JP4205998B2 - Projection screen and projection display device - Google Patents

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JP4205998B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクションスクリーンに係り、とりわけ、LCD(Liquid Crystal Display)やDMD(Digital Micro-mirror Device)等のようなセル構造を有する映像光源から出射された映像光を斜めに投射して観察するのに適したプロジェクションスクリーン及びそれを備えたプロジェクションディスプレイ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、背面投射型のプロジェクションディスプレイ装置(背面投射型テレビ)として、映像光源として赤色、緑色及び青色の3本のCRTを用い、このような映像光源から出射された映像光を透過型のプロジェクションスクリーンの背面側に投射して観察側から映像を観察するプロジェクションディスプレイ装置が知られている。
【0003】
ここで、このようなプロジェクションディスプレイ装置で用いられるプロジェクションスクリーンは一般に、フレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートから構成されており、プロジェクションスクリーン上に映像光源から出射された映像光を結像させるとともに、指向性を持つ拡散光として観察者へ向けて出射させることができるようになっている。
【0004】
具体的には例えば、図13に示すように、プロジェクションスクリーン300は、出光側の表面にサーキュラータイプのフレネルレンズ302が形成されたフレネルレンズシート301と、フレネルレンズシート301の観察側に配置され、入光側の表面に水平拡散用のレンチキュラーレンズ304が形成されたレンチキュラーレンズシート303とを備えている。なお、レンチキュラーレンズシート303の出光側の表面には出光レンズ305及びブラックストライプ306が形成されている。
【0005】
このうち、フレネルレンズシート301に形成されたフレネルレンズ302は、アクリルなどの透明樹脂材に所定の角度を持つ溝を所定のピッチで形成することにより得ることができ、フレネルレンズシート301の背面側に配置された映像光源(図示せず)から放射状に拡散された状態で出射された映像光を観察側へ向けて集光させる機能を有する。また、レンチキュラーレンズシート303に形成されたレンチキュラーレンズ304は、シリンドリカル状の単位レンズを一つの平面上で規則正しく縦方向に延びるように形成することにより得ることができ、フレネルレンズシート301により集光された映像光を主として水平方向に拡散させて水平方向に指向性を持つ拡散光として出射させる機能を有する。
【0006】
ところで、近年、上述したような、赤色、緑色及び青色の3本のCRTを用いるプロジェクションディスプレイ装置に代えて、LCDやDMD等のようなセル構造を有する映像光源を用い、このような映像光源から出射された映像光を透過型のプロジェクションスクリーンの背面側に投射して観察側から映像を観察する単レンズ方式のプロジェクションディスプレイ装置に対するニーズが高まっている。
【0007】
このような単レンズ方式のプロジェクションディスプレイ装置においては、従来、プロジェクションスクリーンの背面側からプロジェクションスクリーンに対して略垂直に映像光を投射する方式が一般的であった。しかしながら、このような方式では、従来のCRT方式のプロジェクションディスプレイ装置とほぼ同等の奥行きが必要であり、装置を小型化することができないという問題があった。
【0008】
このような状況の下で、プロジェクションディスプレイ装置の一つとして、映像光源から出射された映像光をプロジェクションスクリーンに対して斜めに投射することにより、映像の品位を損なうことなく、従来のものに比べて大幅な薄型化を実現することができるプロジェクションディスプレイ装置が提案されている(特許文献1及び2参照)。
【0009】
【特許文献1】
特開昭61−208041号公報
【特許文献2】
特開2000−180967号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプロジェクションディスプレイ装置においては、プロジェクションスクリーンに斜めに入射した映像光を集光させるための光学手段として、入光側の表面に断面が三角形状の単位プリズム群(全反射プリズムレンズ)を設け、入射した映像光を単位プリズムの第1の面(入射面)で屈折させた後に第2の面(全反射面)で全反射させて出光側の表面から出射させるようになっている。
【0011】
ここで、このような全反射プリズムレンズを備えたプロジェクションスクリーンにおいて、映像光の入射角度(映像光のスクリーン面に対する角度)が小さくなる映像光源に近い側の部分(各単位プリズムがスクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びている場合には、その同心円の中心に近い側の部分)では、図14に示すように、全反射プリズムレンズ310の各単位プリズム311の入射面311aに入射した映像光の一部が全反射面311bで全反射されずに抜けて迷光となり、二重像(ゴースト)などの障害を引き起こしていた。なお、図14において、符号L11は映像光のうち通常光となる成分の光路を示し、符号L12は迷光となる成分の光路を示す。なお、このようにして生じる迷光は、各単位プリズム311の頂角(先端角度)λが大きいほど多く、小さいほど少ない。
【0012】
一方、このような全反射プリズムレンズを備えたプロジェクションスクリーンにおいて、映像光の入射角度が大きくなる映像光源から遠い側の部分(各単位プリズムがスクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びている場合には、その同心円の中心から遠い側の部分)では、図15に示すように、各単位プリズム311の頂角λが小さくなり各単位プリズム311の入射面311aが逆テーパー形状となるので、各単位プリズム311の入射面311aから入射した映像光の一部が全反射面311bで全反射された後に再度入射面311aで反射されて迷光となり、映像光のロスが生じるという問題があった。なお、図15において、符号L21は映像光のうち通常光となる成分の光路を示し、符号L22は迷光となる成分の光路を示す。また、各単位プリズム311の入射面311aが逆テーパー形状になると、各単位プリズム311を成形するための成形型の作製が難しくなり、また、レンズ成形の際にも、成形型から各単位プリズム311を離型することが困難になるという問題があった。さらに、各単位プリズム311を成形するための成形型を、金型材料を切削加工して作製する場合には、各単位プリズム311の逆テーパー形状の入射面311aに対応する金型形状を得ることが困難であり、各単位プリズム311の入射面311aは切削痕がついた粗面となってしまう。この場合、各単位プリズム311の入射面311aが鏡面である領域と粗面である領域とがスクリーン面上に存在することとなるので、これらの領域の境界において映像の見え方が異なることとなり、映像のむらとなって観察されてしまうという問題があった。
【0013】
以上のように、従来のプロジェクションスクリーンでは、映像光の入射角度の許容幅が狭く、迷光などの発生による映像光のロスが生じやすいので、表面輝度の低下やコントラストの低下が生じやすいという問題があった。
【0014】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、迷光などの発生による映像光のロスが生じない範囲としての映像光の入射角度の許容幅を拡げ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、映像光源から映像光を略垂直に投射した場合に得られる映像の画質と同等のレベルの高画質な映像を表示することができる、プロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、背面側に配置された投射光学系から斜めに投射された映像光を観察側へ向けて出射させるプロジェクションスクリーンにおいて、映像光が入射する背面側に設けられた複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズであって、前記各単位プリズムが、入射した光を屈折させる第1の面と、前記第1の面で屈折された光を全反射する第2の面とを有する全反射プリズムレンズを備え、前記各単位プリズムは、前記第1の面と前記第2の面とがなす角度に対応する頂角を有し、前記各単位プリズムの頂角は、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化していることを特徴とするプロジェクションスクリーンを提供する。
【0016】
なお、本発明において、前記各単位プリズムは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びていることが好ましい。また、前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化していることが好ましい。さらに、前記各単位プリズムの頂角は、30°以上45°以下の範囲で変化していることが好ましい。さらにまた、前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側から遠い側へ向かうにつれて連続的に変化していることが好ましい。
【0017】
また、本発明において、前記全反射プリズムレンズは、前記各単位プリズムの頂角が所定の第1の角度で一定である第1の頂角固定領域と、前記第1の頂角固定領域とは異なる領域に位置し、各単位プリズムの頂角が前記第1の角度とは異なる所定の第2の角度で一定である第2の頂角固定領域と、前記第1の頂角固定領域と前記第2の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が前記第1の角度と前記第2の角度との間でスクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化している頂角変化領域とを有することが好ましい。
【0018】
ここで、前記頂角変化領域は、前記各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する前記第2の面の角度が変化することなくスクリーン面に対する前記第1の面の角度のみが変化することにより変化する第1の頂角変化部を有することが好ましい。また、前記頂角変化領域は、前記第1の頂角変化部と前記第1の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する前記第1の面及び前記第2の面の角度がいずれも変化することにより変化する第2の頂角変化部と、前記第1の頂角変化部と前記第2の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する前記第1の面及び前記第2の面の角度がいずれも変化することにより変化する第3の頂角変化部とをさらに有することが好ましい。
【0019】
さらに、本発明において、前記各単位プリズムの前記第1の面は、スクリーン面に対する垂線に対して0°以上の抜け勾配を有していることが好ましい。また、前記各単位プリズムの前記第1の面は、その表面粗さがスクリーン面の全面に亘って均一であることが好ましい。
【0020】
さらに、本発明においては、前記全反射プリズムレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズを通過した光を拡散させるレンチキュラーレンズをさらに備えることが好ましい。
【0021】
ここで、前記レンチキュラーレンズは、断面が半楕円形状の複数の単位レンズ、又は断面が台形状の複数の単位レンズを有することが好ましい。
【0022】
なお、断面が台形状の前記各単位レンズは、その下底部分が入光側、上底部分が出光側にくるように配置され、隣接する前記各単位レンズの間には断面がV字形状の部分が設けられ、前記各単位レンズは、所定の屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズの間に設けられた部分は、前記各単位レンズの屈折率よりも低い屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズとその間に設けられた部分との界面により光を全反射させることが好ましい。また、断面がV字形状の前記各部分は、観察側から入射した光を吸収する光吸収作用を有することが好ましい。さらに、断面がV字形状の前記各部分は、樹脂中に光吸収粒子を混入させることにより形成されていることが好ましい。
【0023】
さらに、本発明においては、前記全反射プリズムレンズと前記レンチキュラーレンズとが1枚のシートに一体化して形成されていることが好ましい。
【0024】
さらに、本発明においては、前記全反射プリズムレンズ(又は前記レンチキュラーレンズ)の観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズ(又は前記全反射プリズムレンズ及び前記レンチキュラーレンズ)を通過した光を拡散させる拡散シートをさらに備えることが好ましい。
【0025】
さらに、本発明においては、反射防止層、ハードコート層、帯電防止層、防眩層、防汚層及びセンサー層からなる群から選択された少なくとも一つの層を含む機能性保持層をさらに備えることが好ましい。
【0026】
なお、本発明は、上述したようなプロジェクションスクリーンと、前記プロジェクションスクリーンに対して映像光を斜めに投射する投射光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクションディスプレイ装置も提供する。
【0027】
本発明によれば、背面側に配置された投射光学系から映像光が斜めに投射されるプロジェクションスクリーンにおいて、映像光が入射する背面側に複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズを設けることにより、投射光学系から斜めに投射される映像光の光軸を入光面側(背面側)でのみ補正して観察側へ向けて映像を出射させることができる。このとき、本発明においては、各単位プリズムの頂角を、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化させるようにしている。具体的には例えば、各単位プリズムが、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びている場合において、各単位プリズムの頂角を、一定の角度範囲(例えば30°以上45°以下の範囲)で同心円の中心に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化させるようにしている。すなわち、映像光の入射角度が小さくなる投射光学系に近い側の部分で各単位プリズムの頂角をより小さくし、映像光の入射角度が大きくなる投射光学系から遠い側の部分で各単位プリズムの頂角をより大きくするようにしている。このため、迷光などの発生による映像光のロスが生じない範囲としての映像光の入射角度の許容幅を拡げることができ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、投射光学系から映像光を略垂直に投射した場合に得られる映像の画質と同等のレベルの高画質な映像を表示することができる、プロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置を得ることができる。
【0028】
また、本発明によれば、全反射プリズムレンズに、各単位プリズムの頂角が所定の第1の角度で一定である第1の頂角固定領域と、第1の頂角固定領域とは異なる領域に位置し、各単位プリズムの頂角が第1の角度とは異なる所定の第2の角度で一定である第2の頂角固定領域と、第1の頂角固定領域と第2の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が第1の角度と第2の角度との間でスクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化している頂角変化領域とを設けることにより、全反射プリズムレンズの各単位プリズムの頂角をスクリーン面の全面に亘って変化させるのではなく、その一部でのみ変化させることができる。これにより、全反射プリズムレンズを成形するための成形型の作製が容易になり、高画質なプロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置をより安価に得ることができる。
【0029】
さらに、本発明によれば、全反射プリズムレンズの頂角変化領域に、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する第2の面の角度が変化することなくスクリーン面に対する第1の面の角度のみが変化することにより変化する第1の頂角変化部と、第1の頂角変化領域と第1及び第2の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する第1の面及び第2の面の角度がいずれも変化することにより変化する第2及び第3の頂角変化部とを設けることにより、各領域の境界をより目立たなくすることができ、さらなる高画質化を図ることができる。
【0030】
さらに、本発明によれば、各単位プリズムの第1の面が、スクリーン面に対する垂線(法線)に対して0°以上の抜け勾配を有するようにすることにより、迷光をなくして映像光のロスが生じることを防止することができる。また、この場合、各単位プリズムを成形するための成形型に逆テーパー形状の部分が含まれないので、成形型の作製が容易になり、また、レンズ成形の際における成形型からの各単位プリズムの離型も容易に行うことができる。
【0031】
さらにまた、本発明によれば、各単位プリズムの第1の面の表面粗さがスクリーン面の全面に亘って均一であるようにすることにより、スクリーン面上で映像のむらが発生しないようにして高画質な映像が観察されるようにすることができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0033】
第1の実施の形態
まず、図1乃至図5により、本発明の第1の実施の形態に係るプロジェクションスクリーン及びそれを備えたプロジェクションディスプレイ装置について説明する。
【0034】
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係るプロジェクションディスプレイ装置100は、プロジェクションスクリーン111と、プロジェクションスクリーン111に対して映像光Lを斜めに投射する投射光学系112とを備えている。なお、投射光学系112は、LCDやDMD等からなる映像光源と、映像光源から出射された映像光を拡大させるための光学系とを有している。
【0035】
ここで、プロジェクションスクリーン111は、背面側に配置された投射光学系112から斜めに投射された映像光Lを観察側へ向けて出射させるものであり、全反射プリズムレンズ114と、全反射プリズムレンズ114の観察側に設けられたレンチキュラーレンズ115とを有している。
【0036】
このうち、全反射プリズムレンズ114は、投射光学系112から投射された映像光Lを屈折及び集光させるものであり、図2に示すように、映像光Lが入射する背面側(最入光面側)に複数の単位プリズム113が設けられている。
【0037】
各単位プリズム113は、入射した光を屈折させる入射面(第1の面)113aと、入射面113aで屈折された光を全反射する全反射面(第2の面)113bとを有しており、斜めに入射した映像光Lを屈折及び全反射してスクリーン面に略垂直な方向に進行させることができるようになっている。なお、各単位プリズム113は、スクリーン面から外れた同心円の中心O(図1参照)を基準にして同心円状に延びる円弧状プリズムとして形成されている。具体的には例えば、各単位プリズム113は、プリズムピッチが100〜200μmであり、プリズム高さが150〜300μmであることが好ましい。
【0038】
ここで、各単位プリズム113は、入射面113aと全反射面113bとがなす角度に対応する頂角λを有し、各単位プリズム113の頂角λは、スクリーン面上での当該各単位プリズム113の位置に応じて変化している。特に、各単位プリズム113の頂角λは、30°以上45°以下の範囲で、同心円の中心Oに近い側(図面下側)よりも遠い側(図面上側)の方が大きくなるように連続的に変化していることが好ましい。
【0039】
一方、レンチキュラーレンズ115は、全反射プリズムレンズ114を通過した光を水平方向に拡散させるものであり、映像光Lが入射する入光面側にシリンドリカル状の複数の単位レンズ116が設けられている。具体的には例えば、各単位レンズ116の断面は、レンズ横径が140μm、レンズ縦径が100μmの半楕円形状であり、レンズピッチが140μmであり、レンズ高さが50μmであり、水平拡散角が半値角(ある方向から観察したときの輝度が正面から観察したときの輝度の半分になる角度)で20〜50°であることが好ましい。
【0040】
なお、図1及び図2に示すように、全反射プリズムレンズ114及びレンチキュラーレンズ115は別々のシート(プリズムシート及びレンチキュラーレンズシート)に形成されている。また、図1及び図2では、説明を分かりやすくするため、全反射プリズムレンズ114とレンチキュラーレンズ115とは実際の寸法よりも離した状態で描かれている。
【0041】
次に、図3により、図1に示すプロジェクションスクリーン111の全反射プリズムレンズ114における映像光Lの光路について説明する。
【0042】
図3に示すように、投射光学系(図1の符号112参照)から出射された映像光Lは、スクリーン面上での位置に応じて異なった入射角度θで、全反射プリズムレンズ114の各単位プリズム113の入射面113aに入射する。なお、映像光Lの入射角度θは、スクリーン面のうち投射光学系に近い側(同心円の中心Oに近い側)の端部において、35°以上(好ましくは45°以上)で50°以下となるようにすることが好ましい。
【0043】
そして、このようにして各単位プリズム113の入射面113aに入射した映像光Lは入射面113aで屈折され、全反射面113bで全反射された後、観察側へ向けてスクリーン面に略垂直な方向に進行する。
【0044】
このような映像光Lの光路を実現するため、映像光Lの入射角度θに応じて各単位プリズム113の形状が決められる。具体的には、各単位プリズム113のレンズ角度(全反射面113bとスクリーン面とがなす角度)をφ、各単位プリズム113の頂角をλ、全反射プリズムレンズ114の材料の屈折率をn、各単位プリズム113の全反射面113bで反射された後の映像光Lとスクリーン面の法線とがなす角度をθとした場合、各単位プリズム113の形状は、次式(1)により決められる。
【数1】

Figure 0004205998
【0045】
また、全反射プリズムレンズ114の出光側の表面が平坦面であるとすると、全反射プリズムレンズ114内で映像光Lが進む角度θと、全反射プリズムレンズ114から出射する映像光Lの出射角度θとの間には、次式(2)が成立する。
sinθ=sinθ/n … (2)
【0046】
ここで、各単位プリズム113の入射面113aとスクリーン面の法線とがなす角度をγとすると、
γ=φ+λ−π/2≧0 … (3)
であることが好ましい。
【0047】
これは、各単位プリズム113の入射面113aの角度γが負の場合には、各単位プリズム113の入射面113aの形状が逆テーパ形状となり、各単位プリズム113を成形するための成形型の作製及び成形型による各単位プリズム113の成形が困難になるからである。
【0048】
なお、各単位プリズム113のレンズ角度φは映像光Lの入射角度θに関して単調減少するので、各単位プリズム113の入射面113aの角度γは、スクリーン面のうち映像光Lの入射角度θが大きくなる部分(同心円の中心Oから遠い側の部分)で負になりやすい。ここで、全反射プリズムレンズ114内で映像光Lが進む角度θが略0である場合において、各単位プリズム113の入射面113aの形状が逆テーパー形状とならないようにするための条件は、次式(4)により表される。
cos−1{cos(θ)/n}/2≦λ … (4)
【0049】
一方、スクリーン面のうち映像光Lの入射角度θが小さくなる部分(同心円の中心Oに近い側の部分)では、各単位プリズム113の入射面113aに入射した映像光Lの一部が全反射面113bで全反射されずに抜けて迷光となる。
【0050】
ここで、各単位プリズム113での迷光の発生態様を説明するため、単位プリズム113の入射面113aで屈折されて丁度単位プリズム113の谷部へ向かう基準映像光L(すなわち、1つの単位プリズム113内で映像光Lが迷光となる部分と有効光となる部分との境界の位置を通過する映像光)について考察する。
【0051】
各単位プリズム113の入射面113aに対する映像光Lの入射角度をθ、各単位プリズム113の入射面113aでの屈折角度をθ、単位プリズム113のプリズムピッチをp、各単位プリズム113の全反射面113bで全反射されて有効光として好適に利用される部分の幅をe1 、各単位プリズム113の全反射面113bで全反射されずに抜けて迷光となる部分の幅をe、各単位プリズム113の高さをh、各単位プリズム113の入射面113aのうち映像光Lが迷光となる部分と有効光となる部分との境界の高さをsとすると、映像光Lが有効光となる部分の幅eは、以下の式(5)により表される。
=(h−s)×(tan(φ+λ−π/2)+tanθ) … (5)
【0052】
ここで、上式(5)において、h及びsはそれぞれ以下の式(6)(7)により表すことができる。
h=p×tan(φ+λ)×tanφ/(tan(φ+λ)−tanφ)… (6)
s=−p×tan(φ+λ)/(1+tan(φ+λ)×tan(φ+λ+θ)) … (7)
なお、
θ=sin−1{sin(θ+φ+λ)/n} … (8)
である。
【0053】
図3から明らかなように、プリズムピッチpと、映像光Lが有効光となる部分の幅eとの間には、e≦pの関係がある。また、映像光Lが有効光となる部分の幅eとレンズピッチpとの比e/pは、映像光Lの入射角度θが大きくなる程大きくなり、ある箇所でe=pとなる。この場合、e=pとなる箇所に比べて映像光Lの入射角度θが大きくなる領域では、各単位プリズム113の入射面113aに入射した映像光Lは全反射面113bで全て全反射され、迷光が存在しない。
【0054】
以上に説明したように、スクリーン面のうち映像光Lの入射角度θが小さくなる部分(同心円の中心Oに近い側の部分)では、各単位プリズム113の入射面113aに入射した映像光Lの一部が全反射面113bで全反射されずに抜けて迷光となるという問題があり、一方、スクリーン面のうち映像光Lの入射角度θが大きくなる部分(同心円の中心Oから遠い側の部分)では、各単位プリズム113の入射面113aの形状が逆テーパ形状となるという問題がある。
【0055】
図4は、図1に示すプロジェクションスクリーン111の全反射プリズムレンズ114における各単位プリズム113の頂角λと映像光Lの入射角度θとの関係を説明するための図である。
【0056】
図4において、線205は、全反射プリズムレンズ114内で映像光Lが進む角度θが0(すなわち、全反射プリズムレンズ114から出射する映像光Lの出射角度θが0)である場合において、上式(5)〜(8)に従って求められた、各単位プリズム113で迷光が発生する境界を示し、線206は、同様の場合において、上式(4)に従って求められた、各単位プリズム113の入射面113aの形状が逆テーパー形状となる境界を示している。なお、線205,206を求める際には、全反射プリズムレンズ114の材料の屈折率nを1.55としている。
【0057】
図4において、2本の線205,206に囲まれた内側の領域は、各単位プリズム113の入射面113aに入射した映像光Lの一部が全反射面113bで全反射されずに抜けて迷光となるということがなく、かつ、各単位プリズム113の入射面113aの形状が逆テーパ形状となるということもない領域である。このため、各単位プリズム113の頂角λと、スクリーン面上での各単位プリズム113の位置に応じた映像光Lの入射角度θとが、この領域内に存在している場合には、迷光の問題も逆テーパー形状の問題も発生しない。具体的には例えば、各単位プリズム113の頂角λが35°で一定の場合を考えると、映像光Lの入射角度θが45〜60°の範囲にあれば、迷光の問題も逆テーパー形状の問題も発生しない(符号207参照)。
【0058】
しかしながら、近年、プロジェクションスクリーン111は大型化する傾向にあり、これに伴って映像光Lの入射角度θの範囲も広くなってきているので、各単位プリズム113の頂角λが一定であるとすると、スクリーン面のうち映像光Lの入射角度θが小さくなる部分及び映像光Lの入射角度θが大きくなる部分で、線205,206に囲まれた内側の領域から外れやすくなる。
【0059】
ここで、迷光の問題を解消するためには、線205により規定される映像光Lの入射角度θの許容下限値を下げることが有効であり、このため、スクリーン面のうち映像光Lの入射角度θが小さくなる部分(同心円の中心Oに近い側の部分)での各単位プリズム113の頂角λを小さくすることが好ましい。一方、逆テーパー形状の問題を解消するためには、線206により規定される映像光Lの入射角度θの許容上限値を上げることが有効であり、このため、スクリーン面のうち映像光Lの入射角度θが大きくなる部分(同心円の中心Oから遠い側の部分)での各単位プリズム113の頂角λを大きくすることが好ましい。
【0060】
このため、本実施の形態においては、各単位プリズム113の頂角λを、スクリーン面の全面に亘ってスクリーン面のうち同心円の中心Oに近い側よりも遠い側の方が大きくなるように連続的に変化させるようにしている(符号201〜203参照)。これにより、映像光Lの入射角度θの許容幅を拡げることができ、スクリーン面の全面に亘って迷光の問題及び逆テーパ形状の問題が発生しないようにすることができる。なお、図4に示す線201〜203は、各単位プリズム113の頂角λの変化を映像光Lの入射角度θとの関係で示したものであるが、各単位プリズム113の頂角λの変化を各単位プリズム113の位置(同心円の中心Oからの距離)との関係で示すことも当然可能であり、この関係は図5に示すようなものとなる。
【0061】
なお、上述した実施の形態において、各単位プリズム113の入射面113aは、スクリーン面に対する垂線(法線)に対して0°以上(好ましくは、1/1000°以上)の抜け勾配(入射面113aとスクリーン面の法線とがなす角度γが正である勾配)を有していることが好ましい。また、各単位プリズム113の入射面113aの表面粗さは、スクリーン面の全面に亘って均一であることが好ましい。
【0062】
また、上述した実施の形態においては、各単位プリズム113の頂角λをスクリーン面の全面に亘って連続的に変化させる場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、各単位プリズム113の頂角λをスクリーン面内で段階的に変化させるようにしてもよい。
【0063】
第2の実施の形態
次に、図6乃至図8により、本発明の第2の実施の形態に係るプロジェクションスクリーンを備えたプロジェクションディスプレイ装置について説明する。なお、本発明の第2の実施の形態は、レンチキュラーレンズの構成が異なる点、全反射プリズムレンズ及びレンチキュラーレンズを1枚のシートに一体化して形成している点を除いて、他は上述した第1の実施の形態と同様である。本発明の第2の実施の形態において、上述した第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0064】
図6に示すように、本発明の第2の実施の形態に係るプロジェクションディスプレイ装置100′は、プロジェクションスクリーン111′と、プロジェクションスクリーン111′に対して映像光Lを斜めに投射する投射光学系112とを備えている。
【0065】
ここで、プロジェクションスクリーン111′は、背面側に配置された投射光学系112から斜めに投射された映像光Lを観察側へ向けて出射させるものであり、全反射プリズムレンズ114′と、全反射プリズムレンズ114′の観察側に設けられたレンチキュラーレンズ115′とを有している。
【0066】
このうち、全反射プリズムレンズ114′は、投射光学系112から投射された映像光Lを屈折及び集光させるものであり、図7に示すように、ベースシート23と、ベースシート23の入光側の表面(映像光Lが入射する最入光面)に形成された複数の単位プリズム113とを有している。なお、上述した第1の実施の形態と同様に、各単位プリズム113は、入射した光を屈折させる入射面(第1の面)113aと、入射面113aで屈折された光を全反射する全反射面(第2の面)113bとを有している。また、各単位プリズム113は、スクリーン面から外れた同心円の中心O(図6参照)を基準にして同心円状に延びる円弧状プリズムとして形成されており、各単位プリズム113の頂角λは、スクリーン面上での当該各単位プリズム113の位置に応じて変化している。特に、各単位プリズム113の頂角λは、30°以上45°以下の範囲で、同心円の中心Oに近い側(図面下側)よりも遠い側(図面上側)の方が大きくなるように連続的に変化していることが好ましい。なお、各単位プリズム113の頂角λの変化の態様としては、上述した第1の実施の形態の場合と同様の態様をとることができる。
【0067】
一方、レンチキュラーレンズ115′は、図7及び図8に示すように、ベースシート23の出光側の表面に形成されており、断面が台形状の複数の台形状部分(単位レンズ)25を有している。
【0068】
ここで、各台形状部分25は、その下底部分が入光側、上底部分が出光側にくるように配置されており、隣接する各台形状部分25の間には断面がV字形状のV字形状部分26が設けられている。なお、各台形状部分25は、所定の屈折率を有する材料で形成されている。また、各V字形状部分26は、各台形状部分25の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が各V字形状部分26の間に充填されることにより形成され、各台形状部分25とその間に設けられたV字形状部分26との界面により光を全反射させて映像光Lを拡散させることができるようになっている(図7及び図8参照)。
【0069】
また、各V字形状部分26は、観察側から入射した光を吸収する光吸収作用を有していることが好ましい。なお、各V字形状部分26の材料は特に限定されないが、例えば、低屈折率の合成樹脂中に、染料、顔料又は着色された樹脂微粒子等からなる光吸収粒子を混入させることにより形成することが好ましい。
【0070】
なお、図6乃至図8に示すプロジェクションスクリーン111′において、投射光学系112から斜めに投射された映像光Lは、全反射プリズムレンズ114′の各単位プリズム113の入射面113aに入射する。
【0071】
そして、このようにして各単位プリズム113の入射面113aに入射した映像光Lは入射面113aで屈折され、全反射面113bで全反射された後、観察側へ向けてスクリーン面に略垂直な方向に進行する。
【0072】
その後、このようにして全反射プリズムレンズ114′から出射された映像光Lは、レンチキュラーレンズ115′の台形状部分25の下底部分側から入射し、その一部の光がそのまま透過する一方で、残りの光は台形状部分25とV字形状部分26との界面で全反射され、最終的に全ての光が台形状部分25の上底部分側から観察側へ向けて出射される。
【0073】
このように本発明の第1及び第2の実施の形態によれば、背面側に配置された投射光学系112から映像光Lが斜めに投射されるプロジェクションスクリーン111,111′において、映像光Lが入射する背面側に設けられた全反射プリズムレンズ114,114A,114B,114′の複数の単位プリズム113の頂角λを、一定の角度範囲(例えば30°以上45°以下の範囲)で同心円の中心Oに近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化させるようにしている。これにより、映像光Lの入射角度θが小さくなる投射光学系112に近い側の部分で各単位プリズム113の頂角λをより小さくし、映像光Lの入射角度θが大きくなる投射光学系112から遠い側の部分で各単位プリズム113の頂角λをより大きくすることができる。このため、迷光などの発生による映像光Lのロスが生じない範囲としての映像光Lの入射角度θの許容幅を拡げることができ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、投射光学系112から映像光Lを略垂直に投射した場合に得られる映像の画質と同等のレベルの高画質を映像を表示することができる、プロジェクションスクリーン111,111′及びプロジェクションディスプレイ装置100,100′を得ることができる。
【0074】
また、本発明の第1及び第2の実施の形態によれば、各単位プリズム113の入射面113aが、スクリーン面に対する垂線(法線)に対して0°以上の抜け勾配を有しているので、各単位プリズム113を成形するための成形型に逆テーパー形状の部分が含まれることがなく、成形型の作製が容易になり、また、レンズ成形の際における成形型からの各単位プリズム113の離型も容易に行うことができる。
【0075】
さらに、本発明の第1及び第2の実施の形態によれば、各単位プリズム113の入射面113aの表面粗さがスクリーン面の全面に亘って均一であるので、スクリーン面上で映像のむらが発生しないようにして高画質な映像が観察されるようにすることができる。
【0076】
(他の実施の形態)
なお、本発明は、上述した第1及び第2の実施の形態に限定されるものではなく、下記の(1)〜(6)に述べるような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
【0077】
(1) 上述した第1及び第2の実施の形態においては、全反射プリズムレンズ及びレンチキュラーレンズとして、全反射プリズムレンズ114,114A,114B,114′及びレンチキュラーレンズ115,115′を用いているが、全反射プリズムレンズ及びレンチキュラーレンズ等の具体的な形状としては、上述した本発明の特徴を持つものであれば、これに限らず、任意の構成をとることができる。
【0078】
(2) 上述した第1の実施の形態においては、全反射プリズムレンズ114,114A,114B,114′及びレンチキュラーレンズ115を別々のシート(プリズムシート及びレンチキュラーレンズシート)に形成しているが、これに限らず、全反射プリズムレンズ114,114A,114B及びレンチキュラーレンズ115を1枚のシートに一体化して形成してもよい。一方、上述した第2の実施の形態においては、全反射プリズムレンズ114′及びレンチキュラーレンズ115′を1枚のシートに一体化して形成しているが、これに限らず、全反射プリズムレンズ114′及びレンチキュラーレンズ115′を別々のシート(プリズムシート及びレンチキュラーレンズシート)に形成してもよい。
【0079】
(3) 上述した第1及び第2の実施の形態において、レンチキュラーレンズ115,115′の観察側(レンチキュラーレンズ115,115′がない場合には、全反射プリズムレンズ114,114A,114B,114′の観察側)には、図1及び図6に符号117で示すように、全反射プリズムレンズ114,114A,114B,114′やレンチキュラーレンズ115,115′を通過した映像光Lを拡散させる拡散シートを設けるようにしてもよい。なお、拡散シートとしては、拡散剤などが混入されることにより拡散作用が与えられたものであることが好ましい。
【0080】
(4) 上述した第1及び第2の実施の形態においては、全反射プリズムレンズ114,114A,114B,114′の観察側にレンチキュラーレンズ115,115′を設けているが、レンチキュラーレンズ115,115′の代わりに、拡散剤などにより光を拡散させる拡散シートや、光の屈折により光を拡散させる複数のビーズがコーティングされたビーズスクリーン等を用いることもできる。
【0081】
(5) 上述した第1及び第2の実施の形態において、レンチキュラーレンズ115,115′の観察側(レンチキュラーレンズ115,115′がない場合には、全反射プリズムレンズ114,114A,114B,114′の観察側)には、機能性保持層を設けるようにしてもよい。なお、機能性保持層としては、各種のものを用いることができるが、例えば、反射防止層(AR層)、ハードコート層(HC層)、帯電防止層(AS層)、防眩層(AG層)、防汚層及びセンサー層などが挙げられる。
【0082】
ここで、反射防止層(AR層)は、プロジェクションスクリーン100,100′の表面での光の反射を抑えるための層であり、光の反射率を抑える機能を有するフィルムをレンズ表面にラミネートしたり、レンズ表面に反射防止処理を直接施すことにより得られる。ハードコート層(HC層)は、プロジェクションスクリーン100,100′の表面を保護して傷付きを防止するための層であり、強度を増加させる機能を有する耐摩耗性フィルムをレンズ表面にラミネートしたり、レンズ表面にハードコート処理を直接施すことにより得られる。帯電防止層(AS層)は、プロジェクションスクリーン100,100′で生じる静電気を除去するための層であり、帯電防止機能を有するフィルムをレンズ表面にラミネートしたり、レンズ表面に帯電防止処理を直接施すことにより得られる。防眩層(AG層)は、プロジェクションスクリーン100,100′のぎらつきなどを防止するための層であり、防眩性機能を有するフィルムをレンズ表面にラミネートしたり、レンズ表面に防眩処理を直接施すことにより得られる。防汚層は、プロジェクションスクリーン100,100′の表面への汚れの付着を防止するための層であり、汚れの付着を防止する機能を有するフィルムをレンズ表面にラミネートしたり、レンズ表面に防汚処理を直接施すことにより得られる。センサー層は、タッチセンサー等の機能を有する層である。
【0083】
(6) 上述した第1及び第2の実施の形態に係るプロジェクションディスプレイ装置100,100′においては、投射光学系112から出射された映像光Lをプロジェクションスクリーン111,111′へ向けて上方へ投射する打ち上げ方式が採用されているが、これに限らず、投射光学系112から出射された映像光Lをプロジェクションスクリーン111,111′へ向けて下方へ投射する打ち下ろし方式を採用するようにしてもよい。
【0084】
ここで、プロジェクションディスプレイ装置100,100′において打ち上げ方式が採用される場合には、プロジェクションスクリーン111,111′及び投射光学系112は例えば、図9に示すような位置関係でキャビネット151内に収納される。具体的には例えば、投射光学系112の映像光源としてLCDライトバルブを用い、50インチのプロジェクションスクリーン111,111′に対して、スクリーン面の下端部に入射する映像光Lの入射角度θ11が45°、スクリーン面の上端部に入射する映像光Lの入射角度θ10が60°となるような態様で、プロジェクションスクリーン111,111′の下方から映像を投射するようにすることができる。なお、この場合、プロジェクションスクリーン111,111′と投射光学系112との水平距離は略800mmである。
【0085】
一方、プロジェクションディスプレイ装置100,100′において打ち下ろし方式が採用される場合には、プロジェクションスクリーン111,111′及び投射光学系112は例えば、図10に示すような位置関係でキャビネット152内に収納される。具体的には例えば、投射光学系112の映像光源としてDMDを用い、50インチのプロジェクションスクリーン111,111′に対して、スクリーン面の上端部に入射する映像光Lの入射角度θ20が45°、スクリーン面の下端部に入射する映像光Lの入射角度θ21が70°となるような態様で、プロジェクションスクリーン111,111′の上方から映像を投射するようにすることができる。なお、この場合、プロジェクションスクリーン111,111′と投射光学系112との水平距離は略700mmとなる。
【0086】
なお、図9及び図10に示すプロジェクションディスプレイ装置100,100′では、投射光学系112から出射された映像光Lがプロジェクションスクリーン111,111′に直接投射されているが、これに限らず、図11に示すような位置関係でキャビネット153内に収納し、投射光学系112から出射された映像光Lが折り返しミラー155を介してプロジェクションスクリーン111,111′に投射されるようにしてもよい。
【0087】
【実施例】
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。
【0088】
(実施例1)
実施例1に係るプロジェクションスクリーンとして、プリズムシート及びレンチキュラーレンズシートを有する、50インチの背面投射型テレビ用のプロジェクションスクリーンを製造した。なお、実施例1に係るプロジェクションスクリーンは、上述した第1の実施の形態に対応するものである。
【0089】
まず、NC旋盤により切削加工して得られる金型を用い、厚さ1.8mmのアクリル製のベースシート上にて紫外線硬化性樹脂(硬化後の屈折率が1.55)を硬化して成形加工することにより、一方の表面に全反射プリズムレンズが形成された、全体として厚さ2mmのプリズムシートを得た。
【0090】
ここで、プリズムシートに形成された全反射プリズムレンズは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びる複数の円弧状プリズム(単位プリズム)を有するようにした。なお、各単位プリズムの円弧の半径(同心円の中心からの距離)はスクリーン面の下端部中央で800mm、プリズムピッチは100μm、プリズム高さは約150μmとした。また、各単位プリズムの頂角λは、スクリーン面の下端部(最も同心円の中心に近い側の部分)で37°、スクリーン面の上端部(最も同心円の中心から遠い側の部分)で40°とし、37〜40°の範囲で変化させた(図12参照)。なお、各単位プリズムからの映像光の出射角度θは0(垂直出射)とした。
【0091】
次に、円筒状のロール金型を用い、耐衝撃性アクリル樹脂を押し出し成形することによりレンチキュラーレンズシートを製造した。
【0092】
ここで、レンチキュラーレンズシートに形成されたレンチキュラーレンズは、断面が半楕円形状の複数の単位レンズを有するようにした。なお、各単位レンズのレンズ横径は140μm、レンズ縦径は100μmとした。また、各単位レンズのレンズピッチは140μm、レンズ高さは50μmとした。これにより、水平拡散角が半値角で35°、垂直拡散角が半値角で15°の拡散特性が得られた。
【0093】
なお、このようにしてレンチキュラーレンズシートを押出し成形する際に、耐衝撃性アクリル樹脂に極微量の黒色染料及び拡散剤を混合した。このようにして製造されたレンチキュラーレンズシートの透過率は70%となり、外光等の反射防止効果及び拡散効果が得られた。
【0094】
以上のようにして製造されたプリズムシートとレンチキュラーレンズシートとを組み合わせ、プロジェクションスクリーンを製造した。また、このようにして製造されたプロジェクションスクリーンを、図9に示すような打ち上げ方式のプロジェクションディスプレイ装置(背面投射型テレビ)に組み込んだ。なお、プロジェクションスクリーンの画面サイズは50インチであり、投射光学系の映像光源としては、LCDライトバルブを用いた。ここで、投射光学系は、スクリーン面の下端部より800mm下方の高さに配置し、プロジェクションスクリーンと投射光学系との水平距離(投射距離)は800mmとした。また、スクリーン面の下端部に入射する映像光の入射角度θ11を45°、スクリーン面の上端部中央に入射する映像光の入射角度θ10を60°とした。
【0095】
(実施例2)
実施例2に係るプロジェクションスクリーンとして、全反射プリズムレンズ及びレンチキュラーレンズが一体化して形成された、50インチの背面投射型テレビ用のプロジェクションスクリーンを製造した。なお、実施例2に係るプロジェクションスクリーンは、上述した第2の実施の形態に対応するものである。
【0096】
まず、NC旋盤により切削加工して得られる金型を用い、厚さ1.8mmのアクリル製のベースシート上にて紫外線硬化性樹脂(硬化後の屈折率が1.55)を硬化して成形加工することにより、一方の表面に全反射プリズムレンズが形成された、全体として厚さ2mmのプリズムシートを得た。
【0097】
ここで、プリズムシートに形成された全反射プリズムレンズは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びる複数の円弧状プリズム(単位プリズム)を有するようにした。なお、各単位プリズムの円弧の半径(同心円の中心からの距離)はスクリーン面の下端部中央で800mm、プリズムピッチは100μm、プリズム高さは約150μmとした。また、各単位プリズムの頂角λは、スクリーン面の下端部(最も同心円の中心に近い側の部分)で37°、スクリーン面の上端部(最も同心円の中心から遠い側の部分)で40°とし、37〜40°の範囲で連続的に変化させた(図12参照)。なお、各単位プリズムからの映像光の出射角度θは0(垂直出射)とした。
【0098】
次に、以上のようにして製造されたプリズムシートの反対側の表面に、断面が台形状の複数の台形状部分(単位レンズ)を形成し、次いで、隣接する各台形状部分の間に、光吸収粒子を含有する低屈折率樹脂を充填し、V字形状部分を形成した。なお、各台形状部分の材料としては、高屈折率のエポキシアクリレートを用いた。また、各V字形状部分の材料としては、低屈折率のウレタンアクリレートを用い、光吸収粒子としては、大日精化工業(株)製のラブコロール(登録商標)を用いた。なお、ラブコロールの平均粒径は8μmであり、添加量は45重量%とした。
【0099】
ここで、各台形状部分のレンズピッチは50μm、屈折率は1.57とした。また、各V字形状部分の屈折率は1.48とした。なお、各台形状部分の上底部分の長さと各V字形状部分の三角形の底辺部分の長さとが互いに等しくなるようにし、いわゆるブラックストライプ率を50%とした。また、各V字形状部分の頂角は20°とした。
【0100】
以上のようにして全反射プリズムレンズとレンチキュラーレンズとが1枚のシートの表裏に一体化して形成されたプロジェクションスクリーンを製造した。また、このようにして製造されたプロジェクションスクリーンを、実施例1と同様に、図9に示すような打ち上げ方式のプロジェクションディスプレイ装置(背面投射型テレビ)に組み込んだ。なお、プロジェクションスクリーンの画面サイズは50インチであり、投射光学系の映像光源としては、LCDライトバルブを用いた。ここで、投射光学系は、スクリーン面の下端部より800mm下方の高さに配置し、プロジェクションスクリーンと投射光学系との水平距離(投射距離)は800mmとした。また、スクリーン面の下端部に入射する映像光の入射角度θ11を45°、スクリーン面の上端部中央に入射する映像光の入射角度θ10を60°とした。
【0101】
(実施例3)
実施例3に係るプロジェクションスクリーンとして、実施例2に係るプロジェクションスクリーンのレンチキュラーレンズの前側(最観察側)に、厚さが0.1mmのARコートフィルムをラミネートした。
【0102】
(比較例1)
比較例1に係るプロジェクションスクリーンとして、実施例4に係るプロジェクションにおいて、全反射プリズムレンズの各単位プリズムの頂角λを40°で一定としたものを製造した。
【0103】
(評価結果)
実施例1に係るプロジェクションスクリーンでは、入射角度の許容幅が広く、表面輝度の低下やコントラストの低下もなく、高画質の映像が得られた。また、透過率が60%、反射率が5%、ゲインが3であった。また、垂直拡散角(垂直視野角)(半値角)は10°、水平拡散角(水平視野角)(半値角)は25°であった。
【0104】
実施例2に係るプロジェクションスクリーンでは、実施例1と同様に、入射角度の許容幅が広く、表面輝度の低下やコントラストの低下もなく、高画質の映像が得られた。また、透過率が80%、反射率が5%、ゲインが4であった。また、垂直拡散角(垂直視野角)(半値角)は12°、水平拡散角(水平視野角)(半値角)は25°であった。
【0105】
実施例3に係るプロジェクションスクリーンでは、実施例2と同様に、入射角度の許容幅が広く、表面輝度の低下やコントラストの低下もなく、高画質の映像が得られた。また、反射率は、実施例2に比べて1.5%改善した。
【0106】
一方、比較例1に係るプロジェクションスクリーンでは、スクリーン面の下部中央付近が、実施例1〜3に係るプロジェクションスクリーンに比べてやや暗く、また、ゴーストが観察された。
【0107】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、迷光などの発生による映像光のロスが生じない範囲としての映像光の入射角度の許容幅を拡げ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、映像光源から映像光を略垂直に投射した場合に得られる映像の画質と同等のレベルの高画質な映像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るプロジェクションスクリーンを備えたプロジェクションディスプレイ装置を示す概略斜視図。
【図2】図1に示すプロジェクションスクリーンの要部を示す斜視図。
【図3】図1に示すプロジェクションスクリーンの全反射プリズムレンズにおける映像光の光路を説明するための図。
【図4】図1に示すプロジェクションスクリーンの全反射プリズムレンズにおける各単位プリズムの頂角と映像光の入射角度との関係を説明するための図。
【図5】図1に示すプロジェクションスクリーンの全反射プリズムレンズにおける各単位プリズムの位置と頂角との関係を説明するための図。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係るプロジェクションスクリーンを備えたプロジェクションディスプレイ装置を示す概略斜視図。
【図7】図6に示すプロジェクションスクリーンの要部を示す斜視図。
【図8】図7に示すXIII−XIII線に沿った断面図。
【図9】本発明の第1及び第2の実施の形態に係るプロジェクションスクリーンを備えたプロジェクションディスプレイ装置の第1の組立例を示す図。
【図10】本発明の第1及び第2の実施の形態に係るプロジェクションスクリーンを備えたプロジェクションディスプレイ装置の第2の組立例を示す図。
【図11】本発明の第1及び第2の実施の形態に係るプロジェクションスクリーンを備えたプロジェクションディスプレイ装置の第3の組立例を示す図。
【図12】実施例1〜3における全反射プリズムレンズの各単位プリズムの位置と頂角との関係を示す図。
【図13】一般的なフレネルレンズシートを備えたプロジェクションスクリーンの一例を示す図。
【図14】全反射プリズムレンズを備えたプロジェクションスクリーンにおいて単位プリズムの頂角が大きい場合の映像光の光路を説明するための図。
【図15】全反射プリズムレンズを備えたプロジェクションスクリーンにおいて単位プリズムの頂角が小さく場合の映像光の光路を説明するための図。
【符号の説明】
100,100′ プロジェクションディスプレイ装置
111,111′ プロジェクションスクリーン
112 投射光学系
113 単位プリズム
113a 入射面
113b 出射面
114,114′ 全反射プリズムレンズ
115,115′ レンチキュラーレンズ
116 単位レンズ
117 拡散シート
151,152,153 キャビネット
155 折り返しミラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection screen, and in particular, obliquely projects and observes image light emitted from an image light source having a cell structure such as an LCD (Liquid Crystal Display) or DMD (Digital Micro-mirror Device). The present invention relates to a projection screen suitable for the above and a projection display device including the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a rear projection type projection display device (rear projection type television), three CRTs of red, green and blue are used as video light sources, and video light emitted from such video light sources is transmitted through the projection. 2. Description of the Related Art A projection display device that projects on the back side of a screen and observes an image from the observation side is known.
[0003]
Here, the projection screen used in such a projection display device is generally composed of a Fresnel lens sheet and a lenticular lens sheet, and forms image light emitted from an image light source on the projection screen and directivity. It can be emitted toward the observer as diffused light having
[0004]
Specifically, for example, as shown in FIG. 13, the projection screen 300 is disposed on the observation side of the Fresnel lens sheet 301, the Fresnel lens sheet 301 having a circular Fresnel lens 302 formed on the surface on the light output side, And a lenticular lens sheet 303 having a horizontal diffusion lenticular lens 304 formed on the surface on the light incident side. A light exit lens 305 and a black stripe 306 are formed on the light exit surface of the lenticular lens sheet 303.
[0005]
Among these, the Fresnel lens 302 formed on the Fresnel lens sheet 301 can be obtained by forming grooves having a predetermined angle at a predetermined pitch in a transparent resin material such as acrylic. The image light emitted in a radially diffused state from an image light source (not shown) disposed in the screen is condensed toward the observation side. The lenticular lens 304 formed on the lenticular lens sheet 303 can be obtained by forming cylindrical unit lenses so as to regularly extend in the vertical direction on one plane, and is condensed by the Fresnel lens sheet 301. The image light is mainly diffused in the horizontal direction and emitted as diffused light having directivity in the horizontal direction.
[0006]
By the way, in recent years, instead of the projection display device using the three CRTs of red, green and blue as described above, an image light source having a cell structure such as LCD or DMD is used. There is an increasing need for a single-lens projection display device that projects the emitted image light onto the back side of a transmissive projection screen and observes the image from the observation side.
[0007]
Conventionally, in such a single lens type projection display device, a method of projecting image light substantially perpendicularly to the projection screen from the back side of the projection screen has been common. However, such a method requires a depth substantially equal to that of a conventional CRT projection display device, and there is a problem that the device cannot be reduced in size.
[0008]
Under such circumstances, as one of the projection display devices, the image light emitted from the image light source is projected obliquely on the projection screen, so that the image quality is not impaired and compared with the conventional one. Thus, there has been proposed a projection display device that can realize a significant reduction in thickness (see Patent Documents 1 and 2).
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 61-208041
[Patent Document 2]
JP 2000-180967 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In such a projection display device, a unit prism group (total reflection prism lens) having a triangular cross section is provided on the light incident side surface as an optical means for condensing image light incident obliquely on the projection screen. The incident video light is refracted by the first surface (incident surface) of the unit prism and then totally reflected by the second surface (total reflection surface) to be emitted from the surface on the light output side.
[0011]
Here, in a projection screen equipped with such a total reflection prism lens, the portion closer to the image light source where the incident angle of the image light (the angle of the image light with respect to the screen surface) becomes smaller (each unit prism comes off the screen surface). In the case of extending concentrically with the center of the concentric circle as a reference, the incident surface of each unit prism 311 of the total reflection prism lens 310 is a portion close to the center of the concentric circle) as shown in FIG. A part of the image light incident on 311a is not totally reflected by the total reflection surface 311b but passes through and becomes stray light, which causes troubles such as a double image (ghost). In FIG. 14, symbol L11 indicates the optical path of the component that becomes normal light in the image light, and symbol L12 indicates the optical path of the component that becomes stray light. The stray light generated in this way increases as the apex angle (tip angle) λ of each unit prism 311 increases, and decreases as it decreases.
[0012]
On the other hand, in a projection screen equipped with such a total reflection prism lens, the part farther from the image light source where the incident angle of the image light is larger (each unit prism is concentric with respect to the center of the concentric circle off the screen surface) 15, the apex angle λ of each unit prism 311 becomes smaller, and the incident surface 311 a of each unit prism 311 has an inverse taper shape, as shown in FIG. Therefore, a part of the image light incident from the incident surface 311a of each unit prism 311 is totally reflected by the total reflection surface 311b and then reflected again by the incident surface 311a to become stray light, resulting in a loss of image light. was there. In FIG. 15, reference numeral L21 indicates the optical path of the component that becomes normal light in the image light, and reference numeral L22 indicates the optical path of the component that becomes stray light. In addition, when the incident surface 311a of each unit prism 311 has an inversely tapered shape, it becomes difficult to produce a mold for molding each unit prism 311. Also, when forming a lens, each unit prism 311 is formed from the mold. There was a problem that it was difficult to release the mold. Further, when a mold for molding each unit prism 311 is manufactured by cutting a mold material, a mold shape corresponding to the reversely tapered incident surface 311a of each unit prism 311 is obtained. The incident surface 311a of each unit prism 311 becomes a rough surface with a cutting mark. In this case, since the area where the incident surface 311a of each unit prism 311 is a mirror surface and the area where the surface is rough are present on the screen surface, the image looks different at the boundary between these areas. There was a problem that the image was observed as unevenness.
[0013]
As described above, in the conventional projection screen, the allowable range of the incident angle of the image light is narrow, and the loss of the image light due to the occurrence of stray light or the like is likely to occur. there were.
[0014]
The present invention has been made in consideration of such points, and has expanded the allowable range of the incident angle of the image light as a range in which the loss of the image light due to the occurrence of stray light or the like does not occur, thereby reducing the surface luminance and reducing the contrast. An object of the present invention is to provide a projection screen and a projection display device capable of displaying a high-quality image having a level equivalent to the image quality obtained when image light is projected substantially vertically from an image light source without deterioration. And
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a projection screen that emits image light projected obliquely from a projection optical system disposed on the back side toward the observation side, and has a plurality of unit prisms provided on the back side on which the image light is incident. A total reflection prism lens, wherein each unit prism has a first surface that refracts incident light and a second surface that totally reflects light refracted by the first surface. Each of the unit prisms has an apex angle corresponding to an angle formed by the first surface and the second surface, and the apex angle of each unit prism is determined on the screen surface. A projection screen characterized by changing according to the position of a unit prism.
[0016]
In the present invention, it is preferable that each unit prism extends concentrically with reference to the center of a concentric circle deviated from the screen surface. In addition, it is preferable that the apex angle of each unit prism is changed so as to be larger on the side farther from the side closer to the center of the concentric circle. Furthermore, it is preferable that the apex angle of each unit prism changes within a range of 30 ° to 45 °. Furthermore, it is preferable that the apex angle of each unit prism continuously changes from the side closer to the center of the concentric circle to the side farther from the center.
[0017]
In the present invention, the total reflection prism lens includes a first apex angle fixing region in which an apex angle of each unit prism is constant at a predetermined first angle, and the first apex angle fixing region. A second apex angle fixing region which is located in a different area and is constant at a predetermined second angle different from the first angle; and the first apex angle fixing region and the first prism The vertical angle of each unit prism is between the first angle and the second angle, depending on the position of each unit prism on the screen surface. It is preferable to have a changing apex angle changing region.
[0018]
Here, the apex angle changing region is such that the apex angle of each unit prism changes only the angle of the first surface with respect to the screen surface without changing the angle of the second surface with respect to the screen surface. It is preferable to have a first apex angle changing portion that changes. The apex angle changing region is located between the first apex angle changing unit and the first apex angle fixing region, and the apex angle of each unit prism is the first surface and the screen surface. The second apex angle changing part that changes by changing the angle of the second surface, and the first apex angle changing part and the second apex angle fixing area, It is preferable that the apex angle of the unit prism further includes a third apex angle changing portion that changes as the angles of the first surface and the second surface with respect to the screen surface change.
[0019]
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the first surface of each unit prism has a draft of 0 ° or more with respect to a perpendicular to the screen surface. In addition, it is preferable that the first surface of each unit prism has a uniform surface roughness over the entire screen surface.
[0020]
In the present invention, it is preferable to further include a lenticular lens that is provided on the observation side of the total reflection prism lens and diffuses light that has passed through the total reflection prism lens.
[0021]
Here, it is preferable that the lenticular lens has a plurality of unit lenses having a semi-elliptical cross section or a plurality of unit lenses having a trapezoidal cross section.
[0022]
The unit lenses having a trapezoidal cross section are arranged so that the lower bottom part is on the light incident side and the upper bottom part is on the light output side, and the cross section is V-shaped between the adjacent unit lenses. The unit lenses are formed of a material having a predetermined refractive index, and the portions provided between the unit lenses have a refractive index lower than the refractive index of the unit lenses. It is preferable that the light is totally reflected by an interface between each unit lens and a portion provided between the unit lenses. Moreover, it is preferable that each said part whose cross section is V-shaped has the light absorption effect | action which absorbs the light which injected from the observation side. Furthermore, it is preferable that each of the portions having a V-shaped cross section is formed by mixing light-absorbing particles in the resin.
[0023]
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the total reflection prism lens and the lenticular lens are integrally formed on one sheet.
[0024]
Furthermore, in the present invention, diffusion is provided on the observation side of the total reflection prism lens (or the lenticular lens), and diffuses light that has passed through the total reflection prism lens (or the total reflection prism lens and the lenticular lens). It is preferable to further provide a sheet.
[0025]
Furthermore, in the present invention, it further comprises a functional retention layer including at least one layer selected from the group consisting of an antireflection layer, a hard coat layer, an antistatic layer, an antiglare layer, an antifouling layer and a sensor layer. Is preferred.
[0026]
The present invention also provides a projection display device comprising the projection screen as described above and a projection optical system that projects image light obliquely onto the projection screen.
[0027]
According to the present invention, in the projection screen on which the image light is obliquely projected from the projection optical system arranged on the back side, the total reflection prism lens having the plurality of unit prisms is provided on the back side on which the image light is incident. The optical axis of the image light projected obliquely from the projection optical system can be corrected only on the light incident surface side (back surface side), and the image can be emitted toward the observation side. At this time, in the present invention, the apex angle of each unit prism is changed in accordance with the position of each unit prism on the screen surface. Specifically, for example, in the case where each unit prism extends concentrically with reference to the center of a concentric circle deviated from the screen surface, the apex angle of each unit prism is set within a certain angular range (for example, 30 ° or more and 45 °). In a range of less than or equal to (°), the distance on the far side is larger than the side near the center of the concentric circle. That is, the vertical angle of each unit prism is made smaller at the portion closer to the projection optical system where the incident angle of the image light is smaller, and each unit prism is arranged at the portion farther from the projection optical system where the incident angle of the image light is larger The apex angle is made larger. For this reason, it is possible to widen the allowable range of the incident angle of the image light as a range in which the loss of the image light due to the occurrence of stray light or the like does not occur, and there is no decrease in the surface brightness and the contrast, and the image light is transmitted from the projection optical system. It is possible to obtain a projection screen and a projection display device capable of displaying a high-quality video having a level equivalent to that of a video obtained when projected substantially vertically.
[0028]
Further, according to the present invention, in the total reflection prism lens, the first apex angle fixed region where the apex angle of each unit prism is constant at a predetermined first angle is different from the first apex angle fixed region. A second apex angle fixing region, the apex angle of each unit prism being constant at a predetermined second angle different from the first angle, the first apex angle fixing region, and the second apex angle An apex angle that is located between the angle fixed region and the apex angle of each unit prism is changed between the first angle and the second angle in accordance with the position of each unit prism on the screen surface. By providing the change region, the apex angle of each unit prism of the total reflection prism lens can be changed only in a part thereof, not over the entire screen surface. Thereby, it becomes easy to produce a mold for molding the total reflection prism lens, and a high-quality projection screen and projection display device can be obtained at a lower cost.
[0029]
Furthermore, according to the present invention, in the apex angle changing region of the total reflection prism lens, the apex angle of each unit prism is the angle of the first surface with respect to the screen surface without changing the angle of the second surface with respect to the screen surface. Is located between the first apex angle changing portion that changes by changing only the first apex angle changing region and the first and second apex angle fixing regions, and the apex angle of each unit prism is By providing the second and third apex angle changing portions that change by changing the angles of the first surface and the second surface with respect to the screen surface, the boundary of each region can be made less noticeable. It is possible to achieve higher image quality.
[0030]
Furthermore, according to the present invention, the first surface of each unit prism has an omission gradient of 0 ° or more with respect to a normal line (normal line) to the screen surface. It is possible to prevent loss. Also, in this case, since the mold for molding each unit prism does not include a reverse-tapered portion, the fabrication of the mold becomes easy, and each unit prism from the mold during lens molding The mold release can be easily performed.
[0031]
Furthermore, according to the present invention, by making the surface roughness of the first surface of each unit prism uniform over the entire screen surface, it is possible to prevent image unevenness on the screen surface. A high-quality image can be observed.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0033]
First embodiment
First, a projection screen and a projection display apparatus including the projection screen according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0034]
As shown in FIG. 1, the projection display apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention includes a projection screen 111 and a projection optical system 112 that projects image light L obliquely onto the projection screen 111. ing. Note that the projection optical system 112 has an image light source such as an LCD or DMD, and an optical system for expanding image light emitted from the image light source.
[0035]
Here, the projection screen 111 emits the image light L projected obliquely from the projection optical system 112 disposed on the back side toward the observation side, and includes a total reflection prism lens 114 and a total reflection prism lens. 114 has a lenticular lens 115 provided on the observation side.
[0036]
Among these, the total reflection prism lens 114 refracts and condenses the image light L projected from the projection optical system 112, and as shown in FIG. A plurality of unit prisms 113 are provided on the surface side.
[0037]
Each unit prism 113 has an incident surface (first surface) 113a that refracts incident light, and a total reflection surface (second surface) 113b that totally reflects light refracted by the incident surface 113a. The obliquely incident video light L can be refracted and totally reflected to travel in a direction substantially perpendicular to the screen surface. Each unit prism 113 is formed as an arcuate prism that extends concentrically with reference to a center O (see FIG. 1) of a concentric circle that is off the screen surface. Specifically, for example, each unit prism 113 preferably has a prism pitch of 100 to 200 μm and a prism height of 150 to 300 μm.
[0038]
Here, each unit prism 113 has an apex angle λ corresponding to an angle formed by the incident surface 113a and the total reflection surface 113b, and the apex angle λ of each unit prism 113 corresponds to each unit prism on the screen surface. It changes according to the position of 113. In particular, the apex angle λ of each unit prism 113 is in the range of 30 ° or more and 45 ° or less and is continuous so that the side farther from the side closer to the center O of the concentric circle (lower side in the drawing) (upper side in the drawing) becomes larger. It is preferable that it changes.
[0039]
On the other hand, the lenticular lens 115 diffuses light that has passed through the total reflection prism lens 114 in the horizontal direction, and a plurality of cylindrical unit lenses 116 are provided on the light incident surface side on which the image light L is incident. . Specifically, for example, the cross section of each unit lens 116 is a semi-elliptical shape with a lens lateral diameter of 140 μm and a lens vertical diameter of 100 μm, a lens pitch of 140 μm, a lens height of 50 μm, and a horizontal diffusion angle. Is preferably 20 to 50 ° in terms of half-value angle (the angle at which the luminance when observed from a certain direction is half the luminance when observed from the front).
[0040]
As shown in FIGS. 1 and 2, the total reflection prism lens 114 and the lenticular lens 115 are formed on separate sheets (prism sheet and lenticular lens sheet). In FIGS. 1 and 2, the total reflection prism lens 114 and the lenticular lens 115 are drawn apart from actual dimensions for easy understanding.
[0041]
Next, the optical path of the image light L in the total reflection prism lens 114 of the projection screen 111 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0042]
As shown in FIG. 3, the image light L emitted from the projection optical system (see reference numeral 112 in FIG. 1) has different incident angles θ depending on the position on the screen surface.1Thus, the light enters the incident surface 113a of each unit prism 113 of the total reflection prism lens 114. The incident angle θ of the image light L1Is preferably 35 ° or more (preferably 45 ° or more) and 50 ° or less at the end of the screen surface closer to the projection optical system (side closer to the center O of the concentric circle).
[0043]
The video light L incident on the incident surface 113a of each unit prism 113 in this way is refracted by the incident surface 113a, totally reflected by the total reflection surface 113b, and then substantially perpendicular to the screen surface toward the observation side. Proceed in the direction.
[0044]
In order to realize such an optical path of the image light L, the incident angle θ of the image light L1The shape of each unit prism 113 is determined according to the above. Specifically, the lens angle of each unit prism 113 (the angle formed by the total reflection surface 113b and the screen surface) is φ, the apex angle of each unit prism 113 is λ, and the refractive index of the material of the total reflection prism lens 114 is n. , The angle formed by the image light L after being reflected by the total reflection surface 113b of each unit prism 113 and the normal line of the screen surface is θ4In this case, the shape of each unit prism 113 is determined by the following equation (1).
[Expression 1]
Figure 0004205998
[0045]
Also, assuming that the surface on the light output side of the total reflection prism lens 114 is a flat surface, the angle θ at which the image light L travels in the total reflection prism lens 114.4And the output angle θ of the image light L emitted from the total reflection prism lens 1145The following equation (2) is established between
sinθ4= Sinθ5/ N (2)
[0046]
Here, when the angle formed between the incident surface 113a of each unit prism 113 and the normal line of the screen surface is γ,
γ = φ + λ−π / 2 ≧ 0 (3)
It is preferable that
[0047]
This is because, when the angle γ of the incident surface 113a of each unit prism 113 is negative, the shape of the incident surface 113a of each unit prism 113 becomes a reverse taper shape, and a molding die for molding each unit prism 113 is produced. This is because it is difficult to form the unit prisms 113 with a mold.
[0048]
The lens angle φ of each unit prism 113 is the incident angle θ of the image light L.1Therefore, the angle γ of the incident surface 113a of each unit prism 113 is equal to the incident angle θ of the image light L on the screen surface.1Tends to be negative at a portion where the value of becomes large (portion far from the center O of the concentric circle). Here, the angle θ at which the image light L travels in the total reflection prism lens 1144Is approximately 0, a condition for preventing the shape of the incident surface 113a of each unit prism 113 from becoming an inversely tapered shape is expressed by the following equation (4).
cos-1{Cos (θ1) / N} / 2 ≦ λ (4)
[0049]
On the other hand, the incident angle θ of the image light L on the screen surface1In a portion where the value becomes smaller (a portion closer to the center O of the concentric circle), a part of the image light L incident on the incident surface 113a of each unit prism 113 is not totally reflected by the total reflection surface 113b and becomes stray light. .
[0050]
Here, in order to explain how stray light is generated in each unit prism 113, the reference image light L that is refracted by the incident surface 113a of the unit prism 113 and just goes to the valley of the unit prism 113.0(In other words, image light passing through the position of the boundary between the portion where the image light L becomes stray light and the portion where it becomes effective light in one unit prism 113) will be considered.
[0051]
The incident angle of the image light L with respect to the incident surface 113a of each unit prism 113 is θ2, The refraction angle at the incident surface 113a of each unit prism 113 is θ3, P is the prism pitch of the unit prism 113, and e is the width of the portion that is totally reflected by the total reflection surface 113b of each unit prism 113 and is preferably used as effective light.1 , The width of the part which is not totally reflected by the total reflection surface 113b of each unit prism 113 and becomes stray light is e.2When the height of each unit prism 113 is h and the height of the boundary between the portion where the image light L becomes stray light and the portion where the image light L becomes effective light in the incident surface 113a of each unit prism 113 is s, the image light L is Width e of effective light1Is represented by the following equation (5).
e1= (H−s) × (tan (φ + λ−π / 2) + tan θ1(5)
[0052]
Here, in the above equation (5), h and s can be expressed by the following equations (6) and (7), respectively.
h = p × tan (φ + λ) × tanφ / (tan (φ + λ) −tanφ) (6)
s = −p × tan (φ + λ) / (1 + tan (φ + λ) × tan (φ + λ + θ)3)) ... (7)
In addition,
θ3= Sin-1{Sin (θ1+ Φ + λ) / n} (8)
It is.
[0053]
As is clear from FIG. 3, the prism pitch p and the width e of the portion where the image light L becomes effective light.1E between1There is a relationship of ≦ p. Further, the width e of the portion where the image light L becomes effective light1And the ratio e of the lens pitch p1/ P is the incident angle θ of the image light L1Increases as the value of e increases.1= P. In this case, e1= Incident angle θ of image light L compared to the position where p = p1In the region where becomes large, the image light L incident on the incident surface 113a of each unit prism 113 is totally reflected by the total reflection surface 113b, and stray light does not exist.
[0054]
As described above, the incident angle θ of the image light L on the screen surface.1In a portion where the value becomes smaller (a portion closer to the center O of the concentric circle), a part of the image light L incident on the incident surface 113a of each unit prism 113 is not totally reflected by the total reflection surface 113b and becomes stray light. On the other hand, the incident angle θ of the image light L on the screen surface1There is a problem that the shape of the incident surface 113a of each unit prism 113 becomes an inversely tapered shape in a portion where the distance becomes larger (portion far from the center O of the concentric circle).
[0055]
4 shows the apex angle λ of each unit prism 113 and the incident angle θ of the image light L in the total reflection prism lens 114 of the projection screen 111 shown in FIG.1It is a figure for demonstrating the relationship.
[0056]
In FIG. 4, a line 205 indicates an angle θ that the image light L travels in the total reflection prism lens 114.4Is 0 (that is, the emission angle θ of the image light L emitted from the total reflection prism lens 114)5Is a boundary where stray light is generated in each unit prism 113, obtained in accordance with the above equations (5) to (8), and a line 206 is in accordance with the above equation (4) in the same case. The obtained boundary where the shape of the incident surface 113a of each unit prism 113 becomes a reverse taper shape is shown. When obtaining the lines 205 and 206, the refractive index n of the material of the total reflection prism lens 114 is set to 1.55.
[0057]
In FIG. 4, in the inner region surrounded by two lines 205 and 206, a part of the image light L incident on the incident surface 113a of each unit prism 113 passes through without being totally reflected by the total reflection surface 113b. This is a region in which stray light is not generated and the shape of the incident surface 113a of each unit prism 113 is not reversely tapered. For this reason, the apex angle λ of each unit prism 113 and the incident angle θ of the image light L according to the position of each unit prism 113 on the screen surface.1However, if it exists in this region, neither the problem of stray light nor the problem of the inverse taper shape occurs. Specifically, for example, considering the case where the apex angle λ of each unit prism 113 is constant at 35 °, the incident angle θ of the image light L1Is in the range of 45 to 60 °, neither the problem of stray light nor the problem of the inverse taper shape occurs (see reference numeral 207).
[0058]
However, in recent years, the projection screen 111 tends to increase in size, and accordingly, the incident angle θ of the image light L1Therefore, if the apex angle λ of each unit prism 113 is constant, the incident angle θ of the image light L on the screen surface is1And the incident angle θ of the image light L1It becomes a part where becomes large, and it becomes easy to remove | deviate from the inner area | region enclosed by line 205,206.
[0059]
Here, in order to solve the problem of stray light, the incident angle θ of the image light L defined by the line 205 is obtained.1Therefore, it is effective to lower the allowable lower limit value of the image light L. Therefore, the incident angle θ of the image light L on the screen surface is effective.1It is preferable to reduce the apex angle λ of each unit prism 113 at a portion where the angle becomes smaller (a portion closer to the center O of the concentric circle). On the other hand, in order to eliminate the problem of the inverse taper shape, the incident angle θ of the image light L defined by the line 206 is1Therefore, it is effective to increase the allowable upper limit value of the image light L. Therefore, the incident angle θ of the image light L on the screen surface is effective.1It is preferable to increase the apex angle λ of each unit prism 113 in a portion where the angle becomes larger (portion far from the center O of the concentric circle).
[0060]
For this reason, in the present embodiment, the apex angle λ of each unit prism 113 is continuously extended over the entire screen surface so that the side of the screen surface farther from the side closer to the concentric circle center O is larger. (See reference numerals 201 to 203). Thereby, the incident angle θ of the image light L1Can be widened, and the problem of stray light and the problem of the inverse taper shape can be prevented from occurring over the entire screen surface. Note that lines 201 to 203 shown in FIG. 4 indicate the change in the apex angle λ of each unit prism 113 as the incident angle θ of the image light L.1The change in the apex angle λ of each unit prism 113 can naturally be shown in relation to the position of each unit prism 113 (distance from the center O of the concentric circle). The relationship is as shown in FIG.
[0061]
In the above-described embodiment, the incident surface 113a of each unit prism 113 has a draft (incident surface 113a) of 0 ° or more (preferably 1/1000 ° or more) with respect to a normal (normal line) to the screen surface. And an angle γ formed by the normal to the screen surface is preferably a positive slope). The surface roughness of the incident surface 113a of each unit prism 113 is preferably uniform over the entire screen surface.
[0062]
In the above-described embodiment, the case where the apex angle λ of each unit prism 113 is continuously changed over the entire screen surface is described as an example. However, the present invention is not limited to this. May be changed stepwise within the screen plane.
[0063]
Second embodiment
Next, a projection display device including a projection screen according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention is the same as that described above except that the configuration of the lenticular lens is different and the total reflection prism lens and the lenticular lens are integrally formed on one sheet. This is the same as in the first embodiment. In the second embodiment of the present invention, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0064]
As shown in FIG. 6, a projection display device 100 ′ according to the second embodiment of the present invention includes a projection screen 111 ′ and a projection optical system 112 that projects image light L obliquely onto the projection screen 111 ′. And.
[0065]
Here, the projection screen 111 ′ emits the image light L projected obliquely from the projection optical system 112 disposed on the back side toward the observation side, and includes a total reflection prism lens 114 ′ and a total reflection. And a lenticular lens 115 ′ provided on the observation side of the prism lens 114 ′.
[0066]
Among them, the total reflection prism lens 114 ′ refracts and condenses the image light L projected from the projection optical system 112. As shown in FIG. 7, the base sheet 23 and the incident light of the base sheet 23 are used. And a plurality of unit prisms 113 formed on the side surface (the most incident light surface on which the image light L is incident). As in the first embodiment described above, each unit prism 113 includes an incident surface (first surface) 113a that refracts incident light and a total reflection that totally reflects light refracted by the incident surface 113a. And a reflecting surface (second surface) 113b. Each unit prism 113 is formed as an arc-shaped prism that extends concentrically with respect to the center O (see FIG. 6) of a concentric circle that is off the screen surface. It changes in accordance with the position of each unit prism 113 on the surface. In particular, the apex angle λ of each unit prism 113 is in the range of 30 ° or more and 45 ° or less and is continuous so that the side farther from the side closer to the center O of the concentric circle (lower side in the drawing) (upper side in the drawing) becomes larger. It is preferable that it changes. In addition, as a mode of change of the apex angle λ of each unit prism 113, a mode similar to the case of the first embodiment described above can be taken.
[0067]
On the other hand, as shown in FIGS. 7 and 8, the lenticular lens 115 ′ is formed on the surface on the light output side of the base sheet 23, and has a plurality of trapezoidal portions (unit lenses) 25 having a trapezoidal cross section. ing.
[0068]
Here, each trapezoidal portion 25 is arranged such that the lower bottom portion is on the light incident side and the upper bottom portion is on the light output side, and the cross section between the adjacent trapezoidal portions 25 is V-shaped. The V-shaped portion 26 is provided. Each trapezoidal portion 25 is made of a material having a predetermined refractive index. Each V-shaped portion 26 is formed by filling a material having a refractive index lower than the refractive index of each trapezoidal portion 25 between the V-shaped portions 26. The image light L can be diffused by totally reflecting the light by the interface with the V-shaped portion 26 provided between them (see FIGS. 7 and 8).
[0069]
Moreover, it is preferable that each V-shaped part 26 has the light absorption effect | action which absorbs the light which injected from the observation side. The material of each V-shaped portion 26 is not particularly limited. For example, the V-shaped portion 26 is formed by mixing light-absorbing particles composed of dyes, pigments, or colored resin fine particles in a low refractive index synthetic resin. Is preferred.
[0070]
6 to 8, the image light L projected obliquely from the projection optical system 112 is incident on the incident surface 113a of each unit prism 113 of the total reflection prism lens 114 ′.
[0071]
The video light L incident on the incident surface 113a of each unit prism 113 in this way is refracted by the incident surface 113a, totally reflected by the total reflection surface 113b, and then substantially perpendicular to the screen surface toward the observation side. Proceed in the direction.
[0072]
Thereafter, the image light L emitted from the total reflection prism lens 114 ′ in this way is incident from the lower bottom portion side of the trapezoidal portion 25 of the lenticular lens 115 ′, and part of the light is transmitted as it is. The remaining light is totally reflected at the interface between the trapezoidal portion 25 and the V-shaped portion 26, and finally all the light is emitted from the upper bottom portion side of the trapezoidal portion 25 toward the observation side.
[0073]
As described above, according to the first and second embodiments of the present invention, the image light L is projected on the projection screens 111 and 111 ′ on which the image light L is obliquely projected from the projection optical system 112 disposed on the back side. The apex angles λ of the plurality of unit prisms 113 of the total reflection prism lenses 114, 114A, 114B, 114 ′ provided on the back side where the light enters is concentric with a certain angle range (for example, a range of 30 ° to 45 °) It is made to change so that the side far from the side close | similar to the center O may become large. Thereby, the incident angle θ of the image light L1The apex angle λ of each unit prism 113 is made smaller at the part closer to the projection optical system 112 where the angle of incidence becomes smaller, and the incident angle θ of the image light L1The apex angle λ of each unit prism 113 can be made larger at a portion far from the projection optical system 112 where the angle becomes larger. Therefore, the incident angle θ of the image light L as a range in which loss of the image light L due to generation of stray light or the like does not occur.1Can be widened, there is no decrease in surface brightness and contrast, and the image quality is equivalent to the image quality obtained when the image light L is projected substantially vertically from the projection optical system 112. The projection screens 111 and 111 ′ and the projection display devices 100 and 100 ′ can be obtained.
[0074]
Further, according to the first and second embodiments of the present invention, the incident surface 113a of each unit prism 113 has a draft of 0 ° or more with respect to a perpendicular (normal line) to the screen surface. Therefore, the molding die for molding each unit prism 113 does not include a reverse-tapered portion, making it easy to manufacture the molding die, and each unit prism 113 from the molding die during lens molding. The mold release can be easily performed.
[0075]
Furthermore, according to the first and second embodiments of the present invention, since the surface roughness of the incident surface 113a of each unit prism 113 is uniform over the entire screen surface, the image unevenness on the screen surface. A high-quality image can be observed without being generated.
[0076]
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described first and second embodiments, and various modifications and changes as described in the following (1) to (6) are possible. It is within the scope of the present invention.
[0077]
(1) In the first and second embodiments described above, total reflection prism lenses 114, 114A, 114B, 114 'and lenticular lenses 115, 115' are used as total reflection prism lenses and lenticular lenses. Specific shapes of the total reflection prism lens, the lenticular lens, and the like are not limited to those described above, and any configuration can be adopted as long as they have the characteristics of the present invention described above.
[0078]
(2) In the first embodiment described above, the total reflection prism lenses 114, 114A, 114B, 114 ′ and the lenticular lens 115 are formed on separate sheets (prism sheet and lenticular lens sheet). However, the total reflection prism lenses 114, 114A, 114B and the lenticular lens 115 may be integrally formed on one sheet. On the other hand, in the second embodiment described above, the total reflection prism lens 114 ′ and the lenticular lens 115 ′ are integrally formed on one sheet. The lenticular lens 115 ′ may be formed on separate sheets (prism sheet and lenticular lens sheet).
[0079]
(3) In the first and second embodiments described above, the observation side of the lenticular lenses 115 and 115 '(when there are no lenticular lenses 115 and 115', total reflection prism lenses 114, 114A, 114B, 114 ' 1 and FIG. 6, a diffusion sheet that diffuses the image light L that has passed through the total reflection prism lenses 114, 114 </ b> A, 114 </ b> B, 114 ′ and the lenticular lenses 115, 115 ′. May be provided. In addition, it is preferable that the diffusion sheet is provided with a diffusion action by mixing a diffusion agent or the like.
[0080]
(4) In the first and second embodiments described above, the lenticular lenses 115 and 115 'are provided on the observation side of the total reflection prism lenses 114, 114A, 114B and 114'. Instead of ′, a diffusion sheet for diffusing light with a diffusing agent or the like, a bead screen coated with a plurality of beads for diffusing light by light refraction can be used.
[0081]
(5) In the first and second embodiments described above, the observation side of the lenticular lenses 115, 115 ′ (when there is no lenticular lens 115, 115 ′, total reflection prism lenses 114, 114A, 114B, 114 ′ On the observation side, a functional retention layer may be provided. Various types of functional retention layers can be used. For example, an antireflection layer (AR layer), a hard coat layer (HC layer), an antistatic layer (AS layer), an antiglare layer (AG) Layer), an antifouling layer and a sensor layer.
[0082]
Here, the antireflection layer (AR layer) is a layer for suppressing reflection of light on the surfaces of the projection screens 100 and 100 ', and a film having a function of suppressing the reflectance of light is laminated on the lens surface. It can be obtained by directly applying an antireflection treatment to the lens surface. The hard coat layer (HC layer) is a layer for protecting the surfaces of the projection screens 100 and 100 'to prevent scratches, and a wear-resistant film having a function of increasing the strength is laminated on the lens surface. It can be obtained by directly applying a hard coat treatment to the lens surface. The antistatic layer (AS layer) is a layer for removing static electricity generated in the projection screens 100 and 100 ', and a film having an antistatic function is laminated on the lens surface, or an antistatic treatment is directly applied to the lens surface. Can be obtained. The anti-glare layer (AG layer) is a layer for preventing glare of the projection screens 100 and 100 ', and a film having an anti-glare function is laminated on the lens surface or anti-glare treatment is applied to the lens surface. Obtained by direct application. The antifouling layer is a layer for preventing dirt from adhering to the surfaces of the projection screens 100 and 100 ', and a film having a function of preventing the adhesion of dirt is laminated on the lens surface, or the lens surface is antifouling. Obtained by direct treatment. The sensor layer is a layer having a function such as a touch sensor.
[0083]
(6) In the projection display devices 100 and 100 ′ according to the first and second embodiments described above, the image light L emitted from the projection optical system 112 is projected upward toward the projection screens 111 and 111 ′. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to adopt a downfall method in which the image light L emitted from the projection optical system 112 is projected downward toward the projection screens 111 and 111 ′. Good.
[0084]
Here, when the launch method is adopted in the projection display devices 100 and 100 ′, the projection screens 111 and 111 ′ and the projection optical system 112 are accommodated in the cabinet 151 in the positional relationship as shown in FIG. The Specifically, for example, an LCD light valve is used as the image light source of the projection optical system 112, and the incident angle θ of the image light L incident on the lower end of the screen surface with respect to the 50-inch projection screens 111 and 111 ′.11Is 45 °, the incident angle θ of the image light L incident on the upper end of the screen surface10It is possible to project an image from below the projection screens 111 and 111 ′ in such a manner that the angle is 60 °. In this case, the horizontal distance between the projection screens 111 and 111 ′ and the projection optical system 112 is approximately 800 mm.
[0085]
On the other hand, when the down-sliding method is adopted in the projection display devices 100 and 100 ′, the projection screens 111 and 111 ′ and the projection optical system 112 are accommodated in the cabinet 152 in the positional relationship as shown in FIG. The Specifically, for example, the DMD is used as the image light source of the projection optical system 112, and the incident angle θ of the image light L incident on the upper end of the screen surface with respect to the 50 inch projection screens 111 and 111 ′.20Is 45 °, the incident angle θ of the image light L incident on the lower end of the screen surface21It is possible to project an image from above the projection screens 111 and 111 ′ so that the angle is 70 °. In this case, the horizontal distance between the projection screens 111 and 111 ′ and the projection optical system 112 is approximately 700 mm.
[0086]
9 and 10, the image light L emitted from the projection optical system 112 is directly projected onto the projection screens 111 and 111 '. However, the present invention is not limited to this. 11 may be stored in the cabinet 153 in the positional relationship as shown in FIG. 11 and the image light L emitted from the projection optical system 112 may be projected onto the projection screens 111 and 111 ′ via the folding mirror 155.
[0087]
【Example】
Next, specific examples of the above-described embodiment will be described.
[0088]
Example 1
As a projection screen according to Example 1, a projection screen for a 50-inch rear projection television having a prism sheet and a lenticular lens sheet was manufactured. Note that the projection screen according to Example 1 corresponds to the first embodiment described above.
[0089]
First, a mold obtained by cutting with an NC lathe is used to cure an ultraviolet curable resin (with a refractive index of 1.55 after curing) on a 1.8 mm thick acrylic base sheet. By processing, a prism sheet having a thickness of 2 mm as a whole, in which a total reflection prism lens was formed on one surface, was obtained.
[0090]
Here, the total reflection prism lens formed on the prism sheet has a plurality of arc-shaped prisms (unit prisms) extending concentrically with reference to the center of the concentric circle deviated from the screen surface. The radius of the arc of each unit prism (distance from the center of the concentric circle) was 800 mm at the center of the lower end of the screen surface, the prism pitch was 100 μm, and the prism height was about 150 μm. The apex angle λ of each unit prism is 37 ° at the lower end of the screen surface (the portion closest to the center of the concentric circle) and 40 ° at the upper end of the screen surface (the portion farthest from the center of the concentric circle). And changed in the range of 37 to 40 ° (see FIG. 12). In addition, the output angle θ of the image light from each unit prism5Was 0 (vertical emission).
[0091]
Next, a lenticular lens sheet was manufactured by extruding an impact-resistant acrylic resin using a cylindrical roll mold.
[0092]
Here, the lenticular lens formed on the lenticular lens sheet has a plurality of unit lenses having a semi-elliptical cross section. Each unit lens has a lateral diameter of 140 μm and a longitudinal lens diameter of 100 μm. Each unit lens has a lens pitch of 140 μm and a lens height of 50 μm. As a result, a diffusion characteristic with a horizontal diffusion angle of 35 ° at half-value angle and a vertical diffusion angle of 15 ° at half-value angle was obtained.
[0093]
In addition, when extrusion molding the lenticular lens sheet in this way, a very small amount of black dye and a diffusing agent were mixed with the impact-resistant acrylic resin. The transmittance of the lenticular lens sheet thus manufactured was 70%, and an antireflection effect and a diffusion effect such as external light were obtained.
[0094]
A projection screen was manufactured by combining the prism sheet and the lenticular lens sheet manufactured as described above. In addition, the projection screen manufactured in this way was incorporated into a launch-type projection display apparatus (a rear projection television) as shown in FIG. The screen size of the projection screen is 50 inches, and an LCD light valve was used as the image light source of the projection optical system. Here, the projection optical system was disposed at a height of 800 mm below the lower end of the screen surface, and the horizontal distance (projection distance) between the projection screen and the projection optical system was 800 mm. Also, the incident angle θ of the image light incident on the lower end of the screen surface1145 °, the incident angle θ of the image light incident on the center of the upper end of the screen surface10Was 60 °.
[0095]
(Example 2)
As the projection screen according to Example 2, a projection screen for a 50-inch rear projection television in which a total reflection prism lens and a lenticular lens were integrally formed was manufactured. Note that the projection screen according to Example 2 corresponds to the second embodiment described above.
[0096]
First, a mold obtained by cutting with an NC lathe is used to cure an ultraviolet curable resin (with a refractive index of 1.55 after curing) on a 1.8 mm thick acrylic base sheet. By processing, a prism sheet having a thickness of 2 mm as a whole, in which a total reflection prism lens was formed on one surface, was obtained.
[0097]
Here, the total reflection prism lens formed on the prism sheet has a plurality of arc-shaped prisms (unit prisms) extending concentrically with reference to the center of the concentric circle deviated from the screen surface. The radius of the arc of each unit prism (distance from the center of the concentric circle) was 800 mm at the center of the lower end of the screen surface, the prism pitch was 100 μm, and the prism height was about 150 μm. The apex angle λ of each unit prism is 37 ° at the lower end of the screen surface (the portion closest to the center of the concentric circle) and 40 ° at the upper end of the screen surface (the portion farthest from the center of the concentric circle). And continuously changed in the range of 37 to 40 ° (see FIG. 12). In addition, the output angle θ of the image light from each unit prism5Was 0 (vertical emission).
[0098]
Next, on the opposite surface of the prism sheet manufactured as described above, a plurality of trapezoidal sections (unit lenses) having a trapezoidal cross section are formed, and then, between the adjacent trapezoidal sections, A V-shaped portion was formed by filling a low refractive index resin containing light absorbing particles. In addition, as a material of each trapezoidal part, high refractive index epoxy acrylate was used. Moreover, low refractive index urethane acrylate was used as the material of each V-shaped part, and Rabcoroll (registered trademark) manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd. was used as the light-absorbing particles. In addition, the average particle diameter of the love color was 8 μm, and the addition amount was 45% by weight.
[0099]
Here, the lens pitch of each trapezoidal portion was 50 μm and the refractive index was 1.57. The refractive index of each V-shaped portion was 1.48. The length of the upper base part of each trapezoidal part and the length of the base part of the triangle of each V-shaped part were made equal to each other, and the so-called black stripe ratio was set to 50%. The vertex angle of each V-shaped part was 20 °.
[0100]
As described above, a projection screen in which the total reflection prism lens and the lenticular lens were integrally formed on the front and back of one sheet was manufactured. In addition, the projection screen manufactured in this way was incorporated into a launch-type projection display device (rear projection type television) as shown in FIG. The screen size of the projection screen is 50 inches, and an LCD light valve was used as the image light source of the projection optical system. Here, the projection optical system was disposed at a height of 800 mm below the lower end of the screen surface, and the horizontal distance (projection distance) between the projection screen and the projection optical system was 800 mm. Also, the incident angle θ of the image light incident on the lower end of the screen surface1145 °, the incident angle θ of the image light incident on the center of the upper end of the screen surface10Was 60 °.
[0101]
(Example 3)
As a projection screen according to Example 3, an AR coat film having a thickness of 0.1 mm was laminated on the front side (most observation side) of the lenticular lens of the projection screen according to Example 2.
[0102]
(Comparative Example 1)
As the projection screen according to Comparative Example 1, the projection according to Example 4 was manufactured by making the apex angle λ of each unit prism of the total reflection prism lens constant at 40 °.
[0103]
(Evaluation results)
In the projection screen according to Example 1, the allowable range of the incident angle was wide, and a high-quality image was obtained without a decrease in surface luminance and a decrease in contrast. Further, the transmittance was 60%, the reflectance was 5%, and the gain was 3. The vertical diffusion angle (vertical viewing angle) (half-value angle) was 10 °, and the horizontal diffusion angle (horizontal viewing angle) (half-value angle) was 25 °.
[0104]
In the projection screen according to Example 2, as in Example 1, the allowable range of the incident angle was wide, and a high-quality image was obtained without a decrease in surface luminance or a contrast. Further, the transmittance was 80%, the reflectance was 5%, and the gain was 4. The vertical diffusion angle (vertical viewing angle) (half-value angle) was 12 °, and the horizontal diffusion angle (horizontal viewing angle) (half-value angle) was 25 °.
[0105]
In the projection screen according to Example 3, as in Example 2, the allowable range of the incident angle was wide, and a high-quality image was obtained without a reduction in surface luminance or contrast. Further, the reflectance was improved by 1.5% compared to Example 2.
[0106]
On the other hand, in the projection screen according to Comparative Example 1, the vicinity of the lower center of the screen surface was slightly darker than the projection screens according to Examples 1 to 3, and ghosts were observed.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the allowable range of the incident angle of the image light as a range in which the loss of the image light due to the occurrence of stray light or the like does not occur is widened, and there is no decrease in surface luminance or contrast, and the image light source Therefore, it is possible to display a high-quality video having a level equivalent to that of the video obtained when the video light is projected substantially vertically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a projection display device including a projection screen according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the projection screen shown in FIG.
3 is a view for explaining an optical path of image light in a total reflection prism lens of the projection screen shown in FIG. 1; FIG.
4 is a diagram for explaining a relationship between an apex angle of each unit prism and an incident angle of image light in the total reflection prism lens of the projection screen shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a view for explaining the relationship between the position of each unit prism and the apex angle in the total reflection prism lens of the projection screen shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a schematic perspective view showing a projection display device provided with a projection screen according to a second embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a main part of the projection screen shown in FIG. 6. FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a first assembly example of a projection display device including a projection screen according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a second assembly example of the projection display device including the projection screen according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a third assembly example of the projection display device including the projection screen according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the position of each unit prism of the total reflection prism lens and the apex angle in Examples 1 to 3;
FIG. 13 is a diagram showing an example of a projection screen provided with a general Fresnel lens sheet.
FIG. 14 is a diagram for explaining an optical path of image light when a vertex angle of a unit prism is large in a projection screen including a total reflection prism lens.
FIG. 15 is a diagram for explaining an optical path of video light when a vertex angle of a unit prism is small in a projection screen including a total reflection prism lens.
[Explanation of symbols]
100,100 'projection display device
111, 111 'projection screen
112 Projection optical system
113 unit prism
113a Incident surface
113b Outgoing surface
114, 114 'total reflection prism lens
115,115 'lenticular lens
116 unit lens
117 Diffusion sheet
151, 152, 153 cabinet
155 Folding mirror

Claims (18)

背面側に配置された投射光学系から斜めに投射された映像光を観察側へ向けて出射させるプロジェクションスクリーンにおいて、
映像光が入射する背面側に設けられた複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズであって、前記各単位プリズムが、入射した光を屈折させる第1の面と、前記第1の面で屈折された光を全反射する第2の面とを有する全反射プリズムレンズを備え、
前記各単位プリズムは、前記第1の面と前記第2の面とがなす角度に対応する頂角を有し、前記各単位プリズムの頂角は、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化し
前記各単位プリズムの頂角は、前記投射光学系に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化し、
前記各単位プリズムの頂角は、30°以上45°以下の範囲で変化していることを特徴とするプロジェクションスクリーン。
In the projection screen for emitting image light projected obliquely from the projection optical system arranged on the back side toward the observation side,
A total reflection prism lens having a plurality of unit prisms provided on the back side on which image light is incident, wherein each unit prism is refracted by a first surface that refracts incident light and the first surface. A total reflection prism lens having a second surface that totally reflects the reflected light,
Each unit prism has an apex angle corresponding to an angle formed by the first surface and the second surface, and the apex angle of each unit prism is the position of each unit prism on the screen surface. Depending on the
The apex angle of each unit prism changes so that the side farther than the side closer to the projection optical system is larger,
The projection screen according to claim 1, wherein an apex angle of each unit prism changes in a range of 30 ° to 45 ° .
前記各単位プリズムは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びていることを特徴とする、請求項1に記載のプロジェクションスクリーン。  2. The projection screen according to claim 1, wherein each of the unit prisms extends concentrically with a center of a concentric circle deviated from the screen surface as a reference. 前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化していることを特徴とする、請求項2に記載のプロジェクションスクリーン。  The projection screen according to claim 2, wherein an apex angle of each of the unit prisms is changed to be larger on a side farther than a side closer to the center of the concentric circle. 前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側から遠い側へ向かうにつれて連続的に変化していることを特徴とする、請求項1乃至のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。The apex angle of the unit prisms is characterized by continuously changes toward the side close to the center of the concentric circle to the far side, projection screen according to any one of claims 1 to 3 . 前記各単位プリズムの前記第1の面は、スクリーン面に対する垂線に対して0°以上の抜け勾配を有していることを特徴とする、請求項1乃至のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。Wherein the first surface of each unit prism is characterized in that it has a 0 ° or more draft with respect to the normal to the screen surface, projection of any one of claims 1 to 4 screen. 前記各単位プリズムの前記第1の面は、その表面粗さがスクリーン面の全面に亘って均一であることを特徴とする、請求項1乃至のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。Said first surface, characterized in that the surface roughness is uniform over the entire surface of the screen surface, projection screen according to any one of claims 1 to 5 for each of the unit prisms. 前記全反射プリズムレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズを通過した光を拡散させるレンチキュラーレンズをさらに備えたことを特徴とする、請求項1乃至のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。The projection according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a lenticular lens that is provided on the observation side of the total reflection prism lens and diffuses light that has passed through the total reflection prism lens. screen. 前記レンチキュラーレンズは、断面が半楕円形状の複数の単位レンズを有することを特徴とする、請求項に記載のプロジェクションスクリーン。The projection screen according to claim 7 , wherein the lenticular lens includes a plurality of unit lenses having a semi-elliptical cross section. 前記レンチキュラーレンズは、断面が台形状の複数の単位レンズを有することを特徴とする、請求項に記載のプロジェクションスクリーン。The projection screen according to claim 7 , wherein the lenticular lens includes a plurality of unit lenses having a trapezoidal cross section. 断面が台形状の前記各単位レンズは、その下底部分が入光側、上底部分が出光側にくるように配置され、隣接する前記各単位レンズの間には断面がV字形状の部分が設けられ、前記各単位レンズは、所定の屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズの間に設けられた部分は、前記各単位レンズの屈折率よりも低い屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズとその間に設けられた部分との界面により光を全反射させることを特徴とする、請求項に記載のプロジェクションスクリーン。Each unit lens having a trapezoidal cross section is disposed such that the lower bottom portion is on the light incident side and the upper bottom portion is on the light exit side, and a section having a V-shaped cross section between the adjacent unit lenses. The unit lenses are formed of a material having a predetermined refractive index, and the portion provided between the unit lenses is made of a material having a refractive index lower than the refractive index of the unit lenses. The projection screen according to claim 9 , wherein the projection screen is formed to totally reflect light by an interface between each unit lens and a portion provided therebetween. 断面がV字形状の前記各部分は、観察側から入射した光を吸収する光吸収作用を有することを特徴とする、請求項10に記載のプロジェクションスクリーン。11. The projection screen according to claim 10 , wherein each of the portions having a V-shaped cross section has a light absorption function of absorbing light incident from the observation side. 断面がV字形状の前記各部分は、樹脂中に光吸収粒子を混入させることにより形成されていることを特徴とする、請求項11に記載のプロジェクションスクリーン。12. The projection screen according to claim 11 , wherein each of the portions having a V-shaped cross section is formed by mixing light absorbing particles in a resin. 前記全反射プリズムレンズと前記レンチキュラーレンズとが1枚のシートに一体化して形成されていることを特徴とする、請求項7乃至12のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。The projection screen according to any one of claims 7 to 12 , wherein the total reflection prism lens and the lenticular lens are integrally formed on a single sheet. 前記全反射プリズムレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズを通過した光を拡散させる拡散シートをさらに備えたことを特徴とする、請求項1乃至のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。Wherein provided on the viewing side of the total reflection prism lens, wherein the further comprising a diffusing sheet for diffusing light passing through the total reflection prism lens, projection of any one of claims 1 to 6 screen. 前記レンチキュラーレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズ及び前記レンチキュラーレンズを通過した光を拡散させる拡散シートをさらに備えたことを特徴とする、請求項7乃至13のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。14. The diffractive sheet according to claim 7 , further comprising a diffusion sheet that is provided on the observation side of the lenticular lens and diffuses light that has passed through the total reflection prism lens and the lenticular lens. Projection screen. 反射防止層、ハードコート層、帯電防止層、防眩層、防汚層及びセンサー層からなる群から選択された少なくとも一つの層を含む機能性保持層をさらに備えたことを特徴とする、請求項1乃至15のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。It further comprises a functional retention layer including at least one layer selected from the group consisting of an antireflection layer, a hard coat layer, an antistatic layer, an antiglare layer, an antifouling layer and a sensor layer. Item 16. The projection screen according to any one of Items 1 to 15 . 請求項1乃至1のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーンと、
前記プロジェクションスクリーンに対して映像光を斜めに投射する投射光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクションディスプレイ装置。
The projection screen according to any one of claims 1 to 16 , and
A projection display device comprising: a projection optical system that projects image light obliquely onto the projection screen.
背面側に配置された投射光学系から斜めに投射された映像光を観察側へ向けて出射させるプロジェクションスクリーンで用いられる全反射プリズムシートにおいて、
映像光が入射する背面側に設けられた複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズであって、前記各単位プリズムが、入射した光を屈折させる第1の面と、前記第1の面で屈折された光を全反射する第2の面とを有する全反射プリズムレンズを備え、
前記各単位プリズムは、前記第1の面と前記第2の面とがなす角度に対応する頂角を有し、前記各単位プリズムの頂角は、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化し
前記各単位プリズムの頂角は、前記投射光学系に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化し、
前記各単位プリズムの頂角は、30°以上45°以下の範囲で変化していることを特徴とする全反射プリズムシート。
In the total reflection prism sheet used in the projection screen that emits the image light projected obliquely from the projection optical system arranged on the back side toward the observation side,
A total reflection prism lens having a plurality of unit prisms provided on the back side on which image light is incident, wherein each unit prism is refracted by a first surface that refracts incident light and the first surface. A total reflection prism lens having a second surface that totally reflects the reflected light,
Each unit prism has an apex angle corresponding to an angle formed by the first surface and the second surface, and the apex angle of each unit prism is the position of each unit prism on the screen surface. Depending on the
The apex angle of each unit prism changes so that the side farther than the side closer to the projection optical system is larger,
The total reflection prism sheet, wherein the apex angle of each unit prism changes in a range of 30 ° to 45 ° .
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