(57)【要約】【課題】  入射面フレネルレンズシートを用いるプロジェクションＴＶにおいてゴースト光の発生を軽減する。【解決手段】  上記の課題は、少なくとも映像光を投射する映像光源と、該映像光を所定の角度に偏向させるフレネルレンズシートとを備えた背面投射型表示装置であって、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ており、該入射面における映像光の不用な反射光が特定の範囲Ｒに集光され、略前記特定範囲Ｒに光吸収材を設けたことを特徴とする背面投射型表示装置により解決される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも映像光を投射する映像光源と、
該映像光を所定の角度に偏向させるフレネルレンズシートとを備えた背面投射型表示装置であって、
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ており、
該入射面における映像光の不用反射光が特定の範囲Ｒに集光し、
前記特定範囲Ｒに光吸収材を設けたことを特徴とする背面投射型表示装置。
【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の背面投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入射面フレネルレンズシートを用いるリアプロジェクションＴＶに関するものである。より詳しくは、光学中心がスクリーンシートの外にある入射面フレネルレンズシートを用いるリアプロジェクションＴＶ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。
フレネルレンズシートは投射された映像光を偏向する機能を持ち、一般的にはシート主面に対して垂直な方向の観察側に平行出射するよう設計される。従来は出射側に光を屈折させるための円弧状のプリズムが配設された、いわゆる屈折型が多用されてきた。
レンチキュラーレンズシートは例えば入射側にカマボコ状レンズ列を備えており、フレネルレンズシートから出射した映像光を拡散する役割を果たす。また前記レンズの集光部付近以外の場所に光吸収部（以下、ＢＳと称することがある）が設けられ、外光コントラスト改善がなされているのが一般的である。
【０００３】
ＴＶセットはその奥行きを小さくする手段として、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構成が一般に用いられている。またＴＶセットの奥行きを小さくする別の手段として、スクリーンへ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、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、全反射フレネルレンズと称することがある。）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レンズにおいては、映像光がプリズムの入射面で本来意図しない方向に反射し、例えば再びスクリーンに入射し、いわゆるゴースト光となる問題がある。
【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構成が特許文献２に公開されている。しかし文献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、筐体の内壁面などで反射され、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。このような問題を軽減するため、一般にＴＶセット内部の部品、筐体の内壁面などを黒塗りする工夫はなされているが、レンズなどの透明な部品もあるため、このような工夫を適用できない場合もある。
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明は、上記プリズム入射面における映像光の不用な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】
【０００７】
上記課題は、
少なくとも映像光を投射する映像光源と、
該映像光を所定の角度に偏向させるフレネルレンズシートとを備えた背面投射型表示装置であって、
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ており、
該入射面における映像光の不用な反射光が特定の範囲Ｒに集光され、
略前記特定範囲Ｒに光吸収材を設けたことを特徴とする背面投射型表示装置によって達成される。
なお、前記光吸収材は、特定の範囲Ｒを完全にカバーする場合の他に、特定の範囲Ｒの７０％以上をカバーしていれば良く、９０％以上をカバーしているのがより好ましい。
【０００８】
また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ことを特徴とする背面投射型表示装置であれば一層効果が高い。
【発明の効果】
【０００９】
全反射フレネルレンズで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、図２のように不用な反射光が集光する傾向があり、その部分では大きな光量となるため問題である。本発明は前記プリズムの入射面における映像投射光の反射光が集光する性質を利用し、特定の範囲Ｒに積極的に集光するよう設計し、集光部分に光吸収材を設けることにより前記不用な反射光がスクリーンに再入射してゴースト光となることを防ぐものである。
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ぶのでより有効である。
なお、本発明における不用な反射光とは、プリズムの入射面での鏡面反射光を意味しており、プリズム頂点等における拡散反射光などは含まないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明において、映像光源は従来用いられているものならば特に限定はないが、フレネルレンズの入射面における不用な反射光を特定の範囲Ｒに集光させることから、投射レンズ系を１つだけ用いるものであるのが好ましい。この場合、映像発生源としては通常液晶パネルまたはデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などが好適に用いられる。
【００１１】
本発明において用いられるフレネルレンズシートは、入射面側に円弧状単位プリズム群が配設されたものである。単位プリズム群が円弧状に配設されているために、入射面での不用な反射光を、特定の範囲Ｒに集光させることが可能となる。
【００１２】
上記のように、投射レンズ系が１つだけで、フレネルレンズシートが入射面にプリズム群が配設された反射型フレネルレンズを用いた場合には、薄型化のため、投射レンズ系の光軸が、スクリーンの下端よりもさらに下になるように配置されることが多い。この場合は、投射レンズ系の光軸とフレネルレンズの光軸とを一致させるのが好ましいため、フレネルレンズは円弧状のプリズム群の中心がスクリーンの外になるように設計される。
【００１３】
本発明におけるプリズムとは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。
なお本発明ではプリズムの頂角β（図１参照）がフレネルレンズの半径方向の位置によって変化する場合がある。このような場合、図３に示すように成形型の切削バイトで一旦プリズムの片面（例えば入射面）を切削し、その後バイトの先端を回転させてプリズムのもう一方の面（例えば全反射面）を切削することにより、１つの切削バイトでプリズムの頂角が場所によって異なる成形型を製造できる。またバイトを回転するのではなく、一旦切削型から離し（図３で右方向）、バイトの角度を所定の角度に再設定し、再び切削してもよい。
【００１４】
本発明において不用な反射光が集光する特定の範囲Ｒは特定の１点にすることができる。この場合光吸収材をＴＶセット内に配置するスペースが確保しやすい。また、成形型の切削時間を短縮できる点で、プリズムの頂角βはスクリーン全面で一定であることが好ましい。この場合は集光する範囲Ｒを１点にすることが困難なので、前記範囲Ｒを数ｃｍ程度の広がりを持った範囲にすることもできる。この範囲が大きすぎると光吸収材をＴＶセット内に配置するスペースが確保できなくなる恐れがあるが、特に奥行き方向に１０ｃｍ程度以内が好ましい。幅方向に関しては、リアプロジェクションＴＶの場合は余裕があるため、５０ｃｍ程度以内であれば充分である。
【００１５】
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は０°、すなわちシート主面に対して垂直な方向の観察側に平行出射することができる。
プリズムの頂角βをスクリーン全面で一定、かつプリズムの入射面における映像投射光の不用な反射光が略１点に集光する設計とした場合、前記角γを０°とする事が困難である。この場合は例えば出射光を収束光、発散光としたり、垂直方向、水平方向に偏向したりすることもできる。許容される角γの範囲は例えば１〜１０°程度である。この範囲を超えると、スクリーンを見る角度によって映像が暗くなったり、映像光がレンチキュラーレンズシートを通過する際、出射側のＢＳで遮られ、光利用効率が低下したりする場合がある。
【００１６】
レンチキュラーレンズ列が縦長のカマボコ型である場合、前記許容される角γの範囲は垂直方向により広い。従ってフレネルレンズシートから出射する光線が平行出射でない設計においては、水平方向より垂直方向の偏向角を大きくすることが設計の自由度が高い点で好ましい。
【００１７】
以上の通り、プリズムの入射面における映像投射光の不用な反射光が集光する範囲Ｒ、プリズムの頂角β、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それぞれを適便変更可能である。
【実施例】
【００１８】
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について説明する。
投射配置は図４に示す通りである。スクリーンのサイズは、対角約７０インチ（高さ；約８８０ｍｍ、幅；約１５６０ｍｍ）とした。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る。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となっている。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である。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＝７９°、スクリーン下端中央においてα＝６０°となる。
またフレネルレンズシートの入射面には、図１に示すように断面が３角形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。
【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°、各プリズムの入射面における映像光の不用な反射光が特定の範囲Ｒに集光するプリズムの形状を設計した。本実施例では図４に示す通り集光位置を一点とし、その位置を前記交点Ｏの下方側４０ｍｍ、入射側５０ｍｍとした。なおプリズムの屈折率は１．５５である。
【００２０】
その結果、表１に示す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、各プリズムの入射面における映像光の反射光とシート主面に対する垂線とのなす角θが設計された。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
これによりプリズム入射面での不用な反射光が特定の範囲Ｒへ集まることが分る。図５に示すようなミラーによる折り返しを行うＴＶセットの場合、スクリーン下端からの距離４００ｍｍにおいて、不用な反射光は、奥行き６０ｍｍ、幅２９０ｍｍの特定の範囲Ｒに集光することとなり、ＴＶセット内に光吸収材を設けることができる。その結果、不用な反射光を効果的に吸収、抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明におけるフレネルレンズ断面の拡大図である。
【図２】本発明の投射系の概略図である。
【図３】本発明のフレネルレンズを製造するための方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る投射系を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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