(57)【要約】【課題】  透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイにおいて、軽量化、薄型化を図っても、シンチレーションやフレネルレンズ部に製作誤差による画質劣化を起こしにくくすることができるようにする。【解決手段】  透明基板３２の一方の面にフレネルレンズ３１を形成し、フレネルレンズ３１の内部にはフィラー３１ｃを分散して光拡散性を持たせるとともに、透明基板３２の他方の面に入射光を拡散する拡散層３３を形成してフレネルレンズシート３０を構成する。そして、拡散レンズ部４４、通過部４６を透過した光を拡散する拡散層５２を有するレンチキュラーレンズシート４０を構成する。そしてフレネルレンズシート３０およびレンチキュラーレンズシート４０から透過型スクリーン２０を構成する。【選択図】      図２
2006215165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から投射される映像光を略平行光にするフレネルレンズシートと、該フレネルレンズシートにより略平行光とされた映像光を発散させる複数のレンズが配列された光拡散レンズアレイと、前記映像光の光路中に順次配置された前記映像光を拡散させる３つ以上の光拡散部とを備える透過型スクリーンであって、
前記フレネルレンズシートが、
前記映像光を略平行光にするとともに光拡散性を有し、前記３つ以上の光拡散部の１つを兼ねるフレネルレンズ部を含み、
前記３つ以上の光拡散部の他のうちの少なくとも１つが前記光拡散レンズアレイに設けられたことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
前記３つ以上の光拡散部のうちの２つが、透過型スクリーン本体の入射面および出射面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
前記フレネルレンズ部が、
光透過性を有するレンズ母材に光拡散材を分散した構成を有することを特徴とする請求項１または２に記載の透過型スクリーン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の透過型スクリーンを備えることを特徴とする投射型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過型スクリーンを備えた投射型ディスプレイとして、リアプロジェクションテレビが知られている。リアプロジェクションテレビは、光源としてのプロジェクタから投射される映像光を、反射鏡によって反射させて略長方形平板状をなす透過型スクリーンの背面に入射させることにより、この透過型スクリーンの前面側に位置する観察者が、透過型スクリーンを透過して出射する映像光を観察することができるように構成されたものである。
【０００３】
透過型スクリーンは、入射光の方向を整えて略平行光として出射するフレネルレンズシートと、このフレネルレンズシートからの出射光を拡散させるレンチキュラーレンズシート（光拡散レンズアレイ）とを備えている。そしてフレネルレンズシートおよびレンチキュラーレンズシートのそれぞれに光拡散層が設けられている。
例えば、特許文献１には、光源側の光拡散基板上にレンズ部が設けられたフレネルレンズシートと、水平レンチキュラーシートと粘着層により接着された光拡散基板とからなる透過型スクリーンが記載されている。フレネルレンズシートが設けられた光拡散基板は、光拡散特性や剛性の点から０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度とされている。また、透過型スクリーンの光拡散基板は、透明樹脂基板に光拡散材を含む２つの樹脂層が順次積層された第１光拡散層、第２光拡散層とが形成されている。これらは離間されることなく積層されている。
一方、特許文献２には、レンチキュラーシートと接近しすぎるために発生するモアレを解消するために、透明な基材層と、光拡散剤が混入されたフレネルレンズ形状のレンズ部とから構成されたフレネルレンズシートが記載されている。ただし、基材層とレンズ部との間の中間層に光拡散剤が混入された場合と比べて解像度が劣り、レンズ部の高さの変化により輝度分布が大きくなることが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２３６３１９号公報（第５−６頁、図１）
【特許文献２】特許第２９４２８８１号公報（第２頁、図７−８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイには、以下のような問題があった。
近年、透過型スクリーンを軽量化、薄型化、高精細化することが強く求められている。
ところが、例えば特許文献１に記載の技術では、フレネルレンズシートおよびレンチキュラーレンズシートに光拡散基板および光拡散層を設けるので、視野角が大きい透過型スクリーンとすることができるものの、光拡散特性の点から０．５ｍｍ〜２ｍｍといったような比較的厚い光拡散基板を必要とするため、透過型スクリーンが重厚になり、またコストが高くなるという問題がある。さらに、光拡散基板が厚くなると、透過型スクリーンのフォーカスが甘くなり、解像度および鮮鋭度が悪くなるという問題がある。
また高精細化するためには、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとを接近して配置する必要があるが、特許文献１に記載の技術では、それぞれを接近して配置するとシンチレーションが悪化するという問題がある。シンチレーションとは、観察者の視点の変化に伴って映像光の輝度が変化し、画像がぎらついて見える現象である
また、フレネルレンズシートの光拡散基板を透過した光は、レンズ部を透過することによりレンズ部の製作誤差による光路変化を起こすが、レンチキュラーレンズシートの光拡散層に到達するまでに光路のずれが大きくなるので、画質劣化を起こしやすいという問題がある。
また、特許文献２に記載の技術を特許文献１に技術に適用し、フレネルレンズシートの光拡散基板に代えてフレネルレンズシートのレンズ部に光拡散剤を混入した構成とすることも考えられる。この場合、レンズ面の近傍で光拡散するために比較的大きな光拡散特性を備えることができるが、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の比較的厚い光拡散基板に代えた光拡散特性を備えるためには、多量の光拡散剤を混入する必要があり、解像度が著しく劣化するとともに、レンズ部のレンズ高さの差に応じた輝度ムラが激しくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、軽量化、薄型化を図っても、シンチレーションやフレネルレンズ部に製作誤差による画質劣化を起こしにくくすることができる透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、光源から投射される映像光を略平行光にするフレネルレンズシートと、該フレネルレンズシートにより略平行光とされた映像光を発散させる複数のレンズが配列された光拡散レンズアレイと、前記映像光の光路中に順次配置された前記映像光を拡散させる３つ以上の光拡散部とを備える透過型スクリーンであって、前記フレネルレンズシートが、前記映像光を略平行光にするとともに光拡散性を有し、前記３つ以上の光拡散部の１つを兼ねるフレネルレンズ部を含み、前記３つ以上の光拡散部の他のうちの少なくとも１つが前記光拡散レンズアレイに設けられた構成とする。
この発明によれば、映像光を拡散する光拡散部を３つ以上備えるので、光拡散部が２つの場合に比べてそれぞれの光拡散部の光拡散性が低くても良好な視野角を有する映像光を出射することができる。
また、観察者に向かう映像光の光路を整えるフレネルレンズ部が光拡散性を有し、光拡散部の１つを兼ねるので、フレネルレンズ部の透過光が効率的に拡散される。そのため、シンチレーションの原因となる微小な輝度ムラの発生を低減することができる。また、フレネルレンズ部の製作誤差、例えば輪帯の境界の形状誤差などがあったとしても、それによる透過光の光路のずれがぼかされることになるので、製作誤差による光学性能の劣化、例えば輝度ムラなどを光拡散性の大きさに応じた範囲内で平滑化することができる。
また、フレネルレンズ部を兼ねる光拡散部の１つ（以下、第１の光拡散部と称する）と、光拡散レンズアレイに設けられた光拡散部の他の１つ（以下、第２の光拡散部と称する）とを設け、それらの他に少なくとも１つの光拡散部（第３の光拡散部と称する）を設けるので、第３の光拡散部を第１または第２の光拡散部から離間して配置することが可能となる。例えば、フレネルレンズシートにおいてはフレネルレンズ部の反対側、光拡散レンズアレイにおいては第２の光拡散部の設けられているのと反対側に、第３の光拡散部を離間して配置することが可能である。そのため、離間された距離に応じて光拡散性を向上することができ、光拡散性のムラによる輝度ムラ分布を均すことができる。そのため、透過型スクリーンが薄型化しても輝度ムラによるシンチレーションを低減しやすい構成となる。
【０００７】
ここで、各光拡散部は、表面または界面において映像光を光拡散する表面拡散面または界面拡散面を含むものであってもよいし、透過拡散層のみからなるものであってもよい。
表面拡散面または界面拡散面を含む場合、光拡散部を薄くすることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、前記３つ以上の光拡散部のうちの２つが、透過型スクリーン本体の入射面および出射面を形成している構成とする。
この発明によれば、透過型スクリーン本体の入射面および出射面にそれぞれ光拡散部が形成されるので、透過型スクリーン本体中で最も離間した位置に光拡散部を設けることができる。そのため、効率的な光拡散性を備えることができるから、中間部で光拡散性のムラが生じたとしても、効率よく輝度ムラ分布を均すことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ部が、光透過性を有するレンズ母材に光拡散材を分散した構成とする。
この発明によれば、光透過性を有するレンズ母材に光拡散材を分散してフレネルレンズ部を構成するので、光拡散性を有するフレネルレンズ部を容易に形成することができる。
また、フレネルレンズ部を樹脂成形により形成する場合には、光拡散材により金型に対する離型性が向上するので、生産性を向上することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、投射型ディスプレイにおいて、請求項１〜３のいずれかに記載の透過型スクリーンを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の透過型スクリーンを備えるので、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイによれば、３つ以上の光拡散部のうち１つの光拡散部をフレネルレンズ部に設けるので、観察者に向かう映像光の光路を整えるフレネルレンズ部の透過光を効率的に拡散させることができ、微小な輝度ムラやフレネルレンズ部の製作誤差による光路の誤差をぼかすことができるので、シンチレーションやフレネルレンズ部の製作誤差による画質劣化を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係る透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイについて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る投射型ディスプレイについて説明するための投射光学系の光軸を含む模式断面説明図である。図２は、本発明の実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成について説明するための図１における紙面垂直方向に沿う断面説明図である。図３は、本発明の実施形態に係るフレネルレンズシートの詳細形状について説明するための断面説明図である。図４は、本発明の実施形態に係る透過型スクリーンとプロジェクタとの位置関係について説明するための斜視模式説明図である。なお、これらの図面は模式図のため、形状や寸法は誇張されているものである（以下も同じ）。
【００１３】
本実施形態のリアプロジェクションテレビ１０（投射型ディスプレイ）は、図１に示すように、筐体１１と、前面側（図１の右側）を筐体１１の外部へ露出させるとともに背面側（図１の左側）を筐体１１の内部へ露出させた略長方形平板状をなす透過型スクリーン２０と、筐体１１内に配置され、透過型スクリーン２０の背面に対して映像光を投射する光源としてのプロジェクタ１２と、同じく筐体１１内に配置され、プロジェクタ１２から投射される映像光の光路を偏向させる、例えば２枚の反射鏡１３、１４とを備えている。
なお以下では、方向を参照する便宜のため、リアプロジェクションテレビ１０の通常の配置姿勢および鑑賞者の鑑賞姿勢に基づいて、図１の上下方向をスクリーンの上下方向（鉛直方向）、図１の紙面垂直方向をスクリーンの左右方向（水平方向）と称する場合がある。
【００１４】
ここで、反射鏡１３、１４による偏向がない場合には、プロジェクタ１２の配置位置は、図１における２点鎖線の位置と光学的に等価となっており、以下では、特に断らない限りこのような光学配置に基づいて説明する。
すなわち、後述するフレネルレンズシート３０のレンズ光軸に一致する透過型スクリーン２０の光軸Ｐ１は、透過型スクリーン２０の中心Ｐ２より下方に平行移動された位置にあり、プロジェクタ１２は、光軸Ｐ１上において透過型スクリーン２０の入射面から背面側（図１の左側）に所定距離だけ離して配置されている。例えば、透過型スクリーン２０を幅Ｗ、高さＨの矩形状とすると、中心Ｐ２はそれぞれの垂直二等分線の交点を通る直線であり、光軸Ｐ１に対して、例えば、（Ｈ０＋Ｈ／２）だけ離間している（図４参照）。
【００１５】
透過型スクリーン２０は、図２に示すように、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ３１（フレネルレンズ部）を有するフレネルレンズシート３０と、このフレネルレンズシート３０からの出射光をスクリーンの左右方向（図２の上下方向）および上下方向（図２の紙面垂直方向）に拡散させる拡散レンズ部４４を有する光学部材であるレンチキュラーレンズシート４０（光拡散レンズアレイ）とを備えている。
これらフレネルレンズシート３０、レンチキュラーレンズシート４０は、透過型スクリーン２０の背面側（図２の左側）から前面側（図２の右側）にかけて順次配置されているとともに、互いに略平行に配置されている。
ここで、フレネルレンズ３１と拡散レンズ部４４とは互いに離間されているように描かれているが、あまり離間させると画像にボケが生じるので、なるべく近接させることが好ましい。一部が当接して互いに支持し合うことができる構成とすることがより好ましい。
【００１６】
フレネルレンズシート３０は、図２に示すように、映像光の入射側から、拡散層３３（光拡散部）、透明基板３２、フレネルレンズ３１が順次配置され、拡散層３３とフレネルレンズ３１とが、透明基板３２の接合面３８、３７において接合されているものである。そして、フレネルレンズ３１がレンチキュラーレンズシート４０と対向されている。
【００１７】
拡散層３３は、入射する映像光を透過しつつ光拡散させるためのもので、例えば光拡散性を有する板状またはシート状の光拡散部材を採用することができる。例えば、内部に光拡散材が分散された拡散フィルムなどにより構成することができる。そして、透明基板３２の接合面３８に、例えば光透過性の粘着層などを介して装着される。
また拡散層３３は、樹脂に拡散材を分散し剥離シート上に設けた転写シートからの転写や樹脂に拡散材を分散した塗工液の塗工による形成方法も採用することができる。そして、形成される拡散層は、Haze30〜70％程度であれば採用することが可能であり、その形成位置においてHaze値を適宜調整することにより本発明の透過型スクリーンの各拡散層に適用できる。
【００１８】
透明基板３２は、フレネルレンズ３１を支持するための略長方形状の光透過性の平板である。そして、一方の面がフレネルレンズ３１を接合するための平滑な接合面３７からなり、他方の面が拡散層３３を接合するための平坦な接合面３８からなる。
透明基板３２の材質としては、透明な板部材であればどのような材質でもよいが、例えば、アクリル−スチレン共重合樹脂などを好適に採用することができる。
【００１９】
フレネルレンズ３１は、光軸方向には、光軸を含む断面が光軸に対称な略鋸歯状の形状を形成する複数のレンズ部３１Ａと、各レンズ部３１Ａの接合面３７に対する光軸方向の設置位置を接合面３７上の位置に応じて変えるための肉厚形成部３１Ｂとを有する。各レンズ部３１Ａは、光軸方向から見ると、図４に示すように、光軸Ｐ１を中心とする同心円状に配置され、溝底Ｖで区切られた輪帯が形成されている。
【００２０】
フレネルレンズ３１の材質は、光透過性の母材樹脂３１ｄ（レンズ母材）に光拡散性を付与するとともに、樹脂成形時の離型性を向上するためのフィラー３１ｃ…（光拡散材）を分散した材質とする。
母材樹脂３１ｄとしては、光透過性を有する樹脂であればどのような樹脂でもよいが、例えば紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を採用することができる。
フィラー３１ｃとしては、母材樹脂３１ｄと屈折率が異なる適宜のフィラーを採用することができる。例えば、樹脂ビーズなどの有機フィラーや、ガラスビーズなどの無機フィラーを好適に採用することができる。
フィラー３１ｃの平均粒径は、１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。平均粒径が１μｍより小さいと、同程度の波長光の散乱が大きくなりすぎ、透過光の波長特性のバランスがくずれるため良好な画質が得られない。また平均粒径が１０μｍより大きいと、散乱ムラが大きくなるとともに、成形性が悪化するので良好な形状精度が得られない。
より良好な画質を得るためには、フィラー３１ｃの平均粒径の最小値はより大きいことが好ましく、平均粒径を、例えば、３μｍ〜３０μｍとすることが好ましい。
フィラー３１ｃの母材樹脂に対する添加率は、所望の光拡散特性や離型性に応じて適宜の添加率とすることができるが、例えば、１ｗｔ％〜３０ｗｔ％とすることが好ましい。添加率が１ｗｔ％より少ないと、フィラー３１ｃの屈折率を大きくしても十分な光拡散性が得られない。また、添加率が３０ｗｔ％より多いと、透明基板３２との密着性が悪くなり生産性が悪化する。
【００２１】
レンズ部３１Ａは、透過光を屈折させるレンズ面３１ａと、光軸Ｐ１に略平行で、隣接するレンズ面３１ａに接続する側面３１ｂとを備える。
レンズ面３１ａは、フレネルレンズ３１の設計条件に応じて、例えば球面や非球面などレンズ面の一部を、光軸Ｐ１を中心とする略円筒面状の側面３１ｂにより切り取った形状とされる。
本実施形態のように、フレネルレンズ３１が、リアプロジェクションテレビ１０に用いる投影レンズの場合、もしフィラー３１ｃを含まないとすれば、光軸Ｐ１上の焦点位置から投射された映像光がその投射角度に応じた位置においてフレネルレンズシート３０に入射したときレンズ面３１ａで屈折されることにより光軸Ｐ１に略平行な光として出射される構成とされる。すなわち、球面または非球面の凸レンズの曲面を適宜数の輪帯に分割した形状とされる。
実際には、フィラー３１ｃが添加されているため、フレネルレンズ３１の内部を透過し、レンズ面３１ａから出射されるときに、光軸Ｐ１に対して略平行な光線を中心とした所定の立体角の範囲に分布する拡散光として出射されるようになっている。立体角の大きさは、フレネルレンズ３１の光拡散性の大きさ（拡散度合）に依存する。
このように、フレネルレンズ３１は、透過光を光拡散させる光拡散部を兼ねているものである。
【００２２】
肉厚形成部３１Ｂは、各レンズ部３１Ａの接合面３７に対する光軸方向の設置位置を接合面３７上の位置に応じて変え、そのことによりフレネルレンズ３１の各透過位置による透過光の拡散度合を変化させることができるようになっている。
肉厚形成部３１Ｂの形状は、本実施形態では、図３に示すように、中心Ｐ２で光軸方向の厚さｈ１が、最大値ｈ０となり、周辺に向かうにつれてｈ１が減少するような形状とされ、各レンズ部３１Ａの溝底Ｖの包絡面Ｓが、図示下に凸の滑らかな曲面となっている。
【００２３】
ここで、接合面３７上の任意の位置を、図３、４に示すように、中心Ｐ２を原点として、幅方向をｘ方向、高さ方向をｙ方向とするｘｙ座標で表し、レンズ面３１ａの溝底Ｖからの光軸方向の高さｈを、ｈ１＝ｈＡ（ｘ，ｙ）とし、肉厚形成部３１Ｂの接合面３７に対する光軸方向の高さｈ２を、ｈ２＝ｈＢ（ｘ，ｙ）とすると、接合面３７上の任意位置におけるフレネルレンズ３１のレンズ厚Ｔは、次式のようになる。
Ｔ＝ｈ１＋ｈ２＝ｈＡ（ｘ，ｙ）＋ｈＢ（ｘ，ｙ）                          （１）
【００２４】
拡散度合は、ｈＢ（ｘ，ｙ）の大きさを変えることで、必要に応じて変化させることができる。
例えば、フレネルレンズ３１を透過する映像光は、光源の輝度分布に応じた輝度分布を有するが、一般には、光軸近傍の輝度が高く、光軸から離れる周辺部での輝度は低下している。そのため、映像光の輝度は中心Ｐ２近傍で高くなりやすい。
そこで、本実施形態では、中心Ｐ２に近い肉厚形成部３１Ｂの厚みを厚く設定することにより、光源の輝度分布に起因する輝度ムラを補正するようにしている。
【００２５】
また、一般に、レンズ部３１Ａの高さｈＡ（ｘ，ｙ）は、光軸Ｐ１から遠い輪帯ほど大きくなるので、光軸Ｐ１近傍に比して拡散度合が大きくなり、輝度ムラとなって現われやすい。
そこで、光軸Ｐ１に近い輪帯の拡散度合を増大するために光軸Ｐ１に近い肉厚形成部３１Ｂの厚みを厚く設定することにより、フレネルレンズ３１の輝度ムラを補正してもよい。
例えば、レンズ部３１Ａの光軸上のレンズ高さが１０μｍであり、もっとも光軸から遠い輪帯のレンズ高さが６０μｍであるとする。この場合には、最大で５０μｍの差があるから、例えば、光軸上のｈＢを５０μｍとし、もっとも光軸から遠い輪帯下のｈＢを０μｍとすることができる。また、最も遠い輪帯の平均的なレンズ高さを求めてその高さとの差をｈＢに当てることもできる。このようなｈＢの大きさは、輝度ムラが許容範囲に収まるように適宜設定することができる。
【００２６】
このようなフレネルレンズシート３０は、例えば、次のようにして製造することができる。
レンズ部３１Ａの形状を成形するための金型に、フィラー３１ｃが分散された紫外線硬化樹脂を供給する。そして、接合面３８に拡散層３３を形成した透明基板３２を、接合面３７が紫外線硬化樹脂に密着するように配置する。そして必要に応じて、例えばローラなどにより透明基板３２を押圧して、余分な紫外線硬化樹脂を排出する。
その状態で透明基板３２を通してＵＶ照明光源から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。
そして、紫外線硬化樹脂が硬化した後、金型から脱型する。
このような工程により、フレネルレンズシート３０が製造することができる。
【００２７】
次に、レンチキュラーレンズシート４０について説明する。
レンチキュラーレンズシート４０は、図２に示すように、フレネルレンズシート３０側から、拡散レンズ部４４、シート基板４２、遮光部４５、透明層４７、拡散層５２（光拡散部）、透明基板４８が略この順に層状に配置された平板状部材である。光軸方向から見た形状はフレネルレンズシート３０と同様な略長方形状とされている。
【００２８】
拡散レンズ部４４は、略半円柱状をなす複数のシリンドリカルレンズ４３が互いに略平行に配列され、上下方向（鉛直方向、図示の紙面垂直方向）に延されたもので、レンチキュラーレンズシート４０の入射面を構成している。
このような構成により、フレネルレンズシート３０から出射される映像光をスクリーンの左右方向（水平方向、図示の上下方向）に集光・拡散してストライプ状の光としてから拡散層５２に向けて出射できるようになっている。
【００２９】
遮光部（ＢＳ＝ブラック・ストライプ）４５は、複数のシリンドリカルレンズ４３が設けられたシート基板４２の裏面側に、各シリンドリカルレンズ４３の集光位置の間に形成されたストライプ状の非集光部を遮光するためにストライプ状に設けられた光吸収帯である。そして、各遮光部４５の間には、シリンドリカルレンズ４３によって集光された映像光が通過する通過部４６が形成され、拡散層５２に向けて拡散光として出射されるようになっている。
【００３０】
透明層４７は、通過部４６と拡散層５２とから出射された拡散光を所定距離だけ離して拡散層５２に入射するためのものである。
拡散層５２は、基材中に光拡散性の拡散材が分散配置されることによって構成されている。そして、拡散層５２に映像光が入射すると、入射した映像光をスクリーンの上下方向（鉛直方向）へ拡散できるようになっている。
【００３１】
拡散層５２は、透過面４６を透過した拡散光を左右方向および上下方向に拡散させるための光拡散性を有する板状またはシート状の光拡散部材を採用することができる。例えば、適宜の光拡散性を有する拡散層３３と同様の構成を採用することができる。例えば、拡散フィルムを採用する場合、
また拡散層５２は、樹脂に拡散材を分散し剥離シート上に設けた転写シートからの転写や樹脂に拡散材を分散した塗工液の塗工による形成方法も採用することができる。そして、形成される拡散層は、Haze30〜70％程度であれば採用することが可能である。
【００３２】
透明基板４８は、レンチキュラーレンズシート４０の支持基板であり、拡散層５２に近接して配置され、拡散レンズ部４４の変形を規制するための位置規制部材である。そして、拡散層５２から出射された上下左右方向にそれぞれ拡散する拡散光を、透過型スクリーン２０の前面側に向けて出射できるようになっている。
【００３３】
次に、本実施形態のリアプロジェクションテレビ１０の作用について、透過型スクリーン２０の作用を中心に説明する。
プロジェクタ１２から出射された映像光は、図１に示すように、反射鏡１３、１４により偏向され、透過型スクリーン２０に対して斜め下側から投射される。そして、フレネルレンズシート３０の拡散層３３に入射し光拡散され、透明基板３２内を透過する。
【００３４】
そして、接合面３７からフレネルレンズ３１に入射する。このとき、映像光は接合面３７上の入射位置座標（ｘ，ｙ）に応じて、式（１）で表されるような距離Ｔだけ進んで、レンズ面３１ａに到達する。
映像光は、距離Ｔだけ進んでレンズ面３１ａに到達するまでに、フレネルレンズ３１に添加されたフィラー３１ｃの光拡散作用により、さらに拡散される。フィラー３１ｃはフレネルレンズ３１に略均等に分散するように添加されているので、拡散度合は距離Ｔに比例している。
【００３５】
映像光がレンズ面３１ａに到達するとレンズ面３１ａにより屈折作用を受けてフレネルレンズシート３０からレンチキュラーレンズシート４０に向けて出射される。プロジェクタ１２の出射位置がフレネルレンズ３１の略焦点位置に配置されているので、フレネルレンズシート３０から出射される映像光は、光軸Ｐ１に略平行な光線を中心として所定の立体角内に拡散する拡散光となる。
このように、フレネルレンズ３１自体に光拡散機能を持たせることにより、透過光による像はある程度のボケが生じるものである。そのため、レンズ面３１ａに製作誤差があって透過光が像面上で設計値からずれた位置に到達しても、透過光はその近傍でぼかされるので、画質に及ぼす影響を低減することが可能となる。
例えば、レンズ面３１ａの輪帯の真円度誤差は、フレネルレンズ３１が大型化するほど増大し、映像光の像の微小な歪みとなる。またレンズ面３１ａの部分的な製作誤差は、画像のちらつきや微小輝点などの原因となる。
フレネルレンズ３１によれば、このような微小な製作誤差に基づく光路の誤差がぼかされ、それに伴って輝度ムラなどの画像の欠陥が平滑化され、視覚的に目立ちにくいものとなる。
また、レンズ製作誤差以外の原因による微小の輝度ムラがフレネルレンズ３１を入出射する映像光に発生した場合でも、フレネルレンズ３１の光拡散特性に応じて、微小な輝度ムラがぼかされ、輝度ムラが均される。そのため、フレネルレンズ３１と拡散レンズ部４４との近傍で発生する輝度ムラが原因となるシンチレーションを低減することができる。
【００３６】
レンチキュラーレンズシート４０に入射した映像光は、拡散レンズ部４４によりスクリーンの左右方向（水平方向）に集光されて、ストライプ状とされてから、通過部４６を透過しスクリーンの左右方向に拡散される。そして、拡散層５２に入射されることによりスクリーンの上下方向（鉛直方向）にも拡散されて透明基板４８から出射される。
このため、透過型スクリーン２０から前面側に、スクリーンの法線方向に対して、上下方向および左右方向にそれぞれ所定角度範囲に拡散する映像光が出射されるから、透過型スクリーン２０の前面では、所定の視野角の範囲内で映像光を鑑賞することが可能となる。
【００３７】
このように、本実施形態では、透過型スクリーン２０から出射される拡散光の拡散度合は、拡散層３３、フレネルレンズ３１および拡散層５２の３つの光拡散部の光拡散特性とを合成した特性となっている。
そのため、必要な拡散度合を３つの光拡散部の光拡散特性に適宜割り振ることができるという利点がある。すなわち、従来のように実質的に２つの光拡散部からなる場合に比べて、それぞれの光拡散部の拡散度合を低減することができる。
したがって、拡散層３３、５２のように層状の光拡散部であれば、拡散度合を低減してより層厚を薄くする設定することができる。これにより、透過型スクリーン２０の厚さを低減することができ、薄型化、軽量化を図ることができるという利点がある。
【００３８】
また、それぞれの光拡散部は、透明基板３２、拡散レンズ部４４を隔てて離間されている。そのため、離間部の光路長に応じて、拡散範囲が増大されるので、比較的小さな光拡散性を有する光拡散部であっても、光拡散作用を高めることができるという利点がある。
特に、入射側ほど光拡散性が高くなるので、入射側ほど拡散度合を低減することができる。
ただし、必要以上に離間させるとフレネルレンズ３１と拡散レンズ部４４とが離間することになり、画像にボケが生じるので、拡散層３３、５２の間隔は、２ｍｍ未満とすることが好ましい。
【００３９】
このように、本実施形態では、フレネルレンズ３１の拡散度合を低減することができるので、フレネルレンズ３１に光拡散性を持たせることで生じる解像度および鮮鋭度の低下を低減することができる。
また、透明基板３２の両面に拡散層３３、フレネルレンズ３１が形成されているので、それぞれの面における内部反射光は、反対側に到達したとき拡散されるから、迷光成分が低減されるという利点がある。
【００４０】
また、映像光が通過する距離Ｔは、肉厚形成部３１Ｂの厚さｈＢ（ｘ，ｙ）の分布により、フレネルレンズ３１の中心Ｐ２近傍の輝度と中心Ｐ２から離れた位置での輝度との差が許容範囲となるように調整されているので、プロジェクタ１２の光源に輝度分布があっても、映像光は略均一な輝度分布に補正されている。
【００４１】
次に、本実施形態の第１変形例について説明する。
図５は、本発明の実施形態の第１変形例に係る透過型スクリーンの構成を説明するための図２と同方向断面視の部分断面説明図である。
【００４２】
本変形例の透過型スクリーン２００は、上記実施形態の透過型スクリーン２０のレンチキュラーレンズシート４０に代えて、レンチキュラーレンズシート４００（光拡散レンズアレイ）を備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
レンチキュラーレンズシート４００は、レンチキュラーレンズシート４０の拡散層５２と透明基板４８とを入れ替え、透明層４７と透明基板４８を接合し、その接合面と反対側に拡散層５２を装着してなるものである。
【００４３】
本変形例によれば、上記実施形態に比べて、拡散層５２と、拡散層３３およびフレネルレンズ３１との離間距離を透明層４８の厚さ分だけ大きくとることができる。そのため、それぞれの光拡散作用を向上させることができる。
また、透過型スクリーン２００の映像光の入射面および出射面にそれぞれ拡散層３３、５２を配置するので、透過型スクリーン２００の厚さの範囲で、２つの光拡散部の離間距離を最大化することができる。そのため、透過型スクリーン２００の厚さの割に光拡散性を向上することができる。そのため、シンチレーションや輝度ムラを防止しつつ効率的に薄型化を図ることができるという利点がある。
【００４４】
次に、本実施形態の第２変形例について説明する。
図６は、本発明の実施形態の第２変形例に係る透過型スクリーンの構成を説明するための図２と同方向断面視の部分断面説明図である。
【００４５】
本変形例の透過型スクリーン２２０は、上記実施形態の透過型スクリーン２０のレンチキュラーレンズシート４０に代えて、レンチキュラーレンズシート４０１（光拡散レンズアレイ）を備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
レンチキュラーレンズシート４０１は、レンチキュラーレンズシート４０の拡散層５２に代えて透明フィルム４９を設け、透明基板４８において映像光の出射面に拡散層５２を設けたものである。
本変形例は、上記実施形態と同様に、拡散レンズ部４４を透明基板４８により位置規制して配置する構成により、透過型スクリーンの入出射面に光拡散部を形成した例となっている。拡散層５２を透明基板４８に設けるので、例えば拡散フィルムを貼り付けるなどして容易に形成することができる。
また、拡散層５２は、透過型スクリーン２２０の必要に応じて傷を防止する保護層を兼ねるハードコート層としてもよいし、写り込みを防止するための反射防止層を兼ねるようにしてもよい。
【００４６】
本変形例によれば、第１変形例と同様に、拡散層５２と、拡散層３３およびフレネルレンズ３１との離間距離を透明層４８の厚さ分だけ大きくとることができるので、光拡散作用を向上させることができる。
また、透過型スクリーン２２０の厚さの範囲で、２つの光拡散部の離間距離を最大とすることができるので、シンチレーションや輝度ムラを防止しつつ効率的に薄型化を図ることができるという利点がある。
【００４７】
次に、本実施形態の第３変形例について説明する。
図７は、本発明の実施形態の第３変形例に係る透過型スクリーンの構成を説明するための図２と同方向断面視の部分断面説明図である。
【００４８】
本変形例の透過型スクリーン２４０は、上記の第１変形例のレンチキュラーレンズシート４００に代えて、レンチキュラーレンズシート４０２（拡散レンズアレイ）を備えるものである。上記第１の変形例と異なる点を中心に説明する。
レンチキュラーレンズシート４０２は、レンチキュラーレンズシート４００のシリンドリカルレンズ４３に代えて、シリンドリカルレンズ４３０を備えたものである。
シリンドリカルレンズ４３０は、光透過性の母材樹脂にフィラー３１ｃを分散させることにより、光拡散性を付与している。
このため、本変形例は、フレネルレンズシートに２つの光拡散部を、光拡散レンズアレイに２つの光拡散部をそれぞれ有する合計４つの光拡散部を備えた例となっている。
シリンドリカルレンズ４３０は、例えば、フレネルレンズ３１と同様にして樹脂成形などによりシート基板４２上に形成することができる。
【００４９】
本変形例によれば、４つの光拡散部を形成することにより、各光拡散部の光拡散性を低減しつつ、全体として必要な光拡散特性を実現することができる。
【００５０】
なお、上記の説明では、フレネルレンズ３１の例として、肉厚形成部３１Ｂが接合面３７上の位置により変化する場合について説明したが、肉厚形成部３１Ｂの高さｈＢを一定（０を含む）としてもよい。この場合、レンズ高さの変化に応じて輝度分布が生じるが、本発明では、フレネルレンズ３１以外に２つ以上の光拡散部を設けるので、フレネルレンズ３１の拡散度合を低減できるから、輝度分布の幅を低減して許容範囲に収めることが可能となる。
【００５１】
また、上記の説明では、フレネルレンズシートの例として、フレネルレンズシートの中心Ｐ２とフレネルレンズシートの光軸Ｐ１とをずらしてレイアウトすることにより比較的薄型に構成されたリアプロジェクションテレビ１０に用いるため、フレネルレンズ部の光軸Ｐ１がフレネルレンズシートの外部に位置する例で説明したが、本発明のフレネルレンズシートは、光軸がシート内に存在する場合にも当然に適用できるものである。
図８（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る投射型ディスプレイの概略構成を説明するための投射光学系の光軸を含む断面視の模式説明図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の投射型ディスプレイに用いる透過型スクリーンの平面説明図である。
【００５２】
本実施形態のリアプロジェクションテレビ６０は、リアプロジェクションテレビ１０の透過型スクリーン２０に代えて、光軸Ｐ１が中心に配置されたフレネルレンズシートと上記実施形態のレンチキュラーレンズシート４０とからなる透過型スクリーン６１を備える。すなわち、図８（ｂ）に示すように、透過型スクリーン６１を平面視した状態では、フレネルレンズシートの溝底Ｖ…が同心円状に形成されている。本実施形態のフレネルレンズシートは、光軸Ｐ１の位置以外は上記の実施形態のフレネルレンズシート３０と全く同様な構成を有する。
このような構成によれば、プロジェクタ１２の光軸とフレネルレンズシートの光軸Ｐ１とが一致するので、肉厚形成部をフレネルレンズシートの中心Ｐ２に対して略対称に形成することにより、フレネルレンズ部の高さの違いによる輝度分布とプロジェクタ１２の光源に起因する輝度分布とを同時に補正することができるという利点がある。
【００５３】
また、上記の説明では、フレネルレンズ部を樹脂成形により形成する例で説明したが、フレネルレンズ部の製造方法は、樹脂成形に限定されるものではない。例えば、予めフィラー３１ｃが分散された透明樹脂平板を切削加工して製造してもよい。
【００５４】
また、上記の説明では、拡散層３３、５２などの光拡散部を層状に形成され、その厚さ方向に光が透過する際に拡散する場合の例で説明したが、光拡散部は表面または界面において光拡散作用を有する表面拡散面または界面拡散面を含むものであってもよい。
図９は、表面拡散面を有するフレネルレンズシートの例について説明するための断面説明図である。
【００５５】
フレネルレンズシート３００は、上記実施形態のフレネルレンズシート３０の拡散層３３に代えてマット面３２Ａ（光拡散部）を備えるものである。
マット面３２Ａは、例えば、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に規定される十点平均粗さＲｚ）が２〜６μｍ、６０°入射による光沢度（ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１−１９９７）が６０以下に設定されている構成を採用することができる。
マット面３２Ａの形成方法は、例えば、透明基板３２の表面にエンボスロールの凹凸を転写して形成してもよいし、サンドブラストなどにより凹凸を形成してもよい。また、表面にマット面が加工された表面拡散フィルムを接合面３８に、例えば粘着層などを介して装着した構成としてもよい。
このようにすれば、光拡散部を薄く形成することができるため透過型スクリーンを薄型化することができるという利点がある。
【００５６】
また、表面拡散面または界面拡散面は、光拡散レンズアレイの側に設けてもよい。例えば、拡散層５２に代えてマット面３２Ａと同様のマット面を形成してもよいし、透明フィルム４９に代えて一方の面が粗面とされたＰＥＴフィルムなどを用いてもよい。
【００５７】
また、上記の第３変形例の説明では、光拡散部を４つ有するものとして説明したが、必要に応じていずれかの光拡散部を省略してもよい。
【００５８】
また、上記の実施形態およびその第１、第３変形例では、光拡散部を３つ有するものとして説明したが、３つ以上備えていてもよい。
また、上記に記載したすべての光拡散部は、可能であれば、本発明の技術的思想の範囲で、どのように組み合わせて用いてもよい。
【００５９】
また、上記の説明では、フレネルレンズ部が場所により光拡散性が異なる構成を有する例で説明したが、必要であれば、他の光拡散部においても、光拡散特性を映像光が透過する位置（ｘ，ｙ）に応じて可変してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係る投射型ディスプレイについて説明するための投射光学系の光軸を含む模式断面説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成について説明するための図１における紙面垂直方向に沿う断面説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るフレネルレンズシートの詳細形状について説明するための断面説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るフレネルレンズシートとプロジェクタとの位置関係について説明するための斜視模式説明図である。
【図５】本発明の実施形態の第１変形例に係る透過型スクリーンの構成を説明するための図２と同方向断面視の部分断面説明図である。
【図６】本発明の実施形態の第２変形例に係る透過型スクリーンの構成を説明するための図２と同方向断面視の部分断面説明図である。
【図７】本発明の実施形態の第３変形例に係る透過型スクリーンの構成を説明するための図２と同方向断面視の部分断面説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る投射型ディスプレイの概略構成を説明するための投射光学系の光軸を含む断面視の模式説明図およびその投射型ディスプレイに用いる透過型スクリーンの平面説明図である。
【図９】表面拡散面を有するフレネルレンズシートの例について説明するための断面説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０、６０  リアプロジェクションテレビ（投射型ディスプレイ）
１２  プロジェクタ
２０、６１、２００、２２０、２４０  透過型スクリーン
３０、３００  フレネルレンズシート
３１  フレネルレンズ（フレネルレンズ部）
３１Ａ  レンズ部
３１Ｂ  肉厚形成部
３１ｃ  フィラー（光拡散材）
３１ｄ  母材樹脂（レンズ母材）
３２、４８  透明基板
３２Ａ  マット面（光拡散部）
３３、５２  拡散層（光拡散部）
４０、４００、４０１、４０２  レンチキュラーレンズシート（光拡散レンズアレイ）
４３  シリンドリカルレンズ
４４  拡散レンズ部
４５  遮光部
４６  通過部
Ｐ１  光軸
Ｐ２  中心
Ｓ  包絡面
Ｖ  溝底
【図１】
2006215165.tif 000003
【図２】
2006215165.tif 000004
【図３】
2006215165.tif 000005
【図４】
2006215165.tif 000006
【図５】
2006215165.tif 000007
【図６】
2006215165.tif 000008
【図７】
2006215165.tif 000009
【図８】
2006215165.tif 000010
【図９】
2006215165.tif 000011