JP2003005275A - リアプロジェクションテレビ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高倍率で奥行き薄いリアＰＪＴＶにおいて、ス
クリ−ン４の背面に入光する高い打ち上げ角度χの画像
の光をスクリ−ン面の光軸に平行に補正できるようにす
る。 【解決手段】反射鏡３から反射される打ち上げ角度χの
画像の光をスクリ−ン４の光軸に平行に屈折させる屈折
能力増強させたスクリ−ン構成する複数のフレネルレン
ズを設け、大きなスクリ−ンで奥行きが薄いＰＪＴＶの
画面視野角分布の輝度ピ−クを光軸方向に平行にさせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリ−ンの背面
から画像を投影するリアプロジェクションテレビに関
し、特に、レンチキュラ−レンズシ−トとサ−キュラフ
レネルレンズとで構成されるスクリ−ンとして用い、高
い打ち上げ角度と高倍率の画像を短い投写距離でスクリ
−ンに投写する奥行きの薄いリアプロジェクションテレ
ビに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のリアプロジェクションテ
レビ（リアＰＪＴＶと記す）は、当初は、テレビのブラ
ウン管を箱に内蔵し、ブラウン管の画像を拡大し、拡大
された画像をミラ−等で反射させ、箱の前面にあるスク
リ−ンに写し出す構造であった。しかし、このリアＰＪ
ＴＶは、大画面で多くの人が見れるものの、リアＰＪＴ
Ｖ自身が大型であって、持ち運びおよび設置が容易に行
えないという欠点があった。

【０００３】一方、交通量の観察や規制などの監視、プ
ラントなどの集中管理などのリモ−トコントロ−ルに使
用されるリアＰＪＴＶは、運用上、小型で軽く持ち運び
易いものが要望された。

【０００４】図１１は従来のリアＰＪＴＶの一例を説明
するための構造の概略を示す図である。そして、このリ
アＰＪＴＶは、図１１に示すように、奥行きの薄い箱体
２１の設置面に対し垂直な面である正面に、箱体２１に
比べ比較的に大きなスクリ−ン２２が配置されていた。

【０００５】また、投光ランプを含む映像投射装置２０
は、箱体２１の底部に配置されている。そして、映像投
射装置２０は光源ランプからの光を画像形成部の液晶板
２６の画面に投射し、その画像を投射レンズに入光させ
画像を拡大している。さらに、複数の非球面ミラ−から
なる短い投射結像装置２７は拡大画像を反射を繰り返し
て反射鏡２３に投射させ、その反射光をスクリ−ン２２
に投射させていた。

【０００６】寸法の短い投射結像装置２７は、背面側の
箱体２１の狭い空間部２４に配置されている。また、映
写投射装置２０の画像形成部も小さくするために、ブラ
ウン管の代わりにプラズマディスプレイや液晶板２６な
ど複数の画素をもつものを使用していた。

【０００７】このスクリ−ン２２への反射鏡２３からの
低い入射角θ1（高い打ち上げ角χ）で入光された画像
の光は、スクリ−ン２２の背面にある屈折力の高いサ−
キュラフレネルレンズでスクリ−ン２２の光軸に平行に
させスクリ−ン面にあるレンチキュラ−レンズシ−トに
入光させていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１２は従来のリアＰ
ＪＴＶの課題を説明するためのサ−キュラフレネルレン
ズへの入光する角度の関係を示す図である。しかしなが
ら、サ−キュラフレネルレンズ５においては、図１２に
示すように、フレネルレンズ５から出光する光をスクリ
−ン面のレンチキュラ−レンズに垂直（スクリ−ンの光
軸に平行）にするためには、反射鏡から入光される光の
入射角θ１には限界があるという問題がある。

【０００９】一方、円状のフレネルレンズを製作するに
は、金型で行っているので、αは、抜き勾配として９０
度以下にしなければいけない。そして、現状の金型技術
では、αは８０度、βは４０度およびγは６０度程度で
ある。

【００１０】この樹脂製（屈折率＝１．５）のサ−キュ
ラフレネルレンズ５への入射角θ１の限界角度を試算す
ると、入射角θ１の限度角度は３８度前後となる。この
ことは、図１１のスクリ−ン２２の端部の入射角θ１の
大きさを３８度以上（打ち上げ角χ５２度以下）にしな
ければならない。言い換えれば、スクリ−ン２２と反射
鏡２３との距離を大きくするか、スクリ−ン２２自体を
小さくするしか方法はない。しかし、いずれも、画面の
表示を大きくし全体を奥行き薄くする目的と矛盾するこ
とになる。

【００１１】結局、屈折能力の低いサ−キュラフレネル
レンズでは、図１３に示すように、高い打ち上げ角度
（χ）で入光する画像の光は、スクリ−ン面の光軸と平
行にならず、輝度のピ−クは上方に向いてしまう問題が
ある。

【００１２】従って、本発明の目的は、スクリ−ンの背
面に入光する高い打ち上げ角度χの画像の光をスクリ−
ン面の光軸に平行に補正できるリアプロジェクションテ
レビを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、箱体に
内蔵されるとともに光源ランプからの光を画像形成部に
投射し画像を形成し該画像を投射する映像投射装置と、
出光面側にレンチキュラ−レンズシ−トを入光面側にサ
−キュラフレネルレンズを配置して構成されるとともに
前記箱体の一面に配置されるスクリ−ンと、前記映像投
射装置からの該画像を拡大しながら前記スクリ−ン部材
の背面側の箱体の壁面の反射鏡に拡大画像を投射すると
ともに前記反射鏡からの該反射光を前記スクリ−ンのサ
−キュラフレネルレンズに入光させる投射結像装置と、
前記サ−キュラフレネルレンズに入光される立ち上げ角
度の高い前記画像の光を前記スクリ−ンから該スクリ−
ンの光軸に平行に出光させる補正手段が前記スクリ−ン
に組み込まれているリアプロジェクションテレビョンテ
レビである。

【００１４】また、前記画像形成部は、マトリクス状に
配列したミラ−アレイと、外部からの映像信号により前
記ミラ−アレイの各ミラ−の傾斜状態を制御し照射され
た光を任意に変えるデジタルマイクロミラ−デバイスで
あることが望ましい。

【００１５】一方、第１の前記補正手段は、前記スクリ
−ン部材に組み込まれる他のサ−キュラフレネルレンズ
を備えることが望ましい。そして、前記レンチキラ−レ
ンズの出光側に他のサ−キュラ−フレネルレンズを配置
することが望ましい。また、多方向にも視野角を広げる
ために、前記レンチキュラ−レンズシ−トと前記サ−キ
ュラフレネルレンズとの間に配置される拡散板を備える
ことが望ましい。

【００１６】第２の前記補正手段は、前記サ−キュラフ
レネルレンズの出光側に前記他のサ−キュラ−フレネル
レンズを配置することが望ましい。そして、望ましく
は、前記他のサ−キュラフレネルレンズに拡散剤を含ま
せることとである。

【００１７】また、第３の前記補正手段は、前記サ−キ
ュラ−フレネルレンズの出光側に直線状に溝を切ったリ
ニアフレネルレンズを備えることが望ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施の形態におけるリア
ＰＪＴＶの構成概略を示す断面図である。このリアＰＪ
ＴＶは、図１に示すように、箱体１の奥に内蔵される光
源ランプと該光源ランプからの光を画像形成部である液
晶板あるいはデジタルマイクロミラ−デバイスに投射し
画像を形成し該画像を発散角をもたせ投射する映像投射
装置１ａと、箱体１の正面に配置されレンチキュラ−レ
ンズとサ−キュラフレネルレンズとで構成されるスクリ
−ン４と、映像投射装置１ａからの該画像を複数の非球
面ミラ−２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで反射させ箱体１の壁
面の反射鏡３に拡大画像を投射しその反射光をスクリ−
ン４に入光させる投射結像装置２と、反射鏡３から反射
されスクリ−ン４の背面のサ−キュラフレネルレンズに
入光される立ち上げ角度の高い画像の光をスクリ−ン４
から水平方向に出光させる屈折力の大きい他のフレネル
レンズがスクリ−ン４に組み込まれている。

【００２０】映像投射装置１ａは、画像形成部であるデ
ジタルマイクロミラ−デバイスや液晶板に光を投射する
光源ランプと形成された画像を発散角をもたせ画像を投
射するレンズを備えている。また、投射結像装置２は、
複数のミラ−２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで構成される繰り
返して反射させるミラ−群と、ミラ−２ｄから斜めに反
射した光を反射させスクリ−ン４に投射する反射鏡３を
備えている。

【００２１】一方、デジタルマイクロデバイスは、図面
には示さないが、シリコン基板上に配列した微小のミラ
−の反射方向を電氣的にコントロ−ルしレンズを介して
スクリ−ンに投射することによって画像を表示するもの
である。そして、ミラ−一つが画素の一つに対応し、画
面の隅々までシャ−プな映像が得られることを特徴とし
ている。そして、液晶板のように偏光板による光のロス
がないという利点があり、このリアＰＪＴＶには、液晶
板より適している。

【００２２】なお、課題で説明したように、大きなスク
リ−ンと箱体１の奥行きを薄くしようとすると、打ち上
げ角度χが大きくなり、一枚のサ−キュラフレネルレン
ズだけだと、屈折力が小さく打ち上げ角度χで入光した
光は光軸に平行にならない。すなわち、一枚のフレネル
レンズではその屈折能力に限界がある。そこで、本実施
の形態では、もう一つのサ−キュラフレネルレンズある
いはリニアフレネルレンズを増設し屈折能力を増加させ
たことである。以下、屈折力を増強する補正手段の実施
の形態例を挙げ説明する。

【００２３】図２は本発明のスクリ−ンの第１の実施の
形態を説明するための構成を示す斜視図、図３は図２の
スクリ−ンの部分縦断面図である。このスクリ−ンは、
図２および図３に示すように、レンチキラ−レンズシ−
ト８の前段にサ−キュラフレネルレンズ１０を配置して
いる。このサ−キュラフレネルレンズ１０を設けること
により、サ−キュラフレネルレンズ５に高い打ち上げ角
度χで入光した光は、図３に示すように、サ−キュラフ
レネルレンズ５である程度屈折され、さらに、サ−キュ
ラフレネルレンズ１０によりほぼ水平に屈折される。

【００２４】また、このサ−キュラフレネルレンズ１０
は薄い樹脂シ−トで製作し、レンチキュラ−レンズシ−
ト８に貼り付けるか、または、レンチキュラ−レンズシ
−ト８の出光面に溝を付けても良い。このように、サ−
キュラフレネルレンズ５，１０を２段に設けることによ
り、高い打ち上げ角で入光した発散傾向にある光は、ス
クリ−ンから光軸に対し平行になり、視野角輝度分布
も、図４に示すように、画面の正面に輝度のピ−クに向
けることができる。

【００２５】しかし、もし、この二つのサ−キュラフレ
ネルレンズのままのスクリ−ン構成であると、光線の指
向性が強く、画面の視野角が狭くなるため、水平方向に
光を拡散するレンチキュラ−レンズシ−ト８が配置され
ている。このレンチキュラ−レンズシ−ト８は、図２に
示すように、入光側に、配光特性を水平方向に広げるシ
リンドリカルレンズ６が縦に複数並べられて構成されて
いる。そして、この単一レンズである隣接するシリンド
リカルレンズ６に跨って外方からの光を吸収するブラッ
クストライプ９が施されている。このレンチキュラ−レ
ンズシ−ト８をサ−キュラフレネルレンズ５の出射面に
配置することで、画像の光線にある程度の広がりを持た
せることができる。

【００２６】しかし、単にレンチキュラ−レンズシ−ト
８を配置しただけだと、特定の方向（水平方向）にしか
視野角を広げることができない。そこで、多方向にも視
野角を広げるためにレンチキュラ−レンズシ−ト８自身
を拡散度合い（ＨＡＺＥ）にするか、あるいは、図５に
示すように、サ−キュラフレネルレンズ５とレンチキュ
ラ−レンズシ−ト８との間に高ＨＡＺＥの拡散板７を設
けることが望ましい。

【００２７】図６は本発明のスクリ−ンの第２の実施の
形態を説明するための構成を示す斜視図、図７は図６の
スクリ−ンの部分縦断面図である。このスクリ−ンの構
成は、図６および図７に示すように、初段目のサ−キュ
ラフレネルレンズ５の出光面側にサ−キュラフレネルレ
ンズ１１を配置している。また、このサ−キュラフレネ
ルレンズ１１は、図５に示す拡散板７に溝を付け、サ−
キュラフレネルレンズの構造にすることが望ましい。あ
るいは、例えば、アクリル樹脂によるサ−キュラフレネ
ルレンズ１１のモ−ルド成形時に、この樹脂とは屈折率
の異なる粒径数十ミクロンの粒子を混入させ成形するこ
とである。

【００２８】図８は本発明のスクリ−ンの第３の実施の
形態を説明するための構成を示す斜視図、図９は図８の
スクリ−ンの部分縦断面図、図１０は図９のスクリ−ン
の横断面図である。

【００２９】このスクリ−ンの構成は、図８および図９
に示すように、図１の反射鏡３からの光を入光し屈折す
るサ−キュラフレネルレンズ５と、屈折された光をさら
に屈折するリニアフレネルレンズ１３と、直線状に溝を
切ったリニアフレネルレンズ１３の溝と同じ横方向に伸
びるシリンドリカルレンズ６の複数個が並んで取り付け
られるレンチキュラ−レンズシ−ト８とで構成される。

【００３０】また、このリニアフレネルレンズ１３は、
反射鏡から入光する光を屈折させる作用があり、高い打
ち上げ角で入光する光は光軸に平行に屈折することがで
きる。しかし、水平方向の光に対しては、屈折力はな
く、水平方向の光は分散できない。そこで、図９に示す
よに、上下方向に光が広がるようにレンチキュラ−レン
ズシ−ト８を配置することで、シリンドリカルレンズ６
によって入光した光が上下に分散する。また、シリンド
リカルレンズ６内に入光した光は、反射および透過を繰
り返し水平方向にも出光できるので、図１０に示すよう
に、入光する光は水平方向にも分散され、その結果、視
野角を広げることができる。

【００３１】以上述べたスクリ−ンの構成における実施
の形態のサ−キュラフレネルレンズは、スクリ−ン面に
合わせた大きさで金型で成形していたが、スクリ−ン面
より予め大型に作り、スクリ−ンに必要の大きさに合わ
せて端部を切断する。このように製作されたサ−キュラ
フレネルレンズは、中心から端部へ行く程、より光線の
屈折能力が強くなる。この屈折力を増加させたサ−キュ
ラフレネルレンズを用いれば、通常のサ−キュラフレネ
ルレンズに比べ、高い打ち上げ角で入光する光も容易に
光軸に平行に屈折できるという利点がある。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、反射鏡か
ら反射される打ち上げ角の高い画像の光をスクリ−ンの
光軸に平行に屈折させる屈折能力増強させたスクリ−ン
構成する複数のフレネルレンズを設けることによって、
大きなスクリ−ンで奥行きが薄いＰＪＴＶの画面視野角
分布の輝度ピ−クを光軸方向に補正でき画質が向上する
という効果がある。

【００３３】また、スクリ−ンの構成における組み合わ
せをレンチキュラ−レンズシ−トや拡散板または拡散材
を含むサ−キュラフレネルレンズにすることによって光
軸に平行に出光する光を上下に分散させ、画像が見やす
くなるという効果がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるリアＰＪＴＶの
構成概略を示す断面図である。

【図２】本発明のスクリ−ンの第１の実施の形態を説明
するための構成を示す斜視図である。

【図３】図２のスクリ−ンの部分縦断面図である。

【図４】本発明によるスクリ−ンを用いた場合の画面視
野角分布を示すグラフである。

【図５】図３のスクリ−ンの変形例を説明するための部
分横断面図である。

【図６】本発明のスクリ−ンの第２の実施の形態を説明
するための構成を示す斜視図である。

【図７】図６のスクリ−ンの部分縦断面図である。

【図８】本発明のスクリ−ンの第３の実施の形態を説明
するための構成を示す斜視図である。

【図９】図８のスクリ−ンの部分縦断面図である。

【図１０】図９のスクリ−ンの横断面図である。

【図１１】従来のリアＰＪＴＶの一例を説明するための
構造の概略を示す図である。

【図１２】従来のリアＰＪＴＶの課題を説明するための
サ−キュラフレネルレンズへの入光する角度の関係を示
す図である。

【図１３】従来のスクリ−ンを用いた場合の画面視野角
分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１，２１ 箱体 ２，２７ 投射結像装置 ３，２３ 反射鏡 ４，２２ スクリ−ン ５，１０ サ−キュラフレネルレンズ ６ シリンドリカルレンズ ７ 拡散板 ８ レンチキュラ−レンズシ−ト ９ ブラックストライプ １３ リニアフレネルレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/62 Ｇ０３Ｂ 21/62

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箱体に内蔵されるとともに光源ランプか
   らの光を画像形成部に投射し画像を形成し該画像を投射
   する映像投射装置と、出光面側にレンチキュラ−レンズ
   シ−トを入光面側にサ−キュラフレネルレンズを配置し
   て構成されるとともに前記箱体の一面に配置されるスク
   リ−ンと、前記映像投射装置からの該画像を拡大しなが
   ら前記スクリ−ン部材の背面側の箱体の壁面の反射鏡に
   拡大画像を投射するとともに前記反射鏡からの該反射光
   を前記スクリ−ンのサ−キュラフレネルレンズに入光さ
   せる投射結像装置と、前記サ−キュラフレネルレンズに
   入光される立ち上げ角度の高い前記画像の光を前記スク
   リ−ンから該スクリ−ンの光軸に平行に出光させる補正
   手段が前記スクリ−ンに組み込まれていることを特徴と
   するリアプロジェクションテレビ。
2. 【請求項２】 前記画像形成部は、マトリクス状に配列
   したミラ−アレイと、外部からの映像信号により前記ミ
   ラ−アレイの各ミラ−の傾斜状態を制御し照射された光
   を任意に変えるデジタルマイクロミラ−デバイスである
   ことを特徴とする請求項１記載のリアプロジェクション
   テレビ。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、前記スクリ−ンに組み
   込まれる他のサ−キュラフレネルレンズを備えることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載のリアプロジェ
   クションテレビ。
4. 【請求項４】 前記レンチキュラ−レンズシ−トの出光
   側に前記他のサ−キュラ−フレネルレンズを配置するこ
   とを特徴とする請求項３記載のリアプロジェクションテ
   レビ。
5. 【請求項５】 前記レンチキュラ−レンズシ−トと前記
   サ−キュラフレネルレンズとの間に配置される拡散板を
   備えることを特徴とする請求項４記載のリアプロジェク
   ションテレビ
6. 【請求項６】 前記サ−キュラフレネルレンズの出光側
   に前記他のサ−キュラ−フレネルレンズを配置すること
   を特徴とする請求項３記載のリアプロジェクションテレ
   ビ。
7. 【請求項７】 前記他のサ−キュラフレネルレンズに拡
   散剤を含むことを特徴とする請求項６記載のリアプロジ
   ェクションテレビ。
8. 【請求項８】 前記補正手段は、前記サ−キュラ−フレ
   ネルレンズの出光側に直線状に溝を切ったリニアフレネ
   ルレンズを備えることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載のリアプロジェクションテレビ。