JP4205998B2 - 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 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクションスクリーンに係り、とりわけ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等のようなセル構造を有する映像光源から出射された映像光を斜めに投射して観察するのに適したプロジェクションスクリーン及びそれを備えたプロジェクションディスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、背面投射型のプロジェクションディスプレイ装置（背面投射型テレビ）として、映像光源として赤色、緑色及び青色の３本のＣＲＴを用い、このような映像光源から出射された映像光を透過型のプロジェクションスクリーンの背面側に投射して観察側から映像を観察するプロジェクションディスプレイ装置が知られている。
【０００３】
ここで、このようなプロジェクションディスプレイ装置で用いられるプロジェクションスクリーンは一般に、フレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートから構成されており、プロジェクションスクリーン上に映像光源から出射された映像光を結像させるとともに、指向性を持つ拡散光として観察者へ向けて出射させることができるようになっている。
【０００４】
具体的には例えば、図１３に示すように、プロジェクションスクリーン３００は、出光側の表面にサーキュラータイプのフレネルレンズ３０２が形成されたフレネルレンズシート３０１と、フレネルレンズシート３０１の観察側に配置され、入光側の表面に水平拡散用のレンチキュラーレンズ３０４が形成されたレンチキュラーレンズシート３０３とを備えている。なお、レンチキュラーレンズシート３０３の出光側の表面には出光レンズ３０５及びブラックストライプ３０６が形成されている。
【０００５】
このうち、フレネルレンズシート３０１に形成されたフレネルレンズ３０２は、アクリルなどの透明樹脂材に所定の角度を持つ溝を所定のピッチで形成することにより得ることができ、フレネルレンズシート３０１の背面側に配置された映像光源（図示せず）から放射状に拡散された状態で出射された映像光を観察側へ向けて集光させる機能を有する。また、レンチキュラーレンズシート３０３に形成されたレンチキュラーレンズ３０４は、シリンドリカル状の単位レンズを一つの平面上で規則正しく縦方向に延びるように形成することにより得ることができ、フレネルレンズシート３０１により集光された映像光を主として水平方向に拡散させて水平方向に指向性を持つ拡散光として出射させる機能を有する。
【０００６】
ところで、近年、上述したような、赤色、緑色及び青色の３本のＣＲＴを用いるプロジェクションディスプレイ装置に代えて、ＬＣＤやＤＭＤ等のようなセル構造を有する映像光源を用い、このような映像光源から出射された映像光を透過型のプロジェクションスクリーンの背面側に投射して観察側から映像を観察する単レンズ方式のプロジェクションディスプレイ装置に対するニーズが高まっている。
【０００７】
このような単レンズ方式のプロジェクションディスプレイ装置においては、従来、プロジェクションスクリーンの背面側からプロジェクションスクリーンに対して略垂直に映像光を投射する方式が一般的であった。しかしながら、このような方式では、従来のＣＲＴ方式のプロジェクションディスプレイ装置とほぼ同等の奥行きが必要であり、装置を小型化することができないという問題があった。
【０００８】
このような状況の下で、プロジェクションディスプレイ装置の一つとして、映像光源から出射された映像光をプロジェクションスクリーンに対して斜めに投射することにより、映像の品位を損なうことなく、従来のものに比べて大幅な薄型化を実現することができるプロジェクションディスプレイ装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６１−２０８０４１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８０９６７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプロジェクションディスプレイ装置においては、プロジェクションスクリーンに斜めに入射した映像光を集光させるための光学手段として、入光側の表面に断面が三角形状の単位プリズム群（全反射プリズムレンズ）を設け、入射した映像光を単位プリズムの第１の面（入射面）で屈折させた後に第２の面（全反射面）で全反射させて出光側の表面から出射させるようになっている。
【００１１】
ここで、このような全反射プリズムレンズを備えたプロジェクションスクリーンにおいて、映像光の入射角度（映像光のスクリーン面に対する角度）が小さくなる映像光源に近い側の部分（各単位プリズムがスクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びている場合には、その同心円の中心に近い側の部分）では、図１４に示すように、全反射プリズムレンズ３１０の各単位プリズム３１１の入射面３１１ａに入射した映像光の一部が全反射面３１１ｂで全反射されずに抜けて迷光となり、二重像（ゴースト）などの障害を引き起こしていた。なお、図１４において、符号Ｌ１１は映像光のうち通常光となる成分の光路を示し、符号Ｌ１２は迷光となる成分の光路を示す。なお、このようにして生じる迷光は、各単位プリズム３１１の頂角（先端角度）λが大きいほど多く、小さいほど少ない。
【００１２】
一方、このような全反射プリズムレンズを備えたプロジェクションスクリーンにおいて、映像光の入射角度が大きくなる映像光源から遠い側の部分（各単位プリズムがスクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びている場合には、その同心円の中心から遠い側の部分）では、図１５に示すように、各単位プリズム３１１の頂角λが小さくなり各単位プリズム３１１の入射面３１１ａが逆テーパー形状となるので、各単位プリズム３１１の入射面３１１ａから入射した映像光の一部が全反射面３１１ｂで全反射された後に再度入射面３１１ａで反射されて迷光となり、映像光のロスが生じるという問題があった。なお、図１５において、符号Ｌ２１は映像光のうち通常光となる成分の光路を示し、符号Ｌ２２は迷光となる成分の光路を示す。また、各単位プリズム３１１の入射面３１１ａが逆テーパー形状になると、各単位プリズム３１１を成形するための成形型の作製が難しくなり、また、レンズ成形の際にも、成形型から各単位プリズム３１１を離型することが困難になるという問題があった。さらに、各単位プリズム３１１を成形するための成形型を、金型材料を切削加工して作製する場合には、各単位プリズム３１１の逆テーパー形状の入射面３１１ａに対応する金型形状を得ることが困難であり、各単位プリズム３１１の入射面３１１ａは切削痕がついた粗面となってしまう。この場合、各単位プリズム３１１の入射面３１１ａが鏡面である領域と粗面である領域とがスクリーン面上に存在することとなるので、これらの領域の境界において映像の見え方が異なることとなり、映像のむらとなって観察されてしまうという問題があった。
【００１３】
以上のように、従来のプロジェクションスクリーンでは、映像光の入射角度の許容幅が狭く、迷光などの発生による映像光のロスが生じやすいので、表面輝度の低下やコントラストの低下が生じやすいという問題があった。
【００１４】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、迷光などの発生による映像光のロスが生じない範囲としての映像光の入射角度の許容幅を拡げ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、映像光源から映像光を略垂直に投射した場合に得られる映像の画質と同等のレベルの高画質な映像を表示することができる、プロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、背面側に配置された投射光学系から斜めに投射された映像光を観察側へ向けて出射させるプロジェクションスクリーンにおいて、映像光が入射する背面側に設けられた複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズであって、前記各単位プリズムが、入射した光を屈折させる第１の面と、前記第１の面で屈折された光を全反射する第２の面とを有する全反射プリズムレンズを備え、前記各単位プリズムは、前記第１の面と前記第２の面とがなす角度に対応する頂角を有し、前記各単位プリズムの頂角は、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化していることを特徴とするプロジェクションスクリーンを提供する。
【００１６】
なお、本発明において、前記各単位プリズムは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びていることが好ましい。また、前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化していることが好ましい。さらに、前記各単位プリズムの頂角は、３０°以上４５°以下の範囲で変化していることが好ましい。さらにまた、前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側から遠い側へ向かうにつれて連続的に変化していることが好ましい。
【００１７】
また、本発明において、前記全反射プリズムレンズは、前記各単位プリズムの頂角が所定の第１の角度で一定である第１の頂角固定領域と、前記第１の頂角固定領域とは異なる領域に位置し、各単位プリズムの頂角が前記第１の角度とは異なる所定の第２の角度で一定である第２の頂角固定領域と、前記第１の頂角固定領域と前記第２の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が前記第１の角度と前記第２の角度との間でスクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化している頂角変化領域とを有することが好ましい。
【００１８】
ここで、前記頂角変化領域は、前記各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する前記第２の面の角度が変化することなくスクリーン面に対する前記第１の面の角度のみが変化することにより変化する第１の頂角変化部を有することが好ましい。また、前記頂角変化領域は、前記第１の頂角変化部と前記第１の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する前記第１の面及び前記第２の面の角度がいずれも変化することにより変化する第２の頂角変化部と、前記第１の頂角変化部と前記第２の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する前記第１の面及び前記第２の面の角度がいずれも変化することにより変化する第３の頂角変化部とをさらに有することが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明において、前記各単位プリズムの前記第１の面は、スクリーン面に対する垂線に対して０°以上の抜け勾配を有していることが好ましい。また、前記各単位プリズムの前記第１の面は、その表面粗さがスクリーン面の全面に亘って均一であることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明においては、前記全反射プリズムレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズを通過した光を拡散させるレンチキュラーレンズをさらに備えることが好ましい。
【００２１】
ここで、前記レンチキュラーレンズは、断面が半楕円形状の複数の単位レンズ、又は断面が台形状の複数の単位レンズを有することが好ましい。
【００２２】
なお、断面が台形状の前記各単位レンズは、その下底部分が入光側、上底部分が出光側にくるように配置され、隣接する前記各単位レンズの間には断面がＶ字形状の部分が設けられ、前記各単位レンズは、所定の屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズの間に設けられた部分は、前記各単位レンズの屈折率よりも低い屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズとその間に設けられた部分との界面により光を全反射させることが好ましい。また、断面がＶ字形状の前記各部分は、観察側から入射した光を吸収する光吸収作用を有することが好ましい。さらに、断面がＶ字形状の前記各部分は、樹脂中に光吸収粒子を混入させることにより形成されていることが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明においては、前記全反射プリズムレンズと前記レンチキュラーレンズとが１枚のシートに一体化して形成されていることが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明においては、前記全反射プリズムレンズ（又は前記レンチキュラーレンズ）の観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズ（又は前記全反射プリズムレンズ及び前記レンチキュラーレンズ）を通過した光を拡散させる拡散シートをさらに備えることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明においては、反射防止層、ハードコート層、帯電防止層、防眩層、防汚層及びセンサー層からなる群から選択された少なくとも一つの層を含む機能性保持層をさらに備えることが好ましい。
【００２６】
なお、本発明は、上述したようなプロジェクションスクリーンと、前記プロジェクションスクリーンに対して映像光を斜めに投射する投射光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクションディスプレイ装置も提供する。
【００２７】
本発明によれば、背面側に配置された投射光学系から映像光が斜めに投射されるプロジェクションスクリーンにおいて、映像光が入射する背面側に複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズを設けることにより、投射光学系から斜めに投射される映像光の光軸を入光面側（背面側）でのみ補正して観察側へ向けて映像を出射させることができる。このとき、本発明においては、各単位プリズムの頂角を、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化させるようにしている。具体的には例えば、各単位プリズムが、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びている場合において、各単位プリズムの頂角を、一定の角度範囲（例えば３０°以上４５°以下の範囲）で同心円の中心に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化させるようにしている。すなわち、映像光の入射角度が小さくなる投射光学系に近い側の部分で各単位プリズムの頂角をより小さくし、映像光の入射角度が大きくなる投射光学系から遠い側の部分で各単位プリズムの頂角をより大きくするようにしている。このため、迷光などの発生による映像光のロスが生じない範囲としての映像光の入射角度の許容幅を拡げることができ、表面輝度の低下やコントラストの低下がなく、投射光学系から映像光を略垂直に投射した場合に得られる映像の画質と同等のレベルの高画質な映像を表示することができる、プロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置を得ることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、全反射プリズムレンズに、各単位プリズムの頂角が所定の第１の角度で一定である第１の頂角固定領域と、第１の頂角固定領域とは異なる領域に位置し、各単位プリズムの頂角が第１の角度とは異なる所定の第２の角度で一定である第２の頂角固定領域と、第１の頂角固定領域と第２の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が第１の角度と第２の角度との間でスクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化している頂角変化領域とを設けることにより、全反射プリズムレンズの各単位プリズムの頂角をスクリーン面の全面に亘って変化させるのではなく、その一部でのみ変化させることができる。これにより、全反射プリズムレンズを成形するための成形型の作製が容易になり、高画質なプロジェクションスクリーン及びプロジェクションディスプレイ装置をより安価に得ることができる。
【００２９】
さらに、本発明によれば、全反射プリズムレンズの頂角変化領域に、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する第２の面の角度が変化することなくスクリーン面に対する第１の面の角度のみが変化することにより変化する第１の頂角変化部と、第１の頂角変化領域と第１及び第２の頂角固定領域との間に位置し、各単位プリズムの頂角が、スクリーン面に対する第１の面及び第２の面の角度がいずれも変化することにより変化する第２及び第３の頂角変化部とを設けることにより、各領域の境界をより目立たなくすることができ、さらなる高画質化を図ることができる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、各単位プリズムの第１の面が、スクリーン面に対する垂線（法線）に対して０°以上の抜け勾配を有するようにすることにより、迷光をなくして映像光のロスが生じることを防止することができる。また、この場合、各単位プリズムを成形するための成形型に逆テーパー形状の部分が含まれないので、成形型の作製が容易になり、また、レンズ成形の際における成形型からの各単位プリズムの離型も容易に行うことができる。
【００３１】
さらにまた、本発明によれば、各単位プリズムの第１の面の表面粗さがスクリーン面の全面に亘って均一であるようにすることにより、スクリーン面上で映像のむらが発生しないようにして高画質な映像が観察されるようにすることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
第１の実施の形態
まず、図１乃至図５により、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクションスクリーン及びそれを備えたプロジェクションディスプレイ装置について説明する。
【００３４】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクションディスプレイ装置１００は、プロジェクションスクリーン１１１と、プロジェクションスクリーン１１１に対して映像光Ｌを斜めに投射する投射光学系１１２とを備えている。なお、投射光学系１１２は、ＬＣＤやＤＭＤ等からなる映像光源と、映像光源から出射された映像光を拡大させるための光学系とを有している。
【００３５】
ここで、プロジェクションスクリーン１１１は、背面側に配置された投射光学系１１２から斜めに投射された映像光Ｌを観察側へ向けて出射させるものであり、全反射プリズムレンズ１１４と、全反射プリズムレンズ１１４の観察側に設けられたレンチキュラーレンズ１１５とを有している。
【００３６】
このうち、全反射プリズムレンズ１１４は、投射光学系１１２から投射された映像光Ｌを屈折及び集光させるものであり、図２に示すように、映像光Ｌが入射する背面側（最入光面側）に複数の単位プリズム１１３が設けられている。
【００３７】
各単位プリズム１１３は、入射した光を屈折させる入射面（第１の面）１１３ａと、入射面１１３ａで屈折された光を全反射する全反射面（第２の面）１１３ｂとを有しており、斜めに入射した映像光Ｌを屈折及び全反射してスクリーン面に略垂直な方向に進行させることができるようになっている。なお、各単位プリズム１１３は、スクリーン面から外れた同心円の中心Ｏ（図１参照）を基準にして同心円状に延びる円弧状プリズムとして形成されている。具体的には例えば、各単位プリズム１１３は、プリズムピッチが１００〜２００μｍであり、プリズム高さが１５０〜３００μｍであることが好ましい。
【００３８】
ここで、各単位プリズム１１３は、入射面１１３ａと全反射面１１３ｂとがなす角度に対応する頂角λを有し、各単位プリズム１１３の頂角λは、スクリーン面上での当該各単位プリズム１１３の位置に応じて変化している。特に、各単位プリズム１１３の頂角λは、３０°以上４５°以下の範囲で、同心円の中心Ｏに近い側（図面下側）よりも遠い側（図面上側）の方が大きくなるように連続的に変化していることが好ましい。
【００３９】
一方、レンチキュラーレンズ１１５は、全反射プリズムレンズ１１４を通過した光を水平方向に拡散させるものであり、映像光Ｌが入射する入光面側にシリンドリカル状の複数の単位レンズ１１６が設けられている。具体的には例えば、各単位レンズ１１６の断面は、レンズ横径が１４０μｍ、レンズ縦径が１００μｍの半楕円形状であり、レンズピッチが１４０μｍであり、レンズ高さが５０μｍであり、水平拡散角が半値角（ある方向から観察したときの輝度が正面から観察したときの輝度の半分になる角度）で２０〜５０°であることが好ましい。
【００４０】
なお、図１及び図２に示すように、全反射プリズムレンズ１１４及びレンチキュラーレンズ１１５は別々のシート（プリズムシート及びレンチキュラーレンズシート）に形成されている。また、図１及び図２では、説明を分かりやすくするため、全反射プリズムレンズ１１４とレンチキュラーレンズ１１５とは実際の寸法よりも離した状態で描かれている。
【００４１】
次に、図３により、図１に示すプロジェクションスクリーン１１１の全反射プリズムレンズ１１４における映像光Ｌの光路について説明する。
【００４２】
図３に示すように、投射光学系（図１の符号１１２参照）から出射された映像光Ｌは、スクリーン面上での位置に応じて異なった入射角度θ_１で、全反射プリズムレンズ１１４の各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射する。なお、映像光Ｌの入射角度θ_１は、スクリーン面のうち投射光学系に近い側（同心円の中心Ｏに近い側）の端部において、３５°以上（好ましくは４５°以上）で５０°以下となるようにすることが好ましい。
【００４３】
そして、このようにして各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射した映像光Ｌは入射面１１３ａで屈折され、全反射面１１３ｂで全反射された後、観察側へ向けてスクリーン面に略垂直な方向に進行する。
【００４４】
このような映像光Ｌの光路を実現するため、映像光Ｌの入射角度θ_１に応じて各単位プリズム１１３の形状が決められる。具体的には、各単位プリズム１１３のレンズ角度（全反射面１１３ｂとスクリーン面とがなす角度）をφ、各単位プリズム１１３の頂角をλ、全反射プリズムレンズ１１４の材料の屈折率をｎ、各単位プリズム１１３の全反射面１１３ｂで反射された後の映像光Ｌとスクリーン面の法線とがなす角度をθ_４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】

【００４５】
また、全反射プリズムレンズ１１４の出光側の表面が平坦面であるとすると、全反射プリズムレンズ１１４内で映像光Ｌが進む角度θ_４と、全反射プリズムレンズ１１４から出射する映像光Ｌの出射角度θ_５との間には、次式（２）が成立する。
ｓｉｎθ_４＝ｓｉｎθ_５／ｎ … （２）
【００４６】
ここで、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａとスクリーン面の法線とがなす角度をγとすると、
γ＝φ＋λ−π／２≧０ … （３）
であることが好ましい。
【００４７】
これは、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの角度γが負の場合には、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの形状が逆テーパ形状となり、各単位プリズム１１３を成形するための成形型の作製及び成形型による各単位プリズム１１３の成形が困難になるからである。
【００４８】
なお、各単位プリズム１１３のレンズ角度φは映像光Ｌの入射角度θ_１に関して単調減少するので、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの角度γは、スクリーン面のうち映像光Ｌの入射角度θ_１が大きくなる部分（同心円の中心Ｏから遠い側の部分）で負になりやすい。ここで、全反射プリズムレンズ１１４内で映像光Ｌが進む角度θ_４が略０である場合において、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの形状が逆テーパー形状とならないようにするための条件は、次式（４）により表される。
ｃｏｓ^−１｛ｃｏｓ（θ_１）／ｎ｝／２≦λ … （４）
【００４９】
一方、スクリーン面のうち映像光Ｌの入射角度θ_１が小さくなる部分（同心円の中心Ｏに近い側の部分）では、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射した映像光Ｌの一部が全反射面１１３ｂで全反射されずに抜けて迷光となる。
【００５０】
ここで、各単位プリズム１１３での迷光の発生態様を説明するため、単位プリズム１１３の入射面１１３ａで屈折されて丁度単位プリズム１１３の谷部へ向かう基準映像光Ｌ_０（すなわち、１つの単位プリズム１１３内で映像光Ｌが迷光となる部分と有効光となる部分との境界の位置を通過する映像光）について考察する。
【００５１】
各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに対する映像光Ｌの入射角度をθ_２、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａでの屈折角度をθ_３、単位プリズム１１３のプリズムピッチをｐ、各単位プリズム１１３の全反射面１１３ｂで全反射されて有効光として好適に利用される部分の幅をｅ₁ 、各単位プリズム１１３の全反射面１１３ｂで全反射されずに抜けて迷光となる部分の幅をｅ_２、各単位プリズム１１３の高さをｈ、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａのうち映像光Ｌが迷光となる部分と有効光となる部分との境界の高さをｓとすると、映像光Ｌが有効光となる部分の幅ｅ_１は、以下の式（５）により表される。
ｅ_１＝（ｈ−ｓ）×（ｔａｎ（φ＋λ−π／２）＋ｔａｎθ_１） … （５）
【００５２】
ここで、上式（５）において、ｈ及びｓはそれぞれ以下の式（６）（７）により表すことができる。
ｈ＝ｐ×ｔａｎ（φ＋λ）×ｔａｎφ／（ｔａｎ（φ＋λ）−ｔａｎφ）… （６）
ｓ＝−ｐ×ｔａｎ（φ＋λ）／（１＋ｔａｎ（φ＋λ）×ｔａｎ（φ＋λ＋θ_３）） … （７）
なお、
θ_３＝ｓｉｎ^−１｛ｓｉｎ（θ_１＋φ＋λ）／ｎ｝ … （８）
である。
【００５３】
図３から明らかなように、プリズムピッチｐと、映像光Ｌが有効光となる部分の幅ｅ_１との間には、ｅ_１≦ｐの関係がある。また、映像光Ｌが有効光となる部分の幅ｅ_１とレンズピッチｐとの比ｅ_１／ｐは、映像光Ｌの入射角度θ_１が大きくなる程大きくなり、ある箇所でｅ_１＝ｐとなる。この場合、ｅ_１＝ｐとなる箇所に比べて映像光Ｌの入射角度θ_１が大きくなる領域では、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射した映像光Ｌは全反射面１１３ｂで全て全反射され、迷光が存在しない。
【００５４】
以上に説明したように、スクリーン面のうち映像光Ｌの入射角度θ_１が小さくなる部分（同心円の中心Ｏに近い側の部分）では、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射した映像光Ｌの一部が全反射面１１３ｂで全反射されずに抜けて迷光となるという問題があり、一方、スクリーン面のうち映像光Ｌの入射角度θ_１が大きくなる部分（同心円の中心Ｏから遠い側の部分）では、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの形状が逆テーパ形状となるという問題がある。
【００５５】
図４は、図１に示すプロジェクションスクリーン１１１の全反射プリズムレンズ１１４における各単位プリズム１１３の頂角λと映像光Ｌの入射角度θ_１との関係を説明するための図である。
【００５６】
図４において、線２０５は、全反射プリズムレンズ１１４内で映像光Ｌが進む角度θ_４が０（すなわち、全反射プリズムレンズ１１４から出射する映像光Ｌの出射角度θ_５が０）である場合において、上式（５）〜（８）に従って求められた、各単位プリズム１１３で迷光が発生する境界を示し、線２０６は、同様の場合において、上式（４）に従って求められた、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの形状が逆テーパー形状となる境界を示している。なお、線２０５，２０６を求める際には、全反射プリズムレンズ１１４の材料の屈折率ｎを１．５５としている。
【００５７】
図４において、２本の線２０５，２０６に囲まれた内側の領域は、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射した映像光Ｌの一部が全反射面１１３ｂで全反射されずに抜けて迷光となるということがなく、かつ、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの形状が逆テーパ形状となるということもない領域である。このため、各単位プリズム１１３の頂角λと、スクリーン面上での各単位プリズム１１３の位置に応じた映像光Ｌの入射角度θ_１とが、この領域内に存在している場合には、迷光の問題も逆テーパー形状の問題も発生しない。具体的には例えば、各単位プリズム１１３の頂角λが３５°で一定の場合を考えると、映像光Ｌの入射角度θ_１が４５〜６０°の範囲にあれば、迷光の問題も逆テーパー形状の問題も発生しない（符号２０７参照）。
【００５８】
しかしながら、近年、プロジェクションスクリーン１１１は大型化する傾向にあり、これに伴って映像光Ｌの入射角度θ_１の範囲も広くなってきているので、各単位プリズム１１３の頂角λが一定であるとすると、スクリーン面のうち映像光Ｌの入射角度θ_１が小さくなる部分及び映像光Ｌの入射角度θ_１が大きくなる部分で、線２０５，２０６に囲まれた内側の領域から外れやすくなる。
【００５９】
ここで、迷光の問題を解消するためには、線２０５により規定される映像光Ｌの入射角度θ_１の許容下限値を下げることが有効であり、このため、スクリーン面のうち映像光Ｌの入射角度θ_１が小さくなる部分（同心円の中心Ｏに近い側の部分）での各単位プリズム１１３の頂角λを小さくすることが好ましい。一方、逆テーパー形状の問題を解消するためには、線２０６により規定される映像光Ｌの入射角度θ_１の許容上限値を上げることが有効であり、このため、スクリーン面のうち映像光Ｌの入射角度θ_１が大きくなる部分（同心円の中心Ｏから遠い側の部分）での各単位プリズム１１３の頂角λを大きくすることが好ましい。
【００６０】
このため、本実施の形態においては、各単位プリズム１１３の頂角λを、スクリーン面の全面に亘ってスクリーン面のうち同心円の中心Ｏに近い側よりも遠い側の方が大きくなるように連続的に変化させるようにしている（符号２０１〜２０３参照）。これにより、映像光Ｌの入射角度θ_１の許容幅を拡げることができ、スクリーン面の全面に亘って迷光の問題及び逆テーパ形状の問題が発生しないようにすることができる。なお、図４に示す線２０１〜２０３は、各単位プリズム１１３の頂角λの変化を映像光Ｌの入射角度θ_１との関係で示したものであるが、各単位プリズム１１３の頂角λの変化を各単位プリズム１１３の位置（同心円の中心Ｏからの距離）との関係で示すことも当然可能であり、この関係は図５に示すようなものとなる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態において、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａは、スクリーン面に対する垂線（法線）に対して０°以上（好ましくは、１／１０００°以上）の抜け勾配（入射面１１３ａとスクリーン面の法線とがなす角度γが正である勾配）を有していることが好ましい。また、各単位プリズム１１３の入射面１１３ａの表面粗さは、スクリーン面の全面に亘って均一であることが好ましい。
【００６２】
また、上述した実施の形態においては、各単位プリズム１１３の頂角λをスクリーン面の全面に亘って連続的に変化させる場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、各単位プリズム１１３の頂角λをスクリーン面内で段階的に変化させるようにしてもよい。
【００６３】
第２の実施の形態
次に、図６乃至図８により、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクションスクリーンを備えたプロジェクションディスプレイ装置について説明する。なお、本発明の第２の実施の形態は、レンチキュラーレンズの構成が異なる点、全反射プリズムレンズ及びレンチキュラーレンズを１枚のシートに一体化して形成している点を除いて、他は上述した第１の実施の形態と同様である。本発明の第２の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
図６に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクションディスプレイ装置１００′は、プロジェクションスクリーン１１１′と、プロジェクションスクリーン１１１′に対して映像光Ｌを斜めに投射する投射光学系１１２とを備えている。
【００６５】
ここで、プロジェクションスクリーン１１１′は、背面側に配置された投射光学系１１２から斜めに投射された映像光Ｌを観察側へ向けて出射させるものであり、全反射プリズムレンズ１１４′と、全反射プリズムレンズ１１４′の観察側に設けられたレンチキュラーレンズ１１５′とを有している。
【００６６】
このうち、全反射プリズムレンズ１１４′は、投射光学系１１２から投射された映像光Ｌを屈折及び集光させるものであり、図７に示すように、ベースシート２３と、ベースシート２３の入光側の表面（映像光Ｌが入射する最入光面）に形成された複数の単位プリズム１１３とを有している。なお、上述した第１の実施の形態と同様に、各単位プリズム１１３は、入射した光を屈折させる入射面（第１の面）１１３ａと、入射面１１３ａで屈折された光を全反射する全反射面（第２の面）１１３ｂとを有している。また、各単位プリズム１１３は、スクリーン面から外れた同心円の中心Ｏ（図６参照）を基準にして同心円状に延びる円弧状プリズムとして形成されており、各単位プリズム１１３の頂角λは、スクリーン面上での当該各単位プリズム１１３の位置に応じて変化している。特に、各単位プリズム１１３の頂角λは、３０°以上４５°以下の範囲で、同心円の中心Ｏに近い側（図面下側）よりも遠い側（図面上側）の方が大きくなるように連続的に変化していることが好ましい。なお、各単位プリズム１１３の頂角λの変化の態様としては、上述した第１の実施の形態の場合と同様の態様をとることができる。
【００６７】
一方、レンチキュラーレンズ１１５′は、図７及び図８に示すように、ベースシート２３の出光側の表面に形成されており、断面が台形状の複数の台形状部分（単位レンズ）２５を有している。
【００６８】
ここで、各台形状部分２５は、その下底部分が入光側、上底部分が出光側にくるように配置されており、隣接する各台形状部分２５の間には断面がＶ字形状のＶ字形状部分２６が設けられている。なお、各台形状部分２５は、所定の屈折率を有する材料で形成されている。また、各Ｖ字形状部分２６は、各台形状部分２５の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が各Ｖ字形状部分２６の間に充填されることにより形成され、各台形状部分２５とその間に設けられたＶ字形状部分２６との界面により光を全反射させて映像光Ｌを拡散させることができるようになっている（図７及び図８参照）。
【００６９】
また、各Ｖ字形状部分２６は、観察側から入射した光を吸収する光吸収作用を有していることが好ましい。なお、各Ｖ字形状部分２６の材料は特に限定されないが、例えば、低屈折率の合成樹脂中に、染料、顔料又は着色された樹脂微粒子等からなる光吸収粒子を混入させることにより形成することが好ましい。
【００７０】
なお、図６乃至図８に示すプロジェクションスクリーン１１１′において、投射光学系１１２から斜めに投射された映像光Ｌは、全反射プリズムレンズ１１４′の各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射する。
【００７１】
そして、このようにして各単位プリズム１１３の入射面１１３ａに入射した映像光Ｌは入射面１１３ａで屈折され、全反射面１１３ｂで全反射された後、観察側へ向けてスクリーン面に略垂直な方向に進行する。
【００７２】
その後、このようにして全反射プリズムレンズ１１４′から出射された映像光Ｌは、レンチキュラーレンズ１１５′の台形状部分２５の下底部分側から入射し、その一部の光がそのまま透過する一方で、残りの光は台形状部分２５とＶ字形状部分２６との界面で全反射され、最終的に全ての光が台形状部分２５の上底部分側から観察側へ向けて出射される。
【００７３】
このように本発明の第１及び第２の実施の形態によれば、背面側に配置された投射光学系１１２から映像光Ｌが斜めに投射されるプロジェクションスクリーン１１１，１１１′において、映像光Ｌが入射する背面側に設けられた全反射プリズムレンズ１１４，１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４′の複数の単位プリズム１１３の頂角λを、一定の角度範囲（例えば３０°以上４５°以下の範囲）で同心円の中心Ｏに近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化させるようにしている。これにより、映像光Ｌの入射角度θ_１が小さくなる投射光学系１１２に近い側の部分で各単位プリズム１１３の頂角λをより小さくし、映像光Ｌの入射角度θ_１が大きくなる投射光学系１１２から遠い側の部分で各単位プリズム１１３の頂角λをより大きくすることができる。このため、迷光などの発生による映像光Ｌのロスが生じない範囲としての映像光Ｌの入射角度θ_１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θ_１１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θ_１０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θ_２０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θ_２１が７０°となるような態様で、プロジェクションスクリーン１１１，１１１′の上方から映像を投射するようにすることができる。なお、この場合、プロジェクションスクリーン１１１，１１１′と投射光学系１１２との水平距離は略７００ｍｍとなる。
【００８６】
なお、図９及び図１０に示すプロジェクションディスプレイ装置１００，１００′では、投射光学系１１２から出射された映像光Ｌがプロジェクションスクリーン１１１，１１１′に直接投射されているが、これに限らず、図１１に示すような位置関係でキャビネット１５３内に収納し、投射光学系１１２から出射された映像光Ｌが折り返しミラー１５５を介してプロジェクションスクリーン１１１，１１１′に投射されるようにしてもよい。
【００８７】
【実施例】
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。
【００８８】
（実施例１）
実施例１に係るプロジェクションスクリーンとして、プリズムシート及びレンチキュラーレンズシートを有する、５０インチの背面投射型テレビ用のプロジェクションスクリーンを製造した。なお、実施例１に係るプロジェクションスクリーンは、上述した第１の実施の形態に対応するものである。
【００８９】
まず、ＮＣ旋盤により切削加工して得られる金型を用い、厚さ１．８ｍｍのアクリル製のベースシート上にて紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率が１．５５）を硬化して成形加工することにより、一方の表面に全反射プリズムレンズが形成された、全体として厚さ２ｍｍのプリズムシートを得た。
【００９０】
ここで、プリズムシートに形成された全反射プリズムレンズは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びる複数の円弧状プリズム（単位プリズム）を有するようにした。なお、各単位プリズムの円弧の半径（同心円の中心からの距離）はスクリーン面の下端部中央で８００ｍｍ、プリズムピッチは１００μｍ、プリズム高さは約１５０μｍとした。また、各単位プリズムの頂角λは、スクリーン面の下端部（最も同心円の中心に近い側の部分）で３７°、スクリーン面の上端部（最も同心円の中心から遠い側の部分）で４０°とし、３７〜４０°の範囲で変化させた（図１２参照）。なお、各単位プリズムからの映像光の出射角度θ_５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θ_１１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θ_１０を６０°とした。
【００９５】
（実施例２）
実施例２に係るプロジェクションスクリーンとして、全反射プリズムレンズ及びレンチキュラーレンズが一体化して形成された、５０インチの背面投射型テレビ用のプロジェクションスクリーンを製造した。なお、実施例２に係るプロジェクションスクリーンは、上述した第２の実施の形態に対応するものである。
【００９６】
まず、ＮＣ旋盤により切削加工して得られる金型を用い、厚さ１．８ｍｍのアクリル製のベースシート上にて紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率が１．５５）を硬化して成形加工することにより、一方の表面に全反射プリズムレンズが形成された、全体として厚さ２ｍｍのプリズムシートを得た。
【００９７】
ここで、プリズムシートに形成された全反射プリズムレンズは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びる複数の円弧状プリズム（単位プリズム）を有するようにした。なお、各単位プリズムの円弧の半径（同心円の中心からの距離）はスクリーン面の下端部中央で８００ｍｍ、プリズムピッチは１００μｍ、プリズム高さは約１５０μｍとした。また、各単位プリズムの頂角λは、スクリーン面の下端部（最も同心円の中心に近い側の部分）で３７°、スクリーン面の上端部（最も同心円の中心から遠い側の部分）で４０°とし、３７〜４０°の範囲で連続的に変化させた（図１２参照）。なお、各単位プリズムからの映像光の出射角度θ_５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θ_１１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θ_１０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

Claims (18)

1. 背面側に配置された投射光学系から斜めに投射された映像光を観察側へ向けて出射させるプロジェクションスクリーンにおいて、
   映像光が入射する背面側に設けられた複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズであって、前記各単位プリズムが、入射した光を屈折させる第１の面と、前記第１の面で屈折された光を全反射する第２の面とを有する全反射プリズムレンズを備え、
   前記各単位プリズムは、前記第１の面と前記第２の面とがなす角度に対応する頂角を有し、前記各単位プリズムの頂角は、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化し、
   前記各単位プリズムの頂角は、前記投射光学系に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化し、
   前記各単位プリズムの頂角は、３０°以上４５°以下の範囲で変化していることを特徴とするプロジェクションスクリーン。
2. 前記各単位プリズムは、スクリーン面から外れた同心円の中心を基準にして同心円状に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクションスクリーン。
3. 前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化していることを特徴とする、請求項２に記載のプロジェクションスクリーン。
4. 前記各単位プリズムの頂角は、前記同心円の中心に近い側から遠い側へ向かうにつれて連続的に変化していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
5. 前記各単位プリズムの前記第１の面は、スクリーン面に対する垂線に対して０°以上の抜け勾配を有していることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
6. 前記各単位プリズムの前記第１の面は、その表面粗さがスクリーン面の全面に亘って均一であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
7. 前記全反射プリズムレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズを通過した光を拡散させるレンチキュラーレンズをさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
8. 前記レンチキュラーレンズは、断面が半楕円形状の複数の単位レンズを有することを特徴とする、請求項７に記載のプロジェクションスクリーン。
9. 前記レンチキュラーレンズは、断面が台形状の複数の単位レンズを有することを特徴とする、請求項７に記載のプロジェクションスクリーン。
10. 断面が台形状の前記各単位レンズは、その下底部分が入光側、上底部分が出光側にくるように配置され、隣接する前記各単位レンズの間には断面がＶ字形状の部分が設けられ、前記各単位レンズは、所定の屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズの間に設けられた部分は、前記各単位レンズの屈折率よりも低い屈折率を有する材料で形成され、前記各単位レンズとその間に設けられた部分との界面により光を全反射させることを特徴とする、請求項９に記載のプロジェクションスクリーン。
11. 断面がＶ字形状の前記各部分は、観察側から入射した光を吸収する光吸収作用を有することを特徴とする、請求項１０に記載のプロジェクションスクリーン。
12. 断面がＶ字形状の前記各部分は、樹脂中に光吸収粒子を混入させることにより形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のプロジェクションスクリーン。
13. 前記全反射プリズムレンズと前記レンチキュラーレンズとが１枚のシートに一体化して形成されていることを特徴とする、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
14. 前記全反射プリズムレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズを通過した光を拡散させる拡散シートをさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
15. 前記レンチキュラーレンズの観察側に設けられ、前記全反射プリズムレンズ及び前記レンチキュラーレンズを通過した光を拡散させる拡散シートをさらに備えたことを特徴とする、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
16. 反射防止層、ハードコート層、帯電防止層、防眩層、防汚層及びセンサー層からなる群から選択された少なくとも一つの層を含む機能性保持層をさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。
17. 請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーンと、
    前記プロジェクションスクリーンに対して映像光を斜めに投射する投射光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクションディスプレイ装置。
18. 背面側に配置された投射光学系から斜めに投射された映像光を観察側へ向けて出射させるプロジェクションスクリーンで用いられる全反射プリズムシートにおいて、
    映像光が入射する背面側に設けられた複数の単位プリズムを有する全反射プリズムレンズであって、前記各単位プリズムが、入射した光を屈折させる第１の面と、前記第１の面で屈折された光を全反射する第２の面とを有する全反射プリズムレンズを備え、
    前記各単位プリズムは、前記第１の面と前記第２の面とがなす角度に対応する頂角を有し、前記各単位プリズムの頂角は、スクリーン面上での当該各単位プリズムの位置に応じて変化し、
    前記各単位プリズムの頂角は、前記投射光学系に近い側よりも遠い側の方が大きくなるように変化し、
    前記各単位プリズムの頂角は、３０°以上４５°以下の範囲で変化していることを特徴とする全反射プリズムシート。

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