JP2008064911A - 投写型表示装置及びプリズムミラー - Google Patents

Abstract

【課題】奥行きが小さく、光の利用効率が向上した投写型表示装置及びプリズムミラーを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る投写型表示装置は、映像光を出射する映像光源１３と、当該映像光源１３から出射された映像光を反射する複数の微小な反射単位が並設されたプリズムミラー１１と、出射された映像光が結像する拡散シート１２とを備えた投写型表示装置１であって、プリズムミラー１１は、剛直なシートから構成され、映像光源１３からの映像光は、プリズムミラーシート１１によって反射して拡散シート１２に入射し、プリズムミラーシート１１は、当該プリズムミラーシート１１に入射された映像光を反射する際に、反射後の光線の投影角Ψ２が反射前の光線の投影角Ψ１より小さくなるように反射させるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、投写型表示装置及びプリズムミラーに関し、特に、投写型テレビジョン等に用いられる投写型表示装置及びプリズムミラーに関する。

通常の背面投写型表示装置は、映像投写装置とフレネルレンズシートおよび拡散シート（レンチキュラーレンズシートなど）を重ねた透過型スクリーンとで構成されている。図１８に、従来の背面投写型表示装置の一例が示されている。図１８に示すように、一般の背面投写型表示装置９００においては、フレネルレンズシート９１１は、拡散シート９１２と投写装置の映像光源９１３との間に配置されている。さらに、映像光源９１３と拡散シート９１２の間には平面ミラー９１５が設けられ、表示装置全体の奥行きを小さくする工夫がなされている。このような表示装置においては、その奥行きをさらに小さくすることが求められている。この要請に対して、斜めから投写することが提案されている（特許文献１）。図１９に、この背面投写型表示装置の一例が示されている。

図１９に示すように、特許文献１に開示されている背面投写型表示装置９０１では、図１８に示す一般の背面投射型表示装置９００の場合と比較して、フレネルレンズへの入射角θが大きい。
図２０に、図１９の背面投写型表示装置９０１を上方から見た映像光線の様子が示されている。図２０は、スクリーンが映像光側に向かって凸となるように反った場合の模式図である。映像光は、フレネルレンズによって略平行光となり拡散シートへ入射する。スクリーンが大きく反っていると、本来スクリーン上の所定の位置に投射されるべき光線は、別の位置に投射される。つまり、図２０に示すように、スクリーンが映像側に凸方向へ反っている場合には、本来の位置より中心側へ投射される。そのため、映像に歪が生じる。

近年、背面投写型表示装置の奥行きを小さくする目的で、フレネルレンズへの入射角θを大きくする工夫がなされている。特に、図１９に示すような斜め投射の表示装置では、入射角θが特に大きい。そのため、近年の背面投写型表示装置では、スクリーンの反りや変形が映像の歪に及ぼす影響が大きくなっている。以下、スクリーンの反りや変形に起因する映像の歪のことをピン歪ということがある。

また、図１９に示すように、特許文献１で提案されている背面投写型表示装置９０１においては、入射面フレネルレンズ（以下、全反射フレネルレンズと称することがある）９２２への入射角θは、フレネルレンズシート９２１の上下で異なる。図２１に、この全反射フレネルレンズ９２１への光の入射状態が示されている。図２１（ａ）は、フレネルレンズシート９２１の上部における入射状態、図２１（ｂ）は、フレネルレンズシート９２１の下部における入射状態を示している。また、図２１に示すように、全反射フレネルレンズ９２２の刃先角はαである。
図２１（ｂ）に示されたフレネルレンズシート９２１下部における入射角θは、図２１（ａ）に示された下部における入射角θよりも小さくなっている。そのため、フレネルレンズシート９２１下部で入射光の一部が全反射面で反射せず、所定の方向以外へ出射される。これによって、ゴーストとなって映像の鮮明さが低下したり、光の利用効率が低下したりするという問題が生じる。

これを避けるためには、図２２（ｃ）に示すように、単位プリズムを高くすることが考えられる。図２２においては、全反射フレネル９２２のプリズム高さが高くなっている。しかしながら、この場合には、刃先角αが小さくなるため、金型を製造する切削バイトの耐久性、切削したプリズムの変形という金型の作製に関する問題や、成形型からの離形が困難になるなど成形性の問題が生じる。
この別の問題を解決するために、単位プリズムの先端を切り欠いた四角形プリズムが提案されている（特許文献２）。図２２（ｄ）に、四角形プリズムの一例が示されている。図２２（ｄ）に示すように、特許文献２において開示されている刃先角αは小さく出来るものの、四角形プリズム９２３の刃の根元角度βを小さくすることができない。そのため、上記の金型作製や離形性に関する問題を根本的には解決することができない。

また、図２３（ａ）に示すように、切削バイト９０３の耐久性を改善するために切削バイト９０３の先端にフラット部９３０を設けることが一般に行われている。この場合には、図２３（ｂ）のように、切削バイト９０３のフラット部９３０によって、成型型９３１にフラット部９３２が切削・形成されている。さらに、切削時には、バリ９３３が生じてしまう。その結果、図２３（ｃ）のように、これらバリ９３３やフラット部９３２の形状が成形品９２１に転写され、フレネルレンズシート９２１のフラット部９３４やバリ９３５で異常光を生じるという問題が発生する。

また、フレネルレンズシートの上下で入射角θが大きく異なる場合でも、光の利用効率を高くする技術が提案されている（特許文献３）。これは屈折プリズムと全反射プリズムを光学中心からの距離に応じて切り替える技術である。しかし、このようにプリズムの形状、角度を面内で切り替えるような金型切削は難しく、また切り替えた部分で透過光や反射光の輝度段差が目立つという問題がある。

また、特許文献３に、屈折部と全反射部を併せ持つプリズムを１レンズ単位とし、光学中心からの距離に応じて屈折部と全反射部の割合を変化させる技術も考案されている。しかしながら、そのレンズ形状は複雑であるため、金型切削や成形性（離形性など）が困難となるという問題がある。

さらに、従来の背面投写型表示装置における透過型スクリーンには、次のようなレンズシートの破損や変形等の問題がある。一般に、透過型スクリーンは、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートを重ね、枠に取り付けた上で、背面投写型表示装置の筐体に装着される。透過型スクリーンが装着された背面投写型表示装置の輸送は、鉄道、車両などの一般的な輸送手段が利用されているため、輸送の際に輸送手段が発生する振動が透過型スクリーンに伝わる。その結果、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとが擦れたりぶつかり合ったりするなどの現象が生じる。また場合によっては、レンズシートの一部が損傷して外観上曇りを生じたり、映像を表示した際に明るさムラが生じたりすることもある。
以下、このような問題を振動白粉、あるいは単に白粉ということがある。また別の場合には、レンズシートの一部が変形して映像を表示した際に明るさムラが生じたりすることもある。以下、このような問題を刃潰れということがある。

また、図２４（ａ）に示すように、従来のフレネルレンズシート９１１を用いた背面投写型表示装置９００では、上方から入射した外光の一部がフレネルレンズ面で反射して観視者の方向へ向かって出射する。そのため、外光コントラスト性能に悪影響が及ぶという問題がある。なお、図２４（ｂ）に示すように、従来の全反射フレネルレンズ９２２を用いた背面投写型表示装置９０１では、上方から入射した外光の一部がフレネルレンズ面で反射し、観視者側へ出射される。この反射光は斜め下方へ出射されるため、外光コントラスト性能に及ぼす影響は、図２４（ａ）に示された背面投写型表示装置の場合より小さい。しかし、図２４（ｂ）では、全反射フレネルレンズ９２２で反射した外光は、拡散シート９１２中央部を通過する。この反射した外光は、拡散シート９１２で拡散されるため、やはり外光コントラストへ悪影響を及ぼす。
特開昭６１−２０８０４１号公報 特開昭６１−２７７９３５号公報 特開昭６２−１９８３７号公報 特開２００３−１１４４８１公報

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、奥行きが小さく、光の利用効率が向上した投写型表示装置及びプリズムミラーを提供することを目的とする。

本発明に係る投写型表示装置は、映像光を出射する映像光源と、当該映像光源から出射された映像光を反射する複数の微小な反射単位が並設されたプリズムミラーと、前記出射された映像光が結像する拡散シートとを備えた投写型表示装置であって、前記映像光源からの映像光は、前記プリズムミラーによって反射して前記拡散シートに入射し、前記プリズムミラーは、当該プリズムミラーに入射された映像光を反射する際に、反射後の光線の投影角Ψ２が反射前の光線の投影角Ψ１より小さくなるように反射させるものである。

このような構成においては、光線の投影角Ψ２が小さくなるため、ピン歪を小さくすることができる。さらに、プリズムミラーは剛直な材質から構成されているので、プリズムミラーの変形によるピン歪を無視できるほど小さくすることができる。
また、プリズムミラーのどの部分においても映像光を反射させて所定の方向へ出射することができるので、投写型表示装置の奥行きを小さくすることと光の利用効率の向上とを両立させることができる。また、このような構成において、表示装置の奥行きを小さくすることができる。

特に好適には、前記投影角Ψ２を０とするのが好ましい。図９に、本発明に係る投写型表示装置のスクリーンを上方から見た映像光線の様子が示されている。図９に示すように、スクリーンが映像光側に向かって凸となるように反っている。この場合には、反射光線が平行光となる。そのため、スクリーンの反りが大きい場合であっても、表示装置正面の観察者からはスクリーンが平坦である場合とほぼ同様の映像を観察することができる。それ故、ピン歪を実質解消することができる。

また、前記プリズムミラーを、前記拡散シートに対して傾斜した状態で配設することができる。これによって、特に、表示装置上部の奥行きを小さくすることが可能である。

さらに、本発明に係る投写型表示装置は、前記映像光源からの映像光を反射し、当該反射した反射光を前記プリズムミラーに入射させる反射体を備えるものである。これによって、表示装置の奥行きをより小さくすることが可能である。

またさらに、前記プリズムミラーは、前記複数の微小な反射単位からなる複数のプリズムを有し、当該プリズムは反射面とライズ面とを有し、当該反射面とライズ面とがなす前記プリズムの刃先角αを、約４５°以上、かつ約９０°以下とすることができる。これにより、光学シートへの光の入射角が０°〜９０°全ての範囲で反射することができるので、プリズムの刃先の角度を大きくすることができる。従って、成形性を改善することができ、プリズムを良好に成形することができる。

また、前記プリズムにおいて当該プリズムミラーの反射面でない面に、光を拡散する拡散層や光を吸収する光吸収層が形成することができる。これにより、プリズムに入射した外光を拡散したり吸収したりすることができるので、コントラストを向上させることができる。

好適には、前記プリズムミラーを、フレネルミラーとすることができる。ここで、本発明におけるフレネルミラーとは、従来のフレネルレンズと同様にプリズム刃列を同心円状に形成し、プリズム刃列面に反射面を形成したものである。

さらに、前記拡散シートと前記光学シートとを、離間した状態で当該投写型表示装置の筐体に装着することができる。シート同士がぶつからないため、従来問題となっていた白粉や刃潰れの問題を解消することができる。

本発明に係るプリズムミラーは、上記のような投写型表示装置において用いられるものである。このような構成においては、プリズムミラーのどの部分においても映像光を反射さて所定の方向へ出射することができるので、投写型表示装置の奥行きを小さくすることと光の利用効率の向上とを両立させることができる。

本発明によれば、奥行きが小さく、ピン歪を抑制し、光の利用効率が向上した投写型表示装置及びプリズムミラーを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。
発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明に係る投写型表示装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る投写型表示装置の主たる構成の一例を示す概略模式図である。
図１に示すように、投写型表示装置１は、プリズムミラーシート１１、拡散シート１２、映像光源１３を備えている。

プリズムミラーシート１１は、微小な反射単位となる多角形体が同一平面に並設されたものである。このプリズムミラーシート１１の形状は、例えば、断面形状が三角形状である微小な反射単位を同心円状に備えたものとすることができる。この場合には、微小な反射単位は、反射プリズム１１０であり、全体として一体の光学機能を有するフレネルミラーである。以下、プリズムミラーシート１１を、フレネルミラーシート１１、フレネルミラー１１と称することがある。

なお一般的には、プリズムとは、光を透過する多角形体などの意味で使用されるが、本発明においては、光を反射する多角形体のこともプリズムと称する。すなわち、本発明においては、この光を反射するプリズムを反射プリズムと称し、このような反射プリズムが並設されたミラーシートをプリズムミラーシートと称す。すなわち、プリズムミラーシート１１は、光を反射する反射プリズム１１０が同一平面に並設されたものである。

一般に、点光源から発する光は、適正な凹面鏡を用いることで平行光にすることができる。従って、フレネルミラーシート１１は、点光源から発する光を平行光にする凹面鏡の作用を持つことができる。図１に示すように、フレネルミラーシート１１の配置および反射プリズム１１０の角度を適正に設定すれば、映像光源１３から投写された光をレンチキュラーレンズシート等の拡散シート１２に垂直に（光源中心１４に平行に）入射させることができる。これによって、本発明に係るフレネルミラー１１は、図１８の従来の背面投写型表示装置９００における平面ミラー９１５とフレネルレンズシート９１１の作用を兼ね備えることができる。
従って、本発明に係る投写型表示装置１では、透過型スクリーンが従来のフレネルレンズシート９１１の機能を持たず、透過型スクリーンとは別個に設けられたフレネルミラー１１がこの機能を有する。換言すれば、本発明の投写型表示装置１は、従来の背面投写型表示装置９００における平面ミラー９１５に、フレネルレンズシート９１１の機能を持たせたものである。

詳細には、図１に示すように、映像光源１３から出射された映像光は、フレネルミラーシート１１に入射される。この入射光は、フレネルミラーシート１１の各反射プリズム１１０によって反射され、拡散シート１２へと出射される。このとき、フレネルミラーシート１１によって反射された映像光の投影角Ψ２は、映像光源１３からフレネルミラーシート１１に入射された映像光の投影角Ψ１よりも小さくなる。換言すれば、フレネルミラーシート１１は、映像光を絞り込んで拡散シート１２へと出射している。ここで、投影角とは、画面上における対角位置の映像を表示する光線がなす角度のことである。より詳細には、映像光は映像光源１３から広がりながら出射され、この広がった状態でフレネルミラーシート１１へと入射される。フレネルミラーシート１１は、反射プリズム１１０によって広がった入射光を平行光へと絞り込みながら反射し、この反射光を拡散シート１２に入射する。

フレネルミラー１１は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、従来のフレネルレンズシートと同様の製造法によって、フレネルレンズ形状をした成型品を作製する。その後、表面に反射面を形成することにより、フレネルミラー１１を製造することができる。また、反射面を形成する前のフレネルレンズ形状をした成型品は、従来のフレネルレンズのように透光性でなくてもよい。従って、従来のフレネルレンズに使用されている材料以外にも、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など、転写性、離形性に優れた他の材料を用いることが可能である。そのため、フレネルミラー１１を構成する材料の選択範囲は極めて広い。

本発明においては、フレネルミラーシート１１は、剛直なシートから構成されている。ここで、剛直なシートとは、例えば、ガラスや金属等のシートの他、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂製シートを用いることができる。また、この剛直なシートとして、比較的柔軟なシートを別の剛直なシートで支持する積層シートを用いてもよい。例えば、剛直なシートとして、シリコーン樹脂、ゴム質樹脂、ポリエステルフィルム等と、ガラスや金属等のシートを貼り合わせた積層シートとすることができる。

さらに、フレネルレンズ形状をした成型品は、例えば、プレス成形、または紫外線硬化樹脂などを用いた転写成形法によって製造することができる。反射面の形成法は、例えば真空蒸着、スパッタリング、メッキなどの方法で金属膜を形成する方法などが挙げられる。金属膜の材料としては特に限定はないが、例えばニッケル、アルミニウム、銀やこれらの合金などを用いる事ができる。また、反射面として、例えば、透光性材料の界面における反射を用いてもよい。

本発明に係る投写型表示装置１において、プリズムミラーシート１１は、拡散シート１２に離間した状態で対峙している。本発明に係るプリズムミラー１１が反射鏡とフレネルレンズシートとの両機能を備えているので、投写型表示装置１の光学配置は、映像光源１３がプリズムミラー１１と拡散シート１２との間に配設された構成である。
このような投写型表示装置１において、フレネルミラー１１は、拡散シート１２とともに、プリズムミラーシート１１と拡散シート１２との間の距離を離して投写型表示装置１の筐体に装着することができる。そのため、シート１１，１２同志がぶつかって破損するという問題は全く生じない。

続いて、図２〜図４を用いて、本発明に係るフレネルミラーシート１１について詳細に説明する。
図２に、本発明に係るフレネルミラーシート１１の一例が示されている。図２には、本発明に係るフレネルミラー１１における反射プリズム１１０の一例が示されている。
図２に示すように、反射プリズム１１０は、ライズ面１１１と反射面１１２とを有し、これらライズ面１１１と反射面１１２とのなす角が刃先角αである。ライズ面１１１は、プリズムミラーシート１１のシート面に対して略垂直な面である。ライズ面１１１が反射角１１２とは反対側に傾いている場合には、暗線と呼ばれる光の出射しない領域が大きくなり過ぎるという不都合が生じることがある。一方、ライズ面１１１が反射面１１２側に傾いている場合には、反射プリズム１１０がいわゆるオーバーハングを有する形状となり、プリズムミラーシート１１を製造することが困難になることがある。

図２（ａ）に示すように、本発明に係るフレネルミラー１１では、ミラーへの入射角θが９０°のとき、フレネルミラー１１の刃先角αが最小値４５°になる。加えて、図２（ｂ）に示すように、フレネルミラー１１では、ミラーへの入射角θが小さくなるほど、フレネルミラー１１の刃先角αが９０°に近づく。そのため、フレネルミラー１１の刃先角αを図２１のような従来のフレネルレンズに比べ大きくすることができる。それ故に、成形型や金型を製造する切削バイトの耐久性が向上する。また、反射プリズム１１０の高さを低くすることができるため、切削の容易性、成形性（離形性が）改善される。また、図２（ｃ）に示すように、フレネルミラー１１の先端は切り落とされた形状でもよいし、図示しないが、丸められた形状でもよい。

このように、フレネルミラー１１は、ミラーへの入射角θが０°から９０°まで全ての範囲で反射することができる。それ故、フレネルミラー１１は、上部・下部等の部位に関わらず、全面に亘って映像光源を反射して絞り込むことができるので、光の利用効率を向上させることができる。従って、従来のように光学中心からの距離に応じて反射、屈折方式を切り替える必要がなく、輝度の段差が生じるのを防止することができる。また、反射、屈折方式が異なる部分を混在させたりする方法に比べ、金型切削や成形が容易である。

図３に、本発明に係るフレネルミラー１１における反射プリズム１１０の他の一例が示されている。図３に示すように、反射プリズム１１０の頂部や谷部にバリ２１やフラット部２２がある場合でも異常光が生じない。この点においても、本発明に係るフレネルミラー１１は、従来のフレネルレンズシートよりも優れている。
また、図１８に示すような従来の屈折型フレネルレンズシート９１１や図２１のような従来の全反射フレネルレンズ９２２を有するフレネルレンズシート９２１には、入射面、出射面において屈折角度の波長依存性がある。そのため、ＲＧＢ三原色それぞれが異なった方向へ出射され、色むらなどの問題を生じる。これに対して、本発明に係るフレネルミラー１１は、反射現象だけなので、そのような波長依存性がない点で従来のフレネルレンズシート９１１，９２１よりも優れている。

図４に、本発明に係るフレネルミラーシート１１に外光が入射する状態が示されている。図４に示すように、上方から入射した外光がフレネルミラー１１で斜め下方へ反射される。この反射の様子は、図２４（ｂ）に示された従来のフレネルレンズシート９２１における反射と似ているが、拡散シート１２において反射した外光が通過する部分が異なる。本発明に係るフレネルミラー１１が拡散シート１２から離れて後方に配置されている。そのため、フレネルミラー１１で反射した外光は、図２４（ｂ）の場合よりも拡散シート１２のより下部へ向かう。それ故、反射した外光の一部は、観視者側に出射しないので、図２４（ａ）や図２４（ｂ）の形態よりも、外光反射に対するコントラストの点で優れている。

なお、本発明に係る投写型表示装置１においては、フレネルミラー１１と拡散シート１２の間が透明であればよいので、空気に限らず、他の気体、液体、固体を充填することができる。ここで、例えば図５のように、フレネルミラー１１の端面を入射面とし、ミラーシート１１のプリズム列１１０で生じる全反射を利用した反射面を形成してもよい。また、映像光源を白色光とし、フレネルミラー１１と拡散シート１２の間に透明なプラスチックを充填することができ、この場合には、透過型液晶表示装置のバックライトなどにも応用できる。

発明の実施の形態２．
発明の実施の形態２においては、フレネルミラー１１の反射プリズム１１０を構成する面のうち、所定の面に拡散層や光吸収層を設ける場合について説明する。具体的には、本実施形態においては、映像光の反射に寄与しない、ライズ面等の反射面でない面に拡散層や光吸収層が設けられている。以下、このフレネルミラーシート１１に垂直な面をライズ面と称することがある

図６に、本発明に係るフレネルミラー１１のライズ面が示されている。図６に示されたライズ面１１１には、拡散層や光吸収層が設けられている。図６に示すように、上方からの外光が通過する光路として、この外光が拡散シート１２を通して投写型表示装置１内部へ進入し、フレネルミラー１１のライズ面１１１及び反射面１１２で反射し、観視者の側へ戻ってくる光路が考えられる。このような拡散層、光吸収層によって、この外光を拡散、吸収し、コントラストを改善することができる。

ライズ面１１１に拡散層を設ける場合には、例えば、金型切削時にバイトの先端を使ってらせん状の筋を形成する方法などにより、ライズ面１１１に拡散層を設けることができる。ライズ面１１１に光吸収層を設ける場合には、例えば、図２において、刃先角αより大きい入射角θで斜め上方から金属クロムを蒸着することなどにより、ライズ面１１１のみに光吸収層を設けることができる。

またさらに、ライズ面１１１に光吸収層や拡散層を設ける場合と同様に、外光をミラー内部で拡散できるため、ライズ面１１１を透明としてもよい。ライズ面１１１を透明にする場合には、フレネル刃を透明材料で形成した後、略映像光入射方向から蒸着することによって、反射面１１２以外の部分を透明にすることができる。さらに、ライズ面１１１を透明とする場合には、ミラー内部に進入した外光を吸収できるので、ライズ面１１１の内部を光吸収性とするのが好ましい。より好ましくは、フレネルミラー１１のフレネル刃とは反対の面に光吸収層を設ける。この場合にも、ミラー内部に進入した外光を吸収できる。

なお、本発明に係るフレネルミラー１１のライズ面１１１は、必ずしもフレネルミラーシート１１に対して正確に垂直である必要はない。さらに例えば、このライズ面１１１のフレネルミラーシート１１に対するライズ角は、半径位置によって変化させてもよい。このライズ角は、映像光がライズ面１１１に入射しない範囲、成形型の切削性、成型品の離形性、外光が反射する方向などを見積もって設計すればよい。

発明の実施の形態３．
発明の実施の形態３では、図７を用いて、本発明に係る投写型表示装置の他の形態について説明する。図７は、本発明に係る投写型表示装置の主たる構成の他の一例を示す概略模式図である。
図７に示すように、本実施形態における投写型表示装置３０は、反射体３１を有する。反射体３１は、例えば、平面鏡とすることができるが、これに限らず、曲面鏡としてもよい。反射体３１は、映像光源１３とフレネルミラー１１の間に設けられている。この投写型表示装置３０においては、映像光源１３とフレネルミラー１１とが反射体３１に対して同じ側に設けられ、拡散シート１２がその反対側に設けられている。このような構成によって、投写型表示装置３０全体の奥行きを小さくすることができる。

発明の実施の形態４．
発明の実施の形態４では、図８を用いて、本発明に係る投写型表示装置の他の形態について説明する。図８は、本発明に係る投写型表示装置の主たる構成の他の一例を示す概略模式図である。
図８に示すように、本実施形態の投写型表示装置４０におけるフレネルミラー１１は、傾設されている。詳細には、フレネルミラー１１は、映像光源１３から離れた側が拡散シート１２に対して傾いている。すなわち、フレネルミラー１１は、その映像光源１３に対して反対の側が拡散シートに近づくように傾いている。このような構成によって、投写型表示装置４０上部の奥行きが小さくなり、装置全体の小型化に有利である。

その他の発明の実施の形態．
上記の実施形態１〜４のプリズムミラーシート１１においては、フレネルレンズ（反射プリズム１１０）が同心円状に並設されているが、反射プリズムが線状に並設されたプリズムミラーシートであってもよい。例えば、プリズムミラーシートの反射プリズム列を、縦方向に線状に並設することができる。このようなプリズムミラーシートにおいては、映像光を反射させて縦方向に絞り、平行光にすることができる。また例えば、映像光を反射させて横方向に絞って平行光にするために、プリズムミラーシートの反射プリズムを横方向に並設することができる。

実施形態１〜４においては、プリズムミラーシート１１によって映像光が略平行光となって拡散シート１２に入射する。この場合、プリズムミラーシート１１と拡散シート１２との間には特にフレネルレンズシートを設ける必要はない。
プリズムミラーシート１１と拡散シート１２との間に新たにフレネルレンズシート、プリズムシートを配置し、プリズムミラーシート１１と併せて映像光を略平行光として拡散シート１２に入射するようにしてもよい。このフレネルレンズシート、プリズムシートは線状、同心円状とすることができる。
また、拡散シート１２としては公知の拡散板やレンチキュラーレンズシートを用いることができる。

本実施例においては、本発明に係るフレネルミラー１１を用いて設計した投写型表示装置１と、従来のフレネルレンズシートを用いて設計した従来の背面投写型表示装置とで、本発明の方が従来よりも優れていることを説明する。
実施例．
本実施例におけるフレネルミラー１１を用いた投写型表示装置１について、図１０〜図１２を用いて説明する。
図１０に、本実施例における投写型表示装置１の寸法が示されている。図１０に示すように、本実施例で用いられた投写型表示装置１は、７０インチワイドサイズの表示装置である。
図１１、図１２に、本実施例の投写型表示装置１における光学配置が示されている。図１１は側面方向から見た概略模式図、図１２は正面方向から見た概略模式図である。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における楕円状に点線で囲った部分の部分拡大図である。

図１１（ａ）に示すように、拡散シート１２とフレネルミラーシートとの距離は１６５ｍｍである。映像光源１３を通り拡散シート１２に平行な面とフレネルミラー１１のシート面との距離は１８０．４ｍｍである。フレネルミラー１１、拡散シート１２の上下のシート幅は、８７１．７ｍｍである。また、図１１（ｂ）に示すように、フレネルミラー１１のピッチは０．０６ｍｍである。

図１１（ａ）に示された光学配置から、反射鏡を用いない投写型表示装置１を用いた場合には、本実施例の投写型表示装置１に最低限必要な奥行きは１８０．４ｍｍである。映像光源１３を通り拡散シート１２に垂直な面と拡散シート１２下端との距離は１５１．４ｍｍである。従って、本実施例の投写型表示装置１に最低限必要な高さは１０２３．１ｍｍである。このとき、拡散シート１２に垂直な線と映像光源１３とのなす角度は、拡散シート１２の中央下端で４０°、拡散シート１２の上部左右端で８０°である。

図１２に示すように、フレネルミラーに形成される円弧の半径Ｒのうち、最も半径の小さい最小半径は、フレネルミラーシート１１の中央下端の１５１．４ｍｍである。これに対して、最も半径の大きい最大半径は、フレネルミラーシート１１の上部左右端の１２８３．４ｍｍである。

上記の光学配置、設計で投写光を拡散シート１２のシート面に垂直に出射するために必要なフレネルミラー１１の反射面とフレネルミラー１１のシート面とのなす角γは、半径Ｒの位置によって変化する。図１３の表に、この半径Ｒの位置によってどのように変わるかが示されている。
図１１、図１２に示すようなフレネルミラー１１は、先端角５０°のバイトで切削することができる。この場合には、図１３に示すように、先端角５０°のバイトで切削すると、半径Ｒの位置が１０００ｍｍより大きい範囲ではγが４０°を超える。そのため、図１４に示すように、切削バイト１５によってフレネルミラー１１の金型を製造する際に、フレネルミラー１１の非有効面が干渉し、プリズム形状が変形してしまう不都合があるように見える。しかしながら、図３を見れば分るように、全ての映像光は拡散シート１２のシート面に垂直な方向へ出射されるため、実際には問題は生じない。
また、図１３には、プリズム刃の高さｈ（ｍｍ）、刃先の角度αも示されている。図１３に示すように、本実施例では刃の高さｈは、０．０２２〜０．０５１ｍｍであり、刃先の角度αは４９〜７０°の範囲である。

本実施例では、フレネルミラーシート１１は、厚さが１ｍｍであるアクリル系樹脂シートの一方の面に、厚さが０．２ｍｍである紫外線硬化性樹脂からなるプリズム列が、シートの外に中心を持つ円弧に沿って同心円状に形成されている。プリズム列の表面にアルミニウムの蒸着を施した後、さらに反対の面に厚みが２ｍｍである金属シートを貼り合わせた。

比較例．
比較例となる従来のフレネルレンズシートを用いた背面投写型表示装置について、図１５〜図１７を用いて説明する。この比較例における背面投写型表示装置の拡散シート９１２のシートサイズは、実施例と同一の７０インチワイドサイズである。
図１５に、従来の背面投写型表示装置９００における光学配置が示されている。図１５は側面方向から見た概略模式図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における楕円状に点線で囲った部分の部分拡大図である。なお、図１５において、フレネルレンズシート９１１と拡散シート９１２との間が離れているように描かれているが、これは光学配置の理解のためであり、実際には２枚のシートは接している。また、図１５（ａ）においては、映像光源９１３とフレネルレンズシート９１１との間には平面ミラー９１５が配設されているが、これを省略している。

図１５（ａ）に示すように、映像光源９１３を通り拡散シート９１２に平行な面と拡散シート９１２のシート面との距離は、実施例と同一で、１８０．４ｍｍである。従って、比較例における背面投写型表示装置に最低限必要な奥行きは、実施例と同じ１８０．４ｍｍである。映像光源９１３を通り拡散シート９１２に垂直な面と拡散シート９１２の下端との距離は、実施例と同じ１５１．４ｍｍである。従って、比較例の背面投写型表示装置に最低限必要な高さは１０２３．１ｍｍで実施例と同一である。
このような光学配置において、入射面に図１５（ｂ）に示すようなプリズム列を配置し、全反射を利用したフレネルレンズシート９１１の設計を行う。レンズの屈折率は１．５５２とする。レンズピッチは、実施例と同様に、０．０６ｍｍである。

図１６に、従来の背面投写型表示装置９００におけるフレネルレンズシート９１１のレンズが示されている。図１６に示すように、このフレネルレンズシート９１１の刃先角αは５０°、入射面は０．１０ｍｍである。このような形状のプリズムは、刃先角が５０°であり、入射面に相当する平坦部が０．１０ｍｍであるバイトによって切削可能である。
図１７に、比較例におけるプリズム刃の高さｈ（ｍｍ）及び刃先の角度αが示されている。比較例のフレネルレンズシート９１１では、刃の高さｈは０．０６２〜０．０９４ｍｍであり、刃先の角度αは常に５０°、刃の根元の角度は２４．５〜４０．８°の範囲である。

また、本実施例におけるフレネルミラーシート１１の剛直性と比較例におけるフレネルレンズシート９１１の剛直性とを比較する。実施例のフレネルミラー１１は、金属で裏打ちされているために、非常に剛直であり、温度等の環境変化による変形が極めて小さく、ピン歪の発生を防止することが可能である。これに対して、比較例のフレネルレンズシート９１１は、柔軟であるため変形しやすく、また基材シートとレンズ部の材質が異なるためにバイメタル反りが発生する等、環境変化による変形が生じるので、ピン歪が発生する。さらに、比較例のフレネルレンズシートは、透明であることが必要なため、実施例のフレネルミラー１１のように不透明な金属で支持することができない。

ここで、実施例におけるフレネルミラー１１のプリズムの形状と比較例におけるフレネルレンズシート９１１のプリズムの形状とを比較する。実施例のプリズム刃の高さｈ（ｍｍ）は、比較例のプリズム刃の高さｈに対する約１／２〜１／３である。また、実施例における刃の根元の角度（＝刃先の角度）が最小で４９度であるのに対し、比較例における刃の根元の角度βは２４．５°〜４０．８°と比較的鋭く、最大で約２倍の差がある。さらに、実施例における刃先の角度αは４９〜７０°であるが、比較例の刃先の角度αは５０°であるため、実施例の刃先の角度αは比較例とほぼ同じか、これよりも大きい角度である。

このように、実施例と比較例とでは、投写型表示装置に最低限必要な高さ、奥行きが同一である。さらに、実施例のフレネルミラー１１のプリズムと比較例のフレネルレンズシート９１１のプリズム双方で、同一の刃先角度であるバイトで成形型の切削が可能で、同様の転写成形工程で製造することができる。
にもかかわらず、本発明のフレネルミラー１１におけるプリズムの刃先角度を従来のフレネルレンズシート９１１におけるプリズムの刃先角度よりも大きくすることができ、刃の高さも大幅に低くすることができる。これにより、切削時の成形型の変形を抑制し、成形型からの離形が容易となり、またシートの取り扱いにおいても比較的耐久性を向上させることができる。従って、生産性に優れた投写型表示装置を提供することができる。
さらに、本発明におけるフレネルミラーは不透明な材質を含む剛直なシートを採用することができるため、ピン歪の発生することが可能である。

本発明に係る投写型表示装置の主たる構成を示す概略模式図である。 本発明に係るフレネルミラーシートにおける反射プリズムを示す概略模式図である。 本発明に係るフレネルミラーシートにおける反射プリズムを示す概略模式図である。 本発明に係るフレネルミラーシートに外光が入射する状態を示す概略模式図である。 本発明に係る投写型表示装置の主たる構成を示す概略模式図である。 本発明に係るフレネルミラーシートのライズ面を示す概略模式図である。 本発明に係る投写型表示装置の主たる構成を示す概略模式図である。 本発明に係る投写型表示装置の主たる構成を示す概略模式図である。 本発明に係る背面投写型表示装置を上方から観察した平面模式図である。 本実施例における投写型表示装置の寸法を示す概略模式図である。 本実施例における投写型表示装置の光学配置を示す概略模式図である。 本実施例における投写型表示装置の光学配置を示す概略模式図である。 本実施例におけるフレネルミラーシートの反射面とシート面とのなす角度の関係を示す表である。 本実施例におけるフレネルミラーシートのレンズを示す概略模式図である。 比較例における背面投写型表示装置の光学配置を示す概略模式図である。 比較例におけるフレネルレンズシートのレンズを示す概略模式図である。 比較例におけるフレネルレンズシートのプリズム刃の高さと角度αとの関係を示す表である。 従来の背面投写型表示装置の主たる構成を示す概略模式図である。 従来の背面投写型表示装置の主たる構成を示す概略模式図である。 従来の背面投写型表示装置を上方から観察した平面模式図である。 従来のフレネルレンズシートのレンズを示す概略模式図である。 従来のフレネルレンズシートの切削バイトを示す概略模式図である。 従来のフレネルレンズシートを示す概略模式図である。 従来の背面投写型表示装置の主たる構成を示す概略模式図である。

符号の説明

１...投写型表示装置、１１...フレネルミラーシート、１１０...反射プリズム、
１２...拡散シート、１３...映像光源、１４...光学中心、１５...切削バイト
１１１...ライズ面、１１２...反射面
３０，４０...投写型表示装置、３１...反射体

Claims (10)

1. 映像光を出射する映像光源と、
   当該映像光源から出射された映像光を反射する複数の微小な反射単位が並設されたプリズムミラーと、
   前記出射された映像光が結像する拡散シートとを備えた投写型表示装置であって、
   前記プリズムミラーは、剛直なシートから構成され、
   前記映像光源からの映像光は、前記プリズムミラーによって反射して前記拡散シートに入射し、
   前記プリズムミラーは、当該プリズムミラーに入射された映像光を反射する際に、反射後の光線の投影角Ψ２が反射前の光線の投影角Ψ１より小さくなるように反射させる投写型表示装置。
2. 前記投影角Ψ２は０であることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
3. 前記プリズムミラーは、前記拡散シートに対して傾斜した状態で配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の投写型表示装置。
4. 前記映像光源からの映像光を反射し、当該反射した反射光を前記プリズムミラーに入射させる反射体を、さらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の投写型表示装置。
5. 前記プリズムミラーは、前記複数の微小な反射単位からなる複数のプリズムを有し、
   当該プリズムは反射面とライズ面とを有し、
   当該反射面とライズ面とがなす前記プリズムの刃先角αは、約４５°以上、かつ約９０°以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の投写型表示装置。
6. 前記プリズムにおいて前記プリズムミラーの反射面でない面に、光を拡散する拡散層が形成されることを特徴とする請求項５記載の投写型表示装置。
7. 前記プリズムにおいて前記プリズムミラーの反射面でない面に、光を吸収する光吸収層が形成されることを特徴とする請求項５記載の投写型表示装置。
8. 前記プリズムミラーは、フレネルミラーであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の投写型表示装置。
9. 前記拡散シートと前記プリズムミラーとは、離間した状態で当該投写型表示装置の筐体に装着されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の投写型表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の投写型表示装置において用いられるプリズムミラー。

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