(57)【要約】【課題】セット高さの低減とセットの薄型化（奥行の短縮）を両立させてセットをコンパクト化するのに好適な技術を提供することにある。【解決手段】  本発明の画像表示装置は、画像発生源(1)表示画像を拡大するための投写レンズ(2)と、この投写レンズ(2)からの画像を反射して透過型スクリーン(3)に導く反射ミラー(4)とを備える。この反射ミラー(4)は、投写レンズ(2)から出射される映像のうち、透過型スクリーン(3)の上方に投写される映像を反射する平面ミラー部(4a)と、下方に投写される映像を反射するための、複数の反射プリズムが形成されたフレネルミラー部(4b)とを含む。また、透過型スクリーン(3)のフレネルレンズシートは、同心円状のフレネルレンズが形成され、その同一円周内のプリズム角が変化する。【選択図】  図１
2006126526.tif 000002
【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、
画像観視側に、同心円状のプリズムが形成されたフレネルレンズシートを備え、
前記同心円状のプリズムの中心が前記スクリーンの中心からシフトされ、前記プリズムのプリズム角が、同一円周内で変化していることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記プリズムの中心と前記フレネルレンズシートの４隅とを結ぶ線分と、前記同心円状のプリズムとが交わる第１位置のプリズム角と、
前記プリズムの中心を通る垂直方向の線分と前記同心円状のプリズムとが交わる第２位置のプリズム角とが、
同一円周内において互いに異な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】
前記第１位置のプリズム角が、前記第２位置のプリズム角よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記フレネルレンズシート上に略楕円状の基準線を置いた場合に、該基準線と重なる位置の前記プリズムは、略同一の所定プリズム角を持つことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記楕円状の基準線の中心が、前記プリズム中心に位置す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６】
前記略楕円状の基準線よりも内側に位置するプリズムのプリズム角と、該基準線の外側に位置するプリズムのプリズム角とが、互いに異なることを特徴とする請求項５に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記略楕円状の基準線よりも内側に位置するプリズムのプリズム角が、前記所定プリズム角よりも小さく、該基準線の外側に位置するプリズムのプリズム角が、前記所定プリズム角よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記プリズム中心が、前記スクリーンの中心に対して上方にシフトされてい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９】
前記プリズムの、前記フレネルレンズシートの主平面と直交する方向の高さが、同一円周内において略一定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１０】
画像発生源からの光が投写されるスクリーンにおいて、
画像観視側に同心円状のフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートを備え、
前記同心円状のフレネルレンズの中心が前記スクリーンの中心からシフトされ、前記フレネルレンズの屈折面と該フレネルレンズの光軸との為す角度が、該フレネルレンズの同一円周内の第１位置と第２位置とで異なることを特徴とするスクリーン。
【請求項１１】
画像発生源からの光を反射する反射ミラーにおいて、
平面ミラー部と、
反射面をフレネル形状としたフレネルミラー部とを備え、
前記フレネルミラー部の反射面が、該反射面による光の反射方向に向かって凸を向いていることを特徴とする反射ミラー。
【請求項１２】
画像発生源からの光を反射する反射ミラーにおいて、
反射面が平面状の第１ミラー部と、
反射面に、水平方向に延びる複数の反射型プリズムが垂直方向に配列された第２ミラー部とを備え、
前記第２ミラー部の反射面が、該反射面による光の反射方向に向かって凸を向いていることを特徴とする反射ミラー。
【請求項１３】
画像発生源からの光を反射する反射ミラーにおいて、
平面ミラー部と、
反射面をフレネル形状としたフレネルミラー部とを備え、
前記フレネルミラー部の前記平面ミラーと接する第１の辺は直線状であり、前記フレネルミラー部の、該第１の辺と対向する第２の辺は、該第２の辺が光の反射方向に凸を向くように湾曲されていることを特徴とする反射ミラー。
【請求項１４】
画像発生源からの光を反射する反射ミラーにおいて、
反射面が平面状の第１ミラー部と、
反射面に、水平方向に延びる複数の反射型プリズムが垂直方向に配列された第２ミラー部とを備え、
前記第２ミラー部の前記第１ミラー部と接する第１の辺は直線状であり、前記第２ミラー部の、該第１の辺と対向する第２の辺は、該第２の辺が光の反射方向に凸を向くように湾曲されていることを特徴とする反射ミラー。
【請求項１５】
前記第２ミラー部に形成された前記反射型プリズムの反射面の角度が、前記第２ミラー部の前記第１ミラー部と接する部分から遠ざかるに従い、減少することを特徴とする請求項１４に記載の反射ミラー。
【請求項１６】
画像表示装置において、
画像発生源と、
透過型スクリーンと、
前記画像発生源の映像を前記透過型スクリーンへ拡大投写する投写部とを備え、
前記透過型スクリーンは、画像観視側に同心円状のプリズムが形成された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含み、
前記同心円状のプリズムの中心が前記スクリーンの中心からシフトされ、前記プリズムのプリズム角が、同一円周内で変化していることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１７】
画像表示装置において、
画像発生源と、
透過型スクリーンと、
前記画像発生源の映像を前記透過型スクリーンへ拡大投写する投写部とを備え、
前記透過型スクリーンは、画像観視側に同心円状のフレネルレンズが形成された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含み、
前記同心円状のフレネルレンズの中心が前記スクリーンの中心からシフトされ、前記フレネルレンズの屈折面と該フレネルレンズの光軸との為す角度が、該フレネルレンズの同一円周内の第１位置と第２位置とで異なることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
画像表示装置において、
画像発生源と、
透過型スクリーンと、
前記画像発生源の映像を拡大投写する投写レンズと、
前記投写レンズからの投写映像を反射して前記透過型スクリーンへ導く反射ミラーとを備え、
前記反射ミラーは、前記投写レンズから出射される映像の第１の部分を反射する第１ミラー部と、前記投写レンズから出射される映像の第２の部分を反射する第２ミラー部とを含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１９】
前記第１反射ミラー部と第２反射ミラー部は互いに接合されていることを特徴とする請求項１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記画像表示装置の筐体の背面部に前記第２ミラー部が取り付けられ、前記第１ミラー部は、該第２ミラーの上方に位置し、かつ該第２ミラー部に対し傾けて取り付けられることを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
画像表示装置において、
画像発生源と、
透過型スクリーンと、
前記画像発生源の映像を拡大投写する投写レンズと、
前記投写レンズからの投写映像を反射して前記透過型スクリーンへ導く反射ミラーとを備え、
前記反射ミラーは、前記投写レンズから出射される映像のうち、第１の角度範囲内の映像を反射する第１ミラーと、第２の角度範囲内の映像を反射する第２ミラーとを含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２２】
画像表示装置において、
画像発生源と、
透過型スクリーンと、
前記画像発生源の映像を拡大投写する投写レンズと、
前記投写レンズからの投写映像を反射して前記透過型スクリーンへ導く反射ミラーとを備え、
前記反射ミラーは、前記投写レンズから出射される映像のうち、前記透過型スクリーンの上方に投写される映像を反射する第１ミラー部と、前記透過型スクリーンの下方に投写される映像を反射する第２ミラー部とを含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２３】
前記第１ミラー部の反射面が平面状であり、前記第２ミラー部の反射面がフレネル形状を為すことを特徴とする請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記第１ミラー部の反射面が平面状であり、前記第２ミラー部の反射面には、水平方向に延びる複数の反射型プリズムが垂直方向に配列されていることを特徴とする請求項２２に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記第２ミラー部の反射面が、その光の反射方向に凸を向けていることを特徴とする請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記第１ミラー部と前記第２ミラー部が互いに接合されており、前記第２ミラー部の前記第１ミラーと接合される第１の辺は直線状を為しており、該第１の辺と対抗する第２の辺は、その光の反射方向に凸を向くように湾曲されていることを特徴とする請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記画像表示装置の筐体の背面部に前記第２ミラー部が取り付けられ、前記第１ミラー部は、該第２ミラーの上方に位置し、かつ該第２ミラー部に対し、その反射面が下方を向くように傾斜して取り付けられることを特徴とする請求項２６に記載の画像表示装置。
【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をコンパクト化するための技術に関する。
【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素子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。また、薄型化されたセットに対応するためのミラーの構成は、例えば下記特許文献２に記載のものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平6-27535号公報
【特許文献２】特許第2986103号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１及び２に記載のものは、セットの薄型化に有効であるかもしれないが、セットの高さを低減することについては考慮されていない。すなわち特許文献１及び２に記載のものは、セットの高さを抑えつつ薄型化するという、セット全体をコンパクト化することについて考慮されていない。
【０００６】
セットの薄型化は、投写レンズの光軸中心を透過型スクリーンの中心からずらすことにより可能となる。しかしながら、この様な構成においては、例えば特許文献１の図１や特許文献２の図１に示されるようにセットの高さが高くなる。セットの高さを低くするには投写レンズを広角化して投写距離を短縮することが有効であるが、今度はセットの薄型化が困難となる。即ち、セット高さの低減とセットの薄型化は相反するものであり、これらを両立させることが、セットのコンパクト化（セットの高さを抑えつつ薄型化する）において重要となる。
【０００７】
また、特許文献２に記載のミラーを反射ミラーとして用いた場合、反射ミラーからの反射光線の入射角が、フレネルレンズの同一円周内において異なる場合がある。この場合、フレネルレンズでこれらの入射光を平行光（すなわちフレネルレンズの光軸と略平行な光）にすることが困難となる。よって、入射光の位置によっては、フレネルレンズからの出射光が内側に向きすぎたり、また外側に向いたりする場合があり、画質劣化の原因となる。従って、反射ミラーに平面ミラーではないものを用いた場合、フレネルレンズシートへ入射される反射光の入射角の不均一に基づく画質劣化を防止することも、セットのコンパクト化において重要な事項の一つとなる。
【０００８】
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、セットのコンパクト化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】
【０００９】
本発明は、画像表示装置のコンパクト化を好適にするための技術として、下記の技術を提供するものである。
（１）透過型スクリーン：本発明に係る透過型スクリーンは、次の事項を特徴とする。すなわち、本発明は、フレネルレンズシートに形成された同心円状の屈折型プリズム（フレネルレンズ）の中心を、スクリーンの物理的中心位置とずらし、かつ同心円状プリズムのプリズム角を、同一円周内で異ならせたことを特徴とするものである。例えば、プリズムの中心とフレネルレンズシートの４隅とを結ぶ線分上にあるプリズムのプリズム角を、前記プリズムの中心を通る垂直方向の線分上あるプリズムのプリズム角よりも大きくする。また、フレネルレンズシート上に略楕円状の基準線を置いた場合に、該基準線上にあるプリズムを略同一の所定プリズム角としてもよい。更に、この基準線よりも内側にあるプリズムのプリズム角を上記所定プリズム角よりも小さくし、外側にあるプリズムのプリズム角を上記所定プリズム角よりも大きくしてもよい。
（２）セット構成：本発明に係る画像表示装置は、次の事項を特徴とする。すなわち、本発明は、投写レンズからの拡大された投写映像を反射して透過型スクリーンへ導く反射ミラーとして、投写レンズから出射される映像の第１部分を反射する第１ミラー部と、前記投写レンズから出射される映像の第２部分を反射する第２ミラー部とを用いたことを特徴とするものである。すなわち、上記第１ミラーは、投写レンズからの映像のうち、透過型スクリーンの上方に対応する映像を反射し、上記第２ミラーは、投写レンズからの映像のうち、透過型スクリーンの下方に対応する映像を反射する。上記第１反射ミラー部と第２反射ミラー部は互いに接合されており、セット筐体の背面部に上記第２ミラー部が取り付けられ、かつ第１ミラー部は第２ミラーの上方に配置される。この第１ミラー部の反射面が下方を向くように、第２ミラー部に対して傾けて取り付けてもよい。
（３）反射ミラー：本発明に係る反射ミラーは、次の事項を特徴とする。すなわち、本発明は、平面ミラー部と反射面をフレネル形状（すなわち、水平方向に延びる複数の反射型プリズムを垂直方向に配列した形状）としたフレネルミラー部とを用いて反射ミラーを構成し、更に、フレネルミラー部の反射面が、該反射面による光の反射方向に向かって凸を向いていることを特徴とする。上記平面ミラー部と上記フレネルミラー部は互いに洩蔵され、該フレネルミラー部の平面ミラーと接する第１の辺は直線状であり、前記フレネルミラー部の、該第１の辺と対向する第２の辺は、該第２の辺が光の反射方向に凸を向くように湾曲されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、セットのコンパクト化が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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の斜視図である。画像発生源１は、例えば投写型ブラウン管、または反射型／透過型の液晶パネルや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により構成される。画像発生源１は、入力された映像信号の応じて小型の画像を、その表示面に表示する。投写レンズ２は、画像発生源１の表示画像を透過型スクリーン３に投写する。投写レンズ２の投写距離は一般的に長いので、セット奥行の低減のために。投写レンズ２と透過型スクリーン３との間の光路の途中に反射ミラー４が設けられる。反射ミラー４によって、投写レンズ２からの投写映像が反射され、透過型スクリーン３に導かれる。また本実施形態に係る反射ミラー４は、第１ミラー部である反射面が平面状とされた平面ミラー部４ａと、第２ミラー部であるフレネルミラー部４ｂを含んでいる。このフレネルミラー部４ｂは、その反射面をフレネル形状としたものである。すなわち、フレネルミラー部４ｂの反射面には、水平方向（セットの横幅方向）に延びる反射型プリズムが、複数個、垂直方向（セットの高さ方向）に並んで配置されている。上記画像発生源１、投写レンズ２及び反射ミラー４は、筐体５の内部に収納されて所定位置に固定される。また透過型スクリーン３は、筐体５の前方に固定されており、その画像観視側において画像を形成する。
【００１２】
図２は、本発明に係る画像表示装置の、横幅の中心を通る縦断面を示している。図２に示されるように、透過型スクリーン３は、同心円状のフレネルレンズが画像観視側に複数形成フレネルレンズシート６と、このフレネルレンズシート６の画像観視側に配置された拡散シート７とを備える。フレネルレンズシート６は、反射ミラー４からの反射光をほぼ平行光（フレネルレンズの光軸と平行な光）にする。拡散シート７は、例えばレンチキュラーレンズやその他光学要素、または光拡散剤等を有し、フレネルレンズシート６を透過した光を水平方向に拡散する。また、上記平面ミラー部４ａとフレネルミラー部４ｂは、互いに接合されて垂直方向に配列される。またフレネルミラー部４ｂは、筐体５の背面内側に取り付けられており、その主平面は、おおよそ筐体５の背面と平行となっている。一方、反射ミラー４の平面ミラー部４ａは、フレネルミラー部４ｂの上方に位置している。また平面ミラー部４ａの反射面が下方を向くように、フレネルミラー部４ｂに対して傾けて取り付けられている。本実施形態では、平面ミラー部４ａは、筐体５の傾斜された上面板の内側に取り付けられている。フレネルミラー部４ｂの反射面に形成された反射型プリズムは微小であるため、図２では図示を省略している。
【００１３】
画像発生源１の表示画像は、投写レンズ２によって拡大され、反射ミラー４を介して透過型スクリーン３に投写される。本実施形態では、投写レンズ２からの全投写映像光のうち、第１の部分である角度αの範囲内にある投写映像光は、平面ミラー部４ａで反射され透過型スクリーン３に投写される。一方、全投写映像光の内、第２の部分である角度βの範囲内にある投写映像光は、フレネルミラー部４ｂで反射して透過型スクリーン３に投写される。上記αの角度範囲には、画像像発生源１の表示面の上部に表示された画像の光が含まれている。すなわち、上記αの角度範囲には、透過型スクリーン３の上部（おおよそ上半分）に投写される画像光を含んでおり、この上部の画像光が平面ミラー部４ａで反射され透過型スクリーン３に導かれる。また、上記βの角度範囲には、画像像発生源１の表示面の下部に表示された画像の光が含まれている。すなわち、上記βの角度範囲には、透過型スクリーン３の下部（おおよそ下半分）に投写される画像光を含んでおり、この下部の画像光がフレネルミラー部４ｂで反射され透過型スクリーン３に導かれる。このように、本実施形態では、２つの分割された反射ミラーによって、透過型スクリーン３上のそれぞれ異なる画像表示領域に、投写画像を投写するものである。本実施形態では、投写レンズ２によって、映像をセット上方に向けて投射している。このため、角度範囲αの映像（透過型スクリーン３の上部に投写される画像）は、セット上方に投写されるので、平面ミラー部４ａを筐体５の上面板に取り付ける。また角度範囲βの映像（透過型スクリーン３の下部に投写される画像）は、セットの背面に投写されるので、フレネルミラー部４ｂを筐体５の背面に取り付ける。これにより、図２に示されるように、セットの透過型スクリーン３より下の部分（ペデスタル部分）の高さを低減でき、セットの高さ及び奥行を低減してコンパクト化を達成している。以下、フレネルミラー部４ｂの構成について図３を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図３は、本発明に係る画像表示装置に用いられるフレネルミラー部４ｂの外観図である。図３（ａ）は、フレネルミラー部４ｂ全体の斜視図を示し、図３（ｂ）は、フレネルミラー部４ｂの横幅中心を通る縦断面を示す。図３（ａ）おいて、フレネルミラー部４ｂは、水平方向に延びる複数の反射型プリズム１０が、垂直方向に並んで配置される。反射ミラー４の平面ミラー部４ａ（図示せず）と接する上端部Ａ（第１の辺）は、直線形状を為している。フレネルミラー部４ｂの上端部Ａと対向する下端部Ｂ（第２の辺）は、透過型スクリーン３の方向、すなわち反射面での光の反射方向に向けて凸形状となるように湾曲されている。従って、フレネルミラー部４ｂの下部領域は、透過型スクリーン３の方向、すなわち光の反射方向に凸を向けた曲面を為している。上記反射型プリズム１０は、図３（ｂ）に示されるように、その断面がプリズム形状を為しており、平面ミラー部４ｂと略平行なフレネル反射面１１を備えている。このフレネル反射面１１によって、投写レンズ２によって下方から投写された画像光を、透過型スクリーン３の下方部へ反射して導く。このフレネル反射面１１とフレネルミラー部４ｂの主平面との為す角度（θａ、θｂ）は、下端部Ｂに向かうに従い減少するように構成される。すなわち、図３（ｂ）において、角度θａ及びθｂは、θａ＞θｂの関係となる。本実施形態におけるフレネルミラー部４ｂの概略寸法は、アスペクト比１６：９で画面対角５０インチの場合、図３（ａ）に示されるように、上端部Ａの長さＬ１は約５７０ｍｍ、下端部Ｂの長さＬ２は約２００ｍｍ、高さＨは約２００ｍｍ、下端部曲率半径Ｒは約１５６０ｍｍである。以下、フレネルミラー部４ｂによる光の反射の様子について図４、図５を用いて説明する。
【００１５】
図４は、本実施形態に係る画像表示装置の横幅中心を通る縦断面図であり、セット内部の光学部品の配置を横から見たものである。図４において、本実施形態による配置を実線で、従来技術による配置の内、本発明と異なる部分を二点鎖線で示している。また、図５は、画像表示装置の水平方向断面を示したものであり、セット内部の光学部品の配置を上から見たものである。これも同様に、本発明による配置を実線で、従来技術による配置のうち本発明と異なる部分を二点鎖線で示している。以下では、本実施形態と従来技術とを比較しながら、本実施形態の構成、及び光の反射の様子を説明する。尚、フレネルミラー部４ｂの反射面に形成された反射型プリズムは微小であるため、図４では図示を省略している。また、図４において、フレネルミラー部４ｂの下部が透過型スクリーン３の方向へ向けて出っ張っているのは、フレネルミラー部４ｂの下部が透過型スクリーン３の方向へ凸を向くように曲面が形成されているためである。
【００１６】
図４において、本実施形態と比較される従来技術は、反射ミラーとして反射面が平面状とされた平面ミラーを１枚のみを用いたものを例とする。従来技術においては、投写レンズ２の点ｄから出射した画像光（画像発生源１の表示面下端の画像で、透過型スクリーン３の下端に到達する画像光）は、平面ミラー(二点鎖線部)上の点ｅで折り返され透過型スクリーン３上の点ｇに到達する。一方、本実施形態においては、投写レンズ２の点ｄから出射した映像光はフレネルミラー部４ｂ上の点ｆで反射され透過型スクリーン３上の点ｇに到達する。図４に示されるように、本実施形態では、投写レンズ２によって、画像光はセットの上方に投写される。すなわち、本実施形態では、投写レンズ２の光軸を鉛直方向の線分に近くするように投写レンズ２を立てて配置しているため、セットの透過型スクリーン３より下の部分（ペデスタル部分）の高さを低減でき、セットの高さを低減できる。しかしながら、投写レンズ２を立てて配置する構成において、従来技術のように１枚の平面ミラーで投写レンズ２からの画像光を反射すると、図４に示されるように、平面ミラーの下端部がセットの奥行方向に出っ張ってしまうためセットの奥行が大きくなる。一方、本実施形態では、透過型スクリーン３の下方（おおよそ下半分）に投写される画像光を、鉛直方向とほぼ平行な筐体５の背面に取り付けたフレネルミラー部４ｂにより反射するので、セットの奥行を短縮できる。すなわち本実施形態では、従来技術に比べ、透過型スクリーン３のおおよそ下半分に画像光を反射して導くのに必要な平面ミラーの大きさ分、セットの奥行を短縮できる。従って、本実施形態では、セットの高さを低減しつつ奥行を短縮でき、セットのコンパクト化が実現できる。透過型スクリーン３の上方（おおよそ上半分）に投写される画像光は、上述したように、平面ミラー４ａによって反射され、透過型スクリーン３の上方に導かれる。尚、透過型スクリーン２上の点Ｃは、フレネルレンズシートに形成された同心円状のフレネルレンズである屈折型プリズムの中心（以下、フレネル中心Ｃと呼ぶ）であり、平面ミラー４ａによって反射された投写レンズ２の光軸とほぼ一致している。またフレネル中心Ｃは、透過型スクリーン３の物理的中心よりも上方にシフトされている。
【００１７】
次に図５を用いて、水平方向における本実施形態に係る光の反射の様子を説明する。図５において、投写レンズ２の点ｄから出射した画像光は、平面ミラー(二点鎖線部)上の点ｅにおいて角度θaで入射し、角度θaで反射され透過型スクリーン３上の点ｇに到達する。本実施形態においては、投写レンズ２における点ｄから出射した映像光はフレネルミラー部４ｂ上の点ｆで反射され透過型スクリーン３上の点ｇに到達する。ここで、仮に、フレネルミラー部４ｂの下端部が凸形状をもたず、平面状であると仮定すれば、点ｄから出射した映像光は点ｆにおいて角度θaで入射し、角度θaで反射され透過型スクリーン３上の点ｇ'に到達する。このため、セット正面から画像を見たとき、下部が小さく歪んだ画像となる。これを解消するために、本実施形態では、フレネルミラー部４ｂの下端部Ｂが透過型スクリーン３の方向に凸を向くように、当該下端部Ｂが湾曲された形状を為す。フレネルミラー部４ｂをこのような形状にすることにより、フレネルミラー部４ｂの点ｆに入射される画像光の入射角を、フレネルミラー部４ｂの下端部Ｂを平面状とした場合に比べ大きくすることができる。従って、フレネルミラー部４ｂの点ｆに入射される画像光を、透過型スクリーン３の水平方向の端部にまで導くことができる。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態では、反射ミラーとして、透過型スクリーン３の上部へ画像光を導く平面ミラー部４ａと透過型スクリーン３の下部へ画像光を導くフレネルミラー部４ｂとを用いているので、より一層のセットのコンパクト化が可能となる。
【００１９】
ところで、垂直方向において、フレネルミラー部４ｂで反射されて透過型スクリーン３に入射される光線の入射角γ２は、従来技術のように平面ミラーだけで反射される光線の入射角γ１と比較して、図４に示されるようにフレネル中心Ｃから離れるに従い小さくなる（γ１＞γ２）。一方、水平方向においては、図５に示されるように、フレネルミラー部４ｂで反射されて透過型スクリーン３に入射される光線の入射角δ２は、平面ミラーだけで反射される光線の入射角δ１と比較して、フレネル中心Ｃから離れるに従い大きくなる（δ１＜δ２）。このように、本実施形態では、反射ミラーとして平面ミラーのみならずフレネルミラーを使用しているので、透過型スクリーン３に形成された同心円状フレネルレンズへの光線の入射角は、同一円周内であっても、その入射位置によって異なる場合がある。例えば、同一円周内のフレネルレンズの、対角位置（フレネル中心Ｃとフレネルレンズシートの４隅とを結ぶ線分と交差する位置）に入射される光線の入射角が、上下位置（フレネル中心Ｃを通る垂直線と交差する位置）に入射される光線の入射角よりも大きくなる場合がある。このような場合、フレネルレンズシートは、入射された光線を平行光（すなわちフレネルレンズの光軸と略平行な光）にして出射することが困難となり、一部の入射光は、フレネルレンズシートの光軸方向に向きすぎて出射されたり、また外側に向いて出射されたりする。このような現象は、透過型スクリーン３上に表示された画像の画質劣化の要因となる。上記のような現象は、透過型スクリーン中心からのフレネル中心Ｃのシフト量が大きいほど顕著となる。本実施形態では、図４に示されるように、投写レンズ２を立てて配置しているため、フレネル中心Ｃは透過型スクリーン中心よりもかなり上方にシフトする必要がある。
【００２０】
これを解消するために、本実施形態では、透過型スクリーン３のフレネルレンズシートに形成された同心円状の屈折型プリズム（スレネルレンズ）のプリズム角を、同一円周内で異ならせるようにした。本実施形態に係るフレネルレンズシートの構成について図６及び図７を用いて以下に説明する。
【００２１】
まず、図６を用いて、本実施形態に係るフレネルレンズのプリズム角の変化について、従来技術と対比しつつ説明する。図６は、アスペクト比１６：９で画面対角５０インチを例に、本実施形態に係る透過型スクリーンへの光線入射角に対する上記プリズム角の変化の一例を示すグラフである。グラフの横軸はフレネルレンズの半径（フレネル中心Ｃからの距離）で、縦軸はプリズム角である。ここで、プリズム角とは、フレネルレンズを構成するプリズムの屈折面（光出射面）とフレネルレンズシート６の主平面との為す角度とする。従来技術におけるフレネルレンズのプリズム角は、図６の実線に示すように、フレネル半径に対して、方向（スレネルレンズの位置）によらず一意的に決まっていた。本実施形態のフレネルレンズのプリズム角は、前述したように、フレネルレンズの位置により入射角が変化する。例えば、フレネルレンズの上下方向、すなわちフレネル中心Ｃを通る垂直方向の線分と交わる位置のフレネルレンズは、図６の一点鎖線で示されるように従来技術よりもそのプリズム角が小さい。また、対角方向、すなわちフレネル中心Ｃとフレネルレンズシートの４隅部とを結ぶ線分と交わる位置のフレネルレンズは、図６の破線で示されるように、従来技術よりもそのプリズム角が大きくなる。例えば、フレネル半径が２００ｍｍの同一円周にあるフレネルレンズは、その上下方向位置のプリズム角がおおよそ１７°であり、その対角方向のプリズム角がおおよそ２２°である。このように、本実施形態では、同一円周内にあるフレネルレンズでも、その位置によってプリズム角が異なっている。
【００２２】
反射ミラーとして平面ミラーではないものを使用する場合は、上述したように、（同一円周内の）フレネルレンズへの光線の入射位置によって、光線の入射角が異なる。このため、同一円周内のフレネルレンズのプリズム角が一定の、従来技術に係るフレネルレンズシートを使用すると、上述したように画質劣化が生じる可能性がある。透過型スクリーン３への光線入射角が同一円周内で変化するものに対応するためには、プリズム角一定でフレネルレンズ全体的な形状を略楕円状態にするか、フレネルレンズ形状を円形にしたままで同一円周内においてプリズム角を変える必要がある。前者の場合はモアレ妨害の発生が大きいので、本実施形態では後者を採用した。
【００２３】
図７に、本実施形態に係るフレネルレンズシート６の一例を示す。図７は、フレネル中心Ｃがフレネルレンズシート６の垂直方向１：７の位置にあり、一点差線は仮想的な基準線を示す。この基準線は、一点鎖線θがプリズム角２５°の等角度線である。すなわち、等角度線と重なるフレネルレンズのプリズム角は、２５°（以下、所定角と呼ぶ）一定である。図から明らかなように、等角度線は、フレネル中心Ｃを含む水平線ｈ−ｈ′の上部においてフレネル中心Ｃの同心円上にあるが、下部では略楕円になっている。この等角度線の内側（フレネル中心Ｃ側）に位置するフレネルレンズのプリズム角は、所定角よりも小さく、等角度線の外側に位置するフレネルレンズのプリズム角は、所定角よりも大きい。すなわち、本実施形態では、等角度線の内側に入射される光線に対する屈折を小さく、等角度線の外側に入射される光線に対する屈折を大きくしている。
【００２４】
フレネルレンズシートは、出射面屈折型、入射面屈折型、入射面全反射型、それらの複合型等、いろいろなタイプが存在する。本実施形態に係るフレネルレンズシート６は、出射面屈折型としている。それは、次の理由により製造が簡単になるからである。一般的にフレネルレンズシートは、フレネルレンズ間のピッチが等しい場合、プリズム角が変わるとプリズムの高さが変化する。ここで、プリズムの高さとは、フレネルレンズのプリズム頂点とフレネルレンズシート主平面との光軸（フレネルレンズシート主平面の法線）方向の距離である。よって、プリズム角を同一円周（ピッチ）内で変化させると、プリズムの高さも同一ピッチ内で変化させなければならない。これは、フレネルレンズシートの金型を製作する上で大きな障害となる。
【００２５】
出射面屈折型のフレネルレンズシートでは、図８（ａ）に示すように、プリズム角（ε１）が大きいと光線の出光部（ｊ部）と非出光部（ｋ部）の割合が変わり、非出光部（ｋ部）の割合が大きくなる。この場合、図８（ｂ）に示すように、プリズムの先端を切り落とし先端を平らにしても何ら問題はない。即ち、プリズムの高さをlからｍに低減できることになる。図８（ｂ）に示すように、プリズムの先端を切り落とし先端を平らにすると図８（Ｃ）に示すように、プリズム角がε２を持つプリズムの高さと同じになる。従って、同一ピッチ内でプリズム角をε１からε２まで変化させても、フレネルレンズシートの金型を製造する際、切り込み深さを変化させる必要がなくなる。本実施形態では、図６に示したように、フレネル半径が最大のフレネルレンズは、同一円周内のプリズム角の変化も最大となる。しかしながら、そのプリズム角の差は１０°程度であり、出射面屈折型のフレネルレンズシートであれば、プリズムの高さを同一円周内で変化させる必要はない。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、セット高さの低減とセット奥行の低減とを両立させることができる。従って、本実施啓太によれば、セット高さを低減しつつセット奥行を短縮でき、セットの更なるコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す図。
【図２】本発明に係る画像表示装置の縦断面図。
【図３】本実施形態に用いられるフレネルミラー部４ｂの外観図。
【図４】本発明に係る画像表示装置の縦断面図で、従来技術との比較を示す図。
【図５】本発明に係る画像表示装置の横断面図で、従来技術との比較を示す図。
【図６】本発明に係る透過型スクリーンへの光線入射角に対するフレネルレンズのプリズム角の変化の一例を示すグラフ。
【図７】本発明に係るフレネルレンズシートの一例を示す図。
【図８】本発明に係るフレネルレンズのプリズム形状の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
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、４ａ…平面ミラー部、４ｂ…フレネルミラー部、５…筐体、６…フレネルレンズシート、７…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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