JP2001042427A - 背面投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平方向だけでなく垂直方向に映像光を配光
することにより視野の拡大を図ることが可能な背面投写
型表示装置を提供することを第１の目的とし、その際、
画質や輝度の低下を最小限に抑えたスクリーン構成を備
えた背面投写型表示装置を提供することを第２の目的と
する。 【解決手段】 背面投写型表示装置におけるスクリーン
７を、拡大投写された映像光の平行度を高めるフレネル
レンズスクリーン７１と、そのフレネルレンズスクリー
ン７１から出力される映像光を水平方向に配光する水平
方向配光用レンチキュラレンズスクリーン７２及び垂直
方向に配光する垂直方向配光用レンチキュラレンズスク
リーン７３とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像光をスクリー
ン裏面に投写し、スクリーン前面側から映像を観察する
背面投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の背面投写型表示装置の一構成例を
図８に示す。

【０００３】この種の背面投写型表示装置は、図８に示
すように、筐体１１０内に配置された光学ユニット１２
０と、その光学ユニット１２０の出射口に配置された投
射レンズ１３０と、筐体１１０内の背面に配置された反
射ミラー１６０と、筐体１１０の前面に配置された透過
型の拡散スクリーン１７０とを備えている。そして、光
学ユニット１２０から投写レンズ１３０を介して拡大投
写された映像光は、反射ミラー１６０にて反射された
後、スクリーン１７０の裏面側から照射され、そのスク
リーン１７０の表面側から映像が観察される。

【０００４】このスクリーン１７０は、図９に示すよう
に、フレネルレンズスクリーン１７１とレンチキュラレ
ンズスクリーン１７２とから構成されている。フレネル
レンズスクリーン１７１は、映像光の入射側の面がフラ
ットに形成され、出射側の面に複数の輪体状の突起が形
成されたものである。レンチキュラレンズスクリーン１
７２は、映像光の入射側の面がフラットに形成され、出
射側の面に垂直方向に伸びる複数の蒲鉾形状の突起を水
平方向に並列させたものである。

【０００５】そして、光学ユニット１２０から投写レン
ズ１３０を介して出射された映像光は、反射ミラー１６
０にて反射された後、フレネルレンズスクリーン１７１
の裏面に照射される。フレネルレンズスクリーン１７１
に照射された映像光は、出射面側に形成された輪体状突
起により平行度が高められて、フレネルレンズスクリー
ン１７１の裏面に照射される。フレネルレンズスクリー
ン１７２に照射された映像光は、出射面側に形成された
蒲鉾形状の突起により水平方向に配光されて出射され
る。

【０００６】これにより、観察者は、スクリーン１７０
の前面側から映像を観察することが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成背面投写型表示装置においては、レンチ
キュラレンズスクリーン１７２により水平方向の視野が
拡大されるものの、垂直方向に映像光が配光されないた
め、同方向における視野が狭くなるという問題がある。

【０００８】そこで、本発明はこのような問題に鑑みて
なされたものであり、水平方向だけでなく垂直方向に映
像光を配光することにより視野の拡大を図ることが可能
な背面投写型表示装置を提供することを目的とする。

【０００９】更には、視野の拡大を図るにあたり、画質
や輝度の低下を最小限に抑えたスクリーン構成を備えた
背面投写型表示装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の背面投写型表示
装置は、光源から出射された光を映像情報に基づいて光
学的に変調して出力する光学ユニットと、その光学ユニ
ットから出力された映像光をスクリーン裏面に拡大投写
する投写手段とを備え、スクリーン表面側から映像を観
察する背面投写型表示装置において、スクリーンが、拡
大投写された映像光の平行度を高める平行度調整手段
と、その平行度調整手段から出力される映像光を水平方
向に配光する水平方向配光手段及び垂直方向に配光する
垂直方向配光手段とを備えていることを特徴とする。

【００１１】このような構成とすることにより、スクリ
ーンに投写された映像光は、平行度調整手段にて平行度
が高められた後、水平方向配光手段にて水平方向の視野
が広げられ、また、垂直方向配光手段にて垂直方向の視
野が広げられる。

【００１２】また、水平方向配光手段及び垂直方向配光
手段のうち、配光する角度の小さい方を平行度調整手段
に近い側に配置することを特徴とする。

【００１３】このような構成とすることにより、配光す
る角度の小さい側の配光手段にて配光された映像光が、
他方の配光手段に入射されて先に配光された方向と直交
する方向に配光される。

【００１４】また、水平方向配光手段及び垂直方向配光
手段のうち、平行度調整手段に近い側に配置された配光
手段は、平行度調整手段に対向する面が平板状に形成さ
れていることを特徴とする。

【００１５】このような構成とすることにより、平行度
調整手段から出射された平行度の高い映像光が配光手段
の入射面に対して略垂直に入射するため、その入射面に
おける映像光の反射率が低く抑えられる。

【００１６】具体的には、平行度調整手段がフレネルレ
ンズであり、水平方向配光手段及び垂直方向配光手段が
それぞれレンチキュラレンズであることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態における背
面投写型表示について図面を参照しつつ以下に説明す
る。

【００１８】本実施の形態において、図１は背面投写型
表示装置の概略構成を表す断面図、図２は図１の背面投
写型表示装置における光学ユニットの概略構成を表す構
成図、図３は図１の背面投写型表示装置におけるスクリ
ーンの概略構成を表す一部拡大斜視図、図４は図３にお
けるスクリーンをＰ方向から見た説明図（ａ）及びＱ方
向から見た説明図（ｂ）、図５は図４（ａ）におけるＡ
部分の拡大図（ａ）及びＢ部分の拡大図（ｂ）である。

【００１９】本実施の形態における背面投射型表示装置
は、図１に示すように、映像光を生成する光学ユニット
２と、その映像光が照射されて像が形成されるスクリー
ン７と、光学ユニット２から出射された映像光をスクリ
ーン７に導く投射光学系と、これらを一体に保持する筐
体１とを備えている。

【００２０】投射光学系は、第１ないし第４の反射ミラ
ー３〜６から構成されている。第１の反射ミラー３の反
射面は非球面凹形状をなし、その反射面が光学ユニット
２における映像光の出射口と対向するように配置されて
いる。第２の反射ミラー４は非球面凸形状をなし、筐体
１内において第１の反射ミラー３と対向する位置に配置
されている。第３の反射ミラー５は第２の反射ミラー４
同様非球面凸形状をなし、筐体１内において第１の反射
ミラー３とスクリーン７との間に配置されている。第４
の反射ミラー６は平板形状をなし、第２の反射ミラー４
の上方においてスクリーン７と平行に配置されている。

【００２１】光学ユニット２は、図２に示すように、い
わゆる三板式のものであり、リフレクタ２１ａを有する
メタルハライドランプ２１と、赤色に対応する波長域の
光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過する
第１のダイクロイックミラー２２と、緑色に対応する波
長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透
過する第２のダイクロイックミラー２３と、これら第１
及び第２のダイクロイックミラー２２、２３にて色分離
された各色光を映像情報に基づいて光学的に変調する第
１ないし第３の液晶パネル２７ｒ、２７ｇ、２７ｂと、
これら第１ないし第３の液晶パネル２７ｒ、２７ｇ、２
７ｂにて変調された各色光を合成するダイクロイックプ
リズム２８とを備えている。

【００２２】そして、メタルハライドランプ２１から出
射された白色光は、リフレクタ２１ａにて反射され、Ｕ
Ｖ／ＩＲフィルタ（図示省略）にて紫外線及び赤外線が
除去された後、第１のダイクロイックミラー２２に対し
て４５度の角度で照射される。

【００２３】第１のダイクロイックミラー２２では、照
射された白色光のうち赤色成分の光（以下、赤色光と称
する）が選択的に反射される。反射された赤色光は、第
１の反射ミラー２４にて反射された後、第１の液晶パネ
ル２７ｒに照射される。この赤色光は、第１の液晶パネ
ル２７ｒで、赤色の映像情報に応じた光学的な変調が施
された後、色合成用のダイクロイックプリズム２８に入
射される。

【００２４】一方、第１のダイクロイックミラー２２を
透過した残りの色成分の光は、第２のダイクロイックミ
ラー２３に対して４５度の角度で照射される。

【００２５】第２のダイクロイックミラー２３では、照
射された色光のうち緑色成分の光（以下、緑色光と称す
る）が選択的に反射されて、第２の液晶パネル２７ｇに
照射される。この緑色光は、第２の液晶パネル２７ｇ
で、緑色の映像情報に応じた光学的な変調が施された
後、色合成用のダイクロイックプリズム２８に入射され
る。

【００２６】また、第２のダイクロイックミラー２３を
透過した青色成分の光（以下、青色光と称する）は、第
２及び第３のミラー２５、２６にて順次反射された後、
第３の液晶パネル２７ｂに照射される。第３の液晶パネ
ル２７ｂでは、青色の映像情報に応じた光学的な変調が
施された後、色合成用のダイクロイックプリズム２８に
入射される。

【００２７】そして、ダイクロイックプリズム２８に入
射した各色光が色合成され、カラーの映像光として出射
される。

【００２８】ダイクロイックプリズム２８から出射され
た映像光は、図１に示すように、左斜め上方に向けて出
射され、非球面凹形状の反射ミラー３に照射される。第
１の反射ミラー３に照射された映像光は、非球面凸形状
の第２及び第３の反射ミラー４、５にて順次反射され
て、平板形状の第４の反射ミラー６に照射される。この
とき、第４の反射ミラー６に照射された映像光は、第１
ないし第３の反射ミラー３〜５の形状に応じたレンズ作
用により映像光の非点収差やコマ収差などの収差補正が
行われると同時に、拡大されている。

【００２９】そして、第４の反射ミラー６にて反射され
た映像光は、スクリーン７の裏面側に照射されて、そこ
に像が形成される。

【００３０】このスクリーン７は、図３に示すように、
アクリル樹脂からなるフレネルレンズスクリーン７１
と、同じくアクリル樹脂からなる垂直方向配光用レンチ
キュラレンズスクリーン７２（以下、Ｖレンチ７２と称
する）と、同じくアクリル樹脂からなる水平方向配光用
レンチキュラレンズスクリーン７３（以下、Ｈレンチ７
３と称する）とから構成されている。

【００３１】フレネルレンズスクリーン７１は、第４の
反射ミラー６にて反射された映像光の入射側の面７１ａ
が平板状（フラット）に形成され、出射側の面７１ｂに
複数の輪体状の突起が形成されたものである。Ｖレンチ
７２は、フレネルレンズ７１から出射された映像光が入
射する側の面７２ａが平板状に形成され、出射側の面７
２ｂに水平方向に伸びる複数の蒲鉾形状（半円柱形状）
の突起が垂直方向に沿って並列に形成されたものであ
る。Ｈレンチ７３は、Ｖレンチ７２から出射された映像
光が入射する側の面７３ａが平板状に形成され、出射側
の面７３ｂに垂直方向に伸びる複数の蒲鉾形状の突起が
水平方向に沿って並列に形成されたものである。

【００３２】そして、第４のミラー６にて反射された映
像光は、フレネルレンズスクリーン７１の裏面７に対し
斜めに照射された後、そのレンズ作用により出射光の角
度が補正されるとともに、平行度が高められる。

【００３３】フレネルレンズスクリーン７１から出射さ
れた映像光は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｖ
レンチ７２の入射面７２ｂに照射される。このとき、Ｖ
レンチ７２の入射面７２ｂに照射される映像光は、フレ
ネルレンズスクリーン７１にてＶレンチ７２の入射面７
２ｂの法線にに対して略平行となるように調整されてい
るため、このＶレンチ７２の入射面７２ｂにおける映像
光の反射損失が低く抑えられる。これは、空気中から樹
脂中に光束を入射、または、樹脂中から空気中に光束を
出射する場合、空気と樹脂の屈折率の差から生じる入出
射面における反射率が、入出射面の法線に対する映像光
の傾きに依存しているためであり、一般に法線に対して
平行に近い程反射率が低くなる。

【００３４】Ｖレンチ７２の出射面７２ｂにおいては、
図５（ａ）に示すように、映像光が垂直断面において略
１２度の角度（垂直方向に配光する角度）をもって出射
される。ここでは、この角度を、映像光の輝度値がピー
ク値の１／２となる角度として規定している。なお、Ｖ
レンチ７２から出射される映像光の水平断面における平
行度については、フレネルレンズスクリーン７１から出
射された映像光の水平断面における平行度のまま保たれ
ている。

【００３５】Ｖレンチ７２から出射された映像光は、Ｈ
レンチ７３の入射面７３ａに照射される。Ｈレンチ７３
の出射面７３ｂにおいては、図５（ｂ）に示すようによ
うに、映像光が水平断面において略３５度の角度（水平
方向に配光する角度）をもって出射される。なお、Ｈレ
ンチ７３から出射される映像光が垂直方向において配光
する角度は、Ｖレンチ７２から出射された映像光の配光
角、すなわち１２度のまま保たれている。このとき、Ｈ
レンチ７３の出射面７３ｂにおいては、各蒲鉾形状の突
起の谷間部分から映像光が殆ど出射されないため、図６
に示すように、この谷間部分を黒色に塗ってブラックス
トライプ７３ｃを形成してもよい。これにより、出射側
から谷間部分に照射される外光の反射が低減されるた
め、コントラストが向上し、画質の向上を図ることが可
能となる。

【００３６】このように、Ｈレンチ７３から出射された
映像光は、垂直断面方向に１２度の配光角度を有すると
ともに、水平断面方向に３５度の配光角を有し、その範
囲内において良好な映像が視認される。

【００３７】上述した本実施の形態においては、Ｖレン
チ７２及びＨレンチ７３により、水平方向だけでなく垂
直方向に映像光が配光されるため、視野角を大きくする
ことが可能となる。

【００３８】特に、配光する角度の小さいＶレンチ７２
をフレネルレンズスクリーン７１に近い側に配置するこ
とにより、配光する角度の大きいＨレンチ７３をフレネ
ルレンズスクリーン７１に近い側に配置した場合と比較
して、その後段に配置されるレンチキュラレンズスクリ
ーンの入射面における反射損失が低減されるため、輝度
及び画質の向上を図ることが可能となる。

【００３９】また、配光する角度の小さいＶレンチ７２
の入射面７２ａを平板状に形成して、フレネルレンズス
クリーン７１に対向するように配置したため、その入射
面７２ａにおける映像光の反射損失を低減することがで
き、輝度及び画質の向上を図ることが可能となる。

【００４０】なお、本実施の形態においては、Ｈレンチ
７３のフラットな面を入射面７３ａとする構成とした
が、図７に示すように、蒲鉾形状の突起が形成された側
の面を入射面７４ａとしてもよい。この場合、出射面７
４ｂがフラットに形成されるともに、入射面７４ａにお
ける蒲鉾形状の突起の谷間に対応する部分にブラックス
トライプ７４ｃが形成される。

【００４１】また、本実施の形態においては、Ｈレンチ
７３の配光角がＶレンチ７２の配光角より大きくなる場
合について説明したが、Ｈレンチ７３の配光角をＶレン
チ７２の配光角より小さくしてもよい。この場合、Ｈレ
ンチ７３をフレネルレンズスクリーン７１に近い側に配
置すればよい。

【００４２】また、本実施の形態においては、３枚の非
球面反射ミラー３〜５を用いて、映像光の拡大及び収差
補正を行う構成としたが、複数のレンズの組み合わせで
構成してもよいし、また、それらを組み合わせて構成し
てもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、スクリーンを平行度調
整手段（フレネルレンズスクリーン）と水平方向配光手
段（Ｈレンチ）と垂直方向配光手段（Ｖレンチ）とから
構成したことにより、水平方向だけでなく垂直方向に映
像光が配光されるため、視野角を大きくすることが可能
となる。

【００４４】特に、配光する角度の小さい側の配光手段
を平行度調整手段に近い側に配置することにより、配光
する角度の大きい側の配光手段を平行度調整手段に近い
側に配置した場合と比較して、その後段に配置される配
光手の入射面における反射損失が低減されるため、輝度
及び画質の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態における背面投写型表
示装置の概略構成を表す断面図である。

【図２】 図１の背面投写型表示装置における光学ユニ
ットの概略構成を表す構成図である。

【図３】 図１の背面投写型表示装置におけるスクリー
ンの概略構成を表す一部拡大斜視図である。

【図４】 図３におけるスクリーンをＰ方向から見た説
明図（ａ）及びＱ方向から見た説明図（ｂ）である。

【図５】 図４（ａ）におけるＡ部分の拡大図（ａ）及
び図４（ｂ）におけるＢ部分の拡大図（ｂ）である。

【図６】 本発明の背面投写型表示装置におけるスクリ
ーンの第２の構成を表す一部拡大斜視図である。

【図７】 本発明の背面投写型表示装置におけるスクリ
ーンの第３の構成を表す一部拡大斜視図である。

【図８】 従来の背面投写型表示装置の概略構成を表す
断面図である。

【図９】 図８の背面投写型表示装置におけるスクリー
ンの概略構成を表す一部拡大斜視図である。

【符号の説明】

１ ：筐体 ２ ：光学ユニット ３ ：第１の反射ミラー ４ ：第２の反射ミラー ５ ：第３の反射ミラー ６ ：第４の反射ミラー ７ ：スクリーン ７１ ：フレネルレンズスクリーン ７２ ：レンチキュラレンズスクリーン（Ｖレンチ） ７３ ：レンチキュラレンズスクリーン（Ｈレンチ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H021 BA24 2H088 EA15 HA26 HA27 MA07 2H091 FA27X FA28X FD06 LA19 MA07 5C058 AA06 BA05 BA31 EA01 EA12 EA32 EA34 EA35

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された光を映像情報に基づ
   いて光学的に変調して出力する光学ユニットと、該光学
   ユニットから出力された映像光をスクリーン裏面に拡大
   投写する投写手段とを備え、前記スクリーン表面側から
   映像を観察する背面投写型表示装置において、 前記スクリーンが、拡大投写された映像光の平行度を高
   める平行度調整手段と、該平行度調整手段から出力され
   る映像光を水平方向に配光する水平方向配光手段及び垂
   直方向に配光する垂直方向配光手段とを備えていること
   を特徴とする背面投写型投写装置。
2. 【請求項２】 前記水平方向配光手段及び前記垂直方向
   配光手段のうち、配光する角度の小さい方を前記平行度
   調整手段に近い側に配置することを特徴とする請求項１
   記載の背面投写型表示装置。
3. 【請求項３】 前記水平方向配光手段及び前記垂直方向
   配光手段のうち、前記平行度調整手段に近い側に配置さ
   れた配光手段は、前記平行度調整手段に対向する面が平
   板状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の
   背面投写型表示装置。
4. 【請求項４】 前記平行度調整手段がフレネルレンズで
   あり、前記水平方向配光手段及び垂直方向配光手段がそ
   れぞれレンチキュラレンズであることを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれかに記載の背面投写型表示装置。