(57)【要約】【課題】迷光の抑制効果に優れる背面投射型スクリーン用プリズムアレイを提供する。【解決手段】並設方向にプリズム同士が離間されてなる背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の入光角のプロジェクタ光を受光面で受光した後、反射面で全反射させ、反射光を出光面に向けて出光するプリズムを多数並設してなるプリズムアレイで背面投射型スクリーンを構成するに際し、並設方向にプリズム同士が離間されてなることを特徴とする背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
【請求項２】
前記プリズム同士が、出光面に対して平行な表面をもつ谷埋部で離間されてなることを特徴とする請求項１に記載の背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
【請求項３】
前記プリズム同士が、出光面に対して傾斜した表面をもつ谷埋部で離間されてなることを特徴とする請求項１に記載の背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
【請求項４】
前記プリズムアレイの観察側に、円偏光板を配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラスト比を悪化させる迷光の抑制効果に優れた背面投射型スクリーン用プリズムアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションディスプレイの需要が高まるにつれて、表示画像の高品位化が求められている。
そこで、本発明者らは、従来のプロジェクションディスプレイに用いられているレンティキュラレンズからなるスクリーンに代えて、拡散フィルムからなるスクリーンを用いることにより表示画像の高品位化を実現した（例えば特許文献１参照）。又、このスクリーンの入射許容角度領域と偏向素子からのプロジェクタ光の出射角度領域を整合することにより、高い画像品位を提供する薄型リアプロジェクションディスプレイを実現した（特許文献２）。
【０００３】
このようなリアプロジェクションディスプレイの薄型化に対応した偏向素子として、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すようなプリズムアレイがスクリーンに好適に用いられる。
この光の偏向機能をもつプリズムアレイは、所定の入光角γのプロジェクタ光Ｓを受光面３で受光した後、反射面２のうちのプロジェクタ光Ｓの当たる部分ＰＱで全反射させ、反射光を出光面１に向けて出光するプリズムを多数並設してなる。ａはプリズム高さ、ｂはベース厚を示す。なお、γはプロジェクタ光の入光角（出光面に垂直な方向に対する傾き角）を示す。薄型リアプロジェクションディスプレイの場合、入光角が６０度以上になることがある。
【０００４】
図６（ａ）中、上のプリズムに投射される所定の入光角γのプロジェクタ光Ｓ１は、上のプリズムの頂部Ｐで偏光される光路を示し、同入光角γのプロジェクタ光Ｓ２は、隣接する下のプリズムの頂部近くをとおり、反射面２のＱで全反射される光路を示している。同様なプロジェクタ光Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）の光路が隣接する下のプリズムにもある。
ここで、各プリズムの頂角αをなす反射面２のうち、プロジェクタ光の当たる部分ＰＱを有効面領域といい、それ以外の谷底近くの領域を、プロジェクタ光Ｓが当たらないので非有効面領域６と呼ぶ。各プリズムの頂角αをなす受光面３にも、プロジェクタ光Ｓが当たらない非有効面領域７と、プロジェクタ光Ｓが当たる有効面領域とがある。
【０００５】
受光面３の谷底近くの非有効面領域７は、図６（ａ）で、下のプリズムに投射されるプロジェクタ光Ｓの影となって生じる領域である。
【特許文献１】PCT/JP03/13050
【特許文献２】特願2004-190318（但し本願出願時：未公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなプリズムアレイを背面投射型スクリーンに用いた場合、図６（ｂ）に示すように、外光ＬＣＲｉｎが迷光 ＬＣＲｏｕｔとなって観察側へ出光して、非有効領域６、７があることによりコントラストを低下させることがあった。
本発明者らは、更なる高品位化のために明所コントラスト比の改善が必要不可欠であると判断し、これを実現するために、コントラスト比を悪化させる迷光を抑制することを課題とした。
【０００７】
本発明は、コントラスト比を悪化させる迷光を抑制する効果に優れたプリズムアレイを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討し、上述した、各プリズムのプロジェクタ光の当たる頂部Ｐ寄りの有効面領域は残したまま、非有効面領域６、７のどちらか一方、もしくは両方を少なくしたプリズムアレイとすることで、図６（ｂ）に示したようなコントラストを低下させるクリティカルパスを効果的に少なくできることを知見して、本発明をなした。
本発明は、以下のとおりである。
【０００９】
１．所定の入光角のプロジェクタ光を受光面で受光した後、反射面で全反射させ、反射光を出光面に向けて出光するプリズムを多数並設してなるプリズムアレイで背面投射型スクリーンを構成するに際し、並設方向にプリズム同士が離間されてなることを特徴とする背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
２．  前記プリズム同士が、出光面に対して平行な表面をもつ谷埋部で離間されてなることを特徴とする上記１．に記載の背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
【００１０】
３．前記プリズム同士が、出光面に対して傾斜した表面をもつ谷埋部で離間されてなることを特徴とする上記１．に記載の背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
４．前記プリズムアレイの観察側に、円偏光板を配置することを特徴とする上記１．〜３．のいずれかに記載の背面投射型スクリーン用プリズムアレイ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外光が迷光となって観察側へ出光するクリティカルパスを効果的に少なくできるから、明所コントラスト比を改善した背面投射型スクリーンを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、本発明に係る第１実施の形態について、図を用い、詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、第１実施の形態に係る背面投射型スクリーン用プリズムアレイ（以下単に、プリズムアレイともいう）の構成とその作用を示す断面図である。
プリズムアレイが頂角αをなす受光面３及び反射面２のプリズムを多数並設してなる構成は従来と同様である。すなわち、各プリズムは、所定の入光角γのプロジェクタ光を受光面３で受光した後、反射面２で全反射させ、反射光を出光面に向けて出光することができるプリズム形状に形成されてなる。
【００１３】
第１実施の形態に係るプリズムアレイの特徴は、出光面１に対して平行な表面をもつ谷埋部４でプリズム同士が離間されてなることである。この谷埋部４は、当該プリズムの頂角αをなす受光面３及び反射面２のうち、どちらか一方のプロジェクタ光の当たらない非有効面領域をなくすように形成されている。この第１実施の形態に係るプリズムアレイでは、図１（ａ）に示すように、プリズムの頂角αをなす反射面２の非有効面領域をなくすような、谷埋部４が形成されてなる。
【００１４】
したがって、従来のプリズムアレイにおいて存在したような、外光ＬＣＲｉｎが反射面２の非有効面領域６で反射し、迷光 ＬＣＲｏｕｔとなって観察側へ出光するクリティカルパスがなくなる。このため、明所コントラスト比を改善した背面投射型スクリーンが実現できる。
図１（ｂ）中には、外光ＬＡｉｎが反射面２の有効面領域で反射し、迷光ＬＡｏｕｔとなって観察側へ出光するクリティカルパスを示した。しかし、この外光ＬＡｉｎ  に起因する迷光ＬＡｏｕｔの光路は従来のプリズムアレイでも存在し、コントラスト比に対する影響は小さい。
【００１５】
次いで、本発明に係る第２実施の形態について、図２（ａ）、（ｂ）を用い、詳細に説明する。図２は、第２実施の形態に係るプリズムアレイの構成とその作用を示す断面図である。
第２実施の形態に係るプリズムアレイの構成で、上記した第１実施の形態に係るものと異なるのは、谷埋部４に代わり、谷埋部５を構成してなることである。この谷埋部５は出光面１に対して傾斜した表面をもつ。このような傾斜した表面をもつ谷埋部５では、反射面２の谷底近くの非有効面領域６、受光面３の谷底近くの非有効面領域７の両方をなくしたプリズムアレイとすることができる。
【００１６】
このような谷埋部５を形成してなるプリズムアレイによれば、コントラスト比に対する影響が小さい迷光ＬＡｏｕｔの光路は存在するが、従来のプリズムアレイのように、外光ＬＣＲｉｎが反射面２の非有効面領域６で反射し、迷光 ＬＣＲｏｕｔとなって観察側へ出光するクリティカルパスが存在しなくなる。このため、第２実施の形態に係るプリズムアレイでは、明所コントラスト比を改善した背面投射型スクリーンが実現できる。
【００１７】
なお、谷埋部４の表面、及び谷埋部５の表面の性状は、頂角αをなすプリズムの反射面２及び受光面３と同程度の光学的な平らさとする。
また、プリズムアレイの観察側に、円偏光板を配置することで、振動方向がランダムな外光ＬＤｉｎが円偏光板に投射されたときの外光の影響を抑制することができるので好ましい。
【００１８】
なお、図７には、円偏光板を通った円偏光が鏡で反射された後、円偏光板を通過できないことを示した。
以上説明した第１、第２実施の形態に係る発明では、各プリズムのプロジェクタ光の当たる頂部Ｐ寄りの有効面領域は残したまま、反射面２の谷底近くの非有効面領域６、及び受光面３の谷底近くの非有効面領域７のどちらか一方、もしくは両方を谷埋部４、５でなくしたプリズムアレイとしたが、谷埋部４、５で非有効面領域６、７のどちらか一方、もしくは両方をすくなくすることでも、プリズムアレイ自体によってコントラストを低下させるクリティカルパスを少なくできる。
【００１９】
以上のとおり本発明は、プリズムを多数並設してなるプリズムアレイで背面投射型スクリーンを構成するに際し、並設方向にプリズム同士が離間されてなる背面投射型スクリーン用プリズムアレイであり、プリズムアレイ自体によって、コントラストを低下させるクリティカルパスを効果的に少なくできる。
このような背面投射型スクリーン用プリズムアレイは、光学用透明物質、例えば光学用透明樹脂を用い、谷埋部４あるいは谷埋部５と、プリズムとを一体成形して得ることができる。光学用透明樹脂には、成形の容易な公知の透明合成樹脂シートを用いるのが好適である。
【実施例】
【００２０】
光学用透明樹脂（アクリル樹脂）を用い、プロジェクタ光の入光角γ＝８０度で、かつ屈折率ｎ＝１．５（空気に対する値）のプリズムアレイを成形した。発明例として、図３に示すように、頂角＝６０度、プリズム高さａ＝１６μｍ、ベース厚ｂ＝１．５ｍｍ、並設方向のプリズムピッチ＝１００μｍのプリズムアレイを成形した。従来例として、図４に示すように、プリズム高さａ＝８６．６μｍ、ベース厚ｂ＝１．５ｍｍとした以外、発明例と同じとしたプリズムアレイを成形した。
【００２１】
このようにして得た発明例と従来例のプリズムアレイの光学特性を調査した。その際、集光光源から入射角度が−１５度（図３、４参照）の光を外光ＬＢｉｎとして投射し、観察側に配置した光検出センサで光強度を検出した。出光面１の法線となす角度（出光面１の法線に対して下向き方向を正）、縦軸に、観察側に配置した光検出センサで検出した光強度を取って、その結果を図５に示した。
【００２２】
図５に示す結果から、発明例のプリズムアレイを用いた場合、コントラスト比を悪化させる迷光を抑制する効果が顕著であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施の形態に係るプリズムアレイの構成とその作用を示す断面図である。
【図２】第２実施の形態に係るプリズムアレイの構成とその作用を示す断面図である。
【図３】発明例のプリズムアレイに入射角度が−１５度の外光を投射したときの光路を示した断面図である。
【図４】従来例のプリズムアレイに入射角度が−１５度の外光を投射したときの光路を示した断面図である。
【図５】発明例と従来例のプリズムアレイで外光の影響を比較した特性図である。
【図６】従来のプリズムアレイの構成とその問題点を示す断面図である。
【図７】プリズムアレイの観察側に、円偏光板を配置した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    出光面
２    受光面
３    反射面
４、５  谷埋部
６、７  非有効面領域
ａ    プリズム高さ
ｂ    ベース厚
ＰＱ  光の当たる範囲
Ｓ    プロジェクタ光（Ｓ１，Ｓ２）
α  プリズム頂角
γ  プロジェクタ光の入光角（出光面に垂直な方向に対する傾き角）
ＬＡｉｎ    外光
ＬＡｏｕｔ  コントラスト比に対する影響が小さい迷光
ＬＢｉｎ    外光
ＬＣＲｉｎ    外光
ＬＣＲｏｕｔ    コントラスト比を悪化させる迷光
ＬＤｉｎ    外光
【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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