(57)【要約】【課題】  クロスレンチキュラーシートを含む複数枚のレンズシートを組み合わせて使用する際にモアレのないレンズ設計を実現する。【解決手段】  フレネルレンズピッチをＰＦ、第１、第２のレンズアレイピッチをＰ１、Ｐ２、フレネルレンズに対する第１、第２のレンズアレイの回転量をθとした場合に、θをθ＜３０°の範囲とし、Ｐ１／ｃｏｓθもしくはＰ２／ｃｏｓθがＰＦの整数倍にならない値に設計する。また、各レンズピッチの関係を、ＰＦ＜Ｐ２＜Ｐ１、もしくはＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２、もしくはＰＦ＜Ｐ１＝Ｐ２となるような値に設計する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光源側、観察者側に配置された２枚のレンズシートの組み合わせにより構成される透過型スクリーンであって、
光源側のレンズシートは、単位レンズが同心円状に配列されてなるレンズ部を、レンズシートの観察者側の片面に有する構成のフレネルレンズシートであり、
観察者側のレンズシートは、水平方向に指向性の拡散機能を有する単位レンズが平行に配列されてなる第１のレンズアレイと、垂直方向に指向性の拡散機能を有する単位レンズが平行に配列されてなる第２のレンズアレイとが、それぞれの単位レンズの配列方向が相互に略直交するように配列されてなるレンズ部を、レンズシートの光源側の片面に有する構成の光拡散性レンズシートであり、
フレネルレンズのピッチをＰＦ、第１のレンズアレイのピッチをＰ１、そして第２のレンズアレイピッチをＰ２とし、
第１のレンズアレイに対する垂線をＬ１とし、Ｌ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ１’とし、Ｌ１’と第１のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチをＰ１／ｃｏｓθとし、
同様に第２のレンズアレイに対する垂線をＬ２とし、Ｌ２をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ２’とし、このＬ２’と第２のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチをＰ２／ｃｏｓθとした時に、
θがθ＜３０°の範囲で、Ｐ１／ｃｏｓθもしくはＰ２／ｃｏｓθがＰＦの整数倍にならないことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
第１のレンズアレイのピッチＰ１、第２のレンズアレイのピッチＰ２、フレネルレンズのピッチＰＦの関係が、ＰＦ＜Ｐ２＜Ｐ１、もしくはＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２、もしくはＰＦ＜Ｐ１＝Ｐ２であることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型プロジェクションＴＶ（透過型ＴＶ、リア・プロジェクションＴＶ、背面投射型ＴＶ、背面投影型ＴＶなど、各種の呼び方があるが、全て同義語であり、以降は混在して用いる場合もある）に代表されるディスプレイに用いられる透過型スクリーンの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、リア・プロジェクションテレビ（ＴＶ）向け背面透過型スクリーンは、一般的に、観察者側に配置される光拡散性シートと、光源（プロジェクター）側に位置するフレネルレンズシートとの組み合わせにより構成されている。
同心円状に単位レンズを配してなるフレネルレンズシートは、エンジンと呼ばれる小型プロジェクターからの投影光を略平行光として、光拡散性シートに出射する働きをする。
光拡散性シートは、フレネルレンズシートで略平行光とされた投影光を、特定方向に並列されたシリンドリカルレンズ群などの特性により、特定方向に広げ、観察者側に表示光として視域を拡げて出射する働きがある。
【０００３】
通常、光拡散性シートにおいて使用されるレンズシートでは、水平方向の視野角の拡大機能を有するものが多く、垂直方向に関しては拡散板や拡散シートなど無指向性の拡散機能で補っている。
また、リアプロジェクションテレビでは、高コントラストで高解像度な映像を実現することが可能な透過型スクリーンが求められており、複数枚のスクリーンを合わせて使用する際、解像度を低下させる要因の一つであるモアレを考慮し、最適なレンズピッチで使用することが求められている。
【０００４】
透過型スクリーンを構成する光拡散性シートのうち、半円柱状シリンドリカルレンズ群が１方向（一般に水平方向）だけでなく、水平／垂直の２方向に並列してなる構成（いわゆるクロスレンチキュラーとも称する）のレンチキュラーシートを提供することにより、表示光の視域を水平／垂直の双方に拡げることが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００４−７８０４９号公報
【特許文献２】特開２００５−３７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、クロスレンチキュラー形状を採用した場合、通常の光拡散性シートと異なり、同一平面上に方向の異なる複数のシリンドリカルレンズ群が存在するため、それぞれのシリンドリカルレンズとフレネルレンズとの間で生じるモアレを抑制するのは困難であり、この課題を解決する手段については、上記特許文献１、２にも開示されていない。
【０００６】
そこで本発明は、クロスレンチキュラーシートを含む複数枚のレンズシートを組み合わせて使用する際に、解像度を低下させる要因の一つであるモアレを考慮し、最適なレンズピッチ比の設計を実現することができる透過型スクリーン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】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の透過型スクリーンは、少なくとも光源側、観察者側に配置された２枚のレンズシートの組み合わせにより構成される透過型スクリーンであって、光源側のレンズシートは、単位レンズが同心円状に配列されてなるレンズ部を、レンズシートの観察者側の片面に有する構成のフレネルレンズシートであり、観察者側のレンズシートは、水平方向に指向性の拡散機能を有する単位レンズが平行に配列されてなる第１のレンズアレイと、垂直方向に指向性の拡散機能を有する単位レンズが平行に配列されてなる第２のレンズアレイとが、それぞれの単位レンズの配列方向が相互に略直交するように配列されてなるレンズ部を、レンズシートの光源側の片面に有する構成の光拡散性レンズシートであり、フレネルレンズのピッチをＰＦ、第１のレンズアレイのピッチをＰ１、そして第２のレンズアレイピッチをＰ２とし、第１のレンズアレイに対する垂線をＬ１とし、Ｌ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ１’とし、Ｌ１’と第１のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチをＰ１／ｃｏｓθとし、同様に第２のレンズアレイに対する垂線をＬ２とし、Ｌ２をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ２’とし、このＬ２’と第２のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチをＰ２／ｃｏｓθとした時に、θがθ＜３０°の範囲で、Ｐ１／ｃｏｓθもしくはＰ２／ｃｏｓθがＰＦの整数倍にならないことを特徴とする。
また本発明の透過型スクリーンは、第１のレンズアレイのピッチＰ１、第２のレンズアレイのピッチＰ２、フレネルレンズのピッチＰＦの関係が、ＰＦ＜Ｐ２＜Ｐ１、もしくはＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２、もしくはＰＦ＜Ｐ１＝Ｐ２であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の透過型スクリーンによれば、フレネルレンズシートのレンズピッチと他のレンズピッチとを最適化することにより、クロスレンチキュラーシートの採用に応じて新たに発生するモアレを防止することができ、特にクロスレンチキュラーシートによる配光特性のメリットを損なうことなく、レンズの設計を容易化できる効果がある。
特に、フレネルレンズシートのレンズピッチを他のレンズピッチより細かくすることにより、さらに有効かつ容易なレンズ設計を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図６は、本発明の実施の形態によるレンズピッチを説明する説明図である。
図１は本実施の形態によるフレネルレンズシートと光拡散性シートを組み合わせた際のレンズピッチの状態を単純化した説明図である。
図示のように、フレネルレンズ１１は単位レンズが光軸を中心に同心円状に形成されており、このフレネルレンズ１１のピッチをＰＦで示している。また、光拡散性シート側のレンズは水平方向に指向性の拡散機能を有する単位レンズが平行に配列されてなる第１のレンズアレイ２１と、垂直方向に指向性の拡散機能を有する単位レンズが平行に配列されてなる第２のレンズアレイ２２とを有している。そして、第１のレンズアレイ２１のピッチをＰ１で示し、第２のレンズアレイ２２のピッチをＰ２で示している。
【００１０】
図２はフレネルレンズ１１のピッチＰＦと第１のレンズアレイ２１のピッチＰ１のみを抽出した図である。
ここで、第１のレンズアレイ２１に対する垂線をＬ１とすると、これに平行する形でＰ１とＰＦは存在する。
図３はＬ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ１’とし、Ｌ１’上で存在するフレネルレンズ１１のピッチに関して示した図である。
フレネルレンズ１１は同心円状にレンズが配されているので、Ｌ１’上においても、レンズピッチはＰＦのまま変わらない。
図４はＬ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ１’とし、Ｌ１’と第１のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチＰ１／ｃｏｓθに関して示した図である。
第１のレンズアレイ２１に対し、Ｌ１’は垂線ではなくなるため、その長さはＰ１からθ分だけ回転させているため、Ｐ１をｃｏｓθで割った値、つまりＰ１／ｃｏｓθとなる。
【００１１】
図５は新たに発生するレンズピッチＰ１／ｃｏｓθとフレネルレンズのピッチＰＦの関係を示した図である。
最終的にＰ１／ｃｏｓθがＰＦの整数倍になってしまうと強いモアレが発生する原因となる。
図６はフレネルレンズのピッチＰＦと第２のレンズアレイのピッチＰ２に関して、フレネルレンズピッチＰＦと第１のレンズアレイのピッチＰ１と同様に考えることで導き出される新たに発生するレンズピッチＰ２／ｃｏｓθとフレネルレンズのピッチＰＦの関係を示した図である。
これに関してもＰ２／ｃｏｓθがＰＦの整数倍になってしまうと強いモアレが発生する原因となる。
【００１２】
また、モアレの計算は略並行の光拡散性シートのレンズが同心円状に配されるフレネルレンズシートの接線となる位置、図示の例では、光拡散性シートのレンズピッチがＰ１（もしくはＰ２）、フレネルレンズシートのピッチがＰＦとなる位置で計算することが一般的である。
そこで、フレネルレンズシートのピッチＰＦが光拡散性シートのピッチＰ１（もしくはＰ２）より大きい数値の場合、１：１の特に大きな割合のピッチ（（例えばＰ１／ｃｏｓθ＝ＰＦもしくはＰ２／ｃｏｓθ＝ＰＦ））が発生しやすくなるので得策ではない。
また、フレネルレンズシートのピッチＰＦが光拡散性シートのピッチＰ１（もしくはＰ２）より小さい数値の場合、回転角度（θ）に関しては変化量が小さいので、θは３０°程度まで考慮すれば問題は無い。
【００１３】
以上のようなモアレの発生原理を考慮した結果、本実施の形態では次のような条件でレンズ設計を行う。
まず、上述のようにフレネルレンズのピッチをＰＦ、第１のレンズアレイのピッチをＰ１、第２のレンズアレイピッチをＰ２とし、第１のレンズアレイに対する垂線をＬ１とし、Ｌ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ１’とし、Ｌ１’と第１のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチをＰ１／ｃｏｓθとし、第２のレンズアレイに対する垂線をＬ２とし、Ｌ２をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ２’とし、このＬ２’と第２のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチをＰ２／ｃｏｓθとする。
そして、まず、θをθ＜３０°の範囲とし、Ｐ１／ｃｏｓθもしくはＰ２／ｃｏｓθがＰＦの整数倍にならない値に設計する。また、第１のレンズアレイのピッチＰ１、第２のレンズアレイのピッチＰ２、フレネルレンズのピッチＰＦの関係を、ＰＦ＜Ｐ２＜Ｐ１、もしくはＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２、もしくはＰＦ＜Ｐ１＝Ｐ２となるような値に設計する。
【００１４】
次に、このような本実施例の設計原理を用いた具体例について説明する。
まず、フレネルレンズのピッチＰＦを６１．１μｍ、光拡散性シートの第１のレンズアレイのピッチＰ１を９８．０μｍ、そして第２のレンズアレイのピッチＰ２を１６０．７μｍとした。この組み合わせでは、θ＜３０°の範囲でＰ２／ｃｏｓθがＰＦの３倍、つまり１８３．３μｍになるところがあり、斜めに強いモアレが発現してしまう。
次に、Ｐ２を１６０．７μｍから２０１．７μｍにしてみたところ、θ＜３０°の範囲でＰ２／ｃｏｓθがＰＦの整数倍になる箇所が無く、その結果、モアレの少ないスクリーンとなった。
また、Ｐ２をＰ１と同じ値である９８．０μｍにしたところ、θ＜３０°の範囲でＰ１／ｃｏｓθ並びにＰ２／ｃｏｓθはＰＦの整数倍になる箇所が無いためモアレが低減できた。
そこで、このようなレンズピッチを採用することにより、クロスレンチキュラーシートにおいて、容易にモアレの生じないレンズ設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のフレネルレンズシートと光拡散性シートを組み合わせた際のレンズピッチの状態を単純化して示した説明図である。
【図２】フレネルレンズピッチＰＦと第１のレンズアレイのピッチＰ１のみを抽出して示した説明図である。
【図３】Ｌ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ１’とし、Ｌ１’上で存在するフレネルレンズのピッチに関して示した説明図である。
【図４】Ｌ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθだけ回転させた時の線をＬ１’とし、Ｌ１’と第１のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチＰ１／ｃｏｓθに関して示した説明図である。
【図５】新たに発生するレンズピッチＰ１／ｃｏｓθとフレネルレンズのピッチＰＦの関係を示した説明図である。
【図６】新たに発生するレンズピッチＰ２／ｃｏｓθとフレネルレンズのピッチＰＦの関係を示した説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１１……フレネルレンズ、２１……第１のレンズアレイ、２２……第２のレンズアレイ、Ｐ１……第１のレンズアレイのレンズピッチ、Ｐ２……第２のレンズアレイのレンズピッチ、ＰＦ……フレネルレンズのピッチ、Ｌ１……フレネルレンズシートの中心を通る第１のレンズアレイの垂線、Ｌ１’ ……Ｌ１をフレネルレンズシートの中心を軸にθ回転させた時の直線Ｌ１、θ……フレネルレンズシートの中心を軸に回転させる角度、Ｐ１／ｃｏｓθ……Ｌ１’と第１のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチ、Ｌ２……フレネルレンズシートの中心を通る第２のレンズアレイの垂線、Ｌ２’ ……Ｌ２をフレネルレンズシートの中心を軸にθ回転させた時の直線Ｌ２、Ｐ２／ｃｏｓθ……Ｌ２’と第２のレンズアレイで新たに発生するレンズピッチ。
【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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