(57)【要約】【課題】ある一定角度以内での入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つスクリーンの最大輝度方向をスクリーンに対しほぼ垂直にすることができ、より明るくムラの少ない観察のできるリアプロジェクタ用のスクリーンを提供する。【解決手段】光路の順に入射側レンズ面２と、その背面側に配置される射出側レンズ面３とを有するレンズユニット４を備え、入射側レンズ面２同士、及び射出側レンズ面３同士が互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、レンズユニット４を複数平行に配列して構成され、下記の式を満足することを特徴とする。９０°＜φ＋θ２＜１１０°ただし、φを、射出側レンズ面３の最外端部における面の接線と、レンチキュラスクリーンの法線との角度とし、θ２を、最軸外主光線７が、射出側レンズ面３から射出するとき、最軸外主光線７と、射出側レンズ面３の最外端部の法線とのなす角度とする。【選択図】      図２
2005017711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光軸上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（１）を満足することを特徴とするレンチキュラスクリーン。
９０°＜φ＋θ２＜１１０°…（１）
ただし、φを、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部における面の接線と、前記レンチキュラスクリーンの法線との角度とし、θ２を、前記第１のシリンドリカルレンズ面の面頂を通過した光線が、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部から射出するとき、該光線と、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部の法線との角度とする。
【請求項２】
下記の式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンチキュラスクリーン。
０．５＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．４…（２）
ただし、ｎを、前記レンチキュラスクリーンの屈折率とし、Ｐを、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチとし、Ｄを、前記レンチキュラスクリーンの厚さとする。
【請求項３】
光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光軸上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（３）、（４）を同時に満足することを特徴とするレンチキュラスクリーン。
９５°＜φ＋θ２＜９７°…（３）
０．８＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．０…（４）
ただし、φを、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部における面の接線と、前記レンチキュラスクリーンの法線との角度とし、θ２を、前記第１のシリンドリカルレンズ面の面頂を通過した光線が、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部から射出するとき、該光線と、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部の法線との角度とし、ｎを、前記レンチキュラスクリーンの屈折率とし、Ｐを、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチとし、Ｄを、前記レンチキュラスクリーンの厚さとする。
【請求項４】
光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光軸上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（５）、（６）を同時に満足することを特徴とするレンチキュラスクリーン。
１０８°＜φ＋θ２＜１１０°…（５）
１．２＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．４…（６）
ただし、φを、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部における面の接線と、前記レンチキュラスクリーンの法線との角度とし、θ２を、前記第１のシリンドリカルレンズ面の面頂を通過した光線が、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部から射出するとき、該光線と、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部の法線との角度とし、ｎを、前記レンチキュラスクリーンの屈折率とし、Ｐを、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチとし、Ｄを、前記レンチキュラスクリーンの厚さとする。
【請求項５】
光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光軸上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（７）、（８）を同時に満足することを特徴とするレンチキュラスクリーン。
９０°＜φ＋θ２＜９２°…（７）
０．５＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜０．７…（８）
ただし、φを、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部における面の接線と、前記レンチキュラスクリーンの法線との角度とし、θ２を、前記第１のシリンドリカルレンズ面の面頂を通過した光線が、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部から射出するとき、該光線と、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部の法線との角度とし、ｎを、前記レンチキュラスクリーンの屈折率とし、Ｐを、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチとし、Ｄを、前記レンチキュラスクリーンの厚さとする。
【請求項６】
前記第１、及び第２のシリンドリカルレンズ面の少なくとも一方が、非円筒面形状であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレンチキュラスクリーン。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレンチキュラスクリーン２枚を、シリンドリカルレンズの並び方向を互いに直交させて重ねたスクリーンを備えることを特徴とするリア投影型プロジェクションシステム。
【請求項８】
前記スクリーンに複数の投影像をシームレスに投影する複数の投影プロジェクタを備えることを特徴とする請求項７に記載のリア投影型プロジェクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンチキュラスクリーン及びリア投影型プロジェクションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクタにより映像を透過型スクリーンに投影して、画像を観察可能とするリアプロジェクタ装置において、高精細化、大画面化を実現する手段がいくつか提案されている（非特許文献１参照。）。その手段の一つとして、複数のプロジェクタを用い、１枚のスクリーンに複数のプロジェクタの映像を投影することにより、高精細化、大画面化が実現されている。しかし、ここではそれぞれのプロジェクタからの投影像が遮光板によって仕切られているため、プロジェクタが投影する範囲は重なることがないが、遮光板による仕切りの影が発生してしまう。
【０００３】
そこで、遮光板を使わないシームレスな投影技術が提案されている（非特許文献１参照。）。このシステムでは、キャリブレーションカメラの映像に基づいて、スクリーン上で重なり合った部分の輝度を補正する自動画像処理プロセッサを有する。したがって、各プロジェクタで投影像の重なり部分の輝度が、ほかの部分に比べて明るくなったりすることはなく、また、各プロジェクタからの映像を仕切る遮光板もないので、シームレスな投影像を得ることができる。
【０００４】
また、上記に紹介したリアプロジェクタ用の透過型スクリーンが提案されている（特許文献１参照。）。図８及び図９を用いてその従来技術を説明する。
図８は、スクリーンの一部を切断したものの斜視図である。ここで提案されたスクリーン３０は、図８のように一方の面に入射側レンズ面３１が形成されている。一対のレンズ面で挟まれた部分をレンズユニット３３とするとき、入射側レンズ面３１の反対側の面に射出側レンズ面３２が形成されたレンズユニット３３が、入射側レンズ面３１同士、及び射出側レンズ面３２同士が互いに隣接して平行状態に複数積み重ねて配された構成である。
図９は、レンズユニット３３のスクリーンの法線とレンズユニット３３の積み重ね方向を含む面での切断面である。また、レンズユニット３３は、プロジェクタ光が拡散する最上部にあり、光線がプロジェクタからの光束のうち最も上側の最大の入射角を持つ状態を示す。図９に示すように、光束３４の一本である入射側レンズ面３１の面頂に下方からある角度を持って入射した光線３５は、射出側レンズ面３２からスクリーン３０の面の法線に対し、ほぼ平行に射出している。このスクリーン３０を用いれば、前記ある角度以下で入射する光束をほぼテレセントリックに変換、拡散できるので、スクリーン３０の正面から見たときの投影像の明るさをほぼ十分に確保することができる。
【０００５】
【非特許文献１】
西田信夫著、「大画面ディスプレイ」、共立出版株式会社、２００２年５月、ｐ．５９−６０、１５７−１５９
【特許文献１】
特開２００１−２７２７２７号公報  （第１１頁、第１３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般にリアプロジェクタ用の透過型スクリーンには、スクリーンの垂直方向の輝度が一番高くなることが望まれている。図９に示すリアプロジェクタ用のスクリーン３０において、光線３５は入射側レンズ面３１の面頂に入射する光線を示す。光線３５と同じ入射角を持って入射した光束３４が、射出側において、ほぼ法線に平行な光線３５に対する上側、下側の射出光線本数が非対称となっている。図９において、スクリーンの観察者は、プロジェクタから角度を持った光が入射するスクリーンの周辺部を観察するとき、スクリーンの正面（法線）方向より周辺から中心に向かった方向で観察したときより明るく感じることとなる。つまり、光線３５が垂直に射出しても、スクリーンの面の法線方向よりかなり外側の方向が最大輝度方向となるという問題があった。
【０００７】
本発明は、これらの事情を鑑みてなされたものであり、ある一定角度以内での入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つスクリーンの最大輝度方向をスクリーンに対しほぼ垂直にすることができ、より明るくムラの少ない観察のできるリアプロジェクタ用のスクリーンを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光路上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（１）を満足するレンチキュラスクリーンを提案する。
９０°＜φ＋θ２＜１１０°…（１）
ただし、φを、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部における面の接線と、前記レンチキュラスクリーン面の法線とのなす角度とし、θ２を、前記第１のシリンドリカルレンズ面の面頂を通過した光線が、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部から射出するとき、該光線と、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部の接面の法線とのなす角度とする。
ここで光軸とは、シリンドリカル面をシリンドリカル面がのびる方向と垂直な平面で切った断面で見たときの前記第１のシリンドリカルレンズ面の光軸をさす。また、プロジェクタは、スクリーン面の中心の法線上にあり、光線が前記法線から離れるときを外側向き、近づくときを内側向きとする。
【０００９】
この発明によれば、前記第１のシリンドリカルレンズ面の面頂に外側向きに入射した光線が、前記第１のシリンドリカルレンズ面で屈折した後、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部を通過して前記第２のシリンドリカルレンズ面から前記レンチキュラスクリーン面に対して内側向きに射出することになる。
その結果、前記第１のシリンドリカルレンズ面に入射した光束の最大輝度方向を、該レンチキュラスクリーン面の法線方向により近い方向にすることができ、観察者の位置に限よらずスクリーンの周辺で暗くならずにより明るくムラのない観察を行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、下記の式（２）を満足するレンチキュラスクリーンを提案する。
０．５＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．４…（２）
ただし、ｎを、前記レンチキュラスクリーンの屈折率とし、Ｐを、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチとし、Ｄを、前記レンチキュラスクリーンの厚さとする。
この発明によれば、前記レンチキュラスクリーンの前記第１のシリンドリカルレンズ面に入射した光束が、ほぼ前記第２のシリンドリカルレンズ面で集光することができ、且つ前記レンチキュラスクリーンへの入射許容角度を広い範囲でレンズピッチに対してレンチキュラスクリーンの厚さを適切な範囲にすることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光軸上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（３）、（４）を同時に満足するレンチキュラスクリーンを提案する。
９５°＜φ＋θ２＜９７°…（３）
０．８＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．０…（４）
なお、φ、θ２、ｎ、Ｐ、及びＤは、上述と同様の定義である。
【００１２】
この発明によれば、前記第１のシリンドリカルレンズ面の面頂に外側向きに入射した光線が、前記第１のシリンドリカルレンズ面で屈折した後、前記第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部を通過して該第２のシリンドリカルレンズ面から、前記レンチキュラスクリーン面に対してほぼ垂直且つやや内側向きに射出する。
その結果、入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向を前記レンチキュラスクリーンに対しより垂直に近くすることができ、より明るくムラの少ない観察を行うことができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光軸上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（５）、（６）を同時に満足するレンチキュラスクリーンを提案する。
１０８°＜φ＋θ２＜１１０°…（５）
１．２＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．４…（６）
なお、φ、θ２、ｎ、Ｐ、及びＤは、上述と同様の定義である。
【００１４】
この発明によれば、第１のシリンドリカルレンズ面の面頂に外側向きに入射した光線が、前記第１のシリンドリカルレンズ面で屈折した後、第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部を通過して第２のシリンドリカルレンズ面から、前記レンチキュラスクリーン面に対してほぼ垂直且つやや内側向きに射出する。
その結果、入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向を前記レンチキュラスクリーンに対しより垂直に近くすることができ、より明るくムラの少ない観察を行うことができる。特に、Ｐ／Ｄが大きい値となっているため、許容入射角度が大きい。よって、広角の投影を行うことができるため、プロジェクタと前記レンチキュラスクリーンとの距離を短くし、システムを小型化することが可能となる。
【００１５】
請求項５にかかる発明は、光路の順に第１のシリンドリカルレンズ面と、その背面側の光軸上に配置される第２のシリンドリカルレンズ面とを有するレンズユニットを備え、前記第１のシリンドリカルレンズ面同士、及び第２のシリンドリカルレンズ面同士を互いに光軸と垂直方向に隣接させるように、前記レンズユニットを複数平行に配列して構成され、下記の式（７）、（８）を同時に満足するレンチキュラスクリーンを提案する。
９０°＜φ＋θ２＜９２°…（７）
０．５＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜０．７…（８）
なお、φ、θ２、ｎ、Ｐ、及びＤは、上述と同様の定義である。
【００１６】
この発明によれば、第１のシリンドリカルレンズ面の面頂に外側向き入射した光線が、前記第１のシリンドリカルレンズ面で屈折した後、第２のシリンドリカルレンズ面の最外端部を通過して第２のシリンドリカルレンズ面から、前記レンチキュラスクリーン面に対してより垂直且つやや内側向きに射出する。
その結果、入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向を前記レンチキュラスクリーンに対しより垂直に近くすることができ、より明るくムラの少ない観察を行うことができる。特に、前記レンチキュラスクリーンから離れたところにおいても、前記レンチキュラスクリーンに対し垂直性を保っているため、該レンチキュラスクリーンから離れた所にいる観察者が明るくムラのない投影像を観察することができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、前記第１、及び第２のシリンドリカルレンズ面の少なくとも一方が、非円筒面形状であるレンチキュラスクリーンを提案する。
この発明によれば、球面収差及び傾いた光束が入射したときのコマ収差が補正されているため、前記レンチキュラスクリーンを射出後の光線の広がりを小さくすることが可能である。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレンチキュラスクリーン２枚を、シリンドリカルレンズの並び方向を互いに直交させて重ねたスクリーンを備えるリア投影型プロジェクションシステムを提案する。
この発明によれば、２次元において入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向を前記レンチキュラスクリーンに対しより垂直に近くすることができる。
【００１９】
請求項８に係る発明は、前記スクリーンに複数の投影像をシームレスに投影する複数の投影プロジェクタを備えるリア投影型プロジェクション装置を提案する。
この発明によれば、２次元において入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向を前記レンチキュラスクリーンに対しより垂直に近くすることができ、またシームレスな投影像を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るレンチキュラスクリーンについて、図１から図４を参照しながら説明する。
本実施形態に係るレンチキュラスクリーン１は、図１に示すように、光路順に入射側レンズ面（第１のシリンドリカルレンズ面）２と、その背面側の光軸上に配置される射出側レンズ面（第２のシリンドリカルレンズ面）３とを有するレンズユニット４を備え、入射側レンズ面２同士、及び射出側レンズ面３同士を互いに光軸と垂直な方向に隣接させるように、レンズユニット４を複数平行に配列して構成されている。
【００２１】
図２は、本実施形態におけるレンズユニット４の断面図を示している。このレンズユニット４において、射出側レンズ面３の最外端部における面の接線と、レンチキュラスクリーン１の法線との角度φと、入射側レンズ面２の面頂を通過した光線が、射出側レンズ面３の最外端部から射出するとき、該光線と射出側レンズ面３の最外端部の法線とのなす角度θ２とが、
９０°＜φ＋θ２＜１１０°
を同時に満足するように角度φ、及び角度θ２が設定されている。なお、レンチキュラスクリーン１の法線とは、図１に示すレンチキュラスクリーン１の幅方向中心を通る基準線に対して直交する線である。
【００２２】
また、レンズユニット４の屈折率ｎと、入射側レンズ面２のレンズピッチＰと、レンチキュラスクリーン１の厚さＤとが、
０．５＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．４
を満足するように、屈折率ｎ、ピッチＰ、及び厚さＤが設定されている。
ここで、Ｄ／ｎは、厚さＤの空気換算長を示しており、ｎ×Ｐ／Ｄは、厚さＤの空気換算長とピッチＰとの比を表している。入射側レンズ面２の面頂に入射して射出側レンズ面３の最外端部から射出する光線の入射角は、この空気換算長に比例するので、ｎ×Ｐ／Ｄが大きい値となれば、入射許容角が大きくなる。本実施形態においては、ｎ×Ｐ／Ｄを、０．６から１．２９の値をとすることにより、所望の入射許容角を実現している。
【００２３】
特に、入射許容角を３０°程度とした場合は、下記の式を満足することが望ましい。
９５°＜φ＋θ２＜９７°
０．８＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．０
また、入射許容角を４５°程度とした場合は、下記の式を満足することが望ましい。
１０８°＜φ＋θ２＜１１０°
１．２＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．４
また、入射許容角を１８°程度とした場合は、下記の式を満足することが望ましい。
９０°＜φ＋θ２＜９２°
０．５＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜０．７
【００２４】
第１構成例として最大入射角度を３０°とした例を示す。ここで、
９５°＜φ＋θ２＜９７°
０．８＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．０
を同時に満足するように角度φ、角度θ２、ピッチＰ、厚さＤを設定する。なお、角度θ２と、角度φと、レンチキュラスクリーン１の屈折率ｎと、入射側レンズ面２の面頂と射出側レンズ面３の最外端部とを結んだ線がレンチキュラスクリーン１の垂線となす角度θ１との間において、以下の式（９）が成り立っている。
θ２＝ｓｉｎ−１（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ１））…（９）
【００２５】
ここで、レンズユニット４の屈折率ｎを、例えば１．５とし、入射側レンズ面２の曲率半径を、例えば０．１４６ｍｍとし、射出側レンズ面３の曲率半径を、例えば０．１４６ｍｍとし、ピッチＰを、例えば０．２４ｍｍとし、厚さＤを、例えば０．４ｍｍとすると、角度θ１が、１９．６°となり、角度φが、３４．７°となり、角度φ＋θ２が、９５．８°となる。
【００２６】
上記の構成からなるレンチキュラスクリーン１において、入射側レンズ面２の面頂に対して入射角０°で入射した光線（以下、軸上主光線とする。）５は、そのままレンチキュラスクリーン１を射出する。また、入射側レンズ面２に対して入射角０°の光束６が入射した場合には、入射側レンズ面２及び射出側レンズ面３で屈折されレンチキュラスクリーン１を射出する。
次に、入射側レンズ面２の面頂に外側向きに入射した光線（以下、最軸外主光線とする。）７は、入射側レンズ面２に対して入射角３０°で外側向きに入射し、入射側レンズ面２で屈折され、射出側レンズ面３の最外端部を通過した後、射出側レンズ面３で屈折され、レンチキュラスクリーン１を射出する。
また、入射側レンズ面２に対して入射角３０°の光束８が外側向きに入射し、入射側レンズ面２及び射出側レンズ面３で屈折されレンチキュラスクリーン１を射出する。このとき、上述と同様に、射出側レンズ面３において、光束８の最軸外主光線７に対する外側、内側の射出光線数がやや非対称となっている。しかし、主光線が法線方向に射出する場合に比べ、最軸外主光線７が、レンチキュラスクリーン１に対しやや内側向きに射出しているため、光線８の最大輝度方向が、レンチキュラスクリーン１のより垂直方向に近くなる。
【００２７】
入射側レンズ面２に対して入射角０°で入射した光束６は、入射側レンズ面２において、軸上主光線５に対する外側、内側の入射光束面積が対称となっている。そのため、射出側レンズ面３から射出した光束６のうち、軸上主光線５に対する外側、内側の射出光線数が対称となる。
しかし、上述と同様に、射出側レンズ面３において、最軸外主光線７に対する外側、内側の射出光束面積が非対称となっている。そのため、スクリーン面の法線方向より外側が最大輝度方向となる。
これは入射側レンズ面２に曲率があることによって生じるもので、曲率半径の小さいレンズ面になればなるほど、この非対称性は強くなる。
最軸外主光線７をレンチキュラスクリーン１に対して垂直より内側向きに射出させるため、φ＋θ２を９０°より大きくすることにより、最大輝度方向がスクリーンの垂直方向に対し内側にシフトさせ、法線方向に近づけている。
【００２８】
上記の構成によれば、最軸外主光線７がレンチキュラスクリーン１に対し、ほぼ垂直且つやや内側向きに射出することによって、入射側レンズ面２において光束８のスクリーン面の法線方向に対する外側、内側の入射光束面積の非対称性が補正され、光束８がレンチキュラスクリーン１に対しより垂直近くが最大輝度となるように射出される。このため、入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向をレンチキュラスクリーン１に対しより垂直にすることができ、観察者に対して明るくムラのないリアプロジェクタ用スクリーンを提供することができる。
また、ｎ×Ｐ／Ｄを、０．９とすることで、入射角３０°程度までの光束に対し、射出側レンズ面３において、全反射の発生を抑制するため、迷光の発生を抑えることができる。ここで、ｎ×Ｐ／Ｄを０．９よりも小さくすると、入射する光束６の一部に全反射が生じてしまう。
【００２９】
また、第２構成例として、図３に示すように、最大入射角度を４５°とした例を示す。ここで、
１０８°＜φ＋θ２＜１１０°
１．２＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜１．４
を同時に満足するように角度θ２、角度φ、ピッチＰ、厚さＤを設定する。なお、角度θ２と、角度φと、屈折率ｎと、角度θ１との間において、上述と同様に式（９）が成り立っている。
【００３０】
ここで、屈折率ｎを、例えば１．７とし、入射側レンズ面２の曲率半径を、例えば０．１２ｍｍとし、射出側レンズ面３の曲率半径を、例えば０．１２５ｍｍとし、ピッチＰを、例えば０．２２ｍｍとし、厚さＤを、例えば０．２９ｍｍとすると、角度θ１が、２６．１°となり、角度φが、２８．４°となり、角度φ＋θ２が、１０９．４°となる。
【００３１】
上記の構成からなるレンチキュラスクリーン１において、入射側レンズ面２の面頂に外側向きに入射した最軸外主光線９は、入射側レンズ面２、射出側レンズ面３で屈折され、射出する。
次に、入射側レンズ面２に対して入射角４５°の光束１０が外側向きに入射し、入射側レンズ面２及び射出側レンズ面３で屈折され、レンチキュラスクリーン１を射出する。
【００３２】
上記の構成によれば、最軸外主光線７がレンチキュラスクリーン１に対し、ほぼ垂直でやや内側向きに射出することによって、入射側レンズ面２において光束１０の最軸外主光線９に対する内側、外側の入射光束面積の非対称性が補正され、光束１０がレンチキュラスクリーン１に対しより垂直近くが最大輝度となるように射出される。このため、入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向をレンチキュラスクリーン１に対しより垂直近くにすることができ、観察者に対して明るくムラのないリアプロジェクタ用透過型スクリーンを提供することができる。
【００３３】
また、ｎ×Ｐ／Ｄを、１．２９とすることで、入射角４５°までの光束に対し、射出側レンズ面３において、全反射の発生を抑制するため、迷光の発生を抑えることができる。その結果、上記第１構成例におけるレンチキュラスクリーン１よりも、より大きな入射角まで入射させることが可能になる。したがって、本構成例によれば、レンチキュラスクリーン１への許容入射角を大きくすることができる。その結果、広角に投影することが可能なワイドタイプのプロジェクタとレンチキュラスクリーン１との距離を短くし、プロジェクタからレンチキュラスクリーン１に対し大きな入射角で投影することが可能となり、リア投影型プロジェクションシステムの小型化が実現できる。
【００３４】
また、第３構成例として、図４に示すように、最大入射角度を１８°とした例を示す。ここで、
９０°＜φ＋θ２＜９２°
０．５＜ｎ×Ｐ／Ｄ＜０．７
を同時に満足するように角度θ２、角度φ、ピッチＰ、厚さＤを設定する。なお、角度θ２と、角度φと、屈折率ｎと、角度θ１との間において、上述と同様に式（９）が成り立っている。
【００３５】
ここで、屈折率ｎを、例えば１．５とし、射出側レンズ面３の曲率半径を、例えば０．２１ｍｍとし、ピッチＰを、例えば０．２４ｍｍとし、厚さＤを、例えば０．６ｍｍとする。
また、入射側レンズ面２は非円筒形状をしており、レンチキュラスクリーン１の入射側レンズ面２の両最外端部を通る方向をＹ軸とし、入射側レンズ面２の面頂と射出側レンズ面３とを通過する軸をＺ軸とした座標系において、係数Ｃ、Ｋ、及びＥを用いて以下の式（１１）で表されている。
Ｚ＝Ｃ×Ｙ２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）×Ｃ２×Ｙ２｝＾１／２］＋Ｅ×Ｙ４…（１１）
ここで、係数Ｃを、例えば５．０とし、係数Ｋを、例えば−１．０とし、係数Ｅを、例えば−０．４５３４とすると、角度θ１が、１２．１°となり、角度φが、５５．２°となり、その結果、角度φ＋θ２が、９０．７°となる。
【００３６】
上記の構成からなるレンチキュラスクリーン１において、入射側レンズ面２の面頂に下方より入射した最軸外主光線１１は、入射側レンズ面２、射出側レンズ面３で屈折され、射出する。
次に、入射側レンズ面２に対して入射角１８°の光束１２を外側向きに入射させた場合には、入射側レンズ面２及び射出側レンズ面３で屈折され、レンチキュラスクリーン１を射出する。
【００３７】
上記の構成によれば、最軸外主光線１１がレンチキュラスクリーン１に対して、より垂直近くやや内側向きに射出することによって、光束１２の最軸外主光線９に対する内側、外側の入射光束面積の非対称性が補正され、光束１２がレンチキュラスクリーン１に対しより垂直近く最大輝度となるように射出される。このため、入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向をレンチキュラスクリーン１に対しより垂直に近くすることができ、観察者に対して明るくムラのないリアプロジェクタ用スクリーンを提供することができる。
【００３８】
また、上記の構成によれば、ｎ×Ｐ／Ｄを、０．６とすることで、入射角１８°までの光束に対し、射出側レンズ面３において、全反射の発生を抑制するため、迷光の発生を抑えることができる。また、上記第１構成例におけるレンチキュラスクリーン１よりも、よりテレセントリックで、且つレンチキュラスクリーン１の最大輝度方向をより垂直にすることができる。その結果、観察者とレンチキュラスクリーン１との距離を長くしても、観察者に対しムラのない投影像にすることができる。
【００３９】
また、入射側レンズ面２が非円筒面であり、球面収差及び傾いた光束が入射したときのコマ収差を補正しているので、レンチキュラスクリーン１射出後の光線の広がりを小さくすることが可能である。
この結果、光束の投影面積の広がりを抑えられ、投影像のボケ量を抑制することができる。
【００４０】
以上、本実施形態に係るレンチキュラスクリーンによれば、入射側レンズ面４の面頂に外側向きに入射した主光線が、レンチキュラスクリーン１に対してほぼ垂直且つやや内側向きに射出する。その結果、最大輝度方向をレンチキュラスクリーン１に対し内側向きにずらすことができる。また、入射光をほぼテレセントリックに射出し、且つ最大輝度方向を前記レンチキュラスクリーン１に対しより垂直に近くすることができる。また、入射側レンズ面４に入射した光束が、ほぼ射出側レンズ面５で集光することができ、且つ入射許容角度の範囲が狭過ぎない。
【００４１】
次に、この発明の一実施形態に係るリア投影型プロジェクションシステムについて、図５を用いて説明する。
本実施形態にかかるリア投影型プロジェクションシステムは、２枚のレンチキュラスクリーン１をレンズユニット４の並び方向を互いに直交させて重ねたスクリーン１３と、複数のプロジェクタ１４から構成されている。
また、プロジェクタ１４の内部には、輝度を補正する自動画像処理プロセッサ（図示略）が備えられている。
上記の構成からなるリアプロジェクタシステムにおいて、複数のプロジェクタ１４からの投影像は、スクリーン１３上で重なり合い、スクリーン１３のほぼ垂直方向に射出する。この重なり部１５の輝度ムラ等は、自動画像処理プロセッサによって補正される。
【００４２】
このシステムによれば、レンチキュラスクリーン１を９０°方向を異ならせて２枚配置することにより、２次元方向に上述した効果が得られる。
スクリーン１３は、入射許容範囲であれば、どの方向から入射した光束に対しても最大輝度方向が、ほぼスクリーン１３の垂直方向となるように光線を射出するため、スクリーン１３を斜め方向から観察する観察者１６が、明るくムラのない投影像を観察することができる。
【００４３】
次に、この発明の他の実施形態に係るリア投影型プロジェクションシステムについて、図６を用いて説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第５の実施形態と構成を共通とする箇所に同一の符号を付して説明を省略する。すなわち、スクリーン１３の観察者１６側に拡散板１７が設けられており、また、プロジェクタ１４とスクリーン１４との間に反射板１８が設けられている。
【００４４】
上記の構成からなるプロジェクションシステムにおいて、プロジェクタ１４からの投影像は、反射板１８で偏向され、スクリーン１３に入射し、スクリーン１３、拡散板１７を透過して観察者１６に導かれる。
このリア投影型プロジェクションシステムによれば、上述したようにスクリーン１３は、プロジェクタ１４から傾いて入射した投影光をスクリーン１３とほぼ垂直な方向に偏向させるため、観察者１６がスクリーン１３の場所によらずほぼ一定の明るさの投影像を観察することができる。また、拡散板１７によって、スクリーン１３の斜め方向から観察した場合の明るさの確保が可能となる。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施の形態では、レンチキュラスクリーンを２枚レンズユニットの並び方向に直交させるように重ねて配置したスクリーンを用いたが、図７に示すような球面レンズ１９を対向して構成したスクリーン１枚を用いても同様の効果を得ることが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るレンチキュラスクリーンによれば、第１のシリンドリカルレンズ面の面頂に外側向きに入射した光線が、第２のシリンドリカルレンズ面からレンチキュラスクリーン面に対してやや内側向きに射出する。そのため、前記第１のシリンドリカルレンズ面に入射した光束の最大輝度方向を、該レンチキュラスクリーンに対しより垂直に近くすることができ、より明るくムラの少ない観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレンチキュラスクリーンの斜視図である。
【図２】本発明の第１構成例による光の入射状態と射出状態とを示す説明図である。
【図３】本発明の第２構成例による光の入射状態と射出状態とを示す説明図である。
【図４】本発明の第３構成例による光の入射状態と射出状態とを示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるレンチキュラスクリーンを用いたリア投影型プロジェクションシステムの構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態によるレンチキュラスクリーンを用いたリア投影型プロジェクションシステムの構成図である。
【図７】本発明のレンチキュラスクリーンを基にした球面レンズを用いたスクリーンの斜視図である。
【図８】従来の透過型スクリーン本発明のレンチキュラスクリーンの斜視図である。
【図９】従来の透過型スクリーン本発明のレンチキュラスクリーンの断面図である。
【符号の説明】
１：レンチキュラスクリーン
２：入射側レンズ面（第１のシリンドリカルレンズ面）
３：射出側レンズ面（第２のシリンドリカルレンズ面）
４：レンズユニット
Ｄ：レンチキュラスクリーンの厚さ
Ｐ：レンズピッチ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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