(57)【要約】【課題】画像発生源の有効画面サイズが小さく、投写レンズの口径Ｄが小さくなってくるとスペックルと呼ばれる画像妨害が発生する。【解決手段】レンチキュラーレンズシートの拡散材の層を２層とし、画像観視側（フレネルレンズシートと反対側）の拡散材の屈折率を基材の屈折率との差の絶対値が０．０３以下で且つ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成した。また、レンチキュラーレンズシートの拡散材の層を２層とし、フレネルレンズシート側の拡散材の屈折率を基材の屈折率との差の絶対値が０．０８以上で且つ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成した。これにより、画像発生源に投写型ブラウン管に替わって反射型や透過型の液晶パネル、微小なミラーを複数備えた表示素子等の画像変調素子が用いてもスペックルの発生が少ない画像表示装置を得る事が出来る。【選択図】  図１
2004271923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投写する光学部品と、前記光学部品から投写された投写映像を映出する背面投写型スクリーンとを備え、
前記背面投写型スクリーンは、少なくとも画像発生源側に配置されたフレネルレンズシートと、画像観視側に配置されたレンチキュラーレンズシートとを含み、該レンチキュラーレンズシートは、それぞれ拡散材を含有する２つの拡散層を含み、
前記２つの拡散層のうち、画像観視側に位置する拡散層に含まれる拡散材の屈折率と該拡散層の基材の屈折率との差の絶対値が０．０３以下であり、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像表示装置において、前記レンチキュラーレンズシートを３層とし、最もフレネルレンズ側に位置する層を、拡散材を含まない透明材からなるレンチキュラーレンズ層とし、残りの２層を拡散層とし、前記画像観視側に位置する拡散層の拡散材の屈折率と該拡散層の基材の屈折率との差の絶対値が０．０３以下であり、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像表示装置において、前記レンチキュラーレンズ層は、そのフレネルレンズ側の面に、画面垂直方向に延び、かつ拡散材を含有しない複数のレンチキュラーレンズが設けられ、そのフレネルレンズとは反対側の面の所定位置にブラックストライプが設けられ、該レンチキュラーレンズ層と前記フレネルレンズ側に位置する拡散層とを、粘着材で接着して構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記画像観視側に位置する拡散層の基材を着色したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置において、前記フレネルレンズ側に位置する拡散層の拡散材の屈折率と該拡散層の基材の屈折率との差の絶対値が０．０８以上であり、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
光学部品から投写された投写映像を映出する背面投写型スクリーンにおいて、少なくとも画像発生源側に配置されたフレネルレンズシートと、画像観視側に配置されたレンチキュラーレンズシートとを含み、該レンチキュラーレンズシートは、それぞれ拡散材を含有する２つの拡散層を含み、
前記２つの拡散層のうち、画像観視側に位置する拡散層に含まれる拡散材の屈折率と該拡散層の基材の屈折率との差の絶対値が０．０３以下であり、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことを特徴とする背面投写型スクリーン。
【請求項７】
請求項６記載の背面投写型スクリーンにおいて、前記レンチキュラーレンズシートを３層とし、最もフレネルレンズ側に位置する層を、拡散材を含まない透明材からなるレンチキュラーレンズ層とし、残りの２層を拡散層とし、前記画像観視側に位置する拡散層の拡散材の屈折率と該拡散層の基材の屈折率との差の絶対値が０．０３以下であり、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことを特徴とする背面投写型スクリーン。
【請求項８】
請求項７記載の背面投写型スクリーンにおいて、前記レンチキュラーレンズ層は、そのフレネルレンズ側の面に、画面垂直方向に延び、かつ拡散材を含有しない複数のレンチキュラーレンズが設けられ、そのフレネルレンズとは反対側の面の所定位置にブラックストライプが設けられ、該レンチキュラーレンズ層と前記フレネルレンズ側に位置する拡散層とを、粘着材で接着して構成したことを特徴とする背面投写型スクリーン。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載の背面投写型スクリーンにおいて、前記画像観視側に位置する拡散層の基材を着色したことを特徴とする背面投写型スクリーン。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれかに記載の背面投写型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ側に位置する拡散層の拡散材の屈折率と、該拡散層の基材の屈折率との差の絶対値が０．０８以上であり、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことを特徴とする背面投写型スクリーン。
【請求項１１】
光学部品から投写された画像発生源の映像を映出する背面投写型スクリーンにおいて、
少なくとも、画像発生源側に配置されたフレネルレンズシートと、画像観視側に配置されたレンチキュラーレンズシートとを含み、該レンチキュラーレンズシートは、それぞれ拡散材を含有する第１及び第２の拡散層を含み、
前記第１の拡散層に含有される拡散材と、前記第２の拡散層に含有される拡散材とは、互いに屈折率が異なることを特徴とする背面投写型スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投写する光学部品と、前記光学部品から投写された投写映像を映出する背面投写型スクリーンとを備えた画像表示装置、及びこの画像表示装置に用いられる背面投写型スクリーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型画像発生源としての投写型ブラウン管や液晶表示装置などに表示された画像を投写レンズ等により拡大し、背面投写型スクリーンに投写する画像表示装置は、近年画質の向上が著しく、家庭用、業務用に普及が進んでいる。
【０００３】
以下、図８及び図９を用いて、従来技術による画像表示装置について説明する。図８は従来技術による画像表示装置の一部断面斜視図、図９は従来技術による背面投写型スクリーンの構造を示す模式図である。図８において、５１は画像発生源、５２は前記画像発生源の映像を拡大投写する投写レンズ、５３は前記投写レンズ５２から投写された投写映像を映出する背面投写型スクリーン、５４は画像表示装置の奥行を低減するために設けられた反射ミラー、５５はこれらの装置を所定位置に固定する筐体である。画像発生源５１は投写型ブラウン管や液晶表示装置などから構成され小型の画像を表示する。投写レンズ５２は前記画像を背面投写型スクリーン５３に投写するが、一般に投写距離が長いことから、画像表示装置の奥行を低減するために反射ミラー５４がその光路の途中に設けられている。
【０００４】
図９は従来技術による背面投写型スクリーン５３の構造を示す模式図である。図において５６はフレネルレンズシート、５７はレンチキュラーレンズシート、５８は前記レンチキュラーレンズシート５７の画像観視側に設けられたブラックストライプである。矢印ａの方向から投写される拡大投写映像（図示せず）は、フレネルレンズシート５６で略平行光ないし若干内側を向く光に変換されレンチキュラーレンズシート５７に入射する。レンチキュラーレンズシート５７は図のようにスクリーン画面垂直方向を長手方向とするレンチキュラーレンズをスクリーン画面水平方向に複数配列された形状になっており、前記映像光をスクリーン画面水平方向に拡散する働きをする。また、レンチキュラーレンズシート５７には拡散材５９が練り込まれており、前記映像光をスクリーン画面水平及び垂直方向に拡散する働きをする。
【０００５】
このようなスクリーンにおいては、以下に詳述するスペックルと呼ばれる画像妨害が発生する。このスペックル妨害の対策については、例えば下記特許文献１または２に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１６８２８２号公報
【特許文献２】特開平１１−３８５１２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記画像発生源５１には有効画面サイズが５〜７インチ程度の赤、緑、青の投写型ブラウン管が用いられてきたが、近年投写型ブラウン管に替わって反射型や透過型の液晶パネル、微小なミラーを複数備えた表示素子等の画像変調素子が用いられるようになってきた。このような画像変調素子はその有効画面サイズが１インチ前後と小さく、またその出射光は投写型ブラウン管に比べコリメート光に近いため前記投写レンズ５２も小型で高Ｆ値（Ｆ値はレンズの明るさを表す数値であり、レンズの焦点距離ｆとレンズの口径Ｄの比ｆ／Ｄに等しい。高Ｆ値とは、焦点距離ｆが同じであればレンズの口径Ｄが小さいことを表している。レンズに入射する光がコリメート光に近ければ、レンズの口径Ｄが小さくとも明るさを確保する事ができる。）になってきている。画像発生源５１の有効画面サイズが小さく投写レンズ５２の口径Ｄが小さくなってくるとスペックルと呼ばれる画像妨害が発生する。
【０００８】
スペックルは空間的に離れたところにある微小な拡散要素で散乱した光が、後方の１点に作用して互いに干渉して生じる。言い換えれば画像発生源５１上の任意の１点から出た光がスクリーン上の２点を通って干渉する訳であるから画像発生源５１が小さくなって出射光の面密度が高くなれば高くなるほど、レンズの口径Ｄが小さくなればなるほど干渉は強くなり、スペックルのコントラストも大きくなっていく。
【０００９】
スペックルを低減するには画像発生源５１の有効画面サイズを大きくしたり、レンズの口径Ｄを大きくしたりする必要があるが、画像発生源５１に画像変調素子を用いるというトレンドに反することになる。そこでスクリーン上の２点から出た光が互いに干渉しないようにするか、もしくは干渉した光を更に拡散させホワイトノイズにしてしまう対策がとられている。前者の対策については、上記特許文献１に開示されているように、背面投写型スクリーン５３を構成するレンチキュラーレンズシート５７に拡散材５９を練り込まず、該レンチキュラーレンズの焦点距離のほぼ３倍以上はなれた位置に拡散層を設けると言うもので、スペックルの原因になる拡散材に入射する光線の方向をレンチキュラーレンズで大きくして干渉しないようにしている。この方法はスペックルの発生原因を取り除くことであり極めて効果的であるが、拡散層を該レンチキュラーレンズの焦点距離のほぼ３倍以上はなれた位置に設けなければならず、解像度が大幅に劣化すると言う新たな課題が生じた。
【００１０】
また後者の対策については、上記特許文献２に開示されているように、背面投写型スクリーン５３を構成するレンチキュラーレンズシート５７に拡散材５９を単純に練り込むのではなく、透明中間層をもつ３層構造にして第１層の拡散層で発生したスペックルを第３層の拡散層で隠蔽するようにしている。この方法も解像度が劣化するだけでなく、観視側にある拡散層が外光により白く見え明るい場所でのコントラスト性能が劣化すると言った課題が生じた。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、解像度やコントラスト性能の低下を抑えつつスペックルの発生を低減せしめた背面投写型スクリーン、及びそれを用いた画像表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明では、背面投写型スクリーンを構成するレンチキュラーレンズシートの拡散材の層を２層とし、画像観視側（フレネルレンズシートと反対側）に位置する拡散材の屈折率と、その拡散層の基材の屈折率との差の絶対値を０．０３以下とし、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成した。
【００１３】
更に上記課題を解決するため本発明では、背面投写型スクリーンを構成するレンチキュラーレンズシートの拡散層を２層とし、画像観視側（フレネルレンズシートと反対側）に位置する拡散材の屈折率と、その拡散層の基材の屈折率との差の絶対値を０．０３以下とし、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成するとともに、フレネルレンズシート側に位置する拡散層の拡散材の屈折率と、その拡散層の基材の屈折率との差の絶対値を０．０８以上とし、かつ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について実施例を用い、図を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明による画像表示装置の一部断面斜視図である。図１において、１は画像発生源、２は前記画像発生源の映像を拡大投写する投写レンズ、３は前記投写レンズから投写された投写映像を映出する背面投写型スクリーン、４は画像表示装置の奥行を低減するために設けられた反射ミラー、５はこれらの装置を所定位置に固定する筐体である。画像発生源１は投写型ブラウン管や反射型や透過型の液晶パネル、微小なミラーを複数備えた表示素子等の画像変調素子などから構成され小型の画像を表示する。投写レンズ２は前記画像を背面投写型スクリーン３に投写するが、一般に投写距離が長いことから、画像表示装置の奥行を低減するために反射ミラー４がその光路の途中に設けられている。
【００１６】
図２は本発明による背面投写型スクリーン３の構造を示す模式図である。図において６はフレネルレンズシート、７はレンチキュラーレンズシートで拡散材の異なる２層から構成されており７ａはフレネルレンズ側拡散層、７ｂは画像観視側拡散層、８は前記レンチキュラーレンズシート７の画像観視側に設けられたブラックストライプである。矢印ｂの方向から投写される拡大投写映像（図示せず）は、フレネルレンズシート６で略平行光ないし若干内側を向く光に変換されレンチキュラーレンズシート７に入射する。レンチキュラーレンズシート７は図のようにスクリーン画面垂直方向を長手方向とするレンチキュラーレンズをスクリーン画面水平方向に複数配列された形状になっており、前記映像光をスクリーン画面水平方向に拡散する働きをする。また、レンチキュラーレンズシート７は拡散材の異なる２層から構成されており７ａはフレネルレンズ側拡散層で拡散材９が練り込まれており、前記映像光をスクリーン画面水平及び垂直方向に拡散する働きをする。また、７ｂは画像観視側拡散層で低屈折率差拡散材１０が練り込まれており、フレネルレンズ側拡散層７ａで拡散材９により発生したスペックルを隠蔽する働きをする。拡散材はその平均粒径を小さくすると隠蔽作用が強くなることが知られている。本発明のような使用方法では平均粒径を１０μｍ以下にすることによりその効果が特に著しくなることを発明者等は実験で求めた。しかし、平均粒径を小さくすると外光により白く光る課題が発生した。そこで発明者等は、基材と拡散材の屈折率を変え実験を行った結果、基材と拡散材１０の間の屈折率差が０．０３以下にすれば外光により白く光る課題が従来技術に比べ緩和されることを見出した。以上より、本発明の低屈折率差拡散材１０は拡散材の屈折率を基材の屈折率との差の絶対値が０．０３以下で且つ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことに特徴がある。
【００１７】
図３は本発明による背面投写型スクリーン３のその他の実施例の構造を示す模式図である。図において図２と同一番号は同一部品をあらわす。本実施例が図２の実施例と異なる点は、拡散材の異なる２層から構成されているレンチキュラーレンズシート１１の画像観視側拡散層１１ｂが着色されていることにある。着色は、画像観視側拡散層１１ｂに練り込まれた低屈折率差拡散材１０が外光により白く光る課題を更に低減する作用を持つ。フレネルレンズ側拡散層１１ａは図２の７ａと同一部品である。
【００１８】
図４は本発明による背面投写型スクリーン３のその他の実施例の構造を示す模式図である。図において図２と同一番号は同一部品をあらわす。本実施例が図２の実施例と異なる点は、レンチキュラーレンズシート１２が３層から構成されていることにある。１２ａはフレネルレンズ側にあるレンチキュラーレンズ層で拡散材を含まない透明材からなっており、１２ｂはフレネルレンズ側拡散層で拡散材９が練り込まれており、前記映像光をスクリーン画面水平及び垂直方向に拡散する働きをする。１２ｃは画像観視側拡散層で低屈折率差拡散材１０が練り込まれており、フレネルレンズ側拡散層１２ｂで拡散材９により発生したスペックルを隠蔽する働きをする。また、図４では画像観視側拡散層１２ｃは着色されており画像観視側拡散層１１ｂに練り込まれた低屈折率差拡散材１０が外光により白く光る課題を低減する作用を持たせているが、着色がなくとも本発明の効果が維持されることは言うまでもない。
【００１９】
図５は本発明による背面投写型スクリーン３のその他の実施例の構造を示す模式図である。図において図４と同一番号は同一部品をあらわす。本実施例が図４の実施例と異なる点は、レンチキュラーレンズシート１３が図４の実施例のレンチキュラーレンズシート１２とは異なる３層から構成されていることにある。１３ａはフレネルレンズ側にあるレンチキュラーレンズ層で拡散材を含まない透明材からなっており、１３ｂは該レンチキュラーレンズ層１３ａの基材シートで同じく透明材からなっている。１３ｃはフレネルレンズ側拡散層で拡散材９が練り込まれており、前記映像光をスクリーン画面水平及び垂直方向に拡散する働きをする。１３ｄは画像観視側拡散層で低屈折率差拡散材１０が練り込まれており、フレネルレンズ側拡散層１３ｃで拡散材９により発生したスペックルを隠蔽する働きをする。該レンチキュラーレンズ層１３ａの基材シート１３ｂにはブラックストライプ１４が所定位置に形成されており、粘着材１３ｅでフレネルレンズ側拡散層１３ｃに接着されている。
【００２０】
レンチキュラーレンズ層１３ａ、基材シート１３ｂ、ブラックストライプ１４は通常以下のように製造される。図６は該レンチキュラーレンズ層を連続成形する方法を模式的に表した図である。図において１５ａは上部ガイドローラー、１５ｂは下部ガイドローラー、１３ｂはＵＶ樹脂の接着性を向上させるため表面処理を施した基材シートである。基材シート１３ｂはガイドローラー１５ａ、１５ｂで型１６を巻きつけた成形ドラム１７に押し付けられながら上方から下方へ移動する。透明のＵＶ樹脂は基材シート１３ｂと型１６を巻きつけた成形ドラム１７が接触し始める位置に投入し、基材シート１３ｂと成形ドラム１７が接触している間にＵＶ照射してＵＶ樹脂を固める。ブラックストライプ１４は後工程として基材シート１３ｂの該レンチキュラーレンズと反対側にフォトレジスト法でブラックストライプ１４を所定位置に形成する。フレネルレンズ側拡散層１３ｃ、画像観視側拡散層１３ｄは各々別に製造し貼り合せても、別々の材料を同時に２層成形してもよい。
【００２１】
以上、図２から図５を用いて本発明による背面投写型スクリーン３の実施例を説明してきたが、図２から図５における拡散材９を以下に説明するスペックルの発生が少ない拡散材に変更することにより本発明の効果はより顕著となる。  図７は発明者らが行った実験の結果であり、拡散材の平均粒径をパラメータにして基材と拡散材の屈折率差の絶対値を横軸にスペックルのコントラストを縦軸にとった図である。スペックルのコントラストはＲｅａｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｃｒｅｅｎｓ  ｆｏｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：Ｊｉｌｌ  Ｆ．Ｇｏｌｄｅｎｂｅｒｇ他２；ＰＰ４９−５９，ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．３０１３（１９９７）に開示されている方法で求めた。図７から屈折率差の絶対値が大きくなるほどスペックルのコントラストが減少していくことが分る。しかし、拡散材の平均粒径が従来の３０μｍ程度では屈折率差の絶対値を大きくしてもスペックルのコントラストは減少しない。本発明の効果を得るには基材と拡散材の屈折率差の絶対値が０．０８以上で且つ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下と言う２つの条件を同時に実現しなければならないことが分る。以上より、本発明の拡散材９は拡散材の屈折率を基材の屈折率との差の絶対値が０．０８以上で且つ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下になるように構成したことに特徴がある。
【００２２】
基材と拡散材の材質の選択は例えば表１及び表２に示す組合せを選択すればよい。
【００２３】
【表１】
2004271923.tif 000003
【００２４】
【表２】
2004271923.tif 000004
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、画像発生源に投写型ブラウン管に替わって反射型や透過型の液晶パネル、微小なミラーを複数備えた表示素子等の画像変調素子を用いてもスペックルの発生が少ない画像表示装置を得る事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像表示装置の一実施例を示す一部断面斜視図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の背面投写型スクリーン３の構造を示す模式図である。
【図３】本発明による背面投写型スクリーン３の他の実施例の構造を示す模式図である。
【図４】本発明による背面投写型スクリーン３の他の実施例の構造を示す模式図である。
【図５】本発明による背面投写型スクリーン３の他の実施例の構造を示す模式図である。
【図６】本発明のレンチキュラーレンズ層を連続成形する方法を模式的に表した図である。
【図７】基材と拡散材の屈折率差の絶対値を横軸にスペックルのコントラストを縦軸にとった図である。
【図８】従来技術による画像表示装置の一部断面斜視図である。
【図９】従来技術による背面投写型スクリーンの構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１…画像発生源、２…投写レンズ、３…背面投写型スクリーン、４…反射ミラー、５…筐体、６…フレネルレンズシート、７ａ、１１ａ、１２ｂ、１３ｃ…フレネルレンズ側拡散層、７ｂ、１１ｂ、１２ｃ、１３ｄ…画像観視側拡散層、８…ブラックストライプ、９…拡散材、１０…低屈折率差拡散材
【図１】
2004271923.tif 000005
【図２】
2004271923.tif 000006
【図３】
2004271923.tif 000007
【図４】
2004271923.tif 000008
【図５】
2004271923.tif 000009
【図６】
2004271923.tif 000010
【図７】
2004271923.tif 000011
【図８】
2004271923.tif 000012
【図９】
2004271923.tif 000013