JPH0343724A - 透過型投射スクリーン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は透過型投射スクリーン装置に係り、特に表示
素子上に形成された画像を光学的に拡大投写するに当た
り良好な解像度を得るに好適な透過型投射スクリーン装
置に関する。

［従来の技術］ 第５図は従来の透過型投對スクリーン装置の概略構成図
であり、ＣＲＴ、液晶、肋膜等の表示素子上に形成され
た画像を光学的に拡大投写する構成を例示するものであ
る。図において、（１）はＲＧＢの３原色に対応して３
本設置され、各色の画像を投写するＣＲＴ、（２）は各
ＣＲＴ　（１）の画像を拡大投写するための投写レンズ
、（３）はフレネルレンズ（４）とレンチキュラー板（
５）から構成される透過型スクリーンである。

以上のような構成において、ＲＧＢの３色のＣＲＴ　（
１）に表示された映像は投写レンズ（２）により透過型
スクリーン（３）を構成するレンチキュラー板（５）内
部の拡散層に拡大結像される。

この場合、投写レンズ（２）から透過型スクリーン（３
）の周辺部に入射する光束はフレネルレンズ（４）によ
って進行方向を変えられ、フレネルレンズ（４）を透過
した後、透過型スクリーン（３）の法線に平行かまたは
若干収束する光束に変換される。フレネルレンズ（４）
の透過光はレンチキュラー板（５）によって拡散され、
透過型スクリーン（３）の前方よりカラー画像として鑑
賞される。

第６図は第５図に示した透過型スクリーン（３）の詳細
な構成を説明するための斜視断面図である。

図において、（６）はレンチキュラー板（５）の拡散層
、（７）はレンチキュラー板（５）の裏面（Ａ）に水平
方向に周期的に配される円筒レンズ列、（８）、（９）
はレンチキュラー板（５）の前方表面（Ｂ）に交互に配
された透明部並びにブラックストライプブである。なお
、レンチキュラー板（５）の裏面（Ａ）はフレネルレン
ズ（４）と対向している。そして、透過型スクリーン（
３）の７レネルレンス（４）側に画像の投写部が配され
、レンチキュラー板（５）側に画像を鑑賞する観客が位
置する。

さて、図にも示すように、投写レンズ（２）からの出射
光はフレネルレンズ（４）を透過したあと、平行ないし
は音干；の収束光束としてレンチキュラー板（５）の裏
面（Ａ）に人身・すする。レンチキュラー板（５）の裏
面（Ａ）には水平方向に周期性を有する円筒レンズ列（
７）か形成されており、表面（Ｂ）には水平方向に周期
的に不透明なブラックストライプ（９）と透明な透明部
（８）が交互に形成されている。更に、レンチキュラ仮
（５）は拡散剤をｌ長大させた透明熱可塑性樹脂、例え
ばアクリル系樹脂、塩化ビニール系樹脂、スチレン系樹
脂、アクリル−スチレン共重合系樹脂、ポリオレフィン
樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネイト樹脂等を
成型して製造される。その結果、レンチキュラー板（５
）の内部には拡散層（６）が形成される。

第７図は第６図に示したレンチキュラー板（５）の只体
的な作用を説明する斜視図である。投写側からフレネル
レンズ（４）を通して出射したフレネルレンズ出射光（
１０）は円筒レンズ列（７）によりブラックストライプ
（９）の間に設けられた透明部（８）上に集光される。

その結果、光は水平方向に拡散され、投写部１象の水平
方向鑑賞角度が拡大される。一方、拡散層（６）は投写
光を体積拡散効果によって散乱させて画像を表示すると
同０１′ｊに垂直、水平両方向に光束を拡散させ、特に
表示画像の垂直方向の鑑賞角度を拡大するのに用いられ
る。

なお、ブラックス）・ライブ（９）は黒色吸収塗ｙ＝＋
を塗布する等の方法で形成され、表示画像を鑑賞する際
に入射する外光（１１）に対してレンチキュラーｔｆｊ
（５）の反月−１率を低下させ画１象のコントラストを
向上させる作用を有する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のＳ過型投ｑ＝ｔスクリーン装置は以上のように１
１か威されており、レンチキュラー板（５）は成型性を
考慮すると０．５〜３ｍｍの厚みが必要である。従って
、画像を形成する拡散層（６）の厚みも必然的に０．　
５〜３ｍｍになってしまう。しかしながら、拡散層（６
）の厚みがこのように大きいと表示画像の細部が明瞭に
表示できないという問題があり、結果的に解像度の劣化
となる。これは、体積拡散効果による光の散乱によって
、投写レンズ（２）によって微細な画像を結像させても
像かはやけてしまうためてあり、日常泥水を通して水溜
の底を覗いても散乱体である泥水の体積拡散効果により
底面の小石や砂等の様子がぼやけて見えないのと同様の
原因による。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、レンチキュラー板表面に薄い拡散層を形成させ
ることにより、投写画像の解保感を向上し、明瞭な画像
の表現か可能となる透過型投９・１スクリーン装置を得
ることを目的とする。

［課通を解決するための手段］ 」−□田１的を達成するために、この発明は１ｊＩＩｊ
像を拡大投写するための投写光の光軸を突損するフレネ
ルレンズと、透明祠料で構成されるレンチキュラー板の
フレネルレンズと対向する側の面にフレネルレンズから
の光束を結像するべく形成配置される円筒レンズ列と、
レンチキュラー板の円筒レンズ列と反対の面に周期的に
配置される黒色’Ｕ　’Ｆ’Ｊ寺で形成されるブラック
ストライプ列と、ブラックストライプ列の間のレンチキ
ュラー板表面に薄く形成される拡散層を備える透過型投
射スクリーン装置を堤供するものである。

［作用コ 上記手段において、この発明の透過型投射スクリーン装
置は画像を拡大投写するための投写光の光軸をフレネル
レンズにより平行または若干収束する光束に変換し、透
明材料で↑１４成されるレンチキュラー板のフレネルレ
ンズと対向する側の面に形成配置された円筒レンズ列に
よりフレネルレンズからの光束をレンチキュラー板の円
筒レンズ列と反対の面に周期的に配置されるブラックス
トライプ列の間のレンチキュラー板表面に形成される拡
散層に結像させている。

［実施例］ 以下、図面を参照しながらこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る透過型投射スクリー
ン装置のレンチキュラー板部だけを佐き出して示したも
ので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は垂直方向断面図である
。図において、（６０）は透明な樹脂等の材料で構成さ
れ、裏面（Ａ）に水平方向に周期性を持った円筒レンズ
列（７）を配置するとノ（に表面（Ｂ）に水平方向に周
期性を持ったブラックストライプ（９）を配置したレン
チキュラー板（５）を構成する透明樹脂層、（８０）は
透明樹脂層（６０）の表面（Ｂ）においてブラックスト
ライプブ（９）の間に設けられた拡散部、（８１）は拡
散部（８０）を構成する０、１ｍｍ以下の拡散層である
。ちなみに、透明樹脂層（６０）の裏面（Ａ）側には第
５図に示すのと同様のフレネルレンズ（４）が配置され
る。

以上のような構成において、次にその作用を説明する。

図に示すように、レンチキュラー板（５）は従来の構成
と５℃なり体積拡散層の代りに透明樹脂層（６０）が設
けられており、ブラックストライプ（９）と交互に配さ
れる透明部の代りに拡散層（８１）より構成される拡散
部（８０）が設けられている。拡散部（８０）、はレン
チキュラー板（５）を成型する金型の表面（Ｂ）側にｔ
ｒｔ当する面を粗面化することによって、あたかも砂Ｌ
４り而のように成型される。

１体的には、成型用の金型を粗面化する方法があるが、
この場合は粒径５μｍから６０μｍ程度の研磨粉で砂磨
り研磨するか、金型表面をフッ酸等で化学的にエツチン
グ処理するか、両者の方法を組み合わせて実施する。一
方、精密な数値制御加工機で細かいランダムパターンを
金型表面に形成加工するようにしてもよい。

なお、以上のような粗面加工を施した場合、黒色唄収塗
料を塗布して形成されるブラックストライプ（９）の下
地面も粗面となるが、この部分は光か透過しないので問
題とはならない。

ところで、第１図（ｂ）は透明樹脂層（６０）の拡散部
（８０）を垂直方向に切断した場合を示しており、透明
樹脂層（６０）の表面に拡散層（８１）が形成されてい
る様子を示すものである。

拡散層（８１）の厚みｔは０．１ｍｍ以下にするのが望
ましい。これは、スクリーンを構成するレンチキュラー
板（５）において、拡散層（８１）に拡大画像を結１象
させる場合に、厚みｔが大きいと体積拡散効眼か増大し
て投写画像の細部の分解能を低下させるからである。そ
して、上述した各種の方法で金型の加工を行なうことに
より厚みｔを十分に０．１ｍｍ以下に制御することかで
き、しかも垂直方向に対して良好な拡散性を実現するこ
とかできる。その結果、フレネルレンズからの出射光（
１０）は拡散層（８１）で拡散透過され図示のような光
束分布を有する０次光（２２）として表面（Ｂ）から観
客側に出射させられる。

なお、上記実施例ではブラックストライプブ（９）と拡
散部（８０）が水平方向に周期性のある凹凸形状を成す
場合を例示したか、これは凹凸（み１遣の場合、凹面を
砂磨り状にして拡散層（８１）にするのが都合が良いか
らである。つまり、凹部に対応する金型の部分は凸部で
あり金型のこの凸部を砂磨り研磨で仕上げるのは、その
逆に凹部の研磨に比較して容易だからである。

ところで、透明樹脂層（６０）の下地は必すしも凹凸横
進を有している必要はなく、表面（Ｂ）側を砂磨り状に
面形成した透明樹脂層（６０）の表面（Ｂ）にブラック
ストライプ（９）を印１．６す等の方ｌ夫で形成するよ
うにしても良いことはもちろんである。

第２園はこの発明の他の実施例に係る透過型投射スクリ
ーン装置の１／ンチキユラ一板部だけを抜き出して示し
たもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は垂直方向１折而図
である。第２図のｔＭ成が第１図の構成と叉なる点は、
レンチキュラ□−ｔｌＺ（５）を（１☆戊する透明樹脂
層（６０）の表面（Ｂ）におけるブラックストライプ（
９）の間の拡散部（８０）部分か第２図（ｂ）に示すよ
うに表面に凹部（１００）と凸部（１０１）を周期的に
配置したｔ：☆造を有する位相型回折格子となっている
ことである。

以上のような＋１４成において、次にその作用を第３図
の説明図に従って説明する。

フレネルレンズからの出射光（１０）かレンチキュラー
阪（５）に入射することにより表面の１）′Ｌ＋１］型
回折格子により、垂直方向に０次光（２２）、±１次光
（２２ａ、２２ｃ）、±２次光（２２ｂ。

２２ｄ）等の回折光か発生する。これらの各回折光は垂
直方向の回折角が５℃なるために、観客側では互いに重
なり合って広がることになる。このため、垂直方向の観
察可能範囲か広がる。従って、本文犯例の構成ては格子
か形成されているレンチキュラー板（５）の表面（Ｂ）
を画像の形成曲とするのかよい。

ちなみに、回折格子は周期ｐ１深さｄの位相格子を形成
しており、周Ｊｕｌ　ｐの値によって回折光同士の重な
り状悪を変えることかできる。また、深さｄを変えて凸
部（１０１）と四部（１００）の位相差を変化させるこ
とにより、０次光（２２）、±１次光（２２ａ、　　２
２　ｃ）　、±２次光（２２ｂ。

２２ｄ）・・・の割ａか変化する。従って、観客側の観
察装置での望ましい垂直方向輝度分６ｉを考慮して周期
ｐ、ｉさｄを論定する。

さて、第４図の説明図に示すように、フレネルレンズか
らの出η、■光（１０）かレンチキュラー板（５）に垂
直入ｊ１・１する場合に、画面島さｈの３佑（３ｈ）の
距離で±１次光（２２ａ、　　２２　ｃ）をｈ／４たけ
回折させることを考える。

回折角：θ−ｔ　ａ　ｎ”　（１／　１２）　＝４．　
７６゜・　・　・　・　・■ ピッチ：Ｐ＃λ／　ｓ　ｉ　ｎθ−６，５３μｍ・　・
　・　・　・■ 但し、λ−〇、５５μｍ（８）とした。さらに、回折格
子の偉ト目乙をｔとして０次光（２２）を発生させない
、つまり±１次光（２２ａ、２２Ｃ）たけを用いるよう
にするための条件は 深さｄ：ｄ＝λ／２ｎ＝０．１８６μｍ・・・・・■ である。但し、ｎ−１，４８（アクリル）とした。

この条件で、±１次光（２２ａ、２２Ｃ）により垂直方
向に±４．７６″の観胤領域が得られる。

また、±３次光まで１１１用すると±１４．３°の観硯
領域か得られる。

上記の数値から明らかなように、位相型回折格子の溝の
深さｄは９．　１ｍｍより十分小さくできるので、回折
格子面を拮像面とすることにより画像の細部までぼけの
ない精細度の高い両像を得ることかできる。

なお、第３図、第４図の説明では回折格子の周期を周期
ｐたけとした場合を示したか、第２図（ｂ）に示すよう
に褪本周期ｐ１の中に部分的に周期ｐ２か含まれるｆ、
ｌ、ｆｆ　ａとすれば、より観祝範囲の１世１汁の自山
度をよＰめることかできる。

また、第２四〜第４図では回折格子の理由ｊ形状か矩形
の場１合を例示したか、適切な輝度の分６ｉか得られる
のであれば、′Ｌｉｊ形以外の１［５状でも適用可能ｔ
よことは二゛うまてもない。

ちなみに、上１：己各実施利て示した、透明樹脂Ｊ、）
ｉＪ（６０）は拡散剤を混入しない透明樹脂、飼えばア
クリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ステ１ル系樹脂、ア
クリル−スチレン共重合体系樹脂、ポリオレフィン樹脂
、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂′：γを用
いて成型される。このために、透明樹脂層（６０）か透
明になるので、円筒レンズ列（７）によって正確に水平
方向の拡散角度を制御できるようになるので、め２図〜
第４図に示したｔＭ或において効果的に作用する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば拡散部をレンチキュラ
ー板の表面、特にその厚さ０．１ｍｍ以下の領域に設け
たので、投写画像細部まではけの少ない高解像度のスク
リーンを形成でき、表面拡散層以外は拡散性のない透明
樹脂で成型するため拡散層を回折格子で構成する場合に
レンチキュラー板による水平方向の拡故角度の設定梢度
が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る透過型投射スクリー
ン装置のレンチキュラー板部だけを抜き出して示した斜
視図（ａ）および垂直方向断面図（ｂ）、第２図はこの
発明の他の実施例に係る透過型投射スクリーン装置のレ
ンチキュラー板部たけを抜き出して示した斜視図（ａ）
および垂直方向断面図（ｂ）、第３園、第４図は第２図
の構成の作用を説明するための説明図、第５図は従来の
透過型投射スクリーン装置の概略構成図、第６図は第５
図に示した透過型スクリーンの詳細な構成を説明するた
めの斜視断面図、第７図は第６図のレンチキュラー板の
具体的な作用を説明するための斜視図である。 （１）はＣＲＴ、（２）は投写レンズ、（３）は透過型
スクリーン、（４）はフレネルレンズ、（５）はレンチ
キュラー板、（６）は拡散層、（７）は円筒レンズ列、
（８）は透明部、（９）はブラックストライプ、（６０
）は透明樹脂層、（８０）は拡散部、（８１）は拡散層
。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 投写光の光軸を変換するフレネルレンズと、透明材料で
   構成されるレンチキュラー板のフレネルレンズ側にフレ
   ネルレンズからの光束を結像するべく配される円筒レン
   ズ列と、レンチキュラー板の円筒レンズ列と反対の面に
   周期的に配置されるブラックストライプ列と、ブラック
   ストライプ列の間のレンチキュラー板表面に形成される
   拡散層を備えることを特徴とする透過型投射スクリーン
   装置。