JP2004086187A - Projection screen and projection display system - Google Patents
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Abstract
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θ１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θ１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θ１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θ４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】
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θ４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θ５との間には、次式（２）が成立する。
ｓｉｎθ４＝ｓｉｎθ５／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θ１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θ１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θ４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（θ１）／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θ１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Ｌ０（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θ２、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａでの屈折角度をθ３、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ｅ２、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ｅ１は、以下の式（５）により表される。
ｅ１＝（ｈ−ｓ）×（ｔａｎ（φ＋λ−π／２）＋ｔａｎθ１） … （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＋θ３）） … （７）
なお、
θ３＝ｓｉｎ−１｛ｓｉｎ（θ１＋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ｅ１との間には、ｅ１≦ｐの関係がある。また、映像光Ｌが有効光となる部分の幅ｅ１とレンズピッチｐとの比ｅ１／ｐは、映像光Ｌの入射角度θ１が大きくなる程大きくなり、ある箇所でｅ１＝ｐとなる。この場合、ｅ１＝ｐとなる箇所に比べて映像光Ｌの入射角度θ１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θ１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θ１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θ１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θ４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θ５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θ１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θ１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θ１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θ１が小さくなる部分及び映像光Ｌの入射角度θ１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θ１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θ１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θ１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θ１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θ１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θ１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θ１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θ１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θ１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θ５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θ５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]
TECHNICAL FIELD 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 a DMD (Digital Micro-mirror Device). And a projection display device provided with the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a rear projection type projection display device (rear projection type television), three CRTs of red, green and blue have been used as image light sources, and image light emitted from such an image light source has been transmitted through projection. 2. Description of the Related Art A projection display device that projects an image on the back side of a screen and observes an image from an observation side is known.
[0003]
Here, a 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 has directivity. It can be emitted toward the observer as diffused light having
[0004]
Specifically, for example, as shown in FIG. 13, the
[0005]
Of these, the Fresnel
[0006]
By the way, in recent years, instead of the above-described projection display device using three CRTs of red, green and blue, an image light source having a cell structure such as an LCD or a DMD is used. There is an increasing need for a single-lens projection display device that projects the emitted image light onto the rear side of a transmission type projection screen and observes an 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 rear side of the projection screen has been generally used. However, such a method requires a depth substantially equal to that of a conventional CRT type projection display device, and has a problem that the device cannot be downsized.
[0008]
Under such circumstances, as one of the projection display devices, the image light emitted from the image light source is projected obliquely to the projection screen, so that the image quality is not impaired and compared with the conventional one. There has been proposed a projection display device capable of realizing a great reduction in thickness (see Patent Documents 1 and 2).
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-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 unit for condensing image light obliquely incident on the projection screen. The incident image light is refracted by the first surface (incident surface) of the unit prism, then totally reflected by the second surface (total reflecting surface), and emitted from the surface on the light emitting side.
[0011]
Here, in a projection screen having such a total reflection prism lens, a 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 deviates from the screen surface). In the case where the concentric circles extend concentrically with respect to the center of the concentric circle, on the side near the center of the concentric circle), as shown in FIG. A part of the image light incident on the 311a is not totally reflected by the
[0012]
On the other hand, in a projection screen equipped with such a total reflection prism lens, a portion far from the image light source where the incident angle of the image light is large (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
[0013]
As described above, in the conventional projection screen, the allowable width 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 view of such a point, and expands an allowable range of an incident angle of image light as a range in which loss of image light due to generation of stray light does not occur, decreases surface brightness and reduces 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 of a level equivalent to the image quality of an image obtained when an image light is projected substantially vertically from an image light source without a decrease. And
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a projection screen that emits image light obliquely projected from a projection optical system disposed on a rear side toward an observation side, and includes a plurality of unit prisms provided on the rear side where the image light is incident. A total reflection prism lens, wherein each unit prism has a first surface for refracting incident light and a second surface for totally reflecting light refracted by the first surface. A lens, wherein each of the unit prisms has an apex angle corresponding to an angle between the first surface and the second surface, and the apex angle of each of the unit prisms is a corresponding one of Provided is a projection screen characterized by changing according to the position of a unit prism.
[0016]
In the present invention, each of the unit prisms preferably extends concentrically with respect to the center of the concentric circle off the screen surface. Further, it is preferable that the apex angle of each of the unit prisms is changed so that a side farther from a side closer to the center of the concentric circle is larger than a side closer to the center. Further, it is preferable that the apex angle of each of the unit prisms changes in a range from 30 ° to 45 °. Furthermore, it is preferable that the apex angle of each of the unit prisms changes continuously from the side closer to the center of the concentric circle to the side farther from the center.
[0017]
In the present invention, in the total reflection prism lens, the first apex angle fixed region in which the apex angle of each unit prism is constant at a predetermined first angle, and the first apex angle fixed region is A second apex angle fixed region located in a different region, wherein the apex angle of each unit prism is constant at a predetermined second angle different from the first angle; the first apex angle fixed region; The second prism is located between the second apex angle fixed region, and the apex angle of each unit prism is between the first angle and the second angle according to 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 change region is such that the apex angle of each unit prism is such that only the angle of the first surface with respect to the screen surface changes without changing the angle of the second surface with respect to the screen surface. It is preferable to have a first apex angle change portion that changes. Further, the apex angle change region is located between the first apex angle change portion and the first apex angle fixed region, and the apex angle of each unit prism is such that the apex angle with respect to a screen surface is equal to the first surface and the first surface. A second apex angle change portion that changes as the angle of the second surface changes, and is located between the first apex angle change portion and the second apex angle fixed region; It is preferable that the apex angle of the unit prism further includes a third apex angle change portion that changes as the angles of the first surface and the second surface with respect to the screen surface change.
[0019]
Further, in the present invention, it is preferable that the first surface of each unit prism has a draft angle of 0 ° or more with respect to a perpendicular to a screen surface. Further, it is preferable that the first surface of each unit prism has a uniform surface roughness over the entire surface of the screen.
[0020]
Further, in the present invention, it is preferable to further include a lenticular lens provided on the observation side of the total reflection prism lens and diffusing light passing 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]
Each of the unit lenses having a trapezoidal cross section 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 is V-shaped between the adjacent unit lenses. Is provided, and each of the unit lenses is formed of a material having a predetermined refractive index, and a portion provided between the unit lenses has a lower refractive index than the refractive index of each of the unit lenses. It is preferable that the light is totally reflected by an interface between each of the unit lenses and a portion provided between the unit lenses. Further, it is preferable that each of the portions having a V-shaped cross section has a light absorbing effect of absorbing light incident from the observation side. Further, it is preferable that each of the portions having a V-shaped cross section is formed by mixing light absorbing particles in a resin.
[0023]
Further, in the present invention, it is preferable that the total reflection prism lens and the lenticular lens are formed integrally with one sheet.
[0024]
Further, in the present invention, a diffusion device is provided on the observation side of the total reflection prism lens (or the lenticular lens) and diffuses light passing through the total reflection prism lens (or the total reflection prism lens and the lenticular lens). It is preferable to further include a sheet.
[0025]
Furthermore, in the present invention, it further includes a functional holding 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 above-described projection screen, and a projection optical system for projecting image light obliquely onto the projection screen.
[0027]
According to the present invention, in a projection screen in which image light is projected obliquely from a projection optical system arranged on the back side, by providing a total reflection prism lens having a plurality of unit prisms on the back side where image light is incident. In addition, the optical axis of the image light obliquely projected from the projection optical system can be corrected only on the light incident surface side (back 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 according to the position of each unit prism on the screen surface. Specifically, for example, when each unit prism extends concentrically with respect to the center of the concentric circle off the screen surface, the apex angle of each unit prism is set to a certain angle range (for example, 30 ° or more and 45 ° or more). (A range of less than or equal to °), the concentric circle is changed so that it is larger on the far side than on the near side. That is, the apex angle of each unit prism is made smaller at a portion closer to the projection optical system where the incident angle of the image light becomes smaller, and each unit prism is made smaller at a portion farther from the projection optical system where the incident angle of the image light becomes larger. The vertex angle is made larger. For this reason, the allowable range of the incident angle of the image light as a range where loss of the image light due to generation of stray light or the like can be expanded, and there is no decrease in surface luminance or contrast, and the image light is projected from the projection optical system. It is possible to obtain a projection screen and a projection display device capable of displaying a high-quality image at the same level as the image quality obtained when the image is projected substantially vertically.
[0028]
Further, according to the present invention, in the total reflection prism lens, the first apex angle fixed region in which 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 fixed region, wherein the apex angle of each unit prism is constant at a predetermined second angle different from the first angle, a first apex angle fixed region, and a second apex. An apex angle located between the angle fixing region and the apex angle of each unit prism varying between a first angle and a second angle according to the position of each unit prism on the screen surface; By providing the change area, the apex angle of each unit prism of the total reflection prism lens can be changed not only over the entire surface of the screen but only at a part thereof. Accordingly, it is easy to manufacture a mold for molding the total reflection prism lens, and a high-quality projection screen and projection display device can be obtained at lower cost.
[0029]
Furthermore, according to the present invention, the apex angle of each unit prism is set in the apex angle change area of the total reflection prism lens, and the angle of the first surface with respect to the screen surface is maintained without changing the angle of the second surface with respect to the screen surface. Only the first apex angle change portion that changes by changing only the first apex angle change region and the first and second apex angle fixed regions are located between the first apex angle change region and the first and second apex angle fixed regions. By providing the second and third apex angle changing portions that change when the angles of the first surface and the second surface with respect to the screen surface both change, the boundaries between the regions can be made less noticeable. And higher image quality can be achieved.
[0030]
Further, according to the present invention, the first surface of each unit prism has a draft angle of 0 ° or more with respect to a normal (normal line) to the screen surface, thereby eliminating stray light and eliminating image light. Loss can be prevented from occurring. Further, in this case, since the mold for molding each unit prism does not include a portion having an inversely tapered shape, production of the mold is easy, and each unit prism from the mold during lens molding is formed. Can also be easily released.
[0031]
Still further, according to the present invention, by making the surface roughness of the first surface of each unit prism uniform over the entire surface of the screen, it is possible to prevent image unevenness from occurring on the screen surface. High-quality video can be observed.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
First embodiment
First, a projection screen and a projection display device including the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0034]
As shown in FIG. 1, the
[0035]
Here, the
[0036]
Among them, the total
[0037]
Each
[0038]
Here, each
[0039]
On the other hand, the
[0040]
As shown in FIGS. 1 and 2, the total
[0041]
Next, the optical path of the image light L in the total
[0042]
As shown in FIG. 3, image light L emitted from the projection optical system (see
[0043]
The image light L thus incident on the
[0044]
In order to realize such an optical path of the image light L, the incident angle θ of the image light L1, The shape of each
(Equation 1)
Further, assuming that the surface on the light exit side of the total
sin θ4= Sin θ5/ N… (2)
[0046]
Here, assuming that the angle between the
γ = φ + λ−π / 2 ≧ 0... (3)
It is preferable that
[0047]
This is because when the angle γ of the
[0048]
Note that the lens angle φ of each
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 surface1Is smaller (a portion closer to the center O of the concentric circle), a part of the image light L incident on the
[0050]
Here, in order to explain the generation mode of stray light in each
[0051]
The incident angle of the image light L with respect to the
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 apparent from FIG. 3, the prism pitch p and the width e of the portion where the image light L becomes effective light are obtained.1Between e1≤p. Also, the width e of the portion where the image light L becomes effective light1E between lens pitch p and lens pitch p1/ P is the incident angle θ of the image light L1Becomes larger, and at some point e1= P. In this case, e1= Incident angle θ of the image light L compared to the position where1Is larger, the image light L incident on the
[0054]
As described above, the incident angle θ of the image light L on the screen surface1Is smaller (a portion closer to the center O of the concentric circle), a part of the image light L incident on the
[0055]
FIG. 4 shows an apex angle λ of each
[0056]
In FIG. 4, a
[0057]
In FIG. 4, a part of the image light L incident on the
[0058]
However, in recent years, the
[0059]
Here, in order to solve the problem of stray light, the incident angle θ of the image light L defined by the
[0060]
For this reason, in the present embodiment, the apex angle λ of each
[0061]
In the above-described embodiment, the
[0062]
Further, in the above-described embodiment, the case where the apex angle λ of each
[0063]
Second embodiment
Next, a projection display device having a projection screen according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention is described above except that the configuration of the lenticular lens is different, and that 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 portions as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description 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
[0065]
Here, the
[0066]
Among them, the total
[0067]
On the other hand, as shown in FIGS. 7 and 8, the
[0068]
Here, each
[0069]
In addition, it is preferable that each V-shaped
[0070]
In the projection screen 111 'shown in FIGS. 6 to 8, the image light L obliquely projected from the projection
[0071]
The image light L thus incident on the
[0072]
Thereafter, the image light L emitted from the total reflection prism lens 114 'in this manner enters from the lower bottom side of the
[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 ′ where the image light L is projected obliquely from the projection
[0074]
Further, according to the first and second embodiments of the present invention, the
[0075]
Furthermore, according to the first and second embodiments of the present invention, since the surface roughness of the
[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 above-described first and second embodiments, the total
[0078]
(2) In the first embodiment, the total
[0079]
(3) In the first and second embodiments described above, the observation side of the
[0080]
(4) In the first and second embodiments described above, the
[0081]
(5) In the first and second embodiments described above, the observation side of the
[0082]
Here, the anti-reflection layer (AR layer) is a layer for suppressing light reflection on the surfaces of the projection screens 100 and 100 ', and a film having a function of suppressing light reflectance is laminated on the lens surface. 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 for laminating a wear-resistant film having a function of increasing the strength on the lens surface. 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. It can be obtained by: The anti-glare layer (AG layer) is a layer for preventing glare and the like of the projection screens 100 and 100 ′. Obtained by direct application. The antifouling layer is a layer for preventing the adhesion of dirt 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, Obtained by directly applying the treatment. The sensor layer is a layer having a function such as a touch sensor.
[0083]
(6) In the
[0084]
Here, when the launching method is employed in the
[0085]
On the other hand, when the down-projection method is adopted in the
[0086]
In the
[0087]
【Example】
Next, a specific example of the above-described embodiment will be described.
[0088]
(Example 1)
As the 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. The projection screen according to the first embodiment corresponds to the above-described first embodiment.
[0089]
First, an ultraviolet curable resin (refractive index after curing is 1.55) is cured and molded on a 1.8 mm-thick acrylic base sheet using a mold obtained by cutting with an NC lathe. By processing, a prism sheet having a total reflection prism lens formed on one surface and a thickness of 2 mm as a whole 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 off the screen surface. The radius of the arc (distance from the center of the concentric circle) of each unit prism 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 vertex 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 was changed in the range of 37 to 40 ° (see FIG. 12). Here, the emission angle θ of the image light from each unit prism5Is 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 had a plurality of unit lenses having a semi-elliptical cross section. Note that the lens lateral diameter of each unit lens was 140 μm, and the lens longitudinal diameter was 100 μm. The lens pitch of each unit lens was 140 μm, and the lens height was 50 μm. As a result, diffusion characteristics were obtained in which the horizontal diffusion angle was 35 ° at a half-value angle and the vertical diffusion angle was 15 ° at a half-value angle.
[0093]
When the lenticular lens sheet was extruded in this manner, a very small amount of a black dye and a diffusing agent were mixed with the impact-resistant acrylic resin. The transmittance of the lenticular lens sheet manufactured as described above was 70%, and an antireflection effect and a diffusion effect of external light and the like were obtained.
[0094]
The projection screen was manufactured by combining the prism sheet and the lenticular lens sheet manufactured as described above. Further, the projection screen manufactured as described above was incorporated in a launch-type projection display device (a rear projection television) as shown in FIG. The screen size of the projection screen was 50 inches, and an LCD light valve was used as a video light source of the projection optical system. Here, the projection optical system was arranged 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 video light incident on the lower end of the screen surface11Is 45 °, the incident angle θ of the image light incident on the center of the upper end of the screen surface.10Was set to 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. The projection screen according to the second embodiment corresponds to the above-described second embodiment.
[0096]
First, an ultraviolet curable resin (refractive index after curing is 1.55) is cured and molded on a 1.8 mm-thick acrylic base sheet using a mold obtained by cutting with an NC lathe. By processing, a prism sheet having a total reflection prism lens formed on one surface and a thickness of 2 mm as a whole 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 off the screen surface. The radius of the arc (distance from the center of the concentric circle) of each unit prism 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 vertex 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). Here, the emission angle θ of the image light from each unit prism5Is 0 (vertical emission).
[0098]
Next, on the surface on the opposite side 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 adjacent trapezoidal sections, A low-refractive-index resin containing light-absorbing particles was filled to form a V-shaped portion. In addition, as a material of each trapezoidal portion, a high refractive index epoxy acrylate was used. Further, urethane acrylate having a low refractive index was used as a material of each V-shaped portion, and Labcolor (registered trademark) manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd. was used as light absorbing particles. The average particle size of lab color was 8 μm, and the added 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 of each trapezoidal portion was made equal to the length of the base of the triangle of each V-shaped portion, and the so-called black stripe ratio was set to 50%. The apex angle of each V-shaped portion was set to 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. Further, the projection screen manufactured in this manner was incorporated into a launch-type projection display device (rear projection television) as shown in FIG. The screen size of the projection screen was 50 inches, and an LCD light valve was used as a video light source of the projection optical system. Here, the projection optical system was arranged 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 video light incident on the lower end of the screen surface11Is 45 °, the incident angle θ of the image light incident on the center of the upper end of the screen surface.10Was set to 60 °.
[0101]
(Example 3)
As the 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 screen according to Example 4 was manufactured in which the apex angle λ of each unit prism of the total reflection prism lens was constant at 40 °.
[0103]
(Evaluation results)
In the projection screen according to the 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 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 the second embodiment, as in the first embodiment, a wide allowable range of the incident angle was obtained, and a high-quality image was obtained without a decrease in surface luminance or a decrease in 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 decrease in surface luminance or a decrease in contrast. Further, the reflectance was improved by 1.5% as compared with 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 a ghost was 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 where the loss of the image light does not occur due to the generation of stray light or the like is widened, and the surface light source and the contrast are not reduced. Thus, it is possible to display a high-quality image at a level equivalent to the image quality of the image obtained when the image light is projected substantially vertically from the image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a projection display device provided with a projection screen according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the projection screen shown in FIG.
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 the relationship between the apex angle of each unit prism and the incident angle of image light in the total reflection prism lens of the projection screen shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram 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.
FIG. 6 is a schematic perspective view showing a projection display device including a projection screen according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary perspective view showing a main part of the projection screen shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view taken along the line XIII-XIII shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram showing a first assembly example of a projection display device provided with 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 screens 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 view showing an example of a projection screen provided with a general Fresnel lens sheet.
FIG. 14 is a diagram for explaining the optical path of image light when the apex angle of a unit prism is large in a projection screen including a total reflection prism lens.
FIG. 15 is a view for explaining the optical path of image light when the apex angle of a unit prism is small in a projection screen having a total reflection prism lens.
[Explanation of symbols]
100,100 '@ Projection display device
111,111 'projection screen
112 projection optics
113 ° unit prism
113a incidence surface
113b emission surface
114, 114 'total reflection prism lens
115,115 'lenticular lens
116 ° unit lens
117 diffusion sheet
151, 152, 153 cabinet
155mm folding mirror
Claims (19)
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。In a projection screen that emits image light obliquely projected from the projection optical system arranged on the back side toward the observation side,
What is claimed is: 1. A total reflection prism lens having a plurality of unit prisms provided on a rear side on which image light is incident, wherein each unit prism refracts a first surface refracting incident light and a first surface refracting the first surface. A total reflection prism lens having a second surface that totally reflects the reflected light,
Each of the unit prisms has an apex angle corresponding to an angle between the first surface and the second surface, and the apex angle of each of the unit prisms is a position of each of the unit prisms on a screen surface. A projection screen characterized by changing according to.
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。A projection screen according to any one of claims 1 to 17,
A projection optical system for projecting image light obliquely onto the projection screen.
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全反射プリズムシート。In a total reflection prism sheet used in a projection screen that emits image light obliquely projected from the projection optical system arranged on the back side toward the observation side,
What is claimed is: 1. A total reflection prism lens having a plurality of unit prisms provided on a rear side on which image light is incident, wherein each unit prism refracts a first surface refracting incident light and a first surface refracting the first surface. A total reflection prism lens having a second surface that totally reflects the reflected light,
Each of the unit prisms has an apex angle corresponding to an angle between the first surface and the second surface, and the apex angle of each of the unit prisms is a position of each of the unit prisms on a screen surface. A total reflection prism sheet characterized by changing according to
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