(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレネルレンズ及びレンチキュラレンズを備えて成るスクリーンを用い、映像投影光学系から出射された映像光を前記スクリーンの背面側で受けて映像表示する背面投写型映像表示装置において、前記フレネルレンズの光軸中心から垂直方向に偏芯させた位置に前記スクリーンの中心が位置するように構成され、且つ
Δ：  垂直方向の偏芯量
２Ｖ：  画面垂直寸法
δ：  画面右（或いは左）下端におけるブレーズピッチの水平方向成分
２Ｈ：  画面水平寸法
ｐ：  ブレーズピッチ
ｒ：  画面左右下端を通るブレードの半径
ｐ１：  画素ピッチ
ｐ２：  レンチピッチ
として、
Δ＞Ｖ
δ＝Ｈ−（Ｈ２  ＋ｐ２  −２ｐｒ）１／２  
の条件の下、
δ＜ｐ１のとき、
０．５１＜δ／ｐ１＜０．５９
０．６１＜δ／ｐ１＜０．６５
０．６７＜δ／ｐ１＜０．７４
０．７６＜δ／ｐ１＜０．７９
或いはδ＜ｐ２のとき、
０．５１＜δ／ｐ２＜０．５９
０．６１＜δ／ｐ２＜０．６５
０．６７＜δ／ｐ２＜０．７４
０．７６＜δ／ｐ２＜０．７９
また、δ＞ｐ１のとき、
０．５１＜ｐ１／δ＜０．５９
０．６１＜ｐ１／δ＜０．６５
０．６７＜ｐ１／δ＜０．７４
０．７６＜ｐ１／δ＜０．７９
或いは、δ＞ｐ２のとき、
０．５１＜ｐ２／δ＜０．５９
０．６１＜ｐ２／δ＜０．６５
０．６７＜ｐ２／δ＜０．７４
０．７６＜ｐ２／δ＜０．７９
を満足することを特徴とする背面投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、背面投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スクリーンを用いる背面投写型映像表示装置が知られている。スクリーンはフレネルレンズとレンチキュラレンズとを組み合わせて成り、一般には前記フレネルレンズの光軸上にスクリーン中心が存在するいわゆるオンアクシス光学系が用いられる。ここで、フレネルレンズのピッチは、画面の垂直方向及び水平方向ともにその光軸を中心とする同心円上に溝加工されたブレーズの直径方向のピッチ（以下、ブレーズピッチと呼ぶ）で定義される。そして、スクリーン上の画素ピッチと、前記レンチキュラーレンズの縦ストライプが配列されるピッチ（以下、レンチピッチと呼ぶ）と、上記ブレーズピッチとの間で、モアレ縞が発生しない条件が規定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スクリーン中心がフレネルレンズの光軸から外れているいわゆるオフアクシス光学系においても、偏芯量が小さい場合には上記規定条件でもモアレ縞の発生を回避できる場合もあるが、偏芯量が大きいオフアクシス光学系で上記オンアクシス光学系でのモアレ縞が発生しない条件というものをそのまま当てはめた場合には、かえって大きなモアレ縞が発生するおそれがある。
【０００４】
この発明は、上記の事情に鑑み、偏芯量の大きいオフアクシス光学系でモアレ縞を発生させないスクリーンを有する背面投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の背面投写型映像表示装置は、上記課題を解決するために、フレネルレンズ及びレンチキュラレンズを備えて成るスクリーンを用い、映像投影光学系から出射された映像光を前記スクリーンの背面側で受けて映像表示する背面投写型映像表示装置において、前記フレネルレンズの光軸中心から垂直方向に偏芯させた位置に前記スクリーンの中心が位置するように構成され、且つ
Δ：  垂直方向の偏芯量
２Ｖ：  画面垂直寸法
δ：  画面右（或いは左）下端におけるブレーズピッチの水平方向成分
２Ｈ：  画面水平寸法
ｐ：  ブレーズピッチ
ｒ：  画面左右下端を通るブレードの半径
ｐ１：  画素ピッチ
ｐ２：  レンチピッチ
として、
Δ＞Ｖ
δ＝Ｈ−（Ｈ２  ＋ｐ２  −２ｐｒ）１／２  
の条件の下、
δ＜ｐ１のとき、
０．５１＜δ／ｐ１＜０．５９
０．６１＜δ／ｐ１＜０．６５
０．６７＜δ／ｐ１＜０．７４
０．７６＜δ／ｐ１＜０．７９
或いはδ＜ｐ２のとき、
０．５１＜δ／ｐ２＜０．５９
０．６１＜δ／ｐ２＜０．６５
０．６７＜δ／ｐ２＜０．７４
０．７６＜δ／ｐ２＜０．７９
また、δ＞ｐ１のとき、
０．５１＜ｐ１／δ＜０．５９
０．６１＜ｐ１／δ＜０．６５
０．６７＜ｐ１／δ＜０．７４
０．７６＜ｐ１／δ＜０．７９
或いは、δ＞ｐ２のとき、
０．５１＜ｐ２／δ＜０．５９
０．６１＜ｐ２／δ＜０．６５
０．６７＜ｐ２／δ＜０．７４
０．７６＜ｐ２／δ＜０．７９
を満足することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の背面投写型映像表示装置を図１乃至図４に基づいて説明する。
【０００７】
図１は、背面投写型映像表示装置を側面から見た内部構造図である。背面投写型映像表示装置の下部シャーシ１上に光学エンジン２が微調整を施されて固定されている。光学エンジン２は、照明光学系、映像光生成光学系、投写レンズ等から成る。照明光学系は、メタルハライドランプ等から成る光源、一対のレンズ対から成るインテグレータレンズ、光源光の偏光方向を揃える偏光変換装置等を備える。映像光生成光学系は、この実施形態では３板式透過液晶タイプの色分離合成光学系を用いている。
【０００８】
投写映像光の中心は、投写レンズの光軸に対して軸外しされている（斜め投写光学系）。光学エンジン２の投写映像光出射側には、非球面ミラー３が支持部材７によって光学エンジン２に一体的に固定されている。非球面ミラー３は、光学エンジン２からの投写映像光を受けてこれを反射する。非球面ミラー３にて反射された投写映像光は、折り返しミラー４によって反射されて背面ミラー５に導かれる。折り返しミラー４の上端部は、スクリーン６の下端部近傍に位置させてある。スクリーン６は背面ミラー５にて反射された投写映像光を背面側で受け、映像を写し出す。
【０００９】
図２はスクリーン６におけるフレネルレンズ６ａ及びレンチキュラレンズ６ｂを幾分離間させて示した斜視図である。フレネルレンズ６ａの映像光入射面にはマット処理が施され、出射面においてレンズ部が構成されている。レンチキュラレンズ６ｂは縦ストライプ状にレンズ部を有すると共に、平坦面側には前記レンズ部の配置に対応してブラックストライプが形成されている。
【００１０】
図３は、スクリーン６におけるフレネルレンズ６ａの正面側を模式的に示した図である。同図において、点線の四角枠で示したスクリーンｓはオンアクシス光学系となる場合を示しており、この場合にはフレネルレンズＦ（６ａ）の光軸ａｘ上にスクリーン中心ｏが存在する。一方、実線の四角枠で示したスクリーンＳはこの実施形態を示すものでオフアクシス光学系となっており、フレネルレンズＦ（６ａ）の光軸ａｘから垂直方向に偏芯量Δでシフトした位置にスクリーン中心Ｏがある。ここで、スクリーンＳの画面水平寸法を２Ｈ、画面垂直寸法を２Ｖとおく。このとき、Δ＞Ｖとなっている。
【００１１】
同図に示すように、この実施形態に係るスクリーンＳは、フレネルレンズＦの光軸ａｘを含まない部分しか使用していない。つまり、水平方向のブレーズピッチｐは含まれない。ここに、本願発明者は、フレネルレンズＦからスクリーンＳを切り出した画面下辺の左右端におけるブレーズピッチの水平方向成分をパラメータとして、モアレ縞の発生に対して最も強い相関関係を有することを実験的な結果から見い出すとともに、このブレーズピッチの水平方向成分が偏芯量とスクリーンの画面の大きさとによって決定されることに着目し、ここでのモアレ縞が発生しない条件を求めることとした。以下に具体例を示す。
【００１２】
図４は、スクリーンの画面右下端におけるブレーズピッチの水平方向成分を導出する方法を模式的に示した図である。同図において、スクリーンＳの画面右下端におけるブレーズピッチの水平方向成分をδとおく。ここで、スクリーンＳの画面右下端をＡ１、このＡ１を通るブレードをＢ１、このＢ１より一つ内側のブレードをＢ２、このＢ２とスクリーンＳの画面下辺の交点をＡ２とすると、δはＡ１・Ａ２間の距離となる。
【００１３】
このとき、以下の式が成り立つ。
Ｈ２  ＋ａ２  ＝ｒ２  
（Ｈ−δ）２  ＋ａ２  ＝（ｒ−ｐ）２  
∴δ＝Ｈ−（Ｈ２  ＋ｐ２  −２ｐｒ）１／２  
但し、
２Ｈ：  画面水平寸法
ｐ：  ブレーズピッチ
ｒ：  画面左右下端を通るブレードの半径
ａ：  フレネルレンズの光軸から画面下端までの距離
である。
【００１４】
そして、以下の条件式を満足する構成とする。
δ＜ｐ１のとき、
０．５１＜δ／ｐ１＜０．５９
０．６１＜δ／ｐ１＜０．６５
０．６７＜δ／ｐ１＜０．７４
０．７６＜δ／ｐ１＜０．７９
或いはδ＜ｐ２のとき、
０．５１＜δ／ｐ２＜０．５９
０．６１＜δ／ｐ２＜０．６５
０．６７＜δ／ｐ２＜０．７４
０．７６＜δ／ｐ２＜０．７９
また、δ＞ｐ１のとき、
０．５１＜ｐ１／δ＜０．５９
０．６１＜ｐ１／δ＜０．６５
０．６７＜ｐ１／δ＜０．７４
０．７６＜ｐ１／δ＜０．７９
或いは、δ＞ｐ２のとき、
０．５１＜ｐ２／δ＜０．５９
０．６１＜ｐ２／δ＜０．６５
０．６７＜ｐ２／δ＜０．７４
０．７６＜ｐ２／δ＜０．７９
【００１５】
ただし、
ｐ１：  画素ピッチ（スクリーン上の投影液晶画素ピッチ）
ｐ２：  レンチピッチ
である。
【００１６】
背面投写型映像表示装置の構成要素として画面水平寸法２Ｈ及び垂直方向の偏芯量Δを決定することにより画面左右下端を通るブレードの半径ｒが求まり、画素ピッチｐ１及びレンチピッチｐ２との関係で上記条件を満たすδを与えると、フレネルレンズＦ（６ａ）のブレーズピッチｐが求まり、このようなブレーズピッチｐを有するフレネルレンズＦを作製して所定領域（図２において実線四角枠領域）を切り出すことで、モアレを防止できるスクリーン６が得られることになる。
【００１７】
ここで、従来項でも触れたが、画素ピッチｐ１と、レンチピッチｐ２と、ブレーズピッチｐとの間でモアレ縞が発生しない条件が規定されることは既知の事柄である。しかし、この条件は、オンアクシス光学系或いは偏芯量が小さいオフアクシス光学系において有効であるに過ぎない。この発明にかかる背面投写型映像表示装置は、Δ＞Ｖのオフアクシス光学系を備えるものである。このオフアクシス光学系について、スクリーンＳの画面下辺左右端におけるブレーズピッチの水平方向成分δを重要要素と判断し、更に水平方向成分δが画面寸法と偏芯量Δとで決まることに着目し、或る画面寸法でΔ＞Ｖの背面投写型映像表示装置を構成する場合において、画面寸法と偏芯量Δとで求まる水平方向成分δと、画素ピッチｐ１と、レンチピッチｐ２との間でモアレ縞が発生しない条件を規定して適切なブレーズピッチｐを得たフレネルレンズＦ（６ａ）を作製し所定領域を切り出して用いて背面投写型映像表示装置を実現したものである。
【００１８】
なお、この実施形態では、光学エンジン２については３板式透過液晶タイプの色分離合成光学系を備えるものを示したが、単板式でもよく、また、反射型液晶パネルを用いたものでも良く、また、液晶に限らず、微小ミラーを制御するタイプの映像表示素子等を用いる場合にも適用できるものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、偏芯量の大きいオフアクシス光学系でモアレ縞を発生させないスクリーンを有した背面投写型映像表示装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る背面投写型映像表示装置を側面から見た内部構造図である。
【図２】スクリーンにおけるフレネルレンズ及びレンチキュラレンズを幾分離間させて示した斜視図である。
【図３】スクリーンにおけるフレネルレンズの正面側を模式的に示した図である。
【図４】スクリーンの画面右下端におけるブレーズピッチの水平方向成分を導出する方法を模式的に示した図である。
【符号の説明】
２    光学エンジン
３    非曲面ミラー
４    折り返しミラー
５    背面ミラー
６    スクリーン
【図１】
0003615526.tif 000002
【図２】
0003615526.tif 000003
【図３】
0003615526.tif 000004
【図４】
0003615526.tif 000005