JPH02167588A

JPH02167588A - 近距離観視用投写形ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH02167588A
Application number: JP63177125A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ogino; 正規荻野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1990-06-27
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: US4961642A; JP2731169B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、投写形ディスプレイ装置に係り、特にパーソ
ナルワークステーション等に適用可能な近視距離での観
視に好適な高精細投写形ディスプレイ装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、１０００ラインＸ　１０００ドツト、即ち、ＩＭ
ピクセル以上の精細度のパーソナルワークステーション
が普及しつつある。この種のワークステーション用ディ
スプレイ装置としては、従来、直視形ＣＲＴディスプレ
イが使用されていた。

一方、ワークステーションでは、大画面のディスプレイ
の要求もあり、その−手段として投写形ディスプレイ装
置を用いることが考えられる。

投写形ディスプレイ装置は、例えば米国特許第４５３６
０５６号明細書に開示されているようなものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

直視形ディスプレイ装置は、ガラスパネルの前面及び後
面で光が反射（数％）するため、周囲の証明光源が映り
込み、コントラスト比を劣化させ、画像を見づらくする
という問題点があった。

また、前記米国特許明細書に記載された投写形ディスプ
レイ装置は、ブラックストライプスクリーン技術によっ
て、耐周囲光コントラスト特性が改善されているが、遠
距離から多人数で観察することを意図したもので、近距
離での観察には適したものではない。

近距離観視用に、投写形ディスプレイ装置が適さなかっ
た主な理由は、その垂直指向角が約±６゜ないし±８°
と狭く、かつ、出側光の大部分がほぼスクリーンから法
線方向に偏よって分布するということにあった。

本発明は上記従来技術の性質を改良し、画面の高さの約
２倍以内、好ましくは約１．５倍以内の近距離から観視
するに適した投写形ディスプレイ装置を提供するにある
。

また、本発明の他の目的は、周囲光によるコントラスト
劣化の少ないディスプレイを提供するにある。

尚、上記“好ましくは１．５倍”の理由は、標準者の視
力は１．０であり、これは角度１分（約３　ｍｒａｄ）
の注視努力を伴う弁別限界に対応することに基づくもの
である。ずなわち、１０００画素／Ｈを１．５Ｈから観
視すると、１画素分の角度は約６　ｍｒａｄであり、弁
別限界の２倍に相当し、はぼ楽に読解できる限度に相当
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、２枚のフレネルシート手段と、１枚のレン
チキュラーシート手段とを組合わせたスクリーンを使用
することによって、また１枚のスパイラルフレネルシー
ト手段と１枚のレンチキュラーシート手段と１枚のリニ
アフレネルシート手段とを組合わせたスクリーンを使用
することによって達成される。

〔作　用〕

２枚のフレネルシート手段によって、投写源から画面周
辺部に向ってマクロに発散してくる光は、マクロに、出
射側の約１．５Ｈ（Ｈは画面高さ）の距離に収束される
。該レンチキュラーシートは、縦縞状画面レンチキュラ
ーレンズ構成によって光をミクロに水平方向に約±３０
°以上拡散すると共に、内在される拡散用粒子の作用に
よって、垂直方向に約±８°垂直方向にミクロに光を拡
散する。

該レンチキュラーシートの光出射レンチキュラーレンズ
ピッチは光入射側レンチキュラーレンズのピッチよりも
小さく選定され、上記２枚のフレネルシー１〜による出
射光収束作用を妨害せず保持する。該出射側レンチキュ
ラーレンズ面にはブラックストライプが形成され、周囲
光に起因するコントラストの劣化を防く。

また、リニアフレネルシート手段として、その上半部の
光入射側にリニアフレネルレンズ面を形成し、下半部の
光出射側にリニアフレネルレンズ面を形成したものでは
、リニアフレネルレンズの作用によって出射光は、画面
高さの約１．５倍の距離に収束される。そして、フレネ
ルレンズ面は常に下方に傾斜するよう構成されるため、
上方に位置する照明光源の反射光が下方に反射され、観
視者の目の方向には制限されるので、コン１−ラストらの劣化が防止される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第一実施例の構成を示す斜視図であっ
て、１は第１のスパイラルフレネルシート、２はレンチ
キュラーシート、３は第２のスパイラルフレネルシート
、４は投写源である。そして、スパイラルフレネルシー
ト１．３及びレンチキュラーシート２とでスクリーン手
段を構成する。

レンチキュラーシート２にはブラックストライプが縦縞
状に塗布されるが、同図では図示していない。

また、投写源４は、ディスプレイ回路、投写管投写レン
ズからなる。同図には１組しか記してないが、実際には
、赤、緑、青の３原色の各々に対応する３組が、水平方
向に並置され、台底カラー画像がスクリーン上に投写結
像される。スクリーンは全体として厚み約４關対角長約
４０”のものであるが同図では分解して判り易く示しで
ある。

第２のスパイラルフレネルシート３のレンズ面は、第１
のスパイラルシート１と逆に、入射面側に形成される。

以下、その動作について説明する。

第２図は第１図の水平断面図であって、５はブラックス
トライプ部であり、投写源４からスクリーン周辺に向っ
てマクロに発散してくる入射光は、第１のスパイラルフ
レネルシート１によってマクロな平行光に変換される。

次に、第２のスパイラルフレネルシート３によって該平
行光は、約１．５Ｈの距離の出射側共役点に向って収束
される。この光は、レンチキュラーシート２によってそ
のマクロな方向をほぼ保持すると共に、案クロには、水
平方向に約±３０°以上の広範囲に拡散される。

従って、出射光は共役点に向う方向を基準として左右±
３０°以上にわたってほぼ−様な指向性をもつ。

第３図は、第１図の垂直断面図であって、投写ｔＸ４か
らの光は、第１のスパイラルフレネルレンズ１によって
マクロに平行光に変換され、次に第２のスパイラルフレ
ネルレンズ３によって、約１．５Ｈの距離の共役点に向
って収束される。

スパイラルフレネルシート１．３のＦ値は約１．５に設
定されている。この収束光はレンチキュラーシー１・２
中に含有されるＳｉＯ２などの微小粉末状拡散材によっ
て、共役点に向う方向を基準として約±８°の範囲に拡
散される。

第４図は第１図に示した構成による代表的な指向性を示
すグラフであって、横軸は共役点に向う方向を基準０°
として計った角度、縦軸は指向角で、６は水平方向の指
向性、７は垂直方向の指向性を示す。

同図に示されたように、１．５Ｈの共役点に位置する観
視者からみて、画面は周辺まで含めた全体として−様な
輝度にみえる。逆に、遠方から観視した場合は、画面の
上・下部はほぼ真黒となってしまう。しかし、そのよう
な使い方はなされないので、許容される。

尚、前記米国特許第４５３６０５６号明細書には、第１
のスパイラルフレネルシート１のパワーを強くすること
によって、光出射側の共役点を有限の観視位置、約６Ｈ
〜８Ｈに持ってくることが記載されている。これによれ
ば約６Ｈまでは副作用少なく具現化できるが、これを４
Ｈ以下に持って来ることは後述のように不適である。

それについて述べる前に第５図１第６図によってフレネ
ルシートのプリズム角αと屈折角θとの関係を説明する
。両者間には、スクリーン材質の屈折率をｎ（通常、ア
クリル材でｎ＝１．５＞として、次の関係がある。

第５図の入射面フレネルの場合は、第６図の出射面フレネルの場合は、両者共、θ（１ｒａｄの場合には θ ・・・（３） θは、光出射側共役点の位Ｗ１．５Ｈとリニアフレネル
シート上の縦方向座標とから決まるので、弐（１１，（
２）から所望のα値が求まる。

αの最大値は、式（１）から、ｎ祐１，５として、３４
゜と求まる。式（２）からは、３０°と求まる。

さて次に、スパイラルフレネルシートを使わずにスパイ
ラルシート１だけによって１．５Ｈの出射側共役点を得
る場合の欠点について記す。スパイラルフレネルシート
の入射面は平面であり、従って画面対角隅においては第
７図実線に示す光線径路となる。

同図でγは投写源を見込んだ画角であり、対角隅では、
約３５°である。一方、θは、対角隅から出射側共役点
１．５Ｈを見込む角度である。画面中心から対角隅まで
の距離は、４：３のアスペクト比の場合、ピタゴラスの
定理により、第７図のα値はスネルの法則を適用して、次式により求
まる。

ｓｉｎγ　＋ｓｉｎθ ｔａｎα０ｎ　　ｓｉｎ　　（ｃｏｓ１ｎＴｓｉｎθ 上式にγ−３５°、θ−２９°を代入すると、α＃５０
゜を得る。

緑色投写源については、上記第８図に４で示した通り、
中央に配置されるため、上記の通りで特に問題はない。

しかし乍ら赤色及び青色投写源は、第８図４’、４″に
示される通り、その配置位置が左右にずれている。この
ため、画角γ′は緑色に対するものより約６６小さな値
となる。このため、その光路は第７図の点線に示される
通りとなり、スパイラルフレネルレンズの出射面で全反
射を発生してしまう。これにより、対角隅において、赤
または青の光が失われてしまう。従って、色純度が極め
て強く損なわれてしまうという欠点があった。

上記のように、わずか約６°の入射角の変化で、出射光
の方向が大きく変化し、全反射に至ってしまう理由は、
スネルの法則が、全反射条件の近くでは極めて強い非直
線的性格を有することに起因する。

本発明においては、第３図で既述の通り、１のスパイラ
ルフレネルシートの出射光はほぼ平行光となるように構
成する。従って、全反射条件に対しては充分な余裕をも
つが故に、上記２枚式スクリーンの欠点を克服できる。

尚、前記米国特許明細書には、本実施例の第２のスパイ
ラルフレネルシート３の代わりに、垂直方向に光を拡散
する横縞状のレンチキュラーレンズを使用することによ
って効率良く垂直指向角を拡大できることが述べられて
いる。しかし、この技術によって約±１８°の垂直拡散
角を得ようとすると、本発明に比べて約２倍以上広範囲
に光が拡散されてしまうために、そのスクリーンゲイン
が本実施例のそれよりも約半分以下となってしまう。

逆に本実施例は上記技術に比べて約半分の光エネルギー
で、所望の目的を達威し得るという長所を有する。した
がって、投写管に流すべき電子ビーム電流も半分で済み
、過大なビーム電流に付随する電子銃のデフォーカスを
避けてフォーカスの優れた画像を提供できる。

次に、本実施例における３枚の各シートのレンズのピッ
チの設定法について説明する。

レンチキュラーシート２のピッチは、ディスプレイの画
素ピッチの約８５％以下に設定する。そうしないと、有
限周期のサンプリング効果に起因して、画素の弁別が困
難となる。本発明の主対象である４０“サイズの約１０
００ラインｘｌｏｏｏドツト以上のディスプレイにおい
ては、レンチキュラーシー］・の、ピッチＰ２は約０．
４ｘｍに設定される。

３枚式構成のスクリーンにおいては、各シート相互間の
周期性の干渉に起因するモアレ妨害が重大な問題となる
。これは、次のようにして克服される。

最も重要なモアレ妨害は、レンチキュラーシート２と第
２のスパイラルフレネルシート３との間で発生ずる。該
妨害を抑えるために、第２のスパイラルフレネルシート
３のピッチＰ３は、Ｐ２の約（整数＋０．５）−’倍に
設定される。次に、第１のスパイラルフレネルシート１
のピッチＰ、はＰ２の約（整数＋０．５）　−’倍でか
つ、Ｐ３の約（整数＋０．５）倍または約（整数＋０．
５）−’倍に選定される。

更にモアレ妨害を低減するために、第９図に示す手段が
有効である。同図で４は投写源、１は第１図の１に対応
する第１のスパイラルフレネルシト、同図でレンチキュ
ラーシートと第２のスパイラルフレネルシートは省略し
ている。

第１０図は第９図の要部拡大図であって、１，３はスパ
イラルフレネルシート、２はレンチキュラーシートであ
る。レンチキュラーシート２のレンズ部は省略して描い
である。モアレ妨害の根本原因は、第１のスパイラルフ
レネルシー）１の平行出射光中に同図８で示す斜線部、
即ち、光不在領域が周期的に存在することにある。この
光不在領域がレンチキュラーシート２まで有限の幅で伝
達されるとモアレ妨害を発生する。

上記光不在領域を、レンチキュラーシート２に至るまで
に消滅させる手段として、第１０図に示す通り、ミクロ
に凹レンズ化しである。その凹レンズの強さは同図のε
の角度で表される。

ε　（ｒａｃｌ）が次の条件を満たすとき、モアレ妨害
が低減化される。

（ｎ−１）　　ε　ｔ≧Ｐａｄ・・・（５）ここに、ｎニスクリーン材質の屈折率でｎ＝１．５ｔ：シート３の厚みＰｌ　：シート１の周期ｄ：光不在領域のデユーティファクタ上式（５）の左辺は、凹レンズによる区間を内での光不
在領域幅縮小量である。右辺は元の光不在領域幅である
。ｄの値はスネルの法則に基づき、過程は省略するが次
式で与えられる。

（１５％）と求まる。

以下に各シートの具体例の数値を示す。

以上の値を代入して、式（５）からεの値を求めると、（ｎ１）　　ｔ０．５ＸＯ，５１１＃０．１ｒａｄミ５．７６上式でγは第１０図の画角、αはプリズム角である。α
の値は上式（４）からθ＝０として求まる。実際例とし
て画面左右端での画角γ＝２０’を代入すると、α−３
７°となり、光不在領域率ｄは０．１５即ち、第１０図
において第１のフレネルシート１に、約５．７°の凹レ
ンズ作用を持たせておけば、モアレを低減するのに極め
て有効である。これによって光は、約２．９°１．だけ
ミクロに発散する。

水平方向の発散角が１０°６．を越えると、第２図にお
いて、レンチキュラーシート２の出射面のブラックスト
ライプ５によって出射光がトラップされてしまい色純度
が劣化する。上記例では発散角が小さいので、色純度を
劣化させることなくモ了し妨害を低減できる。

以上、第１図のシート１の出射面のごクロな凹レンズに
ついて述べた。第２のスパイラルフレネルシート３の入
射面のミクロな凹レンズについても同様である。

尚、モアレ妨害低減効果は、第２のスパイラルフレネル
シート３のフレネル面を入射側でなく出射側に持ってく
る構成においては消滅する。何故なら、該出射面の直後
に新たに光不在領域が発生し、それがそのままレンチキ
ュラーシート２に伝達されモアレ妨害を発生する。

上記したシート１のピッチ０．１７１１は、現在のプラ
スチック成形で充分達成可能なものである。

次に、レンチキュラーシート２の出射／入射ピンチ縮小
率についての詳細を説明する。

第２図のレンチキュラーシート２に示した通り、出射側
ピッチを縮小する必要がある。同図で、出射側共役点は
１．５Ｈの距離にあり、スクリーンの幅は４／３Ｈであ
る。従って共役点の頂角は、約±２４°となる。これを
レンチキュラーシート　（ｎ＝１．５）の内部の角度に
換算するとスネルの法則に基づき、となる。前表の通り、レンチキュラーシート２の厚みは
０．５ｍｍであるので、出射側レンズ幅必要縮小量は、０．５＋＋ｉ　Ｘ　ｔａｎ１６６Ｘ　２　＃　０．２９
ｍｍスクリーンの横幅は８００ｍｍ故、縮小率δは、上
記比率だけレンチキュラーシート２の出射面側は、入射
面側に比べて縮小して形成される。

以上、本発明の第一の実施例についての説明をした。

第１１図は本発明の第二の実施例の構成を示す斜視図で
あって、前記第一の実施例との違いは、スパイラルフレ
ネルシート３の出射側に、垂直方向に光をごクロに拡散
するレンチキュラーレンズ面９が付加されている点と、
レンチキュラーシート２の中の拡散材粒子密度が半分以
下に低減されている点である。その他は第一の実施例と
同じである。また、レンチキュラーシート２の出射面に
は実際には第２図の５の如くブラックストライプが設け
られるが繁雑を避けるため省略しである。

レンチキュラーレンズ９のピッチは、約０．４Ｎであり
、その拡散角は約±８°である。

既述の通り本発明の３枚シート構成においては、従来の
シート１，２だけからなる２枚構成に比べて、モアレ妨
害が大幅に低減されるという特長がある。従って、この
特長を活かして、レンチキュラーシート２の中の拡散材
の量を減らしてもモアレ妨害は軽度である。この拡散材
の量を減らすと、光の伝播損失が低減される。但し、そ
の際、付随して垂直拡散角が過小となるのでこれを防く
ために、レンチキュラーレンズ面９が付加されている。

スクリーンゲインは約４倍以上とすることができ、従っ
て同一高圧電力消費のもとで、直視管式ディスプレイに
比べて約４倍以上の鮮明な画面輝度を得ることができる
。

第１２図は本発明による投写形ディスプレイ装置全体の
構成図であって、１０は対角約４０″サイズのスクリー
ンで、第１図の１．２．３または第１１図の１．　２．
　３で示したシートに対応する。また、１１は≧ラーで
ある。投写レンズ１２．投写管１３．投写用回路１４は
前記した投写源の構成要素である。

同図は横断面図であるので、これらの各１ｍｌ、か記さ
れてないが、投写源は、３原色用に３組並置される。尚
、１５は作業卓である。そして、斜線枠１６内が適視領
域であり、椅子に腰かけたときの目の高さ約１．２ｍの
高さである。スクリーンの下側部キャビネットには先手
通過領域に約Ｌｏａｍ以上の凹みが設けられており、こ
こに机の端を挿入することにより、作業卓の作業面積を
広く確保してかつ、スクリーンと観視者の目の間の距離
を充分近くして、高精細画像の細部が目の視力で弁別可
能とされている。キャビネットの奥行き１７は、机の端
から測って約５０ｃｍ以内とすることができ、従来の２
０″の直視管式ディスプレイ装置並みの小奥行スペース
に配置できる使い勝手の優れたものである。

また、このディスプレイ装置を輸送する際に、第１図に
おいて、第１のスパイラルフレネルシート１と第２のス
パイラルフレネルシート３との間の摺動振動によってキ
ズが付くという問題がある。

しかしこれは、次のようにして克服される。上記３枚の
シートを組合わせる前に、第■のスパイラルフレネルシ
ート１と第２のスパイラルフレネルシート３との相対す
る面に、予め蒸気圧の低いオイルを微量塗布しておく。

具体的にはシリコーンオイルを含んだ布で前面をめくっ
ておくことでその耐性を十分なものとすることができる
。

また、上記３枚のシート間にすき間が約５ｎ以上発生す
ると、結像面が多重に見えるという問題がある。特に外
気の天候の変化に伴う湿度の変化に伴って、約１ｎ以下
の薄いシートは、凹状または凸状に反りかえり易いとい
う問題がある。約０．５１１１厚のアクリルシートの表
面から湿気が侵入開始してから、該裏面に拡散過程によ
って到達するには、約２日間を要する。その過渡期間に
、該シートの表側が裏側に比べて多量の水分を含有する
が故に、表側が相対的に膨張し、その結果外側に凸状に
ふくらみ、分厚いシート１との間にすきまを発生ずると
いう問題である。これは、従来の約１．５ｍ＋ｉ厚以上
の分厚い従って強いシートを用いていた民生用プロジェ
クタでは極めて軽度のため問題とはなっていなかった。

本発明の高精細化、３枚化に伴って発生する上記問題点
は次のようにして克服される。

まず、第１のスパイラルフレネルシート１は湿度の変化
に対して充分な強さをもつように約２１１厚以上、代表
例として既述表の通り３１１Ｉ厚とされる。また、数關
中央部を凹ませた円筒形状の初期形状とされる。

第１と第２のスパイラルフレネルシー１〜２，３はシー
ト厚０．５ＩＩｍと薄いため、外気の湿度変化に弱い。

従ってその初期形状は、第１３図の符号２３に示される
通り、曲率半径約３０ｃｍの円筒状ないしだ円筒状とさ
れる。これら３枚のシートを第１４図に示すように、は
ぼ−平面をなすスクリーン枠内にはめ込むことによって
３枚のシートは互いに密着する。また、同図矢印の方向
への弾性圧力が常に存在するため、外気湿度の過渡変化
に伴ってシート２．３を観視側（図の右側）にふくらま
そうとする応力が加わっても、該弾性応力がこれに打ち
勝って常に相互密着性を保持する。

上記耐環境性を支配する物理は定量的に次のように示さ
れ、一般応用に際してのシート２，３の厚みｔと第１３
図の曲率半径Ｒの関係として示される。

シート２．３の材質の各表面／裏面間の湿度差に起因す
る線膨張率差をεとする。通常のアクリル材では通常の
湿度差１５％に対してεの値は約６ＸＩＯ−’のオーダ
ーである。該表裏膨張率差εはシート平面の各所でミク
ロにその曲率を２次元的に、ε／ｌだけ変化させようと
する応力として働く。

該曲率変化分の逆数即ち曲率半径を第１５図に示すＲ１
とすれば、１　　　　　　　ε 第１３図の初期１次元曲率半径（１次元とは円筒曲率に
対応し、２次元とは球面曲率に対応する。）Ｒは上記Ｒ
１の半分以下としておく必要がある。

何故なら、単にＲ＝Ｒ，としたのでは、第１３図に示し
た初期円筒形とは直交する方向に反対側にそり反ってし
まうからである。Ｒ＝Ｒ１／２としておけば、該初期円
筒形状に起因する弾性応力と湿度応力に起因する旦クロ
な球面化応力とが台底され、ミクロなくら形化応力が働
くがこれは、シート２．３を観視側へふくらませるとい
うへい害を発生するには至らない。具体的Ｒ値は次の通
り求まる。

尚、初期円筒の軸の方向は縦、横、斜めいづれであって
も良いことが、上記物理的分析過程から明らかである。

尚、第１２図に示したように、スクリーンを数度上向き
に傾けて構成することにより、上記３枚のシート間のす
きまの発生を更に最少限に保つことができる。

以上、耐湿度変化について述べた。耐温度変化について
は、アクリル材の熱拡散定数が１０ｓｅｃ／ｍ２と高速
であるため、問題とはならない。

尚、本実施例ではスパイラルフレネルシートを使ったが
これは、同芯円状のフレネルシートであっても良い。

第１６図は本発明の第三実施例の構成を示す斜視図であ
って、フレネルシート１．レンチキュラーシート２．投
写源４は前記の実施例と同様のもので、３０はリニアフ
レネルシートである。

リニアフレネルシート３０は、その上半部には、入射面
側にリニアフレネルレンズ面が形成され、下半部には、
出射面側にリニアフレネルレンズ面が形成される。

第１７図は第１６図の水平断面図であって、投写源４か
らスクリーン周辺に向ってマクロに発散してくる光は、
スパイラルフレネルシート１によってマクロな平行光に
変換される。リニアフレネルシート３０は水平方向には
光を屈折しないので、光は素通りする。レンチキュラー
シート２は光を水平方向±３０°以上の広範囲に拡散す
る。従って、出射光は左右１３０９以上にわたってほぼ
−様な指向性を持つ。

第１８図は第１６図の垂直断面図であって、投写源４か
らの光は、スパイラルフレネルレンズ１でマクロに平行
光に変換され、リニアフレネルレンズ３０でマクロに収
束光に変換される。このリニアフレネルレンズ３０は、
画面高Ｈの１．５倍の距離で収束するよう、そのＦ値を
約１．５倍に設定されている。この収束光は２のレンチ
キュラーシートの中に含有されるＳｉＯ２などの粉末拡
散材によって、約±８°の範囲に拡散される。

第１９図は第１６図に示した構成による代表的な指向性
を示すグラフであって、点線５′は水平方向の指向性を
示し、これは画面中央部と周辺部とでほぼ同一である。

実線６は画面中央部における垂直指向性である。また、
実線７．８は、画面上下部における垂直指向性である。

横軸の角度０°はスクリーン法線方向を意味する。画面
上下部においては、第１８図の１．５Ｈの出射側共役点
（収束点）に対応して、±１８．３°の方向に出射する
ことを意味している。従って、１．５Ｈの共役点に位置
する観視者から見て、画面は周辺まで含めた全体として
、−様な輝度に見える。

逆に、遠方から本実施例のディスプレイ装置を観視した
場合は、画面の上・下部はほぼ真黒となってしまう。し
かし、そのような使い方はなされないので許容される。

尚、前記米国特許明細書には、前記したように、スパイ
ラルフレネルシートのパワーを強くすることによって出
射側の共役点を有限の観視位置約６Ｈ〜８Ｈに持ってく
ることが述べられている。該技術は約６Ｈまでは副作用
少なく具現化できるがこれを４Ｈ以下に持って来ること
は前記したように不適である。

また、フレネルシートのプリズム角αと屈折角θとの関
係は前記第５図、第６図、第７図、第８図で説明したと
おりである。

また、第１８図のリニアフレネルシート３０の形状から
明らかなように、観視者の上方に通常配置される周囲照
明用の光源からの光は、第２０図（ａｌに示される通り
、下方に反射されるために、コントラスト比を劣化させ
ることがない。もし、例えば出　ｑ射面側のみにリニアフレネルシートのレンズ面を形成す
ると第９図（ｂｌの３０′に示される通り反則光が観視
者側にもどるためコントラスト比か劣化する。

もちろん、本実施例においても、第１８図のスパイラル
フレネル１の面からの反射光は、一部、観視者側にもど
ってくる。この収録は従来の２枚式スクリーンでも不可
避の性質であり止むを得ない。

但し、スパイラルフレネルレンズの形状から、コントラ
スト劣化領域は、画面上で横帯状の六面積を占めること
はなく、画面上部の中央付近の小面積の領域に限られる
。従ってその影響は軽度のものである。

第２１図は本発明の第四実施例の構成図であって、スク
リーンの各要素の水平断面図である。同図において、ス
パイラルフレネルシート１とリニアフレネルシート３０
は、第一実施例と同しである。２′はレンチキュラーシ
ートであり、出射面レンチキュラーレンズ１０のピッチ
を入射面９のそれに比べて小さくしである。このため出
射面にて水平方向の収束作用が発生し、その重心光が観
視者の位置する有限の共役点に収束する。このため、観
視者から見た画面の一様性が第三実施例よりも更に改善
される。第四実施例の垂直方向の指向性は第実施例と同
しである。

通常、スクリーンの各要素１．　２．　３．　２’３０
、３０’はアクリル材を使用して成形される。成形のた
めにはいわゆる成形型を使用する。成形型を作るには、
ダイヤモンドに代表される固いカッターで切削する。こ
の固いカッターは切削中に折れ易いという問題がある。

本発明のリニアフレネルシートは、該カッターとして丈
夫な構造のものを使用し得るという長所をも有する。

何故なら、もし第２０図の３０′に示された片面リニア
フレネルレンズを作るためのカッターは第２２図のよう
な対称形の先端がくびれた形のものを使う必要がある。

これはくびれた部分で折れ易い。

一方、第２０図３０に示す形式のものにあっては、表裏
計２枚の型が必要とはなるものの、カッターとしては、
第２２図に示すような形式の強いものを使用できるから
である。

以下に本発明を構成するための各シートの具体的代表数
値例を示す。

その他の詳細は前記式＋１１．　（２１及び前記米国特
許明細書によって設計される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、従来遠距離観視
用にしか使えないものとされていた投写形ディスプレイ
技術を改善し、従来常識とは逆に近距離観視専用のＡ１
サイズの高精細投写形ディスプレイを提供できる。その
画質は、輝度、コントラスト比、フォーカス、画面の一
様性において、従来の直視管式ディスプレイの欠点を克
服でき、省電力的かつ人間工学的に優れた長所を有する
ものである。また、耐輸送振動環境及び耐外気湿度変化
環境にも強いという長所を有し、画面高さの約２倍以内
、好ましくは約１．５倍以内の視距離で観視しても、画
面全体の輝度が一様に保たれ、かつ周囲外光に起因する
コントラスト劣化の少ないパーソナルワークステーショ
ン用に好適な高精細投写形ディスプレイ装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例の構成を示す斜視図、第２
図は第■図の水平断面図、第３図は第１図の垂直断面図
、第４図は第１図の構成による代表的な指向性を示すグ
ラフ、第５図、第６図１第７図、第８図は入射角／出射
角の説明図、第９図第１０図はモアレ妨害低減手段の説
明図、第１１図は本発明の第二実施例の構成を示す斜視
図、第１２図は本発明による投写形ディスプレイ装置の
構成図、第１３図、第１４図、第１５図はスクリーン構
成の説明図、第１６図は本発明の第三実施例の構成を示
す斜挽回、第１７図は第１６図の水平断面図、第１８図
は第１６図の垂直断面図、第１９図は第１６図に示した
構成による代表的な指向性を示すグラフ、第２０図はリ
ニアフレネルシートの照明光の反射説明図、第２１図は
本発明の第四実施例の構成図、第２２図、第２３図はリ
ニアフレネルレンズを切削するためのカッターの説明図
である。１・・・スパイラルフレネルシート、２・・・レンチキ
ュラーシート、３・・・スパイラルフレネルシート、４
・・・投写源、５・・・ブラックストライブ、３０・・
・リニアフレネルシート、５・・・水平指向性、９．１
０・・・レンチキュラーレンズ面。〜Ｑ寸゛劃第１９図第２０図手続補正書（方式）％式％事件の表示特願昭６３−１７７１２５号発明の名称近距離観視用投写形ディスプレイ装置補正をする者事件との関係　　出願人（５１０）株式会社　日立製作所

Claims

【特許請求の範囲】１、投写回路手段、複数の色に対応する各投写管手段、
投写用レンズ手段、スクリーン手段を備えた投写形ディ
スプレイ装置において、前記スクリーン手段は、第１の
フレネルシート手段と第２のフレネルシート手段とレン
チキュラーシート手段とからなり、かつその順番に光入
射側から光出射側へと順次配置され、上記第１のフレネ
ルシート手段は光出射側にフレネルレンズ面を有し、上
記第２のフレネルシート手段は光入射側にフレネルレン
ズ面を有し、上記第２のフレネルシートはその光出射側
共役点が画面の高さの約２倍以内の距離となるように該
出射光の主要部を収束し、上記第１のフレネルシート面
はミクロに凹面状に形成された部分を有してミクロに約
１０°以内の範囲に光を拡散させてなることを特徴とす
る近距離観視用投写形ディスプレイ装置。２、投写回路手段、複数の色に対応する各投写管手段、
投写用レンズ手段、スクリーン手段を備えた投写形ディ
スプレイ装置において、前記スクリーン手段は、スパイ
ラルフレネルシート手段とリニアフレネルシート手段と
レンチキュラーシート手段とからなり、かつその順番に
光入射側から光出射側へと順次に配置され、上記リニア
フレネルシート手段はその上半部には光入射面側にリニ
アフレネルレンズ面を有し、その下半部には光出射面側
にリニアフレネルレンズ面を有し、垂直方向に関する光
出射重心光の出射側共役点が画面高さの約２倍以内の距
離に設定されてなることを特徴とする近距離観視用投写
形ディスプレイ装置。３、請求項２において、上記スクリーン手段はスパイラ
ルフレネルシート手段に替えて、同心円状フレネルシー
ト手段を備えたことを特徴とする近距離観視用投写形デ
ィスプレイ装置。