JP2006018141A - Optical system and rear projection type display apparatus - Google Patents

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孝夫 友野
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崇 阿部
Susumu Takahashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a rear projection type display apparatus thinner in shape without extremely enlarging a projection angle of image light projected from a light source. <P>SOLUTION: The optical system is provided with a transmission type screen 20 for adjusting the direction of incident light, and also, for diffusing the incident light, a projector 12 as the light source for projecting the image light, a mirror 70 for reflecting the image light, and a half mirror 60 for reflecting and also transmitting the image light, the image light projected from the projector 12 is made incident on the half mirror 60 and reflected, then, made incident on the mirror 70 and reflected, thereafter, made incident on the half mirror 60 again, then, transmitted through the half mirror 60, and then, made incident on the transmission type screen 20. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えばリアプロジェクションテレビなどの背面投射型ディスプレイ装置に用いられる光学システムに関するものである。   The present invention relates to an optical system used for a rear projection display device such as a rear projection television.

従来より、このような光学システムを備えた背面投射型ディスプレイ装置として、例えば図5に示すようなリアプロジェクションテレビ1が知られている。
リアプロジェクションテレビ1は、図5に示すように、光源としてのプロジェクタ2から投射される映像光を、例えば2枚のミラー3A,3Bによって反射させて略長方形平板状をなす透過型スクリーン4の背面に入射させることにより、この透過型スクリーン4の前面側に位置する観察者が、透過型スクリーン4を透過して出射する映像光を観察することができるように構成されている。
Conventionally, for example, a rear projection television 1 as shown in FIG. 5 is known as a rear projection display device provided with such an optical system.
As shown in FIG. 5, the rear projection television 1 reflects the image light projected from a projector 2 as a light source by, for example, two mirrors 3A and 3B to form a substantially rectangular flat plate-like back surface. , The observer positioned on the front side of the transmissive screen 4 can observe the image light transmitted through the transmissive screen 4 and emitted.

透過型スクリーン4は、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部を有するフレネルレンズと、このフレネルレンズからの出射光をスクリーンの左右方向(水平方向)に拡散させる拡散レンズ部を有するレンチキュラーレンズシート(拡散レンズシート)と、このレンチキュラーレンズシートからの出射光をスクリーンの上下方向(垂直方向)に拡散させる拡散層とを備えている(例えば特許文献1参照)。
透過型スクリーン4の背面に入射する映像光は、まず、フレネルレンズにより略平行光となり、次いで、レンチキュラーレンズシートによりスクリーンの左右方向に拡散するとともに拡散層によりスクリーンの上下方向に拡散する。これにより、スクリーン左右方向及び上下方向の視野角が制御される。
特開2002−174703号公報
The transmissive screen 4 includes a Fresnel lens having a Fresnel lens portion that adjusts the direction of incident light to be emitted light, and a diffusion lens portion that diffuses the emitted light from the Fresnel lens in the left-right direction (horizontal direction) of the screen. A lenticular lens sheet (diffuse lens sheet) and a diffusion layer that diffuses light emitted from the lenticular lens sheet in the vertical direction (vertical direction) of the screen (see, for example, Patent Document 1).
The image light incident on the back surface of the transmissive screen 4 is first converted into substantially parallel light by the Fresnel lens, and then diffused in the horizontal direction of the screen by the lenticular lens sheet and diffused in the vertical direction of the screen by the diffusion layer. Thereby, the viewing angles in the horizontal direction and the vertical direction of the screen are controlled.
JP 2002-174703 A

上記のようなリアプロジェクションテレビ1においては、透過型スクリーン4の背面に映像光を入射させるための光学系の占める空間が大きいため、例えば2枚のミラー3A,3Bによってプロジェクタ2から投射される映像光の光路を偏向させて、プロジェクタ2を透過型スクリーン4とミラー3Bとの間の領域から下方側に外れた領域に配置することにより、奥行きを極力小さくして薄型化を図るようにしている。   In the rear projection television 1 as described above, since the space occupied by the optical system for allowing the image light to enter the back surface of the transmission screen 4 is large, for example, the image projected from the projector 2 by the two mirrors 3A and 3B. By deflecting the optical path of the light, the projector 2 is arranged in a region deviating downward from the region between the transmissive screen 4 and the mirror 3B, thereby reducing the depth as much as possible and reducing the thickness. .

ところで、プロジェクタ2は、透過型スクリーン4におけるフレネルレンズの光軸5A上に配置されるものであり、また、このフレネルレンズの光軸5Aは、一般にフレネルレンズのレンズ本体の中心5Bと一致させられている。
そのため、映像光の光路を偏向させるミラー3A,3Bのうち、透過型スクリーン4の背面に対向配置されるミラー3Bを、透過型スクリーン4に対して大きな傾斜角で傾斜させなければ、他のミラー3Aがプロジェクタ2から投射される映像光の光路に干渉しないようにすることができず、これに起因してリアプロジェクションテレビ1の奥行きを小さくすることに限界が生じていた。つまり、ミラー3Bを傾斜させた分だけ、リアプロジェクションテレビ1の奥行きを大きく確保しなければならないことになり、このミラー3Bの傾斜が、リアプロジェクションテレビ1の薄型化を図る上での大きな障害となっていたのである。
By the way, the projector 2 is disposed on the optical axis 5A of the Fresnel lens in the transmissive screen 4, and the optical axis 5A of the Fresnel lens is generally aligned with the center 5B of the lens body of the Fresnel lens. ing.
For this reason, of the mirrors 3A and 3B that deflect the optical path of the image light, the mirror 3B that is opposed to the back surface of the transmissive screen 4 is not tilted at a large tilt angle with respect to the transmissive screen 4, so that 3A cannot be prevented from interfering with the optical path of the image light projected from the projector 2, and as a result, there is a limit in reducing the depth of the rear projection television 1. In other words, the depth of the rear projection television 1 must be secured by the amount of the inclination of the mirror 3B, and this inclination of the mirror 3B is a major obstacle to reducing the thickness of the rear projection television 1. It was.

これに対して最近では、光軸5Aがレンズ本体の中心5Bから外れた位置を通るように配置されたフレネルレンズを用いて透過型スクリーン4を構成し、このようなフレネルレンズの光軸5A上にプロジェクタ2を配置することにより、透過型スクリーン4の背面に入射する映像光の入射角度を大きくして、上記ミラー3Bの傾斜を緩やかにし、リアプロジェクションテレビ1の薄型化を図ることが考えられている。
しかしながら、このような場合において、より一層の薄型化のために上記入射角度を大きくしすぎると、これにともなってプロジェクタ2が映像光を投射するときの投射角度も大きくなりすぎるので、プロジェクタ2の投射レンズにかかる負荷が非常に大きくなってしまうという問題がある。
On the other hand, recently, a transmissive screen 4 is formed using a Fresnel lens arranged so that the optical axis 5A passes through a position deviated from the center 5B of the lens body, and on the optical axis 5A of such a Fresnel lens. It is conceivable that the rear projection television 1 can be thinned by disposing the projector 2 in such a manner that the incident angle of the image light incident on the back surface of the transmissive screen 4 is increased, the inclination of the mirror 3B is made gentle. ing.
However, in such a case, if the incident angle is increased too much in order to further reduce the thickness, the projection angle when the projector 2 projects the image light also increases accordingly. There is a problem that the load applied to the projection lens becomes very large.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、光源が映像光を投射するときの投射角度を大きくしすぎることなく、背面投射型ディスプレイ装置の薄型化を図ることができる光学システムと、この光学システムを用いた背面投射型ディスプレイ装置とを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an optical system capable of reducing the thickness of a rear projection display device without excessively increasing a projection angle when a light source projects image light. An object of the present invention is to provide a rear projection display device using an optical system.

上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明による光学システムは、入射光の方向を整えるとともにこの入射光を拡散させる透過型スクリーンと、映像光を投射する光源と、前記映像光を反射させるミラーと、前記映像光を反射させるとともに透過させるハーフミラーとを備え、前記光源から投射された映像光が、前記ハーフミラーに入射してこのハーフミラーで反射してから、前記ミラーに入射してこのミラーで反射した後に、前記ハーフミラーに再度入射してこのハーフミラーを透過することにより、前記透過型スクリーンに入射するように構成されていることを特徴としている。
また、本発明による背面投射型ディスプレイ装置は、本発明の光学システムを備えていることを特徴としている。
In order to solve the above problems and achieve such an object, an optical system according to the present invention includes a transmissive screen for adjusting the direction of incident light and diffusing the incident light, a light source for projecting image light, and the like. A mirror that reflects the image light and a half mirror that reflects and transmits the image light, and the image light projected from the light source is incident on the half mirror and reflected by the half mirror. After being incident on the mirror and reflected by the mirror, the light is incident again on the half-mirror and transmitted through the half-mirror so as to be incident on the transmissive screen.
A rear projection display device according to the present invention includes the optical system according to the present invention.

本発明の光学システムでは、ハーフミラーに一旦入射して反射した映像光が、透過型スクリーンの背面に対向配置されるミラーで反射した後に、同じハーフミラーに再度入射して透過することにより、透過型スクリーンの背面に入射するようになっている。
そのため、このハーフミラーが、透過型スクリーンの背面に対向配置されて、光源から投射される映像光の光路に干渉している場合であったとしても、背面投射型ディスプレイ装置としての機能を十分に得ることが可能になるので、透過型スクリーンの背面に対向配置される上記ミラーの傾斜を緩やかにして、背面投射型ディスプレイ装置の薄型化を図ることができる。また、透過型スクリーンの背面に入射する映像光の入射角度を大きくしすぎなくても、つまり、光源が映像光を投射するときの投射角度を大きくしすぎなくても、背面投射型ディスプレイ装置の薄型化を図ることができるため、光源の投射レンズに対して無理な負荷がかかりにくくすることもできる。
In the optical system of the present invention, the image light once incident on and reflected by the half mirror is reflected by the mirror disposed opposite to the back surface of the transmission screen, and then incident again on the same half mirror to be transmitted. It is incident on the back of the mold screen.
Therefore, even if this half mirror is disposed opposite to the rear surface of the transmissive screen and interferes with the optical path of the image light projected from the light source, the function as a rear projection display device is sufficiently obtained. Therefore, it is possible to make the rear projection display device thinner by reducing the inclination of the mirror disposed opposite to the rear surface of the transmissive screen. Further, even if the incident angle of the image light incident on the rear surface of the transmissive screen is not increased too much, that is, the projection angle when the light source projects the image light is not increased too much, the rear projection display device Since the thickness can be reduced, it is possible to make it difficult to apply an excessive load to the projection lens of the light source.

また、本発明は、前記映像光が前記ハーフミラーに入射してこのハーフミラーで反射するときに、前記ハーフミラーを透過する前記映像光の透過成分を遮光するための遮光手段を備えていることが好ましい。
光源から投射される映像光が一旦ハーフミラーに入射して反射するときに、このハーフミラーを透過する映像光の透過成分は、スクリーン上にゴーストを生じさせる原因となるおそれがあるため、上記のような遮光手段を、透過型スクリーンとこの透過型スクリーンの背面に対向配置されるハーフミラーとの間に配置することにより、上記透過成分が透過型スクリーンに入射することがなくなり、スクリーン上で観察されるゴーストの発生を確実に抑制することができる。
Further, the present invention includes a light shielding means for shielding a transmission component of the video light transmitted through the half mirror when the video light is incident on the half mirror and reflected by the half mirror. Is preferred.
When the image light projected from the light source is once incident on the half mirror and reflected, the transmission component of the image light transmitted through the half mirror may cause a ghost on the screen. By arranging such a light shielding means between the transmissive screen and the half mirror disposed opposite to the rear surface of the transmissive screen, the transmissive component is not incident on the transmissive screen and is observed on the screen. Generation of ghosts can be reliably suppressed.

以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態による光学システムを備えた背面投射型ディスプレイ装置としてのリアプロジェクションテレビ10は、図1に示すように、筐体11と、前面側(図1中の右側)を筐体11の外部へ露出させるとともに背面側(図1中の左側)を筐体11の内部へ露出させた略長方形平板状をなす透過型スクリーン20と、筐体11内に配置され、透過型スクリーン20の背面に対して映像光を投射する光源としてのプロジェクタ12と、同じく筐体11内に配置され、プロジェクタ12から投射される映像光の光路を偏向させるハーフミラー60及びミラー70と、さらに同じく筐体11内に配置され、後述する遮光手段としてのルーバー80とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the rear projection television 10 as a rear projection display device including the optical system according to the present embodiment has a housing 11 and a front side (right side in FIG. 1) to the outside of the housing 11. A transmissive screen 20 having a substantially rectangular plate shape with the back side (left side in FIG. 1) exposed to the inside of the housing 11 and the rear surface of the transmissive screen 20 disposed in the housing 11. The projector 12 as a light source for projecting image light in the same manner, the half mirror 60 and the mirror 70 which are arranged in the housing 11 and deflect the optical path of the image light projected from the projector 12, and also in the housing 11. Arranged and provided with a louver 80 as a light shielding means described later.

透過型スクリーン20は、図2に示すように、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部33を有するフレネルレンズ30と、このフレネルレンズ30からの出射光をスクリーンの左右方向(水平方向)に拡散させる拡散レンズ部44を有するレンチキュラーレンズシート(拡散レンズシート)40と、このレンチキュラーレンズシート40からの出射光をスクリーンの上下方向(垂直方向)に拡散させる拡散層50とを備えている。
これらフレネルレンズ30、レンチキュラーレンズシート40、拡散層50は、透過型スクリーン20の背面側(図2中の左側)から前面側(図2中の右側)にかけて順次配置されているとともに、互いに略平行となるように配置されている。
As shown in FIG. 2, the transmissive screen 20 has a Fresnel lens 30 having a Fresnel lens portion 33 that adjusts the direction of incident light and outputs the light, and the light emitted from the Fresnel lens 30 in the horizontal direction of the screen (horizontal A lenticular lens sheet (diffusing lens sheet) 40 having a diffusing lens portion 44 that diffuses in the direction), and a diffusion layer 50 that diffuses light emitted from the lenticular lens sheet 40 in the vertical direction (vertical direction) of the screen. Yes.
The Fresnel lens 30, the lenticular lens sheet 40, and the diffusion layer 50 are sequentially arranged from the back side (left side in FIG. 2) to the front side (right side in FIG. 2) of the transmissive screen 20, and are substantially parallel to each other. It is arranged to become.

フレネルレンズ30のレンズ本体31は、図2に示すように、略長方形平板状をなすレンズ基板32におけるレンチキュラーレンズシート40側を向く片面(透過型スクリーン20の前面側を向く片面)に、フレネルレンズ部33が設けられることによって構成されている。このフレネルレンズ部33は、同心円状の凹凸からなり、レンズ本体31の出射面側に位置させられている。すなわち、このフレネルレンズ30は、入射する映像光がレンズ基板32を透過してからフレネルレンズ部33の屈折面で屈折させられることにより、その方向が整えられて略平行光として出射される、いわゆる透過型フレネルレンズ30となっている。
また、本実施形態において、フレネルレンズ部33の凹凸がなす同心円の中心を通ってレンズ本体31の法線に沿う方向、つまり、フレネルレンズ30の光軸P1は、図2に示すように、レンズ本体31の中心P2を通るレンズ本体31の短辺に沿う方向においてレンズ本体31の長辺よりも外側でレンズ本体31から外れた位置を通るように配置されている。
As shown in FIG. 2, the lens body 31 of the Fresnel lens 30 has a Fresnel lens on one side facing the lenticular lens sheet 40 side (one side facing the front side of the transmissive screen 20) in a lens substrate 32 having a substantially rectangular flat plate shape. The portion 33 is provided. The Fresnel lens portion 33 is formed of concentric concavities and convexities and is located on the exit surface side of the lens body 31. That is, the Fresnel lens 30 is so-called that the incident video light passes through the lens substrate 32 and is refracted by the refracting surface of the Fresnel lens portion 33 so that its direction is adjusted and emitted as substantially parallel light. A transmissive Fresnel lens 30 is formed.
In the present embodiment, the direction along the normal line of the lens body 31 through the center of the concentric circle formed by the irregularities of the Fresnel lens portion 33, that is, the optical axis P1 of the Fresnel lens 30 is as shown in FIG. In the direction along the short side of the lens body 31 passing through the center P <b> 2 of the body 31, the lens body 31 is disposed outside the long side of the lens body 31 and away from the lens body 31.

上記のような構成とされたフレネルレンズ30は、その光軸P1を例えば下方側に位置させるようにして透過型スクリーン20に備えられている。
そして、プロジェクタ12から投射される映像光を透過型スクリーン20の背面に入射させる、つまり、プロジェクタ12から投射される映像光を透過型スクリーン20の背面側に位置するフレネルレンズ30に入射させると、このフレネルレンズ30は、入射した映像光の方向を整えて略平行光としてからレンチキュラーレンズシート40に向けて出射する。
The Fresnel lens 30 configured as described above is provided in the transmissive screen 20 so that its optical axis P1 is positioned on the lower side, for example.
Then, when the image light projected from the projector 12 is incident on the back surface of the transmissive screen 20, that is, when the image light projected from the projector 12 is incident on the Fresnel lens 30 positioned on the back surface side of the transmissive screen 20, The Fresnel lens 30 adjusts the direction of the incident image light to be substantially parallel light, and then emits the light toward the lenticular lens sheet 40.

レンチキュラーレンズシート40のシート本体41は、図2に示すように、略長方形平
板状をなすシート基板42におけるフレネルレンズ30側を向く片面(透過型スクリーン20の背面側を向く片面)に、拡散レンズ部44が設けられ、かつ、シート基板42における拡散層50側を向く片面(透過型スクリーン20の前面側を向く片面)に、遮光部45が設けられることによって構成されている。
As shown in FIG. 2, the sheet main body 41 of the lenticular lens sheet 40 has a diffusion lens on one side facing the Fresnel lens 30 side (one side facing the back side of the transmissive screen 20) of the sheet substrate 42 having a substantially rectangular flat plate shape. The light shielding part 45 is provided on one side facing the diffusion layer 50 side of the sheet substrate 42 (one side facing the front side of the transmissive screen 20).

拡散レンズ部44は、略半円柱状をなす複数のシリンドリカルレンズ(単位レンズ)43が互いに略平行となるように配列されてなり、シート本体41の入射面側に位置させられている。
この拡散レンズ部44を構成する複数のシリンドリカルレンズ43は、その長さ方向をスクリーンの上下方向(垂直方向)に略一致させており、フレネルレンズ30から出射される映像光がレンチキュラーレンズシート40に入射すると、このレンチキュラーレンズシート40は、入射した映像光をスクリーンの左右方向(水平方向)で集光・拡散してストライプ状の光としてから拡散層50に向けて出射する。なお、図2においては、説明上分かりやすくするため、シリンドリカルレンズ43の長さ方向をスクリーンの上下方向(垂直方向)ではなく左右方向(水平方向)に略一致させて示してある。
The diffusing lens portion 44 is formed by arranging a plurality of cylindrical lenses (unit lenses) 43 having a substantially semi-cylindrical shape so as to be substantially parallel to each other, and is positioned on the incident surface side of the sheet main body 41.
The plurality of cylindrical lenses 43 constituting the diffusing lens portion 44 have their length directions substantially aligned with the vertical direction (vertical direction) of the screen, and the image light emitted from the Fresnel lens 30 is applied to the lenticular lens sheet 40. When incident, the lenticular lens sheet 40 collects and diffuses the incident video light in the left-right direction (horizontal direction) of the screen to form striped light and then emits it toward the diffusion layer 50. In FIG. 2, for ease of explanation, the length direction of the cylindrical lens 43 is shown to substantially coincide with the horizontal direction (horizontal direction) rather than the vertical direction (vertical direction) of the screen.

遮光部(BS=ブラック・ストライプ)45は、複数のシリンドリカルレンズ43によるストライプ状の非集光部を遮光するように、シート本体41の出射面側に位置させられている。
これに対し、複数のシリンドリカルレンズ43によるストライプ状の集光部に対応する領域は、シート本体41の出射面側に位置させられた通過部46とされており、シリンドリカルレンズ43によって集光した映像光が、この通過部46を通過するようにして拡散することになる。
The light shielding part (BS = black stripe) 45 is positioned on the exit surface side of the sheet main body 41 so as to shield the stripe-shaped non-condensing part by the plurality of cylindrical lenses 43.
On the other hand, the region corresponding to the stripe-shaped condensing part by the plurality of cylindrical lenses 43 is a passing part 46 positioned on the exit surface side of the sheet main body 41, and the image condensed by the cylindrical lens 43. Light is diffused so as to pass through the passage 46.

拡散層50は、略長方形平板状をなす基材中に拡散材が分散配置されることによって構成されており、レンチキュラーレンズシート40から出射される映像光が拡散層50に入射すると、この拡散層50は、入射した映像光をスクリーンの上下方向(垂直方向)へ拡散してから透過型スクリーン20の前面側に向けて出射する。   The diffusion layer 50 is configured by dispersing and diffusing a diffusing material in a substrate having a substantially rectangular flat plate shape. When image light emitted from the lenticular lens sheet 40 enters the diffusion layer 50, the diffusion layer 50 is formed. 50 diffuses the incident video light in the vertical direction (vertical direction) of the screen and then emits the light toward the front side of the transmissive screen 20.

ここで、上記のような透過型スクリーン20を備えたリアプロジェクションテレビ10において、プロジェクタ12から投射される映像光の光路をハーフミラー60及びミラー70によって偏向させていない状態を考えると、プロジェクタ12は、フレネルレンズ30の光軸P1上に配置されるために、図1中の2点鎖線で示すように透過型スクリーン20の背面に対向する領域から例えば下方側に外れた領域に配置された状態となっている。
そして、このような配置とされるプロジェクタ12から投射される映像光の光路を、透過型スクリーン20の背面に対向配置されるミラー70と後述するハーフミラー60とによって偏向させることにより、図1に示すように、プロジェクタ12が、筐体11内において透過型スクリーン20とミラー70との間の領域から例えば下方側に外れた領域に配置されている。
Here, in the rear projection television 10 provided with the transmissive screen 20 as described above, when the state in which the optical path of the image light projected from the projector 12 is not deflected by the half mirror 60 and the mirror 70 is considered, In order to be arranged on the optical axis P1 of the Fresnel lens 30, as shown by a two-dot chain line in FIG. It has become.
Then, the optical path of the image light projected from the projector 12 having such an arrangement is deflected by a mirror 70 arranged opposite to the back surface of the transmission screen 20 and a half mirror 60 described later, so that FIG. As shown in the figure, the projector 12 is disposed in a region in the casing 11 that is, for example, deviated downward from the region between the transmissive screen 20 and the mirror 70.

ハーフミラー(半透明鏡とも言う)60は、映像光が入射する入射面に、例えば誘電体からなる蒸着膜や、例えばクロムやアルミなどの金属からなる蒸着膜が形成されることによって構成されたものであり、入射する映像光を反射させるとともに透過させる機能を有している。これにより、プロジェクタ12から投射されてハーフミラー60に入射する映像光は、ハーフミラー60で反射する反射成分と、ハーフミラー60を透過する透過成分とに分けられる。
また、ハーフミラー60は、透過型スクリーン20とこの透過型スクリーン20の背面に対向配置されるミラー70との間に配置されることにより、ミラー70と同じく透過型スクリーン20の背面に対向配置されている。そのため、透過型スクリーン20の背面に対向配置されるミラー70は、実際には、ハーフミラー60の入射面に対向配置されていることになる。
The half mirror (also referred to as a semi-transparent mirror) 60 is configured by forming a vapor deposition film made of, for example, a dielectric or a vapor deposition film made of a metal such as chromium or aluminum on an incident surface on which image light is incident. It has a function of reflecting and transmitting incident video light. Thereby, the image light projected from the projector 12 and incident on the half mirror 60 is divided into a reflection component reflected by the half mirror 60 and a transmission component transmitted through the half mirror 60.
The half mirror 60 is disposed between the transmissive screen 20 and the mirror 70 disposed opposite to the rear surface of the transmissive screen 20, so that the half mirror 60 is disposed opposite to the rear surface of the transmissive screen 20 in the same manner as the mirror 70. ing. For this reason, the mirror 70 disposed opposite to the rear surface of the transmissive screen 20 is actually disposed opposite to the incident surface of the half mirror 60.

さらに、ハーフミラー60と透過型スクリーン20との間には、図1及び図3に示すように、プロジェクタ12から投射された映像光がハーフミラー60に最初に入射するときに生じる映像光の透過成分を遮光するための遮光手段として、ルーバー80が配置されている。
ルーバー80は、その厚み方向に沿って延在する複数の隔壁81が、例えば格子状や同心円状に配列されることによって構成されている。ルーバー80における複数の隔壁81のピッチは、所定範囲の入射角度でルーバー80に入射する映像光を透過させずに隔壁81で吸収することができるように設定されている、つまり、プロジェクタ12から投射された映像光がハーフミラー60に最初に入射するときに生じる映像光の透過成分を遮光することができるように設定されている。
Further, between the half mirror 60 and the transmissive screen 20, as shown in FIGS. 1 and 3, the transmission of the image light generated when the image light projected from the projector 12 first enters the half mirror 60. A louver 80 is arranged as a light shielding means for shielding the components.
The louver 80 is configured by arranging a plurality of partition walls 81 extending in the thickness direction in a lattice shape or a concentric shape, for example. The pitch of the plurality of partition walls 81 in the louver 80 is set so that the image light incident on the louver 80 at a predetermined range of incident angles can be absorbed by the partition wall 81 without being transmitted, that is, projected from the projector 12. The transmission component of the image light generated when the image light that has been incident on the half mirror 60 for the first time can be shielded.

次に、プロジェクタ12から所定の投射角度で投射された映像光が、透過型スクリーン20の背面に入射するまでの光路について説明する。
図1及び図3に示すように、プロジェクタ12から投射された映像光は、まず、透過型スクリーン20の背面に対向配置されたハーフミラー60に最初に入射する。なお、プロジェクタ12から投射された映像光が、少なくとも1枚のミラーによって反射させられてから、ハーフミラー60に最初に入射するようにしてもよい。ここで、ハーフミラー60に最初に入射した映像光は、ハーフミラー60で反射する反射成分と、ハーフミラー60を透過する透過成分とに分けられる。
Next, an optical path until video light projected at a predetermined projection angle from the projector 12 enters the back surface of the transmissive screen 20 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 3, the image light projected from the projector 12 first enters the half mirror 60 disposed opposite to the back surface of the transmissive screen 20. Note that the image light projected from the projector 12 may be first incident on the half mirror 60 after being reflected by at least one mirror. Here, the image light first incident on the half mirror 60 is divided into a reflection component reflected by the half mirror 60 and a transmission component transmitted through the half mirror 60.

ハーフミラー60を透過した映像光の透過成分は、ハーフミラー60と透過型スクリーン20との間に配置されたルーバー80に入射するが、ルーバー80における複数の隔壁81によって吸収されるため、この映像光の透過成分が透過型スクリーン20の背面に入射することはない。
一方、ハーフミラー60で反射した映像光の反射成分は、ハーフミラー60の入射面に対向配置された(透過型スクリーン20の背面に対向配置された)ミラー70に入射し、このミラー70で反射する。
The transmissive component of the image light transmitted through the half mirror 60 is incident on the louver 80 disposed between the half mirror 60 and the transmissive screen 20, but is absorbed by the plurality of partition walls 81 in the louver 80. A light transmission component does not enter the back surface of the transmission screen 20.
On the other hand, the reflected component of the image light reflected by the half mirror 60 is incident on the mirror 70 disposed opposite to the incident surface of the half mirror 60 (disposed opposite the rear surface of the transmissive screen 20) and reflected by the mirror 70. To do.

ミラー70で反射した映像光は、ハーフミラー60に再度入射して、このハーフミラー60を透過することにより、ハーフミラー60と透過型スクリーン20との間に配置されたルーバー80に入射する。
このとき、ルーバー80に入射した映像光は、プロジェクタ12から投射された映像光がハーフミラー60に最初に入射するときに生じる透過成分よりもルーバー80への入射角度が小さくなっているため、複数の隔壁81によってすべてが吸収されることなくルーバー80を透過する。そして、このルーバー80を透過した映像光が、透過型スクリーン20の背面に入射するのである。
The image light reflected by the mirror 70 is incident on the half mirror 60 again and is transmitted through the half mirror 60, thereby entering the louver 80 disposed between the half mirror 60 and the transmission screen 20.
At this time, the image light incident on the louver 80 has a smaller incident angle on the louver 80 than the transmission component generated when the image light projected from the projector 12 first enters the half mirror 60. All of the light passes through the louver 80 without being absorbed by the partition wall 81. Then, the image light transmitted through the louver 80 is incident on the back surface of the transmissive screen 20.

以上のような構成とされた本実施形態による光学システムを備えたリアプロジェクションテレビ10では、ハーフミラー60に一旦入射して反射した映像光が、透過型スクリーン20の背面に対向配置されるミラー70で反射した後に、同じハーフミラー60に再度入射して透過することにより、透過型スクリーン20の背面に入射するようになっている。
そのため、このハーフミラー60が、透過型スクリーン20の背面に対向配置されて、プロジェクタ12から投射される映像光の光路に干渉していたとしても、リアプロジェクションテレビ10としての機能を損なうことがないので、透過型スクリーン20の背面に対向配置される(ハーフミラー60の入射面に対向配置される)ミラー70の傾斜を非常に緩やかにして、リアプロジェクションテレビ10の薄型化を実現することができる。
In the rear projection television 10 equipped with the optical system according to the present embodiment having the above-described configuration, the image light that is once incident on the half mirror 60 and reflected is reflected on the rear surface of the transmission screen 20 by the mirror 70. Then, the light is incident again on the same half mirror 60 and then transmitted, so that it is incident on the back surface of the transmissive screen 20.
Therefore, even if the half mirror 60 is disposed opposite to the rear surface of the transmissive screen 20 and interferes with the optical path of the image light projected from the projector 12, the function as the rear projection television 10 is not impaired. Therefore, the rear projection television 10 can be thinned by making the inclination of the mirror 70 opposed to the rear surface of the transmission screen 20 (opposed to the incident surface of the half mirror 60) very gentle. .

なお、図1及び図3では、ミラー70がわずかに傾斜したものとして記載されているが、本実施形態においては、フレネルレンズ30の光軸P1がレンズ本体31から外れた位置を通るように配置されていることから、このミラー70を透過型スクリーン20に対して略平行となるように配置して、リアプロジェクションテレビ10のより一層の薄型化を図ることも可能である。   1 and 3, the mirror 70 is described as being slightly inclined. However, in the present embodiment, the optical axis P1 of the Fresnel lens 30 is disposed so as to pass a position away from the lens body 31. Therefore, it is possible to further reduce the thickness of the rear projection television 10 by arranging the mirror 70 so as to be substantially parallel to the transmission screen 20.

また、上記のようにリアプロジェクションテレビ10の薄型化が可能であると、透過型スクリーン20の背面に入射する映像光の入射角度を無理に大きくする必要がなくなる、換言すれば、プロジェクタ12が映像光を投射するときの投射角度を無理に大きくする必要がなくなるため、プロジェクタ12の投射レンズに対して無理な負荷がかからないような光学システムの設計ができるという効果を得ることも可能である。   Further, if the rear projection television 10 can be thinned as described above, it is not necessary to forcibly increase the incident angle of the image light incident on the back surface of the transmissive screen 20, in other words, the projector 12 can display the image. Since it is not necessary to forcibly increase the projection angle when projecting light, it is possible to obtain an effect that an optical system can be designed so that an unreasonable load is not applied to the projection lens of the projector 12.

加えて、透過型スクリーン20の背面に入射する映像光の入射角度を無理に大きくする必要がないことから、本実施形態においては、映像光の入射角度が大きくなったときにはその透過率を低下させるが、製造の容易な透過型フレネルレンズ30を用いることができている。
もちろん、このような透過型フレネルレンズ30に代えて、全反射型フレネルレンズ30、つまり、レンズ基板32における透過型スクリーン20の背面側を向く片面に、フレネルレンズ部33がレンズ本体31の入射面側に位置するように設けられることによってレンズ本体31が構成され、入射する映像光がフレネルレンズ部33の全反射面で全反射させられることにより、その方向が整えられて略平行光として出射されるフレネルレンズ30を用いても構わない。
In addition, since it is not necessary to forcibly increase the incident angle of the image light incident on the back surface of the transmissive screen 20, in this embodiment, when the incident angle of the image light is increased, the transmittance is reduced. However, the transmissive Fresnel lens 30 that is easy to manufacture can be used.
Of course, instead of such a transmission type Fresnel lens 30, the Fresnel lens portion 33 is provided on one side of the lens substrate 32 facing the back side of the transmission type screen 20, that is, the incident surface of the lens body 31. The lens body 31 is configured to be positioned on the side, and the incident image light is totally reflected by the total reflection surface of the Fresnel lens portion 33, so that its direction is adjusted and emitted as substantially parallel light. Alternatively, the Fresnel lens 30 may be used.

さらに、本実施形態による光学システムを備えたリアプロジェクションテレビ10では、映像光がハーフミラー60に最初に入射したときに生じる透過成分を遮光するためのルーバー80が、ハーフミラー60と透過型スクリーン20との間に配置されている。
そのため、スクリーン上にゴーストを生じさせる原因となるおそれがある上記透過成分を、ルーバー80における複数の隔壁81によって吸収して、透過型スクリーン20の背面に入射しないようにすることができ、スクリーン上で観察されるゴーストの発生を確実に抑制することができる。
Furthermore, in the rear projection television 10 equipped with the optical system according to the present embodiment, the louver 80 for shielding the transmission component generated when the image light first enters the half mirror 60 includes the half mirror 60 and the transmission screen 20. It is arranged between.
Therefore, the transmissive component that may cause a ghost on the screen can be absorbed by the plurality of partition walls 81 in the louver 80 so as not to be incident on the back surface of the transmissive screen 20. It is possible to reliably suppress the occurrence of ghosts observed in (1).

なお、本実施形態においては、映像光がハーフミラー60に最初に入射したときに生じる映像光の透過成分を遮光するための遮光手段として、ルーバー80を用いているが、これに限定されることはなく、例えば図4に示すような遮光手段82を用いることもできる。
図4に示す遮光手段82は、光透過性を有する基板83の内部に、その厚み方向に沿って延在する複数の光吸収層84(ルーバー80の複数の隔壁81に相当)が、例えば格子状や同心円状に配列されることによって構成されている。また、遮光手段82における複数の光吸収層84のピッチは、所定範囲の入射角度で遮光手段82に入射する映像光を透過させずに光吸収層84で吸収することができるように設定されている、つまり、プロジェクタ12から投射された映像光がハーフミラー60に最初に入射するときに生じる映像光の透過成分を遮光することができるように設定されている。
このような遮光手段82を用いたとしても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。要は、映像光がハーフミラー60に最初に入射したときに生じる映像光の透過成分を遮光することができれば、遮光手段の構成は問わないのである。
In the present embodiment, the louver 80 is used as the light shielding means for shielding the transmission component of the video light generated when the video light first enters the half mirror 60. However, the present invention is not limited to this. For example, a light shielding means 82 as shown in FIG. 4 may be used.
4 includes a plurality of light absorption layers 84 (corresponding to the plurality of partition walls 81 of the louver 80) extending in the thickness direction inside a light-transmitting substrate 83, for example, a lattice. It is comprised by arranging in the shape of a circle or a concentric circle. Further, the pitch of the plurality of light absorption layers 84 in the light shielding means 82 is set so that the light absorption layer 84 can absorb the image light incident on the light shielding means 82 at an incident angle within a predetermined range without transmitting. That is, it is set so that the transmission component of the image light generated when the image light projected from the projector 12 first enters the half mirror 60 can be shielded.
Even if such a light shielding means 82 is used, the same effect as the above-described embodiment can be obtained. In short, the configuration of the light shielding means is not limited as long as the transmission component of the video light generated when the video light first enters the half mirror 60 can be shielded.

また、本実施形態においては、透過型スクリーン20が、フレネルレンズ30からの出射光をスクリーンの左右方向に拡散させる拡散レンズシートとして、複数のシリンドリカルレンズ(単位レンズ)43が略平行に配列されてなる拡散レンズ部44を有するレンチキュラーレンズシート40を備え、フレネルレンズ30からの出射光をスクリーンの上下方向に拡散させる拡散手段として、拡散層50を備えているようにしたが、上記のような拡散レンズシートだけに限定されることはない。   In the present embodiment, a plurality of cylindrical lenses (unit lenses) 43 are arranged substantially in parallel as a diffusing lens sheet in which the transmissive screen 20 diffuses light emitted from the Fresnel lens 30 in the horizontal direction of the screen. The lenticular lens sheet 40 having the diffusing lens portion 44 is provided, and the diffusing layer 50 is provided as diffusing means for diffusing the light emitted from the Fresnel lens 30 in the vertical direction of the screen. It is not limited to a lens sheet.

例えば、透過型スクリーン20が、フレネルレンズ30からの出射光をスクリーンの左右方向(水平方向)及び上下方向(垂直方向)に拡散させる拡散レンズシートとして、複数の単位レンズがマトリックス状に配列されてなる拡散レンズ部を有するマイクロレンズシートを備えているようにしてもよい。また、例えば、透過型スクリーン20が、フレネルレンズ30からの出射光をスクリーンの左右方向(水平方向)及び上下方向(垂直方向)に拡散させる拡散レンズシートとして、複数のシリンドリカルレンズ(単位レンズ)が略平行に配列された第1のレンズアレイと複数のシリンドリカルレンズ(単位レンズ)が略平行に配列された第2のレンズアレイとがそれらのシリンドリカルレンズの長さ方向を互いに交差させるように同一平面上に配置されてなる拡散レンズ部を有するクロスレンチレンズシートを備えているようにしてもよい。なお、これらの場合でも、必要に応じて透過型スクリーン20が拡散層50を備えていてもよい。   For example, the transmissive screen 20 has a plurality of unit lenses arranged in a matrix as a diffusion lens sheet that diffuses light emitted from the Fresnel lens 30 in the horizontal direction (horizontal direction) and the vertical direction (vertical direction) of the screen. You may make it provide the micro lens sheet | seat which has the diffusion lens part which becomes. Further, for example, a plurality of cylindrical lenses (unit lenses) are used as a diffusing lens sheet in which the transmissive screen 20 diffuses light emitted from the Fresnel lens 30 in the horizontal direction (horizontal direction) and the vertical direction (vertical direction) of the screen. The first lens array arranged substantially in parallel and the second lens array in which a plurality of cylindrical lenses (unit lenses) are arranged substantially in parallel have the same plane so that the length directions of the cylindrical lenses intersect each other. You may make it provide the cross wrench lens sheet | seat which has the diffused lens part arrange | positioned on the top. Even in these cases, the transmissive screen 20 may include the diffusion layer 50 as necessary.

さらに、例えば、透過型スクリーン20が、フレネルレンズ30からの出射光をスクリーンの左右方向(水平方向)に拡散させる拡散レンズシートとして、映像光を反射して拡散させる複数の単位レンズが配列されてなる拡散レンズ部を有するプリズムレンズシートを備え、フレネルレンズ30からの出射光をスクリーンの上下方向(垂直方向)に拡散させる拡散手段として、拡散層50を備えているようにしてもよい。なお、プリズムレンズシートにおける複数の単位レンズの形状・配列によっては、必ずしも拡散層50を必要としない。   Further, for example, a plurality of unit lenses that reflect and diffuse image light are arranged as a diffusing lens sheet in which the transmissive screen 20 diffuses light emitted from the Fresnel lens 30 in the left-right direction (horizontal direction) of the screen. A diffusing layer 50 may be provided as diffusing means for diffusing light emitted from the Fresnel lens 30 in the vertical direction (vertical direction) of the screen. Note that the diffusion layer 50 is not necessarily required depending on the shape and arrangement of the plurality of unit lenses in the prism lens sheet.

本発明の実施形態によるリアプロジェクションテレビの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the rear projection television by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による透過型スクリーンの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the transmission type screen by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による透過型スクリーンの一例を示す要部拡大概略断面図である。It is a principal part expansion schematic sectional drawing which shows an example of the transmission type screen by embodiment of this invention. 遮光手段の他の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of a light-shielding means. 従来のリアプロジェクションテレビの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the conventional rear projection television.

符号の説明Explanation of symbols

10 リアプロジェクションテレビ(背面投射型ディスプレイ装置)
12 プロジェクタ(光源)
20 透過型スクリーン
30 フレネルレンズ
40 レンチキュラーレンズシート(拡散レンズシート)
50 拡散層
60 ハーフミラー
70 ミラー
80 ルーバー(遮光手段)
81 隔壁
82 遮光手段
10 Rear projection television (rear projection type display device)
12 Projector (light source)
20 transmissive screen 30 Fresnel lens 40 lenticular lens sheet (diffuse lens sheet)
50 Diffusion layer 60 Half mirror 70 Mirror 80 Louver (light shielding means)
81 Bulkhead 82 Shading means

Claims (3)

入射光の方向を整えるとともにこの入射光を拡散させる透過型スクリーンと、映像光を投射する光源と、前記映像光を反射させるミラーと、前記映像光を反射させるとともに透過させるハーフミラーとを備え、
前記光源から投射された映像光が、前記ハーフミラーに入射してこのハーフミラーで反射してから、前記ミラーに入射してこのミラーで反射した後に、前記ハーフミラーに再度入射してこのハーフミラーを透過することにより、前記透過型スクリーンに入射するように構成されていることを特徴とする光学システム。
A transmission screen for adjusting the direction of incident light and diffusing the incident light; a light source for projecting image light; a mirror for reflecting the image light; and a half mirror for reflecting and transmitting the image light;
The image light projected from the light source is incident on the half mirror and reflected by the half mirror, and then incident on the mirror, reflected by the mirror, and then incident again on the half mirror. An optical system configured to be incident on the transmissive screen by being transmitted through the screen.
請求項1に記載の光学システムであって、
前記映像光が前記ハーフミラーに入射してこのハーフミラーで反射するときに、前記ハーフミラーを透過する前記映像光の透過成分を遮光するための遮光手段を備えていることを特徴とする光学システム。
The optical system according to claim 1,
An optical system comprising: a light shielding means for shielding a transmission component of the video light transmitted through the half mirror when the video light is incident on the half mirror and reflected by the half mirror. .
請求項1または請求項2に記載の光学システムを備えていることを特徴とする背面投射型ディスプレイ装置。
A rear projection display device comprising the optical system according to claim 1.
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