(57)【要約】【課題】１次モアレと２次モアレを共に低減することができる透過型スクリーン及びこれを用いた背面投射型映像表示装置を提供する。【解決手段】透過型スクリーン１０３のフレネルレンズシート１０１は、支持基板２の光入射側と対向する面に一定のピッチで同心状に配列された断面形状が三角形の多数の単位レンズ１を備え、その光軸中心Ｏ１がスクリーン画面の中心Ｏ２からスクリーン画面の上下方向にオフセットされた形状に構成される。レンチキュラーレンズシート１０２は、光拡散板１０２ａのフレネルレンズシート１０１と対向する面に水平方向に一定のピッチで配列された断面形状が半円柱形の多数の単位レンズ１０２ｂを備える。そして、単位レンズ１のピッチＰｆ、単位レンズ１０２ｂのピッチＰｌ、画面上の水平方向の画素ピッチＰｈｐ、画面上の垂直方向の画素ピッチＰｖｐを請求項１に示す式の範囲に決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が三角形を呈し該三角形の頂部が光入射側に突出する複数の第１単位レンズを一定のピッチで同心状に配列してなり、入射光を平行な光に変換して平行光として出射する全反射型のフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートの光出射側に対向して配置され前記平行光を拡散する複数の第２単位レンズを一定のピッチで直線状に配列してなるレンチキュラーレンズシート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は、該フレネルレンズシートの光軸中心が上下方向に張設されたスクリーン画面の中心より上下方向にオフセットされた形状に構成され、
前記第１単位レンズのピッチをＰｆとし、前記第２単位レンズのピッチをＰｌとし、かつスクリーン画面上の水平方向の画素ピッチをＰｈｐとし、スクリーン画面上の上下方向の画素ピッチをＰｖｐとしたとき、これら各ピッチが次式
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で示される関係にあることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
前記フレネルレンズシートと前記レンチキュラーレンズシートの間に可視光に対して透光性のある支持体が配設されていることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
互いに隣接する前記第１単位レンズとの間に、前記フレネルレンズシートの光軸と直角な方向に対して平行な平坦面が設けられていることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
【請求項４】
前記各第１単位レンズの頂角は一定の角度範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
【請求項５】
映像光を投射するプロジェクタと、前記プロジェクタの光投射方向に配置され、請求項１乃至４の何れか１項に記載の透過型スクリーンとを備えることを特徴とする背面投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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からなる透過型スクリーン及びこれを用いたプロジェクション方式による背面投射型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背面投射型映像表示装置、例えば背面投射型テレビに用いられている透過型スクリーンは、一般的に、入射光を平行な光に変換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の光出射側に対向して配置され、フレネルレンズシートからの出射光を拡散するレンチキュラーレンズシートとから構成されている。
【０００３】
フレネルレンズシートは、一般にフレネルレンズ層と支持基材とを積層することで構成され、フレネルレンズ層は、支持基板の一方の面に微細なピッチで同心円状に配置されたコーン状のプリズムアレイ形状を呈している。特に全反射型フレネルレンズシートは、光学エンジン（プロジェクタ）からの光が入射する面に断面形状が三角形を呈するレンズを一定のピッチで同心円状に多数配列した構造になっている。
また、レンチキュラーレンズシートは、拡散板と、この拡散板の一方の面に一定ピッチで配列された半円柱状のシリンドリカルレンズとから構成されている。
【０００４】
このようなフレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートは、コーン状のプリズムアレイであれ、鋸歯状のレンズであれ、それぞれ微細な凹凸形状を有しているため、光学エンジンから出射される光の光軸方向に光学的に密着して配列した場合、１次モアレを発生する問題がある。
さらに、スクリーン上の画素と上述した１次モアレとのモアレにより２次モアレが同時に発生するという問題もある。
【０００５】
上述した１次モアレ及び２次モアレを確実に回避するようなフレネルレンズピッチ、レンチキュラーレンズピッチ、スクリーン上の画素ピッチを計算により決定するのは、通常困難である。
そこで、通常、１次モアレの低減を考慮し、フレネルレンズシートのレンズピッチＰｆと、レンチキュラーレンズシートのピッチＰｌの関係を１次モアレが最小となるようなピッチに設定することが多い（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２７５７４０号公報
【特許文献２】特開２００２−０９０８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、１次モアレの計算後、２次モアレを考慮した場合、すでにフレネルレンズシートのレンズピッチＰｆと、レンチキュラーレンズシートのピッチＰｌは決定しているため、２次モアレ低減のための自由度が低く、２次モアレの低減は困難となる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、１次モアレと２次モアレを共に低減することができる透過型スクリーン及びこれを用いた背面投射型映像表示装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、断面形状が三角形を呈し該三角形の頂部が光入射側に突出する複数の第１単位レンズを一定のピッチで同心状に配列してなり、入射光を平行な光に変換して平行光として出射する全反射型のフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートの光出射側に対向して配置され前記平行光を拡散する複数の第２単位レンズを一定のピッチで直線状に配列してなるレンチキュラーレンズシート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は、該フレネルレンズシートの光軸中心が上下方向に張設されたスクリーン画面の中心より上下方向にオフセットされた形状に構成され、前記第１単位レンズのピッチをＰｆとし、前記第２単位レンズのピッチをＰｌとし、かつスクリーン画面上の水平方向の画素ピッチをＰｈｐとし、スクリーン画面上の上下方向の画素ピッチをＰｖｐとしたとき、これら各ピッチが次式
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で示される関係にあることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズシートと前記レンチキュラーレンズシートの間に可視光に対して透光性のある支持体が配設されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の透過型スクリーンにおいて、互いに隣接する前記第１単位レンズとの間に、前記フレネルレンズシートの光軸と直角な方向に対して平行な平坦面が設けられていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の透過型スクリーンにおいて、前記各第１単位レンズの頂角は一定の角度範囲内に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、背面投射型映像表示装置であって、映像光を投射するプロジェクタと、前記プロジェクタの光投射方向に配置され、請求項１乃至４の何れか１項に記載の透過型スクリーンとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる透過型スクリーン及びこれを用いた背面投射型映像表示装置によれば、フレネルレンズシートを全反射型とし、かつフレネルレンズシートの光軸中心を上下方向に張設されたスクリーン画面の中心より上下方向にオフセットさせる構成にし、さらに、第１単位レンズのピッチＰｆ、第２単位レンズのピッチＰｌ、スクリーン画面上の水平方向の画素ピッチＰｈｐ、スクリーン画面上の上下方向の画素ピッチＰｖｐを請求項１に示した式の範囲に決定することにより、１次モアレ及び２次モアレの出現を回避し、抑制できるとともに映像の再現性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる透過型スクリーン及びこれを用いた背面投射型映像表示装置（背面投射型テレビジョン）の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明にかかる透過型スクリーン及び背面投射型映像表示装置は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明にかかる透過型スクリーンを用いた背面投射型映像表示装置の構成を示す概略側面図、図２は本発明にかかる透過型スクリーンの第１の実施の形態を示す斜視図、図３は第１の形態におけるフレネルレンズシートの光入射側から見た正面図である。
【００１４】
図１において、背面投射型映像表示装置１０４は、ハウジング６と、このハウジング６内の前部に装着された透過型スクリーン１０３と、ハウジング６内の後部に装着された光源としてのプロジェクタ４とを備えており、プロジェクタ４から投射される映像光は、ハウジング６内に配設された反射鏡７，８によって反射されて透過型スクリーン１０３の背面に入射させることにより、この透過型スクリーン１０３の前面側に位置する観察者が、ス透過型スクリーン１０３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ている。
【００１５】
透過型スクリーン１０３は、図１及び図２に示すように、入射光を平行な光に変換して平行光として出射する全反射型のフレネルレンズシート１０１と、このフレネルレンズシート１０１の光出射側に対向して配置され平行光を所定のアスペクト比に拡散して出射するレンチキュラーレンズシート１０２とを備える。
【００１６】
フレネルレンズシート１０１は、図２及び図３に示すように、水平方向に長尺な長方形状の透明な支持基板２と、この支持基板２の光入射側と対向する面に一定のピッチで同心状に配列された、断面形状が三角形で該三角形の頂部がプロジェクタ４からの光入射側へ突出する多数の単位レンズ１（特許請求の範囲に記載した第１単位レンズに相当する）とから構成されている。そして、フレネルレンズシート１０１は、その光軸中心Ｏ１が上下方向に張設されたスクリーン画面の中心Ｏ２より上下方向、すなわち中心Ｏ２より下方にオフセットされた形状に構成されている。これにより、単位レンズ１は光軸の中心Ｏ１を中心にして上方へ同心に配列された形状を呈する。
【００１７】
また、レンチキュラーレンズシート１０２は、図２に示すように、水平方向に長尺な長方形状の光拡散板１０２ａと、この光拡散板１０２ａのフレネルレンズシート１０１と対向する面に水平方向に一定のピッチで配列され、断面形状が半円柱形でフレネルレンズシート１０１側に凸状の多数の単位レンズ１０２ｂ（特許請求の範囲に記載した第１単位レンズに相当する）とから構成されている。これにより、光拡散板１０２ａの光出射側から見たとき、単位レンズ１０２ｂはフレネルレンズシート１０１の単位レンズ１と交差するように配列される。
【００１８】
このように構成された透過型スクリーン１０３において、単位レンズ１のピッチをＰｆ、単位レンズ１０２ｂのピッチをＰｌ、スクリーン画面上の水平方向の画素ピッチをＰｈｐ、スクリーン画面上の垂直方向の画素ピッチをＰｖｐとしたとき、これら各ピッチは次式
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で示される関係にある。
【００１９】
従来のフレネルレンズシートの光軸中心はスクリーンの画面中心Ｏ２とがほぼ一致しているものがほとんどであるが、本発明にかかるフレネルレンズシート１０１は、図３に示すようなオフセット型のフレネルレンズシートとなるため、水平方向より上下方向にレンズ構造が集中する。その度合は画面中心Ｏ２と光軸中心Ｏ１との間の距離が大きくなればなるほど、上下方向にレンズ構造が集中する。
【００２０】
このように画面中心Ｏ２が光軸中心Ｏ１からオフセットしたオフセット型のフレネルレンズシート１０１とレンチキュラーレンズシート１０２とを組み合わせた場合、フレネルレンズシート１０１のレンズ構造は主に上下方向であり、レンチキュラーレンズシート１０２のレンズ構造は水平方向であるため、上述した１次モアレの出現が従来のような画面中心と光軸中心がほぼ一致しているフレネルレンズシートを使用した場合と比較して小さくなる。また、全反射型のフレネルレンズシート１０１の場合、レンズ面が従来と比較して逆の側である光軸方向にあるため、レンチキュラーレンズシート１０２との距離をとることができ、上述した１次モアレをさらに低減させることができる。
【００２１】
また、本実施の形態においては、単位レンズ１のピッチＰｆ、単位レンズ１０２ｂのピッチＰｌ、スクリーン画面上の水平方向の画素ピッチＰｈｐ、スクリーン画面上の上下方向の画素ピッチＰｖｐを上記した式の範囲に決定することにより、計算上１次モアレの出現を最大とすることで、２次モアレを最大限低下させることができる。また、１次モアレの出現が最大となるのは、あくまでも計算上であり、本発明のような全反射型であり、且つオフセット型のフレネルレンズシートの場合には、その構造上１次モアレがほとんど出現することがないため、１次モアレ、２次モアレ共に低減させることができる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図４は本発明にかかる透過型スクリーンの第２の実施の形態を示す縦断側面図である。
この実施の形態における透過型スクリーン１０３は、図４に示すように、上記第１の実施の形態と同様に、支持基板２と、この支持基板２の光入射側と対向する面に一定のピッチで同心円状に配列された断面形状が三角形の多数の単位レンズ１とを有するフレネルレンズシート１０１と、このフレネルレンズシート１０１の光出射側に対向して配置されたレンチキュラーレンズシート１０２とを備え、さらに、このフレネルレンズシート１０１とレンチキュラーレンズシート１０２との間に透明支持基板３を設けてなるものである。
【００２３】
このような構造の透過型スクリーン１０３においては、フレネルレンズシート１０１とレンチキュラーレンズシート１０２との間に透明支持基板３が設けられることによって、フレネルレンズシート１０１とレンチキュラーレンズシート１０２の距離を離し、さらにモアレを低減することが可能となる。
【００２４】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の透過型スクリーンにおけるフレネルレンズシートの他の実施の形態を示す縦断側面図である。
この実施形態におけるフレネルレンズシート１０１は、図５に示すように、支持基板２と、この支持基板２の光入射側と対向する面に一定のピッチで同心円状に配列された断面形状が三角形の多数の単位レンズ１を有し、そして、互いに隣接する各単位レンズ１との間には、フレネルレンズシート１０１の光軸と直角な方向に対して平行な平坦面５がそれぞれ設けられている。
【００２５】
このような構造の透過型スクリーン１０３においては、隣接する単位レンズ１との間に平坦面５を有することにより、レンズピッチの構造を複雑化し、さらにモアレを低減することができる。
【００２６】
（実施例１）
次に、本発明の実施例について説明する。
表１は、フレネルレンズシート１０１の単位レンズ１のピッチＰｆ、レンチキュラーレンズシート１０２の単位レンズ１０２ｂのピッチＰｌ、スクリーン画面上の水平方向の画素ピッチＰｈｐ、スクリーン画面上の上下方向の画素ピッチＰｖｐを変化させた場合の１次モアレ及び２次モアレを比較したものである。
実験１については、１次モアレは回避できたものの、２次モアレは薄っすらとモアレを確認することができた。実験２においては、レンチキュラーレンズシート１０２の単位レンズ１０２ｂのピッチＰｌとフレネルレンズシート１０１の単位レンズ１のピッチＰｆが同一であり、この場合、１次モアレは出現したものの、通常の映像観察においては許容範囲内であり、しかも、２次モアレについても回避することができた。実験２については請求項１に示した式で、ｌ＝ｎ（ｍは任意の自然数）の場合について示したものである。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
（実施例２）
表２は、フレネルレンズシート１０１の互いに隣接する単位レンズ間に平坦面５が有りか無しかによるモアレの確認を行った。実験１のように、互いに隣接する単位レンズ間に平坦面５がない場合と比較し、実験２のように、互いに隣接する単位レンズ間に平坦面５を設けた場合には、２次モアレだけでなく１次モアレについても低減していることを確認できた。
【００２９】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかる透過型スクリーンを用いた背面投射型映像表示装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】本発明にかかる透過型スクリーンの第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の形態におけるフレネルレンズシートの光入射側から見た正面図である。
【図４】本発明にかかる透過型スクリーンの第２の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図５】本発明の透過型スクリーンにおけるフレネルレンズシートの他の実施の形態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１……単位レンズ、２……支持基板、３……透明支持基板、４……プロジェクタ、５……平坦面、６，７……反射鏡、１０１……フレネルレンズシート、１０２……レンチキュラーレンズシート、１０２ａ……光拡散板、１０２ｂ……単位レンズ、１０３……透過型スクリーン、１０４……背面投射型映像表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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