(57)【要約】【課題】  リアプロジェクションＴＶ用のフレネルレンズシートにおいて、上記フレネルレンズのプリズム入射面における映像光の反射光によるゴースト光を目立ちにくくする。【解決手段】  投射された映像光を所定の角度に偏向させるリアプロジェクションＴＶ用のフレネルレンズシートであって、該フレネルレンズシートは少なくとも入射面に円弧状単位プリズム群が配設され、出射面が平滑であって、該レンズシートの主面の法線方向とプリズムの入射面が成す角度をρ、また該法線方向と前記投射された映像光が成す角度をαとした時、スクリーンの略全域で、ρ≦（９０−α）／２を満足し、かつ、入射面での反射光が、反射後に通過する２つめまでの他のプリズムの入射面で全反射しないことを特徴とするフレネルレンズシートにより、上記課題は解決される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射された映像光を所定の角度に偏向させるリアプロジェクションＴＶ用フレネルレンズシートであって、
該フレネルレンズシートは少なくとも入射面に円弧状単位プリズム群が配設され、出射面が平滑であって、
該レンズシートの主面の法線方向とプリズムの入射面が成す角度をρ、また該法線方向と前記投射された映像光が成す角度をαとした時、スクリーンの略全域で、
ρ≦（９０−α）／２
を満足し、
かつ、入射面での反射光が、反射後に通過する２つめまでの他のプリズムの入射面で全反射しないことを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項２】
前記単位プリズムは映像光の少なくとも一部を全反射させる面を有し、前記円弧の中心がスクリーンシートの外にあることを特徴とする請求項１のフレネルレンズシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリアプロジェクションＴＶに用いられる入射面がレンズ面となっているフレネルレンズシートに関するものである。より詳しくは、フレネルレンズの光学中心がスクリーンシートの外にあるフレネルレンズシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクションＴＶは一般的に映像源とフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートから構成される。従来、フレネルレンズとしては、出射側の面に光を屈折させるための円弧状のプリズムが配設されるいわゆる屈折型フレネレルレンズが多用されてきた。
また、ＴＶセットの奥行きを小さくする要求を満たす手段として、ＴＶセット内部に反射鏡を配置して光源からスクリーン迄の光路を折り畳む方法が一般に用いられている。
【０００３】
ＴＶセットの奥行きを小さくする別の手段として、スクリーンに対して急角度に映像光を投射する構成が知られている。さらにこのような構成に好適なフレネルレンズシートとして、フレネルレンズの光学中心がスクリーンシートの外にあり、円弧状プリズム入射面に設け、プリズムの一面で全反射させることを利用した、いわゆる全反射プリズム式フレネルレンズ（以下、全反射フレネル）が特許文献１などに提案されている。このような全反射フレネルにおいては、映像光がプリズムの入射面で反射し、本来意図しない方向から再びスクリーンに入射することでゴースト光となるという問題がある。
【０００４】
このようなゴースト光を軽減する技術として、プリズムの入射面の角度、ＴＶセット内部の反射鏡の角度を調整し、反射光が再びスクリーンに入射しないようにする構成が特許文献２に公開されている。
【０００５】
しかし特許文献２の技術は、反射光がＴＶセット内部の光学部品、電子回路部品、筐体の内壁面などを照射し、そこで再度反射した光が再びスクリーンに入射する問題までは考慮されていない。入射面にプリズムが設けられている全反射フレネルにおいては、プリズムの入射面が映像光線に対しシート全体として凹面鏡として作用するため、反射光の集光部分では大きな光量となるので、問題となることが多い。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２０８０４１号公報
【特許文献２】特開２００５−０４３６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、リアプロジェクションＴＶ用のフレネルレンズシートにおいて、上記フレネルレンズのプリズム入射面における映像光の反射光によるゴースト光を目立ちにくくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、
投射された映像光を所定の角度に偏向させるリアプロジェクションＴＶ用のフレネルレンズシートであって、
該フレネルレンズシートは少なくとも入射面に円弧状単位プリズム群が配設され、出射面が平滑であって、
該レンズシートの主面の法線方向とプリズムの入射面が成す角度をρ、また該法線方向と前記投射された映像光が成す角度をαとした時、スクリーンの略全域で、
ρ≦（９０−α）／２
を満足し、
かつ、入射面での反射光が、反射後に通過する２つめまでの他のプリズムの入射面で全反射しないことを特徴とするフレネルレンズシートによって達成される。ここで、前記「スクリーンの略全域で」とは、スクリーン面の面積比で少なくとも９０％の領域で前記式が成り立つことをいう。
【０００９】
特に、前記単位プリズムが映像光の少なくとも一部を全反射させる面を有し、前記円弧の中心がスクリーンシートの外にある場合、本発明の効果は顕著になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のフレネルレンズシートを用いることにより、入射面での反射光のほとんどがフレネルレンズシート内に再度入射され、出射面で全反射して拡散されるため、リアプロジェクションＴＶセット内部に戻る光が少なく、内部部品での反射が抑制され、それらに起因するゴーストの軽減が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、リアプロジェクションＴＶ用のフレネルレンズシートにおいて、前記プリズムの入射面で反射した映像光の進行方向がスクリーン内部となるよう設計したものである。入射面での反射光がスクリーンの内部に進行するような設計であると、一見前記反射光が再びフレネルレンズシートの出射面から出射し、ゴースト光として目立つことが予想されるが、必ずしもそうではない。
【００１２】
図１に示す通り、前記反射光は隣接するプリズムによって出射面側に屈折され、シートの出射面へ向かうことになるが、反射後に通過する２つ目までのプリズムの入射面で全反射されない場合は前記反射光の多くが出射面で全反射し、再びプリズムによって屈折されるため、観察側へは出射されない。このように前記反射光はシート面に沿って進みながら拡散されるため、仮に観察者側に出射される場合でも、出射位置が集中しないためゴースト光としては目立ちにくい。あるいは、反射光が出射面で全反射されない場合でも、反射光の出射方向がスクリーンの主面に沿った方向に近くなるため、観察者からは観察されにくい。特許文献２に記載の発明ではこのことが考慮されていないため、反射光をリアプロジェクション内部に戻すように設計されている。そのため、該発明では反射光がリアプロジェクションＴＶの内部の部材を照射し、その明りがゴーストとなる現象を防止できない。
【００１３】
前記反射光が隣接するプリズムによって出射面側に屈折され、シートの出射面へ向かうためには、図１に示す通り、出射角θが正の値をとる必要があることになる。すなわち、
θ≧０
（９０−α）−２ρ≧０
ρ≦（９０−α）／２
である。
【００１４】
さらに、反射光が出射面において全反射するか、スクリーンの主面に沿った方向に出射されるためには、プリズムを構成する材料の屈折率によって定まる臨界角以上かそれに近い角度εで、出射面に入射するのが好ましい。
なお、出射面が平滑とは、単に平坦な面に限らず全反射が可能な面であればよく、図１で示す垂直方向の断面が平坦であればよい。たとえば出射面に縦長状レンチキュラーレンズが設けられていてもよい。
【００１５】
本発明ではプリズムの入射面で反射した映像光が隣接するプリズムによって出射面側に屈折されるが、図２のように前記反射光の一部が反射後に通過する他のプリズムの入射面で全反射すると、シートの出射面で全反射を生じず、出射面から出射する。このようなプリズム入射面での全反射が生じると、ゴーストが生じるため、前記反射光が隣接するプリズム１つあるいは２つ以上を通過し、シートの出射面へ到達する前に前記反射光がプリズムの入射面で全反射しない構成である必要がある。
【００１６】
また円弧の中心がスクリーンシートの外にある場合、スクリーン面の全てにおいてプリズムの入射面が映像光線に対しシート全体として凹面鏡として作用するため、本発明の効果が全面に及び、より有効である。
本発明においてプリズムとは３角形であっても良いし、４角形以上の多角形であっても良い。一部が曲面であっても良い。
本発明ではシート端面を黒塗り、黒テープ貼りすることが好ましい。シート面に沿って進み、シート端面に達した前記反射光を吸収することができるからである。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例となる投射配置とフレネルレンズシートのプリズム形状を示す。
投射配置は図３に示す通り。フレネルレンズシート主面から入射側へ２６０ｍｍの位置に投射装置があり、投射装置の光軸はフレネルレンズシート主面に対し垂直であった。投射装置の光軸と前記シート主面との交点Ｏに対し、フレネルレンズシートの下端は４５０ｍｍ、上端は１３３０ｍｍとした。フレネルレンズシートの主面の法線方向と投射された映像光とが成す角度をαとしたとき、上記配置ではスクリーン上端中央においてα＝７３．１°、スクリーン下端中央においてα＝６１．３°となった。
【００１８】
また、フレネルレンズシートの入射面には図１に示すようにピッチ０．１ｍｍのプリズム列が円弧状に配列され、円弧の中心は前記交点Ｏと一致している。頂部角度βはレンズシート全面で４０°である。レンズシートの主面の法線方向とプリズムの入射面が成す角度ρはスクリーン上端中央において０．１°、スクリーン下端中央において４．７°、その中間領域では徐々に変化させた。
【００１９】
以上の配置において、フレネルレンズシートから出射する光線がシート主面に対する垂線とのなす角γが０°とし、各プリズムの入射面における映像光の反射光が、隣接する１つ目のプリズムの入斜面で全反射せず、２つ目のプリズムの入射面には入射しないでシート内部に侵入するようにプリズムの形状を設計した。この場合、出射面へ反射光が入射する角度εは臨界角以上であり、出射面において全反射する。なおプリズムの屈折率は１．５５である。
【００２０】
以上のスクリーンと投写装置の配置、プリズムの形状、光線の各界面における角度を表１にまとめて示す。表１にはスクリーン上端中央、スクリーン下端中央及びスクリーン中心の数値が記載されている。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
このようなプリズム入射面角度、プリズム頂部角度とすることで、図４のようにスクリーンの全面において前記反射光線が同心円内側の２つのプリズムを通過してシート内部に侵入することがわかる。その後前記反射光線は出射面で全反射を生じた後、プリズム面、出射面で屈折、反射を繰り返しながら拡散できる。なお本実施例ではスクリーンサイズに対してピッチが充分小さいため、ある１つのプリズムとその近傍のプリズムとは形状、角度が同じであると見なした。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明における光路を示す図である。
【図２】反射光が他のプリズムで全反射する場合の光路を示す図である。
【図３】本発明のフレネルレンズシートを備える表示装置の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例における光路を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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