JP3340766B2

JP3340766B2 - 透過型投射スクリーン

Info

Publication number: JP3340766B2
Application number: JP23560592A
Authority: JP
Inventors: 幾雄加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 2002-11-05
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: JPH0682625A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビ会議装置、オー
バーヘッドプロジェクタ、スライド投影機等に利用され
る透過型投射スクリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】臨場感のある画像を与えるには、高精細
であると同時に、高視域であることが望ましい。大画面
ディスプレイにおいては、ＣＲＴ直視型では、ＨＤＴＶ
用に３６インチが量産されているが、５０インチ以上は
気圧に対抗させるようにガラスを厚くする必要があるた
め重くなり、その実用化は困難である。これに対して、
プロジェクタは、投射型ディスプレイとも呼ばれ、透過
型投射スクリーンを用いるリア型と反射型投射スクリー
ンを用いるフロント型とに分けられる。また、ＣＲＴを
使用する方式と液晶ディスプレイを使用する方式とに分
けられる。

【０００３】フロント型（反射型）、リア型（透過型）
とも投射スクリーンの画像品質は、光源、ＣＲＴや液晶
ディスプレイ、光学系、スクリーンの性能等で決まる
が、特に最後のスクリーンで大きく性能が左右される。
このスクリーンには、プロジェクタから投射された投射
光を視野を拡げるために拡散することが要求されてお
り、ＣＲＴの代替のために多くは±３０度以上の水平視
域と、±１０度以上の垂直視域が求められる。

【０００４】この種の投射スクリーンに関して、特開平
３−６０１０４号公報に示されるようなフレネルレンズ
とレンチキュラレンズとを組合せたものがあり、このタ
イプの複雑なものには３枚以上の構成のものもある。ま
た、実開平３−４２４３２号公報に示されるように、２
枚のレンチキュラレンズを直交配置して用いるものや、
拡散透過板を用いるものもある。一方、反射型投射スク
リーンで代表的なものとしては、拡散反射板を用いるも
のがあるが、その他にも指向性をもたせた反射を行い、
法線方向を中心に利得を上げるようにしたものがある。

【０００５】ここに、フレネルレンズとレンチキュラレ
ンズとを組合せた従来の透過型投射スクリーンの一例を
図１５ないし図１７に基づいて説明する。まず、図１５
は透過型投射スクリーンの平面図を示し、この透過型投
射スクリーン１は、後述するプロジェクタ側のフレネル
レンズ２と観察者３側のレンチキュラレンズ４との各々
のレンズ凹凸面を相対するように配置させて構成されて
いる。前記レンチキュラレンズ４の観察者３側の面に
は、垂直方向に沿う複数の凹凸部が形成されている。こ
の凹凸部の各凸部にはブラックストライプ４ａが設けら
れており、これらのブラックストライプ４ａの間となる
各凹部は光が透過する開口部４ｂとされている。

【０００６】そして、前記透過型投射スクリーン１は使
用に際して、例えば図１６に示すように配置される。即
ち、前記透過型投射スクリーン１に対して左側にプロジ
ェクタ５が配置され、右側に前記観察者３の位置が設定
されている。前記プロジェクタ５は、光源としてのメタ
ルハライドランプ６と、このメタルハライドランプ６の
後方近傍に配置された集光器７と、前記メタルハライド
ランプ６の前方に順に配設された液晶ディスプレイ８、
拡大投影レンズ９とにより構成されている。また、前記
フレネルレンズ２のレンズ面を除く周囲及び前記プロジ
ェクタ５は筐体１０で覆われている。

【０００７】このような構成おいて、図１６に示すよう
に、メタルハライドランプ６の光照射により液晶ディス
プレイ８、拡大投影レンズ９を介して紙面左側から透過
型投射スクリーン１に投射された投射光１１₁は、フレ
ネルレンズ２で平行光１１₂になった後、レンチキュラ
レンズ４で拡散されて視野が拡がった透過拡散光１１₃
となり、透過型投射スクリーン１の右側にいる観察者３
に広い視域の画像情報として観察される。

【０００８】より具体的には、図１７にレンチキュラレ
ンズ４の一部を拡大して示すように、プロジェクタ５か
らの投射光１１₁はフレネルレンズ２により平行光１１
_2a〜１１_2eに変えられ、これらの平行光１１_2a〜１１_2e
は、紙面左側からレンチキュラレンズ４を構成する１つ
のレンズ４ｃに入射し、このレンズ４ｃを透過し拡散さ
れて透過拡散光１１_3a〜１１_3eとなる。この時、図１７
中に一点鎖線で示すように、透過拡散光１１_3a〜１１_3e
に対する等光度の面１１₄が形成され、これにより、図
１７中に示す直線１２ａ，１２ｂの内側に視域１３が形
成されることになる。

【０００９】ここに、レンチキュラレンズ４が完全拡散
板である場合は、レンズ４ｃの透過面の法線方向の透過
拡散光１１_3cの光度をＩｃ、例えばこの透過拡散光１１
_3cとθｂ度をなす方向の透過拡散光１１_3bの光度をＩｂ
とすると、Ｉｂ＝Ｉｃ・cos (θｂ) …（１）の関係がある。この（１）式は、光度は法線からずれる
ほど減少するが、輝度は一定であることを示している。
一般に、透過型投射スクリーン１の場合、レンチキュラ
レンズ４で平行光１１₂を垂直方向にはあまり拡散しな
くてもよいため、レンチキュラレンズ４内に微粒子を混
入し、散乱により平行光１１₂を垂直方向に拡散させる
方法が用いられている。また、水平視域１３を±３０〜
４５度に制限して、法線方向を中心に輝度を大きくした
ものが用いられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、透過型投射
スクリーン１に用いられるレンチキュラレンズ４は、フ
レネルレンズ２の一体型から、レンチキュラレンズ分離
型、表裏の二重レンチキュラレンズ型と複雑化するほど
一般に性能がよくなる。また、レンチキュラレンズ４の
観察者３側の表面にブラックストライプ４ａを設けるこ
とにより、室内の照明光に対するレンチキュラレンズ４
の表面反射を抑え、コントラストを高めるようにしてい
る。このようなことからレンチキュラレンズ４の形状が
複雑になり、その成形方法が難しく、コスト高となって
しまう。

【００１１】具体的には、レンチキュラレンズ４は、複
数の微少なレンズ４ｃからなっており、各レンズ４ｃ間
のピッチが約０．５〜１．０mmでプラスチックにより作
製される。また、レンチキュラレンズ４の厚さは３〜７
mm程度であり、表面に凹凸があることから作製方法が複
雑であり、成形時の面内のバラツキが大きくなればなる
ほど出やすい。また、レンチキュラレンズ４は平行光を
水平方向に大きく拡散させ、垂直方向にはあまり拡散し
なくてもよいため、平行光１１₂を垂直方向に拡散させ
る方法として、レンチキュラレンズ４内に微粒子を混入
したり、垂直方向にもう１枚レンズを設ける必要があ
る。さらに、屈折率分布型のレンズで平面形状に作製す
るには、比較的厚いレンズが必要であり、しかも、視域
を大きくするのが難しい。このように、レンチキュラレ
ンズ４の形状は複雑であり、その成形方法は極めて難し
く、コスト高となる。

【００１２】また、レンチキュラレンズ４はそのレンズ
表面に凹凸があるため、表面の機械的接触に弱く、埃や
ゴミを拭き取る際に表面に傷を生じるため、徐々に画像
品質を劣化させることになり、耐久性に劣るという問題
がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、プロジェクタから投射された投射光を背面から前面
方向に透過させて平行光に変えるフレネルレンズと、こ
のフレネルレンズの前面側に配設されてこのフレネルレ
ンズを透過した前記平行光を観察者側に透過・拡散させ
る２枚のホログラム素子を有する光学素子とにより透過
型投射スクリーンを構成した。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明においては、従来のレンチ
キュラレンズに代えてホログラム素子を用いて透過型投
射スクリーンを構成することにより、透過型投射スクリ
ーンを薄型にするとともにその表面を平滑にすることが
可能となり、これにより、埃やゴミを拭取る際の機械的
接触に強くなり、耐久性を高め得るものとなる。また、
２枚のホログラム素子を用いていることにより、単一の
ホログラム素子による０次光を含む光学的な収差を補正
しやすくなり、観察者はホログラム素子による０次光を
観察することなく、輝度のバラツキの少ない画像を観察
し得るものとなる。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【実施例】本発明の一の実施例を図１ないし図１０に基
づいて説明する。なお、図１５ないし図１７において説
明した部分と同一部分は同一符号で示し、説明も省略す
る。まず、図１ないし図３に基づいて前提となる構成に
ついて説明する。本実施例は、その前提として、図１５
ないし図１７に示した透過型投射スクリーン１のレンチ
キュラレンズ４に代えて、図１及び図２に示すように、
フレネルレンズ２の前面側に、ホログラム素子１４を有
する光学素子１５を配設して透過型投射スクリーン１６
を形成したものである。前記光学素子１５は、前記ホロ
グラム素子１６と支持基板１７とにより形成されてお
り、前記ホログラム素子１４はその前面に密着された前
記支持基板１７で支持されている。

【００２４】このような構成において、図３（フレネル
レンズ２は簡単のため省略してある）に示すように、フ
レネルレンズ２で平行にされた投射光１１_1a〜１１_1eは
光学素子１５に入射し、まず、ホログラム素子１４によ
り各々微小な部分で拡散されて拡散光１１_2a〜１１_2eと
なる。そして、投射光１１_1a〜１１_1eの幅が十分微小と
なる距離では、結果として等光度の面１１₃を与える光
線（実際には非常に多数本の光線）１１₄に分割させて
投射光１１₁を拡散することが可能となる。これによ
り、ホログラム素子１４で拡散されて視野が拡がった光
線１１₄となり、透過型投射スクリーン１６の右側にい
る観察者３は広い視域の画像情報として観察し得るもの
となる。また、ホログラム素子１４を用いることによ
り、従来のレンチキュラレンズ４（図１５参照）に比
べ、光学素子１５の表面を平滑にし得るものとなる。よ
って、透過型投射スクリーン１６を薄型化、平滑化する
ことが可能となり、埃やゴミを拭取る際の機械的接触に
強くなり、耐久性を高めることが可能となる。

【００２５】また、図３に示した光学素子１５の変形例
として、図４に示すように、支持基板１７の前面に垂直
方向に沿う複数のブラックストライプ１７ａを設け、こ
れらのブラックストライプ１７ａ間を光が透過する開口
部１７ｂとし、さらに、従来のレンチキュラレンズ４に
対応して投射光１１_1a〜１１_1eの各光線をホログラム素
子１４で異なる方向に偏向させるようにすれば、結果と
して等光度の面１１₂を与える光線（実際には非常に多
数本の光線）１１_3a〜１１_3eに分割させて拡散すること
が可能となる。これは、投射光１１_1a〜１１_1eを１つの
ホログラムレンズに入射させた場合と同じである。ま
た、ブラックストライプ１７ａは、従来のレンチキュラ
レンズ４の場合と同様にして容易に設けることが可能で
ある。

【００２６】ここで、図３及び図４に示した光学素子１
５において、例えば、ホログラム素子１４は、ホログラ
ム記録材料に銀塩感光剤又は高分子フィルムを用い、支
持基板１７にポリカーボネイトを用いて構成されるもの
であり、ホログラム記録材料に予めレーザ光学系を用い
て記録する。このとき、露光パターン（ホログラムパタ
ーン）は、光学的に作製してもよいが、ＣＧＨデータに
したがってレーザや電子線を用いて直接、書込んでもよ
いし、ＣＧＨデータを基にマスクを作製し、このマスク
のホログラムパターンにしたがって露光するようにして
もよい。このようなホログラム素子１４の作製方法の詳
細については後述する。

【００２７】ホログラム素子１４の設計としては、単純
に全ての場所で水平方向に拡散させるように、同じホロ
グラムを設計してもよいが、透過型投射スクリーン１６
の左右で対称になるように、その中央部と端部との拡散
状態を変化させてもよい。また、スクリーン１６上の上
下で非対称になるように拡散状態を変化させてもよい。
これは、大きなスクリーン１６を観察するときに、この
スクリーン１６の大きさに対してスクリーン１６と観察
者３との距離が小さいと、スクリーン１６の中央部と周
辺部とを比べて、スクリーン１６の法線と、スクリーン
１６上の観察位置と観察者３とを結んだ線との角度の差
が大きくなり、スクリーン１６の周辺では、要求される
拡散状態が異なってくることによる。

【００２８】さらに、ホログラム素子１４にはレンチキ
ュラレンズのように水平方向のみ拡散させる機能をもた
せ、支持基板１７に微粒子を混入させて垂直方向に拡散
させるように光学素子１５を設計してもよい。また、予
め、ホログラム素子１４を水平・垂直両方向に拡散する
ように設計しておくと、支持基板１７の制約が少なく効
果的である。このとき、垂直方向に要求される拡散状態
は水平方向と大きく異なるので、これに対応してホログ
ラム素子１４を垂直・水平両方向で各々異なるように作
製すればよい。

【００２９】ここに、例えば、ホログラム素子１４を体
積ホログラムでしかも位相型ホログラムとして作製すれ
ば、その利用効率は理論的に１００％になるが、実際に
は利用効率が９５％以上のホログラム素子１４を作製す
ることは難しく、残りの部分は０次光として入射方向と
同方向へ出射することになる。この状態を図５に示す。
この場合、投射光１１₁をホログラム素子１４に入射し
透過させて等光度の面１１₂を得たとすると、投射光１
１₁の入射方向と一致する方向に０次光１１₃の光度が
大きくなる。これは、図３，図４のどちらの方式の光学
素子１５でも同じである。この０次光１１₃が大き過ぎ
ると、特定方向の観察者３に対してスクリーン１６の特
定位置だけが輝度が大きく変化して観察されるので、ホ
ログラム素子１４の０次光１１₃付近の光度を予め小さ
くなるように設計する等、０次光１１₃を極力小さくす
るようにホログラム素子１４を作製することが大切であ
る。

【００３０】そこで、０次光１１₃の強度の大きなホロ
グラム素子１４のときには、例えば、図４に示した構成
の光学素子１５の変形例として、図６に示すように、ブ
ラックストライプ１７ａ間の開口部１７ｂの中央部付近
に減光手段１８を設けることにより、０次光の方向に強
度が大きくなるのを防ぐことが可能となる。この減光手
段１８としては、単純なＮＤ（Ｎeutral Ｄensity ）フ
ィルタでもよく、投射光１１₁に対して０次光付近の拡
散光を与える部分の光を多く吸収し、この方向は他の部
分の０次光により補うことで、結果として、等光度の面
１１₂を得ることが可能となる。また、この減光手段１
８は、ブラックストライプ１７ａ間の開口部１７ｂの中
央部に限らず、ブラックストライプ１７ａ間の開口部１
７ｂの全面に設けてもよく、この場合には、２色性色素
により設計し、設計した方向以外の光に対して大きく吸
収するような素子を用いればよい。

【００３１】続いて、図１に示した透過型投射スクリー
ン１６を前提とする本実施例の構成例を図７に示す。ま
ず、ホログラム素子１４は、図７（ａ）に示すように、
支持基板１７の前後両面に２枚設けてもよいし、図７
（ｂ）に示すように、支持基板１７の背面に２枚設けて
もよい。これらの図７（ａ）（ｂ）に示す本実施例の構
成例の場合、ホログラム素子１４を２枚に増やすこと
で、レンズの枚数を増やした場合と同様に、光学的な収
差を補正しやすくなる。

【００３２】また、図８に示すように、ホログラム素子
１４をレンチキュラレンズ４と併用してもよく、この場
合、レンチキュラレンズ４で解消できなかった収差を大
きく減少させたり、レンチキュラレンズ４の形状を簡単
なものとすることが可能となる。即ち、図８（ａ）の例
では、レンチキュラレンズ４の前面にホログラム素子１
４を密着させて光学素子１５を形成したものである。こ
の場合、ホログラム素子１４を支持する支持基板１７を
省略可能となる。しかも、ブラックストライプ４ａの機
能をホログラム素子１４にもたせることが可能であるた
め、レンチキュラレンズ４の片側の表面を平坦に形成し
得るものとなる。一方、図８（ｂ）の例では、支持基板
１７にホログラム素子１４を支持させた光学素子１５を
フレネルレンズ２とレンチキュラレンズ４との間に配設
したものである。この場合、図１５に示した従来の構成
を大きく変えることなくホログラム素子１４を利用する
ことが可能となる。

【００３３】さらに、図１に示した透過型投射スクリー
ン１６の別の変形例として、図９に示すように、フレネ
ルレンズ２をなくし、ホログラム素子１４と支持基板１
７とよりなる光学素子１５だけで透過型投射スクリーン
１６を形成してもよい。即ち、ホログラム素子１４をス
クリーン１６の面に対して垂直な進行方向の平行光（フ
レネルレンズ２により平行にされた平行光）を拡散する
ようにするのではなく、プロジェクタ５からの投射光１
１_1a〜１１_1eを直接に、例えば、スクリーン１６の法線
方向の光線１１_2a〜１１_2eを中心に拡散するように設計
すればよい。この場合、メタルハライドランプ６の光照
射により液晶ディスプレイ８、拡大投影レンズ９を介し
て直接、スクリーン１６に照射された投射光１１_1a〜１
１_1eとスクリーン１６とのなす方向がこのスクリーン１
６上の位置によって異なるので、その位置にそれぞれ最
適なホログラムを作製する必要がある。また、０次光１
１_3a，１１_3b，１１_3c（１１_2c），１１_3d，１１_3eの進
行方向がスクリーン１６上の位置によって異なり、結果
として、等光度の面１１_4a〜１１_4eが得られることにな
るので、特に０次光１１_3a〜１１_3eが減少するように注
意する必要がある。

【００３４】ところで、図４に示した光学素子１５から
なる透過型投射スクリーン１６をカラー用のプロジェク
タに用いた場合、図１０（フレネルレンズ２は簡単のた
め省略してある）に示すように、紙面左側から画像信号
に応じて投射されてフレネルレンズ２で平行光とされた
Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色からなる投
射光１１₁は、光学素子１５に入射する。ここで、光学
素子１５の支持基板１７に支持されたホログラム素子１
４は一般に波長依存性が大きく、例えば、Ｂの短波長の
光に対してホログラム素子１４を設計すると、Ｂの投射
光１１₁に対しては、望ましい等光度の面１１_2bが得ら
れたとしても、ＧやＲの投射光１１₁に対しては、各
々、Ｂと異なる等光度の面１１_2g，１１_2rとなり、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３つの色で等光度の面１１_2r，１１_2g，１１_2b
が一致しないため、色再現性を良好に保ってスクリーン
１６を見る角度が非常に限られることになり、通常のレ
ンズで言う色分散が発生することになる。

【００３５】そこで、この色分散を少なくした透過型投
射スクリーンの参考構成例を図１１に基づいて説明す
る。なお、図１０において説明した部分と同一部分は同
一符号で示し、説明も省略する。本参考構成例は、図１
０に示したホログラム素子１４に代えて、図１１に示す
ように、フレネルレンズ２（図１１中には図示せず）の
前面に、このフレネルレンズ２を透過したＲ，Ｇ，Ｂの
投射光１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの各画素毎に異な
る波長特性をもつホログラム領域１９ｒ，１９ｇ，１９
ｂを有するホログラム素子１９を設けたものである。そ
して、前記ホログラム素子１９を支持基板１７に支持さ
せた光学素子２０と前記フレネルレンズ２とにより透過
型投射スクリーン２１が形成されている。

【００３６】このような構成において、空間的に分割さ
れたカラー表示に必要なＲ，Ｇ，Ｂの各投射光は、フレ
ネルレンズ２で平行な投射光１１_1r，１１_1g，１１_1bと
なり、それぞれ別々のスクリーン２１部分に位置する異
なる波長特性をもつホログラム素子１９のホログラム領
域１９ｒ，１９ｇ，１９ｂに入射する。そして、各投射
光１１_1r，１１_1g，１１_1bは、各ホログラム領域１９
ｒ，１９ｇ，１９ｂでそれぞれ分散し、ほぼ同じ等光度
の面１１_2r，１１_2g，１１_2bが得られることになる。こ
れにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎の波長の違いによる色分
散を大幅に減少させることが可能となる。

【００３７】ここに、１枚のパネルを用いた液晶プロジ
ェクタでは、カラー表示用としてカラーフィルタを用い
て空間的にＲ，Ｇ，Ｂを分割して表示することが一般的
であり、投射光も空間的にＲ，Ｇ，Ｂに分割されてスク
リーンに入射するものであるが、本参考構成例のよう
に、Ｒ，Ｇ，Ｂの投射光１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂ
に対して別々のホログラム領域１９ｒ，１９ｇ，１９ｂ
を設けることは、位置合わせだけをすればよく、比較的
容易に実施することが可能である。

【００３８】また、Ｂの青色自体も、レーザを用いる以
外では、一般に単一波長ではないので分散することにな
るため、液晶表示用のバックライトとしてはレーザ光が
望ましいが、本参考構成例のように、よく使用されるメ
タルハライドランプ６の輝線とホログラム素子１９に最
適な波長とを一致させることで、Ｂ自体の分散の少ない
透過型投射スクリーン２１を得ることが可能となる。

【００３９】次に、別の参考構成例を図１２に基づいて
説明する。なお、図９において説明した部分と同一部分
は同一符号で示し、説明も省略する。本構成例は、前述
の０次光による画像の輝度のバラツキを少なくするよう
にしたものであり、図９に示した透過型投射スクリーン
１６の構成に加え、図１２に示すように、光学素子１５
の背面側に、ホログラム素子１４に入射するプロジェク
タ５からの投射光１１１ａ〜１１１ｅの進行方向を観察
者３の視域２２を外れた視域周辺方向に偏向する偏向光
学素子２３が設けられている。そして、この偏向光学素
子２３と、前記ホログラム素子１４を支持基板１７に支
持させた前記光学素子１５とにより透過型投射スクリー
ン２４が形成されている。

【００４０】このような構成において、メタルハライド
ランプ６の光照射により液晶ディスプレイ８，拡大投影
レンズ９を介して紙面左側から透過型投射スクリーン２
４に投射された投射光１１_1a〜１１_1eは、偏向光学素子
２３で観察者３の視域２２以外の方向にそれぞれ偏向さ
れて平行光１１_2a〜１１_2eになり、これらの平行光１１
_2a〜１１_2eは、ホログラム素子１４に入射する。そし
て、このホログラム素子１４で拡散され、さらに支持基
板１７を透過して等光度の面１１_3a〜１１_3eを形成して
観察者３に観察されることになる。このとき、ホログラ
ム素子１４の０次光１１_4a〜１１_4eの進行方向は、偏向
光学素子２３で観察者３の視域２２周辺方向に偏向され
ているため、観察者３の方向に０次光１１_4a〜１１_4eが
なくなる。これにより、観察者３は所定の視域２２内で
あれば、どの方向でも０次光１１_4a〜１１_4eを観察する
ことなく、輝度のバラツキの少ない画像を観察し得るも
のとなる。

【００４１】ここで、偏向光学素子２３には、マイクロ
プリズムやフレネルレンズやホログラム素子を用いるこ
とが可能である。ホログラム素子からなる偏向光学素子
２３を用いた場合には、０次光が少々あっても、ホログ
ラム素子を２枚用いれば１枚目で発生した０次光の影響
が２枚目で非常に小さくなるため、この０次光が問題に
なることが少ない。また、本実施例のように、観察者３
の視域２２周辺に相当する方向が０次光１１_4a〜１１_4e
の方向となるようにホログラム素子１４に投射光１１_1a
〜１１_1eを入射させることにより、視域２２周辺の光度
を大きくすることも可能である。さらに、ホログラム素
子１４の方で特性を変化させれば、このときのホログラ
ム素子１４への投射光１１_1a〜１１_1eは平行でなくても
よいものとなるため、本実施例ではフレネルレンズを省
略し得るものとなる。

【００４２】次に、以上に説明した前記実施例等の透過
型投射スクリーンに使用されるホログラム素子の作製方
法について図１３に基づいて説明する。図１３はホログ
ラム素子の作製時の光学系の配置を示すもので、シート
状のホログラム記録材料２５が巻回されたホログラム記
録材料ロール２６が設けられている。このホログラム記
録材料ロール２６から矢印Ｙ方向に順次繰り出される前
記ホログラム記録材料２５はその幅方向に沿う複数のス
リット状の記録領域２５ａに分割されている。また、こ
のホログラム記録材料２５の下方には、このホログラム
記録材料２５にホログラムを記録する記録光学系２７が
配設されている。この記録光学系２７は、最下方に位置
させたレーザ光源２８と、このレーザ光源２８と前記ホ
ログラム記録材料２５との間に配置された小径の球面レ
ンズ２９ａ、大径の球面レンズ２９ｂ、シリンドリカル
レンズ３０及び反射ミラー３１とにより構成されてい
る。

【００４３】このような構成において、レーザ光源２８
から出射されたレーザ光を球面レンズ２９ａ，２９ｂを
通して平面波からなる光３２ａとし、この平面波からな
る光３２ａの一部をシリンドリカルレンズ３０で円筒波
からなる光に変えて信号光３２ｂとしてホログラム記録
材料２５の１つのスリット状の記録領域２５ａに照射
し、同時に、平面波からなる光３２ａの一部を反射ミラ
ー３１で反射して参照光３２ｃとしてホログラム記録材
料２５の同じ記録領域２５ａに照射し、これらの信号光
３２ｂと参照光３２ｃとを干渉させてホログラム記録材
料２５の記録領域２５ａにホログラムを記録させる。こ
のようにして所定の露光量でホログラムを記録した後、
ホログラム記録材料２５を矢印Ｙ方向に移動させ、新た
に隣接するスリット状の記録領域２５ａにホログラムを
記録する。以上の走査を透過型投射スクリーンのサイズ
に対応する所定数の記録領域２５ａ分だけ、複数回、繰
り返した後、全体を現像することにより、透過型投射ス
クリーン用の大面積かつ平面状のホログラム素子を形成
するようになっている。ただし、現像は、ホログラムが
記録された各記録領域２５ａ毎に連続的に行ってもよ
い。

【００４４】この作製方法は、透過型投射スクリーン用
のホログラム素子が縦方向には同様の拡散特性でもよい
場合に、単純に信号光３２ｂとして円筒波からなる光を
利用可能であり、さらに、画素以下のピッチであれば、
ストライプ状にホログラム素子を分割してもよいことを
利用している。したがって、この作製方法によれば、従
来の成形の難しいレンチキュラレンズに比べ、これに代
わる機能をもつホログラム素子を容易に作製し得るもの
となる。

【００４５】なお、要求されるホログラム素子の特性に
よってシリンドリカルレンズ３０の代わりに、複数の球
面レンズを用いてもよいし、途中に空間変調器を配置し
てもよい。また、球面レンズは、図１３に示したような
大径の球面レンズ２９ｂである必要はなく、必要な平面
波の面積程度あれば十分である。一方、信号光３２ｂと
参照光３２ｃとの２つの光束の干渉性が不足のときに
は、参照光３２ｃをビームスプリッタを用いて取出せば
よい。

【００４６】次に、透過型投射スクリーン用のホログラ
ム素子の他の作製方法を図１４に基づいて説明する。な
お、図１３において説明した部分と同一部分は同一符号
を用いて示す。この作製方法も図１３に示した作製方法
と同様に透過型投射スクリーン用のホログラム素子の作
製方法に関するものである。図１４はホログラム素子の
作製時の光学系の配置を示すもので、ホログラム記録材
料ロール２６から矢印Ｙ方向に繰り出されたホログラム
記録材料２５の下方には、このホログラム記録材料２５
にホログラムを記録する記録光学系３３が配設されてい
る。この記録光学系３３は、最下方に位置させた光源３
４と、この光源３４と前記ホログラム記録材料２５との
間に配置されたレンズ３５及びマスク３６とにより構成
されている。ただし、このマスク３６は、予めＣＧＨデ
ータ等に基づいて所望のホログラムパターンが記録され
ているものとする。

【００４７】このような構成において、光源３４から出
射された光をレンズ３５を介してマスク３６に入射さ
せ、このマスク３６のホログラムパターンをホログラム
記録材料２５の１つのスリット状の記録領域２５ａに転
写させることによりホログラムを記録する。このように
して所定の露光量でホログラムを記録した後、ホログラ
ム記録材料２５を矢印Ｙ方向に移動させ、新たに隣接す
るスリット状の記録領域２５ａに同様にホログラムを記
録する。以上の走査を透過型投射スクリーンのサイズに
対応する記録領域２５ａ分だけ複数回、繰り返した後、
全体を現像することにより、透過型投射スクリーン用の
大面積かつ平面状のホログラム素子を形成するようにな
っている。したがって、この作製方法によっても、従来
のレンチキュラレンズに比べ、これに代わる機能をもつ
ホログラム素子を容易に作製し得るものとなる。

【００４８】なお、縮小光学系を用いてマスク３６の原
画（ホログラムパターン）を露光してもよい。また、シ
ート状のホログラム記録材料２５をストライプ状に分割
することにより、凹凸パターンを転写したり、電子線や
レーザ光を変調させて直接にホログラムパターンを形成
することも同様に実施可能である。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、プロジェ
クタから投射された投射光を背面から前面方向に透過さ
せて平行光に変えるフレネルレンズと、このフレネルレ
ンズの前面側に配設されてこのフレネルレンズを透過し
た前記平行光を観察者側に透過・拡散させる２枚のホロ
グラム素子を有する光学素子とにより透過型投射スクリ
ーンを構成したので、従来のレンチキュラレンズを用い
た透過型投射スクリーンに比べ、透過型投射スクリーン
を薄型でその表面を平滑にすることが可能となり、これ
により、埃やゴミを拭取る際の機械的接触に強くなり、
耐久性を高めることができるものである。特に、２枚の
ホログラム素子を用いているので、単一のホログラム素
子による０次光を含む光学的な収差を補正しやすくな
り、観察者はホログラム素子による０次光を観察するこ
となく、輝度のバラツキの少ない画像を観察することが
できるものである。

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の前提となる構成を示す斜視
図である。

【図２】その平面図である。

【図３】光学素子の光線の透過状態を示す拡大平面図で
ある。

【図４】図３の光学素子の変形例を示す拡大平面図であ
る。

【図５】０次光の発生状態を示す拡大平面図である。

【図６】図４の光学素子の変形例を示す拡大平面図であ
る。

【図７】本発明の一実施例の構成例を示す平面図であ
る。

【図８】図１の２つの変形例を示す平面図である。

【図９】図１のさらに別の変形例を示す平面図である。

【図１０】カラー用のプロジェクタに用いた透過型投射
スクリーンの色分散の状態を示す拡大平面図である。

【図１１】参考構成例を示す平面図である。

【図１２】別の参考構成例を示す平面図である。

【図１３】ホログラム素子の作製方法の一例を示す斜視
図である。

【図１４】ホログラム素子の作製方法の他例を示す正面
図である。

【図１５】従来例を示す平面図である。

【図１６】投射時の透過型投射スクリーンの配置を示す
平面図である。

【図１７】レンチキュラレンズの光線の透過状態を示す
拡大平面図である。

【符号の説明】

２フレネルレンズ３観察者５プロジェクタ１４ホログラム素子１５光学素子１９ホログラム素子２０光学素子２２視域２３偏向光学素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 21/56 G03H 1/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プロジェクタから投射された投射光を背
面から前面方向に透過させて平行光に変えるフレネルレ
ンズと、このフレネルレンズの前面側に配設されてこの
フレネルレンズを透過した前記平行光を観察者側に透過
・拡散させる２枚のホログラム素子を有する光学素子と
よりなることを特徴とする透過型投射スクリーン。