(57)【要約】【課題】  超大型のフレネルレンズを必要とせず、セットの薄型化、コストや重量の低減を図る画像表示装置、透過型スクリーン、フレネルレンズシートを提供する。【解決手段】  画像発生源１からの映像を、投射レンズ２を含む光学部品により拡大投射して透過型スクリーン３上に映出する画像表示装置は、光学部品と透過型スクリーンの間に反射ミラーとを備え、かつ、光学部品は映像の偏心光を斜めに投射する投射光学系を構成しており、透過型スクリーンは、投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換する偏心フレネルレンズシート８と、斜め方向の平行光をスクリーン面に対し略垂直に出射する平行光に変換するプリズムシート９を備えており、この矩形の偏心フレネルレンズシートはレンズの中心の偏心量が小さく、８０インチの大型サイズのものでも、既存の製造設備を利用して製造することを可能とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投射する光学部品と、前記光学部品から投射された投射映像を映出する透過型スクリーンと、前記光学部品と前記透過型スクリーンの間に反射ミラーとを備え、かつ、当該光学部品が前記映像の偏心光を斜めに投射する投射光学系を構成する画像表示装置であり、
前記透過型スクリーンは、前記光学部品からの投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換する手段と、そして、前記略一定の斜め方向の平行光を、前記透過型スクリーンに対して略垂直に出射する平行光に変換するための手段とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記透過型スクリーンは、少なくとも矩形のフレネルレンズシート及びプリズムシートとを含んで構成されていることを特徴とする前記請求項１に記載した画像表示装置。
【請求項３】
前記光学部品と前記透過型スクリーンとの間には、前記反射ミラーが２枚だけ設けられており、かつ、これら２枚の反射ミラーは、共に、前記透過型スクリーンと略平行に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記透過型スクリーンは、対角の長さが８０インチ又はそれ以上の大型スクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
一方の面から映像の偏心光を斜めに投射して他方の面に当該映像の拡大画像を形成する透過型のスクリーンであって、少なくとも、投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換する第１の面と、そして、前記略一定の斜め方向の平行光を、前記スクリーン面に対し略垂直に出射する平行光に変換するための第２の面とを備えていることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項６】
前記透過型のスクリーンを構成する前記第１の面は、矩形のフレネルレンズシートを備え、かつ、前記第２の面は、矩形のプリズムシートを備えていることを特徴とする請求項５に記載の透過型スクリーン。
【請求項７】
前記透過型スクリーンを構成する前記矩形のフレネルレンズシートは、フレネルレンズの中心の偏心量が、光学配置から決定される偏心量よりも小さいフレネルレンズシートであることを特徴とする請求項６に記載した透過型スクリーン。
【請求項８】
前記矩形のフレネルレンズシートと前記矩形のプリズムシートの位置関係が、前記光学部品側から順に、前記フレネルレンズシート、前記プリズムシートの順に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の透過型スクリーン。
【請求項９】
前記矩形のフレネルレンズシートの非出光面が該フレネルレンズシートの垂線となす角度を、該フレネルレンズシートの出射光の角度より大きくしたことを特徴とする請求項６に記載の透過型スクリーン。
【請求項１０】
一方の面から映像の偏心光を斜めに投射して他方の面に当該映像の拡大画像を形成する透過型のスクリーンを構成する矩形状のフレネルレンズシートであって、少なくとも、投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換するフレネルレンズ面を備えており、当該フレネルレンズの中心の偏心量が、光学部品の配置が同じである偏心投射光学系に用いられるフレネルレンズの中心の偏心量より小さく、且つ、非出光面が該フレネルレンズシートの垂線となす角度を、該フレネルレンズシートの出射光の角度より大き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、画像発生源からの映像を拡大投射して透過型スクリーン上に表示する画像表示装置に関し、更には、かかる装置に用いられる透過型スクリーンと、かかるスクリーンを構成するフレネルレンズシートに関し、特に、大型の画像表示装置に好適な画像表示装置、及び、それに用いられる透過型スクリーンとフレネルレンズシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型の画像表示装置（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射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射レンズ等により拡大して投射することにより、透過型スクリーン上に拡大画像を形成する。
【０００３】
このような画像表示装置においては、装置の軽量化、並びに、そのコストや設置スペースの低減を目的として、特に、装置の薄型化(セットの奥行寸法の低減)が強く要求されている。従来、かかる薄型化を達成するためのセットにおける光学系の配置構成は、例えば下記特許文献１及び下記特許文献２に記載のものが既に知られている。また、かかる薄型化を達成するためのセットに対応する透過型スクリーンの構成は、例えば下記特許文献３に記載のものが既に知られている。
【特許文献１】特開平５−１６５０９６号公報
【特許文献２】特許第３２７７９３５号公報
【特許文献３】特開平６−２７５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セットの薄型化(奥行寸法の低減)は、透過型スクリーンへ投射される映像光の入射角を斜めにし、同時に、映像光の光線の広がり角を狭くすることにより可能となる。例えば、上記の特許文献１では、映像を透過型スクリーンに対し斜めに投射し、そのとき発生する映像の焦点ずれやキーストン歪を、投射レンズ系によって補正している。
【０００５】
しかしながら、上述した様な従来構成においては、例えば、特許文献１に開示されるように、投射距離を長く取る必要があり、そのため、セットの薄型化を達成するためには多数のミラー（特許文献１では４枚）が必要になる。しかしながら、必要なミラーの枚数が多くなると、反射によって透過型スクリーン上に得られる映像の明るさが暗くなったり、コントラスト比が悪くなったりするだけでなく、更には、装置自体の高さや質量が増大してしまい、これでは、装置の据付や輸送においてもマイナスになるという問題があった。
【０００６】
これに対しては、例えば、上記の特許文献２に開示されているように、偏心投射光学系を採用することにより、透過型スクリーンへの映像光の光線の広がり角を狭くすることが、既に提案され、かつ、実際にも行われている。
【０００７】
しかしながら、かかる偏心投射光学系を採用した構成においては、例えば、上記の特許文献３に開示されているように、透過型スクリーンを構成するフレネルレンズシートを光学系に合わせて偏心させる必要がある。加えて、セットの薄型化を進めれば進める程、上記光学系の偏心量を大きくする必要があり、それに伴って、やはり、上記したフレネルレンズシートの偏心量についても、同様に、大きくする必要がある。
【０００８】
ところで、フレネルレンズシートは、一般に、金型を用いて透明樹脂を射出成型することにより製造される。そのため、製造するフレネルレンズシートは、その偏心量が大きいと、非常に大きな金型が必要になる。例えば、アスペクト比が１６：９の８０インチの大型サイズの透過型スクリーンを構成するフレネルレンズシートでは、偏心量が１：−０．３の場合（これは、例えば、スクリーン高さを１としたとき、フレネル中心がスクリーンの外側０．３の距離にあることを意味する）、直径が３．２ｍにも達する超大型の金型が必要になる。
【０００９】
しかしながら、実際、このような大型の金型は、金型を製造する工作機械の実現も困難であることは勿論のこと、無欠陥の超大型金型材料（通常、黄銅板を使用する）を用意することもまた困難である。加えて、上述したような超大型のフレネルレンズシートでは、金型材料の切削距離も長大となり、そのため、従来の切削工具（一般に、ダイヤモンドバイトが用いられる）では、切削作業が終了するまで工具の寿命が持たないと言う事態も生じてしまうことが想定される。そのため、上記の従来技術では、大型のフレネルレンズシートを利用して、透過型スクリーンへの映像光の光線の広がり角を狭くする偏心投射光学系を実現することは難しく、そのため、歪の少ない超大型の投射型の画像表示装置を得ることは困難であった。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術における課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、大型の偏心投射光学系を実現することにより、大型の投射型の画像表示装置にも容易に適用可能であり、もって、画像表示装置の奥行を短縮しつつ画像表示装置の高さをも低減し、かつ、映像の斜め投射により発生する焦点ずれや歪の少ない投射型の画像表示装置、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、まず、画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投射する光学部品と、前記光学部品から投射された投射映像を映出する透過型スクリーンと、前記光学部品と前記透過型スクリーンの間に反射ミラーとを備え、かつ、当該光学部品が前記映像の偏心光を斜めに投射する投射光学系を構成する画像表示装置とするとともに、前記透過型スクリーンは、前記光学部品からの投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換する手段と、そして、前記略一定の斜め方向の平行光を、前記透過型スクリーンに対して略垂直に出射する平行光に変換するための手段とを備えている画像表示装置が提供される。
【００１２】
また、本発明では、前記に記載した画像表示装置において、前記透過型スクリーンは、少なくとも矩形のフレネルレンズシート及びプリズムシートとを含んで構成されていることが好ましく、また、前記光学部品と前記透過型スクリーンとの間には、前記反射ミラーが２枚だけ設けられており、かつ、これら２枚の反射ミラーは、共に、前記透過型スクリーンと略平行に設置されていることが好ましい。そして、前記透過型スクリーンは、対角の長さが８０インチ又はそれ以上の大型スクリーンであることが好ましい。
【００１３】
更に、本発明によれば、やはり上記目的を達成するため、一方の面から映像の偏心光を斜めに投射して他方の面に当該映像の拡大画像を形成する透過型のスクリーンであって、少なくとも、投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換する第１の面と、そして、前記略一定の斜め方向の平行光を、前記スクリーン面に対し略垂直に出射する平行光に変換するための第２の面とを備えている透過型スクリーンが提供される。
【００１４】
また、本発明では、前記に記載した透過型スクリーンにおいて、前記透過型のスクリーンを構成する前記第１の面は、矩形のフレネルレンズシートを備え、かつ、前記第２の面は、矩形のプリズムシートを備えていることが好ましく、又は、前記透過型スクリーンを構成する前記矩形のフレネルレンズシートは、フレネルレンズの中心の偏心量が、光学部品の配置が同じである従来技術で構成された偏心投射光学系に用いられるフレネルレンズの中心の偏心量より小さいフレネルレンズシートであることが好ましい。更に、本発明では、前記矩形のフレネルレンズシートと前記矩形のプリズムシートの位置関係が、前記光学部品側から順に、前記フレネルレンズシート、前記プリズムシートの順に配置されていることが好ましく、更には、前記矩形のフレネルレンズシートの非出光面が該フレネルレンズシートの垂線となす角度を、該フレネルレンズシートの出射光の角度より大きくすることが好ましい。
【００１５】
加えて、本発明によれば、やはり上記目的を達成するため、一方の面から映像の偏心光を斜めに投射して他方の面に当該映像の拡大画像を形成する透過型のスクリーンを構成する矩形状のフレネルレンズシートであって、少なくとも、投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換するフレネルレンズ面を備えており、当該フレネルレンズの中心の偏心量が小さく、且つ、非出光面が該フレネルレンズシートの垂線となす角度を、該フレネルレンズシートの出射光の角度より大きくしたフレネルレンズシートが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、セット高さの低減と薄型化の両立が可能となる画像表示装置が提供されると共に、かかる画像表示装置に用いるに好適な透過型スクリーン、更には、かかるスクリーンを構成するに適したフレネルレンズシートが提供されるという、優れた効果を発揮する。これによれば、例えば、８０インチ又はそれ以上の大型サイズのフレネルレンズシートも、既存の製造設備を利用して製造することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施例になる画像表示装置の斜視図であり、但し、内部構造を示すため、その一部が切断されて示されている。画像発生源１は、例えば、投射型ブラウン管、又は、反射型や透過型の液晶パネル等、又は、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ており、その小型の表示部に画像を表示する。投射レンズ２は、前記画像発生源１の画像を透過型スクリーン３に投射する。しかしながら、一般に、特に大型のセットでは、その投射距離が長いことから、画像表示装置の奥行を低減するため、第１反射ミラー４及び第２反射ミラー５がその光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。なお、図中の符号６ａ，６ｂは、上記第１反射ミラー４を筐体５の底部に固定するための第１反射ミラー固定具である。
【００１８】
図２は、上記画像表示装置において、その光学部品の配置を横から見た図である。この図２から明らかなように、セットの薄型化のために、第１反射ミラー４及び第２反射ミラー５は透過型スクリーン３と略平行に配置されている。なお、この例では、第１反射ミラー４と透過型スクリーン３との間の干渉、更には、画像発生源１又は投射レンズ２からの光が第１反射ミラー４で反射された映像光との間で干渉が発生しないように、斜め下方から投射する構成を採用している。
【００１９】
図３は、上記図２に示した光学部品から第１反射ミラー４及び第２反射ミラー５を省き、映像光の光束を展開して示した図である。図において、画像発生源１及び投射レンズ２は透過型スクリーン３の下端より下に配置されている。投射レンズ２と透過型スクリーン３の下端との間における高さ方向の差は、大きければ大きい程、投射映像光の光束の幅δが狭くなり、前述した第１反射ミラー４と透過型スクリーン３との間の干渉、更には、画像発生源１又は投射レンズ２からの光が第１反射ミラー４で反射された映像光との間で干渉が生じ難くなる。しかしながら、一方、図からも明らかなように、セットの高さが高くなってしまう。
【００２０】
また、投射レンズ２と透過型スクリーン３との間の水平方向の距離も、長ければ長い程、投射映像光の光束の幅δが狭くなり、前述した第１反射ミラー４と透過型スクリーン３との間の干渉、更には、画像発生源１又は投射レンズ２からの光が第１反射ミラー４で反射された映像光との間で干渉が生じ難くなる。しかしながら、やはりセットの高さが高くなってしまう。そのため、投射レンズ２と透過型スクリーン３の下端との間における高さ方向の差と、投射レンズ２と透過型スクリーン３との間における水平方向の距離は、可能な限り短くする必要がある。
【００２１】
そこで、本発明の一実施例では、透過型スクリーン３の高さをａとしたとき、投射レンズ２と透過型スクリーン３の下端との間における高さ方向の差を０．３ａとした。また、投射レンズ２と透過型スクリーン３との間における水平方向の距離は０．９ａとした。これにより、上記の図２に示したように、２枚の反射ミラーを使用するだけで、薄型で且つ高さの低いセットを実現している。しかるに、かかる光学系を、上記特許文献２（特許第３２７７９３５号公報）に開示されている偏心投射光学系で実現する場合、上記の［発明が解決しようとする課題］の項でも述べたように、フレネルレンズシートを用意する必要があるが、特に、大型の画像表示装置では、必要となるフレネルレンズシートを製造するために、非常に大きな金型が必要になることは上述した通りである。
【００２２】
そこで、かかる課題を解決するために本発明により提案される手段について、以下、添付の図４及び図５を参照しながら説明する。
【００２３】
まず、図４は、画像表示装置の映像光の光束を展開した図であり、この図では、画像発生源１及び投射レンズ２が、透過型スクリーン３の下端と同じ高さに配置されている。この場合には、例えば、アスペクト比が１６：９の８０インチの大型サイズの透過型スクリーンでも、必要とされるフレネルレンズシートを製造するための金型は、その直径で２．７ｍのもので足り、そのため、現有の技術によってもフレネルレンズシートの製造は可能である。
【００２４】
これに対し、図５は、上記図３にも示した本発明による画像表示装置において、その光学系における映像光の光束を展開した図であり、図からも明らかなように、上記図４に示した光学系において、映像を透過型スクリーン３に対し、更に、角度ζだけ傾斜させて投射するものである。なお、この図５の例では、傾斜角ζ＝１８．５°とすると、上記図３に示した光学系と等価になり、その場合、従来技術の透過型スクリーンを使うことはできない。
【００２５】
そして、この本発明になる光学系において、特に、その透過型スクリーン３は、図５に示すように、偏心光学系と斜め投射光学系を合わせた形態となっている。即ち、本発明による透過型スクリーン３の構成を詳細に説明すると、図５において、透過型スクリーン３は、偏心フレネルレンズシート８、プリズムシート９、そして、拡散シート１０から構成される。この透過型スクリーン３を出射面側から見た場合の構成が、添付の図６に示されている。なお、説明を簡単にするため、図では３枚のシートを離して描いてあるが、実際は互いに接して一体に構成されている。
【００２６】
ここで、本発明によれば、上記の偏心フレネルレンズシート８は、上記の図４にも示した偏心光学系用のフレネルレンズシートである。即ち、添付の図７において実線Ａで示すように、その表面に形成したフレネルレンズの中心部（付近）をその下側辺に接するように切り出された矩形状のフレネルレンズシートであり、換言すれば、その偏心量が小さい（偏心量≒１：０）矩形状のフレネルレンズシートである。そして、かかる偏心量が小さい矩形状のフレネルレンズシートは、この図７において破線Ｂで示す偏心量が大きい矩形状のフレネルレンズシート（例えば、偏心量が１：−０．３）と比較して、同じ大きさの金型を用いて製造されたフレネルレンズシートからは、より大型の矩形状のフレネルレンズシート８を切り出すことが可能であることが分かる。これによれば、例えば８０インチの大型サイズの、偏心投射光学系の透過型スクリーンを構成するためのフレネルレンズシートを、既存の製造設備を利用して製造することを可能とする。なお、ここで、偏心量が小さいとは、本発明を実施しない場合に比べてと言う意味であり、本発明を実施しない場合は画像発生源１及び投射レンズ２から透過型スクリーンに垂線を下ろした点がフレネルレンズシートの中心であり、図５の例ではフレネルレンズシートの偏心量が１：−０．３と大きいが、本発明を実施するとフレネルレンズシートの偏心量が１：０と小さくなると言う意味である。換言すれば、本発明を実施することにより、従来技術による偏心投射光学系に用いるフレネルレンズシートの偏心量を１：０近辺にすることが可能になる。
【００２７】
更に、上記図５に戻り、上記にその構成を詳細に説明した透過型スクリーン３における動作について説明する。
【００２８】
すなわち、上記の透過型スクリーン３の構成において、偏心フレネルレンズシート８は、投射レンズ２からの投射映像の拡がる拡散光を略一定の斜め方向の平行光に変換する。ところで、この図５の本発明による光学系は、前述したように、上記図４に示した偏心光学系において、映像を透過型スクリーン３に対して更に角度ζだけ斜めに投射したことから、上述した偏心量が小さいフレネルレンズシート８だけでは、映像光を透過型スクリーン３から水平に出射させることはできない。
【００２９】
そこで本発明では、偏心フレネルレンズシート８と拡散シート１０の間に、更に、プリズムシート９が設けられている。即ち、このプリズムシート９の働きにより、上記偏心量が小さいフレネルレンズシート８から出射した光束を、更に、斜め投射角ζだけ傾けるものである。そのため、このプリズムシート９は、上記の図６からも明らかなように、その出射面側に、同じ角度を持った水平方向のプリズムを多数、垂直方向に並べて構成されている。
【００３０】
なお、上記の透過型スクリーン３の構成においては、プリズムシート９の配列は、偏心フレネルレンズシート８に対して、投射レンズ２側に配置する必要がある。以下、その理由について説明する。
【００３１】
図８は、上述したように、プリズムシート９を投射レンズ２側に配置したときの、上記プリズムシート上端部における光線の追跡図である。この図に示す角度αとβは、上記プリズムシート上端部における光線の入出射角度であり、特に、角度αは、上記図５に示した本発明になる光学系の透過型スクリーン３において、その上端部での光線の入射角度に等しく、また、角度βは、上記図４の偏心光学系の透過型スクリーン３の上端部における光線の入射角度に等しい。本発明では、角度αは角度βより大きく（α＞β）、その差をリニヤフレネルレンズシートで補正する。
【００３２】
ここで、補正量が小さい場合には、図８に、示すようにプリズムシート９の入射面での出射角β´の方が出射角βより小さくなる。その場合には、図８にハッチングで示すように、フレネルの非出光面に光線の一部が掛かり、これが、所謂、迷光になる。この迷光はプリズムシート内で全反射を繰り返し、イレギュラーな方向へ出光することによって、画像のコントラスト性能を低下させる。従って、上記の角度βは、角度β´よりも小さなものとなるようにしなければならない。なお、この角度βが角度β´より小さくなるための条件は、リニヤフレネルレンズシートの材質にもよるが、一般的な紫外線硬化樹脂（屈折率＝１．５３）を使った場合、画像表示装置の映像光の光束を展開した図において、透過型スクリーン３の高さをａとしたとき、画像発生源１及び投射レンズ２が透過型スクリーン３の下端より０．３ａ以上の位置に配置されなければならない。画像発生源１及び投射レンズ２が透過型スクリーン３の下端より０．３ａの位置に在るときは、アスペクト比が１６：９の８０インチの大型サイズのものでも、偏心フレネルレンズシートを製造するために必要な金型は直径で２．３ｍでよい。
【００３３】
しかしながら、反対に、斜め投射角ζは３５°と極めて大きくなってしまう。この斜め投射角ζを大きくすると、像面湾曲歪及びキーストン歪が大きく出るため、それを補正する時に画質が大きく劣化してしまう。従って、上述した斜め投射角ζは、偏心フレネルレンズシート８が製造可能な範囲で、可能な限り小さく設定すべきである。以上の理由から、偏心フレネルレンズシート８とプリズムシート９の配列順序を、プリズムシート９が投射レンズ２側に配置する構成は採用できないことが分かる。
【００３４】
一方、偏心フレネルレンズシート８とプリズムシート９の配列順序を、偏心フレネルレンズシート８を投射レンズ２側に配置した場合には、更に以下に説明する利点が得られることとなる。
【００３５】
本発明のような画像表示装置は、暗室で用いることは稀であり、通常は、天井に明かりが点灯した部屋の内部に設置される。ところで、上述した従来技術になる透過型スクリーンでは、天井の明かりが斜め上方から透過型スクリーンに入射し、より具体的には、出射面の屈折型フレネルレンズシートを形成するプリズム部の出射面から入射し、当該プリズム部の接続面で全反射して画像表示装置の筐体内に入ってしまう。これは、また、上記の本発明のように、透過型スクリーン側の反射ミラー（図２の符号５を参照）が透過型スクリーン３と略平行に設置されている構成では、上記の経路で筐体内に入射した天井の明かりが透過型スクリーンに戻され、ゴーストとして本来の画像に重畳されるため、画質の劣化に繋がることとなる。
【００３６】
そこで、従来技術による画像表示装置では、通常、透過型スクリーン側の反射ミラーを透過型スクリーンに対し斜め下向きに設置して筐体内に入射した天井の明かりが透過型スクリーンに戻り難くして対策している。
【００３７】
これに対し、本発明の上記の構成では、透過型スクリーン側の反射ミラーは、セットの薄型化のため透過型スクリーンと略平行に設置されている。そして、更に、本発明では、偏心フレネルレンズシート８とプリズムシート９の配列順序を、偏心フレネルレンズシート８が投射レンズ２側に配置されようにすることにより、上記した課題をも同時に解決する。即ち、透過型スクリーンに入射する天井の明かりを、最初にプリズムシート９に入射させてその入射角を更に大きくすることにより、偏心フレネルレンズシート８のプリズム部の出射面から入射しても、当該プリズム部の接続面で全反射しないようにすることが可能となる。これにより、透過型スクリーン側の反射ミラーを、セットの更なる薄型化のために、透過型スクリーンと略平行にして設置することが可能となった。
【００３８】
但し、偏心フレネルレンズシート８とプリズムシート９の配列順序を、上述したように、偏心フレネルレンズシート８が投射レンズ２側に配置されるようにする場合にも、以下に述べるような制限がある。
【００３９】
図９は、画像表示装置の映像光の光束を展開した図であり、この図は、透過型スクリーン３の高さをａとしたとき、画像発生源１及び投射レンズ２が透過型スクリーン３の下端より０．１２ａだけ上方の位置にある場合における、上記偏心フレネルレンズシート８の下端の断面形状を示している。そこで、上記の本発明をこの偏心光学系に適用した場合には、上記の斜め投射角ζは２５．５°になり、他方、偏心フレネルレンズシート８の下端では、１８．５°の上向きの入射角となる。しかしながら、例えば、下向き７．５°の光線入射角用に設計された偏心フレネルレンズシート８下端に、上述したような上向き１８．５°の光線を入射させると、図７においてハッチングで示すように、一部の光線がフレネルの非出光面で全反射し、場合によっては、二重像を発生させてしまう。このような問題が発生しないようにするためには、画像表示装置における映像光の光束を展開した図において、画像発生源１及び投射レンズ２が透過型スクリーン３の下端と同じ高さ又はそれ以下の位置に配置されなくてはならないこととなる。
【００４０】
また、偏心フレネルレンズシート８の出射光が上向きの角度を持つことから、当該偏心フレネルレンズシート８の非出光面が該偏心フレネルレンズシート８の垂線となす角度は、上記上向きの出射光の角度よりも大きく設定する必要がある。これについて、添付の図１０（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、以下に説明する。
【００４１】
図１０（ａ）は、上記図４に示した画像表示装置における映像光の光束を展開した図において、即ち、その画像発生源１及び投射レンズ２が上記透過型スクリーン３の下端と同じ高さにある時の、光学系を構成する偏心フレネルレンズシート８の上端部における断面図である。この時、偏心フレネルレンズシートの上端部での光線入射角は４６．６°であり、偏心フレネルレンズシートからの光線出射角は０°になるよう設計されている。従って、偏心フレネルレンズシートの非出光面が偏心フレネルレンズシートの垂線となす角γ１は、光学系のＦ値で決まる光線の拡がり角以上であればよい。
【００４２】
次に、図１０（ｂ）は、上記図１０（ａ）の偏心フレネルレンズシートを、上記に説明した本発明による方法で設計した場合における、上記偏心フレネルレンズシート８の上端部における断面図である。すなわち、本発明では、上記偏心光学系を１８．５°（＝斜め投射角ζ）で斜め投射しており、偏心フレネルレンズシート８の上端部での光線入射角は５５．６°であり、この偏心フレネルレンズシートからの光線の出射角θは、１８．５°になる。この時、偏心フレネルレンズシートの非出光面と偏心フレネルレンズシートの垂線とのなす角が上記図８（ａ）におけるγ１である場合、θ＝１８．５°だけ上方に出射する光線が、偏心フレネルレンズシートの非出光面によって遮られてしまう。そこで本発明では、図８（ｂ）に示すように偏心フレネルレンズシートの非出光面が偏心フレネルレンズシートの垂線となす角γ２を、出射角θより光学系のＦ値で決まる光線の拡がり角の分だけ大きく設定している。
【００４３】
また、上記の図５では、プリズムシート９を独立のシートとして説明したが、本発明はかかる構成にのみ限定されることなく、例えば、上記フレネルレンズシート８の入射面側に一体に配置（形成）し、又は、拡散シート１０の入射面に一体に配置（形成）することも可能である。なお、後者の場合、当該拡散シートは、その入射面が平板である全反射タイプのものが望ましい。
【００４４】
以上の本発明を纏めると、まず、画像発生源と、前記画像発生源の映像を拡大投射する光学部品と、前記光学部品から投射された投射映像を映出する透過型スクリーンと、前記光学部品と前記透過型スクリーンの間に反射ミラーとを備え、前記透過型スクリーンが少なくともフレネルレンズシート及びリニヤフレネルレンズシートを含み、該フレネルレンズシートが、前記光学部品からの投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換し、更に該リニヤフレネルレンズシートが、前記略一定の斜め方向の平行光を透過型スクリーンに対し略垂直に出射する平行光に変換するように構成した画像表示装置が提供される。
【００４５】
そして、前記の構成になる画像表示装置では、前記フレネルレンズシートと前記リニヤフレネルレンズシートの位置関係が前記光学部品側からフレネルレンズシート、リニヤフレネルレンズシートの順に配置されている。また、前記フレネルレンズシートのレンズ中心が該フレネルレンズシートの上下端の近傍にあり、即ち、その偏心量が小さいフレネルレンズシートである。また、前記フレネルレンズシートの非出光面が該フレネルレンズシートの垂線となす角度を、該フレネルレンズシートの出射光の角度より大きくしている。更に、前記光学部品と前記透過型スクリーンの間の反射ミラーが２枚であり、２枚とも前記透過型スクリーンと略平行に設置されている。
【００４６】
また、本発明では、画像発生源からの光が投射されるスクリーンにおいて、少なくともフレネルレンズシート及びリニヤフレネルレンズシートを含み、該フレネルレンズシートが、前記画像発生源からの投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換し、更に該リニヤフレネルレンズシートが、前記略一定の斜め方向の平行光をスクリーンに対し略垂直に出射する平行光に変換するように構成したスクリーンが提供される。
【００４７】
そして、前記の構成になるスクリーンでは、前記フレネルレンズシートと前記リニヤフレネルレンズシートの位置関係が前記光学部品側からフレネルレンズシート、リニヤフレネルレンズシートの順に配置されている。また、前記フレネルレンズシートのレンズ中心が該フレネルレンズシートの上下端の近傍にあり、即ち、その偏心量が小さいフレネルレンズシートである。そして、前記フレネルレンズシートの非出光面が該フレネルレンズシートの垂線となす角度を、該フレネルレンズシートの出射光の角度より大きくしている。
【００４８】
更に、本発明では、画像発生源からの光が投射されるスクリーンを構成するフレネルレンズシートにおいて、前記画像発生源からの投射光を略一定の斜め方向の平行光に変換すると共に、レンズ中心が該フレネルレンズシートの上下端乃至該フレネルレンズシートの外側にあり、且つ非出光面が該フレネルレンズシートの垂線となす角度を、該フレネルレンズシートの出射光の角度より大きくしたフレネルレンズシートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例になる画像表示装置を、内部構造と共に示すため、その一部を切断して示す斜視図である。
【図２】本発明による画像表示装置の光学部品の配置を横から見た図である。
【図３】上記図２の光学部品か反射ミラーを省して、本発明の画像表示装置における映像光の光束を展開して示した図である。
【図４】本発明の原理を説明するため、画像表示装置における映像光の光束を展開して示した図である。
【図５】上記図４の光学系を透過型スクリーンに対し角度ζだけ斜めに投射した、本発明の光学系おける映像光の光束を展開して示した図である。
【図６】上記本発明になる透過型スクリーンを出射側から見た構成を示す一部拡大斜視図である。
【図７】上記本発明になる透過型スクリーンを構成する偏心フレネルレンズシートを説明するための図である。
【図８】上記本発明になる透過型スクリーンを構成するプリズムシートの働きを説明する断面図である。
【図９】上記本発明になる偏心フレネルレンズシート下端部の断面図である。
【図１０】上記本発明になる偏心フレネルレンズシート上端部の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…画像発生源、２…投射レンズ、３…透過型スクリーン、４…第１反射ミラー、５…第２反射ミラー、４ａ…平面ミラー部、４ｂ…フレネルミラー部、８…偏心フレネルレンズシート、９…プリズムシート、１０…拡散シート、
【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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