(57)【要約】【課題】本発明は、画質な画像を得つつ、背面投写型画像表示装置の奥行を短縮するのに好適な技術を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るフレネルレンズシート(6)は、その画像発生源側に形成された全反射型プリズム部(10)と、その画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備える。前記全反射型プリズム部(10)は、光が入射される入射面(15)と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面(16)とを含み、更に、全反射型プリズム部に入射される光の一部が画像観視側へ出射されないように、該入射光の一部をカットするための要素(17,18)を含む。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像発生源からの光が投写されるスクリーンにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを有するフレネルレンズシートと、
該フレネルレンズシートの画像観視側に配置され、少なくとも画面水平方向に映像光を拡散させる拡散シートと、を備え、
前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、かつ前記光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含み、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部が画像観視側へ出射されないように、該入射光の一部をカットするための要素を含むことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記全反射型プリズム部の要素は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部を、画像観視側へ出射されない方向に反射するための反射面であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記全反射型プリズム部の要素は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部を遮光する遮光部であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項４】
画像発生源からの光が投写されるスクリーンにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを有するフレネルレンズシートと、
該フレネルレンズシートの画像観視側に配置され、少なくとも画面水平方向に映像光を拡散させる拡散シートと、を備え、
前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、かつ前記光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含み、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部は、該全反射型プリズム部に入射される光に対する透過率を低下させる要素を含むことを特徴とするスクリーン。
【請求項５】
入射角が大きい位置に設けられた前記全反射型プリズム部の前記要素による透過率の低下が、入射角が小さい位置に設けられた前記全反射型プリズム部の前記要素による透過率の低下よりも、大きいことを特徴とする請求項４に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記全反射型プリズム部は、入射光線を第１の屈折現象の後全反射現象により、少なくともフレネルレンズシートに対し略垂直な方向と該垂直な方向よりフレネルレンズシートの全反射角以上内側を向いた方向の２方向以上の入射面出射角を与える、各々少なくとも２面以上の面、球面または非球面で構成された入射面と全反射面とを含むことを特徴とする請求項４に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記全反射型プリズム部の要素は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部を遮光する遮光部であることを特徴とする請求項４に記載のスクリーン。
【請求項８】
画像発生源からの光が投写されるスクリーンにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを有するフレネルレンズシートと、
該フレネルレンズシートの画像観視側に配置され、少なくとも画面水平方向に映像光を拡散させる拡散シートと、を備え、
前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、かつ前記光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含み、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部と前記屈折型プリズム部との境界部近傍において、前記全反射型プリズム部と前記屈折型プリズム部の透過率とを略等しくしたことを特徴とするスクリーン。
【請求項９】
画像表示装置において、
画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投写する光学部品と、前記光学部品から投写された投写映像を映出する透過型スクリーンとを備え、
前記透過型スクリーンは、少なくとも、画像発生源側に配置されたフレネルレンズシートと、画像観視側に配置され、少なくとも画面水平方向に映像光を拡散させる拡散シートとを含み、
前記フレネルレンズシートは、画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、
前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、かつ前記光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含み、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部が画像観視側へ出射されないように、該入射光の一部をカットするための要素を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
画像表示装置において、
画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投写する光学部品と、前記光学部品から投写された投写映像を映出する透過型スクリーンとを備え、
前記透過型スクリーンは、少なくとも、画像発生源側に配置されたフレネルレンズシートと、画像観視側に配置され、少なくとも画面水平方向に映像光を拡散させる拡散シートとを含み、
前記フレネルレンズシートは、画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、
前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、かつ前記光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含み、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部は、該全反射型プリズム部に入射される光に対する透過率を低下させる要素を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
入射角が大きい位置に設けられた前記全反射型プリズム部の前記要素による透過率の低下が、入射角が小さい位置に設けられた前記全反射型プリズム部の前記要素による透過率の低下よりも、大きいことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記全反射型プリズム部は、入射光線を第１の屈折現象の後全反射現象により、少なくともフレネルレンズシートに対し略垂直な方向と該垂直な方向よりフレネルレンズシートの全反射角以上内側を向いた方向の２方向以上の入射面出射角を与える、各々少なくとも２面以上の面、球面または非球面で構成された入射面と全反射面とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記全反射型プリズム部の要素は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部を遮光する遮光部であることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投写する光学部品と、前記光学部品から投写された投写映像を映出する透過型スクリーンとを備え、
前記透過型スクリーンは、少なくとも、画像発生源側に配置されたフレネルレンズシートと、画像観視側に配置され、少なくとも画面水平方向に映像光を拡散させる拡散シートとを含み、
前記フレネルレンズシートは、画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部と前記屈折型プリズム部との境界部近傍において、前記全反射型プリズム部と前記屈折型プリズム部の透過率とを略等しくしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
画像発生源からの光が投写される透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズシートにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、
前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、かつ前記光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含み、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部が画像観視側へ出射されないように、該入射光の一部をカットするための要素を含むことを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項１６】
前記全反射型プリズム部の要素は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部を、画像観視側へ出射されない方向に反射するための反射面であることを特徴とする請求項１５に記載のフレネルレンズシート。
【請求項１７】
前記全反射型プリズム部の要素は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部を遮光する遮光部であることを特徴とする請求項１５に記載のフレネルレンズシート。
【請求項１８】
画像発生源からの光が投写される透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズシートにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、
前記全反射型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側の、所定の入射角度以上で前記光が入射される領域に形成され、かつ前記光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含み、
前記屈折型プリズム部は、前記フレネルレンズシートの画像観視側の、前記全反射型プリズム部が形成されていない領域と対向する領域に形成され、かつ前記光を屈折して画像観視側へ出射する屈折面を含み、
前記全反射型プリズム部は、該全反射型プリズム部に入射される光に対する透過率を低下させる要素を含むことを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項１９】
画像発生源からの光が投写される透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズシートにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、
前記全反射型プリズム部は、入射光線を第１の屈折現象の後全反射現象により、少なくともフレネルレンズシートに対し略垂直な方向と、該垂直な方向よりフレネルレンズシートの全反射角以上内側を向いた方向との２方向以上の入射面出射角を与える、各々少なくとも２面以上の面、球面または非球面で構成された入射面と全反射面とを含むことを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項２０】
画像発生源からの光が投写される透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズシートにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、
前記全反射型プリズム部は、光が入射される入射面と、該入射面に入射された光を反射する全反射面と、前記全反射型プリズム部に入射する光の一部を遮光する遮光部と、を含むことを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項２１】
画像発生源からの光が投写される透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズシートにおいて、
画像発生源側に形成された全反射型プリズム部と、画像観視側に形成された屈折型プリズム部とを備え、前記全反射型プリズム部と前記屈折型プリズム部との境界部近傍における前記全反射型プリズム部と前記屈折型プリズム部の透過率を略等しくしたことを特徴とするフレネルレンズシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像発生源の映像を拡大投写して透過型スクリーンに表示する画像表示装置、及びこの画像表示装置に用いられるスクリーン、フレネルレンズシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
投写型の画像表示装置（以下、「セット」と呼ぶ場合もある）は、小型画像発生源としての投写型ブラウン管や液晶表示装置などに表示された画像を投写レンズ等により拡大して透過型スクリーンに投写することにより、透過型スクリーン上に画像を形成する。
【０００３】
このような画像表示装置においては、軽量化、並びにコストと設置スペースの低減のために、薄型化(セットの奥行寸法の低減)が要求される。薄型化されたセットに対応するための透過型スクリーンの構成は、例えば下記特許文献１に記載のものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】WO/02/27399
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セットの薄型化(奥行寸法を低減)は、投写レンズを広角化して投写距離を短縮し、更に投写レンズの光軸中心を透過型スクリーンの中心より下方にずらす(例えば投写レンズの光軸中心を透過型スクリーンの下端中心に合わせる)ことにより可能となる。
【０００６】
しかしながら、この様な構成において、例えば、スクリーン（アスペクト比１６：９）のサイズを対角６５インチ、投写レンズの投写距離を５００ｍｍ、セットの奥行を３５０ｍｍとした場合、投写レンズから透過型スクリーンの左右上端部に入射する映像光の入射角度は、６５．２度と大きくなる。図１０は、一般的な出射面フレネルレンズにおける、スクリーンへの光線入射角度と反射損失の関係を示した図である。図１０から、光線入射角が６５．２度の場合、スクリーンの反射損失は３６％と大きなものとなっていることが分かる。よって、画像表示装置の薄型化を更に進めるとこの損失は急激に大きくなり、スクリーン左右上端部が暗くなる。
【０００７】
上記特許文献１は、このようなセットの薄型化に対応する透過型スクリーンとして、フレネルレンズシートの光入射面に屈折型プリズム部と全反射型プリズム部とを交互に設けるとともに、光出射面を平面とすることが開示されている。しかしながら、この特許文献１に記載の構成は、フレネルレンズシートの光入射面に屈折型プリズム部を設ける構成としているため効率が低下し、特に映像として重要な中域映像（スクリーン上ではドーナツ状の範囲）が暗くなる。
【０００８】
また、フレネルレンズシートに屈折型プリズム部と全反射型プリズム部とを設ける構成の場合、屈折型プリズム部と全反射型プリズム部との境界部分において屈折型プリズム部と全反射型プリズム部の透過率の違いから光の不連続が生じる場合がある。光の不連続が生じると、正面から見た画像に不連続部分が生じ、画質低下の要因となる。
【０００９】
この様に、画像表示装置の薄型化に対応する透過型スクリーンでは、スクリーンの入射面における光の反射損失を低減するとともに光の利用効率を向上させて、画像を明るくする(すなわち画像の明るさ低減を抑制する)ことが重要な課題である。また、光の不連続を抑制することもまた、重要な課題の一つである。
【００１０】
本発明は、上記のような課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、高画質な画像を得つつ画像表示装置の奥行を短縮するのに好適な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、フレネルレンズシートの画像発生源側(光入射面)の、所定の入射角度(例えば略４２度)以上で光が入射される領域に全反射型プリズム部を形成し、かつ画像観視側(光出射面)に屈折型プリズム部を形成した。上記全反射型プリズム部は、光が入射される入射面と、該入射面からの入射光を反射して画像観視側へ出射する全反射面とを含んでおり、この全反射型プリズム部に該全反射型プリズム部に入射される光の一部が画像観視側へ出射されないように、該入射光の一部をカットするための要素を設けたことを特徴とするものである。この要素により、全反射型プリズム部に入射される光に対する透過率を低下させる。上記要素は、全反射型プリズム部に入射される光の一部を遮光する遮光部であってもよい。また、上記要素は、該全反射型プリズム部に入射される光の一部を、画像観視側へ出射されない方向に反射するための反射面であってもよい。
【００１２】
更に、入射角が大きい位置に設けられた全反射型プリズム部の前記要素による透過率の低下が、入射角が小さい位置に設けられた全反射型プリズム部の前記要素による透過率の低下よりも、大きくしてもよい。更に、前記全反射型プリズム部は、入射光線を第１の屈折現象の後全反射現象により、少なくともフレネルレンズシートに対し略垂直な方向と該垂直な方向よりフレネルレンズシートの全反射角以上内側を向いた方向の２方向以上の入射面出射角を与える、各々少なくとも２面以上の面、球面または非球面で構成された入射面と全反射面とを含むものでもよい。
【００１３】
好ましくは、前記全反射型プリズム部と前記屈折型プリズム部との境界部近傍（フレネルレンズシートの法線方向において、全反射型プリズム部と屈折型プリズム部とが重複する部分）における全反射型プリズム部と屈折型プリズム部の透過率を略等しくする。
【００１４】
本発明は、上記のようにフレネルレンズシートの画像発生源側に全反射型プリズム部を形成し、画像観視側に屈折型プリズム部を形成する場合において、全反射型プリズム部の透過率を低下させる要素を設けている。これにより、全反射型プリズム部と屈折型プリズム部の境界部近傍における全反射型プリズム部と屈折型プリズム部の透過率を略等しくできる。従って、本発明によれば、観視角度によるスクリーン上に表示された画像の明るさの変化を、抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高画質化しつつ画像表示装置の薄型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明による画像表示装置の一部断面斜視図である。画像発生源１は投写型ブラウン管や反射型や透過型の液晶パネル、微小なミラーを複数備えた表示素子等の画像変調素子などから構成され小型の画像を表示する。投写レンズ２は、前記画像を拡大し、透過型スクリーン３に投写する。投写レンズ２の投写距離は、一般的に長いため、画像表示装置の奥行を低減するために反射ミラー４が光路（投写レンズの出射側からスクリーンに至るまでの光の経路）の途中に設けられている。これらの要素は、筐体５の内部に収納され、所定位置に固定される。
【００１７】
図２は本発明による透過型スクリーン３の構造を示す模式図である。矢印ｂの方向から投写される拡大投写映像（図示せず）は、フレネルレンズシート６で略平行光ないし若干内側を向く光に変換されレンチキュラーレンズシート７に入射する。レンチキュラーレンズシート７は、図に示されるように、スクリーン画面垂直方向を長手方向とするレンチキュラーレンズをスクリーン画面水平方向に複数配列された形状になっており、前記映像光をスクリーン画面水平方向に拡散する働きをする。また、レンチキュラーレンズシート７の出射面には、画面垂直方向に延びるブラックストライプ８が形成されており、スクリーン出射側から入射される外光を吸収する。また、レンチキュラーレンズシート７には拡散材９が練り込まれており、前記映像光をスクリーン画面水平及び垂直方向に拡散する働きをする。
【００１８】
図２に示された本発明に係る透過型スクリーンの実施例は、前記フレネルレンズシートの画像発生源側に、全反射型プリズム部１０を設けている。この全反射型プリズム部１０は、矢印ｂの方向から投写される映像光のフレネルレンズシート６への入射角が、少なくとも略４２度以上となる範囲に設けられている。この全反射型プリズム部１０は、入射光線を第１の屈折現象によって屈折する屈折面と、該屈折面によって屈折された光を全反射してフレネルレンズシート６の画像観視側へ出射する全反射面とを含む。この全反射面によって全反射された光は、少なくともフレネルレンズシート６の面に対し略垂直な第１方向と、該第１方向よりフレネルレンズシート６の全反射角以上内側を向いた第２方向との、２つの方向に出射される。全反射型プリズム部１０の屈折面及び／または全反射面は、このような２つの方向に光を出射するために、少なくとも２面以上の面、球面または非球面で構成されている。また、本実施例では、フレネルレンズシート６の画像観視側の、上記全反射型プリズム部を設けていない領域と対向する範囲(入射角が４２度以下となる範囲)に、屈折型プリズム部３０が設けられている。この屈折型プリズム部３０は、入射光を第２の屈折現象により屈折し、所定の出射角を持つ光を画像観視方向へ出射する。そして本実施例は、上記全反射型プリズム部１０が、この全反射型プリズム部１０に入射される光の一部が画像観視側へ出射されないように該入射光の一部をカットして、全反射型プリズム部１０の入射光に対する透過率を低下させるための光学要素を含むことを特徴としている。以下、本実施例の全反射型プリズム部及び上記光学要素について、図３乃至図９を用いて説明する説明する。尚、以下の説明では、便宜上、フレネルレンズシートの入射面に形成された全反射型プリズム部の全体を入射面全反射型フレネル（または入射側フレネル）、フレネルレンズシートの出射面に形成された屈折型プリズム部の全体を出射面屈折型フレネル（または出射側フレネル）と呼ぶものとする。
【００１９】
まず、図３及び図４を用いて、フレネルレンズシート入射面の全面にわたって全反射型プリズム部が形成されている場合に生じる光学的現象について説明する。図３は、フレネルレンズシート６への光線の入射角に対する出射側フレネル及び入射側フレネルの透過率特性を示す図である。図３において、フレネルレンズシートへの光線の入射角を横軸、出射側フレネル及び入射側フレネルの透過率を縦軸に示してある。出射側フレネルの透過率（図３の破線）は、図１０の縦軸に示された反射損失をｋとしたとき、（１−ｋ）で表されるものとする。図３から明らかなように、入射側フレネルの透過率（図３の実線）は、光線の入射角が４２度未満で急激に低下している。このような現象が発生するのは、４２度未満の入射角で入射された光によって迷光が発生するためである。図４にその迷光の発生メカニズムを示す。図４は、フレネルレンズシート入射面の全面にわたって全反射型プリズム部が形成されたシート１１に、例えば４２度未満の入射角で光線が入射した場合の光線追跡図である。斜め下方から入射した光束Ａは、シート１１の入射面１２から入射して、その大部分は全反射面１３で全反射してシート１１の出射面１４から出射する。しかし、光線入射角が４２度未満であると、入射した光線の一部が全反射面１３で全反射できず、直接出射面１４に向かう光束になる。この光束は、該出射面１４で全反射して再度入射面１２と全反射面１３で構成される全反射フレネル面に戻る。この全反射フレネル面は、入射面１２と全反射面１３で構成された三角プリズムであるため、これらの光束は、図に示されるようにＵターンして再度シート１１の出射面１４に向かう。今度は、これらの光束は全反射角より小さい角度で出射面１４に入射するため、迷光Ｃとしてシート１１から出光する。これらの迷光Ｃは、シート１１の透過効率をＣ／Ａだけ低下させるだけでなく、二重像として観視者側に出光するため画質劣化の原因となる。このように、入射側フレネルに全反射角未満（例えば４２度未満）で光が入射されると、上記のように迷光が生じる。このため、図３で説明したように、当該全反射角未満で入射する光に対する入射側フレネルの透過率は、その角度以上で入射する光に対する透過率に比べ急激に低下することになる。
【００２０】
そこで本実施例では、フレネルレンズシート入射側の、光線入射角が大きい（すなわち全反射角(例えば４２度)以上）領域にのみ全反射型プリズム部を設け、光線入射角が小さい（すなわち全反射角(例えば４２度)未満）領域は、その全反射型プリズム部を設けずに、平坦部とする。一方、フレネルレンズシート出射側の、上記光線入射角が小さい領域（すなわち平坦部）に対向する領域を含む範囲には、効率の良い屈折型プリズム部を設ける。尚、本実施例では、フレネルレンズシート出射側の、全反射型プリズム部と対向する領域は平坦部とされている。
【００２１】
このとき、全反射型プリズム部と屈折型プリズム部との境界部（フレネルレンズシート６の面の法線方向において全反射型プリズム部と屈折型プリズム部とが重複もしくは近接する部分の近傍（以下、単に「境界部」と呼ぶ））において、両者の透過率がほぼ等しくなるようにする必要がある。それは、図３に示されるように、境界部（例えば光線入射角が４０．５度の位置）では、入射側フレネル部において前述した迷光が生じており、当該境界部近傍において透過率の急激な低下が発生するためである。境界部近傍において透過率の低下が生じると、スクリーン上の画像を観察した場合、当該境界部近傍が黒い帯（他の部分よりも明るさが低下した部分）となって視認される。また、前述の二重像も発生し、画質劣化も生じる。そこで本実施例では、入射側フレネルの透過率を下げるとともに、上記境界部を入射側プリズムにおいて上記迷光が生じない位置とした。図５はこれを説明する図であり、前述した図３に、本実施例による入射側フレネルの透過率（図５の実線）を書き加えたものである。図３において実線で示された入射側フレネルの透過率は、図５においては二点鎖線で示されている。図５に示されるように、本実施例では、入射側フレネルの透過率を図３に示されたものに比べ、白矢印分だけ下げている。すなわち、実線で示された入射側フレネルの透過率特性と、破線で示された出射側フレネルの透過率特性とが、迷光が生じない位置でクロスされている。そして、そのクロス点（図５の実施例では４２．５度）を上記の境界部とする。これにより、境界部において、入射側フレネル（全反射型プリズム部）と出射側フレネル（屈折型プリズム部）との透過率が互いに略等しくなり、当該境界部近傍が黒い帯となって視認されることが抑制される。
【００２２】
入射側フレネルの透過率を下げる場合、図４に示されたように、観視者側に出射される迷光を発生する方法では画質の低下が著しい。そこで本実施例では、全反射型プリズム部１０に、この全反射型プリズム部に入射される光の一部が画像観視側へ出射されないように、該入射光の一部をカットして透過率を低下させるための光学要素を設けた。この光学要素の一具体例を図６に示す。図６は、上記光学要素として、全反射型プリズム部１０に、この全反射型プリズム部に入射される光の一部を画像観視側へ出射されない方向に反射するように導くための傾斜面１７と第２の反射面１８とを設けた例である。すなわち、本実施例の全反射型プリズム部１０は、２段になった入射面１５と同じく２段になった全反射面１６とを含む。下方から入射する光束Ｄの殆どの光は、入射面１５に入射され、全反射面１６で全反射されて、フレネルレンズシートに対し略垂直な第１方向に光束Ｅとして出射される。一方、光束Ｄの一部の光は、入射面１５に設けられた傾斜部１７に入射され、全反射面１６の根元近傍に設けられた第２の全反射面１８によって、上記第１方向よりもフレネルレンズシートの全反射角以上内側を向いた第２方向に全反射される。この第２方向の光束は、上記第１方向よりもフレネルレンズシートの全反射角以上内側を向いているため、フレネルレンズシート６の出射面１９で全反射される。この全反射された光は、図６に示されるように全反射型プリズム部１０に戻ってくる。この戻ってきた光は、全反射型プリズム部１０の全反射面１６には入射されずに、入射面１５及び傾斜部１７に入射される。傾斜部１７に入射された光は、そのまま当該傾斜部を透過してフレネルレンズシート６の外に出射される。一方、入射面１５に入射された光は、該入射面１５で全反射された後に全反射面１６を透過してフレネルレンズシート６の外に光束Ｆとして出射され、フレネルレンズシート６には戻ってこない。従って、本実施例によれば、画質を大きく低下させることなくフレネルレンズシート６の透過率を所定の量だけ下げることが可能になる。
【００２３】
図５では、入射側フレネルの透過率を全体的に略一律に下げる説明をしたが、フレネルレンズシートを用いる画像表示装置に拠っては、周辺部で明るさが低下する場合がある。そのときは、図５のように入射側フレネルの透過率を全体的に略一律に下げるのではなく、スクリーン周辺に向かうに従い透過率を上がる（透過率を下げない）ように構成する。図７にその一例を示す。
【００２４】
上記図６に示された具体例では、全反射型プリズム部に入射する光束の下側（フレネル中心に対して内側）の光束の一部を、該全反射型プリズム部の全反射面の根元に導き、そこに設けた全反射面で該一部の光束を下方（フレネル中心に対して内側）に反射している。このため、全反射型プリズム部の全反射面の全面を、通常の全反射面（出射面１６から光を出射させるための全反射面。以下、「有効反射面」と呼ぶ）に使用することはできない。図６の具体例では、有効反射面に使用している範囲は、全ての全反射面のうち、６３％である。有効反射面に使用される範囲を狭くすると、全反射フレネルとしてフレネルレンズシートに略垂直に出光可能な光線入射角の最低値が大きくなっていく。この関係を図８に示す。面積割合が１（全ての反射面が有効反射面）の場合は、フレネルレンズシートに略垂直に出光可能な光線入射角の最低値が４２度であったのに対し、有効反射面６３％では５７度と大きくなっている。本実施例は、有効反射面が８３％で、光線入射角の最低値が４８度まで実施可能であるが、それ以下は全反射型プリズム部形状の実現が困難となる。この最低角度は出射側フレネルとの境界部になるので、小さければ小さいほど全体の透過率は高く設定できる。
【００２５】
図９を用いて、全反射型プリズム部に設けられる上記光学要素の他の具体例を説明する。図９は、上記光学要素として、該全反射型プリズム部２０に入射される光の一部を遮光する遮光部２３を設けた例を示している。すなわち、本実施例では、全反射型プリズム部２０が、入射面２１と全反射面２２及び黒色塗装を施された遮光部２３とを備えている。下方から入射した光束は、入射面２１に入射するがその一部は遮光部２３で遮光される。入射面２１に入射した光束は、全反射面２２で全反射してフレネルレンズシートに対し略垂直な方向に出射する。本実施例では、入射する光束に対し出射する光束は遮光部２３で遮光された分だけ少なくなる。従って、遮光部２３の割合を変えることによってフレネルレンズシート６の透過率を調整することができる。前述のように、入射側フレネルの透過率を全体的に略一律に下げることも、周辺に向かうに従い透過率を上げる（透過率を下げない）ように構成することも可能である。本実施例における遮光部２３は全反射型プリズム部の先端部に設けられるので、通常のスクリーン印刷やホットスタンプで黒色塗装することにより遮光部２３を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明が適用される画像表示装置の一例を示す断面斜視図。
【図２】本発明に係る透過型スクリーン３の一実施例を示す図。
【図３】出射側フレネルと入射側フレネルの透過率を示す図。
【図４】迷光の発生メカニズムを示す図。
【図５】本発明の実施例による入射側フレネルの透過率を示した図。
【図６】全反射型プリズム部に設けられた光学要素の一具体例を示す図。
【図７】本発明の実施例による入射側フレネルの透過率の、他の例を示す図。
【図８】全反射型プリズム部の全反射面に対する有効反射面の割合と光線入射角との関係を表す図である。
【図９】全反射型プリズム部に設けられた光学要素の他の具体例を示す図。
【図１０】一般的な出射面フレネルレンズのスクリーンへの光線入射角度と反射損失の関係を示した図。
【符号の説明】
【００２７】
１…画像発生源、２…投写レンズ、３…透過型スクリーン、４…反射ミラー、５…筐体、６…フレネルレンズシート、７…拡散シート、１０…全反射型プリズム部、１５…段付の入射面、１６…２段になった全反射面、１７…傾斜部、１８…第２の全反射面、２３…遮光部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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