(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が小さくなる場合に発生しやすくなるスペックルと呼ばれる画像妨害を低減する。【解決手段】レンチキュラーレンズシートの拡散材の屈折率を、該レンチキュラーレンズを構成する基材の屈折率との差の絶対値が０．０８以上となるようにし、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。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
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【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、光を拡散するための拡散剤が練りこま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に練り込まれた拡散材の屈折率は、該レンチキュラーレンズを構成する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以下と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】
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、光を拡散するための拡散剤が練りこま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に練り込まれた拡散材の屈折率は、該レンチキュラーレンズを構成する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。
【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５及び図６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５は従来技術による画像表示装置の一部断面斜視図、図６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５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６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】
上記目的を達成するために、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屈折率を、該レンチキュラーレンズを構成する基材の屈折率との差の絶対値が０．０８以上となるようにし、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】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、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には拡散材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。図２の本発明による背面投写型スクリーン３と従来技術による背面投写型スクリーン５３との違いは、各々のレンチキュラーレンズシート７，５７に練り込まれた拡散材が異なる点にある。従来技術による背面投写型スクリーン５３では拡散材５９に該拡散材の屈折率がレンチキュラーレンズを構成する基材の屈折率との差の絶対値が０．０５前後になる材質（例えば基材がポリメチルメタクリレートであれば拡散材がメチルメタクリレート−スチレンの共重合体、基材がメチルメタクリレート−スチレンの共重合体であれば拡散材がポリエチレンテレフタレートとかポリカーボネイト等）で且つ該拡散材の粒径が３０〜８０μｍのものを用いていた。本発明による背面投写型スクリーン３では拡散材９に該拡散材の屈折率がレンチキュラーレンズを構成する基材の屈折率との差の絶対値が０．０８以上になる材質（例えば基材がポリメチルメタクリレートであれば拡散材がポリエチレンテレフタレートとかポリカーボネイト等、基材がメチルメタクリレート−スチレンの共重合体であれば拡散材がガラスビーズとか逆に屈折率の小さいフッ素系の透明樹脂）で且つ該拡散材の平均粒径が１０μｍ以下のものを用いる。以下、この理由を図３、４により説明する。
【００１６】
図３、４は発明者らが行った実験の結果である。図３は基材と拡散材の屈折率差の絶対値をパラメータにして拡散材の平均粒径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４は同じ実験結果を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３から拡散材の平均粒径が小さくなるほどスペックルのコントラストは減少していくが、基材と拡散材の屈折率差の絶対値がその減少割合に大きく影響していることが分る。そこで、基材と拡散材の屈折率差の絶対値を横軸にとった図４をみると、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。
【００１７】
以上は発明者らが行った実験の結果であるが、上記文献には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ため、該拡散要素が小さいほどスペックルは発生しやすいと述べられている。この理論は上記した発明者らが行った実験の結果と矛盾するように思われるが、発明者らが行った実験では拡散材の添加量を１％重量歩一定としており、拡散材の平均粒径が３０μｍから６μｍと小さくなると拡散材の個数が理論上１２５倍に増えており、発生したスペックル同士が重なり合い打ち消しあってスペックルのコントラストが低下したものと推察される。基材と拡散材の屈折率差の絶対値を大きくすることは、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の角度がおおきくなることであるから、散乱光が干渉しにくくなるためスペックルのコントラストは低下してよい。
【００１８】
基材と拡散材の材質の選択は例えば表１に示す組合せを選択すればよい。
【００１９】
【表１】
2004271922.tif 000003
【００２０】
【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】拡散材の平均粒径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４】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５】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６】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、７…レンチキュラーレンズシート、８…ブラックストライプ、９…拡散材
【図１】
2004271922.tif 000004
【図２】
2004271922.tif 000005
【図３】
2004271922.tif 000006
【図４】
2004271922.tif 000007
【図５】
2004271922.tif 000008
【図６】
2004271922.tif 000009