JP2007010776A

JP2007010776A - プリズムシート、プロジェクタスクリーン及びマルチ画面表示装置

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Publication number: JP2007010776A
Application number: JP2005188622A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ashizaki; 能広芦崎; Naoki Kawamoto; 直紀川本; Kohei Teramoto; 浩平寺本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-28
Also published as: JP5005193B2

Abstract

【課題】機構的ずれや光学的ずれが発生しても、輝度の不連続性を緩和することができるプリズムシート、プロジェクタスクリーン及びマルチ画面表示装置を得ることを目的とする。
【解決手段】プロジェクタ１の映像光Ａとプロジェクタ２の映像光Ｂが重複して入射される重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂの有効射出率が、その重複領域Ｒにおける形成位置に応じて異なるように構成する。これにより、機構的ずれや光学的ずれが発生しても、輝度の不連続性を緩和することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数のプロジェクタから投与される映像光を所定の方向に射出するプリズムシートと、そのプリズムシートを内蔵しているプロジェクタスクリーンと、複数のプロジェクタ及びプロジェクタスクリーンから構成されるマルチ画面表示装置とに関するものである。

従来のマルチ画面表示装置のプロジェクタスクリーンに使用されるプリズムシートは、第１のプロジェクタから投写される映像光と第２のプロジェクタから投写される映像光が重複する領域では、第１のプロジェクタから投写される映像光の射出光と、第２のプロジェクタから投写される映像光の射出光を同一方向に揃えるために、断面形状が二等辺三角形の単位プリズムが形成されている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献２には、三角プリズムが形成されているプリズムシートが開示されている。

一方、第１のプロジェクタから投写される映像光と第２のプロジェクタから投写される映像光が重複しない領域（以下、非重複領域と称する）では、断面形状が不等辺三角形の単位プリズム（特許文献１）や、鋸歯形状の単位プリズム（特許文献２）が形成されている。
これにより、プロジェクタスクリーンから射出される射出光が、位置に依らずに同方向を向くようになる。
ただし、重複領域では、複数のプロジェクタから映像光が投与されるのに対して、非重複領域では、１つのプロジェクタから映像光が投与されるだけであるため、その重複領域の輝度が非重複領域の輝度より高くなり、映像に違和感を生じることがある。

重複領域の輝度と非重複領域の輝度を同じにするため、相互に隣接する透過形スクリーンの境界部に、スクリーン枠を設ける代わりに、光の透過量を略半減する光学部材を設けている技術が特許文献３に開示されている。
即ち、特許文献３では、重複領域に配置されるプリズムシートに、非重複領域に配置されるプリズムシートの単位プリズムよりも、映像光有効射出率が低い単位プリズムを形成するようにしている。
ただし、重複領域に配置されるプリズムシートにおける単位プリズムの映像光有効射出率は一定である。

特開２００１−２４９４０７号公報（第３頁から第７頁、図１）特開平６−３０８６３５号公報（第４頁から第５頁、図１）実開昭６２−６７３３号公報（第４頁から第５頁、図１）

従来のプリズムシートは以上のように構成されているので、重複領域の輝度と非重複領域の輝度を同じにして、映像の違和感を解消することができる。しかし、重複領域に配置されるプリズムシートにおける全ての単位プリズムの映像光有効射出率が同じであるため、例えば、温度や湿度の変化が原因で撓みなどが生じて、プロジェクタから投与される映像光の位置関係が変化すると、重複領域の輝度と非重複領域の輝度を同じにすることができなくなり、輝度の不連続性が発生する課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、機構的ずれや光学的ずれが発生しても、輝度の不連続性を緩和することができるプリズムシート、プロジェクタスクリーン及びマルチ画面表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係るプリズムシートは、第１のプロジェクタの映像光と第２のプロジェクタの映像光が重複して入射される重複領域に形成される重複領域用プリズムの映像光有効射出率が、その重複領域における形成位置に応じて異なるようにしたものである。

この発明によれば、第１のプロジェクタの映像光と第２のプロジェクタの映像光が重複して入射される重複領域に形成される重複領域用プリズムの映像光有効射出率が、その重複領域における形成位置に応じて異なるように構成したので、機構的ずれや光学的ずれが発生しても、輝度の不連続性を緩和することができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるマルチ画面表示装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１によるプリズムシートの要部を示す構成図である。
図において、プロジェクタ１は映像光Ａをプロジェクタスクリーン３に投与する第１のプロジェクタである。
プロジェクタ２は映像光Ｂをプロジェクタスクリーン３に投与する第２のプロジェクタである。
プロジェクタスクリーン３はプリズムシート４と指向性フィルタシート５と拡散層６などの光学素子から構成されている。

プリズムシート４は複数の単位プリズム４ａ，４ｂから構成されており、プロジェクタ１，２から投与された映像光Ａ，Ｂを屈折して、その屈折光である射出光Ａ，Ｂを同一の方向に射出する。
プロジェクタ１の映像光Ａが入射される領域（以下、非重複領域Ｄ１と称する）に形成される単位プリズム４ａはプロジェクタ１の映像光Ａを屈折して、その屈折光である射出光Ａを所定の方向に射出する第１のプロジェクタ用プリズムを構成している。
プロジェクタ２の映像光Ｂが入射される領域（以下、非重複領域Ｄ２と称する）に形成される単位プリズム４ａはプロジェクタ２の映像光Ｂを屈折して、その屈折光である射出光Ｂを所定の方向に射出する第２のプロジェクタ用プリズムを構成している。
プロジェクタ１の映像光Ａとプロジェクタ２の映像光Ｂが重複して入射される重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂはプロジェクタ１の映像光Ａとプロジェクタ２の映像光Ｂを屈折して、その屈折光である射出光Ａ，Ｂを同一の方向に射出する重複領域用プリズムを構成している。

単位プリズム４ａ，４ｂは三角プリズムで構成されており、単位プリズム４ｂのプリズム面４−１（第１のプリズム面）はプロジェクタ１の映像光Ａを屈折して、その屈折光である射出光Ａを所定の方向に射出するが、プロジェクタ２の映像光Ｂについては全反射するため所定の方向に射出しない。
単位プリズム４ｂのプリズム面４−２（第２のプリズム面）はプロジェクタ２の映像光Ｂを屈折して、その屈折光である射出光Ｂを所定の方向に射出するが、プロジェクタ１の映像光Ａについては全反射するため所定の方向に射出しない。

なお、プリズムシート４の入射面４−３とプリズム面４−１のなす角度αは、プリズムシート４の屈折率と、プロジェクタ１の映像光Ａの入射角度θ_Aと、射出光Ａの射出角度とから屈折の法則で一意に決定される。
また、プリズムシート４の入射面４−３とプリズム面４−２のなす角度βは、プリズムシート４の屈折率と、プロジェクタ２の映像光Ｂの入射角度θ_Bと、射出光Ｂの射出角度とから屈折の法則で一意に決定される。
さらに、単位プリズム４ｂの幅４−４と、入射面４−３とプリズム面４−１のなす角度α、入射面４−３とプリズム面４−２のなす角度βとにより、単位プリズム４ｂの形状が一意に求まり、単位プリズム４ｂの三角形の辺の長さが決定される。

指向性フィルタシート５はプリズムシート４の射出面側に配置され、所定の方向に対する射出光Ａ，Ｂの射出を制限する光学素子である。
拡散層６は指向性フィルタシート５の射出面側に配置され、射出光Ａ，Ｂを拡散する光学素子である。

図３は図２のプリズムシート４の断面と、プリズムシート４における映像光の有効射出率とを示す説明図である。
図３のグラフの縦軸は画面位置を示し、そのグラフの横軸はプロジェクタ１から投与される映像光Ａの有効射出率を示している。
図３のグラフから明らかなように、非重複領域Ｄ１に形成される単位プリズム４ａはプロジェクタ１の映像光Ａをほぼ１００％射出することができるような有効射出率を有している。ただし、光学的境界面による減衰や単位プリズムのエッジによる散乱などの減衰要素が含まれるので、設計仕様のマージンに応じて、それらの減衰要素も考慮した値とする必要がある。
重複領域Ｒの中央部（図３では、同一方向射出領域）に形成される単位プリズム４ｂは単位プリズム４ａより小さい有効射出率を有している。
重複領域Ｒの端部（図３では、有効射出率制御領域）に形成される単位プリズム４ｂは、プロジェクタ１の光軸に近い側に位置している単位プリズム４ｂほど、大きな有効射出率を有している。

次に動作について説明する。
プロジェクタ１とプロジェクタ２は、図１に示すように、映像光Ａと映像光Ｂの一部がプリズムシート４で重なり合うように配置される。
これにより、映像光Ａと映像光Ｂが重なり合うプリズムシート４の重複領域Ｒでは、映像光Ａと映像光Ｂが入射されるので、重複領域Ｒに形成されている単位プリズム４ｂの有効射出率が、非重複領域Ｄ１，Ｄ２に形成される単位プリズム４ａの有効射出率と同じであるとすれば、重複領域Ｒから射出される射出光Ａ＋Ｂの輝度が、非重複領域Ｄ１，Ｄ２から射出される射出光Ａ，Ｂの輝度より高くなり、輝度の不連続性が発生する。

しかし、この実施の形態１では、図３に示すように、重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂの有効射出率が、単位プリズム４ａの有効射出率より小さいので、映像光Ａと映像光Ｂが入射されても、重複領域Ｒから射出される射出光Ａ＋Ｂの輝度が、非重複領域Ｄ１，Ｄ２から射出される射出光Ａ，Ｂの輝度と同程度になる。
この実施の形態１では、重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂの有効射出率が、単位プリズム４ａの有効射出率より小さくするために、プロジェクト１用の単位プリズム４ａでは、単位プリズム４ｂの入射面４−３とプリズム面４−１のなす角度αを小さくして（図１〜図３では、角度αが約４５度の例を示しており、単位プリズム４ａの場合は、約９０度である）、プリズム面４−１がプロジェクタ２の映像光Ｂを全反射して射出しないようにしている。
一方、プロジェクト２用の単位プリズム４ａでは、単位プリズム４ｂの入射面４−３とプリズム面４−２のなす角度βを小さくして、プリズム面４−２がプロジェクタ１の映像光Ａを全反射して射出しないようにしている。

これにより、重複領域Ｒと非重複領域Ｄ１，Ｄ２から射出される射出光Ａ，Ｂの輝度の不連続性を解消することができる。
ただし、重複領域Ｒに形成される全ての単位プリズム４ｂの有効射出率が同じである場合、例えば、温度や湿度の変化が原因でプリズムシート４に撓みなどが生じて、プロジェクタ１，２から投与される映像光Ａ，Ｂとプリズムシート４の位置関係に変化が生じると、重複領域Ｒの輝度と非重複領域Ｄ１，Ｄ２の輝度を同じにすることができなくなり、輝度の不連続性が発生する。

そこで、この実施の形態１では、単に、重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂの有効射出率を、単位プリズム４ａの有効射出率より小さくするだけでなく、重複領域Ｒの中央部から非重複領域Ｄ１，Ｄ２に向けて徐々に単位プリズム４ｂの有効射出率を大きくするようにしている。
即ち、重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂのうち、重複領域Ｒの中央部（図３では、同一方向射出領域）に形成される単位プリズム４ｂの有効射出率を最も小さくする。
そして、重複領域Ｒの中央部より、非重複領域Ｄ１側に位置する重複領域Ｒの端部（図３では、有効射出率制御領域）に形成される単位プリズム４ｂは、プロジェクタ１の光軸に近い側に位置している単位プリズム４ｂほど、大きな有効射出率を有するようにしている。
また、重複領域Ｒの中央部より、非重複領域Ｄ２側に位置する重複領域Ｒの端部に形成される単位プリズム４ｂは、プロジェクタ２の光軸に近い側に位置している単位プリズム４ｂほど、大きな有効射出率を有するようにしている。
この実施の形態１では、重複領域Ｒの輝度が空間方向に緩やかに変化するほど、連続性を高く感じる人間の視覚特性を利用しているので、多少、プロジェクタ１，２から投与される映像光Ａ，Ｂとプリズムシート４の位置関係に変化が生じても、輝度の不連続性に伴う違和感を緩和することができる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、プロジェクタ１の映像光Ａとプロジェクタ２の映像光Ｂが重複して入射される重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂの有効射出率が、その重複領域Ｒにおける形成位置に応じて異なるように構成したので、機構的ずれや光学的ずれが発生しても、輝度の不連続性を緩和することができる効果を奏する。

なお、この実施の形態１では、重複領域Ｒの中央部（図３では、同一方向射出領域）に形成される単位プリズム４ｂの有効射出率が一定であるものについて示したが、同一方向射出領域に形成される単位プリズム４ｂの有効射出率についても、プロジェクタ１（またはプロジェクタ２）の光軸に近い側に位置している単位プリズム４ｂほど、大きな有効射出率を有するようにしてもよい。

また、この実施の形態１では、非重複領域Ｄ１，Ｄ２に形成される単位プリズム４ａの有効射出率が一定であるものについて示したが、非重複領域Ｄ１，Ｄ２に形成される単位プリズム４ａの有効射出率についても、プロジェクタ１（またはプロジェクタ２）の光軸に近い側に位置している単位プリズム４ａほど、大きな有効射出率を有するようにしてもよい。

この実施の形態１では、単位プリズム４ａ，４ｂのプリズム面４−１，４−２が射出面側に形成されているものについて示したが、単位プリズム４ａ，４ｂのプリズム面４−１，４−２が入射面側に形成されていてもよい。
さらに、この実施の形態１では、重複領域Ｒの中央部（図３では、同一方向射出領域）や重複領域Ｒの端部（図３では、有効射出率制御領域）に形成される単位プリズム４ｂの個数が２個ずつであるものについて示したが、３個ずつ以上形成されていてもよいことは言うまでもない。

実施の形態２．
上位実施の形態１では、単位プリズム４ｂのプリズム面４−１，４−２の傾きを形成位置に応じて変えることにより、単位プリズム４ｂのプリズム面４−１とプリズム面４−２の面積比を形成位置に応じて変えるものについて示したが、図４に示すように、重複領域用プリズムの単位プリズム４ｂとして、プリズム面４−１，４−２の一部がカットされているフレネルプリズムを用いて形成し、その形成位置に応じてプリズム面４−１，４−２のカット率が異なるようにしてもよい。

即ち、重複領域Ｒの中央部から非重複領域Ｄ１，Ｄ２に向けて徐々に単位プリズム４ｂの有効射出率を大きくするようにするために、重複領域Ｒに形成される単位プリズム４ｂのうち、重複領域Ｒの中央部（同一方向射出領域）に形成される単位プリズム４ｂにおけるプリズム面４−２または４−１のカット率を小さくする。
そして、重複領域Ｒの中央部より、非重複領域Ｄ１側に位置する重複領域Ｒの端部（有効射出率制御領域）に形成される単位プリズム４ｂは、プロジェクタ１の光軸に近い側に位置している単位プリズム４ｂほど、プリズム面４−２のカット率を大きくしている。
また、重複領域Ｒの中央部より、非重複領域Ｄ２側に位置する重複領域Ｒの端部に形成される単位プリズム４ｂは、プロジェクタ２の光軸に近い側に位置している単位プリズム４ｂほど、プリズム面４−１のカット率を大きくしている。
この実施の形態２の場合も、上記実施の形態１と同様に、機構的ずれや光学的ずれが発生しても、輝度の不連続性を緩和することができる効果を奏する。

この発明の実施の形態１によるマルチ画面表示装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１によるプリズムシートの要部を示す構成図である。図２のプリズムシートの断面と、そのプリズムシートにおける映像光の有効射出率とを示す説明図である。この発明の実施の形態２によるプリズムシートの要部を示す構成図である。

符号の説明

１プロジェクタ（第１のプロジェクタ）、２プロジェクタ（第２のプロジェクタ）、３プロジェクタスクリーン、４プリズムシート、４ａ単位プリズム（第１のプロジェクタ用プリズム、第２のプロジェクタ用プリズム）、４ｂ単位プリズム（重複領域用プリズム）、４−１プリズム面（第１のプリズム面）、４−２プリズム面（第２のプリズム面）、４−３入射面、４−４単位プリズム４ｂの幅、５指向性フィルタシート、６拡散層。

Claims

第１のプロジェクタの映像光が入射される領域に形成され、上記第１のプロジェクタの映像光を所定の方向に射出する第１のプロジェクタ用プリズムと、第２のプロジェクタの映像光が入射される領域に形成され、上記第２のプロジェクタの映像光を所定の方向に射出する第２のプロジェクタ用プリズムと、上記第１のプロジェクタの映像光と上記第２のプロジェクタの映像光が重複して入射される重複領域に形成され、上記第１のプロジェクタの映像光と上記第２のプロジェクタの映像光を同一の方向に射出する重複領域用プリズムとを備えたプリズムシートにおいて、その重複領域における重複領域用プリズムの形成位置に応じて、当該重複領域用プリズムの映像光有効射出率が異なることを特徴とするプリズムシート。
重複領域の中央部に形成される重複領域用プリズムの映像光有効射出率が、その重複領域の端部に形成される重複領域用プリズムの映像光有効射出率より小さいことを特徴とする請求項１記載のプリズムシート。
重複領域用プリズムにおける第１のプリズム面と第２のプリズム面との面積比が重複領域における形成位置に応じて異なることを特徴とする請求項２記載のプリズムシート。
入射面に対する第１及び第２のプリズム面の傾きが重複領域における形成位置に応じて異なることを特徴とする請求項３記載のプリズムシート。
プリズム面の一部がカットされているフレネルプリズムを用いて重複領域用プリズムが形成されており、重複領域における形成位置に応じてプリズム面のカット率が異なることを特徴とする請求項３記載のプリズムシート。
第１のプロジェクタの映像光が入射される領域に形成され、上記第１のプロジェクタの映像光を所定の方向に射出する第１のプロジェクタ用プリズムと、第２のプロジェクタの映像光が入射される領域に形成され、上記第２のプロジェクタの映像光を所定の方向に射出する第２のプロジェクタ用プリズムと、上記第１のプロジェクタの映像光と上記第２のプロジェクタの映像光が重複して入射される重複領域に形成され、上記第１のプロジェクタの映像光と上記第２のプロジェクタの映像光を同一の方向に射出する重複領域用プリズムとから構成されたプリズムシートを内蔵しているプロジェクタスクリーンにおいて、その重複領域における重複領域用プリズムの形成位置に応じて、当該重複領域用プリズムの映像光有効射出率が異なることを特徴とするプロジェクタスクリーン。
プリズムシートにおける映像光の射出面側に、その映像光を拡散する拡散層が配置されていることを特徴とする請求項６記載のプロジェクタスクリーン。
プリズムシートにおける映像光の射出面側に、所定の方向に対する映像光の射出を制限する指向性フィルタシートが配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７記載のプロジェクタスクリーン。
映像光を投与する第１のプロジェクタと、映像光を投与する第２のプロジェクタと、上記第１のプロジェクタの映像光が入射される領域に形成され、上記第１のプロジェクタの映像光を所定の方向に射出する第１のプロジェクタ用プリズムと、上記第２のプロジェクタの映像光が入射される領域に形成され、上記第２のプロジェクタの映像光を所定の方向に射出する第２のプロジェクタ用プリズムと、上記第１のプロジェクタの映像光と上記第２のプロジェクタの映像光が重複して入射される重複領域に形成され、上記第１のプロジェクタの映像光と上記第２のプロジェクタの映像光を同一の方向に射出する重複領域用プリズムとから構成されたプリズムシートを内蔵しているプロジェクタスクリーンとを備えたマルチ画面表示装置において、その重複領域における重複領域用プリズムの形成位置に応じて、当該重複領域用プリズムの映像光有効射出率が異なることを特徴とするマルチ画面表示装置。