JP3697832B2 - 背面投射型ディスプレー装置及びスクリーンユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像源からの映像を投射レンズを介して透過型スクリーンに拡大投影することができる背面投射型ディスプレー装置及びスクリーンユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や、液晶パネル等の光学素子を用いた光学系等からなる映像源から出射される映像光を、投射レンズを介して透過型スクリーンに拡大投影する背面投射型ディスプレー装置が知られている。
このような背面投射型ディスプレー装置のスクリーンユニットは、良好な画像を映し出すために種々の性能が要求されるため、特定の性能を有する複数のスクリーンを組み合わせて構成されている。
【０００３】
一般的にスクリーンユニットは例えば特開平６−６７３９等に示されているように、映像源側に配置されるフレネルレンズシートと、このフレネルレンズシートの後段に配置されるレンチキュラーレンズシートによって構成されている。
図７はフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートなどからなるスクリーンユニット３０の構成を示す斜視図である。
フレネルレンズシート３１は前記ＣＲＴ又は前記光学系の後段に配置されている投射レンズ（図示せず）によって投射された映像光を、フレネルレンズによって観視者の方向に集光して、観視者から見たスクリーン面上での部位による輝度の不均一性を補正するようにされている。
【０００４】
フレネルレンズシート３１の後段に配置されるレンチキュラーレンズシート３２は、光拡散剤を含んで構成され、映像光が前記光拡散剤により透過散乱することで画像が投影される。また、水平及び垂直方向への光の拡散特性を司るとともに、入射面側にある複数のレンチキュラーレンズ素子のレンズ機能で光を収束させるように構成されている。
さらに、出射面側において光が収束する以外の部位に縦方向のストライプ状の外光吸収層３２ａ、３２ａ、３２ａ・・・を設けて出射面の所定の領域を被覆することで、スクリーン上に投射される映像光を遮ることなく、ディスプレー装置外部からの外光の影響を低減し、画像のコントラストを向上することができるようにされている。
【０００５】
ところで、外光の影響を低減して画像のコントラストを向上するためには、外光吸収層３２ａの被覆率を大きくすればよいが、被覆率が一定値以上大きくなると、映像光が外光吸収層３２ａに遮られて減少してしまう。このため、例えば映像源にＣＲＴを用いた背面投射型ディスプレー装置では、外光吸収層３２ａの被覆率がその光学系等の構成によって例えば４０％程度に制限される。
【０００６】
ＲＧＢ各色に対応した３個のＣＲＴを用いた背面投射型ディスプレー装置の場合は、例えば図８に示されているように、赤色に対応したＣＲＴ４０Ｒ、緑色に対応したＣＲＴ４０Ｇ、青色に対応したＣＲＴ４０Ｂから出力された各色の映像光を、それぞれ投射レンズ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂによって例えばフレネルレンズ、レンチキュラーレンズなどによって構成されているスクリーンユニット３０に拡大投影するようにされている。
【０００７】
図示されているように、各ＣＲＴ４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）はその中心がスクリーンユニット３０のほぼ中心部分に対向するように配置されるので、ＣＲＴ４０Ｇはスクリーンユニット３０に対して正面に配置されて、その両側に配置されているＣＲＴ４０Ｒ、４０Ｂは、スクリーンユニット３０に対して例えば１０°前後の角度で配置される。これによってスクリーンユニット３０に対する各色の光の入射角度も異なりスクリーンユニット３０の前面で平行光となっていないため、これを考慮した結果、前記したように被覆率が例えば４０％前後となるように設定されている。
【０００８】
また、最近では映像源として液晶パネル等からなる光学系を用い、この光学系によって形成された画像を１個の投射レンズで拡大投影する背面投射型ディスプレー装置が知られている。
図９は、ＲＧＢ各色に対応した３枚の液晶パネルを用いて光学系を構成している背面投射型ディスプレー装置の、筐体内に配置される光学系とスクリーンユニット３０の構成を摸式的に示す図である。
筐体５０内の下方に配置されている光学系５１で形成された画像は、投射レンズ５２によって拡大され、矢印で示されているようにミラー５３で反射されてスクリーンユニット３０に到達する。
【０００９】
ここで、図１０にしたがい光学系５１の構成について説明する。
光源５５は放物面鏡の焦点位置に例えばメタルハライドランプ等からなるランプ５６が配置されており、放物面鏡の光軸にほぼ平行の光がその開口から出射される。そして光源５５から出射された光の中で、赤外領域及び紫外領域の不要光線はＵＶ−ＩＲカットフィルタ５７によって遮断され有効な光線のみが前方のレンズアレー部５８に導かれることになる。
【００１０】
このレンズアレー部５８は例えばＰＢＳ（Polarizing Beam SpIitter）等の光学素子によって構成され、光源５５から出射したＰ偏光波＋Ｓ偏光波の光を例えばＰ偏光波に偏光して出力する。
すなわち、レンズアレー部５８を配置することにより、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５７を通過した光源５５の光がＰ偏光波に偏光され、効率よく、かつ均一に液晶パネル６２、６３、６８の有効開口に照射することができるようになる。
【００１１】
レンズアレー部５８と各液晶パネルの有効開口の間には、光源５５から出射された光を赤、緑、青の各色に分解するダイクロイックミラー５９、６０が配置されている。
この図に示す例では、まずダイクロイックミラー５９で赤色光Ｒを反射し緑色光Ｇ及び青色光Ｂを透過させている。このダイクロイックミラー５９で反射された赤色光Ｒはミラー６１により進行方向を９０゜曲げられて赤色用液晶パネル６２に入射する。
【００１２】
一方、ダイクロイックミラー５９を透過した緑色光Ｇ及び青色光Ｂはダイクロイックミラー６０により分離されることになる。すなわち、緑色光Ｇは反射されて進行方向を９０゜曲げられて緑色用液晶パネル６３に導かれる。そして青色光Ｂはダイクロイックミラー６０を透過して直進し、リレーレンズ６４、リレーレンズ６５、ミラー６６、ミラー６７を介して青色用液晶パネル６８に導かれる。
【００１３】
液晶パネル６２、６３、６８で光変調された各色の光は、光合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム６９によって合成されることになる。このクロスダイクロイックプリズム６９は反射面６９ａ、及び反射面６９ｂを有して構成されている。そして赤色光Ｒは反射面６９ａで、また青色光Ｂは反射面６９ｂで投射レンズ５２が配置されている方向に反射される。さらに緑色光Ｇが反射面６９ａ、６９ｂを透過することで、ＲＧＢ各光が１つの光軸に合成され、投射レンズ５２によって先に図９に示したスクリーンユニット３０に拡大投影されるようになる。
【００１４】
このような背面投射型ディスプレー装置は、１個の投射レンズ５２によって拡大投影されるので、映像光はスクリーンユニット３０に対して一方向から入射することになる。したがって、図８で説明した３個のＣＲＴを用いたタイプのディスプレー装置と比較して外光吸収層３２ａの被覆率を大幅に上げることができ、例えば約８０％程度に設定することができるようになる。
【００１５】
映像光が遮られずかつ外光吸収層３２ａの被覆率を最大にするには、例えば特公平７−１９０２９に示されているように、レンチキュラーレンズシート３２を構成するレンズ素子の形状を、その離心率がレンズ媒質の屈折率の逆数に等しい楕円面の長軸方向の凸面の一部となるように形成し、かつ、前記楕円面の焦点の位置に外光吸収層３２ａを形成すれば良い。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９、図１０に示したような背面投射型ディスプレー装置では、１個の投射レンズ５２によって一方向から映像光を投射することができるが、映像源の光線束が強く狭いため、先に述べたレンチキュラーレンズシート３２に含まれる光拡散剤による散乱光が干渉を起こす場合がある。これはシンチレーションと呼ばれるある部分が強く輝く現象とされ、スクリーン上に映し出される映像の質が著しく損なわれることになる。
【００１７】
そこで、シンチレーションを減少させるために、例えば特開平８−３１３８６５等に示されているように、レンチキュラーレンズシート３２より投射レンズ５２に近い位置に光を散乱させる光拡散手段を配置することが知られている。この光拡散手段は例えばフレネルレンズシート３１に光拡散剤を混入して構成したり、また例えばフレネルレンズシート３１の前段に別体の光拡散シートを配置することによって構成される。
【００１８】
シンチレーションは映像源の光線束が狭く強いほど顕著に現れるため、光線束に作用する例えばランプ出力、発光特性、レンズアレイ、液晶パネルサイズ、投射レンズのｆ値等の光学系５１の設計や、スクリーンユニット３０の画面サイズ等に応じて、前記光拡散手段の光拡散特性とされるヘーズ値を設定する必要がある。例えばスクリーンユニット３０の画面サイズに応じてヘーズ値を設定する場合は、画面が大きいほど低く設定され、画面が小さくなるにしたがって高く設定される。
【００１９】
光拡散手段のヘーズ値が例えば必要以上に低く設定されると、シンチレーションの影響により画面にぎらつきが現れ、逆に必要以上に高く設定されると、光が拡散しすぎて映像のピーク輝度が失われる。したがって、光学系５１の構成に応じて例えば６０％〜８０％程度の範囲で設定されている。
なお、ヘーズ値とは日本工業規格Ｋ７１０５の６．４項に基づき積分球式光線透過率測定装置を用いて測定した、全光線透過率に占める拡散透過率の割合を示す。したがって例えばヘーズ値６０％の場合は６０％の光が拡散されて中心部以外に出射されることになる。
【００２０】
しかし、例えば被覆率８０％で外光吸収層３２ａが形成されているレンチキュラーレンズシート３２に対して、ヘーズ値が例えば６０％から８０％の光拡散特性をもつ光拡散手段を用いた場合、光拡散手段によって拡散された映像光が外光吸収層３２ａに遮られてしまい、スクリーンユニット３０を透過する映像光量が減少してしまうことになる。
つまり、スクリーンユニット３０の画面サイズや光学系５１の構成によって設定されるヘーズ値に対して、最適な被覆率が設定されていないと本来の画像を得ることができないという問題があった。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、１個の投射レンズを有し、映像を形成して投射することができる映像源と、その映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、このレンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段によって構成されている透過型のスクリーンユニットとを備えた背面投射型ディスプレー装置において、前記光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に設定し、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値に設定されている。
また、本発明の背面投射型ディスプレー装置は、拡散手段のヘーズ値が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値となるように設定され、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定して構成される。
さらに、本発明の背面投射型ディスプレー装置は、光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定し、レンチキュラーレンズシートが、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させるように構成されている。
【００２２】
そして、本発明のスクリーンユニットは、１個の投射レンズを有する映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段とを備え、光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に設定し、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値に設定して構成される。
また、本発明のスクリーンユニットは、拡散手段のヘーズ値が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値となるように設定され、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定して構成される。
さらに、本発明のスクリーンユニットは、光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定し、レンチキュラーレンズシートが、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させるように構成されている。
【００２３】
本発明によれば、スクリーンユニットを構成するレンチキュラーレンズシートよりも映像源側に配置される光拡散手段のヘーズ値（光拡散特性）に合わせて外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を設定することができる。
したがって、レンチキュラーレンズシートに入射する、映像光の発散角度に応じて前記被覆率を許容範囲内で最大にすることができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態のディスプレー装置は先に図９、図１０で説明した例と同様に、３個の液晶パネルで変調されたＲＧＢ各色の映像光を合成して、１個の投射レンズで投射するように構成されている。
【００２５】
図１は本実施の形態のディスプレー装置に用いられる透過型のスクリーンユニットの構成を摸式的に示す斜視図である。この図に示されているスクリーンユニット１は、例えばフレネルレンズシート２、レンチキュラーレンズシート３によって構成されている。フレネルレンズシート２は先に図７で説明したフレネルレンズシート３１に対応しているが、本実施の形態ではシンチレーションの画像に及ぼす影響に応じて所定のヘーズ値（例えば約６０％から約８０％程度）を有した光拡散剤が混入されて形成されている。
【００２６】
レンチキュラーレンズシート３は入射側のレンズ素子３ａ、３ａ、３ａ・・・、出射側のレンズ素子３ｂ、３ｂ、３ｂ・・・が所定の形状で形成され、さらにフレネルレンズシート２で集光された映像光を拡散透過させて映像を形成するための光拡散剤が混入されている。これにより、入射した映像光の水平及び垂直方向への光の拡散特性を司るとともに、入射面側にある例えば非球面とされる複数のレンズ素子３ａ、３ａ、３ａ・・・のレンズ機能によって光を収束することができる。なお、入射側のレンズ素子３ａ及び出射側に形成されているレンズ素子３ｂの形状については後で詳しく説明する。
【００２７】
さらに、出射面側において光が収束する以外の部位に外光吸収層４、４、４・・・を設けて出射面の所定の領域を被覆することで、スクリーン上に投射される映像光を遮ることなく、ディスプレー装置外部からの外光の影響を低減し、画像のコントラストを向上することができるようにされている。但し本発明では、外光吸収層４の単位面積当たりの被覆率をフレネルレンズシート２に混合されている拡散材料のヘーズ値に対応して、例えば６５％から７５％程度となるように設定する。
【００２８】
なお、ここでは光拡散剤をフレネルレンズシート２に混合してスクリーンユニット１を構成する例を説明したが、光拡散手段を別体で構成し、例えば破線で示されているように、光拡散シート６としてフレネルレンズシート２の前段に配置するようにしても良い。
【００２９】
次に、本実施の形態に用いるレンチキュラーレンズシート３を構成するレンズ素子３ａ、３ｂの形状の一例について説明する。
図２はレンチキュラーレンズシート３の１個のレンズ素子３ａ、３ｂの形状と、これらのレンズ素子３ａ、３ｂを透過する映像光の水平方向の光路例を示す摸式図である。
レンズ素子３ａ、３ｂの形状は先述したように非球面のレンズ形状とされ、一般的な式とされる
【数１】
として示すことができる。
【００３０】
本実施の形態に用いたレンズ形状は、
上記式１に対して、
Ｋ1 ： 入射側レンズ素子３ａの円錐定数
Ｃ1 ： 入射側レンズ素子３ａの光軸での曲率
Ｋ2 ： 出射側レンズ素子３ｂの円錐定数
Ｃ2 ： 出射側レンズ素子３ｂの光軸での曲率
Ｔ ： 入射側レンズ素子３ａの１ピッチの半分の長さを１とした時の入射側レンズ素子３ａと出射側レンズ素子３ｂとのレンズ間距離
とした時、
Ｋ1 ＝−０．４５、Ｃ1 ＝１．２
Ｋ2 ＝−１．２、Ｃ2 ＝−１．３
Ｔ＝２．４
Ａ2 〜Ａ5 の値は全て０
となるような形状で構成されていることとする。
【００３１】
ここで、例えばフレネルレンズシート２における拡散特性について説明する。
図３は例えばヘーズ値６０％（破線）の光拡散剤を用いた場合と、ヘーズ値８０％（実線）の光拡散剤を用いた場合の拡散特性を示す図であり、縦軸方向に輝度、横軸方向に透過光の出射角度（ｄｅｇ）を示している。なお、この図では出射側の光の輝度のピーク値（出射角度ほぼ０°）を１として正規化している。また、ヘーズ値に関しては先に述べたように、スクリーンユニット１の画面サイズや光学系の設計に応じて設定されているが、本実施の形態ではヘーズ値を例えば６０％〜８０％程度の範囲で設定した場合について説明する。
【００３２】
図示されているようにヘーズ値が８０％とされている場合、実線で示されているように透過光の輝度のピーク値１に対して例えば１／１０（０．１）以下になる出射角度は±８°、またヘーズ値が６０％とされている場合は、破線で示されているように透過光の輝度が例えば１／１０（０．１）以下になる出射角度は±３．６°となり、ヘーズ値に応じて入射した光が拡散されて出射しているのがわかる。なお、出射角度が１／１０以下になる光の輝度は、その明るさの違いが肉眼で認識することが困難なので、無視しても問題ない輝度レベルとされる。したがって、本実施の形態では例えば１／１０を基準として説明するが、例えば１／１０以下、又は１／１０以上であってもよい。
【００３３】
このように、ヘーズ値８０％とされている光拡散剤を用いた場合は±８°、またヘーズ値６０％とされている光拡散剤を用いた場合は±３．６°の拡がりを以てレンチキュラーレンズシート３に入射すると考えられる。
そこで、本発明は、ヘーズ値に応じて外光吸収層４の単位面積当たりの被覆率（以下、単に被覆率という）を設定することによって、外光の吸収と映像光の透過を効率よく行なうことができるようにしている。
【００３４】
ここで、２種類の異なるヘーズ値（８０％又は６０％）を例に挙げて、これらのヘーズ値に応じた外光吸収層４の被覆率について説明する。
まず、図４にしたがい、光拡散手段を設けず、レンチキュラーレンズシート３に対して垂直方向から入射した光が水平方向に拡散する場合の光路のシミュレーションについて説明する。なお、レンズ素子３ａとレンズ素子３ｂとのレンズ間距離Ｔは例えば２．４として設定されている例を挙げている。
【００３５】
光拡散手段を設けない場合、映像光はレンズ素子３ａに対して拡散せずにほぼ０°で入射して、図示されている光路でレンズ素子３ｂから出射する。レンチキュラーレンズシート３はその製法上、外光吸収層４の面が出力界面部の頂点よりも例えば０．１ｍｍ程度前方に突出するように形成されるので、被覆率を例えば８０％程度にしても充分に映像光を透過することができ、さらに外光を十分に遮断することが可能である。
本発明ではシンチレーションなどの問題点を考慮して光拡散手段を設け、映像光を拡散させた状態でレンチキュラーシート３に入射させている。この状態でヘーズ値が設定されると、拡散された映像光が外光吸収層４に吸収されてしまう。したがって、異なるヘーズ値に対して被覆率が一様に設定されていると、映像光が外光吸収層４に遮断されて画質が劣化し、本来の映像を得ることができなくなってしまう。
そこで、ヘーズ値に対応して外光吸収層４の被覆率を設定することによって、シンチレーションを低減するとともにコントラストの優れたより良い画像を得ることができるようにしている。
【００３６】
図５はヘーズ値を例えば８０％に設定した場合の外光吸収層４の被覆率について説明する摸式図である。なお、この図に示されている光路はレンチキュラーレンズシート３に対して８°の入射角で入射する映像光の光路のみを示している。
ヘーズ値を例えば８０％に設定すると、先述したように出射角度８°以内の光束（映像光）が視覚的に有効（輝度のピーク値に対して例えば１／１０以上）とされる。そこで、レンズ素子３ａに例えば８°の入射角でする映像光が遮られることなくレンズ素子３ｂから出射するようにするためには、図示されているような光路から外光吸収層４の被覆率を設定すれば良い。本実施の形態では被覆率を例えば６５％とすることによって、少なくとも有効とされる出射角度８°以内の映像光を遮らない状態で外光吸収層４を配置することができる。
【００３７】
図６はヘーズ値を例えば６０％と設定した場合の外光吸収層４の被覆率について説明する摸式図である。なお、この図に示されている光路はレンチキュラーレンズシート３に対して３．６°の入射角で入射する映像光の光路のみを示している。
ヘーズ値を例えば６０％に設定すると、先述したように出射角度３．６°以内の光束（映像光）が視覚的に有効（輝度のピーク値に対して例えば１／１０以上）とされる。そこで、レンズ素子３ａに例えば３．６°の入射角でする映像光が遮られることなくレンズ素子３ｂから出射するようにするためには、図示されているような光路から外光吸収層４の被覆率を設定すれば良い。本実施の形態では被覆率を例えば７５％とすることによって、少なくとも有効とされる出射角度３．６°以内の映像光を遮らない状態で外光吸収層４を配置することができる。
【００３８】
このように、レンチキュラーレンズシート３に対する映像光の入射角、すなわち光拡散剤のヘーズ値に応じて、外光吸収層４の被覆率を設定することで映像光を十分に透過することができ、良好な画像を得ることができるようになる。
図５、図６に示す例では、図４に示した例よりも被覆率が低く設定されているので、例えばディスプレー装置の配置場所などにより、外光の侵入によってコントラストが低下することも考えられるが、シンチレーションを低減していることによって画質自体を向上することが可能である。
【００３９】
なお、本実施の形態では、フレネルレンズシート２に混合されている光拡散剤による光拡散の影響を無視した場合、レンチキュラーレンズシート３に入射する光は、フレネルレンズシート２のレンズ機能により、レンチキュラーレンズシート３に対してすべて垂直方向から入射すると仮定している。しかし、フレネルレンズの形状によってはレンチキュラーレンズシート３に任意の角度で映像光が入射することが考えられる。この場合は、入射角度に応じてレンチキュラーレンズシート３のレンズ素子３ａとレンズ素子３ｂの光軸をずらせばよい。レンズ素子３ａとレンズ素子３ｂの光軸をずらしたレンチキュラーレンズシート３を構成することに関しては例えば特公平３−６０１０４に示されている。このように、入射面側レンズ素子と出射面側レンズ素子の光軸をずらすことで、被覆率を維持した状態で映像光の透過効率を向上することが可能となる。
【００４０】
また、本実施の形態ではヘーズ値６０％と８０％の場合を例に挙げて説明したが、これは一例でありスクリーンユニット１の画面サイズや光学系の設計などによって設定されるあらゆるヘーズ値に応じて外光吸収層４の被覆率を設定することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明はスクリーンユニットを構成するレンチキュラーレンズシートよりも映像源側に配置される光拡散手段のヘーズ値（光拡散特性）に合わせて外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を設定している。このため、例えばスクリーンユニットの画面サイズや光学系の設計などの仕様によって異なるヘーズ値が設定されている場合でも、映像光の発散角度に応じて被覆率を許容範囲内で最大に設定することが可能である。
したがって、光拡散手段によってシンチレーションを低減することができると，もに、外光を最大限に遮断することができるので、シンチレーションなどの障害を低減し、かつ明るくコントラストの優れた映像を表示することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本実施の形態のスクリーンユニットの構成を説明する図である。
【図２】図１に示すスクリーンユニットのレンチキュラーレンズシートを構成するレンズ素子の形状について説明する図である。
【図３】ヘーズ値の違いによる光拡散特性の差異を説明する図である。
【図４】フレネルレンズに光拡散剤を混入していない場合の外光吸収層の被覆率について説明する図である。
【図５】フレネルレンズにヘーズ値８０％の光拡散剤を混入した場合の外光吸収層の被覆率について説明する図である。
【図６】フレネルレンズにヘーズ値６０％の光拡散剤を混入した場合の外光吸収層の被覆率について説明する図である。
【図７】従来のスクリーンユニットの構成を説明する図である。
【図８】３管式の背面投射型ディスプレー装置の説明図である。
【図９】液晶パネルを用いた光学系によって構成される背面投射型ディスプレー装置の構成を説明する図である。
【図１０】図９に示す光学系について説明する図である。
【符号の説明】
１ スクリーンユニット、２ フレネルレンズシート、３ レンチキュラーレンスシート、３ａ、３ｂ レンズ素子、４ 外光吸収層
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像源からの映像を投射レンズを介して透過型スクリーンに拡大投影することができる背面投射型ディスプレー装置及びスクリーンユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や、液晶パネル等の光学素子を用いた光学系等からなる映像源から出射される映像光を、投射レンズを介して透過型スクリーンに拡大投影する背面投射型ディスプレー装置が知られている。
このような背面投射型ディスプレー装置のスクリーンユニットは、良好な画像を映し出すために種々の性能が要求されるため、特定の性能を有する複数のスクリーンを組み合わせて構成されている。
【０００３】
一般的にスクリーンユニットは例えば特開平６−６７３９等に示されているように、映像源側に配置されるフレネルレンズシートと、このフレネルレンズシートの後段に配置されるレンチキュラーレンズシートによって構成されている。
図７はフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートなどからなるスクリーンユニット３０の構成を示す斜視図である。
フレネルレンズシート３１は前記ＣＲＴ又は前記光学系の後段に配置されている投射レンズ（図示せず）によって投射された映像光を、フレネルレンズによって観視者の方向に集光して、観視者から見たスクリーン面上での部位による輝度の不均一性を補正するようにされている。
【０００４】
フレネルレンズシート３１の後段に配置されるレンチキュラーレンズシート３２は、光拡散剤を含んで構成され、映像光が前記光拡散剤により透過散乱することで画像が投影される。また、水平及び垂直方向への光の拡散特性を司るとともに、入射面側にある複数のレンチキュラーレンズ素子のレンズ機能で光を収束させるように構成されている。
さらに、出射面側において光が収束する以外の部位に縦方向のストライプ状の外光吸収層３２ａ、３２ａ、３２ａ・・・を設けて出射面の所定の領域を被覆することで、スクリーン上に投射される映像光を遮ることなく、ディスプレー装置外部からの外光の影響を低減し、画像のコントラストを向上することができるようにされている。
【０００５】
ところで、外光の影響を低減して画像のコントラストを向上するためには、外光吸収層３２ａの被覆率を大きくすればよいが、被覆率が一定値以上大きくなると、映像光が外光吸収層３２ａに遮られて減少してしまう。このため、例えば映像源にＣＲＴを用いた背面投射型ディスプレー装置では、外光吸収層３２ａの被覆率がその光学系等の構成によって例えば４０％程度に制限される。
【０００６】
ＲＧＢ各色に対応した３個のＣＲＴを用いた背面投射型ディスプレー装置の場合は、例えば図８に示されているように、赤色に対応したＣＲＴ４０Ｒ、緑色に対応したＣＲＴ４０Ｇ、青色に対応したＣＲＴ４０Ｂから出力された各色の映像光を、それぞれ投射レンズ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂによって例えばフレネルレンズ、レンチキュラーレンズなどによって構成されているスクリーンユニット３０に拡大投影するようにされている。
【０００７】
図示されているように、各ＣＲＴ４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）はその中心がスクリーンユニット３０のほぼ中心部分に対向するように配置されるので、ＣＲＴ４０Ｇはスクリーンユニット３０に対して正面に配置されて、その両側に配置されているＣＲＴ４０Ｒ、４０Ｂは、スクリーンユニット３０に対して例えば１０°前後の角度で配置される。これによってスクリーンユニット３０に対する各色の光の入射角度も異なりスクリーンユニット３０の前面で平行光となっていないため、これを考慮した結果、前記したように被覆率が例えば４０％前後となるように設定されている。
【０００８】
また、最近では映像源として液晶パネル等からなる光学系を用い、この光学系によって形成された画像を１個の投射レンズで拡大投影する背面投射型ディスプレー装置が知られている。
図９は、ＲＧＢ各色に対応した３枚の液晶パネルを用いて光学系を構成している背面投射型ディスプレー装置の、筐体内に配置される光学系とスクリーンユニット３０の構成を摸式的に示す図である。
筐体５０内の下方に配置されている光学系５１で形成された画像は、投射レンズ５２によって拡大され、矢印で示されているようにミラー５３で反射されてスクリーンユニット３０に到達する。
【０００９】
ここで、図１０にしたがい光学系５１の構成について説明する。
光源５５は放物面鏡の焦点位置に例えばメタルハライドランプ等からなるランプ５６が配置されており、放物面鏡の光軸にほぼ平行の光がその開口から出射される。そして光源５５から出射された光の中で、赤外領域及び紫外領域の不要光線はＵＶ−ＩＲカットフィルタ５７によって遮断され有効な光線のみが前方のレンズアレー部５８に導かれることになる。
【００１０】
このレンズアレー部５８は例えばＰＢＳ（Polarizing Beam SpIitter）等の光学素子によって構成され、光源５５から出射したＰ偏光波＋Ｓ偏光波の光を例えばＰ偏光波に偏光して出力する。
すなわち、レンズアレー部５８を配置することにより、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５７を通過した光源５５の光がＰ偏光波に偏光され、効率よく、かつ均一に液晶パネル６２、６３、６８の有効開口に照射することができるようになる。
【００１１】
レンズアレー部５８と各液晶パネルの有効開口の間には、光源５５から出射された光を赤、緑、青の各色に分解するダイクロイックミラー５９、６０が配置されている。
この図に示す例では、まずダイクロイックミラー５９で赤色光Ｒを反射し緑色光Ｇ及び青色光Ｂを透過させている。このダイクロイックミラー５９で反射された赤色光Ｒはミラー６１により進行方向を９０゜曲げられて赤色用液晶パネル６２に入射する。
【００１２】
一方、ダイクロイックミラー５９を透過した緑色光Ｇ及び青色光Ｂはダイクロイックミラー６０により分離されることになる。すなわち、緑色光Ｇは反射されて進行方向を９０゜曲げられて緑色用液晶パネル６３に導かれる。そして青色光Ｂはダイクロイックミラー６０を透過して直進し、リレーレンズ６４、リレーレンズ６５、ミラー６６、ミラー６７を介して青色用液晶パネル６８に導かれる。
【００１３】
液晶パネル６２、６３、６８で光変調された各色の光は、光合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム６９によって合成されることになる。このクロスダイクロイックプリズム６９は反射面６９ａ、及び反射面６９ｂを有して構成されている。そして赤色光Ｒは反射面６９ａで、また青色光Ｂは反射面６９ｂで投射レンズ５２が配置されている方向に反射される。さらに緑色光Ｇが反射面６９ａ、６９ｂを透過することで、ＲＧＢ各光が１つの光軸に合成され、投射レンズ５２によって先に図９に示したスクリーンユニット３０に拡大投影されるようになる。
【００１４】
このような背面投射型ディスプレー装置は、１個の投射レンズ５２によって拡大投影されるので、映像光はスクリーンユニット３０に対して一方向から入射することになる。したがって、図８で説明した３個のＣＲＴを用いたタイプのディスプレー装置と比較して外光吸収層３２ａの被覆率を大幅に上げることができ、例えば約８０％程度に設定することができるようになる。
【００１５】
映像光が遮られずかつ外光吸収層３２ａの被覆率を最大にするには、例えば特公平７−１９０２９に示されているように、レンチキュラーレンズシート３２を構成するレンズ素子の形状を、その離心率がレンズ媒質の屈折率の逆数に等しい楕円面の長軸方向の凸面の一部となるように形成し、かつ、前記楕円面の焦点の位置に外光吸収層３２ａを形成すれば良い。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９、図１０に示したような背面投射型ディスプレー装置では、１個の投射レンズ５２によって一方向から映像光を投射することができるが、映像源の光線束が強く狭いため、先に述べたレンチキュラーレンズシート３２に含まれる光拡散剤による散乱光が干渉を起こす場合がある。これはシンチレーションと呼ばれるある部分が強く輝く現象とされ、スクリーン上に映し出される映像の質が著しく損なわれることになる。
【００１７】
そこで、シンチレーションを減少させるために、例えば特開平８−３１３８６５等に示されているように、レンチキュラーレンズシート３２より投射レンズ５２に近い位置に光を散乱させる光拡散手段を配置することが知られている。この光拡散手段は例えばフレネルレンズシート３１に光拡散剤を混入して構成したり、また例えばフレネルレンズシート３１の前段に別体の光拡散シートを配置することによって構成される。
【００１８】
シンチレーションは映像源の光線束が狭く強いほど顕著に現れるため、光線束に作用する例えばランプ出力、発光特性、レンズアレイ、液晶パネルサイズ、投射レンズのｆ値等の光学系５１の設計や、スクリーンユニット３０の画面サイズ等に応じて、前記光拡散手段の光拡散特性とされるヘーズ値を設定する必要がある。例えばスクリーンユニット３０の画面サイズに応じてヘーズ値を設定する場合は、画面が大きいほど低く設定され、画面が小さくなるにしたがって高く設定される。
【００１９】
光拡散手段のヘーズ値が例えば必要以上に低く設定されると、シンチレーションの影響により画面にぎらつきが現れ、逆に必要以上に高く設定されると、光が拡散しすぎて映像のピーク輝度が失われる。したがって、光学系５１の構成に応じて例えば６０％〜８０％程度の範囲で設定されている。
なお、ヘーズ値とは日本工業規格Ｋ７１０５の６．４項に基づき積分球式光線透過率測定装置を用いて測定した、全光線透過率に占める拡散透過率の割合を示す。したがって例えばヘーズ値６０％の場合は６０％の光が拡散されて中心部以外に出射されることになる。
【００２０】
しかし、例えば被覆率８０％で外光吸収層３２ａが形成されているレンチキュラーレンズシート３２に対して、ヘーズ値が例えば６０％から８０％の光拡散特性をもつ光拡散手段を用いた場合、光拡散手段によって拡散された映像光が外光吸収層３２ａに遮られてしまい、スクリーンユニット３０を透過する映像光量が減少してしまうことになる。
つまり、スクリーンユニット３０の画面サイズや光学系５１の構成によって設定されるヘーズ値に対して、最適な被覆率が設定されていないと本来の画像を得ることができないという問題があった。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、１個の投射レンズを有し、映像を形成して投射することができる映像源と、その映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、このレンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段によって構成されている透過型のスクリーンユニットとを備えた背面投射型ディスプレー装置において、前記光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に設定し、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値に設定されている。
また、本発明の背面投射型ディスプレー装置は、拡散手段のヘーズ値が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値となるように設定され、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定して構成される。
さらに、本発明の背面投射型ディスプレー装置は、光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定し、レンチキュラーレンズシートが、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させるように構成されている。
【００２２】
そして、本発明のスクリーンユニットは、１個の投射レンズを有する映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段とを備え、光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に設定し、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値に設定して構成される。
また、本発明のスクリーンユニットは、拡散手段のヘーズ値が、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値となるように設定され、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定して構成される。
さらに、本発明のスクリーンユニットは、光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に、外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定し、レンチキュラーレンズシートが、光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光をレンズ素子により外光吸収層が遮らないで通過させるように構成されている。
【００２３】
本発明によれば、スクリーンユニットを構成するレンチキュラーレンズシートよりも映像源側に配置される光拡散手段のヘーズ値（光拡散特性）に合わせて外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を設定することができる。
したがって、レンチキュラーレンズシートに入射する、映像光の発散角度に応じて前記被覆率を許容範囲内で最大にすることができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態のディスプレー装置は先に図９、図１０で説明した例と同様に、３個の液晶パネルで変調されたＲＧＢ各色の映像光を合成して、１個の投射レンズで投射するように構成されている。
【００２５】
図１は本実施の形態のディスプレー装置に用いられる透過型のスクリーンユニットの構成を摸式的に示す斜視図である。この図に示されているスクリーンユニット１は、例えばフレネルレンズシート２、レンチキュラーレンズシート３によって構成されている。フレネルレンズシート２は先に図７で説明したフレネルレンズシート３１に対応しているが、本実施の形態ではシンチレーションの画像に及ぼす影響に応じて所定のヘーズ値（例えば約６０％から約８０％程度）を有した光拡散剤が混入されて形成されている。
【００２６】
レンチキュラーレンズシート３は入射側のレンズ素子３ａ、３ａ、３ａ・・・、出射側のレンズ素子３ｂ、３ｂ、３ｂ・・・が所定の形状で形成され、さらにフレネルレンズシート２で集光された映像光を拡散透過させて映像を形成するための光拡散剤が混入されている。これにより、入射した映像光の水平及び垂直方向への光の拡散特性を司るとともに、入射面側にある例えば非球面とされる複数のレンズ素子３ａ、３ａ、３ａ・・・のレンズ機能によって光を収束することができる。なお、入射側のレンズ素子３ａ及び出射側に形成されているレンズ素子３ｂの形状については後で詳しく説明する。
【００２７】
さらに、出射面側において光が収束する以外の部位に外光吸収層４、４、４・・・を設けて出射面の所定の領域を被覆することで、スクリーン上に投射される映像光を遮ることなく、ディスプレー装置外部からの外光の影響を低減し、画像のコントラストを向上することができるようにされている。但し本発明では、外光吸収層４の単位面積当たりの被覆率をフレネルレンズシート２に混合されている拡散材料のヘーズ値に対応して、例えば６５％から７５％程度となるように設定する。
【００２８】
なお、ここでは光拡散剤をフレネルレンズシート２に混合してスクリーンユニット１を構成する例を説明したが、光拡散手段を別体で構成し、例えば破線で示されているように、光拡散シート６としてフレネルレンズシート２の前段に配置するようにしても良い。
【００２９】
次に、本実施の形態に用いるレンチキュラーレンズシート３を構成するレンズ素子３ａ、３ｂの形状の一例について説明する。
図２はレンチキュラーレンズシート３の１個のレンズ素子３ａ、３ｂの形状と、これらのレンズ素子３ａ、３ｂを透過する映像光の水平方向の光路例を示す摸式図である。
レンズ素子３ａ、３ｂの形状は先述したように非球面のレンズ形状とされ、一般的な式とされる
【数１】
【００３０】
本実施の形態に用いたレンズ形状は、
上記式１に対して、
Ｋ1 ： 入射側レンズ素子３ａの円錐定数
Ｃ1 ： 入射側レンズ素子３ａの光軸での曲率
Ｋ2 ： 出射側レンズ素子３ｂの円錐定数
Ｃ2 ： 出射側レンズ素子３ｂの光軸での曲率
Ｔ ： 入射側レンズ素子３ａの１ピッチの半分の長さを１とした時の入射側レンズ素子３ａと出射側レンズ素子３ｂとのレンズ間距離
とした時、
Ｋ1 ＝−０．４５、Ｃ1 ＝１．２
Ｋ2 ＝−１．２、Ｃ2 ＝−１．３
Ｔ＝２．４
Ａ2 〜Ａ5 の値は全て０
となるような形状で構成されていることとする。
【００３１】
ここで、例えばフレネルレンズシート２における拡散特性について説明する。
図３は例えばヘーズ値６０％（破線）の光拡散剤を用いた場合と、ヘーズ値８０％（実線）の光拡散剤を用いた場合の拡散特性を示す図であり、縦軸方向に輝度、横軸方向に透過光の出射角度（ｄｅｇ）を示している。なお、この図では出射側の光の輝度のピーク値（出射角度ほぼ０°）を１として正規化している。また、ヘーズ値に関しては先に述べたように、スクリーンユニット１の画面サイズや光学系の設計に応じて設定されているが、本実施の形態ではヘーズ値を例えば６０％〜８０％程度の範囲で設定した場合について説明する。
【００３２】
図示されているようにヘーズ値が８０％とされている場合、実線で示されているように透過光の輝度のピーク値１に対して例えば１／１０（０．１）以下になる出射角度は±８°、またヘーズ値が６０％とされている場合は、破線で示されているように透過光の輝度が例えば１／１０（０．１）以下になる出射角度は±３．６°となり、ヘーズ値に応じて入射した光が拡散されて出射しているのがわかる。なお、出射角度が１／１０以下になる光の輝度は、その明るさの違いが肉眼で認識することが困難なので、無視しても問題ない輝度レベルとされる。したがって、本実施の形態では例えば１／１０を基準として説明するが、例えば１／１０以下、又は１／１０以上であってもよい。
【００３３】
このように、ヘーズ値８０％とされている光拡散剤を用いた場合は±８°、またヘーズ値６０％とされている光拡散剤を用いた場合は±３．６°の拡がりを以てレンチキュラーレンズシート３に入射すると考えられる。
そこで、本発明は、ヘーズ値に応じて外光吸収層４の単位面積当たりの被覆率（以下、単に被覆率という）を設定することによって、外光の吸収と映像光の透過を効率よく行なうことができるようにしている。
【００３４】
ここで、２種類の異なるヘーズ値（８０％又は６０％）を例に挙げて、これらのヘーズ値に応じた外光吸収層４の被覆率について説明する。
まず、図４にしたがい、光拡散手段を設けず、レンチキュラーレンズシート３に対して垂直方向から入射した光が水平方向に拡散する場合の光路のシミュレーションについて説明する。なお、レンズ素子３ａとレンズ素子３ｂとのレンズ間距離Ｔは例えば２．４として設定されている例を挙げている。
【００３５】
光拡散手段を設けない場合、映像光はレンズ素子３ａに対して拡散せずにほぼ０°で入射して、図示されている光路でレンズ素子３ｂから出射する。レンチキュラーレンズシート３はその製法上、外光吸収層４の面が出力界面部の頂点よりも例えば０．１ｍｍ程度前方に突出するように形成されるので、被覆率を例えば８０％程度にしても充分に映像光を透過することができ、さらに外光を十分に遮断することが可能である。
本発明ではシンチレーションなどの問題点を考慮して光拡散手段を設け、映像光を拡散させた状態でレンチキュラーシート３に入射させている。この状態でヘーズ値が設定されると、拡散された映像光が外光吸収層４に吸収されてしまう。したがって、異なるヘーズ値に対して被覆率が一様に設定されていると、映像光が外光吸収層４に遮断されて画質が劣化し、本来の映像を得ることができなくなってしまう。
そこで、ヘーズ値に対応して外光吸収層４の被覆率を設定することによって、シンチレーションを低減するとともにコントラストの優れたより良い画像を得ることができるようにしている。
【００３６】
図５はヘーズ値を例えば８０％に設定した場合の外光吸収層４の被覆率について説明する摸式図である。なお、この図に示されている光路はレンチキュラーレンズシート３に対して８°の入射角で入射する映像光の光路のみを示している。
ヘーズ値を例えば８０％に設定すると、先述したように出射角度８°以内の光束（映像光）が視覚的に有効（輝度のピーク値に対して例えば１／１０以上）とされる。そこで、レンズ素子３ａに例えば８°の入射角でする映像光が遮られることなくレンズ素子３ｂから出射するようにするためには、図示されているような光路から外光吸収層４の被覆率を設定すれば良い。本実施の形態では被覆率を例えば６５％とすることによって、少なくとも有効とされる出射角度８°以内の映像光を遮らない状態で外光吸収層４を配置することができる。
【００３７】
図６はヘーズ値を例えば６０％と設定した場合の外光吸収層４の被覆率について説明する摸式図である。なお、この図に示されている光路はレンチキュラーレンズシート３に対して３．６°の入射角で入射する映像光の光路のみを示している。
ヘーズ値を例えば６０％に設定すると、先述したように出射角度３．６°以内の光束（映像光）が視覚的に有効（輝度のピーク値に対して例えば１／１０以上）とされる。そこで、レンズ素子３ａに例えば３．６°の入射角でする映像光が遮られることなくレンズ素子３ｂから出射するようにするためには、図示されているような光路から外光吸収層４の被覆率を設定すれば良い。本実施の形態では被覆率を例えば７５％とすることによって、少なくとも有効とされる出射角度３．６°以内の映像光を遮らない状態で外光吸収層４を配置することができる。
【００３８】
このように、レンチキュラーレンズシート３に対する映像光の入射角、すなわち光拡散剤のヘーズ値に応じて、外光吸収層４の被覆率を設定することで映像光を十分に透過することができ、良好な画像を得ることができるようになる。
図５、図６に示す例では、図４に示した例よりも被覆率が低く設定されているので、例えばディスプレー装置の配置場所などにより、外光の侵入によってコントラストが低下することも考えられるが、シンチレーションを低減していることによって画質自体を向上することが可能である。
【００３９】
なお、本実施の形態では、フレネルレンズシート２に混合されている光拡散剤による光拡散の影響を無視した場合、レンチキュラーレンズシート３に入射する光は、フレネルレンズシート２のレンズ機能により、レンチキュラーレンズシート３に対してすべて垂直方向から入射すると仮定している。しかし、フレネルレンズの形状によってはレンチキュラーレンズシート３に任意の角度で映像光が入射することが考えられる。この場合は、入射角度に応じてレンチキュラーレンズシート３のレンズ素子３ａとレンズ素子３ｂの光軸をずらせばよい。レンズ素子３ａとレンズ素子３ｂの光軸をずらしたレンチキュラーレンズシート３を構成することに関しては例えば特公平３−６０１０４に示されている。このように、入射面側レンズ素子と出射面側レンズ素子の光軸をずらすことで、被覆率を維持した状態で映像光の透過効率を向上することが可能となる。
【００４０】
また、本実施の形態ではヘーズ値６０％と８０％の場合を例に挙げて説明したが、これは一例でありスクリーンユニット１の画面サイズや光学系の設計などによって設定されるあらゆるヘーズ値に応じて外光吸収層４の被覆率を設定することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明はスクリーンユニットを構成するレンチキュラーレンズシートよりも映像源側に配置される光拡散手段のヘーズ値（光拡散特性）に合わせて外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を設定している。このため、例えばスクリーンユニットの画面サイズや光学系の設計などの仕様によって異なるヘーズ値が設定されている場合でも、映像光の発散角度に応じて被覆率を許容範囲内で最大に設定することが可能である。
したがって、光拡散手段によってシンチレーションを低減することができると，もに、外光を最大限に遮断することができるので、シンチレーションなどの障害を低減し、かつ明るくコントラストの優れた映像を表示することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本実施の形態のスクリーンユニットの構成を説明する図である。
【図２】図１に示すスクリーンユニットのレンチキュラーレンズシートを構成するレンズ素子の形状について説明する図である。
【図３】ヘーズ値の違いによる光拡散特性の差異を説明する図である。
【図４】フレネルレンズに光拡散剤を混入していない場合の外光吸収層の被覆率について説明する図である。
【図５】フレネルレンズにヘーズ値８０％の光拡散剤を混入した場合の外光吸収層の被覆率について説明する図である。
【図６】フレネルレンズにヘーズ値６０％の光拡散剤を混入した場合の外光吸収層の被覆率について説明する図である。
【図７】従来のスクリーンユニットの構成を説明する図である。
【図８】３管式の背面投射型ディスプレー装置の説明図である。
【図９】液晶パネルを用いた光学系によって構成される背面投射型ディスプレー装置の構成を説明する図である。
【図１０】図９に示す光学系について説明する図である。
【符号の説明】
１ スクリーンユニット、２ フレネルレンズシート、３ レンチキュラーレンスシート、３ａ、３ｂ レンズ素子、４ 外光吸収層
Claims (8)
- １個の投射レンズを有し、映像を形成して投射することができる映像源と、前記映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、前記フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を前記外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、前記レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段によって構成されている透過型のスクリーンユニットと、を備えた背面投射型ディスプレー装置において、
前記光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に設定し、前記外光吸収層の単位面積当たりの被覆率は、前記光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光を、前記レンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値に設定されている
ことを特徴とする背面投射型ディスプレー装置。 - 前記外光吸収層の単位当たりの被覆率は６５％から７５％で設定されていることを特徴とする請求項１に記載の背面投射型ディスプレー装置。
- １個の投射レンズを有し、映像を形成して投射することができる映像源と、前記映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、前記フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を前記外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、前記レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段によって構成されている透過型のスクリーンユニットと、を備えた背面投射型ディスプレー装置において、
前記拡散手段のヘーズ値は、前記光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光を、前記レンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値となるように設定され、前記外光吸収層の単位面積当たりの被覆率が６５％から７５％に設定されている
ことを特徴とする背面投射型ディスプレー装置。 - １個の投射レンズを有し、映像を形成して投射することができる映像源と、前記映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、前記フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を前記外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、前記レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段によって構成されている透過型のスクリーンユニットと、を備えた背面投射型ディスプレー装置において、
前記光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に、前記外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定し、前記レンチキュラーレンズシートは、前記光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光を、前記レンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させるように構成されている
ことを特徴とする背面投射型ディスプレー装置。 - １個の投射レンズを有する映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、
出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、前記フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を前記外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、
前記レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段とを備え、
前記光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に設定し、前記外光吸収層の単位面積当たりの被覆率が、前記光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光を、前記レンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値に設定されている
ことを特徴とするスクリーンユニット。 - 前記外光吸収層の単位当たりの被覆率は６５％から７５％で設定されていることを特徴とする請求項５に記載のスクリーンユニット。
- １個の投射レンズを有する映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、
出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、前記フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を前記外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、
前記レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段とを備え、
前記拡散手段のヘーズ値は、前記光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光を、前記レンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させる最大の値となるように設定され、前記外光吸収層の単位面積当たりの被覆率が６５％から７５％に設定されている
ことを特徴とするスクリーンユニット。 - １個の投射レンズを有する映像源から投射された映像光を集光するフレネルレンズシートと、
出射側にストライプ状の外光吸収層が配置され、前記フレネルレンズシートで集光され入射した映像光を前記外光吸収層の間から発散させる複数のレンズ素子を有するレンチキュラーレンズシートと、
前記レンチキュラーレンズシートに入射する映像光を拡散させる光拡散手段とを備え、
前記光拡散手段のヘーズ値を６０％から８０％に、前記外光吸収層の単位面積当たりの被覆率を６５％から７５％に設定し、前記レンチキュラーレンズシートは、前記光拡散手段により拡散された光束の輝度ピークの１／１０以上の輝度の光を、前記レンズ素子により前記外光吸収層が遮らないで通過させるように構成されている
ことを特徴とするスクリーンユニット。
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