JPH11338056A

JPH11338056A - 映像表示装置

Info

Publication number: JPH11338056A
Application number: JP10177944A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Negishi; 政恭根岸; Eiki Matsuo; 栄樹松尾
Original assignee: Nissho Giken KK
Current assignee: Nissho Giken KK
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】明光下で明るくコントラストの高い投映用ス
クリーンを得ること。【解決手段】投映用スクリーン（２０）の映像観測側
の前面に，断面が三角形状をなす一方の面に遮光性黒色
層が施された多数の平行な透明微小突条（３０）を設け
ることで，外光の影響を少なくし，スクリーン（２０）
の黒レベルを確保する。更に，映像観測側とは反対の後
面には，画像投射装置（１０）から入射する発散光束を
映像観測側の前面を通して，映像観測者（６０）に対し
て所定の角度をなす光束として射出させる作用を有する
方向変換素子（５０）を設けることで，前面の微少突条
（３０）によるケラレを防ぎ，光束の利用効率を向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投映用スクリーンと
投射装置より構成される前面投射型もしくは，背面投射
型の映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スライドプロジェクタ，ビデオプロジェ
クタ，動画フィルムプロジェクタ等による投映像を得る
ために，投射装置と組み合わせて投映用スクリーンが広
く用いられる。これらの従来の投映用スクリーンの主な
特徴を背面投射型に使用されるスクリーンを例にとって
説明する。前面投射型についても類似の問題が存在す
る。

【０００３】このような映像表示装置に用いられる投映
用スクリーンには，４つの重要な特性が要求される。そ
れは，（１）投映像観測側からの外光の表面反射が少な
く，表面反射像が無いこと，（２）明光下でも黒レベル
が確保されること，（３）投射装置から発する光束が，
効率良く観測側に射出すること，及び（４）投射装置自
身の解像度が，スクリーン上でも保持されることであ
る。

【０００４】上記表面反射については，一見「ビロー
ド」面のように表面が黒の艶消し状態に見え，照明灯や
窓等の像が映り込まないことが重要である。また，黒レ
ベルについては，次の原理を理解する必要がある。即
ち，一般に画像は，明るい部分（白い部分）を形成する
白レベルと，暗い部分（黒い部分）を形成する黒レベル
とによって形成される。これは，白黒画像についてもカ
ラー画像についても言える。投映像の場合，白レベル
は，スクリーンに照射される投射装置からの光束で形成
され，一方，黒レベルは，スクリーン自体の黒さが形成
する。部屋を暗くするのは明光下で白く見えるスクリー
ンを黒くするためであり，これは黒レベルを向上するこ
とである。

【０００５】さて，この様な黒レベルを確保するため
に，ティント加工したスクリーンやブラックストライプ
を設けた投映用スクリーンが提案され，広く使用されて
いる。ティント加工は，投映用スクリーンにグレーの染
料を混ぜることにより観測側からの外光を吸収し，コン
トラストを向上させることを狙っている。ティント加工
は確かにコントラストの向上には役立つが，最も重要な
映像光の透過を減少させ，映像を暗いものにしてしまう
欠点がある。また，ティント加工は，カラー映像の場合
には，純度が損なわれ，黒ずんだ色になる問題がある。

【０００６】一方，図１２に示す，ブラックストライプ
を設けた投映用スクリーン８０は，図１３ｂのように表
面に多数の平行な黒いストライプ８２を設けることによ
って，黒レベル自体は向上する。しかし，ブラックスト
ライプ８２間にある光透過部８３がその分だけ狭くな
り，映像光の透過率が下がる。そこで，図１３ａのよう
に，ブラックストライプ８２と反対側の裏面にレンティ
キュラーレンズ８１設け，その後側のフレネルレンズと
併せて，映像光をブラックストライプ間の光透過部８３
に集めることで，光損失を少なくするとともに水平方向
の視野角を拡大する。

【０００７】ところで，このブラックストライプ８２を
もつ投映用スクリーン８０では，裏面のレンティキュラ
ーレンズ８１によるレンズ効果だけでは，視野角が不十
分なため，光透過部８３を拡散面にしたり，観測側に膨
らませて更にレンティキュラーレンズ状にしている。

【０００８】一般的に，拡散面に投映像が結像される場
合，その解像力は拡散面のキメの細かさにより決まる。
ブラックストライプ付き投映用スクリーンの場合，（光
透過部８３の幅）＋（ブラックストライプ８２の幅）≒
（レンティキュラーレンズ８１の幅）＝最小解像ピッチ
であり，投映用スクリーン自身がレンチキュラーレンズ
に直交する方向の解像度を決定している。従って，レン
ティキュラーレンズ８１の幅は，少なくともスクリーン
に投影される投射装置自体の画素ピッチの大きさより小
さいことが必要で，そうでない場合には，基本的な解像
力の低下をもたらす。

【０００９】上述の問題を解決することのできる投映用
スクリーン要素として，特公平８−７３７６記載の本出
願人の提案に係わる図１４に示すものが知られている。
この投映用スクリーン要素は，透明板３０の映像観測側
の前面に，三角形断面形状をもつ多数の透明な微小突条
３１を紙面奥行き方向に略平行に有している。更に，透
明板３０の後面には，マット面からなる光拡散面３５が
形成されている。そして，各微小突条３１のほぼ垂直な
側面部には，遮光性黒色層３２が設けられている。この
様なスクリーン要素を背面投射型に使用した場合，透明
板３０の背後から来る光束は，光拡散面３５に像を形成
した後，三角形断面をもつ微小突条３１の，透明な斜面
３３を通って観測側に出射される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで，図１４に示
す投映用スクリーン３０において，スクリーンの背面に
置かれた投射装置１０から射出する発散光は，光拡散面
３５で拡散された後，微小突条３１に入射する。この様
な拡散光のうち，例えば拡散面に略垂直な光束Ｌ１は，
微小突条３１の斜面３３から出射する際に，透明板３０
のベースと空気の屈折率差によって，図に示すように斜
め上方へ向けて放射される。また，Ｌ２のような上向き
の光束は，斜面３３で全反射され遮光性黒色層３２で吸
収される割合が多くなる。

【００１１】また，投射装置１０から射出する光束が発
散光束であるため，それが入射するスクリーンの場所に
より，微少突条３１の作用が異なる。通常の拡散面の場
合，それが透過型の場合には入射光束を延長した方向
に，反射型の場合には正反射方向に最も強い拡散特性を
示すのが普通である。そのため，図１４の様に透過型
で，投射装置１０からの光束が下方から投射される場
合，遮光性黒色層３２でトラップされる光束が更に増え
る。従って，観測者６０が投映用スクリーンをほぼ水平
方向から見る場合に，特にスクリーン上方の投映像が暗
くなる。これを改善するために拡散面３５の拡散度合い
を上げると，総合の光束利用効率がますます低下するこ
とになる。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので，その目的は，通常の正面観測位置，または特
定の任意の位置から見る場合に投映像が最も明るく見
え，しかも三角形断面の微小突条３１の側面に遮光性黒
色層３２を施した構成による黒レベル向上効果をそのま
ま維持できる様に，投射装置１０の配置と投映用スクリ
ーンの構造を最適化し，理想的な映像表示装置を実現す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的のために，画像
投射装置と，この画像投射装置からの光束を受ける投映
用スクリーンとから構成される映像表示装置において，
投映用スクリーンの映像観測側の前面に，断面が三角形
状をなす一方の面に遮光性黒色層が施された多数の平行
な透明微小突条を設けることで，外光の影響を少なく
し，スクリーンの黒レベルを確保する。更に，映像観測
側とは反対の後面には，画像投射装置から入射する発散
光束を映像観測側の前面を通して，映像観測者に対して
所定の角度をなす光束として射出させる作用を有する方
向変換素子を設けることで，前面の微少突条によるケラ
レを防ぎ，光束の利用効率を向上する。

【００１４】上記投映用スクリーンの前面に設けられた
微少突条と方向変換素子の間，もしくは，方向変換素子
と一体の光拡散素子を設けることで，光束の拡散角度を
制御し，一定の視野角を確保すると同時に，光束の利用
効率向上を図ることができる。更に，モアレの発生を防
ぐためにも効果的である。

【００１５】また，光拡散面として，光束の拡散角度に
関し異方性を持たせることで，更に視野角の制御と光束
の有効利用を図ることができる。

【００１６】この様な異方性を有する光拡散面の角度特
性として，投映用スクリーンの前面に設けられた微少突
条の長手方向により大きな角度を持たせることが，光束
の有効利用に効果的である。

【００１７】上記の異方性を有する拡散面は，その表面
上に略楕円体形状を有する微少な凹凸を配し，それによ
るレンズ効果や反射鏡効果を利用することで実現するこ
ともできる。これは，解像力の保持にも効果的である。

【００１８】また異方性を有する光拡散面の別の形態と
して，通常のレンティキュラーレンズを使用することも
可能である。これは，特に背面投射型の表示装置に適す
る。

【００１９】次に，方向変換用素子としては，フレネル
レンズや，位相型のホログラム，回折格子のような結像
作用を有するレリーフ型の光学素子を使用し，観測者の
位置に応じて，投射装置の射出瞳との位置関係を適切に
定めることで，所定の角度の光束に変換することができ
る。この様なレリーフ型の素子は，製造性や構造の簡便
性，更にはコスト的にも有利である。反射型も容易に構
成することができる。

【００２０】上記のレリーフ型の光学素子だけで目的の
方向変換を実現することが困難な場合には，更に映像観
測側の微少突条と類似の断面形状を有する微少突条を組
み合わせることで，目的の方向変換を容易に実現するこ
とができる。

【００２１】汎用的に使用する場合，投映用スクリーン
の後面に設けられた，方向変換作用を有する光学素子
は，画像投射装置からの発散光束が投映用スクリーンの
前面に設けられた微少突条に一定の角度で入射する様
に，互いに略平行な光束に変換する作用を持った少なく
とも１つの光学素子で構成することが望ましい。この様
な構成は，観測者の位置の自由度を広げると同時に，使
用する光学素子の製造を容易にし，コスト的に有利であ
る。

【００２２】また，再帰型の反射型方向変換素子を利用
し，画像投射装置からの光束をその近傍の観測者の方向
に戻すことで，簡単な構成ながら，前面に設けられた微
少突条によるケラレを少なくし，明るくしかもコントラ
ストの高い画像を実現できる。

【００２３】以上の映像表示装置において，投映用スク
リーンの前面側に設けられた三角形状をなす微少突条の
遮光性黒色層が施されていない斜面に対向して，光束を
入射させる様に投射装置を配置することは，効率やコン
トラスト向上に効果的である。これは，前面の微少突条
が水平に置かれ，その下側の面が透明面の場合，前面投
射型の場合は下方に，背面投射型の場合は上方に投射装
置を設置することを意味する。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に，図面を参照して本発明の実
施の形態につき説明する。

【００２５】図１に本発明の映像表示装置の第１の実施
形態の概念図を示す。これは，背面投射型の映像表示装
置の例であり，画像投射装置１０と，結像作用を有する
透過のレリーフ型素子であるフレネルレンズ５０，異方
性を有する透過型光拡散板４０，及び微少突条を有する
透明板３０を構成要素とする投映用スクリーン２０とか
ら構成される。

【００２６】投映用スクリーン２０の上方に置かれた画
像投射装置１０からの光束は，透明板の上に円形の傾斜
プリズムが形成されたフレネルレンズ５０に入射する。
フレネルレンズ５０は，結像作用を有する光学素子で，
両像投射装置１０からの光束の方向を制御する。本実施
形態の場合には，フレネルレンズ５０を通過した光束は
下方に一定の傾きを有する互いに略平行な光束となり，
拡散板４０に入射する。この拡散板４０により，入射方
向の延長線に沿って比較的強い強度を持ち，しかも図の
奥行き方向に大きな広がり角度を有する拡散光となる。
更に，この拡散光は，透明板上に設けられた微少突条３
０に入射し，そのプリズム効果により主光束がスクリー
ン面の法線と略平行な光線として射出する。そして，最
終的な映像として観測者６０から見ることができる。

【００２７】次に，これらの各要素の働きについて，順
次説明を行う。まず，画像投射装置１０は，画像素子に
形成された原画像を投射光学系を用いて拡大投影するも
のである。この内，画像素子としては，ブラウン管の様
にそれ自身が発光するもの，あるいは，液晶の様に，別
途設けられる光源からの光束のライトバルブとして機能
するものがある。拡大投影する光学系としては，レンズ
やミラーを組み合わせた物が一般に用いられる。また，
画像投射装置１０の別の形態としては，レーザ光を走査
デバイスにより走査し，スクリーン上に拡大像を作るも
のなども利用できる。本発明の映像表示装置において
は，投射装置１０の方式そのものに依存するものではな
い。

【００２８】フレネルレンズ５０は，図５に示すように
凸レンズと同等の屈折効果を有する同心円状の微少なプ
リズム５１をその表面に配置したもので，本実施形態で
は，画像投射装置１０の射出瞳からの発散光束を一定の
傾きを有する互いに略平行な光束に変換している。この
光束の角度は後述の観測側に設けられた微少突条との関
連で決められるものである。図５から判るようにフレネ
ルレンズ５０の光軸５２は，その外形から決められる中
心から上方に偏心した場所にある。この光軸５２を投射
装置１０の延長線と合致させることにより，投射装置１
０からの発散光束を光軸方向の平行光に変換することが
できる。そして，光軸５２を下方に移動させるに従っ
て，フレネルレンズ５０からの射出光は徐々に下向きの
互いに平行な光束となる。また，場合によっては，その
光軸方向に移動させることで，所定の位置に向かって収
束する光束や発散光束とすることも可能である。

【００２９】次に，本実施形態の拡散板４０について説
明する。それによる光束の拡散の様子を図６に示す。こ
の図は，拡散板に垂直に光束Ｌ１が入射した時の概念図
である。この拡散板４０の場合，その入射側には多数の
微少な凹凸が形成されており，それぞれがレンズ効果を
有している。即ち，左側から平行光束Ｌ１が入射する
と，これらの微少レンズで収束また発散され，全体とし
て角度的な広がり分布を有する拡散光Ｌ２に変換され
る。この時の個々のレンズの大きさが，レンチキュラー
と同様，拡散面４０自体の解像度を決める要因である。
また，それぞれのレンズ形状が，方向により異なる曲率
を持つことで，光束の拡散角度に異方性を持たせること
が可能となる。本実施形態の場合，図１の水平方向φ
（紙面奥行き方向）により大きな拡散角度を有する様に
構成されている。更に，通常のマット面と異なり，この
様なレンズ効果を利用することで，投射装置１０側に戻
る散乱光を少なくでき，光束の利用効率が改善される。

【００３０】次に，最も観測側に設けられ，多数の微小
突条を有する透明板３０の斜視図を図７に示す。前面に
は多数の透明な微小突条３１が０．１〜０．３ｍｍ程度
の微小ピッチで，水平方向に平行に形成されている。微
小突条３１は三角形断面をなしており，その上側の面に
は遮光性黒色層３２が施されている。各微小突条３１の
上側の面は，前方へ向かって下降するように傾斜させて
もよいし，水平面としてもよい。いずれにしても，ほぼ
水平であればよい。一方，各微小突条３１の下側の面
は，傾斜が比較的急な下向き斜面３３となっている。

【００３１】図８は，上記透明板３０の裏面３４が反射
面であると仮定した場合の，遮光性黒色層３２と，三角
形断面微小突条３１による，表面反射像除去効果を説明
している。これは，最初に述べたスクリーンの４つの重
要な要素のうち，（１）外光反射が少ないことと（２）
黒レベル確保の原理である。すなわち，映像観測側から
入ってくる外光（照明光，戸外の光）のうち，微小突条
３１の斜面３３に入射する外光Ｒ１はＲ２で示すように
反射面３４で反射して，遮光性黒色層３２の内面に吸収
される。一方，遮光性黒色層３２の外面に入射する外光
Ｒ３，Ｒ４はそこで吸収される。また，他の外光Ｒ５は
斜面３３で反射して，Ｒ６で示すように下位の遮光性黒
色層３２に吸収される。外光Ｒ５のうち透明板３０内に
入射するものは，Ｒ７で示すように反射面３４で反射
し，さらに斜面３３で全反射して，Ｒ８で示すように遮
光性黒色層３２の内面に吸収される。以上の他，反射面
３４を透過してその背後の面で反射する外光についても
同様に吸収がなされるので，外光の表面反射はきわめて
少ないものとなる。このように，微少突条３１は，映像
観測側上方から入射する光束を効率的に遮蔽すると同時
に，さまざまな方向から入射する光束による表面反射も
広範囲にわたって遮蔽する効果を有している。

【００３２】次に，微少突条３１に裏面側から入射する
光束について考える。図９にその様子を示す。図９では
微少突条３１の裏面側の詳細な構造は無視し，あくまで
も微少突条３１の効果だけを示している。斜面３３の角
度は，観測側上方から入射する光束を効果的に遮蔽する
条件と，映像光束の透過効率の条件を考慮し，そのバラ
ンスで決定される。例えば，斜面３３の角度をそれに沿
って観測側上方から入射する光線（全反射の臨界光線に
対応する）が，屈折後に水平となるように斜面３３の角
度を設定する場合，図９ａの様に，水平な主光線より上
向きの角度を持って斜面に入射する光束Ｒ２は，全て斜
面３３で全反射され，遮光性黒色層３２で吸収されてし
まう。そのため，観測側に射出されるのは，水平より下
側に向かって斜面３３に入射するＲ３のような光束だけ
となる。従って，全体の光束の利用効率が低下する。一
方，図９ｂは裏面側から入射する主光線Ｒ４がはじめか
ら下向きの場合を示している。この場合，その主光線を
中心として，Ｒ５，Ｒ６のように斜面３３を通して射出
する光束が増加する。そして，この断面における光束の
広がりをこのような範囲に抑えられれば，光束の利用効
率を飛躍的に向上できる事を意味している。

【００３３】以上，微少突条３１の役割とその特性につ
いて記したが，この中で遮光性黒色層３２は，例えば艶
消し層とし，その両面（露出面および，微小突条３１に
面する面）は，いずれも艶消し，光拡散面として形成す
るのが効果的である。艶消し性を与えるには，層３２を
構成する透明ビヒクル（油，合成樹脂，溶剤，可塑材
等）に，着色のための色料（顔料，染料）と共に，拡散
剤のような添加剤を加えればよい。拡散剤のほかに，添
加剤を加えてもよい。拡散剤の添加によって，遮光性黒
色層３２の上面（外面）は，実効上艶消しの拡散面にな
る。

【００３４】また，微少突条３１は，全体的に弾性材料
により作り，撓ませたりロール状に曲げたりできるよう
にするのが望ましい。このような弾性材料としては，ウ
レタン系樹脂等が挙げられる。また，遮光性黒色層３２
も，少なくともその微小突条３１の先端寄り部分を弾性
変形可能な材質で形成するのが好ましい。この様に，弾
性材料で形成することによって，引っ掻き傷等が生じに
くくなる等の効果が得られる。

【００３５】以上で，図１の背面投射型の映像表示装置
の構成が明らかになった。この様な構成を取ることで，
画像投射装置１０からの光束の殆どが，観測に寄与する
有効な光束として観測側６０に射出する。また，観測側
６０から見た場合，微少突条の設けられた透明板３０に
より，上方からの照明光が効果的に遮蔽されるととも
に，映り込みの無い鮮鋭な画像を見ることが可能とな
る。ここで重要なのは，画像投射装置１０の空間的位
置，微少突条の特性，及び観測者６０の位置に合わせた
方向変換素子５０を設けたこと，また，光束のケラレを
少なくし観測者６０の位置の自由度を増すために拡散角
度の異方性を持った拡散板４０を設けたことであり，そ
れぞれの要素の具体的な構造は重要ではない。

【００３６】例えば，方向変換素子としては，フレネル
レンズ５０の代わりに，ホログラフィック素子，回折格
子など多くの代替素子が利用できる。また，異方性を持
った拡散板４０としては，ホログラフィックディフーザ
やレンティキュラーレンズ等を使用することができる。
レンティキュラーレンズの場合にも，画像投射装置１０
から投射される１画素の大きさより，小さなピッチを有
する素子を使用することが解像力の点から望ましい。ま
た，この様な拡散機能を有する素子を，透明板３０の観
測側６０と反対側の面に直接形成することもでき，全体
の部品点数を削減することが可能となる。

【００３７】本実施形態では，投映用スクリーン２０か
ら射出する光束が，その法線に対して略平行となるよう
にフレネルレンズ５０の形状が決められている。この
時，明るさだけを考えれば，拡散板４０による発散角を
狭め，フレネルレンズ５０の形状をむしろ観測者６０に
収束する様に設定する方が良い。しかしながら，このよ
うにすることで，観測者６０の観測範囲が狭まり，位置
の自由度が減少する。従って，スクリーン２０からの主
光線の射出角度は，観測者の位置を勘案してその最適値
が決められることとなる。通常の平均的な状況として
は，スクリーン２０の法線に略平行な光束として射出さ
せ，横方向に大きな発散角を持たせるのが一般的であ
る。

【００３８】図２は本発明の第２の実施形態を示す。こ
れも，スクリーン２０の後ろ側に投射装置１０が設置さ
れた背面投射型の例である。第１の実施形態と異なるの
は，投射装置１０の位置及び方向変換素子５０の構造で
ある。スクリーン２０に対して下方に置かれた投射装置
１０からの光束は，方向変換素子を構成する２つの素子
５０ａ，５０ｂのうち，投射装置１０側に設置されたフ
レネルレンズ５０ａで，水平かつ互いに平行な光束に変
換され，透明板５０ｂに入射する。透明板５０ｂによ
り，下向きの互いに平行な光束に変換される。後は，実
施形態１と同様，拡散板４０及び微少突条３０を有する
透明板を通過後，スクリーンの法線に略平行な光束とし
て観測側に射出する。

【００３９】ここで特徴的なのが，方向変換素子５０
が，フレネルレンズ５０ａと，透明板３０と基本的に同
じ構造を有する透明板５０ｂにより構成されていること
である。実際には，透明板５０ａは，透明板３０の上下
を逆様にし，背中合わせに配置したものである。従っ
て，透明板５０ａと３０とは，互いに平行面を形成する
ことになる。以上のように，フレネルレンズ５０ａと透
明板５０ｂの２つの素子は，実施形態１のフレネルレン
ズ５０と同じ働きを実現する。また，フレネルレンズ５
０ａの光軸は，投射装置１０の光軸と一致している。拡
散板４０は，実施形態１と同様異方性を有するものを使
用している。もちろん，拡散板として，通常のすりガラ
ス状のものを用いることも可能ではあるが，背面投射型
の場合，いわゆる後方散乱による明るさの減少を伴うた
め，光束の利用効率にとっては好ましいことではない。

【００４０】以上の第２の実施形態の場合，第１の実施
形態に比較し，余分のエレメント５０ｂを使用してい
る。これは，第１の実施形態と同じようにフレネルレン
ズ５０ａだけで下向きの平行光を実現しようとすると，
フレネルレンズ５０ａの光軸を投射装置１０の位置よ
り，更に下方に置く必要がある。角度によっては，その
光軸がフレネルの面内になくなり，加工上問題を生じる
とともに，フレネル上部のプリズム角度がきつくなり，
光束の損失も大きくなってしまう。本実施形態の方向変
換素子５０は，この様な問題を解決する１つの手段を提
供する。

【００４１】また，このような追加の素子５０ｂを設け
ることで，フレネルレンズ５０ａだけでは不可能な観測
位置６０に合わせた最終の射出方向の調整が可能とな
る。図１０は，後面側微小突条５０ｂの斜面５３の角度
を調節することによって，前面側微小突条３１の斜面３
３から出射する映像光Ｒ１の向きが微調整できることを
示している。すなわち，後面側微小突条５０ｂの斜面５
３を実線の角度から点線で示す角度に変えると，光束Ｒ
１はやや下向きの光束Ｒ２に補正される。同様にやや上
向きに補正することも可能である。

【００４２】２つの微少突条５０ｂ及び３０を近接させ
て配置すると，それらの干渉によってモアレが生じる可
能性がある。これは両面の間に光拡散面４０があること
によって緩和される。微小レンズ素子を利用した拡散面
では，光束の透過率が良いため，ある程度モアレが残る
場合もあるが，その場合には，少しの空気間隔を設けれ
ば目立たなくなる。

【００４３】図３は，本発明の第３の実施形態を示す。
これは，反射型のスクリーン２０を用いた，前面投射型
の映像表示装置の構成例である。これまでの透過型と大
きく異なるのは，反射型においてはスクリーン２０自身
も反射型となるため，透過型に比較し外光の影響を受け
やすいことである。特に，画像表示装置１０と同じ方向
からくる，強い光束は直接コントラスト低下に結びつく
ため，画質に大きく影響する。これは，本質的である。
本発明の映像表示装置は，この様な反射型の場合にも画
像の劣化を最小限に留め，質の高い画像を実現すること
を可能にする。

【００４４】本実施形態の構成は，観測側６０に置かれ
た画像投射装置１０，微小突条の形成された透明板３
０，反射型のスクリーン５０から構成される。画像投射
装置１０及び透明板３０の構造は，図１及び図２の実施
形態と基本的に同じものである。反射型のスクリーン５
０は，入射する光束の方向に主光線を反射し，しかもあ
る程度の拡散作用を有するスクリーンで，その代表的な
構造を図１１に示す。スクリーン自身としての強度を持
たせるため，メッシュ状の硝子ファイバー５５で補強し
た，白色の樹脂の反射ベース５６上に，硝子ビーズ５７
を固定した構造となっている。

【００４５】この様な構造のスクリーン５０は，既に単
独で市販されているものであるが，非常に明るい外光の
もとでも，投射装置１０から入射する光束の殆どが，投
射装置の近傍にいる観測者６０に戻されるため，明るい
画像を見ることができる。この様なスクリーン５０と併
せて，その観測側に透明板３０を設けることで，黒レベ
ルも良好に保つことができ，明るくてしかもコントラス
トの高い映像表示装置を実現することができる。

【００４６】反射型スクリーン５０の働きは，それに入
射する光束を再びその入射方向にもどす，いわゆる再帰
型の方向変換素子の一種と考えることができる。また，
光束を拡散する働きも同時に果たしている。しかしなが
ら，その特徴を生かすため，あまり大きな拡散特性を持
たせないのが普通である。この様な構造のスクリーン５
０でも，例えば硝子ビーズ５７を回転楕円体のような形
状にすることで，その拡散特性に異方性を持たせること
が可能である。

【００４７】図４は，本発明の第４の実施形態である。
第３の実施形態と同様，前面投射型の映像表示装置の構
成例である。画像投射装置１０からの光束は，観測側６
０に設けられた微少突条を有する透明板３０と，実施形
態２と同様に，この透明板３０の向きを変えた透明板５
０ｂを透過し，表面反射型のフレネル板５０ａで反射さ
れる。そして，逆に透明板５０ｂ，透明板３０を通過し
て，スクリーンの法線に対して一定の上向きの角度を有
する光束として射出する。

【００４８】透明板５０ｂ，及びフレネル反射板５０ａ
は，透明板３０に対する方向変換素子としての役割を果
たす。特に，本実施形態のように，反射型の構成の場合
には，最も観測側に設けられた微小突条を形成する透明
板３０を光束が往復するため，透過型に比べてその制御
が難しくなる。本実施形態においては，微小突条を有す
る透明板３０と略同じ形状の透明板５０ｂを利用するこ
とで，透明板３０の影響をキャンセルし，フレネル反射
板５０ａの制御が有効に働くようにしている。このよう
な構成を採ることで，透明板３０の存在を気にすること
無く，フレネル反射板５０ａの形状を変更することによ
り，観測者６０に対する射出角度を自由に制御すること
が可能となる。また，視野角を広げるためには，フレネ
ル反射板の表面に，拡散性を持たせれば良いことは，以
前と同様である。

【００４９】以上の実施形態において，微小突条が水平
方向を向くように設置される場合について説明したが，
外光の来る方向によっては微小突条を上下を逆にした
り，鉛直方向，その他任意の向きに設置することが出来
る。この様な場合，それに合わせて，画像投射装置の位
置を初めとする，各構成要素の最適化も併せて行うこと
で，質の高い映像表示装置が実現できる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように，本発明では，三角形断面
の水平な微小突条の一方に遮光性黒色層を設けたことに
より，観測側外光による表面反射と黒レベルの低下を効
果的に抑える利点に加えて，その反対側に方向変換素子
を設けることで，画像投射装置と観測者の位置に合わ
せ，射出光を自由に制御することが可能となる。また，
拡散面を適宜組合せ，その異方性をうまく活用すること
で，効率向上と視野角の制御が可能となる。これによ
り，通常の観察位置，又は，任意の特定の観察位置で見
た場合に，最も明るくしかもコントラストの高い画像を
実現する映像表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す断面図。

【図３】本発明の第３の実施形態を示す断面図。

【図４】本発明の第４の実施形態を示す断面図。

【図５】本発明の方向変換素子の実施形態を示す斜視
図。

【図６】本発明の異方性を有する拡散素子の散乱状態を
説明する斜視図。

【図７】本発明の微少突条が形成された透明板を示す斜
視図。

【図８】本発明の微少突条の原理を説明する断面図。

【図９ａ】本発明の微少突条による光束のケラレを示す
断面図。

【図９ｂ】本発明の微少突条の理想的な光束通過の様子
を示す断面図。

【図１０】本発明の方向変換素子としての微少突条によ
る光束の角度調整を説明する断面図。

【図１１】本発明の再帰型方向変換素子として使用され
るスクリーンの断面図。

【図１２】従来のブラックスクリーンを使用した映像表
示装置を示す断面図。

【図１３ａ】従来のブラックスクリーンの原理を表わす
上面図。

【図１３ｂ】従来のブラックスクリーンの正面図。

【図１４】従来の微少突条の利用形態を示す断面図。

【符号の説明】

１０画像投射装置２０投映用スクリーン３０微少突条が形成された透明板３１微少突条３２遮光性黒色層３３微少突条の透過面３４微少突条が形成された透明板の反対側の面に設け
られた反射面３５微少突条が形成された透明板の反対側の面に設け
られた拡散面４０拡散素子５０方向変換素子５０ａ，５０ｂ方向変換素子を構成する要素５１フレネルレンズのプリズム要素５２フレネルレンズの光軸５３方向変換素子としての微少突条の透過面５５構造体としての硝子ファイバー５６拡散反射ベース５７硝子ビーズ６０観察者または観察側７０フレネルレンズ８０ブラックストライプスクリーン８１レンティキュラーレンズ８２ブラックストライプ８３ブラックストライプの透明部Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ
７，Ｒ８光束の経路 θ，φ 拡散角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像投射装置と，この画像投射装置から
の光束を受ける投映用スクリーンとから構成される映像
表示装置において，前記投映用スクリーンの映像観測側
の前面に，断面が三角形状をなす一方の面に遮光性黒色
層が施された多数の平行な透明微小突条を設けるととも
に，映像観測側とは反対の後面に，前記画像投射装置か
ら入射する発散光束を前記映像観測側の前面を通して，
映像観測者に対して所定の角度をなす光束として射出さ
せる作用を有する方向変換素子を設けたことを特徴とす
る映像表示装置。
【請求項２】前記投映用スクリーンの前面と前記方向
変換素子との間，もしくは前記方向変換素子と一体で，
光拡散素子が設けられていることを特徴とする請求項１
記載の映像表示装置。
【請求項３】前記光拡散素子が，光束の拡散角度に関
し異方性を有することを特徴とする請求項２記載の映像
表示装置。
【請求項４】前記光拡散素子が，前記投映用スクリー
ンの映像観測側の前面に設けられた微少突条の長手方向
に，より大きな拡散角度を有することを特徴とする請求
項３記載の映像表示装置。
【請求項５】前記光拡散素子が，その表面上に略楕円
体形状を有する微少な凹凸を配した光学素子より構成さ
れていることを特徴とする請求項４記載の映像表示装
置。
【請求項６】前記光拡散素子が，レンティキュラーレ
ンズより構成されていることを特徴とする請求項４記載
の背面投射型映像表示装置。
【請求項７】前記方向変換素子が，結像作用を有する
レリーフ型の光学素子から構成されることを特徴とする
請求項１または２記載の映像表示装置。
【請求項８】前記方向変換素子が，断面が三角形状を
なす前記映像観測側の前面に設けられた微小突条と類似
形状を有する多数の平行な微小突条と，この微少突条に
前記画像投射装置からの発散光束を所定の角度をなす光
束として入射させる作用を有する光学素子とから構成さ
れることを特徴とする請求項１または２記載の映像表示
装置。
【請求項９】前記方向変換素子が，前記画像投射装置
からの発散光束を互いに略平行な光束に変換する作用を
有する少なくとも１つの光学素子から構成されることを
特徴とする請求項１または２記載の映像表示装置。
【請求項１０】前記方向変換素子が，この素子に入射
する光束に関し，略再帰光学系を構成することを特徴と
する請求項１または２記載の前面投射型映像表示装置。
【請求項１１】前記画像投射装置が，前記投映用スク
リーンの映像観測側の前面に設けられた微少突条の遮光
性黒色層が施されていない斜面に対向して光束を入射す
る様に設置される事を特徴とする請求項１または２記載
の映像表示装置。