【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光強度を変調する画素がマトリックス状に配置された画像表示素子の表示画像が拡大投写されるスクリーンにおいて、
画像表示素子側に、スクリーン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラーレンズを複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配置され、画像観視側の該レンチキュラーレンズの焦点近傍に開口部が設けられ、隣接する開口部間の境界部分に光吸層が設けられた第１の構成要素と、
画像観視側に、可視光に対して反射防止処理を施した第２の構成要素とを有し、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを接着または粘着した構成を成し、前記開口部のピッチを前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べて小さくし、両者の干渉によって生じる干渉縞のピッチを、前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べてほぼ同等以下としたことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリーンにおいて、前記スクリーンを構成する第２の構成要素の内部に光拡散材を混入したことを特徴とするスクリーン。
【請求項３】
請求項１に記載のスクリーンにおいて、前記スクリーンを構成する第１の構成要素と第２の構成要素との間に光拡散層を設けたことを特徴とするスクリーン。
【請求項４】
請求項１に記載のスクリーンにおいて、画像観視側面にレンズピッチＦｐのフレネルレンズを設けた第３の構成要素を更に含み、該フレネルレンズのピッチと前記開口部の画面水平方向のピッチＬｐとの比（Ｌｐ／Ｆｐ）を1.558から1.649の範囲とし、両者の干渉により生じるモアレ縞のピッチＭｐ１を、前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画面水平方向の画素ピッチＩｐｈに比べて小さくし、両者の干渉によって生じる干渉縞のピッチを、前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べてほぼ同等以下としたことを特徴とするスクリーン。
【請求項５】
光源と、前記光源からの光強度を変調するための画素がマトリックス状に配置された画像表示素子と、前記画像表示素子上の表示画像を投写する投写光学手段と、前記投写光学手段によって画像が拡大投写されるスクリーンとを備えた投写型画像ディスプレイ装置において、
前記スクリーンは、第１の構成要素と第２の構成要素とを有し、該第１の構成要素の画像表示素子側面は、スクリーン画面垂直方向を長手方向としたレンチキュラーレンズを複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配置した形状を成し、画像観視側面は、該レンチキュラーレンズの焦点近傍に位置する開口部と、隣接する該開口部間の境界部分に位置する有限幅の光吸層とが設けられ、
前記第２の構成要素の画像観視側面に可視光に対して反射防止処理を施し、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素を接着または粘着して構成し、前記開口部のピッチを前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べて小さくし、両者の干渉によって生じる干渉縞のピッチを、前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べてほぼ同等以下としたスクリーンを備えたことを特徴とする投写型画像ディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の投写型画像ディスプレイ装置において、前記スクリーンを構成する第２の構成要素の内部に光拡散材を混入したスクリーンを備えたことを特徴とする投写型画像ディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項５に記載の投写型画像ディスプレイ装置において、前記スクリーンを構成する第１の構成要素と第２の構成要素との間に光拡散層を設けたスクリーンを備えたことを特徴とする投写型画像ディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項５に記載の投写型画像ディスプレイ装置において、前記スクリーンは、画像観視側面にレンズピッチＦｐのフレネルレンズを設けた第３の構成要素を含み、該フレネルレンズのピッチと前記第１の構成要素の画像観視側に設けた開口部の画面水平方向のピッチＬｐの比（Ｌｐ／Ｆｐ）を1.558から1.649の範囲とし、両者の干渉により生じるモアレ縞のピッチＭｐ１を、前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画面水平方向の画素ピッチＩｐｈに比べて小さくし、両者の干渉によって生じる干渉縞のピッチを、前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べてほぼ同等以下としたスクリーンを備えたことを特徴とする投写型画像ディスプレイ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
【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、光源からの光強度を変調する画素がマトリックス状に配置された画像表示素子の表示画像が拡大投写されるスクリーンにおいて、画像表示素子側に、スクリーン画面垂直方向を長手方向とした第１のレンチキュラーレンズを複数個、スクリーン画面水平方向に連続して配置され、画像観視側の該レンチキュラーレンズの焦点近傍に開口部が設けられ、隣接する開口部間の境界部分に光吸層が設けられた第１の構成要素と、画像観視側に、可視光に対して反射防止処理を施した第２の構成要素とを有し、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを接着または粘着した構成を成し、前記開口部のピッチを前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べて小さくし、両者の干渉によって生じる干渉縞のピッチを、前記画像表示素子のスクリーン上への拡大像の画素ピッチに比べてほぼ同等以下としたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。図５は本発明の第１の実施例としての透過型スクリーンの要部を示す斜視図である。図５において７７はスクリーン、７６はフレネルレンズシート（第３の構成要素）、７５は前面板により構成されている。このフレネルレンズシート７６と前面板７５それぞれ端部（図示せず）で相互に固定されている。７５、７６の基材はいずれもほぼ透明な熱可塑性樹脂材料からなる。７９はフレネルレンズシートの映像光入射面であり本実施例ではスクリーン画面水平方向を長手方向とするレンチキュラーレンズ８０を画面垂直方向に連続して並べた形状となっている。映像光出射面はフレネル凸レンズ７８になっている。このフレネル凸レンズを得る方法としてコンプレッション成形を行ってもよいが、ＵＶ樹脂を基材の熱可塑成樹脂に積層することで大幅なコスト削減を実現する。また、ＵＶ樹脂によりフレネル凸レンズを形成する場合には、マスターとなる金型は１個でよく、フレネルレンズのピッチを細かくしてもコストアップを招かないので実用上１２０ミクロンから６０ミクロンピッチ程度まで微細加工が可能となっている。７４は第１の構成要素１の入射面に設けたレンチキュラーレンズ面で、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７４を画面水平方向に連続して並べた形状となっている。それぞれのレンチキュラーレンズの焦点近傍には映像光束が通過するための光通過窓８１が設けてある。さらに、隣あった光通過窓の間には光吸収層７２を設け外光の影響によるコントラスト性能低下を防止している。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
一方、第１の構成要素の光軸方向の厚さｔは、レンズ形状が楕円の場合はレンズピッチの1.5倍程度であり、仮に非球面を使って焦点位置をずらしても5倍程度である。このため、レンズピッチを細かくした場合には、厚さも薄くなり強度が低下する。そこで本願発明においては、第２の構成要素（コスト面から熱可塑成樹脂を用いるのが一般的である。）に前記第１の構成要素を接着または、粘着することで実用上問題にならない強度を得る。例えば、対角５０インチのスクリーンの場合には厚さが１ｍｍ以上であれば実用上問題が無い強度が得られる。またこの時、第１の構成要素と第２の構成要素の間に空気界面が無くなり不要な反射光によるコントラスト低下を軽減できる。さらに、第２の構成要素の観視側面には反射防止膜を設けて外光の反射による画質低下を軽減する。この反射防止膜として日本油脂（株）製の特殊低反射フィルム（商品名：リアルック）等を第２の構成要素の観視側面に接着又は粘着させると可視光の波長領域での反射率が１％以下と成り外光の映り込みによる画質の低下を大幅に軽減できる。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
スクリーンの開発は歴史が長く、フレネルレンズとレンチキュラーレンズにより発生するモアレの低減については国内ですでに特許化されたものがあり、その特許を回避できる条件を見出す必要がある。まず第１として特公平３−７２９７２号公報がある。この特許では、フレネルレンズのピッチＦｐとレンチキュラーレンズのピッチＬｐの比率を
Ｌｐ／Ｆｐ＝Ｎ＋α  （但しＮは１〜12の自然数、α＝0.35〜0.43）としている。また第２の特許として特公平５−６３７８１号公報には、
Ｌｐ／Ｆｐ＝5.525〜5.682  または  6.472〜6.645
としている。さらに第３の特許として、特公平７−１１７８１８号公報には、
Ｉｐ／Ｌｐ＝Ｎ＋０.５  （但しＮは自然数）としている。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
確認実験を行った光学系は以下の通り。
【表１】
2004102253.tif 000001
水平方向に生じるモアレの計算評価を40.3インチ投写時について行った。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ１ｈを、フレネルレンズのピッチＦｐをパラメータとして変化させ 1.55〜1.65まで0.025刻みで評価した。その結果、Ｍｐ１ｈとＩｐｈによるモアレのピッチＭｐ３ｈは40.3インチ投写時には、約1.02ｍｍとなり、スクリーン上の水平方向の画素ピッチをIｐｈとほぼ等しい値となった。この組み合わせを実機にて確認したところ実用上問題（画質が大幅に低下する。）となるモアレがほとんど発生していなかった。この時、ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ１ｈは、Ｌｐ／Ｆｐが1.575〜1.625までの範囲であれば良好な性能が得られることを実機にて確認した。この時のフレネルピッチは、0.0984ｍｍ、0.0969ｍｍ、0.0954ｍｍである。また、垂直方向の画素ピッチＩｐｖとフレネルレンズのピッチＦｐとの比率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が4倍近くあるためと、レンチキュラーレンズシートの拡散層の光拡散効果によってほとんど識別できなかった。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
同様に、水平方向に生じるモアレの計算評価を52.5インチ投写時について行った。ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ１ｈを、フレネルレンズのピッチＦｐをパラメータとして変化させ1.55、1.558、1.600、1.649と変化させ評価した。その結果、Ｍｐ１ｈとＩｐｈによるモアレのピッチＭｐ３ｈは52.5インチ投写時には、約1.334ｍｍとなり、スクリーン上の水平方向の画素ピッチをIｐｈと一致した。この組み合わせを実機にて確認したところ実用上問題（画質が大幅に低下する）となるようなモアレがほとんど発生しなかった。この時、ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ１ｈは、Ｌｐ／Ｆｐが1.558〜1.649までの範囲であればほぼ良好な性能が得られることを実機にて確認した。この時のフレネルピッチは、0.0995ｍｍ、0.0969ｍｍ、0.0940ｍｍである。また垂直方向の画素ピッチＩｐｖとフレネルレンズのピッチＦｐとの比率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が4倍近くあるためと、レンチキュラーレンズシートの拡散層の光拡散効果によってほとんど識別できなかった。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
以上述べたように、画素がマトリックス状に配列された素子に映し出された源画像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写しても、拡大された画素のピッチＩｐ（水平、垂直両方向を考慮）とレンチキュラーレンズのピッチＬｐとフレネルレンズのピッチＦｐにより生じるモアレを低減するには、レンチキュラーレンズシートの第１の構成要素に設けた光吸収層のピッチＬｐと、フレネルレンズ（図示せず）のピッチＦｐの比率（Ｌｐ／Ｆｐ）を１．６近傍とし、かつ、ＬｐとＦｐにより生じるモアレピッチＭｐ１を拡大された画素のピッチＩｐの水平成分Ｉｐｈとほぼ等しくし、さらに拡大された画素のピッチＩｐの垂直成分ＩｐｖとフレネルレンズのピッチＦｐの比率（Ｉｐｖ／Ｆｐ）が2倍以上あれば、スクリーン上の投写画面全体について、画質を大幅に低下させるモアレは発生しない。