(57)【要約】【課題】迷光による映像光のロスをなくし、入射角の許容幅を広げ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、高画質の映像が得られるプロジェクションスクリーンを提供する。【解決手段】プロジェクションスクリーンの最入光面側に、プリズムの位置によりプリズムの頂角を変えた全反射プリズムを設け、全反射プリズムは同心円状であり、その中心が画面上になく、全反射プリズムの頂角は同心円の中心に近い側の頂角よりも遠い側の頂角の方が角度が大きく、３０°以上４５°以下の範囲でプリズムの位置により角度変化していることを特徴とする。【選択図】                図１
2004309542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像光源からプロジェクションスクリーンへ上方あるいは下方へ映像を投射する投射系を備えた背面投射型プロジェクションディスプレイ装置に用いられるスクリーンであって、該スクリーンの最入光面側にプリズムの位置によりプリズムの頂角を変えた全反射プリズムが設けられていることを特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記頂角を変えた全反射プリズムが同心円状であり、その中心が画面上にないこと、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項３】
請求項２に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記同心円状の全反射プリズムの頂角において、同心円の中心に近い側の頂角よりも遠い側の頂角の方が角度が大きいこと、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記頂角を変えた全反射プリズムの頂角が３０°以上４５°以下の範囲でプリズムの位置により角度変化していること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記頂角は、連続的に変化していること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記頂角が所定の角度で一定である第１の頂角固定領域と、
前記頂角が前記第１の頂角固定領域の頂角とは異なる所定の角度で一定である第２の頂角固定領域と、
前記頂角が変化している頂角変化領域と、
を有すること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項７】
請求項６に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記全反射プリズムは、前記投射系から投射された映像光を屈折入射する第１の面と、
前記第１の面からの映像光を観察方向に全反射する第２の面と、
を有し、
前記第１の面と前記第２の面とが成す角により前記頂角が形成されており、
前記頂角変化領域は、スクリーン面に対する前記第２の面の角度が変化することなく、スクリーン面に対する前記第１の面の角度が連続的に変化することにより前記頂角が連続的に変化する第１の頂角変化部を有すること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項８】
請求項７に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記頂角変化領域は、前記第１の頂角変化部と前記第１及び第２の頂角固定領域との間に、
前記第１の面及び前記第２の面のいずれも変化することにより前記頂角が変化する第２及び第３の頂角変化部を有すること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記第１の面は、スクリーン面に対する垂線に対して１／１０００度以上の抜け勾配を有していること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記第１の面は、表面の粗さがスクリーン全面に渡って均一であること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記頂角を変えた全反射プリズムより観察者側にレンチキュラーレンズが設けられていること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記レンチキュラーレンズは、単位レンズの断面が台形状であること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記台形状レンチキュラーレンズの下底を入光部、上底を出光部としたこと、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記台形状レンチキュラーレンズが所定の屈折率を有する材料で形成されており、隣接する単位レンズ間の断面がＶ字形状の部分は台形状部分よりも低い屈折率を有する材料で形成されており、前記Ｖ字形状部分と台形状部分との界面による全反射効果を用いたレンチキュラーレンズであること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記台形状レンチキュラーレンズのＶ字形状の低屈折率部に光吸収作用があること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記光吸収作用が低屈折率樹脂中に光吸収粒子を混入させたことによること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
前記レンチキュラーレンズと前記頂角を変えた全反射プリズムが１枚のシートの表裏に形成されていること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
観察者側にさらに拡散シートを設けたこと、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、
観察者側にＡＲ、ＨＣ、ＡＳ、ＡＧ、防汚、センサーのうち、少なくとも一つの機能が備えられていること、
を特徴とするプロジェクションスクリーン。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンと、
映像光源と、
前記映像光源からの映像光を前記プロジェクションスクリーンに投射する投射系と、
を備えるプロジェクションディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ    Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ    Ｄｅｖｉｃｅ）等のようなセル構造を有する映像光源からの映像を斜めに投射して観察するのに適したプロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より映像光源として、赤、緑、青の３本のＣＲＴを用い、プロジェクションスクリーンとして、透過型プロジェクションスクリーンを用いる背面投射型プロジェクションディスプレイ装置が知られている。一般的には、プロジェクションスクリーンはフレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートにより構成されており、そのプロジェクションスクリーン上にプロジェクターからの映像光による映像を結像させ、指向性をもった拡散面を得るために使用されるものである。そして、図６に示すように、プロジェクションスクリーン１００は出光側にサーキュラータイプのフレネルレンズ１０１ｂが形成されたフレネルレンズシート１０１と、このフレネルレンズシート１０１のさらに観察側に配置され、入光側に水平拡散用のレンチキュラーレンズが形成され、出光側にブラックストライプが形成されたレンチキュラーレンズシート１０２を備えている。
【０００３】
そして、フレネルレンズはアクリルなどの透明樹脂材に所定の角度を持つ溝を所定のピッチで形成し、映像光源から放射線状に拡散された光を正面へ集光させる機能を有する。
【０００４】
また、レンチキュラーレンズは主に水平方向に指向性を持たせた拡散光を得るためのレンズであって、シリンドリカルレンズ状のレンズが一つの平面上に規則正しく縦方向に形成され配光特性を水平方向に拡げる機能を有する。
【０００５】
近年、赤、緑、青の３本のＣＲＴを用いる投影方法に換えて、ＬＣＤ、ＤＭＤ等のようなセル構造を有する映像光源より映像をプロジェクションスクリーン上に投射し、映像を観察するプロジェクションディスプレイ装置などのニーズが高まっている。このような、ＬＣＤやＤＭＤ等を用いた単レンズ方式の背面投射型テレビにおいても、プロジェクションスクリーンの中央に対して、略垂直に映像光を入射させる方式が一般的であった為、ＣＲＴを用いた背面投射型テレビとほぼ同等の奥行きを必要としていた。
【０００６】
それに対して、プロジェクションディスプレイ装置の一つとして、映像の品位を損なわずに、プロジェクションスクリーン上に映像を斜めに投射して観察することで、従来に比べて大幅な薄型化が出来るプロジェクションスクリーン及びプロジェクションシステムについて特許文献１及び特許文献２など多方面より試みがなされてきた。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６１−２０８０４１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８０９６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプロジェクションシステムに使用される、全反射フレネルレンズを用いたプロジェクションスクリーンの場合、光源に近い、つまりフレネル中心に近い側では、図７に示したようにプリズム群のプリズムの入射面から入射した光の一部が、全反射面で全反射せずに、抜けて迷光となり、二重像（ゴースト）などの障害を引き起こしていた。図７において、通常の映像光の光路がＬ１０であり、Ｌ１１が迷光となる成分を示している。このような迷光は、全反射プリズムの頂角が大きいほど多く生じ、小さいほど少ないという性質がある。
【０００９】
一方、光源から遠い、つまりフレネル中心から遠い側では、図８に示すように、全反射プリズム８２の頂角が小さい場合においてプリズムの入光側面が逆テーパーとなってしまい、入射光Ｌ２２が全反射面で反射後に再度入射面に当たって反射して迷光となり、映像光のロスが生じるという問題を生じていた。比較のため、Ｌ２１は通常光となる場合を示している。さらに、逆テーパー形状のプリズムは型の作製が難しく、レンズ成型においても成形型とプリズムが逆離型となり、プリズムの離型が困難になるという問題があった。金型を切削加工し、その金型を用いてプリズムを製造する場合、プリズムの第１面の逆テーパというのは、金型切削加工上不可能であるため、第１面は切削痕が形成された垂直な粗面となってしまう。そのため、第１面が鏡面である部分と粗面である部分とが同一のプリズムシート上に存在することとなり、この境界付近において像の見え方が異なって（像のむらとなって）観察されてしまうという問題があった。上記のように、特許文献１に示された従来のプロジェクションスクリーンは、映像光をロスしない入射角の許容幅が狭いという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、迷光による映像光のロスをなくし、入射角の許容幅をさらに広げ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、映像光源より映像をプロジェクションスクリーン中心へ垂直方向に投射する映像画質と同等のレベルを維持し、コントラストが良好なプロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、映像光源（３２，４２，１１２）からプロジェクションスクリーン（１，２１，３１，４１，１００，１１１，２１１）へ上方あるいは下方へ映像を投射する投射系を備えた背面投射型プロジェクションディスプレイ装置（３０，４０）に用いられるスクリーンであって、該スクリーンの最入光面側にプリズムの位置によりプリズムの頂角を変えた全反射プリズム（２，２２，７２，８２）が設けられていることを特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記頂角を変えた全反射プリズムが同心円状であり、その中心が画面上にないこと、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記同心円状の全反射プリズムの頂角において、同心円の中心に近い側の頂角よりも遠い側の頂角の方が角度が大きいこと、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記頂角を変えた全反射プリズム（２，２２，７２，８２）の頂角が３０°以上４５°以下の範囲でプリズムの位置により角度変化していること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記頂角は、連続的に変化していること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記頂角が所定の角度で一定である第１の頂角固定領域（Ａ１，Ａ１’）と、前記頂角が前記第１の頂角固定領域の頂角とは異なる所定の角度で一定である第２の頂角固定領域（Ａ２，Ａ２’）と、前記頂角が変化している頂角変化領域（Ａ３，Ａ３’，Ａ４，Ａ５）と、を有すること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記全反射プリズムは、前記投射系から投射された映像光を屈折入射する第１の面（１１３ａ）と、前記第１の面からの映像光を観察方向に全反射する第２の面（１１３ｂ）と、を有し、前記第１の面と前記第２の面とが成す角により前記頂角が形成されており、前記頂角変化領域は、前記第２の面の絶対的角度が変化することなく、前記第１の面の絶対的角度が連続的に変化することにより前記頂角が連続的に変化する第１の頂角変化部（Ａ３，Ａ３’）を有すること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項７に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記頂角変化領域は、前記第１の頂角変化部と前記第１及び第２の頂角固定領域との間に、前記第１の面（１１３ａ）及び前記第２の面（１１３ｂ）のいずれも変化することにより前記頂角が変化する第２及び第３の頂角変化部（Ａ４，Ａ５）を有すること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記第１の面（１１３ａ）は、スクリーン面に対する垂線に対して１／１０００度以上の抜け勾配を有していること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記第１の面（１１３ａ）は、表面の粗さがスクリーン全面に渡って均一であること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記頂角を変えた全反射プリズムより観察者側にレンチキュラーレンズ（４，２４，１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ）が設けられていること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記レンチキュラーレンズ（２４，１１５Ｂ）は、単位レンズの断面が台形状であること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２３】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記台形状レンチキュラーレンズ（２４，１１５Ｂ）の下底を入光部、上底を出光部としたこと、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２４】
請求項１４の発明は、請求項１２又は請求項１３に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記台形状レンチキュラーレンズ（２４，１１５Ｂ）が所定の屈折率を有する材料で形成されており、隣接する単位レンズ間の断面がＶ字形状の部分は台形状部分よりも低い屈折率を有する材料で形成されており、前記Ｖ字形状部分と台形状部分との界面による全反射効果を用いたレンチキュラーレンズであること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２５】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記台形状レンチキュラーレンズ（２４，１１５Ｂ）のＶ字形状の低屈折率部に光吸収作用があること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２６】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記光吸収作用が低屈折率樹脂中に光吸収粒子を混入させたことによること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２７】
請求項１７の発明は、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、前記レンチキュラーレンズ（２４）と前記頂角を変えた全反射プリズム（２２）が１枚のシート（２３）の表裏に形成されていること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２８】
請求項１８の発明は、請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、観察者側にさらに拡散シートを設けたこと、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００２９】
請求項１９の発明は、請求項１から請求項１８までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーンにおいて、観察者側にＡＲ、ＨＣ、ＡＳ、ＡＧ、防汚、センサーのうち、少なくとも一つの機能が備えられていること、を特徴とするプロジェクションスクリーンである。
【００３０】
請求項２０の発明は、請求項１から請求項１９までのいずれか１項に記載のプロジェクションスクリーン（１，２１，３１，４１，１００，１１１，２１１）と、映像光源（３２，４２，１１２）と、前記映像光源からの映像光を前記プロジェクションスクリーンに投射する投射系と、を備えるプロジェクションディスプレイ装置である。
【００３１】
（作用）
背面投射型プロジェクションディスプレイ装置において、映像光のプロジェクションスクリーンへの入射角が、全ての位置で打ち上げもしくは打ち下ろしとなっている場合には、入光面側に全反射のプリズムを配置することができる。この時、全反射プリズムを同心円状で中心が画面上にない円弧状プリズムとすることにより、光軸補正が入光面側のみで行えるようになる。そして、同心円状の全反射プリズムの頂角に関し、一定の角度範囲内で、同心円の中心に近い側の頂角よりも同心円の中心からより遠い側の頂角の方が大きくなるように、頂角を変えることにより、迷光による映像光のロスをなくし、入射角の許容幅を広げることが可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を挙げて、さらに詳細に説明する。
本発明のプロジェクションスクリーンは、スクリーンの最入光面側にプリズムの位置によりプリズムの頂角を変えた全反射プリズムが設けられている。レンチキュラーレンズを使用する場合には、プリズム面とレンチキュラーレンズ面はそれぞれ別のプリズムシート、レンチキュラーレンズシートで構成する場合と、１枚のシートの表裏にプリズム面とレンチキュラーレンズ面を構成する場合とがあり、本発明ではいずれの場合も実施できる。本発明のレンチキュラーレンズとしては、単位レンズの断面が半楕円形状のレンズあるいは台形状のレンズのいずれも用いることができる。また、上記の構成に加えて観察者側にさらに拡散シートを備えたものも本発明の実施形態に含まれる。さらに、上記のレンチキュラーレンズを使用する代わりに、拡散シートやビーズスクリーンを用いることもできる。
【００３３】
（第１実施形態）
図１は、本発明によるプロジェクションスクリーンの第１実施形態を示す部分形態図である。
この実施形態のプロジェクションスクリーン１は、最入光面側に位置により頂角λの角度を変えた、同心円状で中心が画面上にない全反射プリズム２が形成されたプリズムシート３と、このプリズムシート３のさらに観察側に配置され、入光側に水平拡散用のレンチキュラーレンズ４が形成されたレンチキュラーレンズシート５とを備えている。なお、図１では分かり易くするためプリズムシート３とレンチキュラーレンズシート５は実際より離した状態で示してある。
【００３４】
同心円状の全反射プリズム２は、円弧状の形状でプリズムピッチが１００〜２００μｍ、プリズム高さが１５０〜３００μｍで複数配列されており、図１において、プリズムの頂角λは３０°以上４５°以下にするのが好ましく、この角度範囲内においてプリズムの位置により変化している。全反射プリズム２の頂角λは、３０°〜４５°の角度範囲内で、同心円の中心に近い側（図面下側）の頂角よりも同心円の中心からより遠い側（図面上側）の頂角の方が大きくなるように、連続的に角度を変えてある。
【００３５】
なお、図１中の矢印（実線）は、ＬＣＤ、ＤＭＤ等の映像光源から出力され、不図示の投射系（投射光学系）を介して投射された映像光のプロジェクションスクリーンへの入光から出光までの光路を示すものである。次に、光路について述べる。先ず、入射光とプリズム角度の設定により、入射光が同心円状の全反射プリズム２の側面の入射面側から入り、全反射面で全反射してプリズムシート３より垂直に出光し、レンチキュラーレンズ４に入光してレンチキュラーレンズシート５より観察側に垂直に出光するような光路となる。
【００３６】
図１のレンチキュラーレンズ４は、一例として、ピッチ１４０μｍでレンズ横径が１４０μｍ、レンズ縦径が１００μｍの半楕円形状で、レンズ高さが５０μｍであり、水平拡散角が半値角で２０〜５０°のものを用いることが出来る。
【００３７】
ここで、本実施形態におけるプリズムの具体的な形状について説明する。
図１１は、本実施形態におけるプリズムレンズ１１３の一部を拡大して示した断面図である。
光源からの映像光は、プリズムシートの位置によって異なった入射角度（プリズムレンズのシート面に対しての入射角度）θ１  でプリズムシートのプリズムの第１の面（１１３ａ）に入射する。第１の面に入射した映像光は、第１の面に入射した後、第２の面（１１３ｂ）で全反射して、ほぼ垂直に観察側の面へ進行する。
従って、本発明で使用する全反射タイプのフレネルレンズのレンズ角度（第２の面の角度）φは、入射角度をθ１  、フレネルレンズの材料の屈折率をｎ、プリズムの第２の面で反射後のシートの法線に対する映像光が進む角度をθ４  、プリズムの先端角度（頂角）をλとすると、次式で表される。
【００３８】
【数１】
2004309542.tif 000003
【００３９】
また、観察側の面が平坦面とすると、プリズムレンズ１１３から出射する光線の出射角θ５  とシート内での映像光の進む角度θ４  との間には、下記式が成立する。
ｓｉｎθ４  ＝ｓｉｎθ５  ／ｎ
ただし、γ＝φ＋λ−π／２≧０である。
γが負の時は、プリズムの第１の面の形状が逆テーパーになってフレネルレンズ及びフレネルレンズ成形型が事実上製造できなくなるからである。θ４  が略零とすると、φは、θ１  について単調減少するので、γは、入射角θ１  の大きい外周部で、負になりやすい。プリズムの第１面（入射面）が逆テーパーにならない為の条件は、下記式で表される。
ｃｏｓ−１｛ｃｏｓ（θ１）／ｎ｝／２≦λ
【００４０】
一方、プリズムレンズ１１３のフレネル中心に近い場所では、第１の面に入射した後、第２の面で全反射せず、迷光となる光が存在する。そこで、図１１に示すように、１つのプリズム内での入射光線が迷光となる部分と有効な光となる部分との境界の位置を通過する光、すなわち、第１の面から入射して、丁度プリズムの谷部へと屈折する光について考察する。プリズムの第１の面への入射角度をθ２  、プリズムの第１の面の屈折角度をθ３  、プリズムレンズ１１３のレンズピッチ（フレネルレンズのピッチ）をｐ、プリズムの第２の面で全反射し好適に利用できる部分をｅ１  、プリズムの第２の面で全反射できずに迷光になる部分をｅ２  、プリズムの高さをｈ、プリズムの第１の面の迷光となる部分と有効な部分の境界の高さをｓとすると、有効な部分ｅ１  は、以下の式で表される。
ｅ１  ＝（ｈ−ｓ）×（ｔａｎ（φ＋λ−π／２）＋ｔａｎθ１  ）
【００４１】
ここで、プリズムの高さｈと、プリズムの第１の面の迷光となる部分と有効な部分の境界の高さｓは、それぞれ、以下の式により表すことができる。
ｈ＝ｐ×ｔａｎ（φ＋λ）×ｔａｎφ／（ｔａｎ（φ＋λ）−ｔａｎφ）
ｓ＝−ｐ×ｔａｎ（φ＋λ）／（１＋ｔａｎ（φ＋λ）×ｔａｎ（φ＋λ＋θ３  ））
また、θ３  ＝ａｒｃｓｉｎ｛ｓｉｎ（θ１  ＋φ＋λ）／ｎ｝である。
【００４２】
図１１より、明らかにｅ１  ≦ｐである。ピッチに対する有効部の比ｅ１  ／ｐは、入射角θ１  が大きい程大きくなり、あるところでｅ１  ＝ｐとなる。そのところより入射角度θ１  が大きいところでは、プリズムの第１の面より入射し、第２の面で全反射しないで観察側の面に向かう迷光となる光が存在しない領域となる。
【００４３】
図５は、プリズムの頂角に対する迷光の存在する入射光の角度の境界と、第１の面が逆テーパーになる入射光の角度を、出射角θ５  ＝０で、レンズ部分の屈折率が１．５５について、計算した結果を示した図である。
【００４４】
図５において、２本の線に囲まれた内側では、フレネル中心に近い場所での迷光もなく、かつ、フレネル中心から遠い場所での、第１の面の逆テーパーもない領域である。例えば、プリズム頂角３５°の時には、レンズの許容入光角はおよそ４５〜６０°程度であることが示される。一方、プリズム頂角が４５°の場合には、たとえ真下からの映像光でも、入光面が垂直で反射面が４５°となり、光のロスはなくなる。従って、フレネル中心に近い場所での迷光防止を重視すれば、プリズム頂角は、小さい方が好ましく、逆に、フレネル中心から遠い場所での、第１の面が逆テーパーとなることを防止することを重視すれば、プリズム頂角は、大きい方が好ましい。
従って、全反射プリズムの頂角３０°〜４５°の範囲で、フレネル中心に近い場所では、プリズムの頂角を小さくし、フレネル中心から遠いところでは、プリズムの頂角を大きくすることで、フレネル中心に近いところから遠いところまで、良好なフレネルレンズを得ることが出来る。
【００４５】
そしてまた、上記のように構成されたプロジェクションスクリーンの観察者側に、さらにＡＲ、ＡＧ、ＡＳ、ＨＣ、防汚、センサー等の機能を付与することも望ましい形態である。ここで、上記のＡＲ、ＡＧ、ＡＳ、ＨＣ、防汚、センサーについての機能概要を説明する。先ず、ＡＲとはアンチリフレクションの略で、例えばレンズ表面に入光する光の反射率を抑える機能を有するフィルムをラミネートしたり、レンズ表面を直接ＡＲ処理することにより得られる。ＡＧとはアンチグレアの略で、レンズの防眩性機能を有するフィルムをラミネートしたり、レンズ表面を直接ＡＧ処理することにより得られる。ＡＳとはアンチスタティックの略で、レンズ表面に帯電防止用のフィルムをラミネートしたり、レンズ表面を直接ＡＳ処理することにより得られる。ＨＣとはハードコートの略で、レンズ表面の強度を増して傷等がつかないような耐摩耗性フィルムをラミネートしたり、レンズ表面を直接ＨＣ処理することにより得られる。防汚とはレンズ表面に汚れが付着することを防止するフィルム等をラミネートしたり、レンズ表面を直接、防汚処理することにより得られる。そして、センサーとはタッチセンサー等の機能の付与を意味するものである。
【００４６】
（第２実施形態）
図２は、本発明によるプロジェクションスクリーンの第２実施形態を示す図である。
この実施の形態のプロジェクションスクリーン２１は、ベースシート２３の入光側表面にプリズムの位置により頂角λ２が角度変化している同心円状の全反射プリズム２２が形成され、ベースシート２３の出光側表面に、単位レンズとして断面が台形状の高屈折率部２５とＶ字形状の低屈折率部２６で構成されるレンチキュラーレンズ２４が形成されている。全反射プリズム２２の頂角λ２は、３０°〜４５°の角度範囲内で、同心円の中心に近い側（図面下側）の頂角よりも同心円の中心からより遠い側（図面上側）の頂角の方が大きくなるように、連続的に角度を変えてある。
【００４７】
台形状レンチキュラーレンズ２４は下底を入光部、上底を出光部とし、所定の屈折率を有する材料で形成されており、隣接する単位レンズ間のＶ字形状の部分２６は台形状部分２５よりも低い屈折率を有する材料で形成されており、Ｖ字形状部分２６と台形状部分２５との界面による全反射効果を用いて映像光を拡散させているレンズである。
【００４８】
図２の紙面右手前側下方に映像光源（図示せず）があり、斜め上方に向けて投射された映像光は全反射プリズム２２に入光し、全反射してスクリーン面に対して略直交する方向へ出光する映像光に変換されてプリズム２２から出光後、台形状のレンチキュラーレンズ２４の台形の下底側から入光し、台形状の高屈折率部２５とＶ字形状の低屈折率部２６との界面で全反射して出光し、紙面左側奥の観察者（図示せず）に達する。
【００４９】
図３は、第２実施形態におけるプロジェクションスクリーンの水平断面模式図である。
レンチキュラーレンズ２４は単位レンズの断面が台形状２５であり、隣接する台形間のＶ字形状の低屈折率部２６にはレンチキュラーレンズ２４を構成する物質より低い屈折率を有する物質が充填されている。台形状高屈折率部２５とＶ字形状低屈折率部２６との界面での全反射効果を利用する為、Ｖ字形状部２６の物質としては、台形状レンズ２５を構成する物質よりも相対的に低い屈折率を有していればよく、特に材料は限定されないが、例えば、低屈折率の合成樹脂材料等が用いられる。
【００５０】
上記の低屈折率の合成樹脂材料は、光吸収作用があることが好ましく、レンチキュラーレンズ２４の台形斜面部を透過した光を、光吸収作用を有するＶ字形状部２６で吸収することができる。
【００５１】
光吸収作用を有するＶ字形状部２６は、低屈折率樹脂中に染料、顔料、又は着色された樹脂微粒子よりなる光吸収粒子を混入することにより形成することができる。
【００５２】
なお、第１実施形態及び第２実施形態において説明した本発明によるプロジェクションスクリーンは、入光面側で光源に近い側（フレネルレンズ中心に近い側）の端部において、スクリーンへの映像光の入射角θ１  が３５°以上、好ましくは４５°以上で、５０°以下となるようなプロジェクションディスプレイ装置に好適に用いることができる。
【００５３】
（第３実施形態）
第１及び第２実施形態では、プロジェクションスクリーン全面に渡ってプリズムの頂角が連続的に変化している例を示した。
しかし、プリズムを製造する成形型の製造上は、全ての位置においてプリズムの頂角を変化させることは、非常に多くの加工工程を必要とすることになる。したがって、第１及び第２実施形態に示すプロジェクションスクリーンを製造する成形型の加工費用が高額となり、結果的にプロジェクションスクリーンも高価格になってしまう。
そこで、プロジェクションスクリーン全面に渡ってプリズムの頂角を連続的に変化させるのではなく、プリズムの頂角が大きい領域と頂角が小さい領域、及びこれらの間に頂角が変化する領域を設けることとし、成形型の製造が困難なプリズムの頂角が変化する領域を少なくした。
【００５４】
第３実施形態におけるプロジェクションスクリーン１１１は、第１及び第２実施形態における全反射円弧状プリズムの形状を変更した形態であるので、第１及び第２実施形態と共通する機能を有する部分の説明は、適宜省略する。
図９は、第３実施形態におけるプロジェクションスクリーンを説明する図である。図９（ａ）は、プロジェクションスクリーンを入光面側（プリズムレンズ１１３側）から見た図であり、図９（ｂ）は、側面から見た図である。
本実施形態におけるプロジェクションスクリーン１１１は、第１及び第２実施形態と同様に最入光面側に同心円状で中心（フレネル中心）が画面上にない全反射プリズムが形成されたプリズムシート（フレネルレンズシート）１１３が設けられている。
【００５５】
図１０は、本実施形態におけるプロジェクションスクリーン１１１を示す斜視図である。
プリズムレンズ１１３のさらに観察側には、レンチキュラーレンズ１１５が設けられている。なお、レンチキュラーレンズ１１５の具体的な形態は、図１０（ａ）に示すような第１実施形態と同様な形態（１１５Ａ）であってもよいし、図１０（ｂ）に示すような第２実施形態と同様な形態（１１５Ｂ）であってもよい。
【００５６】
図９に戻って、映像光源１１２は、プロジェクションスクリーンを入光面側から見たときにプリズムレンズ１１３の同心円と同じ高さとなる位置に設けられている。
プリズムレンズ１１３の入光側の面に形成されているプリズムは、同心円の中心からの距離により領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の３領域に分けることができる。
領域Ａ１は、同心円の中心からの距離ｒ１よりも中心に近い位置にある第１の頂角固定領域であり、プリズムの頂角は、λ１で一定である。
領域Ａ２は、同心円の中心からの距離ｒ２よりも中心から遠い位置にある第２の頂角固定領域であり、プリズムの頂角は、λ２で一定である。
ここで、λ１とλ２とを比較すると、λ２の方がλ１よりも角度が大きくなっている（λ２＞λ１）。
【００５７】
領域Ａ３は、領域Ａ１と領域Ａ２とに挟まれた位置（同心円の中心からの距離ｒ１よりも中心から遠く、距離ｒ２よりも中心に近い位置）にある頂角変化領域（第１の頂角変化部）であり、プリズムの頂角がλ１〜λ２に変化する領域である。
領域Ａ３は、第２の面の角度が変化せずに、第１の面の角度が徐々に変化することにより、頂角がλ１〜λ２に徐々に変化するようになっている。
【００５８】
仮に領域Ａ３を設けずに、領域Ａ１と領域Ａ２のみを設けたとすると、スクリーン上のある位置において急に、λ１からλ２にプリズム頂角が変わってしまう。そうすると、その部分で、頂角だけでなく、第２の面（全反射面）の角度も急に変わる。しかも、中心側から外周側へ向けて徐々に面の角度が小さくなっていたものが、その位置では、逆に面の角度が大きくなるため、その境界がはっきりと観察される。そこで、本実施形態では、第２の面の角度が逆行しないように、第２の面の角度が一定の領域Ａ３を形成した。
【００５９】
図１２は、出射角θ５  ＝０で、プリズムの頂角を３５°と４５°としたときの、入射角に対する、レンズ角度φの計算結果を示す図である。
例えば、フレネル中心に近い場所では、プリズムの頂角を３５°とし、フレネル中心から遠い場所では、プリズムの頂角を４５°とする場合を考える。この場合、仮に入射角５０°で急にプリズムの頂角を変えるとすると、中心部側から徐々にレンズ角度が小さくなっていたものが、その点で急に２．６°大きくなる。このようにしてしまうと、映像観察時にその境界が観察される可能性があり、好ましくない。
【００６０】
そこで、本実施形態では、図１２に実線で示したように、プリズム頂角を３５°から４５°へ変える場合には、例えば、入射角が５２．５°から５９．２°の範囲において、レンズ角（スクリーン面に対する第２の面の角度）が５７°一定であって、スクリーン面に対する第１の面の角度を徐々に変えることによりプリズム頂角を３５°から徐々に４５°へと変えるようにした。
【００６１】
また、本実施形態では、第１の面の逆テーパーを起こさず、鏡面である部分と粗面である部分とが形成されないようにするために、第１の面がスクリーン面に対する垂線に対して少なくとも１／１０００°以上外側（光源側）を向いているようにし、成形型の抜け勾配を確保するようにしている。したがって、第１の面（１１３ａ）は、表面の粗さがスクリーン全面に渡って均一である。
【００６２】
このようにすることにより、プリズムシート（フレネルレンズシート）の成形型の製造を容易に行うことができると共に、プリズムの頂角の変化を観察されにくくすることができる。
【００６３】
（第４実施形態）
第４実施形態は、第３実施形態をさらに改良し、プリズムの頂角の変化をさらに観察されにくくした形態である。したがって、ここでは、簡単のため第３実施形態と異なる部分のみ説明を行うものとする。
図１３は、第４実施形態におけるプロジェクションスクリーンを説明する図である。なお、図１３は、図９と同様に示している。
第４実施形態におけるフレネルレンズ２１３では、第３実施形態における領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に相当する領域Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’を有している。さらに、領域Ａ３’と領域Ａ１’及び領域Ａ２’との間に、それぞれ、領域Ａ４，Ａ５を有している。
【００６４】
本実施形態における領域Ａ４，Ａ５は、第３実施形態における領域Ａ１とＡ３との境界部、及び、領域Ａ２とＡ３との境界部の付近に所定の幅を持って設けられている。したがって、本実施形態における領域Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’は、この領域Ａ４，Ａ５が存在する分だけ第３実施形態における領域Ａ１，Ａ２，Ａ３よりも狭くなっている。
【００６５】
第３実施形態における領域Ａ３では、第２の面の角度が変化せずに、第１の面の角度が徐々に変化することにより、頂角がλ１〜λ２に徐々に変化ようにした。しかし、この場合であっても、領域Ａ３と領域Ａ１，Ａ２との境界部分では、第２の面の角度（φ）の変化率の変化が他の部分に比べて大きく、プリズム形状の設定によっては、この境界部が目立ってしまうおそれがある。
そこで、本実施形態では、この境界部分を中心として所定の幅の領域に、第２の面の角度が徐々に変化する領域Ａ４，Ａ５（第２及び第３の頂角変化部）を設け、境界部が目立つことを防止している。
このように、第２の面の角度が一定な領域Ａ３’の両側に、第２の面の角度の変化率をなめらかに変化させる領域Ａ４，Ａ５を設けることで、映像観察上の違和感を更に低減させることができる。
【００６６】
本実施形態では、この領域Ａ４，Ａ５において、領域Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’における第２の面の角度の変化を数式化し、これをスプライン補完して領域Ａ４，Ａ５における第２の面の角度の変化量を決定している。このスプライン補完の具体的な形態は、後述する実施例において説明する。
なお、この領域Ａ４，Ａ５においても、入射角度が、ともに、図５に示した２本の線の内側になければならない。
【００６７】
【実施例】
（実施例１）
実施例１は、第１実施形態に示したプロジェクションスクリーンの具体的な形態である。
図１に示す、プロジェクションスクリーンの形態図に基づきプロジェクションスクリーンの実施例について述べる。このプロジェクションスクリーンは５０インチ用で、全反射プリズムは同心円状で、その中心が画面上にない円弧状であり、円弧の半径は画面の下側中央で８００ｍｍ、プリズムピッチは１００μｍ、プリズム高さは１５０μｍとし、全反射プリズムの頂角は、スクリーンの下端で最もプリズム中心に近い部分の頂角を３７°、スクリーンの上端で最もプリズム中心から遠い部分の頂角を４０°とし、３７°〜４０°の範囲で連続的にプリズム頂角を変化させた。全反射プリズムは、ＮＣ旋盤により切削加工して得られる円弧状プリズム金型を用い、アクリル製のベースシート上の紫外線硬化性樹脂を成型加工することにより、厚さ２ｍｍのプリズムシートを得た。
【００６８】
次に、レンチキュラーレンズ製造用の円筒状のロール金型により、ピッチ１４０μｍでレンズ横径が１４０μｍ、レンズ縦径が１００μｍの半楕円形状で、レンズ高さが５０μｍのレンチキュラーレンズを押出し成型にて作製し、水平拡散角が半値角で３５°、垂直拡散角が半値角で１５°の特性を得た。なお、このレンチキュラーレンズシートの押出し成型の際に、耐衝撃性アクリル樹脂等に極微量の黒色染料及び拡散剤を混合することによりレンチキュラーレンズシートの透過率を７０％とし、外光等の反射防止効果及び拡散効果を付加した。
【００６９】
上記の、全反射プリズムシートとレンチキュラーレンズシートを組み合わせてプロジェクションスクリーンを構成した。
【００７０】
本実施例のプロジェクションスクリーンは、入射角の許容幅が広く、表面輝度の低下やコントラストの低下もなく、高画質の映像が得られた。
【００７１】
（実施例２）
実施例２は、第２実施形態に示したプロジェクションスクリーンの具体的な形態である。
図２に示すプロジェクションスクリーンの形態図に基づき、プロジェクションスクリーンの実施例について述べる。このプロジェクションスクリーン装置はスクリーン下方より打ち上げる投射系で、光源はＬＣＤライトバルブを用いており、入射角は下端で４５°、上端で６０°、プロジェクションスクリーンは５０インチである。
【００７２】
全反射プリズムは同心円状で、その中心は画面上にない円弧状であり、円弧の半径は画面の下側中央で８００ｍｍ、プリズムピッチは１００μｍ、プリズム高さは１５０μｍとし、全反射プリズムの頂角は、スクリーンの下端で最もプリズム中心に近い部分の頂角を３７°、スクリーンの上端で最もプリズム中心から遠い部分の頂角を４０°とし、３７°〜４０°の範囲でプリズム頂角を連続的に変化させた。全反射プリズムは、厚さ０．２ｍｍのアクリルフィルムをベースフィルムとし、ＮＣ旋盤により切削加工して得られる円弧状プリズム金型で、紫外線硬化性樹脂を用いて、所定条件のもとに露光し硬化させて、プリズムシートを作製した。
【００７３】
続いて、プリズムシートの反対側の面に断面が台形状のレンチキュラーレンズを形成し、さらに隣接する台形間のＶ字形状部分に光吸収粒子を含む低屈折率樹脂を充填した。台形状の高屈折率部の材料としてエポキシアクリレート、Ｖ字形状の低屈折率部としてウレタンアクリレート、光吸収粒子として大日精化工業（株）製「ラブコロール」（登録商標）を使用した。「ラブコロール」の平均粒径は８μｍで、添加量は４５重量％とした。台形状の高屈折率部のレンズピッチは５０μｍで屈折率は１．５７、Ｖ字形状の低屈折率部の屈折率は１．４８であった。また、台形の上底長さと、Ｖ字部の三角形底辺の長さを等しくなるようにし、いわゆるブラックストライプ率が５０％とし、Ｖ字部三角形の頂角を２０°に設定した。
【００７４】
上記の構成の全反射プリズムレンズとレンチキュラーレンズが１枚のシートの表裏に形成されたプロジェクションスクリーンは、透過率が８０％、反射率が５％、ゲインが４であった。また、垂直視野角（半値角：ある方向から観視したときの輝度が正面から観視したときの半分になる角度）は１２°、水平視野角（半値角）は２５°であった。
【００７５】
本実施例のプロジェクションスクリーンは、入射角の許容幅が広く、表面輝度の低下やコントラストの低下もなく、高画質の映像が得られた。
【００７６】
（実施例３）
実施例３は、実施例２をさらに改良した実施例である。
このプロジェクションスクリーンの構成は、上記の実施例２の、レンチキュラーレンズの前の最観察者側に、厚さ０．１ｍｍのＡＲコートフィルムをラミネートすること以外は同様のものであり、反射率は１．５％に改善できる。
【００７７】
（実施例４）
実施例４は、実施例１に示したプロジェクションスクリーンを用いた背面投射型のプロジェクションディスプイ装置の実施例である。
図４（ａ）に示すプロジェクションディスプイ装置３０は、映像光源としてＬＣＤライトバルブ３２を用い、上方に向かって、スクリーン下端に入射する映像光の入射角θ１１＝４５°、スクリーン上端に入射する映像光の入射角θ１０＝６０°となるようにプロジェクションスクリーン３１に映像を投射するシステムである。この場合、プロジェクションスクリーンと映像光源との水平状態での距離は略８０ｃｍである。
【００７８】
（実施例５）
実施例５は、実施例４に示した背面投射型のプロジェクションディスプイ装置の投射方向及び映像光源を変更した実施例である。
背面投射型プロジェクションディスプレイ装置の別な形態として、図４（ｂ）に示すように、映像光源にＤＭＤ用光源４２を用い、下方に向かって、８０インチのスクリーン上端に入射する映像光の入射角θ２０＝４５°、スクリーン下端に入射する映像光の入射角θ２１＝７０°、となるように映像をプロジェクションスクリーン４１上に投射する。この場合、プロジェクションスクリーンと映像光源との水平状態での距離は略７０ｃｍである。
【００７９】
（実施例６）
実施例６は、第３実施形態に示したプロジェクションスクリーンの具体的な形態である。
画面サイズ５５インチ（１６：９）、投射距離３４０ｍｍ、スクリーン面に対して光源の位置が画面下端より２５０ｍｍ下方に存在している薄型背面投射型のプロジェクションディスプイ装置（テレビ用）の透過型スクリーンを下記のようにして作成した。このプロジェクションスクリーンの下端中央部（フレネル中心からの距離２５０ｍｍ）への入射光の角度θ１  は３６．３°、上端隅（フレネル中心からの距離１１１６ｍｍ）への入射光の角度θ１  は、７３．０°である。
【００８０】
第３実施形態において説明した全反射タイプのフレネルレンズシート（プリズムシート）を、硬化後の屈折率が１．５５の紫外線硬化型樹脂を用いて作製した。出射角度θ５  を零（垂直出射）、フレネル中心に近い側のプリズム先端角度λを３５°、遠い側の先端角度λを４０°とし、フレネル中心からの距離ｒ１＝５２９．６ｍｍ（入射角度５７．３°）からｒ２＝６０５．９ｍｍ（入射角度６０．７°）において、レンズ角度φを５５．２５°で一定とした。
【００８１】
図１４は、実施例６，７におけるフレネルレンズシートのプリズム先端角度が３５°から４０°へと変わる近傍のプリズム先端角度λの変化を示す図である。図１５は、実施例６，７におけるフレネルレンズシートのプリズム先端角度が３５°から４０°へと変わる近傍のフレネルレンズ角度φの変化を示す図である。
図１４，１５において、実線が実施例６の場合を示している。
【００８２】
（実施例７）
実施例７は、第４実施形態に示したプロジェクションスクリーンの具体的な形態であり、実施例６をさらに改良したものである。
実施例６と同一のプロジェクションディスプイ装置用に、フレネル中心からの距離５００ｍｍから６５０ｍｍのフレネルレンズのレンズ角度φを５ノードのスプライン補完関数を用いて決定した以外は、実施例６と同様の全反射タイプのフレネルレンズを作製した。プリズム先端角度λの変化とフレネルレンズ角度φの変化を実施例６と同様に図１４及び図１５に破線により示した。以下に使用したスプライン関数式と定数を示す。
【００８３】
【数２】
2004309542.tif 000004
【００８４】
また、パラメータは、以下の表に示す通りである。
【００８５】
【表１】
2004309542.tif 000005
【００８６】
スプライン補完関数によってレンズ角φを決定後、下記式により入射面の角度γ及びプリズム頂角λを計算した。
【００８７】
【数３】
2004309542.tif 000006
【００８８】
実施例６及び実施例７との比較用に従来技術による例として、比較例１及び比較例２に示すフレネルレンズシートを作製した。
（比較例１）
実施例６と同一のプロジェクションディスプイ装置用に、プリズム先端角度を４０°で一定のフレネルレンズシートを比較例１として作製した。
【００８９】
（比較例２）
実施例６と同一のプロジェクションディスプイ装置用に、フレネル中心からの距離が５４４ｍｍ（入射角５８．０°）のところより内側では、プリズム先端角度λが３５°で一定のフレネルレンズを作製した。このフレネルレンズでは、フレネル中心からの距離が５４４ｍｍのところより外側では、前記フレネルレンズの計算式では、γ＜０となるため、この場所より外側においても、投射光を垂直出射させるために、第１面（入射面）が垂直で、フレネルレンズの角度φを下記式により決定される値とした。
φ＝｛ａｒｃｓｉｎ（ｃｏｓθ１／ｎ）＋π／２｝／２
このフレネルレンズは、フレネル中心からの距離が５４４ｍｍのところより外側では、第１面（入射面）には、フレネルレンズの金型を切削したときに切削痕が形成されるために粗面となっており、また、プリズムの先端角度は、徐々に３５°より大きくなっている。
【００９０】
（実施例６，７及び比較例１，２の比較評価）
実施例６、実施例７と比較例１、比較例２のフレネルレンズシートをレンチキュラーレンズシートと組み合わせて透過型スクリーンを構成し、上述の、画面サイズ５５インチ（アスペクト比は１６：９）、投射距離３４０ｍｍ、スクリーン面に対して光源の位置が画面下端より２５０ｍｍ下方に存在している薄型背面投射型のプロジェクションディスプイ装置に実装して比較評価を行った。
実施例６及び実施例７による背面投射型スクリーンは、共に均一で良好な画面であった。
【００９１】
一方、比較例１の背面投射型スクリーンでは、画面下部中央付近が他のフレネルレンズを用いた背面投射型スクリーンに比べてやや暗く、また、ゴーストが観察された。
比較例２の背面投射型スクリーンでは、フレネル中心からの距離が５４４ｍｍのところの第１面の角度が変わる境界が観察された。
【００９２】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）各実施形態において、全反射プリズムシート（フレネルレンズシート）及びプロジェクションスクリーンの形状を具体的に示したが、これに限らず、頂角を変えた中心が画面上にない同心円状の全反射プリズムシートは、考えられる構成を全てとることができ、また、プロジェクションスクリーンも考えられる構成を全てとることができる。
【００９３】
（２）各実施形態において、プロジェクションスクリーンには、観察者側にさらに拡散剤を混入した拡散シートを張り合わせてもよい。
【００９４】
（３）第２〜第４実施形態において、プロジェクションスクリーンには、観察者側にさらに、ＡＲ、ＡＧ、ＡＳ、ＨＣ、防汚、センサー等の機能を付与してもよい。
【００９５】
（４）各実施形態において、プロジェクションディスプイ装置は、映像光源からプロジェクションスクリーンに対して直接映像光を投射する例を示したが、これに限らず、たとえば、図１６に示すように、映像光源からの映像光を鏡に反射させてからプロジェクションスクリーンへ投射するようにしてもよい。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）映像光源からプロジェクションスクリーンへ上方あるいは下方へ映像を投射する投射系を備えたプロジェクションディスプレイ装置において、プロジェクションスクリーンの最入光面側に頂角が位置によって角度変化している全反射円弧状プリズムを設けることにより、入射光の許容幅を広くし、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、映像光源より平行に映像を投射した場合と同等レベルの高画質のプロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置が得られる。
【００９７】
（２）プリズムの頂角が所定の角度で一定である第１の頂角固定領域と、頂角が第１の頂角固定領域の頂角とは異なる所定の角度で一定である第２の頂角固定領域と、頂角が変化している頂角変化領域とを設けたので、全反射プリズムシートの製造に使用する成形型の製造が容易になり、高画質なプロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置をより安価にすることができる。
【００９８】
（３）頂角変化領域は、第１の頂角変化部と第１及び第２の頂角固定領域との間に、第１の面及び第２の面のいずれも変化することにより頂角が変化する第２及び第３の頂角変化部を有するので、各領域の境界部分をより目立たなくすることができ、さらなる高画質化を図ることができる。
【００９９】
（４）第１の面は、スクリーン面に対する垂線に対して１／１０００度以上の抜け勾配を有しているので、迷光を無くして映像光のロスを防ぐことができる。また、成形型が逆テーパーとならないので、成形型の作製が容易であり、プリズムの離型も容易に行うことができる。
【０１００】
（５）第１の面は、表面の粗さがスクリーン全面に渡って均一であるので、位置により像にむらが生じることなく、高画質な像を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプロジェクションスクリーンの第１実施形態を示す部分形態図である。
【図２】本発明によるプロジェクションスクリーンの第２実施形態を示す図である。
【図３】第２実施形態におけるプロジェクションスクリーンの水平断面模式図である。
【図４】本発明の映像光源からの映像をプロジェクションスクリーン上に投射する状態を説明する図である。
【図５】プリズムの頂角に対する迷光の存在する入射光の角度の境界と、第１の面が逆テーパーになる入射光の角度を、出射角θ５  ＝０で、レンズ部分の屈折率が１．５５について、計算した結果を示した図である。
【図６】一般的なプロジェクションスクリーンを説明する図である。
【図７】全反射プリズムの頂角を大きくした場合の映像光の光路である。
【図８】全反射プリズムの頂角を小さくした場合の映像光の光路である。
【図９】第３実施形態におけるプロジェクションスクリーンを説明する図である。
【図１０】本実施形態におけるプロジェクションスクリーン１１１を示す斜視図である。
【図１１】本実施形態におけるプリズムレンズ１１３の一部を拡大して示した断面図である。
【図１２】出射角θ５  ＝０で、プリズムの頂角を３５°と４５°としたときの、入射角に対する、レンズ角度φの計算結果を示す図である。
【図１３】第４実施形態におけるプロジェクションスクリーンを説明する図である。
【図１４】実施例６，７におけるフレネルレンズシートのプリズム先端角度が３５°から４０°へと変わる近傍のプリズム先端角度λの変化を示す図である。
【図１５】実施例６，７におけるフレネルレンズシートのプリズム先端角度が３５°から４０°へと変わる近傍のフレネルレンズ角度φの変化を示す図である。
【図１６】プロジェクションディスプイ装置の変形形態を示す図である。
【符号の説明】
１  プロジェクションスクリーン
２  全反射円弧状プリズム
３  プリズムシート
４  レンチキュラーレンズ
５  レンチキュラーレンズシート
２１  プロジェクションスクリーン
２２  全反射円弧状プリズム
２３  ベースシート
２４  レンチキュラーレンズ
２５  台形状高屈折率部
２６  Ｖ字形状低屈折率部
３０  プロジェクションディスプレイ装置
３１  プロジェクションスクリーン
３２  液晶ライトバルブ
４０  プロジェクションディスプレイ装置
４１  プロジェクションスクリーン
４２  ＤＭＤ用光源
７２  全反射プリズム
８２  全反射プリズム
１００  プロジェクションスクリーン
１０１  フレネルレンズシート
１０１ｂ  フレネルレンズ
１０２  レンチキュラーレンズシート
１１１，２１１  プロジェクションスクリーン
１１２  映像光源
１１３，２１３  フレネルレンズ
１１３ａ  第１の面
１１３ｂ  第２の面
１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ  レンチキュラーレンズ
Ａ１，Ａ１’  領域（第１の頂角固定領域）
Ａ２，Ａ２’  領域（第２の頂角固定領域）
Ａ３，Ａ３’  領域〔頂角変化領域（第１の頂角変化部）〕
Ａ４  領域（第２の頂角変化部）
Ａ５  領域（第３の頂角変化部）
【図１】
2004309542.tif 000007
【図２】
2004309542.tif 000008
【図３】
2004309542.tif 000009
【図４】
2004309542.tif 000010
【図５】
2004309542.tif 000011
【図６】
2004309542.tif 000012
【図７】
2004309542.tif 000013
【図８】
2004309542.tif 000014
【図９】
2004309542.tif 000015
【図１０】
2004309542.tif 000016
【図１１】
2004309542.tif 000017
【図１２】
2004309542.tif 000018
【図１３】
2004309542.tif 000019
【図１４】
2004309542.tif 000020
【図１５】
2004309542.tif 000021
【図１６】
2004309542.tif 000022