャビ
ネットの小形化にそぐわない。何故なら第６図に示す通
り、垂直並置形式は、キャビネットの高さと奥行を増大
させるからである。

（２）水平並置形式においては、水平指向角は、±12
度では、不充分であり、約±30度以上が本来の使用条件
から考えて望まれる。第７図は、上述の原理を仮りに、
より広い指向角を得るために応用した場合にどのような
問題が発生するかを示すたものものである。±40度の指
向角を得るためには、周期対半径比は1.8まで増加する
必要がある。第７図において、15は、青色の指向性を意
味し、16は赤色の指向性を意味する。水平斜め方向から
観視すると、青色と赤色との指向性が甚しく非対象とな
ってしまう。甚しい非対象性を発生する理由は、入射光
束の上側半分と下側半分との食い違いにあることを発明
者は見い出した。

これは、第７図において、で示される。

（３）第８図に示されるように、水平半値角が、約±
27度と狭く、また、球面収差のために、出射面に配置さ
れる黒縞細条によって有効光が阻止され、効率の低下を
きたす。狭い水平半値角の原因は、円柱状レンズに内在
しており球面収差も同じ理由で発生している。第８図の
指向特性は、後述式２の方法に基づいて計算されたもの
である。そして、この計算結果は、実測結果とも良く合
致する。円柱レンズを使う限り、その曲率半径と配列周
期とをどのように選定しても、水平半値角を前記±27°
以上に拡大することができないことが後述の式２によっ
て証明される。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は上記の従来技術における問題点に鑑
み、水平並置された複数のCRTを使用し、広い水平指向
角（すなわち、左右各30°以上の水平半値角）を得、し
かも、カラーシフトが少なく、かつコントラスト比の優
れた明るい画像投写装置を提供することを目的とするも
のである。

［発明の概要］本発明の目的を達成するために、本発明によれば、カラ
ー画像を映出するための画像投写装置であって、互いに
水平方向に配置された３原色画像表示部を備え、各画像
表示部の前方に光を投写するための投写レンズを備え、
各投写レンズの共通収束面の位置にスクリーンを配置
し、該スクリーンは少なくとも光を屈折し透過するフレ
ネルシートとレンチキュラーシートとを含み、該レンチ
キュラーシートは、その入射面と出射面とに複数並んで
配置されたレンチキュラーレンズで構成され、かつ、平
行した複数の黒縞細条とを備え、該入射側レンチキュラ
ーレンズの配列ピッチを該レンチキュラーシートの厚み
の0.64倍より大となすことによって、左右各30°以上の
水平半値角を得、かつ、該レンチキュラーシートの入射
側のレンチキュラーレンズは、レンズの光軸に対して斜
光して入射する光を内向き極性のコマ収差成分を発生さ
せるように屈折し、該レンチキュラーシートの出射側の
レンチキュラーレンズは、該入射側レンチキュラーレン
ズの発生するコマ収差成分に基づき、該斜交入射光の傾
きを補償するように入射光を屈折し、さらに、該黒縞細
条は、該出射側レンチキュラーレンズが互いに隣接する
境界近傍に凸状に隆起して形成した上に形成されている
画像投写装置が提案されている。

このような本発明になる画像投写装置の構成によれば、
レンチキュラーレンズのコマ収差を活用してカラーシフ
トを低減し、広い水平指向角を得、しかも、黒縞細条に
よる有効光の阻止を防止して、もって、カラーシフトが
少なく明るい良好な画質の画像投写装置を提供すること
が可能となる。

［実施例］第９図に、本発明によるレンチキュラー部の基本実施例
を示す。この部分は、第１図における、レンチキュラー
部７として使用されるべきものである。第９図におい
て、21は光を垂直方向に拡散するためのレンチキュラー
レンズである。このレンチキュラー面は、ランダム拡散
層で置き換えることも可能である。その指向特性の半値
角は、第３図の曲線10に示される通り、約±８度に選定
する。22、23は各々入出射側レンチキュラーレンズを示
し、本発明の心臓部をなすものである。24は黒縞細条で
あり、外光に対する表面反射率を低減しコントラストを
向上するためのものである。

まず第１に、入射側レンチキュラーレンズ22のプロファ
イルは、その離心率ｅが媒質の屈折率ｎの逆数に等しい
だ円状とする。通常の用途においては、媒質には、アク
リル材が用いられその屈折率ｎは約1.5である。この値
は、以下の記述において数値例を示す場合に常に用いら
れる。

入射側レンチキュラーレンズの方程式：第10図に、入射側レンチキュラーレンズの半周期分を示
す。

同図で、入射線ビームは、だ円の長軸、即ち光軸に平行
であり、レンズ表面で屈折された後波面収差なしでその
焦点ｅに収束される。何故なら、ｘ座標−１のだ円の左
端の平面から、焦点までの空中換算光路長は、入射位置
（−c,h）に無関係に、次式の通り一定値となるからで
ある。

ｄ＝１−ｃ＋（１＋ec）ｎ＝１−ｃ＋ｎ＋ｃ＝１＋ｎ（定数）（１）注）新しく導出する式の等号の下側に記した式の番号
は、新しい式を導出するに際しその番号の既述の式が用
いられたことを示す。以下、簡潔化のため、同様の表現
を用いる。

さて、縁ビームについての水平指向特性は輝度の定義に
基づいて次式によって計算される。この式は発明者が自
然法則に基き導出したものである。

ここに、h:レンズへの入射高さ θ_G：出射角上式において、cosθ_Gはランバーシャン係数であり、dh
は入射光束の微分に比例するものである。第10図の関係
から式２は次のように変形できる。

上式を計算した結果を第11図に示す。この計算結果は、
既に実測結果によって立証されており、第８図の従来技
術に比べて、大幅なる改善効果のあることが明白であ
る。（27°→40°）次に、カラーシフトを改善するために新しく開発された
手法について述べる。

第12図に、赤，緑，青ビームの光路追跡結果を示す。光
軸に対して斜めに入射する赤，青ビームが内向き極性の
コマ収差成分を伴っていることが明白に概観される。内
向き極性のコマ収差とは、レンズ中央部入射斜光の収束
位置に比べてレンズ周辺端部入射斜光の収束位置がより
光軸に近いことを云う。逆の場合を外向きと称する。

本発明の基本は、該コマ収差を活用して、カラーシフト
を低減できるように、出射面側レンチキュラーレンズの
プロファイルを選定するにある。

さて、以下において記述は、第13図の示す座標系に基づ
いて行う。同図で各記号の定義は、次の通りである。

ε：入射青ビームの集中角（−c,h）：レンズ面入射点座標（x_v,y_v）：谷間座標 y_vはレンズの半周期に等しくこれが水平指向角の限界値
を決める。

ｈ′：入射青ビームの内在的入射高さ Δh:h′−ｈ θ_B：出射面が平面であった場合の青ビームの出射角。

θ_Bは、集中角εと入射高さｈとの関数である。しか
し、その形は明白な形には表しにくい。この関数を形式
的にｆ（ε,h）で表わす。

θ_B＝ｆ（ε,h） …………（５）そうすると、赤ビーム，緑ビームについて次式が成立す
る。

θ_R＝ｆ（−ε,h） …………（６）緑ビームを基準に考えて、カラーシフトを避けるために
青ビームに対して必要とされる補償角δは、次式で表し
得る。

上式のδを、集中角εとレンズ入射点の横座標Ｃとで表
わすという方針のもとに式の変形をする。

式10,11,12から、次に、式９のを求める。

以上によって、式9,13,14により、δの値がεとｃとの
関数として求まった。

次に、青ビームの出射面における高さｙ（第13図参照）
を求める。第13図より、式15の形から、出射面でのビームの高さｙはｃとεのみ
によって決まり、ｈの値及び符号にはよらないことが判
る。これは、球面収差が存在せず、コマ収差だけが存在
することを意味しており、既述の第12図の説明を裏づけ
ている。

式9,13,14にも同様の性質が認められるのでＣを補助変
数として、出射面での青ビームの高さｙの各値に応じて
必要補償角δの値が求まることになる。δの値が求まれ
ば、出射面に付与すべき傾角dx/dy値がスネルの法則に
基き、次のように求められる。

尚、式9,13,14から、δは次の通りに求まる。

光学システムを決めると、集中角εの値は、一定の値に
固定される。式15,16,17の形から判るように、レンチキ
ュラーレンズ入射面での入射深さｃを媒介変数として、
出射面での青ビームの各入射高さｙに対応するその高さ
での出射面での必要傾斜角が求められたことになる。こ
の関係はひとつの微分方程式の関係である。微分方程式
をピースワイズリニア近似，フーリエ展開，多項式展開
あるいはグラフ的手法等により解くことができ、従っ
て、出射側レンズ面のプロファイルを決定し得る。

以上に述べた本発明の手法の正当さを示すために、以下
にいくつかの数値例を示す。ただし本発明の範囲は、以
下に述べる具体的な数値例の範囲に制約されるものでな
いことを注意されたい。

以下の例で述べるδ₁，δ₂は、各々式17の第１項及び第
２項を意味する。またそれらは、式９′の定義とも合致
するものである。

例Ａ第13図において下記の通りに選定した場合。この場合、
水平指向角の限界は、約±40度となる。

（x_v,y_v）＝（−0.593,0.600）集中角εを実際的な値0.128radに置き換え、多項式展開
法によって、上記微分方程式を解くと次式を得る。

for|y/ε｜＝1.11〜0.62 式18に基づき、水平指向特性を計算した結果を第14図に
示す。同図から判るように、赤／青の相対比は、1.2以
内に改善されていることが了解される。式18の意味のあ
る領域は|y/ε｜＝1.11〜0.62であるからして、これ以
外の領域では、出射側レンチキュラーレンズのプロファ
イルは任意で良く、型の製作を容易にするべく変形する
ことが許容される。

スクリーンの製造のためのもとになる型の製作を容易化
するために、出射面レンチキュラーレンズのプロファイ
ルをパラボラ状とすることが望ましい場合がある。式19
でｋを定数とすれば、パラボラ状となる。

この場合、スクリーンを正面方向から見た場合の近傍で
のカラーシフトを最小化するという立場をとると、これ
は、第13図において、Ｃが1.0の近傍に対応するからこ
の値を、式15,16,17に代入して次式を得る。

式19の曲率ｋは、次式によって求まる。

よって、ｅの値0.667を代入して次式を得る。

ｋ＝1.8＋1.62（１＋x_v） …………（25） k₁＝1.8,k₂＝1.62（１＋x_v） ………（26）式25において、（１＋x_v）は、第13図のレンチキュラー
レンズの谷部の深さを意味する。これは、第11図のθ_v
で示す限界指向角を決定するものである。x_vとθ_vとの
関係は、式７と次式とから求まる。

上式に基く計算結果を表１に示す。

上述の説明から判るように、表１において入射側のレン
チキュラーレンズの谷部の深さ（１＋Xv）とその近軸曲
率半径（1/k1）との比は、1.8（１＋Xv）で与えられ
る。従って±30°以上の水平半値角を得るためには、表
１のXv＝−0.7,θｖ＝33°の値に基づき、1.8（１−0.
7）≒0.5となり、それ故、該比の値を約0.5以上とする
ことが必要である。また、その際、レンチキュラーシー
トの厚みは、第13図から１＋ｅ即ち1.667であり、か
つ、ピッチ（２y_v）は表１から1.06である。従って、水
平半値角を±30°以上とするには、ピッチ／厚み比を、
0.64以上とする必要がある。

表１ x_v,y_v，θ_v,k,k/k₁の関係 x_v ＝−0.3,−0.4,−0.5,−0.7,−0.95 y_v ＝0.71 0.68 0.65 0.53 0.23 θ_v ＝62° 53° 48° 33° 12° ｋ＝2.93 2.77 2.61 2.29 1.88 k/k₁＝1.63 1.54 1.45 1.27 1.04 上表中、第２列の欄の場合を例Ｂとして以下に記す。

例Ｂ（x_v,y_v）＝（−0.4,0.68），θ_v＝53° ｋ＝2.7 出射側レンチキュラーレンズのプロファイル：第15図に、上式に対応する指向特性の計算結果を示す。
同図において、実線51は青ビームの指向特性、点線52
は、赤ビームの指向特性である。尚、短かい実線53及び
細かい点線54は、各々、第５図の従来技術における特性
を計算して併記したもので、各々青ビーム，赤ビームに
対応するものである。

同図から明白に理解されるように、本発明の指向角拡大
効果及びカラーシフトの改善効果は、極めて大きい。本
例において、左右端の限界角が、赤，青間で若干食い違
っているが、この食い違いの影響は、別途ランダムディ
フューザ要素を、レンチキュラー部の媒質内に追加する
等の手段により、軽減することができるものである。

以上の記述において、基本実施例で述べた通り、入射面
側のレンチキュラーレンズのプロファイルとして、離心
率が1/nに等しいだ円を採用することを前提としてき
た。しかしながら、本発明の範囲は、既述の特定だ円形
状に限定されるべきものではない。実際、スクリーンの
法線方向にその光軸を合わせた任意形状の非球面を採用
して本発明の意図を達成することが可能で、その形状は
一般に次式で表すことが可能である。

ここに、A₄,A₆，……は定数この場合、既述の式3,4は成立しないが、式5,6は成立す
る。式７も、その後半部を、式28に基づきスネルの法則
に置き代えれば、やはり成立する。従って、式、8,9,
9′も成立する。

式20,21,22に対応する公式を得るには、式28を式29によ
って近軸近似する。

そうすれば、式20,21,22,23が成立し、従って、式24,2
5,26も成立する。

従って、表１は、y_vとθ_vの行を除いて、一般的なスー
パーパラボラに対しても適用できることになる。この部
分を表２に示す。

表２谷部座標x_vと出射側レンチキュラーレンズの曲率
ｋとの関係 x_v ＝−0.3,−0.4,−0.5,−0.7 k ＝2.93 2.77 2.61 2.29 1/k ＝0.34 0.36 0.38 0.44 k/1.8＝1.63 1.54 1.45 1.27 上表中のx_v,kの値は、第16図に示す座標系を基にした数
値である。

本発明を、より一般的に利用しやすくするために、第17
図に、もうひとつ別の一般的な座標系を示す。同図では
原点を、入射側レンチキュラーレンズ面の頂点にもって
きてある。また、座標（x,y）は小文字から大文字に代
えてある。

入射面レンチキュラープロファイル：ここに、R₁：入射面曲率半径出射面レンチキュラープロファイル：ここに、T:厚み R₂：出射面曲率半径ＴとR₂とは、R₁によって次式の通り関係づけられる。

式33の第２項は、式32の等号を満たすような設計例にお
いては、消滅してしまう。この条件は、入射面レンチキ
ュラーレンズの焦点面上に出射面レンチキュラーレンズ
を配置する条件に対応している。

式33の第１項は、出射面レンチキュラーレンズの形状を
極力簡素化するという条件のもとでの本発明の応用によ
るR₂の設定を記述するものである。この第１項によって
求められるX_vと、R₁/R₂比との関係を表３に示す。

表３ X_vとR₁/R₂比との関係 X_v/R₁＝1.8,1.6,1.4,1.2,1.0,0.6 R₁/R₂＝1.9,1.8,1.7,1.6,1.5,1.3 以上、式20以降において述べた、実施例は、前提条件と
して、スクリーンの正面近傍から見たカラーシフトを最
小化するという立場に立っている。このことは、式20の
導出に先だって述べた通りである。

本発明の別の応用においては、カラーシフトを、スクリ
ーンの正面方向と、斜め方向との間で、妥協的に、最適
化することが要求される。このような応用においては、
R₁/R₂比は、次式を満足するように設計することが、推
しょうされる。

R1/R2＝１＋（ｎ−１）Xv/R1 〜１＋（（ｎ＋１）/3）Xv/R1 ……（33′）上記一般化された場合においても、表１に関連して既述
した通り、±30°以上の水平半値角を得るためには、入
射側レンチキュラーレンズのピッチとレンチキュラーシ
ートの光透過部の厚みとの比を0.64以上とする必要があ
る。

以上の記述によって本発明の第９図のフロントエレメン
トについては、充分なる理解が得られたものと考えられ
る。

次に第９図における垂直方向光拡散要素、および、第１
図のフレネル要素に関わる変形例について述べる。

第18図に、フレネルレンズ部の変形案を単純化してしめ
す。同図において、55は、水平方向に光を収束するフレ
ネルレンズである。一例として、フレネルレンズの周期
は0.27mmに設定される。

シート56は、垂直方向に光を収束するためのフレネルレ
ンズである。一例としてその周期は0.27mmに設定され、
厚みは3.0mmに設定される。

シート57は、第９図で既述のレンチキュラー部である。

第19図は、シート55によるマクロな光収束効果を示す。
同図は、出射側共役点を無限遠点に設定した場合を示
す。出射側共役点を有限距離に設定することも可能であ
る。この場合には、第９図のフロントエレメントにおい
て、入射側レンチキュラーレンズと出射側レンチキュラ
ーレンズとの配置関係を、フレネルレンズからの出射光
の収束の方向に沿って、光軸をずらせて配置することが
必要かつ有効である。そうすることによって、黒縞細条
による有効光の阻止を防止することが出来る。

第20図は、フレネルレンズ56によるマクロな光収束効果
を示す。垂直方向に関しては、観視者は、第20図におい
て、極限された領域に存在するのが通常であり、ｂの値
は、スクリーンの高さの４〜６倍，また、h/bの値は、
0.04ないし、0.06の範囲にあることが多い。従って、こ
れに合致するように、フレネルレンズ56を構成すること
が有効である。そうすることによってスクリーンの隅々
まで明るい高品位な画像を提供することが出来る。

フレネルレンズ55の共役点（出斜側）を無限遠点に設定
し、かつ、フレネルレンズ56の出射側共役点を有限の位
置に設定することは、第18図に示す非サーキュラーフレ
ネル技術を用いて始めて実現できるものであり、その実
現のためには、フレネルレンズ55の収束力に対して、フ
レネルレンズ56の収束力を強めに設定すれば良い。

第18図において、フレネルレンズ面は、各シートの出射
面側に形成してあるが、これは、フレネルレンズ面を入
射面側に配置すると、投写レンズから発散的にスクリー
ン周辺部に向かって入射する光の一部が、フレネルレン
ズの不連続部に、無効光束として食われてしまうのを防
ぐためである。第18図において、シート55,レンチキュ
ラー部57との間に、シート56を配置したのは、シート55
の縦線状構造と、シート57の縦線状構造との間で発生す
る干渉縞モアレ妨害を軽減するためである。

第21図は、フレネルレンズの１周期分と、角度α，β，
θ，γを示す。第20、21図から、スネルの法則により、
プリズム角θは、次の通りに求められる。

sin α＝n cos β n cos（180°−θ−β）＝sin（γ＋θ）かくして、必要なプリズム角は、y,a,b,hの関数として
求められ、所望のフレネルレンズを構成することができ
る。上記プリズム角θの設計公式は、同心円状のフレネ
ルレンズ（第１図の符号６）の場合にもそのまま適用で
きる。

以上の記述によって理解される通り、本発明によれば従
来技術の欠点を克服し、より広い水平半値角、より少な
いカラーシフトを実現できる画像投写装置を提供するこ
とができる。

また、フレネルレンズの共役点を用途に応じて適切に選
定することができ、美しい画像を映出し得る画像投写装
置を、低廉に提供することができる。

従ってその工業的価値極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プロジェクションテレビの光学系の基本構成
を示す図。第２図は、望まれる指向角の範囲を示す図。第３図は、望まれる指向特性を示すグラフ。第４図は、従来技術によるレンチキュラー部の透視図。第５図は、第４図の一部拡大垂直断面図。第６図は、第４図に対するキャビネット構成を示す図。第７図は、従来技術の変形例を示す図。第８図は、従来技術の変形例の指向特性を示す図。第９図は、本発明によるレンチキュラー部の一部透視
図。第10図は、本発明の第９図の入射面レンチキュラーレン
ズの半周期分の一部拡大水平断面図。第11図は、本発明による水平指向特性を示す図。第12図は、本発明の第９図の一部拡大水平断面図。第13図は、本発明の説明のための座標系を示す断面図。第14図は、本発明によるカラーシフト特性を示す図。第15図は、本発明によるカラーシフト特性の一例を、従
来技術と対比させて示す図。第16図は、本発明の説明のための座標系を示す図。第17図は、本発明の説明のための今ひとつの座標系を示
す断面図。第18図は、本発明の実施例を示す単純化された透視図。第19図は、フレネルレンズの水平方向収束作用を示す
図。第20図は、フレネルレンズの垂直方向収束作用を示す
図。第21図は、フレネルレンズの１周期分を抜き出した断面
図。これらの図において、 1,2はCRT 3,4は投写用レンズ５はスクリーン６はフレネル部７はレンチキュラー部９は水平指向特性 10は垂直指向特性 11,12は円柱状レンチキュラーレンズ 22は入射面レンチキュラーレンズ 23は出射面レンチキュラーレンズ 24は黒縞細条 55は水平方向収束用フレネルシート 56は垂直方向収束用フレネルシート 57はレンチキュラー部を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー画像を映出するための画像投写装置
であって、互いに水平方向に配置された３原色画像表示部を備え、該画像表示部の前方に光を投写するための投写レンズを
備え、各投写レンズの共通収束面の位置にスクリーンを配置
し、該スクリーンは少なくとも光を屈折し透過するフレ
ネルシートとレンチキュラーシートとを含み、該フレネ
ルシートは該投写レンズに近い側に配置され、該レンチ
キュラーシートは該投写レンズから遠い側に配置され、該レンチキュラーシートは、その入射面と出射面とが縦
縞状に複数並んで配置された非円柱状のレンチキュラー
レンズ面で構成され、かつ、該入射側レンチキュラーレンズの配列ピッチを該レンチ
キュラーシートの厚みの0.64倍より大となすことによっ
て、左右各30°以上の水平半値角とし、該レンチキュラーシートの入射側のレンチキュラーレン
ズは、レンズの光軸に対して斜交して入射する光に内向
き極性のコマ収差成分を発生させるように屈折せしめ、該レンチキュラーシートの出射側のレンチキュラーレン
ズは、該入射側レンチキュラーレンズの発生する該コマ
収差成分に基づき、該斜交入射光の傾きを補償するよう
に入射光を屈折せしめ、黒縞細条が該出射側レンチキュラーレンズの光軸に関し
て左右対称状に、その光不通過部に、形成されているこ
とを特徴とする画像投写装置。
【請求項２】前記特許請求の範囲第１項において、該出
射側のレンチキュラーレンズの曲率を該入射側のレンチ
キュラーレンズの曲率より強くしたことを特徴とする画
像投写装置。
【請求項３】前記特許請求の範囲第１項において、該入
射側のレンチキュラーレンズの深さX_Vと、その近軸曲率
半径R1との比を、0.5〜1.8の範囲内とし、かつ、該レン
チキュラーシートの厚みを、該近軸曲率半径R1のほぼ
（１−（1/n））の逆数倍となし、ここに、ｎは該レン
チキュラーシート材料の屈折率であることを特徴とする
画像投写装置。
【請求項４】前記特許請求の範囲第３項において、該入
射側のレンチキュラーレンズのプロファイルは、その離
心率が該レンチキュラーシート材料の屈折率ｎの逆数に
ほぼ等しい楕円状に選定したことを特徴とする画像投写
装置。
【請求項５】前記特許請求の範囲第３項において、該出
射側のレンチキュラーレンズの曲率半径R2を該入射側の
レンチキュラーレンズの曲率半径R1より小さく設定して
なることを特徴とする画像投写装置。
【請求項６】前記特許請求の範囲第５項において、該出
射側のレンチキュラーレンズの曲率半径R2に対する該入
射側のレンチキュラーレンズの曲率半径R1の比率、R1/R
2を、｛１＋（ｎ−１）Xv/R1｝乃至｛１＋（（ｎ−１）/3）Xv/R1｝の範囲にその平均値が入るように選定してなることを特
徴とする画像投写装置。
【請求項７】前記特許請求の範囲第１項において、該フ
レネルシートは２枚のフレネルシートからなり、該レンチキュラーシートに近い側には垂直方向に光を収
束するフレネルシートを配置し、該レンチキュラーシートに遠い側には水平方向に光を収
束するフレネルシートを配置し、該両フレネルシートと共に、それらの出射側にフレネル
レンズ面を形成し、かつ、該垂直方向に光を収束するフ
レネルシートの収束力を、該他方の水平方向に光を収束
するフレネルシートの収束力よりも強めてなることを特
徴とする画像投写装置。
【請求項８】前記特許請求の範囲第１項において、該フ
レネルシートの光軸を観視者側へ向かって垂直方向に離
心させてなることを特徴とする画像投写装置。
【請求項９】前記特許請求の範囲第１項において、該フ
レネルシートの出射側共役点に向かって投写光が進行する方向に沿うように、該出射
側のレンチキュラーレンズの配列周期を該入射側のレン
チキュラーレンズの配列周期よりも小さく設定してなる
ことを特徴とする画像投写装置。