JP2998811B2 - 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 - Google Patents

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
３２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、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、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レンズ素
子と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、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、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、光拡散材をレンズ素子の中に含まなく
ても拡散特性を良好に制御できるので、光拡散材を含ま
ない分だけ（或いは、光拡散材を減量できる分だけ）フ
ォーカス特性を良好にできる。またレンズ断面形状によ
る制御を適切に行うことにより、カラーシフトの発生を
極力抑えることが可能となる。以上のことから、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、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、１０
Ｒ，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＜ｆ₁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４
０中で映像光を集光(図中Ｐ₃が焦点)し、出射面４２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１４ａ
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Ｌ_H，垂直方向Ｌ_V）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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 隆彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所映像メディア研究所 内 (56)参考文献 特開 昭57−81254（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−292323（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−216235（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 21/62

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像観視側の面がフレネルレンズを形
   成している第１のレンズシートを映像源側に配置し、画
   面垂直方向のレンズ断面形状及び画面水平方向のレンズ
   断面形状が映像観視側に曲率中心を持ち正屈折力を有す
   るレンズ素子を、少なくとも一方の面に、複数垂直方向
   及び水平方向に配列した第２のレンズシートを映像観視
   側に配置して構成され、 前記第２のレンズシートから映像観視側に出射される映
   像光の拡散特性のうち、画面垂直方向の拡散特性は前記
   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。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の透過型スクリーンにお
   いて、前記レンズ素子は、前記第２のレンズシートの映
   像観視側の面に配列されることを特徴とする透過型スク
   リーン。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の透過型スクリーンにお
   いて、前記レンズ素子は前記第２の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。
4. 【請求項４】 請求項１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。
5. 【請求項５】 請求項１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。
6. 【請求項６】 請求項１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。