JP4487567B2

JP4487567B2 - 背面投射スクリーン

Info

Publication number: JP4487567B2
Application number: JP2004000275A
Authority: JP
Inventors: 武利日比; 勇三中野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-01-05
Also published as: US20050146880A1; US7287881B2; JP2005195740A; CN1637571A

Description

この発明は、背面から投射された光の進行方向を修正する光偏向器および背面投射スクリーンに関する。

従来の背面投射スクリーンは、円形フレネルレンズが設けられたフレネルレンズシートの出射面と、垂直方向（画面の縦方向）に沿って直線状にシリンドリカルレンズが設けられたレンチキュラーレンズシートの入射面とを、対向させ、かつ近接させることにより構成されている（たとえば、特許文献１）。

また、他の従来の背面投射スクリーンは、垂直方向に直線状に設けるシリンドリカルレンズを入射面および出射面の両面に有するレンチキュラーレンズシート、水平方向（画面の横方向）に沿って直線状に設けるフレネルレンズを出射面に有するリニアフレネルレンズシート、および円形フレネルレンズを出射面に有するサーキュラーフレネルレンズシートの３枚のレンズシートを含み、観察者側からレンチキュラーレンズシート、リニアフレネルレンズシート、サーキュラーフレネルレンズシートの順に配列されて構成されている（たとえば、特許文献２）。

さらにまた、他の従来の背面投射スクリーンは、光の損失を軽減するために、１つのレンズ面に入射した光線の一部が他のレンズ面で全反射したのち出射するようになっているプリズム片と、レンズ面に入射した光が屈折して出射するようになっているプリズム片との組で構成されており、これら２種のプリズム片がシート全体にわたって交互に位置するように配列されている（たとえば、特許文献３）。

また、他の従来の背面投射スクリーンは、レンチキュラーレンズにおける光の損失を軽減するために、入射光の一部を全反射部で全反射させた後、出光部から出光させる単位レンズを出光部側に１次元または２次元方向に複数配置したレンズ層と、入光部側からの光線を反射し、出光部側からの光線を減衰する層であって前記全反射部上に設けられた反射減衰層とを有するレンズシートを含んで構成されている（たとえば、特許文献４）。

また、他の従来の背面投射スクリーンは、スクリーン部において斜めに進行する外光やゴースト光を軽減する機能を有するブラインド状の光吸収部が形成されている（たとえば、特許文献５）。

特開２００２−１９６４２２号公報（第６頁、第２図）特開平７−６４１８９号公報（第１１頁、第２図）特開昭６１−５２６０１号公報（第５頁、第４図）特開２００２−３１１２１１号公報（第９頁、第３図）米国特許第５２５４３８８号（Sheet 1 of 2、Fig.1）

しかしながら、上述のような背面投射スクリーンにおける、フレネルレンズおよびシリンドリカルレンズは、屈折を利用して光の進行方向を偏向させるため、レンズを構成する材料の屈折率や波長分散に起因する色収差が発生してしまう。したがって、観測者が当該背面投射スクリーンを介して投射された画像を見ると、当該観測者が画像を見る位置（角度）によって画像の色が異なってしまうといった問題が発生することがあった。

また、フレネルレンズの屈折面およびシリンドリカルレンズの屈折面においては、屈折光とともに反射光が必然的に発生してしまうので、当該背面投射スクリーンを透過する光が減少してしまう。そのため、前記反射光に起因するゴーストや迷光が発生することによって当該画像の鮮明さが損なわれてしまうとともに、投影された画像が暗くなってしまうという問題があった。

さらに、フレネルレンズが屈折プリズムにより構成されている場合、光投射手段により光を投射する方向が、スクリーンの投影面に垂直な方向に対してなす角度（以下、投射角または投射角度という。）が４０度以下の場合には、投射光のスクリーン透過率を約８５％以上に保つことができるが、投射角度が４０度を超える場合には、屈折面において反射される投射光が増加し、また、前記スクリーン透過率が低下することにより透過光線強度が減少することから、特に画面周辺部における画像が暗くなるとともに、前記屈折面で反射した迷光が増加するため、投影された画像の鮮明度が損なわれてしまう。

さらにまた、フレネルレンズが全反射プリズムにより構成されている場合、屈折面における光の損失は低減するものの、前記投射角度を４５度以上のような急角度にして投射光を投射する条件でしか使用することができない。そのため、光投射手段の設計が困難であった。また、全反射プリズムのプリズム歯入射面は屈折面であるので、当該屈折面において迷光やゴーストが発生する場合があった。

また、出射面側に設けた反射プリズムおよび透明シートでレンチキュラーレンズシートを構成すると、出射面から入射面側に光が戻らないようにすることが必要である。しかしながら、前記光が入射面側に戻らないようにするには、採用できる反射プリズムの形状が限られてしまうので、当該レンチキュラーレンズシートに必要な拡散特性を得ることが困難であった。

また、ゴーストを軽減するために、ブランド状の光吸収シートを使用すると、当該光吸収シートの厚みの影響により、光の損失が発生し、画面全体が暗くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上述のような課題を解消すべく、簡易な構成で、光の利用効率を高
くするとともに、ゴーストや迷光の影響を抑えることで、画面全体にわたって鮮明な画像
を表示することができる、背面投射スクリーンを得ることを目的とする。

本発明における背面投射スクリーンは、画像投射手段から画像光が投射される背面投射スクリーンであって、前記画像投射手段から当該背面投射スクリーンに入射される前記画像光の光線に対して略垂直な面を有し、当該面に対し所定の角度で入射した前記画像光を選択的に透過させる光透過手段と、前記光透過手段を透過した前記画像光の向きを変える光偏向器とを備え、前記光偏向器は、同心円状に配置され、前記同心円の中心側に凹面である第１の反射面が形成され、前記同心円の中心でない側に第２の反射面が形成された複数の反射手段を備え、複数の前記反射手段のうちの１の反射手段における前記第１の反射面で反射された光は、当該１の反射手段に対して前記同心円の中心側に隣り合って配置される他の反射手段における前記第２の反射面によって反射されることを特徴とする。

以上のように、本発明の背面投射スクリーンによれば、従来の背面投射スクリーンに比べて反射光の発生が大幅に少ないことから、光の利用効率を高くすることができ、鮮明な画像を表示することができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における背面投射スクリーン２の側面図である。図１において、光投射手段１から投射された光（以下、投射光ともいう。）は、当該光の進行方向（図１中のＬ１）に沿って広がりながら背面投射スクリーン２へと進行する。これにより、前記光投射手段１によって投影された画像が当該背面投射スクリーン２上に拡大投写される。当該背面投射スクリーン２は、光偏向器４およびレンチキュラーレンズシート３から構成され、前記光投射手段１から投射された光は、まず、前記光偏向器４に入射する。なお、以下の説明では、背面投射スクリーン２を構成する、光偏向器４、レンチキュラーレンズシート３等の構成部材に入射する光を入射光といい、当該構成部材から出射する光を出射光という。また、前記入射光が入射する面を入射面といい、前記出射面が出射する面を出射面という。さらにまた、光投射手段１および背面投射スクリーン２は空気中に設置されるものとして説明する。

光偏向器４は、入射光の進行方向を修正して、出射面の法線方向と略平行に進行する出射光を当該出射面から出射する。そして、当該光偏向器４における出射面から出射された出射光はレンチキュラーレンズシート３に入射する。当該レンチキュラーレンズシート３に入射した入射光は、プロジェクションＴＶ等の各々の用途に適した水平指向性および垂直指向性が付与され、当該レンチキュラーレンズシート３の出射面から出射光として出射される。観察者（図示せず）は、レンチキュラーレンズシート３の出射面から出射された出射光を見ることにより、前記光投射手段１によって投影された画像を見ることができる。

図２は、光投射手段１側から見た背面投射スクリーン２を説明するための説明図である。図２のように、光投射手段１側から背面投射スクリーン２を見た場合には光偏向器４が手前に見える。前記光偏向器４において、入射光を偏向させる反射手段（後述する反射手段４２）は、図２中の同心円Ｍ１に沿って形成される。すなわち、前記同心円Ｍ１は、光偏向器４中に設けられるシリンドリカルな反射手段の延在方向を示す。また、以下の説明では、図２に記載されている複数の同心円をいずれもＭ１という。

また、光偏向器４における前記反射手段４２の繰り返し周期、すなわち前記Ｍ１の間隔は、十分小さくする。具体的には、スクリーン上の画素寸法より小さくする必要がある。例えば、ＸＧＡ（ｅＸｔｅｎｄｅｄＧｒａｐｈｉｃｓＡｒｒａｙ）では画面垂直方向の画素数が７６８画素であることから、画面垂直方向の長さが１ｍの場合には１画素における垂直方向の長さが約１．３ｍｍとなる。よって、この場合には少なくとも前記間隔を１．３ｍｍよりも小さくする必要があり、実際上は、前記Ｍ１の間隔を０．０５ｍｍないし０．５ｍｍ程度とするのが望ましい。

図３は、光偏向器４のＹ軸方向に沿う断面をＸ軸方向から見た場合を拡大して示した拡大断面図である。図３において、当該図３中のＺ軸と所定の角度θＶをもって当該Ｚ軸方向から入射した入射光は、透明シート４１を透過した後、反射手段４２によって反射されることにより偏向され、当該光偏向器４を通過する。

なお、図３中のＬ１〜Ｌ５は入射光が当該光偏向器４から出射光として出射するまでの過程における光の進行方向を示す。具体的に説明すると、Ｌ１は投射光（入射光）の進行方向、Ｌ２は透明シート４１内を進行する光の進行方向、Ｌ３は反射手段４２で反射された光の進行方向、Ｌ４は前記反射手段４２によって反射された光が隣り合う他の反射手段４２によって反射された光の進行方向、そしてＬ５は出射光の進行方向である。なお、前記Ｌ３は、前記Ｌ２に沿って進行した光が、反射手段４２上のいずれの位置で反射されたかによって異なるため、実際には複数のＬ３が存在するが、当該図３においては前記複数のＬ３のうちの１つを一例として示してある。

ここで、光偏向器４の構成を説明する。光偏向器４は、入射面に透明シート４１が形成されており、当該透明シート４１上には、光偏向部４０が形成される。光偏向部４０には、複数の反射手段４２が図３中のＹ軸方向に沿って並設されており、隣り合う反射手段４２の間は透明部材４３によって充填されている。また、反射手段４２は、図２における同心円Ｍ１に沿って延在する。

なお、前記透明シート４１は、入射光が透過することが可能な透明材料であればよく、厚さは特に限定されるものではない。例えば、厚さ１００μｍから３００μｍのアクリルあるいはＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルムを使用すると、柔軟性が高いものを得ることが可能であるため、軽くて、割れ等の心配がない安全性の高い背面投射スクリーン２を得ることができる。また、例えば、厚さ１ｍｍから３ｍｍ程度のアクリルシート材を使用してもよく、その場合には、当該光偏向器４の剛性を高めることができるため、テンションを作用させなくても平面性を保持することが容易なスクリーンを得ることができる。以上のように、当該透明シート４１の厚さは、背面投射スクリーン２を保持する方法等に応じて適切なものを選定すればよい。

なお、当該光偏向器４に入射する入射光の入射角度θＶは、投射光の進行方向Ｌ１が図中のＺ軸に対してなす角度が、光投射手段１の光学設計によって決定される所定の範囲の広がりを有するために、同心円Ｍ１の半径によって異なる値となる。図１においては前記入射角度θＶが２０度から７０度の範囲の場合を一例として示してある。なお、投射光の進行方向、すなわちＬ１の方向が異なると、透明シート４１を透過した光の進行方向Ｌ２の方向も異なる。

図４は、前記図３の拡大断面図をさらに拡大して示したものであり、当該光偏向器４の構成を詳細に説明するための説明図である。また、図４中の（ａ）および（ｂ）は、入射角度θＶが異なる場合、すなわち、図３中のＹ軸方向における、当該光偏向器４上の異なる位置に設けられた反射手段４２の各々の断面形状を示したものである。なお、図中の矢印Ｒは、光線追跡をすることにより、当該光偏向器４における光の光路を表したものである。

図４（ａ）は、光偏向器４において、入射角度θＶ＝３０度に対応する入射光が入射する位置における当該光偏向器４の断面を拡大して示したものである。反射手段４２は、第１の反射面４２Ａと第２の反射面４２Ｂとから構成され、当該反射面４２Ａ、４２Ｂは仮想的な境界線Ｂを境に異なる反射面となる。具体的に説明すると、前記第１の反射面４２Ａは、仮想的な境界Ｂの左側（以下、光が入射する側または入射面側ともいう。）に設けられ、その断面形状は、Ｌ２方向と略平行な第１の軸を軸とする第１の放物線の一部である。一方、前記第２の反射面４２Ｂは、仮想的な境界Ｂの右側（以下、光が出射する側または出射面側ともいう。）に設けられ、その断面形状は出射面の法線方向と略平行な第２の軸を軸とする第２の放物線の一部である。そして、前記第１の反射面４２Ａに対応する第１の放物線の焦点と、前記第２の反射面４２Ｂに対応する第２の放物線の焦点とは、ともに図４中のＦ１に位置する。なお、以下の説明では、当該Ｆ１を焦点Ｆ１という。また、本実施の形態１においては前記第１の反射面４２Ａの断面形状および前記第２の反射面４２Ｂの断面形状が放物線の一部である場合を一例として説明するが、各反射面４２Ａ、４２Ｂの断面形状は焦点を有する２次曲線の一部であればよく、放物線のほか、楕円、双曲線等でもよい。また、前記第１の反射面４２Ａに対応する２次曲線と前記第２の反射面４２Ｂに対応する２次曲線とは同一の２次曲線でなくともよい。

なお、前記焦点Ｆ１は、反射手段４２が前記同心円Ｍ１に沿って延在するように形成されることから、前記同心円Ｍ１と平行な焦線上の点である。また、前記Ｍ１に沿って延在する、前記第１の反射面４２Ａの形状および前記第２の反射面４２Ｂの形状は、前記焦線を有する放物面の一部である。

図４（ａ）において、Ｌ１方向に沿って当該光偏向器４に入射する入射光は、入射面の前方が空気であり、また、光偏向器４の入射面がアクリル等であることから、界面（入射面）の前後で屈折率が異なるため、光偏向器４に入射する際、スネルの法則にしたがって屈折する。そのため、入射光の進行方向は、光偏向器４に入射する際にＬ１からＬ２と変化する。

前記Ｌ２方向に屈折した光は、透明シート４１から光偏向部４０における透明部材４３へと入射する。なお、上述のように透明シート４１はアクリル、ＰＥＴなどの樹脂フィルムであり屈折率が１．５程度であるため、透明部材４３をＵＶ硬化樹脂材料等の屈折率が約１．５の透明樹脂材料等で構成することにより、透明シート４１と透明部材４３との間の界面における光の屈折を小さくすることができる。

そうすると、前記透明シート４１から出射した光はほとんど屈折されずに透明部材４３へと入射する。透明部材４３中を透過した光は、前記第１の軸と略平行なＬ２方向に沿って進行し、反射手段４２における第１の反射面４２Ａによって反射される。第１の反射面４２Ａによって反射された光は、当該第１の反射面４２Ａに到達した光が前記第１の軸と略平行なＬ２方向から到来した光であり、また、前記第１の反射面４２Ａの断面形状が前記第１の軸を軸とする放物線であることから、焦点Ｆ１に向かって集光されながら進行する。そして、前記焦点Ｆ１を通過した光は、当該光偏向部４０において隣り合う他の反射手段４２における第２の反射面４２Ｂによって反射され、出射面からＬ５方向と略平行な方向に出射する。

一方、図４（ｂ）は、光偏向器４において、入射角度θＶ＝６０度に対応する入射光が入射する位置における当該光偏向器４の断面を拡大して示した拡大断面図である。当該光偏向器４における反射手段４２の傾き、形状、間隔等は、前記入射角度θＶに応じて変化させる。具体的に説明すると、図４（ａ）の場合における第１の放物線と同一の放物線を用いて当該図４（ｂ）のにおける第１の反射面４２Ａを形成する場合、当該第１の反射面４２Ａの形状は、前記第１の放物線に対応する第１の軸が図中のＺ軸に対してなす角度が６０度となるように焦点Ｆ１を中心に当該第１の放物線を反時計回りに回転させた放物線の一部となる。なお、入射角度θＶの大きさによらず、第１の放物線の焦点と第２の放物線の焦点とは同一の点に位置するようにする。

図４（ｂ）において、Ｚ軸に対して、入射角度θＶと略同一の角度である６０度をなし、Ｌ１方向に沿って光偏向器４に入射する入射光は、図４（ａ）に示した場合と同様に、入射面において屈折し、透明シート４１および透明部材４３の内部をＬ２方向に沿って進行する。

透明部材４３中を進行した光は、反射手段４２における第１の反射面４２Ａによって反射されることによって集光されながら、隣接する他の反射手段４２における第２の反射面４２Ｂに到達する。第２の反射面４２Ｂに到達した光は、当該第２の反射面４２Ｂによって反射されることにより、Ｌ４方向に沿って透明部材４３中を進行する。そして、前記Ｌ４方向に沿って前記透明部材４３中を進行した光は、前記Ｌ４方向と略平行なＬ５方向、すなわち当該光偏向器４の出射面の法線方向と略同一の方向に出射面から出射する。

以上の説明のように、異なる入射角度θＶで光偏向器４に入射した入射光は、当該光偏向器４の光偏向部４０において偏向されることにより、出射面の法線と略平行な方向に当該出射面から出射して、レンチキュラーレンズシート３に入射する。レンチキュラーレンズシート３は、従来の背面投射スクリーンに使用されるようなシリンドリカルレンズ等を用いたものであり、当該レンチキュラーレンズシート３に入射する入射光の進行方向を屈折および拡散等を利用して変えることで、出射光の指向性を画面全体にわたって上下左右方向に広げる。

従来の背面投射スクリーンに使用される、屈折プリズムを用いたフレネルレンズシートにおいて、入射光が入射角度θＶ＝６０度で入射した場合、前記入射光が当該フレネルレンズシートを透過する透過率は約７０％である。また、全反射プリズムを用いたフレネルレンズシートにおいて、入射光が入射角度θＶ＝３０度で入射した場合の透過率は約５５％である。したがって、上述のような従来のフルネルレンズシートにおいて、入射光が入射角度θＶをもって入射するような、斜め方向の投射を行うと、入射光の入射角度θＶの変化に応じて光の損失が増加または減少する。そのため、画面全体を均一な明るさで表示することが困難である。

しかしながら、本実施の形態１における光偏向器４によれば、入射面において反射が発生するものの、その他の部分には屈折面がないため、余計な屈折や反射が発生しない。そのため、入射角度θＶに関わらず前記透過率を約８５％から９０％とすることが可能である。したがって、画面全体にわたって均一な明るさで画像表示を行うことができる。

なお、入射角度θＶは０度近傍であってもよく、また６０度以上であっても良い。すなわち、前記入射角度θＶは、光投射手段１の光学系の設計、プロジェクションＴＶ等の装置におけるキャビネットの構成等に応じて、適切な範囲内で自由に決定すればよい。

また、本実施の形態１における光偏向器４においては、反射手段４２を構成する第１の反射面４２Ａが設けられた部材と第２の反射面４２Ｂが設けられた部材とが一体となるように、すなわち連続体上に設けられているが、両反射面４２Ａ、４２Ｂは、対応する第１の放物線の焦点および第２の放物線の焦点が同一の位置にあれば、連続体上に設ける必要はなく境界Ｂを挟んで分離していても良い。

また、反射手段４２は、例えばアルミニウム、金、銀等のような金属薄膜等の反射部材によって形成すればよい。そして、金属薄膜を前記反射手段４２として用いた場合、当該金属薄膜は、その表と裏の両面が反射鏡として機能すると同時に、隣接する領域から光が浸入しないように前記光を遮蔽するブラインドとしても機能する。なお、反射手段４２を構成する金属薄膜の厚みは、反射率が十分高くなる厚みがあればよいため（具体的には、５０ｎｍ以上１μｍ以下の厚みがあればよい。）、従来の背面投射スクリーンのように光吸収部端面での光損失が少ない。また、反射手段４２の繰り返し間隔を、表示される画素寸法よりも小さくすることにより、隣接する画素が混ざり合って表示されることはない。

本発明の光偏向器４においては、上述のように入射面以外には実質的に屈折面がない。したがって、従来のフレネルレンズシートのように屈折面において発生した反射光が隣接する領域に進行することに起因するゴースト光が発生することがない。

以上のように、本実施の形態１における光偏向器４によれば、実質的に、屈折面が入射面以外にはないため、光の損失を大幅に抑えることができる。また、反射手段４２によって隣接する領域から侵入する光を遮蔽することができる。したがって、従来のフレネルレンズシートのように、屈折面における反射光が隣接する領域に進行することに起因するゴースト光が発生することがなく、また、投影される画像のニジミ等もないため、画面全体にわたって鮮明な画像の表示を行うことができる。

図５は、実施の形態１における光偏向器４の製造方法の一例を説明する説明図である。また、図５（ａ）および図５（ｂ）は、光偏向器４の製造方法の一過程を説明する説明図である。当該光偏向器４の製造は、まず、転写型（図示せず）等により図５（ａ）に示すような形状を有する透明部材４３１を透明シート４１上に形成する。

そして、アルミ、金、銀等の金属（図示せず）をヒータＨによって加熱して金属原子ＡをスリットＳを介して、当該透明部材４３１上の面４３０に選択的に放射し、５０ｎｍ以上の厚みを有する金属薄膜（反射手段）４２を透明部材４３１上の面４３０に形成する。なお、金属薄膜の形成は蒸着、スパッタ等により行なうことができる。

その後、図５（ｂ）に示すように、透明部材４３１と、当該透明部材４３１上の面４３０に形成された金属薄膜４２との間を埋めるように、ＵＶ硬化樹脂などの透明材料を流し込み、入射面と略平行な出射面を形成するように前記透明材料を硬化させ、透明部材４３２を形成する。なお、透明部材４３１の屈折率と透明部材４３２の屈折率とを略同一の値にするとともに、製造工程において前記透明部材４３１の表面（界面）を清浄に保持することにより、実際には図中破線部の影響を排除して、反射手段４２を包含する一体の透明部材４３を形成することができる。また、反射手段４２を金属薄膜によって形成した場合には、透明部材４３により前記反射手段４２の表面を覆うことで、当該金属薄膜の傷付きや酸化による反射率の変化を防止することができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２における背面投射スクリーン２２の側面図である。図６において、光投射手段１から投射された投射光は、当該光の進行方向（図６中のＬ１）に沿って広がりながら背面投射スクリーン２２まで進行する。なお、本実施の形態においては、前記実施の形態１で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付記し、説明を省略する。

本実施の形態２における当該背面投射スクリーン２２は、第１レンズシート５と第２レンズシート６とを近接させて、スクリーン保持枠（図示せず）等によって保持することにより構成される。

前記光投射手段１から投射された光は、まず、前記第２レンズシート６に入射する。背面投射スクリーン２２は、前記光投射手段１から当該背面投射スクリーン２２に投射された投射光に対して画面全体にわたって均一な指向性を付与し、出射光として出射する。

図７は、背面投射スクリーン２２を構成する第１レンズシート５および第２レンズシート６を説明するための説明図である。また、図７（ａ）は、第１レンズシート５を図中のＺ軸方向、すなわち観察者側から見た場合を説明する説明図、図７（ｂ）は、第２レンズシート６を観察者側から見た場合を説明する説明図、図７（ｃ）は、第１レンズシート５における水平方向（Ｘ軸方向）の中心線、および第２レンズシート６における垂直方向（Ｙ方向）の中心線を説明する説明図である。

図７（ａ）に示した第１レンズシート５においてＸ軸方向と平行な複数の線Ｍ２は第１レンズシート５中に設けられるシリンドリカルな反射手段（後述する反射手段５２）の長手方向（延在方向）を示す線である。同様に、図７（ｂ）において、Ｙ軸方向と平行な複数の線Ｍ３は第２レンズシート６中に設けられるシリンドリカルな反射手段（後述する反射手段６２）の長手方向（延在方向）を示す線である。なお、Ｍ２およびＭ３の間隔は、前記実施の形態１における光偏向器４と同様にスクリーン上の画素寸法より小さくすればよい。

図８は、図７（ａ）に示した第１レンズシート５上の位置Ｐ３および位置Ｐ４におけるＹ軸方向と平行な断面を、それぞれＸ軸方向から見た場合を拡大して示した拡大断面図である。そして、図８（ａ）は位置Ｐ３におけるＹ軸方向と平行な断面を示したものであり、図８（ｂ）は位置Ｐ４におけるＹ軸方向と平行な断面を示したものである。また、図８において、入射光は図中Ｚ軸方向と反対方向、すなわち左方向から入射してＺ軸方向（右方向）に出射する。

前記位置Ｐ３においては、図８（ａ）に示すように、入射光がＺ軸に対して３０度の角度をなして当該第１レンズシート５に入射する。なお、当該図８（ａ）は、当該第１レンズシート５から出射する出射光の広がり角ΦＶが概ね４０度となるように、当該第１レンズシート５内の反射手段５２の形状を、光線追跡により設定した場合を示したものである。

第１レンズシート５には、近接配置された第２レンズシート６から出射した光が、入射光としてＬ５１方向に沿って入射する。なお、前記入射光は、光投射手段１から投射された投射光が第２レンズシート６において水平方向（Ｘ軸方向）にのみ拡散された光であり、垂直方向（Ｙ軸方向）には拡散されていない。

前記入射光は、透明シート５１に入射する際に屈折して当該透明シート５１中をＬ６１方向に進行する。Ｌ６１方向に進行した光は、前記実施の形態１において説明したのと同様に、透明シート５１の屈折率と透明部材５３の屈折率とを略同じとすることにより、界面で屈折することなく透明部材５３中を進行し、反射手段５２における第１の反射面５２Ａによって反射される。当該第１の反射面５２Ａによって反射された光は、焦点Ｆ１に向かって集光されながらＬ７１方向に沿って進行し、隣接する他の反射手段５２における第２の反射面５２Ｂに到達する。第２の反射面５２Ｂに到達した光は、当該第２の反射面５２Ｂによって反射され、出射面上に設けられたブラックストライプ５４の間から出射する。なお、前記第１の反射面５２Ａによって反射された光の進行方向Ｌ７１は、当該第１の反射面５２Ａ上のいずれの位置で前記光が反射されたかによって異なるため、実際には複数のＬ７１が存在するが、図８（ａ）においてはその一例としてＬ７１＿１およびＬ７１＿２を示してある。また、前記ブラックストライプ５４は光吸収体である。

反射手段５２は、第１の反射面５２Ａと第２の反射面５２Ｂとから構成され、当該反射面５２Ａ、５２Ｂは仮想的な境界線Ｂを境に異なる反射面となる。具体的に説明すると、前記第１の反射面５２Ａは、入射面側に設けられ、その断面形状は、Ｌ５１方向と略平行な軸に対応する放物線の一部である。一方、前記第２の反射面５２Ｂは、出射面側に設けられ、その形状は出射光の主軸と略平行な方向であるＬ９１と平行に進行する光に必要な垂直指向性を得られるような特性となる曲面、または平面である。なお、当該第２の反射面５２Ｂの形状は、出射光の指向性が必要十分な場合には平面ミラーや放物面でもよい。また、出射光の指向性をさらに広くしたい場合であって、前記第１の反射面５２Ａによって反射された光が収束している場合には、第２の反射面５２Ｂを凹面ミラーとして前記Ｌ７１に沿って進行した光を反射させればよく、一方、前記第１の反射面５２Ａによって反射された光が広がっている場合には当該第２の反射面５２Ｂを凸面ミラーとしてＬ７１に沿って進行した光を反射するようにさせればよい。

一方、前記位置Ｐ４においては、図８（ｂ）に示すように、入射光がＺ軸と略平行、すなわち入射角度θＶ＝０度近傍で当該第１レンズシート５に入射する。なお、当該図８（ｂ）には、前記図８（ａ）と同様に、当該第１レンズシート５から出射する出射光の広がり角ΦＶが概ね４０度となるように、当該第１レンズシート５内の反射手段５２の形状を光線追跡により設定した場合を示したものである。また、図８（ｂ）に示した場合においては、反射手段５２の断面形状の全体を放物面としても、出射光に必要な指向性を得ることができる。

第１レンズシート５の中央（図７（ｃ）中のＣ_Ｈに対応する位置）においては、反射手段５２と反射手段５２Ｒとが、図８（ｂ）中に示したシート中心線に対して、対称の断面形状となるように設けられている。なお、前記反射手段５２Ｒから下側（Ｙ軸方向と反対の方向）は、当該第１レンズシート５の下側に相当する。当該第１レンズシート５において、反射手段５２と反射手段５２Ｒとが隣り合う場所、すなわち当該第１レンズシート５の中央部では、一部の入射光、例えばＲ４３方向に沿って入射する入射光が出射面から出射されず、入射面側に反射される。

このように第１レンズシート５の中央に設けられた反射手段５２、５２Ｒによって反射された反射光は、迷光やゴーストの原因となる妨害光とならないように、ブラックストライプ５４Ｃ、５５によって吸収される。なお、第１レンズシート５において隣接する反射手段５２の間隔を、スクリーン上における画素寸法の数分の１とすることにより、当該第１レンズシート５の中央部から出射光が出射されないことによる画質の劣化を抑えることができる。また、以上の説明においては、第１レンズシート５に入射する入射光がＺ軸に対してなす角度θＶが０度および３０度の場合を一例として説明したが、前記入射角度θＶは０度から３０度の間、または、さらに広い入射角度の場合であってもよく、反射手段５２の形状を適宜選択することで、出射面に垂直な光軸を有し、かつ指向性が全角４０度である出射光を出射させることができる。

図９は、前記図７（ｂ）に示した第２レンズシート６上の位置Ｐ５および位置Ｐ６における、Ｘ軸方向と平行な断面を、それぞれＹ軸方向から見た場合を拡大して示した拡大断面図であり、図９（ａ）は位置Ｐ５における断面を示したものであり、図９（ｂ）は位置Ｐ６における断面を示したものである。また、図９においても、入射光はＺ軸方向と反対の方向（左方向）から第２レンズシート６の入射面に入射し、当該第２レンズシート６の出射面からＺ軸方向（右方向）に出射する。

前記位置Ｐ５においては、図９（ａ）に示すように、入射光がＺ軸に対して４５度の入射角度θＨをもって当該第２レンズシート６に入射する。なお、当該図９（ａ）は、当該第２レンズシート６から出射する出射光の広がり角ΦＨが概ね全角８０度となるように、当該第２レンズシート６内の反射手段６２の形状を光線追跡により設定した場合を示したものである。

前記入射光は、透明シート６１に入射する際に屈折し、当該透明シート６１中をＬ２１方向に進行する。Ｌ２１方向に進行した光は、透明シート６１の屈折率と透明部材６３の屈折率とを略同じとすることにより、界面で屈折することなく透明部材６３中を前記Ｌ２１方向と略同一の方向に進行し、反射手段６２における第１の反射面６２Ａによって反射される。当該第１の反射面６２Ａによって反射された光は、焦点Ｆ１に向かって集光されながら進行し、隣接する他の反射手段６２における第２の反射面６２Ｂに到達する。第２の反射面６２Ｂに到達した光は、当該第２の反射面６２Ｂによって反射され、出射面に設けられたブラックストライプ６４の間から出射する。なお、前記第１の反射面６２Ａによって反射された光の進行方向Ｌ３１は、当該第２の反射面６２Ａ上のいずれの位置で前記光が反射されたかによって異なるため、図９（ａ）においては、その一例としてＬ３１＿１およびＬ３１＿２を示してある。

反射手段６２は、前記第１レンズシート５における反射手段５２と同様に、第１の反射面６２Ａと第２の反射面６２Ｂとから構成され、当該反射面６２Ａ、６２Ｂは仮想的な境界線Ｂ３を境に異なる形状の反射面となる。すなわち、前記第１の反射面６２Ａは入射面側に設けられ、その断面形状はＬ２１方向と略平行な軸に対応する放物線の一部である。一方、前記第２の反射面６２Ｂは出射面側に設けられ、その形状は出射光の主軸と略平行な方向であるＬ５１と平行に進行する光が必要とする水平指向性を得られるような特性となる曲面、または平面である。なお、当該第２の反射面６２Ｂの形状は、出射光の指向性が必要十分な場合には平面ミラーや放物面でもよい。また、出射光の指向性をさらに広くしたい場合であって、第１の反射面６２Ａによって反射された光が収束している場合には、第２の反射面６２Ｂを凹面ミラーとして前記Ｌ３１方向に沿って進行した光を反射させればよく、一方、第１の反射面６２Ａによって反射された光が広がっている場合には当該第２の反射面６２Ｂを凸面ミラーとして前記Ｌ３１方向に沿って進行した光を反射させればよい。

一方、前記位置Ｐ６においては、図９（ｂ）に示すように、入射光がＺ軸と略平行、すなわち入射角度θＨ＝０度近傍で当該第２レンズシート６に入射する。なお、当該図９（ｂ）には、前記図９（ａ）と同様に、当該第２レンズシート６から出射する出射光の広がり角ΦＨが概ね８０度となるように、当該第２レンズシート６内の反射手段６２の形状を光線追跡により設定した場合を示したものである。また、図９（ｂ）に示した場合においては、前記図８（ｂ）に示したのと同様に、反射手段６２の断面形状の全体を放物面としても、出射光に必要な指向性を得ることができる。

第２レンズシート６の中央（図７（ｃ）中のＣ_Ｖに対応する位置）においては、前記第１レンズシート５と同様に、反射手段６２と反射手段６２Ｒとが、図９（ｂ）中に示したシート中心線に対して、互いに対称の断面形状となるように設けられており、当該第２レンズシート６において、反射手段６２と反射手段６２Ｒとが隣り合う場所、すなわち第２レンズシート６の中央部では、一部の入射光、例えばＲ６３方向に沿って入射する入射光が出射面から出射されず、入射面側に反射される。なお、第２レンズシート６において、観察者からみて当該第２レンズシート６の左側には反射手段６２が設けられ、一方、右側には前記反射手段６２Ｒが設けられる。すなわち、第２レンズシート６はシートの中心について左右対称の形状である。

上述のように第２レンズシート６の中央部における反射手段６２、６２Ｒによって反射された反射光は、迷光やゴーストの原因となる妨害光とならないように、ブラックストライプ６４Ｃ、６５によって吸収される。なお、前記第１レンズシート５と同様に、第２レンズシート６において並設される反射手段６２の間隔を、スクリーン上における画素寸法の数分の１とすることにより、当該第２レンズシート６の中央部から出射光が出射されないことによる画質の劣化を抑えることができる。また、以上の説明においては、第２レンズシート６に入射する入射光がＺ軸に対してなす角度θＨが０度および４５度の場合を一例として説明したが、前記入射角度θＨは０度から４５度の間、または、さらに広い入射角度の場合であってもよく、反射手段６２の形状を適宜選択することで、出射面に垂直な光軸を有し、かつ指向性が全角８０度である出射光を出射することができる。

以上説明したように、本実施の形態２における背面投射スクリーン２２においては、光投射手段１から投射され、上下左右方向に広がって進行する投射光が、まず、第２レンズシート６を通過することにより、画面全体にわたり、水平方向（Ｘ軸方向）について全角８０度の水平指向性を付与される。そして、前記第２レンズシート６から出射した出射光が、次に第１レンズシート５を通過することにより、画面全体にわたり、垂直方向（Ｙ軸方向）について全角４０度の垂直指向性を付与される。したがって、最終的に、背面投射スクリーン２２からは、画面全体にわたって均一な明るさとなるような出射光が出射される。

したがって、本実施の形態２における背面投射スクリーン２２によれば、屈折プリズムを使用することなく反射手段５２、６２を用いた各レンズシート５、６により当該背面投射スクリーン２２を構成したので、従来の背面投射スクリーンのようにリニアフレネルレンズにおける反射等に起因する、画面周辺における光軸の傾きが発生しない。よって、光投射手段１から投影された画像を、画面全体にわたって明るく、かつ良好な画質で表示することができる。

なお、各レンズシート５、６によって光に付与される、水平指向性および垂直指向性は、上述した角度に限定されるものではなく、仕様に応じて任意に決定することができる。そして、前記指向性の調整は、透明部材５３、６３等に拡散材（セラミクス粉末、樹脂粉末等）を混ぜ合わせるなどの方法により、背面投射スクリーン２２を組み込む装置に必要とされる指向性に応じて適宜行なえばよい。

また、ブラックストライプ５４、６４を設けることにより、第１レンズシート５および第２レンズシート６の各々の出射面における反射光が当該レンズシートの内部において多重反射することを防止するとともに、外部光がレンズシート５、６の内部に入射することを防止することができる。したがって、投影される画像が画面全体にわたって鮮明であり、また、明室でも高いコントラストを得ることができる。

さらに、本実施の形態２における背面投射スクリーン２２を構成する第１レンズシート５、第２レンズシート６においては、入射面と出射面以外には実質的に屈折面がない。したがって、シリンドリカルレンズを有するレンチキュラーレンズシートを用いる従来の背面投射スクリーンにおいて問題であった、屈折率の波長分散に起因する色付き現象や界面反射に起因するゴースト光の発生を防ぐことができる。また、画像の色付きやニジミがなく鮮明な画像の表示を行うことができる。

さらにまた、背面投射スクリーン２２は、第１レンズシート５と第２レンズシート６とを接着剤（図示せず）などにより接着することにより構成してもよく、その場合には、界面が減少するため、光学的損失を約８％低減させることができる。

また、第２レンズシート６の入射面または第１レンズシート５の出射面のいずれか一方、または両方に反射低減手段を設けてもよい。たとえば、光学薄膜の設計手法に基づいて設計された一層または二層の光学薄膜を設けてもよく、その場合には前記入射面または反射面における反射損失を５０％以下にすることができる。また、無反射コーティングを施してもよい。

また、第１レンズシート５または第２レンズシート６は、接着剤（図示せず）などにより他の透明な平面部材（図示せず）に接着しても良い。例えば、背面投射スクリーン２２における観察者側の面に透明な保護板を設け、当該保護板に第１レンズシート５を接着し、さらに当該第１レンズシート５に第２レンズシート６を接着することにより、背面投射スクリーン２２全体として高い平面度を保持することが可能になるとともに、レンズシート５、６の破損を防止することができる。

また、第１レンズシート５および第２レンズシート６は、各レンズシート５、６の断面形状に対応する型（図示せず）を用いることにより、連続的な押し出し製法などによって製造することができる。アルミニウムの蒸着工程も含んだ連続的な生産方法は、例えば特許文献４（図６，頁６）に記載されており、このような連続的な生産を行うことにより、生産効率を高くすることが可能であり、また、歩留まりを良くし、安価なレンズシートを得ることができる。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３における背面投射スクリーン２３をＸ軸方向から見た場合の側面図である。同図において、光投射手段１から投射された投射光は、当該光の進行方向Ｌ１に沿って広がりながら背面投射スクリーン２３に進行する。そして、前記投射光が背面投射スクリーン２３に到達することにより前記光投射手段１によって投影された画像が背面投射スクリーン２３上に拡大投写される。本実施の形態における背面投射スクリーン２３は、第１レンズシート７、第２レンズシート８、およびフレネルレンズシート９が相互に近接して一体に保持されるように構成される。なお、前記フレネルレンズシート９は集光力が０（ゼロ）のレンズシートであり、当該背面投射スクリーン２３の入射面に設けられる。

図１１は、当該背面投射スクリーン２３を構成する３つのレンズシートを説明するための説明図である。図１１（ａ）は第１レンズシート７を観察者側から見た場合の正面図であり、当該第１レンズシート７においては、反射手段（後述する反射手段７３）が、図中のＸ軸方向、すなわちＭ２に沿って延在し、かつＹ軸方向に並設される。図１１（ｂ）は第２レンズシート８を観察者側から見た場合の正面図であり、当該第２レンズシート８においては、反射手段（後述する反射手段８３）が、図中のＹ軸方向、すなわちＭ３に沿って延在し、かつＸ軸方向に並設される。また、図１１（ｃ）は、フレネルレンズシート９を観察者側から見た場合の正面図であり、当該フレネルレンズシート９においては図中の同心円ＦＬ１に沿ってフレネルレンズ歯が延在する。

なお、Ｍ２、Ｍ３、およびＦＬ１の間隔は、前記実施の形態１または２において説明した光偏向器４やレンズシート５、６と同様に、背面投射スクリーン２３に表示される画像における画素寸法よりも小さくすればよく、例えば、５０μｍ〜５００μｍとする。また、各レンズシート７、８における各反射手段の配置間隔とフレネルレンズ歯の配置間隔との比は、モアレを避けるために整数倍とならないようにする。

図１２は、図１１中の位置Ｐ７における背面投射スクリーン２３の断面を拡大して示した拡大断面図であり、図１２（ａ）は位置Ｐ７におけるＹ軸方向に沿う断面をＸ軸方向から見た場合を拡大して示した拡大図、図１２（ｂ）は、前記位置Ｐ７におけるＸ軸方向に沿う断面をＹ軸方向から見た場合を拡大して示した拡大図である。なお、実際には、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す、第１レンズシート７に入射した光を図中のＹ軸方向に拡散させる垂直拡散部７２中の反射手段７３、および第２レンズシート８に入射した光を図中のＸ軸方向に拡散させる水平拡散部８２中の反射手段８３は、それぞれＹ軸方向、Ｘ軸方向に複数並設されるが、当該図１２においては以下の説明に用いる要部のみを示してある。また、前記反射手段７３および前記反射手段８３は、入射角度、ΦＶおよびΦＨに応じて、前記実施の形態２における第１レンズシート５、第２レンズシート６中に設けられた反射手段と同様に構成すればよい。

図１２（ａ）において、光投射手段１から投射された投射光は、図中のＬ１方向に沿って進行し、フレネルレンズシート９におけるフレネルレンズ部９２（フルネルレンズ歯）に入射する。フレネルレンズ部９２の入射面は入射光の進行方向Ｌ１と概ね直交するように構成されている。よって、入射光の進行方向は屈折等により変化することなく前記Ｌ１方向と略同一の方向であるＬ２２方向に進行する。さらに前記入射光はＬ２２方向に沿って直進して透明シート９１を通過し、第２レンズシート８に入射する。

第２レンズシート８に入射した入射光は、当該第２レンズシート８の内部においても方向Ｌ２２と略同一の方向Ｌ３２に沿って進行して、第２レンズシート８を構成する透明シート８１および水平拡散部８２を通過して当該第２レンズシート８から出射する。

前記第２レンズシート８から出射した光は、第１レンズシート７に入射光として入射し、透明シート７１を通過して、垂直拡散部７２に入射する。そして、前記入射光は、当該垂直拡散部７２に設けられた反射手段７３における第１の反射面より反射され、焦点Ｆ２に向かって集光されながら隣り合う他の反射手段７３における第２の反射面によって反射され、当該第１レンズシート７の出射面の法線方向と略同一の方向であるＬ５２方向に沿って、半値全角ΦＶに広がった指向性をもって出射面から出射し、観察者のいる方向へと進行する。なお、ΦＶは概ね２０度から４０度とする。また、反射手段７３の形状および成形方法については、前記実施の形態２における反射手段５２の場合と入射光の入射角度が異なる以外は同様であるので説明を省略する。

一方、図１２（ｂ）において、光投射手段１から投射された投射光は、前記図１２（ａ）の場合と同様に、図中のＬ１方向に沿って進行し、フレネルレンズ部９２に入射する。フレネルレンズシート９を透過した光は、第２レンズシート８の水平拡散部８２に設けられた反射手段８３における第１の反射面により反射され、焦点Ｆ３に向かって集光されながら隣り合う他の反射手段７３における第２の反射面によって反射され、当該水平拡散部８２内をＬ３２方向に沿って進行する。

そして、Ｌ３２方向に沿って進行した光は、当該第２レンズシート８の出射面の法線方向と略同一の方向であるＬ４２方向を主軸とし、半値全角ΦＨに広がった指向性をもって第２レンズシート８の出射面から出射する。そして当該第２レンズシート８を出射した光は、第１レンズシート７を透過し、観察者のいる方向へと進行する。なお、ΦＨは概ね４０度から９０度とする。また、反射手段８３の形状および形成方法は、前記実施の形態２における反射手段６２の場合と入射光の入射角度が異なる以外は同様であるので説明を省略する。また、Ｌ３２、Ｌ４２、Ｌ５２はある程度の角度範囲を持つが、図１２においては当該角度範囲の代表方向を示してある。

ここで、前記フレネルレンズシート９について詳細に説明する。上述した図１２（ａ）においては、垂直方向の像高が大きく、水平方向の像高が小さい、図１１中の位置Ｐ７に入射する入射光について説明したが、当該フレネルレンズシート９を使用した場合には、例えば、垂直方向および水平方向の両方向の像高が大きい、図１１中の位置Ｐ８に入射するような光についても、前記位置Ｐ７における光の進行方向Ｌ２２と同一の方向に進行させることができる。

よって、フレネルレンズシート９を透過した光のみを第２レンズシート８および第１レンズシート７に入射させることにより、画面像高に関係なく、入射する光の光軸を保持しながら、光の進路を修正し、かつ必要な指向性を付与することができる。したがって、画面全体にわたって同じ拡散指向性を与えることができる。

なお、上述のように集光力が０のフレネルレンズシート９は、入射面における屈折の影響を除去することができることから、特に入射光の入射角度が大きい場合において効果的である。すなわち、当該フレネルレンズシート９を使用すれば、光投射手段１と背面投射スクリーン２３とを近接して配置することが可能であるため、設置スペースを大幅に削減することができる。また、光投射手段１から投射された光が第２レンズシート８に入射する効率を高めることができる。

図１３は、背面投射スクリーン２３を光投射手段１側から見た正面図である。図１３においては、一例として、位置Ｐ７および位置Ｐ８に入射する入射光の光路が示されている。また、θＤは、投射光と平行な線分をＸＹ平面に射影して得られる線分が、Ｘ軸となす角度である。すなわち、背面投射スクリーン２３の中央上部の位置Ｐ７に向かって進行する投射光に対応するθＤは９０度となり、一方、背面投射スクリーン２３の角部に近い位置Ｐ８に向かって進行する投射光に対応するθＤは所定の角度を有する。なお、以下の説明では、位置Ｐ８に入射する入射光に対応するθＤが４５度の場合について説明する。

図１４は、背面投射スクリーン２３に入射光が入射する入射位置において、当該入射光が入射する前と入射した後における光の進路を示す図である。なお、図１４において、θｉｎは入射光の進行方向Ｌ１がＺ軸となす角度、θＨは前記入射光の進行方向Ｌ１をＸＺ平面に投影した方向がＺ軸となす角度、θＶは前記投射光の進行方向Ｌ１をＹＺ平面に投影した方向がＺ軸となす角度である。

また、θＳＣは背面投射スクリーン２３内部において光が進行する方向Ｌ２がＺ軸となす角度、θＨＳＣは前記入射光の進行方向Ｌ２をＸＺ平面に投影した方向がＺ軸となす角度、θＶＳＣは、前記方向Ｌ２をＹＺ平面に投影した方向がＺ軸となす角度である。また、Ｚ軸方向において、Ｚ＜０の範囲が、背面投射スクリーン２３外部（光投射手段１側）の空間、Ｚ＞０の範囲が背面投射スクリーン２３内部、Ｚ＝０の位置が背面投射スクリーン２３の入射面に対応する。なお、図１４においては、当該背面投射スクリーン２３の詳細な構造等については、説明の便宜上省略してある。

ここで、屈折の法則に係わる上記θｉｎおよび上記θＳＣは、局所的なスクリーン入射面の傾き（フレネルレンズシート９におけるフレネルレンズ部９２の傾き）に応じて、局所的な面法線（前記フレネルレンズ部９２の面法線）を基準に定めるものとし、他の角度は、背面投射スクリーン２３の入射面の法線と同一方向であるＺ軸を基準に定めるものとする。

また、光投射手段１と背面投射スクリーン２３との相対的な位置関係は固定されているものとする。したがって、画面上の位置Ｐ７または位置Ｐ８などの任意の位置を座標軸原点Ｐとすることにより、入射光線の入射角度θｉｎが一意に定まる。

図１５は、位置Ｐ７および位置Ｐ８における、θＤ、θＨ、θＶ、θｉｎ、θＳＣ、θＨＳＣおよびθＶＳＣを示したものである。また、図１５における１４１列は、本実施の形態３の背面投射スクリーン２３における位置Ｐ７および位置Ｐ８について、それぞれθＤ、θＨ、θＶ、θｉｎ、θＳＣ、θＨＳＣおよびθＶＳＣを示したものであり、また、１４２列は、本実施の形態３の背面投射スクリーン２３におけるフレネルレンズシート９を設けない場合、すなわち背面投射スクリーンを第１レンズシート７および第２レンズシート８のみで構成した場合についてθＤ、θＨ、θＶ、θｉｎ、θＳＣ、θＨＳＣおよびθＶＳＣを示したものである。

ここで、空気の屈折率をＮ１、背面投射スクリーンを形成する材料の屈折率をＮ２とすると、スネルの法則により、Ｎ１×ＳＩＮ（θｉｎ）＝Ｎ２×ＳＩＮ（θＳＣ）となる。本実施の形態３における背面投射スクリーン２３の入射面には、フレネルレンズシート９が設けられており、局所的にみると入射面が入射光の進行方向と垂直である。したがって、図１５の１４１列において、θｉｎとθＳＣは０となる。これは、入射光がフレネルレンズ９に入射した場合、当該入射光がフレネルレンズ９の内部に向かって直進することを意味する。そして、この場合、θＨＳＣ、θＶＳＣはそれぞれθＨ、およびθＶと同じ値となる。この結果、位置Ｐ７と位置Ｐ８において、垂直方向の進行角度θＶＳＣはともに４５度となり一致する。

一方、フレネルレンズシート９を設けない背面投射スクリーンの場合は、入射面は平面（ＸＹ平面）であるので、図１５における１４２列に示されるように、幾何学的計算から、位置Ｐ７におけるθｉｎが４５度となり、一方、位置Ｐ８におけるθｉｎが５４．７度となる。その結果、θＳＣは、前記スネルの法則による関係式により、位置Ｐ７においては２８．１度、位置Ｐ８においては３３．０度となる。

また、背面投射スクリーン内部におけるθＶＳＣは、幾何学的計算から、位置Ｐ７において２８．１度、位置Ｐ８においては２４．６度となり、位置Ｐ７と位置Ｐ８において３.５度の差異が発生する。この角度の差異は、入射光が当該背面投射スクリーンに入射する際の入射角度が増大するのにともなって屈折の性質による非線形な光路の曲がりが発生するために、画面像高の差によって出射光の光軸が変化してしまうことにより生じる。そして、このように背面投射スクリーン内部での光の進行角度θＶＳＣが異なると、画面の位置ごとに出射光の指向性の中心が異なるので画面全体が均一に見えなくなってしまう。

しかしながら、以上に説明したように、本実施の形態３における背面投射スクリーン２３によれば、当該背面投射スクリーン２３における第１レンズシート７の出射面以外では、光の屈折がないため、投射光の入射角度が大きい場合でも、画面全体にわたって均一な指向性を得ることができる。したがって、光投射手段１によって投影された画像全体を均一な明るさ、かつ良好な画質で表示することができる。

さらに、実施の形態３における背面投射スクリーン２３によれば、フレネルレンズシート９が投射光を選択的に透過させるので、入射光が背面投射スクリーンの入射面において反射することによる光の損失を軽減することができる。したがって、画面全体にわたって均一な明るさにすることができるため、明るい環境でもコントラストが良好で見やすい画像の表示を行なうことができる。

なお、本実施の形態３における背面投射スクリーン２３では、当該背面投射スクリーン２３を通過した光の指向性が、画面全体において等しくなるように、すなわちΦＶ、ΦＨの値が等しくなるように、反射手段７３および反射手段８３の形状、傾き、間隔を設定することができる。また、必要とするΦＶとなるように、反射手段７３の形や傾き、間隔を変更しても、ΦＨに影響はなく、また、必要とするΦＨとなるように、反射手段８３の形や傾き、間隔を変更しても、ΦＶに影響はない。また、フレネルレンズシート９は、入射面（フルネルレンズ部９２）が投射光の進行方向Ｌ１とほぼ直交するので、屈折の影響が少ない。したがって、画面像高が変化しても、内部に入射した光線の進行方向が変化しない。

また、実施の形態３における背面投射スクリーン２３には、第１レンズシート８、および第２レンズシート９の出射面にブラックストライプを設けても良く、その場合には外部光や迷光を吸収することができるため、さらに明瞭でコントラストの高い画像を表示することができる。

また、本実施の形態３におけるフレネルレンズシート９を、前記実施の形態１において説明した光偏向器４の入射面側に設けることで背面投射スクリーンを構成することもできる。

また、前記実施の形態１ないし３においては、反射手段４２、５２、６２の断面形状が放物線（面）である場合について説明したが、当該反射手段４２、５２、６２の断面形状は楕円（面）、双曲線（面）等の一部であってもよい。

この発明の実施の形態１に係る背面投射スクリーンの側面図である。この発明の実施の形態１に係る背面投射スクリーンを光投射手段側から見た場合を説明するための説明図である。この発明の実施の形態１に係る背面投射スクリーンのＹ軸方向に沿う断面を拡大して示した拡大断面図である。この発明の実施の形態１に係る背面投射スクリーンにおける光偏向器の構成を詳細に説明するための説明図である。この発明の実施の形態１に係る背面投射スクリーンにおける光偏向器の製造方法を説明する説明図である。この発明の実施の形態２に係る背面投射スクリーンの側面図である。この発明の実施の形態２に係る背面投射スクリーンを構成する第１レンズシートおよび第２レンズシートを説明する説明図である。この発明の実施の形態２に係る背面投射スクリーンを構成する第１レンズシートの部分断面を拡大して示す拡大断面図である。この発明の実施の形態２に係る背面投射スクリーンを構成する第２レンズシートの部分断面を拡大して示す拡大断面図である。この発明の実施の形態３に係る背面投射スクリーンの側面図である。この発明の実施の形態３に係る背面投射スクリーンを構成する、第１レンズシート、第２レンズシート、フレネルレンズシートを観察者側から見た場合を説明する説明図である。この発明の実施の形態３に係る背面投射スクリーンの部分断面を拡大して示す拡大断面図である。この発明の実施の形態３に係る背面投射スクリーンにおける入射光の入射位置を説明する説明図である。この発明の実施の形態３に係る背面投射スクリーンにおいて、入射光が入射する位置において当該入射光が入射する前と入射した後の光の進行方向を説明するための説明図である。この発明の実施の形態３に係る背面投射スクリーンにおいて、入射光の入射角度および入射した後の光の進行角度を説明する説明図である。

符号の説明

１光投射手段
２、２２、２３背面投射スクリーン
３レンチキュラーレンズシート
４光偏向器
５、６、７、８レンズシート
９フレネルレンズシート
４０光偏向部
４１、５１、６１、７１、８１、９１透明シート
４２、５２、５２Ｒ、６２、６２Ｒ、７３、８３反射手段
４２Ａ、５２Ａ、６２Ａ第１の反射面
４２Ｂ、５２Ｂ、６２Ｂ第２の反射面
４３、５３、６３透明部材
５４、５４Ｃ、５５、６４、６４Ｃ、６５ブラックストライプ
７２、８２光拡散部
９２フルネルレンズ部。

Claims

画像投射手段から画像光が投射される背面投射スクリーンであって、
前記画像投射手段から当該背面投射スクリーンに入射される前記画像光の光線に対して略垂直な面を有し、当該面に対し所定の角度で入射した前記画像光を選択的に透過させる光透過手段と、
前記光透過手段を透過した前記画像光の向きを変える光偏向器と
を備え、
前記光偏向器は、
同心円状に配置され、前記同心円の中心側に凹面である第１の反射面が形成され、前記同心円の中心でない側に第２の反射面が形成された複数の反射手段を備え、
複数の前記反射手段のうちの１の反射手段における前記第１の反射面で反射された光は、当該１の反射手段に対して前記同心円の中心側に隣り合って配置される他の反射手段における前記第２の反射面によって反射されることを特徴とする背面投射スクリーン。
前記光偏向器は、複数の前記反射手段が内部に形成されており、シート状の形状であることを特徴とする請求項１に記載の背面投射スクリーン。
光が投射される面に垂直かつ前記同心円の中心を通る断面における前記第１の反射面の断面形状は焦点を有する２次曲線の一部であり、
光が投射される面に垂直かつ前記同心円の中心を通る断面における前記第２の反射面の断面形状は焦点を有する２次曲線の一部であって、
前記第２の反射面に対応する前記２次曲線の焦点は、前記第１の反射面に対応する前記２次曲線の焦点と同一の位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の背面投射スクリーン。
前記第１の反射面の断面形状または前記第２の反射面の断面形状は、放物線の一部であることを特徴とする請求項３に記載の背面投射スクリーン。
前記第１の反射面の断面形状または前記第２の反射面の断面形状は、楕円の一部であることを特徴とする請求項３に記載の背面投射スクリーン。