(57)【要約】【課題】映像光を斜めから投影し、奥行きを小さくした際に生じるスクリーンの歪みを考慮する必要がなく、通常の背面投影型表示媒体より光学部材の設計を簡略化することが可能な背面投影型表示媒体を提供する。【解決手段】プロジェクターからバックミラーまでは映像光を発散して拡大投影し、バックミラーで反射されてスクリーンに投影される映像光は略平行光である構成とする。背面投影型表示媒体を奥行き方向に薄型化する上では、スクリーンとバックミラーは互いに平行に対向して筐体内に配置されており、バックミラーは、軸外しの反射特性を有しており、スクリーン主面に略垂直に映像光を反射するように設計されていることが好ましい。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともプロジェクター，バックミラー，スクリーンを具備する背面投影型表示媒体において、
プロジェクターからバックミラーまでは映像光を発散して拡大投影し、バックミラーで反射されてスクリーンに投影される映像光は略平行光であることを特徴とする背面投影型表示媒体。
【請求項２】
スクリーンとバックミラーは互いに平行に対向して筐体内に配置されており、
バックミラーは、軸外しの反射特性を有しており、スクリーン主面に略垂直に映像光を反射するように設計されていることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示媒体。
【請求項３】
スクリーンは、フレネルレンズシートを含まない構成であるか、もしくは発散して投影される光を略平行光に変換して透過する機能を持たないものであり、
光拡散性シート単体，もしくは光拡散性シートと光拡散性レンズシートとの組み合わせからなることを特徴とする請求項１または２に記載の背面投影型表示媒体。
【請求項４】
バックミラーは、光学的中心が前記ミラーの幾何学的中心から上下に偏心した同心円状のフレネルレンズ部が形成され、その表面には反射層が設けられている構成であり、
フレネルレンズ部がスクリーン側に面した構成であることを特徴とする請求項２記載の背面投影型表示媒体。
【請求項５】
筐体の奥行が４００ｍｍ以下である請求項１〜４の何れかに記載の背面投影型表示媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターからの映像光をバックミラーで反射させスクリーンに映像を投影する方式の背面投影型表示媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
背面投影型表示媒体では、投影距離をコントロールすることで任意の画面サイズにすることが可能である。
プロジェクタ（投射レンズ）から発散して投影される映像光の光路長が大きい程、スクリーン面における映像光は拡大されるが、スクリーン面からプロジェクタまでの距離が大きくなることは、表示媒体（ＴＶ）としての奥行きが増大すると共に、単位面積当たりの画面上の表示光の輝度低下を伴うことになる。
【０００３】
一般的な背面投影型表示媒体（５００）の一例について、図５に模式図を示す。
奥行きを小さくする為にバックミラー（５０２）を使用し、プロジェクター（５０１）からの映像光を折り返すことが公知となっている。
そして、図６に示す様に、スクリーン（５０３）の主面（中心）に垂直もしくは略垂直に映像光（５２０）を入射させる方式が一般的である。
このような形態の場合、スクリーンは光拡散性シートとフレネルレンズシートの少なくとも２枚で構成され、フレネルレンズは主に屈折型のものが使用される。
そして、発散して拡大投影された映像光は、フレネルレンズの効果により略平行にされた後、光拡散性シートに供給される。
光拡散性シートは、略平行にされた映像光を画面上で結像すると共に、視聴者に対して好適な視野範囲に映像光を出射させる様、拡散範囲・方向を制御するために用いられる。
【０００４】
近年、ＴＶに対する薄型化の要求が顕著であり、更に奥行きを小さくする為に薄型背面投影型表示媒体模式図（図７（ａ）：６００）に示す様に、プロジェクター（６０１）の映像光をミラー（６０２，６０３）で多重反射させた後、スクリーン（６０４）の中心に対して斜めから映像光（６２０）を投影する形態や、別の模式図（図７（ｂ）：６１０）の様にミラーを用いずにプロジェクター（６０１）からスクリーン（６０４）へ直接映像を投影する形態も公知である。
図７（ａ）（ｂ）の場合、図８に示す様に、スクリーン（６０４）の主面に対して、映像光は（非垂直に）斜めから入射する。
しかし、スクリーン（６０４）の主面に対して映像光が斜めに入射する場合、スクリーンが動くことにより映像の乱れが生じ易く、スクリーンにはこれまで以上の平面性が求められる。
【０００５】
このような形態の場合、スクリーンは光拡散性シートとフレネルレンズシートの少なくとも２枚で構成され、フレネルレンズは屈折-全反射型もしくは全反射型のものが使用される。そして、拡大投影された映像光はフレネルレンズの効果により略平行にされた後、光拡散性シートに供給される。
【０００６】
特に、斜めから投影する形態では、スクリーンの挙動安定性並びに平面性を考慮した設計が必要になり、スクリーンの設計は困難なものになる。
スクリーンの平面性を維持するには基材を厚くしたり、基材の剛性を上げたりする事が行えるが、このような対策では画面サイズが大きくなることでスクリーン自体の重量が嵩んでしまい、筐体自体が重いものになってしまう。
また、スクリーンに垂直もしくは略垂直に映像光を入射させる形態では、スクリーンの設計は容易なものになってくるが、この場合、奥行が大きくなってしまい薄型背面投影型表示媒体を実現することは困難である。
上記の問題点は、特許文献１でも解決課題とされている。
【特許文献１】特開２００５−３０９２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、フレネルレンズシートのたわみの程度について実用上問題のないレベルを見出し、それを実現するために必要とされるフレネルレンズシートのサイズ（垂直方向の長さ×水平方向の長さ）及び厚さと物性値（弾性係数）との関係を見出しており、
入射面と当該入射面から入射する映像光の一部又は全部を全反射して所望の方向に偏向する全反射面とを有する単位全反射フレネルレンズが入光側に配列されたフレネルレンズシートの設計パラメータにより、課題を解決している。
【０００８】
本発明では、スクリーンを構成する部材としてのフレネルレンズシートをスクリーンから切り離し、フレネルレンズシートの効果をバックミラーに具備させることで、映像光を斜めから投影し、奥行きを小さくした際に生じるスクリーンの歪みを考慮する必要がなく、通常の薄型背面投影型表示媒体より光学部材の設計を簡略化することが可能な薄型背面投影型表示媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による背面投影型表示媒体は、
少なくともプロジェクター，バックミラー，スクリーンを具備する背面投影型表示媒体において、
プロジェクターからバックミラーまでは映像光を発散して拡大投影し、バックミラーで反射されてスクリーンに投影される映像光は略平行光であることを特徴とする。
【００１０】
上記の背面投影型表示媒体を奥行き方向に薄型化する上では、
スクリーンとバックミラーは互いに平行に対向して筐体内に配置されており、
バックミラーは、軸外しの反射特性を有しており、スクリーン主面に略垂直に映像光を反射するように設計されていることが好ましい。
【００１１】
この際、スクリーンは、フレネルレンズシートを含まない構成であるか、もしくは発散して投影される光を略平行光に変換して透過する機能を持たないものであり、
光拡散性シート単体，もしくは光拡散性シートと光拡散性レンズシートとの組み合わせからなる構成が採用される。
背面投影型表示媒体である。
【発明の効果】
【００１２】
フレネルレンズシートをスクリーンから切り離し、フレネルレンズシートの効果をバックミラーに具備することで、映像光を斜めから投影し、奥行きを小さくした際に生じるスクリーンの歪みを考慮する必要がなく、通常の薄型背面投影型表示媒体より光学部材の設計を簡略化することが可能な薄型背面投影型表示媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の好ましい一実施例としての実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における薄型背面投影型表示媒体の基本構造斜視図である。
プロジェクター（１０１）から投影される映像光（１０４）はバックミラー（１０２）まで拡大投影され、バックミラーで反射させられ、その後スクリーン（１０３）へ届く。
この時、バックミラーからスクリーン間の映像光（１０５）は平行光となる。
本実施形態ではプロジェクターからの映像投影を斜めから投影することで、通常の背面投影型表示媒体より奥行きを小さくすることが可能となり、薄型背面投影型表示媒体と成り得る。
【００１４】
図２は、本実施形態における薄型背面投影型表示媒体の基本構造断面図である。
バックミラーには表面にフレネルレンズ（２０１）が成形され、更にその表面には反射層（２０２）が設けられている。プロジェクターからの投影光はバックミラー表面のフレネルレンズ上の反射層で反射される。その後映像光は平行光となり、スクリーンに対し垂直か略垂直な状態でスクリーンに届く。
同心円状にフレネルレンズの単位レンズ部を配する事で、反射される映像光が光拡散性シートに届いた時に、画面内での輝度バラツキを抑制する効果がある。
プロジェクターから斜めから映像投影することで、表示媒体（ＴＶ）の薄型化に役立つことになるが、そのため、同心円状に配置した単位レンズについては、バックミラー（フレネルレンズシート）の光学的中心が前記ミラーの幾何学的中心から上下に偏心した同心円状のフレネルレンズ部とすることが好適である。
フレネルレンズを成形する為に、例えば所定のレンズ形状を有した金型を用いて、アクリル樹脂やスチレン樹脂、アクリル−スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、そしてポリカーボネート樹脂などからなる透光性樹脂をプレス成形やキャスト成形、そして射出成形などの手法により成形を行える。
更に上記透光性樹脂を用いた板やフィルムに紫外線硬化樹脂を用い、上記金型を用いて成形することでより廉価なものが得られる。
これらフレネルレンズは透光性樹脂を基材として使用することも、またフィルムを粘着剤や接着剤などを使用し、より剛性のある金属板やガラス板に貼り合わせ使用することも出来る。
表面の反射層は例えばアルミや銀、クロムなどの金属層を蒸着させることで形成することができる。この場合の金属物質は反射率が高いものが好ましい。
そして、映像光はロスを無くす為に反射層の表面で全反射することが望ましい。
【００１５】
図３は、筐体内に本発明のバックミラー（１０２）以外に、映像光を折り返し反射させるミラー（３０１）を配した場合の断面模式図である。
プロジェクターとバックミラーの間に配されるミラー（３０１）は映像光を折り返すだけのはたらきであるので鏡面加工されたものが用いられる。
また、ミラー（３０１）を非球面形状にすることで、プロジェクター（１０１）のレンズ設計を容易なものにすることも可能である。
【００１６】
図４は、本実施形態で更に奥行を小さくすることが可能な形態の断面模式図である。
バックミラー（４０１）をスクリーン側に傾け用いることで入射角が緩くなり、スクリーンとバックミラーを略平行状態に配する形態より奥行を無くす事が可能となる。
【００１７】
図５は、フレネルレンズシートを含むスクリーンに中心に平行もしくは略平行に投影される場合の模式図である。
スクリーン中心に平行もしくは略平行に映像光（５０２）投影される場合では、スクリーンの位置が所定の位置（５０１）にある時は勿論、スクリーンが観察者側やプロジェクター側にずれたとしても光軸の位置はずれないので、スクリーンが所定の位置より多少ずれたとしても、忠実な画像を再現することができる。
【００１８】
図６は、フレネルレンズシートを含むスクリーンに斜めから投影される場合の模式図である。
斜めから映像光（６０２）投影する場合はスクリーン（６０１）が所定の位置から少しでもずれてしまうと光軸がずれてしまい、忠実な画像を再現することができない。
本実施形態ではプロジェクターからの映像光を斜めから投影であるが、バックミラーがフレネルレンズシートの役目を担うため、スクリーンに投影される映像光は中心から投影される形態と同様であり、公知の薄型背面投影型表示媒体よりスクリーンの設計が容易となる。
【００１９】
これまでの背面投影型表示媒体は、映像光を拡大投影する関係上、背面上部の形状が斜めになってしまう。しかし、本発明の形態では、スクリーンとバックミラーがほぼ同一の高さで配され、且つ略平行状態で配されるので背面投影型表示媒体特有の背面上部の形状に囚われず、角張った筐体にすることも可能となる。
【００２０】
本実施形態に用いるスクリーンはフレネルレンズシートや、フレネルレンズと同じ機能を有する部位が無いものが好ましく、例えばレンチキュラーレンズシート、クロスレンチキュラーレンズシート、マイクロレンズシート、そして全反射型の光拡散性シートなど指向性の拡散機能を有するものが望ましく、これらレンズシートは外光反射率向上やコントラスト向上に効果的な黒色の遮光層が設けられているのが好適である。
また、レンズなどを用いず無指向性の拡散機能だけで代用することも可能である。この場合、外光反射率向上やコントラスト向上の為に有色の顔料や染料が含有されていることが好ましい。
これらスクリーンは観察者側は映り込み防止の為の反射防止層やマット処理、埃対策として帯電防止加工、更には耐擦性向上のハードコート層などがあることが望ましい。
スクリーンとしては高視野角なものが求められるが、視野角を広くしてしまうとスクリーンゲインが下がってしまう。（スクリーンゲインとは輝度（ｃｄ／ｍ２）にπを掛けた値を照度（ｌｘ）で割った値である。）明るい映像を忠実に再現する事が求められており、スクリーンゲインは４．０以上あることが必要である。
【００２１】
背面投影型表示媒体は、スクリーンサイズが小さいものでも奥行４００ｍｍ程度である。その為、薄型背面投影型表示媒体としては、既存の背面投影型表示媒体より奥行を小さくする必要があるので、奥行を４００ｍｍ以下とすることで薄型投影型表示媒体として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明における背面投影型表示媒体の基本構造斜視模式図。
【図２】本発明における背面投影型表示媒体の基本構造断面模式図。
【図３】本発明のバックミラー以外に映像光を折り返し反射させるミラーを配した場合の断面模式図。
【図４】本発明の実施形態でバックミラーを傾け、更に奥行を小さくした形態の断面模式図。
【図５】フレネルレンズシートを含むスクリーンに中心から投影される場合の背面投影型表示媒体の断面模式図。
【図６】図５の場合について、スクリーンに入射〜透過する映像光路を示す説明図。
【図７】フレネルレンズシートを含むスクリーンに斜めから投影される場合の断面模式図。
【図８】図７の場合について、スクリーンに入射〜透過する映像光路を示す説明図。
【符号の説明】
【００２３】
１０１・・・プロジェクター
１０２・・・バックミラー
１０３・・・スクリーン
１０４・・・プロジェクターからバックミラーまでの拡大投影光
１０５・・・バックミラーからスクリーンまでの略平行映像光
２０１・・・フレネルレンズ
２０２・・・反射層
３０１・・・反射ミラー
４０１・・・バックミラー
５００・・・背面投影型表示媒体
５０１・・・プロジェクター
５０２・・・バックミラー
５０３・・・スクリーン
５２０・・・スクリーンに略平行状態で入射する映像光
６００・・・薄型背面投影型表示媒体
６０１・・・プロジェクター
６０２・・・反射ミラー
６０３・・・反射ミラー
６０４・・・スクリーン
６１０・・・薄型背面投影型表示媒体
６２０・・・スクリーンに斜め入射する映像光
【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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