JPH09251188A - 画像投写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映り込みの小さな保護板を有する画像投写装
置を提供する。 【解決手段】 スクリーン３の視聴側に、その観察側の
面に微細な凹凸を有する前面板（マットパネル）７を配
する。これによって、スクリーンを保護すると共に外光
の映り込みを防止する。また、表面凹凸の拡散作用によ
って画像にボケが生じないように、スクリーン３上の点
像に対応するマットパネル上での観察像の広がりが、ス
クリーン３上の液晶画素間隔（あるいはＣＲＴ走査線間
隔）以下になるように、マットパネル７の位置、厚み、
凹凸形状を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＣＲＴ、液晶パネル
などに形成した画像をその背面よりスクリーン上に投写
して、前面から視聴する画像投写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年ＴＶ受像機を中心に大画面に対する
ニーズが高まっており、これを比較的軽量コンパクトに
実現できる背面投写型の画像投写装置が注目されてい
る。その基本構成を模式的に図３に示す。

【０００３】ＣＲＴ１に形成した画像を、投写レンズ２
によって拡大投写する。スクリーン３は結像面に設置さ
れ、全体として発散的でしかも指向性が極めて強く入射
する投射光を、主指向方向がほぼスクリーン面に垂直で
適度な拡散を有する光に変換して画像として認識できる
ようにする。

【０００４】投写レンズ２からスクリーン３に発散的に
入射する投射光を主指向性がほぼスクリーン面に垂直な
光に変換する働きをするのがフレネルレンズシート４で
あり、その光を拡散して適切な視野範囲を与える働きを
するのがレンチキュラレンズシート５である。

【０００５】レンチキュラレンズシート５は、その入射
側に設けたレンチキュラレンズの焦点位置に出射面を設
けることによって有効出射領域を限定して、無効領域に
光吸収層６を設ける。このことによって、投射光を損失
することなく、外光を吸収してコントラストを向上する
ことができる。その様子を図４に示す。

【０００６】近年、スクリーンの前面に透明パネルを配
置することが提案されている。その目的の一つは、この
ように高度な光学機能を有するスクリーンを保護するこ
とにある。

【０００７】さらに、高精細度を実現するためおよび、
モアレを低減するためにレンチキュラレンズのピッチを
小さくしたときの問題を回避するために用いる場合もあ
る。

【０００８】図から明らかなように、拡散角を一定とす
ればレンチキュラレンズピッチｐとシート厚みｔは比例
関係にあり、通常必要とされる指向特性においてその比
ｔ／ｐは１.３程度になる。例えばピッチｐを０.５mmに
しようとすると、厚みｄは０.６５mm程度となり、単に
枠にはめ込むような通常の方法では保持できない。厚み
２mm程度の前面パネルを用いて、フレネルレンズシート
と共に挟み込むようにすれば、上記問題を容易に回避す
ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、前面パネ
ルを用いれば、高価なスクリーン表面をキズ付けること
なく、万一前面パネルにキズを生じても、その交換によ
って安価に現状回復できる。また、通常の方法では困難
な薄型レンチを保持することが可能になる。

【００１０】しかしながら、従来の技術では単なる透明
板を用いているために、明るい環境下で暗いシーンを観
察するとき、表面反射によっていわゆる映り込みを生じ
る。

【００１１】特に蛍光灯など照明の映り込みは著しく画
像品位を損なうもので問題となっている。

【００１２】本発明は、スクリーンの保護、薄型レンチ
の設置容易性を実現しつつ、かかる映り込みを低減した
画像投写装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、スクリーンの観察側に、その観察側の面に
微細な凹凸を有する前面板（以下マットパネルという）
を配するものであり、これによって映り込みの小さな画
像投写装置を実現することができる。

【００１４】また、スクリーン上の点像に対応する前面
板上での光像の広がりが、スクリーンの液晶画素間隔あ
るいはＣＲＴ走査線間隔などの画像表示素子の画素間隔
以下になるように、前記前面板の位置、厚み、屈折率お
よび凹凸形状を設定することによって、前記マットパネ
ルの表面凹凸の拡散作用による解像力劣化を実用範囲内
にするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、ＣＲＴ、液晶パネルな
どの画像表示素子と、前記画像表示素子で形成された画
像を拡大投写する拡大投写手段と、前記拡大投写手段か
らの入射光を主指方向が一定で適度な拡散を有する光に
変換し、さらにこの光を拡散して適切な視野角を与える
スクリーンと、前記スクリーンの視聴側に配置される視
聴側に微細な凹凸を有する前面板を備えたことを特徴と
するものであり、外光の映り込みを低減する作用を有す
る。

【００１６】また本発明は、上記発明において、スクリ
ーン上の点像に対応する前面板上での光像の広がりが、
スクリーンの液晶画素間隔あるいはＣＲＴ走査線間隔な
どの画像表示素子の画素間隔以下になるように、前記前
面板の位置、厚み、屈折率および凹凸形状を設定したこ
とを特徴とするものであり、また本発明は、上記発明に
おいて、前面板に垂直に平行光束を入射したときに、出
射光線強度が前記前面板の法線方向の出射光線強度の零
でない１０％以下の角度をθとして、スクリーン出射面
の１点から、それぞれスクリーン出射面法線方向、およ
びθ方向に出射された２つの光線が前記前面板から出射
されるときの間隔が、前面板がない場合の解像距離の２
分の１以下になるように、前記前面板の位置、厚み、屈
折率および、凹凸形状を設定したことを特徴とするもの
であり、前記マットパネル表面の微細凹凸による解像力
劣化を実用範囲内とする作用を有する。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図１
および図２を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の一実施の形態を示す模
式図である。従来の技術の説明に用いた図３では、画像
源としてＣＲＴを用いたが、ここでは画像源として液晶
を用いている。

【００１８】液晶９の背面よりランプ１０による光を照
射して形成した画像を投写レンズ２によってスクリーン
３に投写する。

【００１９】投射光はフレネルレンズシート４で略平行
光に変換されたのち、レンチキュラレンズシート５で拡
散され画像として認識できるようになる。

【００２０】スクリーン３の前面に、その観察側に微小
凹凸面８を有するマットパネル７を設ける。マットパネ
ルはその表面微小凹凸の作用によって外光を拡散反射し
て、正反射に起因する映り込みを低減すると共に、スク
リーン３を保護する働きをする。

【００２１】ただし、上記マットパネルを用いると投射
光も拡散され、画像解像力を劣化させる要因にもなる。
その様子を図２を用いて説明する。

【００２２】スクリーン３の出射面３ｓに理想点像が形
成され、完全拡散されたと仮定する。スクリーン表面３
ｓの法線からθ方向に出射する光は図のような経路をた
どり、法線方向に出射された光線と距離Ｌ隔てた地点で
微小凹凸面に到達した後、その微小凹凸形状に応じて再
拡散する。ここで距離Ｌは上記出射角θとスクリーン出
射面と前面板入射面の間隔ｄ、前面板の厚みｔ、および
前面板の屈折率をｎによって以下のように表される。

【００２３】 Ｌ＝ｄ×ｔａｎ（θ）＋ｔ×ｔａｎ（θn） ただし ｓｉｎ（θ）＝ｎ×ｓｉｎ（θn） 観察位置をスクリーン法線方向無限遠とすれば、観察方
向にはその再拡散位置から再拡散の法線方向成分の強度
に応じた光が出射する。

【００２４】再拡散の主指向性はθ方向なので、上記法
線方向成分は逆に、前面板の投写側から法線方向に平行
光を入射した場合のθ方向の拡散成分とほぼ等しくな
る。

【００２５】上記の結果として、スクリーン上に形成さ
れた理想点像は、マットパネル上で図のように強度分布
に一定の広がりを持った像になる。

【００２６】この広がりが、装置本来の解像距離に対し
て十分小さければ、実質的に解像力の劣化を生じない。
ここで、装置本来の解像距離とは画像源としてＣＲＴを
用いた場合にはスクリーン上での走査線間隔であり、画
像源として液晶を用いる場合にはスクリーン上での画素
間隔である。

【００２７】さらに、前面板凹凸面で形成する像の幅を
ピーク輝度の１０％になる幅Ｗで規定したとき、このＷ
が上記解像距離以下で有れば実用上問題ない。

【００２８】上記説明から明らかなように、Ｗとは、前
記前面板に垂直に平行光束を入射したときに、出射光線
強度が前記前面板の法線方向の光線強度の１０％になる
角度をθとして、スクリーン出射面の１点から、スクリ
ーン出射面法線方向、およびθ方向に出射された光線の
前記前面板からの出射位置の間隔の２倍であり、これが
前記解像距離以内になるように、前記前面板の位置、厚
み、屈折率および、凹凸形状を設定する。

【００２９】

【実施例】次に本発明の具体的な実施例を説明する。

【００３０】（実施例１）画像源としての液晶９に４：
３の５インチＶＧＡパネル（６４０＊４８０ドット）を
用い、投写レンズ２で８倍に拡大し、スクリーン３上で
４０インチの画像とする。このときのスクリーン上での
画素ピッチは１．２７mmであり、これが装置本来の解像
距離となる。

【００３１】また、この画素とのモアレを考慮して、レ
ンチキュラレンズシート５のレンチキュラピッチは画素
ピッチの約２．５分の１となる０．５グとした。厚みは
０．６５グできわめて撓みやすく、厚み３グのフレネル
レンズシート４と下記マットパネル７とで挟み込む構成
とした。

【００３２】マットパネル７には材料としてＰＭＭＡを
用いており、その屈折率は約１．５で厚みｔは２グであ
る。また、表面微小凹凸は、それによる拡散特性が、垂
直に平行光束を入射したときに出射光線強度が法線方向
の出射光線強度の１０％になる角度θが１０度になるよ
うに設定している。

【００３３】この表面凹凸によって、単なる透明板を設
置した場合に比べて、映り込みを大きく低減した。

【００３４】上記マットパネル７とレンチキュラレンズ
シート５は基本的に密着するように設置したが、部分的
に浮きを生じており、マットパネル７の入射面とスクリ
ーン表面からの距離ｄは最大で約１グであった。

【００３５】上記条件で、θ＝１０度に対する距離Ｌは
最大で約０.４１グ、従って、相対光線強度１０％で規
定する像幅Ｗはその２倍の０．８２グとなり上記解像距
離１．２７グより小さく、実用上問題となるような解像
力劣化を生じることなく映り込みを大きく低減すること
ができた。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明して明らかなように、本
発明の画像投写装置によれば外光の映り込みを実質的に
生じる事無くスクリーンを保護する事が可能になり、薄
型レンチキュラレンズシートの保持も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像投写装置の基本構成を示す模式図

【図２】本発明の画像投写装置における解像力劣化を説
明するための模式図

【図３】従来の画像投写装置の基本構成を示す模式図

【図４】レンチキュラレンズシートの作用を示す断面図

【符号の説明】

１ ＣＲＴ ２ 投写レンズ ３ スクリーン ４ フレネルレンズシート ５ 垂直方向を長手方向とするレンチキュラレンズシー
ト ６ 光吸収層 ７ マットパネル ８ 微小凹凸面 ９ 液晶パネル １０ ランプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＲＴ、液晶パネルなどの画像表示素子
   と、前記画像表示素子で形成された画像を拡大投写する
   拡大投写手段と、前記拡大投写手段からの入射光を主指
   方向が一定で適度な拡散を有する光に変換し、さらにこ
   の光を拡散して適切な視野角を与えるスクリーンと、前
   記スクリーンの視聴側に配置される視聴側に微細な凹凸
   を有する前面板を備えたことを特徴とする画像投写装
   置。
2. 【請求項２】 スクリーン上の点像に対応する前面板上
   での光像の広がりが、スクリーンの液晶画素間隔あるい
   はＣＲＴ走査線間隔などの画像表示素子の画素間隔以下
   になるように、前記前面板の位置、厚み、屈折率および
   凹凸形状を設定したことを特徴とする請求項１記載の画
   像投写装置。
3. 【請求項３】 前面板に垂直に平行光束を入射したとき
   に、出射光線強度が前記前面板の法線方向の出射光線強
   度の零でない１０％以下の角度をθとして、スクリーン
   出射面の１点から、それぞれスクリーン出射面法線方
   向、およびθ方向に出射された２つの光線が前記前面板
   から出射されるときの間隔が、前面板がない場合の解像
   距離の２分の１以下になるように、前記前面板の位置、
   厚み、屈折率および、凹凸形状を設定したことを特徴と
   する請求項１記載の画像投写装置。