JPH08339035A - 画像投写装置および投写スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーシフトの小さな画像投写装置を提供す
る。 【構成】 赤、青、緑のＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂおよび
投写レンズを２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、２Ｂを三角状に配置す
る。スクリーン３０はフレネルレンズシート３０ａ、水
平方向を長手方向とする両面レンチキュラレンズシー
ト、垂直方向を長手方向とする両面レンチキュラレンズ
シート３ｃによって構成する。水平方向の集中角に起因
する水平方向のカラーシフトは従来の投写スクリーンと
同様に垂直方向を長手方向とする両面レンチキュラレン
ズシート３Ｃによって補正する。本発明の画像投写装置
に特有の垂直方向の集中角については、あらたに追加し
た水平方向を長手方向とする両面レンチキュラレンズシ
ート３Ｃで補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は陰極線管（以下、ＣＲＴ
と記す）、液晶パネルなどの３原色の映像を拡大投写し
てスクリーン上で重ね合わせ、前面からカラー画像とし
て観察する画像投写装置、およびその投写スクリーンに
関し、特にこの種の装置で問題となるカラーシフトをほ
ぼ解消することを可能にする。

【０００２】

【従来の技術】近年ＴＶ受像機を中心に大画面に対する
ニーズが高まっており、これを比較的軽量コンパクトに
実現できる背面投写型の画像投写装置が注目されてい
る。

【０００３】従来の画像投写装置は、赤、青、緑の単色
ＣＲＴを水平方向に配置して、各々のＣＲＴに形成した
画像を、各々対応する投写レンズで拡大投写してスクリ
ーン上で重ね合わせカラー画像を実現している。その基
本構成を模式的に図７に示す。

【０００４】１はＣＲＴ、２は投写レンズであり添え字
のＲ，Ｇ，Ｂは各々赤、緑、青の画像に対応しているこ
とを示す。なお、実際の装置においては装置を小型化す
るためにミラーによって光路を折り曲げているが、図１
はこれを展開した形で表示している。

【０００５】スクリーン３は結像面に設置され、全体と
して発散的でしかも指向性が極めて強く入射する投射光
を、主指向方向がほぼスクリーン面に垂直で適度な拡散
を有する光に変換して画像として認識できるようにす
る。その構成を斜視図として図８に示す。

【０００６】投写レンズ２からスクリーン３に発散的に
入射する投射光を主指向性がほぼスクリーン面に垂直な
光に変換する働きをするのがフレネルレンズシート３ａ
であり、その光を拡散して適切な視野範囲を与える働き
をするのがレンチキュラレンズシート３ｂである。

【０００７】視野範囲は水平方向で±３０゜〜５０゜、
垂直方向で８゜〜１５゜程度が適切であり、これ以上広
い視野範囲を得ようとすると視野範囲内での輝度が低下
する。

【０００８】この様な異方性拡散を実現するためにレン
チキュラレンズは垂直方向を長手方向にしてレンズ作用
による拡散は水平方向にのみ行う。垂直方向の拡散はレ
ンチキュラレンズ内部、あるいは出射面表層に拡散材を
分散する事によってランダム拡散としておこなう。

【０００９】このような構成では投射光のスクリーン３
への入射角が赤、緑、青でそれぞれ異なる（この入射角
の差を集中角と呼ぶ）ことから観察方向によって赤味が
かかって見えたり青味がかかって見えたりする現象、い
わゆるカラーシフトが発生する。

【００１０】このカラーシフトを低減するために、レン
チキュラレンズ３ｂの画像側の面（入射面）および観察
側の面（出射面）の双方にレンチキュラレンズを形成す
る技術が公知であり、例えば特開昭５８−１３４６２７
号公報に開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この様な技術を用いて
カラーシフトを低減すれば、集中角が８゜程度までの小
さな集中角の場合実用上十分な特性を実現する事ができ
る。しかしながら、近年装置の薄型化が強く望まれてお
り、これを従来の画像投写装置で実現するためには必然
的に集中角が大きくなり、通常１２゜程度になってい
る。

【００１２】図９は集中角が１２゜の場合を例に、前述
のカラーシフト低減技術を適用した場合のレンチキュラ
レンズシートの１レンチキュラレンズ要素の光線追跡結
果を示す図である。図に示すように赤、青、緑の各光線
群はそれぞれ集中角に応じて異なる角度を持って入射
し、出射面上の異なる領域に到達する。出射面形状は各
光線群の出射角分布が極力近くなるように設定する。

【００１３】図１０は図９に示す光線追跡結果から算出
した基本配光特性（投射光の主光線のみを考え、前述の
拡散材によるランダム拡散の効果も考慮しない）であ
る。図で横軸は水平方向の観察角。縦軸はその観察角で
白色表示したスクリーン中央を観察した場合の赤、青、
緑それぞれの輝度であり正面輝度で規格化した相対値で
表示している。

【００１４】図９で示したような補正を施してもなお、
赤、青、緑の視野領域が大きく食い違っており、視野範
囲においても輝度分布に差が大きく、観察方向によって
大きな色ずれを生じている。これらは前述のランダム拡
散効果によって有る程度は緩和されるものの画質を損な
う大きな原因となっている。

【００１５】本発明は上記の課題を解決するための投写
スクリーンと、画像表示装置を提供することを目的とす
るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、それぞれ単色の３つの画像源と、それぞれの画像源
に形成された画像を投写する３つの投写レンズと、その
背面から投写された光を透過拡散して前面からカラー画
像として観察する為のスクリーンとを備えた画像投写装
置であって、前記３つの画像源が３角形状に配置されて
いるものである。

【００１７】また本発明のうち別の発明は、それぞれ単
色の３つの画像源に形成された画像を、それぞれに対応
する３つの投写レンズによってその背面から投写して前
面よりカラー画像として観察するための背面投写スクリ
ーンであって、投写光を略平行光に変換する第１のスク
リーン要素と、観察側画像側双方に水平方向を長手方向
とするレンチキュラレンズアレイを備えた第２のスクリ
ーン要素と、観察側画像側双方に垂直方向を長手方向と
するレンチキュラレンズアレイを備えた第３のスクリー
ン要素とを含む投写スクリーンに関するものである。

【００１８】また本発明は、画像側から観察側に向かっ
て、投写光を略平行光に変換する第１のスクリーン要
素、観察側画像側双方に水平方向を長手方向とするレン
チキュラレンズアレイを備えた第２のスクリーン要素、
観察側画像側双方に垂直方向を長手方向とするレンチキ
ュラレンズアレイを備えた第３のスクリーン要素という
順序で配置したことを特徴とする投写スクリーンに関す
るものである。

【００１９】また、観察側画像側双方に垂直方向を長手
方向とするレンチキュラレンズアレイを備えた第３のス
クリーン要素の観察側の非光透過部に遮光層が設けられ
ていることを特徴とする投写スクリーンに関するもので
ある。

【００２０】また、第３のスクリーン要素の観察側の非
光透過部に設けた遮光層の面積がスクリーン面積の６０
％以上であることを特徴とする投写スクリーンに関する
ものである。

【００２１】観察側画像側双方に水平方向を長手方向と
するレンチキュラレンズアレイを備えた第２のスクリー
ン要素の観察側の非光透過部にも遮光層が設けられてい
ることを特徴とする投写スクリーンに関するものであ
る。

【００２２】

【作用】上記課題を解決するために、本発明の画像投写
装置は、赤、青、緑それぞれの画像源を３角形状に配置
して水平方向の集中角を半減するものであり、本発明の
投写スクリーンは観察側画像側双方に垂直方向を長手方
向とするレンチキュラレンズアレイを備えた水平レンチ
キュラレンズシートによって前記半減した水平方向集中
角によって生じる水平方向カラーシフトを低減すると共
に、前記構成よって生じる垂直方向の集中角によって生
じる垂直方向のカラーシフトを観察側画像側双方に水平
方向を長手方向とするレンチキュラレンズアレイを備え
た垂直レンチキュラレンズシートによって低減するもの
である。

【００２３】このような画像投写装置および投写スクリ
ーンを用いれば、水平方向のカラーシフトを半減して、
視野特性に優れた画像投写装置を実現することができ
る。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す模式図で、図
１（ａ）は投写部の正面図、図１（ｂ）が光学系を展開
した上面図、図１（ｃ）がその側面図である。

【００２５】従来の画像投写装置において直線上に配置
されていた３つのＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂおよび投写レ
ンズ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが正三角形状に配置されている。
これによって、基本構成要素であるＣＲＴ、投写レンズ
に図１と等しいものを用いた場合、図１で１２゜である
水平方向の集中角シータｈは半分の６゜になり、垂直方
向の集中角シータＶは約５゜になる。

【００２６】図２は上記構成における垂直方向を長手方
向とするレンチキュラレンズシート３ｂの１レンチキュ
ラレンズ要素の水平断面および水平方向の光線追跡結果
であり、図３は水平方向の基本配光特性である。

【００２７】図３と図１０を比較して明らかなように、
本発明によってカラーシフト特性が大きく改善されてい
る。

【００２８】この様に本発明の画像投写装置によれば水
平方向のカラーシフトが大きく改善されるが、図１
（ｂ）に示すように、従来の画像投写装置では存在しな
い垂直方向の集中角によって垂直方向のカラーシフトが
発生し得る。

【００２９】この垂直方向のカラーシフトを低減するた
めに、本発明の投写スクリーンは、従来の投写スクリー
ンの構成要素であるフレネルレンズシートおよび垂直方
向を長手方向とする両面レンチキュラレンズシートに加
えて、水平方向を長手方向とする両面レンチキュラシー
トとによって構成する。図４は本発明の１実施例におけ
る投写スクリーン構成を示す斜視図である。

【００３０】投写レンズからスクリーンに発散的に入射
する投射光をフレネルレンズシート３ａで収束して略平
行光に変換する。この時点で赤、青、緑各光線群は極め
て鋭い指向性を有しており、スクリーン面の法線方向に
対して各々水平方向の集中角、垂直方向の集中角に応じ
た角度を持って水平方向を長手方向とする両面レンチキ
ュラレンズシート３ｃに入射する。

【００３１】水平方向を長手方向とする両面レンチキュ
ラレンズシート３ｃは、投射光を垂直方向に拡散すると
共に、垂直方向の集中角に起因する垂直方向のカラーシ
フトを補正する。

【００３２】さらに垂直方向を長手方向とする両面レン
チキュラレンズシート３ｂで水平方向の拡散を行うと共
に、水平方向の集中角に起因する水平方向のカラーシフ
トを補正する。また、両面レンチキュラレンズ３ｂの出
射面の非出射領域には光吸収層４を設けている。

【００３３】本発明の投写スクリーンに特徴的な水平方
向を長手方向とする両面レンチキュラレンズシート３ｃ
の作用について、図５を用いてさらに詳しく説明する。

【００３４】図５は垂直方向を長手方向とする両面レン
チキュラレンズシート３ｃの１レンチキュラレンズ要素
の垂直断面および垂直方向の光線追跡図である。

【００３５】前述のように垂直方向の視野範囲は水平方
向の視野範囲ほど広い必要がないので、光を有効利用し
て視野範囲の輝度を高くするために、入射側レンズの形
状を浅くして拡散角を１５゜に抑えている。

【００３６】出射側レンズは緑光線群と赤および青光線
群の出射角分布がほぼ等しくなるように設定する。その
形状は円弧または楕円弧でも実用上問題のない特性を実
現できるが、図５に示すように中央を平坦部とし、その
両端から円弧または２次関数を開始するような形状にす
ればさらに特性を向上することができる。

【００３７】図６は図５の光線追跡結果から算出した垂
直方向の基本配光特性である。図から明らかなように本
発明の投写スクリーンを用いれば垂直方向のカラーシフ
トをほぼ完全に解消することができる。

【００３８】さらに、本発明によればコントラストも向
上することができる。図９および図２で投射光は出射面
の限られた領域から出射している。これを利用して光非
透過部分に光吸収層を設けるのが一般的であり、これに
よって外光反射を低減してコントラストを向上すること
ができる。このとき光吸収層の幅を大きく取れば取るほ
どコントラスト向上効果が大きい。本発明の画像投写装
置では集中角が小さいので光の出射領域が小さく光吸収
層の幅を大きく取ることが可能である。具体的にスクリ
ーン面積にしめる光吸収部の割合として、スクリーンに
入射する投射光が有している僅かな拡散性および両面レ
ンチキュラレンズ相互の軸ずれなどを見込んで、従来５
０％程度が限界であったが、本発明によれば６０％以上
とすることが可能になる。

【００３９】また、集中角が小さくなることによって斜
め投写に不可避的なラスター歪みを小さくすることが可
能であり、矩形状であるＣＲＴ管面を有効に利用してフ
ォーカス特性に優れた画像投写装置を実現することがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明して明らかなように、本
発明の画像投写装置および投写スクリーンによれば垂直
方向のカラーシフトを実質的に発生させることなく、水
平方向のカラーシフトを大幅に改善することが可能であ
り、視野特性に優れた画像投写装置を実現することがで
きる。

【００４１】また、スクリーン前面の光吸収層の面積割
合を大きくすることが可能で外光反射が小さくコントラ
ストに優れた画像投写装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像投写装置の１実施例を示す模式図

【図２】本発明の投写スクリーンにおける垂直方向を長
手方向とするレンチキュラレンズシートの１レンチキュ
ラレンズ要素の水平断面および水平方向の光線追跡図

【図３】本発明における水平方向の基本配光特性を示す
図

【図４】本発明の投写スクリーンの構成を示す斜視図

【図５】本発明の投写スクリーンにおける水平方向を長
手方向とするレンチキュラレンズシートの１レンチキュ
ラレンズ要素の垂直断面および垂直方向の光線追跡図

【図６】本発明における垂直方向の基本配光特性を示す
図

【図７】従来の画像投写装置の基本構成を示す模式図

【図８】従来の投写スクリーンの構成を示す斜視図

【図９】従来の投写スクリーンのレンチキュラレンズシ
ートの１レンチキュラレンズ要素の水平断面図および水
平方向の光線追跡図

【図１０】従来の画像投写装置における水平方向の基本
配光特性を示す図

【符号の説明】

１ ＣＲＴ ２ 投写レンズ ３ スクリーン ３ａ フレネルレンズシート ３ｂ 垂直方向を長手方向とするレンチキュラレンズシ
ート ３ｃ 水平方向を長手方向とするレンチキュラレンズシ
ート

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ単色の３つの画像源と、それぞ
   れの画像源に形成された画像を投写する３つの投写レン
   ズと、その背面から投写された光を透過拡散して前面か
   らカラー画像として観察する為のスクリーンとを備えた
   画像投写装置であって、前記３つの画像源が３角形状に
   配置されていることを特徴とする画像投写装置。
2. 【請求項２】 それぞれ単色の３つの画像源に形成され
   た画像を、それぞれに対応する３つの投写レンズによっ
   てその背面から投写して前面よりカラー画像として観察
   するための背面投写スクリーンであって、投写光を略平
   行光に変換する第１のスクリーン要素と、観察側画像側
   双方に水平方向を長手方向とするレンチキュラレンズア
   レイを備えた第２のスクリーン要素と、観察側画像側双
   方に垂直方向を長手方向とするレンチキュラレンズアレ
   イを備えた第３のスクリーン要素とを含むことを特徴と
   する投写スクリーン。
3. 【請求項３】 画像側から観察側に向かって、投写光を
   略平行光に変換する第１のスクリーン要素、観察側画像
   側双方に水平方向を長手方向とするレンチキュラレンズ
   アレイを備えた第２のスクリーン要素、観察側画像側双
   方に垂直方向を長手方向とするレンチキュラレンズアレ
   イを備えた第３のスクリーン要素という順序で配置した
   ことを特徴とする請求項２記載の投写スクリーン。
4. 【請求項４】 観察側画像側双方に垂直方向を長手方向
   とするレンチキュラレンズアレイを備えた第３のスクリ
   ーン要素の観察側の非光透過部に遮光層が設けられてい
   ることを特徴とする請求項３記載の投写スクリーン。
5. 【請求項５】 第３のスクリーン要素の観察側の非光透
   過部に設けた遮光層の面積がスクリーン面積の６０％以
   上であることを特徴とする請求項４記載の投写スクリー
   ン。
6. 【請求項６】 観察側画像側双方に水平方向を長手方向
   とするレンチキュラレンズアレイを備えた第２のスクリ
   ーン要素の観察側の非光透過部にも遮光層が設けられて
   いることを特徴とする請求項３ないし５記載の投写スク
   リーン。