DE10200526A1

DE10200526A1 - Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp

Info

Publication number: DE10200526A1
Application number: DE10200526A
Authority: DE
Inventors: Jun Ogawa
Original assignee: NEC Viewtechnology Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2002-08-14
Also published as: US20020089743A1; US6829088B2; JP2002207254A

Abstract

Ein durch ein Bild modulierter Lichtstrom wird von einem Flüssigkristallprojektor abgestrahlt und auf die Rückfläche des transparenten Schirms projiziert und ein Benutzer kann das Bild an dessen Vorderseite betrachten. Die sägezahnförmige Prismenoberfläche ist an der Rückfläche des transparenten Schirms ausgebildet. Kanten der sägezahnförmigen Prismenoberflächen bilden konzentrische Kreise um einen Mittelpunkt, der als ein Schnittpunkt der optischen Achse des Projektors und einer Verlängerung nach unten des transparenten Schirms gegeben ist. Unter der Bedingung, dass ein Winkel, welcher durch den auftreffenden Lichtstrahl und die optische Achse des Projektors gebildet wird, größer als 40 DEG und kleiner als 90 DEG ist, tritt ein auf eine nach unten weisende Fläche auftreffender Lichtstrahl wirksam in den transparenten Schirm ein. Eine nach oben weisende Fläche reflektiert den auf sie auftreffenden Lichtstrahl total auf die Licht abstrahlende Fläche, wenn die vorstehend genannte Bedingung erfüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp und insbesondere eine Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp, bei der ein durch ein Bild modulierter Lichtstrom auf die Rückfläche eines transparenten Schirms projiziert wird und sich der Betrachter von der Vorderseite des transparenten Schirms her des projizierten Bildes erfreut.

Einige der Bildwiedergabevorrichtungen vom Rückflächenprojektionstyp, die in den ver gangenen Jahren entwickelt worden sind, sind mit eingebauten Bilderzeugungseinheiten versehen, wie beispielsweise Flüssigkristalllichtventilen oder digitalen Spiegelvorrichtun gen. In dem vorstehend genannten Gerät wird der von der Lichtquelle ausgegebene Licht strom durch das Bild, welches in der Bilderzeugungseinheit erzeugt worden ist, moduliert, vom Projektor abgestrahlt und auf die Rückfläche des transparenten Schirms projiziert. Das auf den Schirm projizierte Bild kann von einem Benutzer von der Vorderseite des transparenten Schirms her betrachtet werden.

Wenn jedoch die Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp unter einer solchen Bedingung verwendet wird, dass die optische Achse den transparenten Schirm im rechten Winkel schneidet, kann der Abstand zwischen dem Projektor und dem transparen ten Schirm nicht verkürzt werden und es wird schwierig, die Bildwiedergabevorrichtung dünn zu gestalten. Um das vorstehende Problem zu lösen, besteht der allgemeine Trend, dass der Blickwinkel eines optischen Projektionssystems des Projektors aufgeweitet wird, der Projektor in eine Position unterhalb des transparenten Schirms nach unten verschoben wird und der Lichtstrom, der vom Projektor abgestrahlt wird, auf die Rückfläche des trans parenten Schirms schräg projiziert wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojekti onstyp wird jedoch die Helligkeit des Lichtes, von der Vorderseite des Schirms betrachtet, niedrig und die Qualität des Bildes wird verschlechtert, da der Auftreffwinkel des Licht stroms auf den transparenten Schirm groß wird und dadurch der größere Teil des auftref fenden Lichtstroms an der Rückfläche des transparenten Schirms reflektiert wird und nicht durch diesen hindurch gehen kann.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Bildwiedergabevorrichtung vom Rück flächenprojektionstyp zu schaffen, bei der ein auftreffender Lichtstrom effizient in einen transparenten Schirm übertragen wird, selbst dann, wenn der Auftreffwinkel des Licht stroms größer wird, weil der Blickwinkel eines optischen Projektionssystems aufgeweitet worden ist, und bei dem eine Verschlechterung der Helligkeit und Qualität eines Bildes wegen der Reflektion des auftreffenden Lichtstrahls an der Rückfläche des transparenten Schirms sicher verhindert werden kann und bei dem ein Bild mit ausgezeichneter Qualität betrachtet werden kann.

Gemäß dem Merkmal der Erfindung hat eine Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflä chenprojektionstyp:
einen Projektor zum Abstrahlen eines durch ein Bild modulierten Lichtstroms,
einen transparenten Schirm, auf dessen Rückfläche der vom Projektor abgestrahlte Lichtstrom projiziert wird, und
eine sägezahnartige Prismenoberfläche, die an der Rückfläche des transparenten Schirms ausgebildet ist und die mit mehreren Kanten versehen ist, die zu konzentrischen Kreisen geformt sind, welche um einen Mittelpunkt zentriert sind, der außerhalb des trans parenten Schirms liegt,
wobei die optische Achse des Projektors durch den Mittelpunkt geht, und
ein Lichtstrahl, der auf eine erste, nach unten gewandte Fläche, die jeder der mehre ren Kanten benachbart ist, auftrifft, effizient in den transparenten Schirm übertragen wird und der durch die erste Fläche durchgegangene Lichtstrahl durch eine zweite, nach oben weisende Fläche, die derselben Kante benachbart ist, auf eine Vorderfläche des transpa renten Schirms total reflektiert wird, und zwar für den Fall, dass der Winkel zwischen dem auf die erste Fläche auftreffenden Lichtstrahl und der optischen Achse des Projektors grö ßer als 40° und kleiner als 90° ist.

In der Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp gemäß der Erfindung wird der Lichtstrahl, welcher auf die erste nach unten weisende Fläche, die zu jeder Kante benachbart ist, die auf der sägezahnartigen Prismenoberfläche ausgebildet ist, auftrifft, wirksam in den transparenten Schirm übertragen und durch die zweite, nach oben wei sende und zur selben Kante benachbarten Fläche zu der Vorderfläche des transparenten Schirms total reflektiert, wenn der Winkel, welcher durch die optische Achse des Projek tors und den auf die erste Fläche auftreffenden Lichtstrahl gebildet ist, größer als 40° und kleiner als 90° ist. Selbst für den Fall, dass der Blickwinkel des optischen Projektions systems aufgeweitet ist und dadurch der Auftreffwinkel des Lichtstroms, welcher auf den transparenten Schirm auftrifft, größer wird, wird demgemäß der auftreffende Lichtstrom wirksam in den transparenten Schirm übertragen und kann zu dessen Vorderfläche total reflektiert werden. Eine Verschlechterung der Helligkeit und der Qualität des Bildes wird demgemäß sicher verhindert und der Benutzer kann sich eines Bildes mit ausgezeichneter Qualität erfreuen.

Um die vorstehende Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist ein Winkel α₂, der durch die erste Fläche und eine Linie rechtwinklig zur optischen Achse des Projektors gebildet ist, durch die folgende Gleichung gegeben.

tan α₂ = n₂sin {sin^-1 ((n₃/n₂) sinθ₂ + n₁sinθ₁) + 2α₁} + n₁sinθ₁/
[n₁cosθ₁ - n₂cos {sin^-1((n₃/n₂) sinθ₂ + n₁sinθ₁) + 2α₁}],

wobei der Brechungsindex des ersten Mediums, das mit der sägezahnartigen Prismenober fläche des transparenten Schirms in Berührung gebracht wird, mit n₁ bezeichnet ist, der Brechungsindex des zweiten Mediums, welches den transparenten Schirm bildet, mit n₂ bezeichnet ist, der Brechungsindex des dritten Mediums, welches mit der Vorderseite des transparenten Schirms in Berührung gebracht wird, mit n₃ bezeichnet ist, ein Winkel, der durch den auf die erste Fläche auftreffenden Lichtstrahl und die optische Achse des Pro jektors gebildet wird, mit θ₁ bezeichnet ist, der Brechungswinkel eines an der Vorderfläche des transparenten Schirms abgestrahlten Lichtstrahls mit θ₂ bezeichnet ist, und der Winkel, welcher durch die ersten und zweiten Flächen gebildet wird, mit α₁ bezeichnet ist.

Wenn die Brechungsindizes n₁ bis n₃, der Winkel θ₁, der durch die optische Achse des Projektors und den auf die erste, nach unten weisende Fläche auftreffenden Lichtstrahl gebildet ist etc., in dem Verfahren zur Herstellung der sägezahnartigen Prismenoberfläche vorgegeben sind, wird der Winkel α₂ (der Fresnel-Winkel) aus der vorstehenden Gleichung bestimmt und die Struktur der sägezahnförmigen Prismenoberfläche, bei der verschiedene Nachteile, wie beispielsweise Oberflächenreflexion des Lichtes etc., vermieden werden können, wird eindeutig bestimmt.

Um die vorstehend genannte Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist der Transmissionswir kungsgrad η des auf die sägezahnförmige Prismenoberfläche auftreffenden Lichtstrahls durch die folgende Gleichung gegeben:

η = sinα₂cosα₂ {tan(90° - α₂) + tanθ₁}{(1/tanα₁) - tanθ_1b}

wobei θ_1b der Brechungswinkel des auf die erste nach unten weisende Fläche der säge zahnförmigen Prismenoberfläche auftreffenden Lichtstrahls ist. Wenn α₁ so wie aus der vorstehenden Gleichung bestimmt wird, dass η größer als 1 ist, kann das Bild mit ausge zeichneter Qualität ohne Schwächung seiner Helligkeit erzielt werden.

Darüber hinaus ist es wünschenswert, eine Lichtabsorptionsschicht auszubilden, um exter nes Licht zu absorbieren, welches in den transparenten Schirm durch dessen Vorderfläche an der externen Oberfläche jeder der zweiten, nach oben weisenden Flächen eindringt. Wenn beispielsweise externes Licht in den transparenten Schirm durch dessen Vorderflä che zu der Rückfläche hin eintritt, tritt die Möglichkeit auf, dass das externe Licht durch innere Flächen eines Gehäuses zur Aufnahme des transparenten Schirms diffus gestreut wird und an unregelmäßigen Positionen des Bildes werden unerwünschte Bilder (Störbil der) erzeugt. Wenn jedoch die vorstehend beschriebene Struktur verwendet wird, kann das Ausbilden der unerwünschten Bilder sicher verhindert werden, da das externe Licht durch die Lichtabsorptionsschicht absorbiert wird und nicht zur Rückfläche durchgelassen wird.

Die Erfindung wird nun im Einzelnen anhand der anhängenden Figuren erläutert, in wel chen zeigt:

Fig. 1 eine grundsätzliche Struktur einer Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflä chenprojektionstyp gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 2A einen transparenten Schirm in der Ansicht von hinten, der bei der Bildwiederga bevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp, wie in der Fig. 1 gezeigt, ver wendet wird;

Fig. 2B den in der Fig. 2A gezeigten transparenten Schirm in einer Ansicht im Schnitt entlang der Linie b-b;

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt mit dem optischen Weg des Lichtstrahls, der auf eine sägezahnförmige Prismenoberfläche auftrifft, die an dem in den Fig. 2A, 2B ge zeigten transparenten Schirm ausgebildet ist;

Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt eines Beispiels zum Vergleich, bezogen auf die vorste hend beschriebene Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt der Struktur eines modifizierten transparenten Schirms, auf dessen sägezahnförmiger Prismenoberfläche eine Lichtabsorptionsschicht ausgebildet ist.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung der grundsätzlichen Struktur einer Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektions typ. Die Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp 10 besteht aus einem transparenten Schirm 11 und einem Flüssigkristallprojektor 12 zum Projizieren von Licht auf den Schirm 11. Das projizierte Bild wird von einem Benutzer von der Vorderseite des transparenten Schirms 11 her betrachtet.

Der transparente Schirm 11 hat annähernd die Form einer rechteckigen Platte aus Glas oder einem transparenten Kunststoff und hat an seiner Rückfläche eine sägezahnförmige Prismenoberfläche 15 ausgebildet. Die sägezahnförmige Prismenoberfläche 15 ist mit einer Anzahl von Kanten 15A versehen, die als konzentrische Kreise um einen Mittelpunkt 18 geformt sind, um eine Fresnel-Linse zu bilden, wobei der Mittelpunkt 18 auf einem Schnittpunkt zwischen der optischen Achse 17 des Flüssigkristallprojektors 12 und einer Verlängerung nach unten der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15 liegt.

Der Flüssigkristallprojektor 12 ist aus einer Lichtversorgungseinheit 13, die eine Licht quelle (nicht dargestellt) enthält, und einer Bildausbildungseinheit (nicht dargestellt) und einem Projektionsoptiksystem 14 zum Projizieren des durch das Bild modulierten Licht stroms auf die Rückfläche des transparenten Schirms 11 zusammengesetzt. Der Flüssig kristallprojektor 12 ist so konstruiert, dass der halbe Blickwinkel W, welcher als ein Win kel definiert ist, der durch die optische Achse 17 des Projektors 12 und den am weitesten außen liegenden Lichtstrahl des Lichtstroms, welcher auf den transparenten Schirm 11 projiziert wird, gebildet ist, kleiner als 90° ist.

Fig. 2A ist eine Ansicht von hinten des transparenten Schirms 11 und Fig. 2B ist eine An sicht im Schnitt desselben entlang der Linie b-b.

Wie in der Fig. 2A gezeigt, ist die Oberfläche der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15 aus einer Anzahl von Kanten 15A gebildet, die in konzentrischen Kreisen um den Mittel punkt 18 gebildet sind. Wie in der Fig. 2B gezeigt, steht die Anzahl Kanten 15A an der Rückfläche des transparenten Schirms 11 zur rechten Seite hin vor. Andererseits ist an der Vorderseite des transparenten Schirms 11 eine Licht abstrahlende Fläche 16 mit einer ebe nen Fläche ausgebildet.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Teil aus der Fig. 2B und ist eine Ansicht im Schnitt, die die Wege eines Lichtstrahls zeigt, der auf die sägezahnförmige Prismenoberfläche 15 auftrifft. Wie in der Fig. 3 gezeigt, hat die sägezahnförmige Prismenoberfläche 15 mehrere Prismen, die jeweils aus einer Fläche 15a, die nach unten weist und an eine Kante 15A anschließt, und die andere Fläche 15b, die nach oben weist und an dieselbe Kante 15A anschließt, gebildet sind, wobei der Scheitelwinkel, der durch die Flächen 15a, 15b gebildet ist, mit α₁ gegeben ist. Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2A früher erläutert, ist die Form jeder Kante 15A, von der Seite des Flüssigkristallprojektors 12 aus gesehen, kreisförmig. Nun wird, wie in der Fig. 3 gezeigt, ein Winkel, der durch den Lichtstrahl B₁, der auf die nach unten weisende Fläche 15a auftritt (anders ausgedrückt, der auf die sägezahnförmige Pris menoberfläche 15 auftrifft) und eine Linie 19, die parallel zur optischen Achse 17 des Projektors 12 verläuft, gebildet ist, mit θ₁ bezeichnet und es wird angenommen, dass θ₁ größer als 40° und kleiner als 90° ist. Die bei der Ausführungsform verwendete sägezahn förmige Prismenoberfläche 15 ist so konstruiert, dass, wenn die vorstehend beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, der auf die nach unten weisende Fläche 15a auftreffende Licht strahl B₁ wirksam in den transparenten Schirm 11 eintritt und der auf die nach oben wei sende Fläche 15b auftreffende Lichtstrahl total auf die Licht abstrahlende Fläche 16 re flektiert wird.

Wenn beispielsweise der Lichtstrahl B₁, der in einem Lichtstrom enthalten ist, welcher vom Flüssigkristallprojektor 12 ausgegeben wird, die Fläche 15a an einem Auftreffpunkt schneidet, wird durch den Auftreffpunkt eine Senkrechte auf die Fläche 15a und eine Linie 19 parallel zur optischen Achse 17 des Projektors 12 gezogen. Der Auftreffwinkel des Lichtstrahls B₁ ist mit θ_1a bezeichnet. Wenn der auftreffende Lichtstrahl B₁ der am weites ten außen liegende Lichtstrahl des Lichtstroms ist, welcher vom Projektor 12 ausgegeben worden ist, wird θ₁ gleich der Hälfte des Blickwinkels W des Projektors 12.

Der auf die Fläche 15a mit dem Winkel θ_1a auftreffende Lichtstrahl B₁ tritt wirksam in den transparenten Schirm 11 ein, weil der Auftreffwinkel θ_1a klein ist. Wie in der Fig. 3 ge zeigt, ist der Brechungswinkel des gebrochenen Lichtstrahls mit θ_1b bezeichnet. Darüber hinaus wird der auf die Fläche 15b, welche gegenüber der Fläche 15a liegt, auftreffende Lichtstrahl zu der Licht abstrahlenden Fläche 16 total reflektiert. In diesem Fall ist der Brechungswinkel des an der Licht abstrahlenden Fläche abgestrahlten Lichtstrahls mit θ₂ gegeben.

Um die Funktionen des Eintretens des Lichtstrahls B₁, der auf die nach unten weisende Fläche 15a auftritt, in den transparenten Schirm 11 und die Totalreflexion des auf die nach oben weisende Fläche 15b auftreffenden Lichtstrahls zu der Vorderfläche 16 des transpa renten Schirms 11 hin wirksam zu realisieren, kann die sägezahnförmige Prismenoberflä che 15 gemäß den später erwähnten Gleichungen gestaltet sein.

Das heißt, wenn der Brechungsindex des ersten Mediums (beispielsweise Luft), das mit der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15, die auf dem transparenten Schirm 11 ausgebildet ist, in Berührung gebracht ist, mit n₁ bezeichnet wird, der Brechungsindex des zweiten Mediums, welches den transparenten Schirm 11 bildet, mit n₂ bezeichnet wird, der Bre chungsindex des dritten Mediums (beispielsweise Luft), das mit der Licht abstrahlenden Fläche 16 des transparenten Schirms 11 in Berührung steht, mit n₃ bezeichnet wird, der Winkel, welcher durch die optische Achse 17 und den Lichtstrahl B₁, der auf die nach un ten weisende Fläche 15a auftrifft, mit θ₁ bezeichnet wird, der Brechungswinkel des an der Licht abstrahlenden Fläche 16 des transparenten Schirms, 11 gebrochenen Lichtstrahls mit θ₂ bezeichnet wird, der Scheitelwinkel der Kante 15A, welcher durch die Flächen 15a, 15b gebildet wird, mit α₁ bezeichnet wird, und der Winkel, welcher durch die Licht abstrah lende Fläche 16 und die nach unten weisende Fläche 15a gebildet wird, mit α₂ bezeichnet wird, dann ist tanα₂ durch die folgende Gleichung gegeben:

tanα₂ = n₂sin {sin^-1((n₃/n₂) sinθ₂ + n₁sinθ₁) + 2α₁} + n₁sinθ₁/
[n₁cosθ₁ - n₂cos {sin^-1((n₃/n₂) sinθ₂ + n₁sinθ₁) + 2α₁}].

Der transparente Schirm 11 mit der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15, die die Funktion hat, den auf die nach oben weisende Fläche 15b auftreffenden Lichtstrahl zur Licht abstrahlenden Fläche 16 total zu reflektieren, wenn der Winkel θ₁, der durch den auf die nach unten weisenden Fläche 15a auftreffenden Lichtstrahl B₁ und die optische Achse 17 des Flüssigkristallprojektors 12 gebildet ist, größer als 40° und weniger als 90° ist, kann realisiert werden, indem der Fresnel-Winkel α₂ bestimmt wird, der die vorstehende Glei chung erfüllt. Anzumerken ist, dass die vorstehend genannte Bedingung, welche an den Winkel θ₁ geknüpft ist, automatisch für den Fall erfüllt wird, dass der Winkel, welcher durch den am weitesten außen liegenden Lichtstrahl des vom Projektor 12 ausgegebenen Lichtstroms und die optische Achse 17 des Projektors 12 gebildet wird, 90° ist und der Winkel, der durch den am weitesten innen liegenden Lichtstrahl desselben Lichtstroms und dieselbe optische Achse gebildet wird, 40° ist. Gemäß der vorstehend beschriebenen Struktur kann selbst für den Fall, dass der halbe Blickwinkel B des Projektors 12 kleiner als 90° gemacht ist, und der Flüssigkristallprojektor 12 nahe an den transparenten Schirm 11 in Fig. 1 angenähert ist, der Lichtstrahl B₁, der auf die Rückfläche des transparenten Schirms 11 mit einem großen Auftreffwinkel auftrifft, sicher auf die Licht abstrahlende Fläche 16 gerichtet werden, so dass die Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenpro jektionstyp 10 gemäß der Erfindung noch dünner gemacht werden kann.

Wenn darüber hinaus der Brechungswinkel des auf die nach unten weisende und der Kante 15A benachbarte Fläche 15a auftreffende Lichtstrahl mit θ_1b bezeichnet wird, kann der Lichttransmissionswirkungsgrad η des transparenten Schirms 11 mit der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15 100% gemacht werden und es kann ein zufrieden stellendes Bild erzielt werden, ohne dass die Helligkeit vermindert ist.

Hier wird ein Beispiel zum Vergleich mit der Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflä chenprojektionstyp 10 gemäß der Ausführungsform erläutert. Fig. 4 ist eine vergrößerte Teilansicht im Schnitt eines transparenten Schirms gemäß dem vorstehend genannten Ver gleichsbeispiel. Die Reihenfolge der Anordnung der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15 und der Licht abstrahlenden Fläche 16 ist gegenüber der in der Fig. 3 gezeigten Ausfüh rungsform in dem transparenten Schirm, wie in der Fig. 4 gezeigt ist, umgekehrt, um ein Vergleichsbeispiel zu zeigen.

Der Einfachheit halber wird der in der Fig. 4 gezeigte Strahl B₁ als ein Lichtstrom bezeich net. Der Lichtstrom B₁, der von dem Flüssigkristallprojektor 12 (siehe Fig. 1) ausgegeben wird, erreicht die ebene Oberfläche 16, die als die Licht abstrahlende Fläche 16 des trans parenten Schirms 11 in der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dient, und wird von der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15 nach dem Hindurchgehen durch den transpa renten Schirm 11 nach außen abgestrahlt. In diesem Fall wird der größte Teil des auf die ebene Fläche 16 auftreffenden Lichtstroms B₁ reflektiert, weil der Auftreffwinkel des Lichtstromes B₁ groß ist. Der verbleibende Lichtstrom B₁ tritt in den transparenten Schirm 11 ein, wird durch die Grenzfläche 15b gebeugt und von außen betrachtet. Für den Fall, dass der transparente Schirm 11 von außen betrachtet wird, ist die Helligkeit wegen der Reflexion des Lichtstroms B₁ an der ebenen Oberfläche 16 vermindert und die Qualität des Bildes ist verschlechtert.

Bei der Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp 10 gemäß der Erfin dung wird jedoch, wenn der in der Fig. 3 gezeigte Winkel θ₁ größer als 40° und kleiner als 90° ist, der Lichtstrahl B₁ der auf die nach unten weisende Fläche 15a auftrifft, wirksam in den transparenten Schirm 11 eintreten und durch die nach oben weisende Fläche 15b zu der Licht abstrahlenden Fläche 16 hin total reflektiert. Demgemäß kann, selbst für den Fall, dass der halbe Blickwinkel des Flüssigkristallprojektors 12 größer wird und der Auftreff winkel des Lichtstrahls auf den transparenten Schirm 11 vergrößert wird, der auf den transparenten Schirm 11 auftreffende Lichtstrahl B₁ wirksam durch diesen hindurch gelas sen werden und das Bild, welches klar auf den transparenten Schirm 11 projiziert worden ist, kann vom jenseits des Projektors 12 sitzenden Benutzer betrachtet werden.

Wenn externes Licht, welches auf die vordere (linke) Oberfläche des transparenten Schirms 11 auftrifft, durch diesen hindurch tritt, tritt die Möglichkeit auf, dass externes Licht an den Innenflächen eines Gehäuses zur Aufnahme des transparenten Schirms 11 diffus gestreut wird und unerwünschte Bilder (Störbilder) an unregelmäßigen Positionen auf dem transparenten Schirm 11 ausgebildet werden. Daher sind, wie in der Fig. 5 gezeigt, die nach oben weisenden Flächen 15b, welche den Kanten 15A der sägezahnförmigen Prismenoberfläche 15 benachbart sind, mit schwarzer Farbe gefärbt, um Lichtabsorptions schichten 33 zu bilden. Demgemäß kann externes Licht B₂, welches in den Innenraum des transparenten Schirms 11 eintritt, durch die Lichtabsorptionsschichten 33 sicher absorbiert werden und die Störbilder können unterdrückt werden.

Wie vorstehend erwähnt kann gemäß der Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächen projektionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst für den Fall, dass der Auftreff winkel des auf den transparenten Schirm auftreffenden Lichtstroms wegen dem aufgewei teten Blickwinkel des Projektionsoptiksystems, der von dem dünner gemachten Projektor herrührt, vergrößert wird, der Lichtstrom wirksam in den transparenten Schirm eintreten und total zur Licht abstrahlenden Fläche desselben geführt werden. Demgemäß kann eine Verschlechterung der Helligkeit und der Qualität des Bildes wegen Reflexion des Lichtes an einer Grenzfläche zwischen den Medien sicher verhindert werden und der Benutzer erfreut sich eines Bildes mit ausgezeichneter Qualität.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die spezifische Ausführungsform für eine vollständige und klar Offenbarung beschrieben worden ist, sind die anhängenden Patentan sprüche dadurch nicht begrenzt, sondern sie sind so zu betrachten, dass sie alle Modifika tionen und alternativen Konstruktionen, die dem Fachmann innerhalb der angegebenen grundsätzlichen technischen Lehre einfallen, enthalten.

Claims

1. Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp, mit:
einem Projektor zum Abstrahlen eines durch ein Bild modulierten Licht stroms,
einem transparenten Schirm, auf dessen Rückfläche der vom Projektor ab gestrahlte Lichtstrom projiziert wird, und
einer sägezahnartigen Prismenoberfläche, die an der Rückfläche des trans parenten Schirms ausgebildet ist und die mit mehreren Kanten versehen ist, die zu konzentrischen Kreisen geformt sind, welche um einen Mittelpunkt, der außerhalb des transparenten Schirms liegt, geformt sind;
wobei die optische Achse des Projektors durch den Mittelpunkt geht, und
ein Lichtstrahl, der auf eine erste, nach unten weisende und zu jeder der Anzahl von Kanten benachbarten Fläche auftrifft, wirksam in den transparenten Schirm eintritt und der durch die erste Fläche eingetretene Lichtstrahl durch die zweite, nach oben weisende und zu derselben Kante benachbarte Fläche zu einer Vorderfläche des transparenten Schirms total reflektiert wird, für den Fall, dass ein Winkel, der durch den auf die erste Fläche auftreffenden Lichtstrahl und die opti sche Achse des Projektors gebildet wird, größer als 40° und kleiner als 90° ist.

2. Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp nach Anspruch 1, wo bei:
ein Winkel α₂, der durch die erste Fläche und eine Linie rechtwinklig zur optischen Achse des Projektors gebildet ist, durch die folgende Gleichung gegeben ist:
tan α₂ = n₂sin {sin^-1 ((n₃/n₂) sinθ₂ + n₁sinθ₁) + 2α₁} + n₁sinθ₁/ [n₁cosθ₁ - n₂cos {sin^-1((n₃/n₂) sinθ₂ + n₁sinθ₁) + 2α₁}],
wobei der Brechungsindex eines ersten Mediums, das mit der sägezahnartigen Prismenoberfläche des transparenten Schirms in Berührung gebracht wird, mit n₁ bezeichnet ist, der Brechungsindex eines zweiten Mediums, welches den transpa renten Schirm bildet, mit n₂ bezeichnet ist, der Brechungsindex eines dritten Medi ums, welches mit der Vorderseite des transparenten Schirms in Berührung gebracht wird, mit n₃ bezeichnet ist, ein Winkel, der durch den auf die erste Fläche auftref fenden Lichtstrahl und die optische Achse des Projektors gebildet wird, mit θ₁ be zeichnet ist, ein Brechungswinkel des an der Vorderfläche des transparenten Schirms abgestrahlten Lichtstrahls mit θ₂ bezeichnet ist, und ein Winkel, welcher durch die ersten und zweiten Flächen gebildet ist, mit α₁ bezeichnet ist.

3. Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp nach Anspruch 2, wo bei:
ein Transmissionswirkungsgrad η des auf die sägezahnförmige Prismen oberfläche auftreffenden Lichtstrahls durch die folgende Gleichung gegeben ist:
η = sinα₂cosα₂ {tan(90° - α₂) + tanθ₁}{(1/tanα₁) - tanθ_1b}
wobei θ_1b der Brechungswinkel des auf die erste, nach unten weisende Fläche der sägezahnförmigen Prismenoberfläche auftreffenden Lichtstrahls ist.

4. Bildwiedergabevorrichtung vom Rückflächenprojektionstyp nach Anspruch 1, wo bei:
auf einer Außenfläche der zweiten, nach oben weisenden Fläche eine Licht absorptionsschicht ausgebildet ist, um ein externes Licht zu absorbieren, welches in den transparenten Schirm durch dessen Vorderfläche eintritt.