JP4828641B2 - Fresnel optical element and projection display device - Google Patents
Fresnel optical element and projection display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4828641B2 JP4828641B2 JP2010111004A JP2010111004A JP4828641B2 JP 4828641 B2 JP4828641 B2 JP 4828641B2 JP 2010111004 A JP2010111004 A JP 2010111004A JP 2010111004 A JP2010111004 A JP 2010111004A JP 4828641 B2 JP4828641 B2 JP 4828641B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- prism
- fresnel
- angle
- screen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
Description
この発明は、プロジェクタなどの発光体から照射された光線を所定の方向に反射させるフレネル光学素子と、そのフレネル光学素子により反射された光線を結像して表示する投写型表示装置とに関するものである。 The present invention relates to a Fresnel optical element that reflects light rays emitted from a light emitter such as a projector in a predetermined direction, and a projection display device that images and displays the light rays reflected by the Fresnel optical elements. is there.
フレネル光学素子は、プロジェクタなどの発光体から照射された光線を屈折させる屈折面と、その屈折面で屈折された光線を反射させる反射面とを有するフレネルプリズムが基盤面に鋸歯状に複数配置されている。
そのフレネルプリズムにおいて、面の前後で屈折率が異なる屈折面と、面の前後で屈折率が異なる基盤の出射面では、フレネル反射の法則により、各々の面を透過しきれない光線が一部発生する。各々の面の屈折率に依存するが、約５％程度の光線が透過しない。
A Fresnel optical element has a plurality of Fresnel prisms arranged in a sawtooth shape on a base surface having a refracting surface that refracts light rays emitted from a light emitter such as a projector and a reflecting surface that reflects light rays refracted by the refracting surfaces. ing.
In the Fresnel prism, on the refracting surface where the refractive index is different before and after the surface, and on the exit surface of the base where the refractive index is different before and after the surface, a part of light rays that cannot be transmitted through each surface are generated due to Fresnel reflection law. To do. Depending on the refractive index of each surface, about 5% of light does not pass.
例えば、発光体から照射された光線のうち、屈折面を透過せずに反射された光線や基盤の出射面で反射された光線（以下、不要光という）は、複数のフレネルプリズムにおいて屈折や反射を繰り返しながら異なる場所へ伝搬されることにより、フレネルプリズムの反射面で反射された光線（以下、信号光という）と異なる位置で出射されることがある。
このような不要光が観測者の視野方向に出射された場合、信号光と同じ映像を現すゴースト像が観測者に認識されるため、投写型表示装置のコントラスト比が著しく劣化することになる。
For example, among the light rays emitted from the illuminant, the light rays that have been reflected without passing through the refracting surface and the light rays that have been reflected at the exit surface of the substrate (hereinafter referred to as unnecessary light) are refracted and reflected by a plurality of Fresnel prisms. By repeating the above, the light may be emitted at a position different from the light ray reflected by the reflection surface of the Fresnel prism (hereinafter referred to as signal light).
When such unnecessary light is emitted in the visual field direction of the observer, a ghost image showing the same image as the signal light is recognized by the observer, so that the contrast ratio of the projection display device is significantly deteriorated.
そこで、従来のフレネル光学素子は、フレネルプリズムの反射面の角度を適切な条件に調整することで、ゴースト像の起源となる基盤の出射面で反射された光線の角度を、発光体から照射された光線の角度より大きくなるように制御し、不要光が観測者の視野方向に出射されないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
なお、このようなフレネル光学素子は、大型旋盤で加工した金型に対して樹脂材料を流し込むことにより、レプリカ成形することが公知である。
Therefore, in the conventional Fresnel optical element, by adjusting the angle of the reflection surface of the Fresnel prism to an appropriate condition, the angle of the light beam reflected from the emission surface of the base plate that is the origin of the ghost image is irradiated from the light emitter. It is controlled so as to be larger than the angle of the incident light so that unnecessary light is not emitted in the direction of the observer's field of view (see, for example, Patent Document 1).
It is known that such a Fresnel optical element is replica-molded by pouring a resin material into a mold processed by a large lathe.
従来のフレネル光学素子は以上のように構成されているので、基盤の出射面で反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができるが、屈折面を透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射されることがあるなどの課題があった。 Since the conventional Fresnel optical element is configured as described above, it is possible to avoid the situation where the light beam reflected by the output surface of the substrate is output as unnecessary light in the direction of the observer's field of view. However, there is a problem that the light beam reflected without passing through may be emitted as unnecessary light in the viewing direction of the observer.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、屈折面を透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができるフレネル光学素子を得ることを目的とする。
また、この発明は、ゴースト像の表示を防止することができる投写型表示装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can avoid a situation in which a light beam reflected without passing through the refractive surface is emitted as unnecessary light in the viewing direction of the observer. The object is to obtain a Fresnel optical element.
Another object of the present invention is to provide a projection display device that can prevent display of a ghost image.
この発明に係るフレネル光学素子は、フレネルプリズムの屈折面のうち、光線が直接照射され光路に寄与する第一の有効面におけるプリズム先端部から最も遠い辺を第一の辺とし、隣接するフレネルプリズムの反射面のうち、当該隣接するフレネルプリズムの屈折面のうちの第一の有効面に直接照射され、かつ屈折された全ての光線が照射され光路に寄与する第二の有効面におけるプリズム先端部から最も遠い辺を第二の辺としたとき、第一の辺および第二の辺を対向する二辺とした非入射面を形成したものである。
The Fresnel optical element according to the present invention has, as a first side, a side farthest from the prism front end portion of the first effective surface that is directly irradiated with light and contributes to the optical path, among the refracting surfaces of the Fresnel prism. Of the reflecting surface of the adjacent Fresnel prism, the first effective surface is directly irradiated, and all the refracted light beams are irradiated to contribute to the optical path, and the prism tip portion of the second effective surface contributes to the optical path. When the side farthest from the second side is the second side, a non-incident surface is formed in which the first side and the second side are two opposite sides.
このことによって、屈折面を透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができるなどの効果がある。 As a result, there is an effect that it is possible to avoid a situation where a light beam reflected without passing through the refractive surface is emitted as unnecessary light in the viewing direction of the observer.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による投写型表示装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による投写型表示装置を示す斜視図である。
図において、発光体であるプロジェクタ１は画像投影用の光線をフレネル光学素子２に照射する。
Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a projection display apparatus according to
In the figure, a
フレネル光学素子２はプロジェクタ１から照射される光線を結像表示板３に導く機能を有しており、フレネル光学素子２はプロジェクタ１から照射される光線を屈折させる屈折面と、その屈折面で屈折された光線を反射させる反射面とを有するフレネルプリズムが基盤面に鋸歯状に複数配置された構成である。
結像表示板３はフレネル光学素子２の反射面で反射された光線を結像する結像手段を構成し、結像表示板３は例えばフレネル光学素子２の反射面で反射された光線の広がりを制御するレンチキュラーレンズと光線を散乱させる透過型拡散板とから構成されている。
The Fresnel
The image forming
図３はこの発明の実施の形態１によるフレネル光学素子を示す構成図であり、図において、基盤１１は光線を透過させるシート状の薄板であり、基盤１１の基盤面１１ａには複数のフレネルプリズム１２が鋸歯状に配置されている。
フレネルプリズム１２の屈折面１２ａはプロジェクタ１から照射される光線を屈折させ、フレネルプリズム１２の反射面１２ｂは屈折面１２ａで屈折された光線を反射させる。フレネルプリズム１２の反射面１２ｂで反射された光線が基盤１１の出射面１１ｂから結像表示板３に出射される。
FIG. 3 is a block diagram showing a Fresnel optical element according to
The
フレネルプリズム１２の非入射面１２ｃは他のフレネルプリズム１２に遮断されてプロジェクタ１から光線が直接照射されない屈折面１２ａの一部であり、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度が、屈折面１２ａと反射面１２ｂがなすプリズム先端角と異なるように形成されている。
図４はこの発明の実施の形態１によるフレネル光学素子を示す模式図である。
The
FIG. 4 is a schematic diagram showing a Fresnel optical element according to
次に動作について説明する。
通常、鋸歯形状プリズムは、三角形ＰＥＧが周期（間隔）ｍで連続して並んでいるが、ここでは説明の簡単化のため、プリズムの相似縮小比率をｌ（ただし、ｌ≦１）として説明する（ｌ＝１の場合、プリズムは連続状に連なる）。
プロジェクタ１から照射された光線Ｌ１，Ｌ２は、図４に示すように、図中左側から入射され、反射面１２ｂで反射された光線（以下、信号光という）が図中右側から出射されている。ただし、光線Ｌ１はフレネルプリズム１２の先端Ｅに入射され、光線Ｌ２は図中下側のフレネルプリズム１２の先端Ｅ’をかすめて屈折面１２ａの右端Ｕに入射されているものとする。
Next, the operation will be described.
Normally, a sawtooth prism has triangular PEGs arranged continuously with a period (interval) m, but here, for the sake of simplicity of explanation, the similarity reduction ratio of the prism is assumed to be 1 (where l ≦ 1). (If l = 1, the prisms are continuous).
As shown in FIG. 4, the light beams L1 and L2 emitted from the
ここで、フレネルプリズム１２のプリズム先端角ＰＥＧがτ、反射面１２ｂの傾き角ＧＰＥがα、フレネルプリズム１２の内部の屈折率がｎ1、フレネルプリズム１２の外部の屈折率がｎ0であるとすると、信号光の出射角度θreflは以下の関係式で表される。
θrefl（θ0；α，τ，ｎ0，ｎ1）
＝ｓｉｎ-1［（ｎ1／ｎ0）ｓｉｎ｛τ−α＋ｓｉｎ-1（（ｎ1／ｎ0）ｓｉｎ（τ＋α＋θ0））｝］ （１）
式（１）において、角度αについて解くと、関係式は以下のようになる。
α（θ0；θrefl，τ，ｎ0，ｎ1）
＝ｔａｎ-1［｛ｓｉｎ（θ0＋τ）＋（ｎ1／ｎ0）ｓｉｎ（τ−ｓｉｎ-1（（ｎ1／ｎ0）ｓｉｎθrefl））｝
／｛−ｃｏｓ（θ0＋τ）＋（ｎ1／ｎ0）ｃｏｓ（τ−ｓｉｎ-1（（ｎ1／ｎ0）ｓｉｎθrefl））｝］ （２）
Here, the prism tip angle PEG of the
θ refl (θ 0 ; α, τ, n 0 , n 1 )
= Sin −1 [(n 1 / n 0 ) sin {τ−α + sin −1 ((n 1 / n 0 ) sin (τ + α + θ 0 ))}] (1)
In the equation (1), when the angle α is solved, the relational expression is as follows.
α (θ 0 ; θ refl , τ, n 0 , n 1 )
= Tan −1 [{sin (θ 0 + τ) + (n 1 / n 0 ) sin (τ−sin −1 ((n 1 / n 0 ) sin θ refl ))}
/ {− Cos (θ 0 + τ) + (n 1 / n 0 ) cos (τ−sin −1 ((n 1 / n 0 ) sin θ refl ))} ] (2)
フレネルプリズム１２の屈折面１２ａにおける屈折率ｎ１は媒質で決まり、場所毎に媒質を変えることは現実的に不可能であるため、屈折率ｎ１が一定であるとする。一方、外部の屈折率ｎ０は通常空気であり、これを変えることができないのは言うまでもない。以上より反射面１２ｂの傾きを表す関数αは、出射光線θｒｅｆｌと先端角τの二つの自由度で関数形が決まる入射角の関数となる。
しかしながら、信号光の出射角度θｒｅｆｌは、スクリーン法線方向（観測者の視野方向）と一致しないと、観測者が画像を見ることができず、スクリーンの意味を持たないため、実際にはほとんど自由度がない（自由度はせいぜい数度）。
同様に、プリズム先端角τは、通常、フレネルプリズム１２の母型となる金型加工に用いる、切削用のバイトの先端角度と等しいことから、スクリーンを構成する複数のフレネルプリズムにおいて一定であることが多い。
The refractive index n 1 on the
However, if the output angle θ refl of the signal light does not coincide with the screen normal direction (observer viewing direction), the observer cannot see the image and has no meaning of the screen. There is no degree of freedom (the degree of freedom is at most several degrees).
Similarly, the prism tip angle τ is usually the same as the tip angle of a cutting tool used for processing a mold that is a mother die of the
図５はフレネルプリズム１２に対する光線の入射角を３通り示しており、上記理由により先端角ＰＥＧであるτと、信号光の出射角度θｒｅｆｌを一定とすると、角度αは式（２）より、入射角の関数となり一意に決まる。
以上より、フレネルプリズム１２を構成する三角形の二つの角度α，τが決まるので、三角形の内角の和から残りの角度も決定される。
したがって、フレネルプリズム１２の形状は一意に決定される（相似変形の大きさを除く）。
FIG. 5 shows three incident angles of light rays with respect to the
As described above, since the two angles α and τ of the triangle constituting the
Therefore, the shape of the
以上を総合すると、反射面１２ｂの傾きを表す関数αの二つの自由度はほとんどないに等しく、プリズム先端角τも通常一定であるため、「面の傾き」を制御することで、ゴースト像の起源となる不要光の角度を制御するのは現実的には難しい。
ここで、図３の光路に着目すると、フレネルプリズム１２を構成する各面のうち、プロジェクタ１から出射する光線が入射してから出射するまで、光路に寄与する部分（屈折面１２ａと反射面１２ｂは光路に寄与する）と、光路に寄与しない部分（非入射面１２ｃは他のフレネルプリズム１２の陰になるため、プロジェクタ１から光線が直接入射せず、光路に寄与しない。また、反射面１２ｂの一部である面ＶＰも、非入射面１２ｃで屈折された光線が照射されることがないので、光路に寄与しない。）が存在することが分かる。
To sum up the above, the two degrees of freedom of the function α representing the inclination of the reflecting
Here, paying attention to the optical path in FIG. 3, of the surfaces constituting the
この寄与する部分を有効面、寄与しない部分を無効面と定義すると、有効面部分は必ず必要だが、無効面部分はあってもなくても問題ない。
したがって、「面の角度」に設計上の自由度がほとんどないことから、この実施の形態１では、「プリズムの形状」に自由度を付加することで不要光の方向を制御する。
具体的には、フレネルプリズム１２の屈折面１２ａの一部を非入射面１２ｃのように形成せず、その屈折面１２ａを図４のＥＵＧのように形成した場合（図３の点線を参照）、例えば、上から２番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａに照射された光線の一部が、その屈折面１２ａで反射されると、その反射光である不要光は、下側のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂと屈折面１２ａで屈折を繰り返しながら伝播され、例えば、上から４番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａの点線部分（面ＵＧ）で反射されて観測者が見る方向に出射されることがある。
If this contributing portion is defined as an effective surface and the non-contributing portion is defined as an invalid surface, the effective surface portion is always necessary, but there is no problem whether or not there is an invalid surface portion.
Accordingly, since there is almost no design freedom in the “surface angle”, the first embodiment controls the direction of unnecessary light by adding a degree of freedom to the “prism shape”.
Specifically, when a part of the refracting
しかし、この実施の形態１では、フレネルプリズム１２の屈折面１２ａの右端Ｕと、無効部分である面Ｖ’Ｐ’の左端Ｖ’とをつなげることにより、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより大きくなるように形成すると、上記のような不要光は、上から４番目のフレネルプリズム１２では屈折面１２ａや非入射面１２ｃに当ることなく、そのまま透過して上から５番目のフレネルプリズム１２に入るので、上から４番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａや非入射面１２ｃで不要光が反射されることはなく、不要光は観測者が見ない方向に出射される（図３の例では、右下方向に出射される）。
However, in the first embodiment, the right end U of the refracting
以上で明らかなように、この実施の形態１では、フレネルプリズム１２の屈折面１２ａのうち、他のフレネルプリズム１２に遮断されてプロジェクタ１から光線を直接入射しない非入射面１２ｃの反射面１２ｂに対する角度τ’が、プリズム先端角τと異なるように構成したので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As apparent from the above, in the first embodiment, among the refracting
したがって、上記のフレネル光学素子２を搭載している投写型表示装置では、ゴースト像の表示を防止することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態１では、プロジェクタ１から出射された光線がフレネル光学素子２に入射されるものについて示したが、投写型表示装置の奥行きを小さくするため、図６に示すように、プロジェクタ１から出射された光線を反射する折り返し平面ミラー４を搭載し、折り返し平面ミラー４で反射された光線がフレネル光学素子２に入射されるようにしてもよい。この場合、プロジェクタ１と折り返し平面ミラー４が発光体を構成する。
Therefore, the projection display device equipped with the Fresnel
In the first embodiment, the light beam emitted from the
実施の形態２．
上記実施の形態１では、フレネルプリズム１２の屈折面１２ａの右端Ｕと、無効部分である面Ｖ’Ｐ’の左端Ｖ’とをつなげることにより、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより大きくなるように形成するものについて示したが、図７に示すように、複数のフレネルプリズム１２が配置されている基盤面１１ａと平行に非入射面１２ｃを形成するようにしてもよい。
In the first embodiment, the angle τ ′ of the
フレネルプリズム１２の屈折面１２ａの一部を非入射面１２ｃのように形成せず、その屈折面１２ａを図４のＥＵＧのように形成した場合（図７の点線を参照）、例えば、上から４番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａに入射した光線の一部が、その屈折面１２ａで反射されると、その反射光である不要光は、下側のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂと屈折面１２ａで屈折を繰り返しながら伝播され、例えば、上から６番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａの点線部分（面ＵＧ）で反射されて観測者が見る方向に出射されることがある。
When a part of the refracting
しかし、この実施の形態２では、複数のフレネルプリズム１２が配置されている基盤面１１ａと平行に非入射面１２ｃを形成することにより、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより大きくなるように形成すると、上記のような不要光は、上から６番目のフレネルプリズム１２では屈折面１２ａや非入射面１２ｃに当ることなく、そのまま透過して上から７番目のフレネルプリズム１２に入るので、上から６番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａや非入射面１２ｃで不要光が反射されることはなく、不要光は観測者が見ない方向に出射される（図７の例では、右下方向に出射される）。
However, in the second embodiment, by forming the
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、複数のフレネルプリズム１２が配置されている基盤面１１ａと平行に非入射面１２ｃを形成するように構成したので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the second embodiment, since the
実施の形態３．
上記実施の形態２では、複数のフレネルプリズム１２が配置されている基盤面１１ａと平行に非入射面１２ｃを形成するものについて示したが、図８に示すように、フレネルプリズム１２（点線部分）を全て作成しなくても、実線部分のみを作成することで、図７のフレネルプリズム１２と相似のフレネルプリズム１２を形成することができる。
In the second embodiment, the
図９は複数のフレネルプリズム１２の周期（間隔）を変えずにプリズムの比率を相似に縮小（比率ｌ＜１）した場合（先端角τを４５度で一定、光線出射角θｒｅｆｌを０度で一定の場合）の光線の入射角を３通り示しており、プリズムの比率を相似に縮小しても図５と等価の機能を有することがわかる。
ここで、図１０及び図１１はゴースト低減効果（光線追跡数値計算結果）を示す説明図であり、特に、図１０は非入射面１２ｃが形成されていない場合（図８の点線のように形成されている場合）を示し、図１１は非入射面１２ｃが形成されている場合を示している。
FIG. 9 shows a case where the ratio of the prisms is similarly reduced (
Here, FIGS. 10 and 11 are explanatory diagrams showing the ghost reduction effect (ray tracing numerical calculation result). In particular, FIG. 10 shows the case where the
ゴースト像は観測者の見る方向に出射する不要光であり、ゴースト像の出射位置は、基盤１１の厚みや、背面の折り返し平面ミラー４など（図６を参照）、光路となる媒質の厚みでほぼ決まる。フレネルプリズム１２の信号光の光路はＩＮから入った光線がＯＵＴ１に出射するものである。
しかしながら、出射面で透過できなかった残りのフレネル反射成分や、入射面で透過できなかった残りのフレネル反射成分は、光路に吸収体が存在しなければ、エネルギー保存則から必ず発生する。
ゴースト像Ａは、スクリーン基盤の厚みに対応する厚みＡに比例して、離れた位置（距離Ａ）から見る方向ＯＵＴ２に出射する（図１０を参照）。
The ghost image is unnecessary light emitted in the direction seen by the observer, and the emission position of the ghost image depends on the thickness of the
However, the remaining Fresnel reflection component that could not be transmitted on the exit surface and the remaining Fresnel reflection component that could not be transmitted on the entrance surface are always generated from the energy conservation law unless there is an absorber in the optical path.
The ghost image A is emitted in a viewing direction OUT2 from a distant position (distance A) in proportion to the thickness A corresponding to the thickness of the screen base (see FIG. 10).
また、ゴースト像Ｂは、背面の折り返し平面ミラー４までの厚みＢに比例して、離れた位置（距離Ｂ）から見る方向ＯＵＴ３’に出射する（図１０を参照）。
これに対して、非入射面１２ｃが形成されている場合、図１１に示すように、信号光は変化せずにＯＵＴ１に出射されるが、不要光の出射位置が変化して、不要光は観測者が見ない方向ＯＵＴ４に出射する。
具体的には次の通りである。
Further, the ghost image B is emitted in a viewing direction OUT3 ′ from a distant position (distance B) in proportion to the thickness B to the folded back
On the other hand, when the
Specifically, it is as follows.
向かい合った平面に入射された光線は、図１２に示すように、スネルの法則にしたがって媒質中で屈折して角度を変えるが、出射平面で再度屈折して、結局元の角度を保存したまま出射するという特徴を有している。
これは、入射した光線が並行移動して出射すると考えることができるので、入射面で透過できなかった残りのフレネル反射成分で平面に入射した成分は、並行移動してスクリーン面から出射する（図１１のＯＵＴ４に相当）。
As shown in FIG. 12, the light rays incident on the opposite planes are refracted in the medium to change the angle according to Snell's law, but are refracted again at the emission plane, and finally exit with the original angle preserved. It has the feature of doing.
This can be thought of as the incident light beam moving in parallel and exiting, so the remaining Fresnel reflection component that could not be transmitted through the entrance surface moved parallel and emitted from the screen surface (see FIG. 11 equivalent to OUT4).
また、出射面で透過できなかった残りのフレネル反射成分や、入射面で透過できなかった残りのフレネル反射成分が、複数のフレネルプリズム１２を伝搬してスクリーン面に入射した場合を考えると、図１３に示すように、向かい合った平面で全反射条件を満足した場合、その光束は媒質内に閉じこめられる（図１１のＯＵＴ５に相当）。
なお、全反射プリズムの相似比率ｌは、製造公差等のため、手前のプリズムが欠如した場合に備えて、手前のプリズムに入射すべき信号光を救済できるように、すこし余裕を持たせて大きめに設定してもよい。
Considering the case where the remaining Fresnel reflection component that could not be transmitted on the exit surface and the remaining Fresnel reflection component that could not be transmitted on the entrance surface propagated through the plurality of
Note that the similarity ratio l of the total reflection prism is increased with some margin so that the signal light to be incident on the front prism can be relieved in case the front prism is missing due to manufacturing tolerances or the like. May be set.
また、全反射プリズムの相似比率ｌを小さくすると、プリズムの高さが小さくなるため、金型加工の時間が短縮される効果を奏する。
全反射プリズムの相似比率ｌを小さくすると、プリズムの高さが小さくなるため、フレネルプリズムの母型となる金型の加工に用いる、切削用のバイトの先端部の摩耗が少なくなり、金型加工の精度が向上する効果を奏する。
Further, if the similarity ratio l of the total reflection prism is reduced, the height of the prism is reduced, so that an effect of shortening the mold processing time is obtained.
When the similarity ratio l of the total reflection prism is reduced, the height of the prism is reduced, so that the wear of the tip of the cutting tool used for processing the die that is the mother die of the Fresnel prism is reduced, and the die processing is performed. This has the effect of improving the accuracy.
製造公差の関係から加工時に金型の山（プリズムの谷）の部分が曲がることがある。これがあると、フレネルプリズムを金型から離型するときに筋状の不具合を及ぼすことがある。
しかしながら、全反射プリズムの相似比率ｌを小さくすると、プリズムとプリズムが平面で連なっているため、金型の山の部分が存在せず、筋状の不具合を生じない効果を奏する。
全反射プリズムの相似比率ｌを小さくすると、プリズムの高さが小さくなるため、金型から離れやすく、歩留まりがよくなる効果を奏する。
以上より、加工時間、不具合、歩留まり等が改善されるため、コストを削減する効果を奏する。
Due to manufacturing tolerances, the crest of the mold (prism valley) may be bent during processing. If this is present, streaky defects may occur when the Fresnel prism is released from the mold.
However, when the similarity ratio l of the total reflection prism is reduced, the prism and the prism are connected in a plane, so that there is no mold crest and there is an effect of not causing a streak-like defect.
When the similarity ratio l of the total reflection prism is reduced, the height of the prism is reduced, so that it is easy to move away from the mold and the yield is improved.
As mentioned above, since processing time, a malfunction, a yield, etc. are improved, there exists an effect which reduces cost.
実施の形態４．
上記実施の形態１では、フレネルプリズム１２の屈折面１２ａの右端Ｕと、無効部分である面Ｖ’Ｐ’の左端Ｖ’とをつなげることにより、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより大きくなるように形成するものについて示したが、図１４に示すように、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより小さくなるように形成してもよい。
In the first embodiment, the angle τ ′ of the
具体的には、フレネルプリズム１２の下面である屈折面１２ａと非入射面１２ｃが、図４の面ＥＵＴとなるように形成する。
フレネルプリズム１２の屈折面１２ａの一部を非入射面１２ｃのように形成せず、その屈折面１２ａを図４のＥＵＧのように形成した場合（図１４の点線を参照）、例えば、上から２番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａに照射された光線の一部が、その屈折面１２ａで反射されると、その反射光である不要光は、下側のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂと屈折面１２ａで屈折を繰り返しながら伝播され、例えば、上から４番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａの点線部分（面ＵＧ）で反射されて観測者が見る方向に出射されることがある。
Specifically, the refracting
When a part of the refracting
しかし、この実施の形態４では、フレネルプリズム１２の下面が図４の面ＥＵＴとなるように形成することにより、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより小さくなるように形成すると、上記のような不要光は、上から４番目のフレネルプリズム１２の非入射面１２ｃで反射されて観測者が見ない方向に出射される（図１４の例では、右上方向に出射される）。よって、この実施の形態４では、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’を小さくするほど、より上の方向に出射させることができる。
However, in the fourth embodiment, the lower surface of the
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより小さくなるように形成したので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the fourth embodiment, the angle τ ′ of the
実施の形態５．
上記実施の形態１では、フレネルプリズム１２の屈折面１２ａの右端Ｕと、無効部分である面Ｖ’Ｐ’の左端Ｖ’とをつなげることにより、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより大きくなるように形成するものについて示したが、図１５に示すように、プロジェクタ１や折り返し平面ミラー４から光線が直接入射しない非入射面に補助プリズム１２ｄを形成するようにしてもよい。
Embodiment 5 FIG.
In the first embodiment, the angle τ ′ of the
具体的には、フレネルプリズム１２の無効面部分（図４のＵＧＰ’Ｖ’）に、信号光Ｅ’Ｕを妨げることがないように新しい補助的なプリズムを付加する。図１５ではスクリーン基盤１１に垂直に切り立った形状例を示している。
このようにして、フレネルプリズム１２の無効面部分に新しい補助プリズム１２ｄを付加すると、フレネルプリズム１２の形状に自由度を付加することができるので、例えば、フレネルプリズム１２の屈折面１２ａにおけるフレネル反射成分が手前のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂに入射し、屈折を繰り返しながら離れた場所へ伝搬されても、観測者の見る方向からそらすことができる。
Specifically, a new auxiliary prism is added to the invalid surface portion (UGP′V ′ in FIG. 4) of the
If a new
ただし、補助プリズム１２ｄを付加するためには金型を二回加工する必要がある。例えば、すべてのフレネルプリズム１２を堀り終わった後に、補助プリズム１２ｄを堀るようにすると、製造公差のために位置ずれが起こりやすいので、フレネルプリズム１２と補助プリズム１２ｄを交互に掘るのが望ましい。また、交互に掘ることで、フレネルプリズム１２の谷の加工時に発生するバリを削り取ることが可能となり、樹脂による金型転写が容易になる。
However, in order to add the
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、プロジェクタ１や折り返し平面ミラー４から光線が直接入射しない非入射面に補助プリズム１２ｄを形成するように構成したので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the fifth embodiment, since the
実施の形態６．
上記実施の形態１では、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより大きくなるように形成するものについて示したが、図１６に示すように、基盤面１１ａの領域１には、プリズム先端角がτ１のフレネルプリズム１２を配置し、基盤面１１ａの領域２には、プリズム先端角がτ２のフレネルプリズム１２を配置するようにしてもよい。
Embodiment 6 FIG.
In the first embodiment, the case where the angle τ ′ of the
プリズム先端角τは、通常、フレネルプリズム１２の母型となる金型加工のバイトの先端角度で決定されることから、スクリーン全面において一定であることが多いが、金型の掘り方を工夫し、例えば、２回掘ったり、行きと帰りでバイトの傾きを変えて掘ったりすることで、プリズム先端角τを場所毎に変えることは可能である。
図１７は同じ入射角・出射角で、周期を変えずにプリズム先端角τを４５〜５１度にしている例であり、同じ入射角においても先端角を変えることで、フレネルプリズム１２の面の傾きや大きさが変わることがわかる。
The prism tip angle τ is usually determined by the tip angle of the die machining tool that is the mother die of the
FIG. 17 shows an example in which the prism tip angle τ is set to 45 to 51 degrees without changing the period at the same incident angle and output angle. By changing the tip angle at the same incident angle, the surface of the
したがって、図１６に示すように、基盤面１１ａの領域１には、プリズム先端角がτ１のフレネルプリズム１２を配置し、基盤面１１ａの領域２には、プリズム先端角がτ２のフレネルプリズム１２を配置すると、不要光の光路が変化する。図１６ではフレネルプリズム１２の先端角をτ２に変えることで不要光が図左下の見えない方向に制御されている。
このようにプリズム先端角τを場所毎に他の領域と異なる角度に変えることで、フレネルプリズム１２の形状に自由度を付加することができるので、信号光に影響を与えることなく不要光の方向を制御することができる。
Therefore, as shown in FIG. 16, a
In this way, by changing the prism tip angle τ to an angle different from other regions for each location, it is possible to add a degree of freedom to the shape of the
図１８はゴースト低減効果を示す光線追跡数値計算結果であって、プリズム先端角τを５３度に変更した計算例である。
図１８に示すように、不要光は観測者が見ない方向ＯＵＴ６に出射される。また、不要光はＯＵＴ７からも出射されるが、この不要光は入射光線より急な角度で折り返し平面ミラー４に戻される。したがって、ゴースト像の発生が抑制される。
FIG. 18 is a ray tracing numerical calculation result showing a ghost reduction effect, and is a calculation example in which the prism tip angle τ is changed to 53 degrees.
As shown in FIG. 18, unnecessary light is emitted in a direction OUT6 that the observer does not see. Unnecessary light is also emitted from OUT 7, but this unnecessary light is returned to the
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、屈折面１２ａと反射面１２ｂがなすプリズム先端角τが相互に異なるフレネルプリズム１２が基盤面１１ａに混在するように構成したので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態６のように、プリズム先端角τが相互に異なるフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに混在させると同時に、上記実施の形態１のように、反射面１２ｂに対する非入射面１２ｃの角度τ’がプリズム先端角τより大きくなるように形成してもよい。
As apparent from the above, according to the sixth embodiment, since the
In addition, as in the sixth embodiment,
実施の形態７．
上記実施の形態６では、屈折面１２ａと反射面１２ｂがなすプリズム先端角τが相互に異なるフレネルプリズム１２が基盤面１１ａに混在しているものについて示したが、図１９に示すように、先端部分の一部が欠けているフレネルプリズム（歯欠けのフレネルプリズム）と、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するようにしてもよい。
Embodiment 7 FIG.
In Embodiment 6 described above, the
先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２のみを全面に配置する場合（図１９の点線を参照）、例えば、上から３番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａに照射された光線の一部が、その屈折面１２ａで反射されると、その反射光である不要光は、下側のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂと屈折面１２ａで屈折を繰り返しながら伝播され、例えば、上から５番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａで反射されて観測者が見る方向に出射されることがある。
In the case where only the
しかし、この実施の形態７では、歯欠けのフレネルプリズム１２と、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するようにしているので、上記のような不要光は、上から４番目に配置されている歯欠けのフレネルプリズム１２には入射されず、そのまま観測者が見ない方向に出射される（図１９の例では、左下方向に出射される）。
However, in the seventh embodiment, the
なお、フレネルプリズム１２の先端部分は信号光の光路上にあり、歯欠けであるために、信号光が歯欠けのフレネルプリズム１２に入射されないことがあるが、そのような信号光は、一つ上のフレネルプリズム１２に入射されて救済される。したがって、先端部分の削除は、信号光を救済できる範囲で行うようにするとよい。
また、図１９では、歯欠けのフレネルプリズム１２が１つおきに形成されているが、前述の信号光の救済ができる範囲であれば、二つおきや三つおき、もしくは、それ以上おきに歯欠けのフレネルプリズム１２が形成されていてもよい。
The tip portion of the
Further, in FIG. 19, every
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、先端部分の一部が欠けているフレネルプリズム（歯欠けのフレネルプリズム）と、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに混在するように構成したので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the seventh embodiment, the Fresnel prism (toothless fresnel prism) lacking a part of the tip part and the
実施の形態８．
上記実施の形態７では、先端部分の一部が欠けている歯欠けのフレネルプリズム１２と、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するものについて示したが、図２０に示すように、先端部分の全部が欠けているフレネルプリズム１２と、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するようにしてもよい。即ち、フレネルプリズム１２を１個おきに間引いて、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を飛び飛びに配置するようにしてもよい。
Embodiment 8 FIG.
In the seventh embodiment, the
先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２のみを連続的に配置する場合（図２０の点線を参照）、例えば、上から３番目のフレネルプリズム１２（点線のフレネルプリズム１２も含めて上から３番目）の屈折面１２ａに入射した光線の一部が、その屈折面１２ａで反射されると、その反射光である不要光は、下側のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂと屈折面１２ａで屈折を繰り返しながら伝播され、例えば、上から５番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａで反射されて観測者が見る方向に出射されることがある。
In the case where only the
しかし、この実施の形態８では、フレネルプリズム１２を１個おきに間引いているので、上記のような不要光は、上から４番目に配置されている歯欠けのフレネルプリズム１２（点線のフレネルプリズム１２）には入射されず、そのまま観測者が見ない方向に出射される（図２０の例では、左下方向に出射される）。
なお、フレネルプリズム１２の先端部分は信号光の光路上にあり、フレネルプリズム１２が間引かれていなければ、当該フレネルプリズム１２に入射される信号光は、プリズム先端角τが入射角θに対して十分小さい場合、一つ上のフレネルプリズム１２に入射されて救済される。したがって、先端部分の削除は、信号光を救済できる範囲で行うようにするとよい。
また、図２０では、フレネルプリズム１２が１つおきに間引かれているが、前述の信号光の救済ができる範囲であれば、二つおきや三つおき、もしくは、それ以上おきにフレネルプリズム１２が間引かれていてもよい。
なお、図２０の形状は、プリズムの相似倍率を除いて（周期ｍが異なることを除いて）、図７や図８の形状に含まれる。
However, in this eighth embodiment, every
The tip portion of the
Further, in FIG. 20, every
The shape of FIG. 20 is included in the shapes of FIGS. 7 and 8 except for the similar magnification of the prism (except that the period m is different).
以上で明らかなように、この実施の形態８によれば、先端部分の全部が欠けている歯欠けのフレネルプリズム１２と、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するように構成したので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As can be seen from the above, according to the eighth embodiment, the
実施の形態９．
上記実施の形態７では、先端部分の一部が欠けている歯欠けのフレネルプリズム１２と、先端部分が欠けていないフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するものについて示したが、図２１に示すように、基盤面１１ａに対するプリズム高がＨ１（第１の高さ）であるフレネルプリズム１２と、プリズム高がＨ１より低いＨ２（第２の高さ）であるフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するようにしてもよい。
Embodiment 9 FIG.
In the seventh embodiment, the
プリズム高Ｈ１のフレネルプリズム１２のみを連続的に配置する場合（図２１の点線を参照）、例えば、上から２番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａに入射した光線の一部が、その屈折面１２ａで反射されると、その反射光である不要光は、下側のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂと屈折面１２ａで屈折を繰り返しながら伝播され、例えば、上から４番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａで反射されて観測者が見る方向に出射されることがある。
When only the
しかし、この実施の形態９では、プリズム高Ｈ１のフレネルプリズム１２とプリズム高Ｈ２のフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するようにしているので、上記のような不要光は、上から３番目に配置されているプリズム高Ｈ２のフレネルプリズム１２には入射されず、そのまま観測者が見ない方向に出射される（図２１の例では、左下方向に出射される）。
However, in the ninth embodiment, the
以上で明らかなように、この実施の形態９によれば、プリズム高Ｈ１のフレネルプリズム１２とプリズム高Ｈ２のフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するように構成しているので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the ninth embodiment, the
実施の形態１０．
上記実施の形態９では、プリズム高Ｈ１のフレネルプリズム１２とプリズム高Ｈ２のフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに交互に配置するものについて示したが、図２２に示すように、基盤面１１ａに対する傾きが相互に異なるフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに混在して配置するようにしてもよい。
In the ninth embodiment, the
即ち、信号光と不要光は、図１０に示すように、光線の経由する媒質中の光路長が異なり、信号光の光路に比べて、不要光の光路が長いという特徴を有している。
したがって、光路が長ければ長いほど、光線は面のバラツキの影響を受ける。さらに、反射は反射面の角度変化Δθに対し、反射光の方向変化は２×Δθとなる関係があるので、不要光のバラツキは倍の影響を受ける。この光路長差を利用し、光路長の短い信号光に比べて、光路長の長い不要光の光束を広げることで、信号光の拡散以上に不要光を拡散すれば、表示画像のコントラスト比を向上させることができる。
That is, as shown in FIG. 10, the signal light and the unnecessary light have the characteristics that the optical path length in the medium through which the light passes is different and the optical path of the unnecessary light is longer than the optical path of the signal light.
Therefore, the longer the optical path, the more the light rays are affected by surface variations. Furthermore, reflections relative angular change Δθ of the reflecting surface, since the direction change of the reflected light is related to the 2 × delta theta, variation of the unnecessary light is affected twice. By using this optical path length difference and expanding the light flux of unnecessary light with a long optical path length compared to signal light with a short optical path length, if the unnecessary light is diffused more than the diffusion of the signal light, the contrast ratio of the display image is increased. Can be improved.
図２２の例では、基盤面１１ａの法線に対する傾きがφ１のフレネルプリズム１２、傾きがφ２のフレネルプリズム１２、傾きがφ３のフレネルプリズム１２が順番に配置されている。ただし、図２２の例では、φ３＜φ１＜φ２である。
傾きφ１のフレネルプリズム１２のみを連続的に配置する場合（図２２の点線を参照）、例えば、上から２番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａに照射された光線の一部が、その屈折面１２ａで反射されると、その反射光である不要光は、下側のフレネルプリズム１２の反射面１２ｂと屈折面１２ａで屈折を繰り返しながら伝播され、例えば、上から４番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａで反射されて観測者が見る方向に出射されることがある。
In the example of FIG. 22, a
When only the
しかし、この実施の形態１０では、傾きが相互に異なるフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに混在して配置するようにしているので、上記のような不要光は、上から４番目のフレネルプリズム１２の屈折面１２ａで反射されても、観測者が見ない方向に出射させることができる（図２２の例では、右上方向に出射される）。なお、基盤面１１ａに対する傾きφ３が小さいほど、より上の方向に出射させることができる。
However, in the tenth embodiment, since the
以上で明らかなように、この実施の形態１０によれば、傾きが相互に異なるフレネルプリズム１２を基盤面１１ａに混在して配置するように構成しているので、例えば、屈折面１２ａを透過せずに反射された光線が不要光として、観測者の視野方向に出射される状況を回避することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the tenth embodiment, since the
実施の形態１１．
上記実施の形態１において、フレネルプリズム１２には光路に寄与する有効面部分と、光路に寄与しない無効面部分（例えば、図４の面ＶＰ、非入射面１２ｃなど）が存在することを示したが、図２３に示すように、光路に寄与しない無効面部分や、反射面１２ｂに光線を吸収する光吸収層１３を付加するようにしてもよい。例えば、光吸収部材としては、黒色の染料（ＶＡＬＩＦＡＳＴ ＢＬＡＣＫ ３８１０、アジン系含金染料）や、クレヨンなどの材料となる顔料を利用して付加する。
In the first embodiment, it has been shown that the
このように、光路に寄与しない無効面部分に光吸収層１３を付加した場合、図２３に示すように、不要光が屈折面１２ａに当っても、その屈折面１２ａの光吸収層１３に吸収されて、観測者の見る方向に出射されなくなる。
なお、光が透過する屈折面１２ａに光吸収層１３があると、光強度が減少するが、反射面１２ｂに光吸収層１３があっても、反射面１２ｂの全反射は、境界面の屈折率差にのみ依存するため、光吸収の影響がなく、そのため反射面１２ｂに光吸収層１３を付加してもよい。因みに、不要光が反射面１２ｂを透過する際には、光吸収層１３により光強度が減少するので、ゴースト像の抑制に寄与する。
In this way, when the
If the
ここで、光吸収層１３の付加方法であるが、例えば、フレネルプリズム１２の斜面全体に、光を当てると乾く糊を塗布し、その後、信号光をフレネルプリズム１２に照射して、光路に寄与する有効面部分の糊を乾燥させる。
そして、光吸収層１３を塗布することにより、糊が乾燥していない無効面部分のみに光吸収層１３を定着させるようにする。
その他の光吸収層１３の付加方法としては、例えば、フレネルプリズム１２の谷間部分に光吸収層１３を付加すればよいことから、遮光層の形成はフレネルプリズム端部を光吸収材料中に浸漬し、毛管作用により充填した後、乾燥・硬化して作製してもよい。
また、フレネルプリズム１２の入射面部分である屈折面１２ａのみ光吸収層１３が無ければよいことから、フレネルプリズム１２の斜面全体に光吸収層１３を塗布した後、へら状の治具で斜面をこすり、光吸収層１３をふき取るようにしてもよい。
Here, as a method of adding the
Then, by applying the
As another method for adding the
Further, since it is sufficient that the
この実施の形態１１における光吸収層１３を付加する技術は、上記実施の形態１〜１０のいずれに適用しても、ゴースト像の抑制効果を高めることができるが、図２４は上記実施の形態１（図３）に適用した場合を示している。
図２４の例では、非入射面１２ｃに光吸収層１３を付加することによって、例えば、基盤１１の出射面１１ｂで反射された戻り光や、反射面１２ｂで反射された戻り光などが、非入射面１２ｃの光吸収層１３に吸収され、ゴースト像の抑制効果が高められる。
また、図２５は上記実施の形態２，３（図７、図８）に適用した場合を示している。
図２５の例では、基盤面１１ａと水平な非入射面１２ｃに光吸収層１３を付加することによって、例えば、基盤１１の出射面１１ｂで反射された戻り光や、屈折面１２ａで反射された光線などが、非入射面１２ｃの光吸収層１３に吸収され、ゴースト像の抑制効果が高められる。
Although the technique for adding the
In the example of FIG. 24, by adding the
FIG. 25 shows a case where the present invention is applied to the second and third embodiments (FIGS. 7 and 8).
In the example of FIG. 25, by adding the
実施の形態１２．
上記実施の形態１１では、光路に寄与しない無効面部分に光線を吸収する光吸収層１３を付加するものについて示したが、図２６に示すように、光路に寄与しない無効面部分（例えば、図４の面ＶＰ、非入射面１２ｃなど）に、光線を拡散させる光拡散層１４を付加するようにしてもよい。例えば、公知のサンドブラスト法などにより、粗面加工を施すことにより、光拡散層１４を付加する。
In the eleventh embodiment, the ineffective surface portion that does not contribute to the optical path is added with the
光路に寄与しない無効面部分に光吸収層１３を付加する代わりに、光拡散層１４を付加する場合、不要光が光拡散層１４で拡散されるため、単位方向当りの光強度が低減され（観測者が見る方向の光強度が低減される）、ゴースト像の抑制効果が高められる。
なお、光路に寄与しない無効面部分に光線を吸収する光吸収層１３を付加する技術は、上記実施の形態１〜１１のいずれに適用してもよい。
When the
Note that the technique of adding the
実施の形態１３．
上記実施の形態１１では、光路に寄与しない無効面部分に光線を吸収する光吸収層１３を付加するものについて示したが、図２７に示すように、フレネルプリズム１２の媒体に光線を吸収する光吸収物質を添加するようにしてもよい。例えば、プラスチックなどの半透明部材を用いて、フレネルプリズム１２を形成する。
In the eleventh embodiment, the
信号光と不要光は、図１０に示すように、光線の経由する媒質中の光路長が異なり、信号光の光路に比べて、不要光の光路が長いという特徴を有している。
したがって、フレネルプリズム１２の媒体に光線を吸収する光吸収物質を添加すると、信号光の強度の低減以上に不要光の強度が低減するため、コントラスト比を向上させることが可能となる。
なお、フレネルプリズム１２の媒体に光吸収物質を添加する技術は、上記実施の形態１〜１２のいずれに適用してもよい。
As shown in FIG. 10, the signal light and the unnecessary light have a characteristic that the optical path length in the medium through which the light passes is different and the optical path of the unnecessary light is longer than the optical path of the signal light.
Therefore, when a light absorbing material that absorbs light rays is added to the medium of the
The technique of adding a light absorbing substance to the medium of the
実施の形態１４．
上記実施の形態１２では、光路に寄与しない無効面部分に光線を拡散させる光拡散層１４を付加するものについて示したが、図２８に示すように、フレネルプリズム１２の媒体に光線を拡散する光拡散物質を添加するようにしてもよい。拡散材としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂系粒子、スチレン系又はアクリル系架橋粒子、あるいは、シリコン樹脂系粒子などを用いてもよい。
In the twelfth embodiment, the
信号光と不要光は、図１０に示すように、光線の経由する媒質中の光路長が異なり、信号光の光路に比べて、不要光の光路が長いという特徴を有している。
したがって、フレネルプリズム１２の媒体に光線を拡散する光拡散物質を添加すると、信号光の拡散以上に不要光が拡散するため、コントラスト比を向上させることが可能となる。
なお、フレネルプリズム１２の媒体に光拡散物質を添加する技術は、上記実施の形態１〜１２のいずれに適用してもよい。
As shown in FIG. 10, the signal light and the unnecessary light have a characteristic that the optical path length in the medium through which the light passes is different and the optical path of the unnecessary light is longer than the optical path of the signal light.
Therefore, when a light diffusing substance that diffuses light rays is added to the medium of the
The technique of adding a light diffusing substance to the medium of the
実施の形態１５．
上記実施の形態１１では、光路に寄与しない無効面部分に光線を吸収する光吸収層１３を付加するものについて示したが、屈折面１２ａ又は出射面１１ｂの少なくとも一方にＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング処理を施すようにしてもよい。
即ち、光線は入射面と出射面において、フレネル反射の法則を満足するため、各々の面を透過しきれない一部の光線が存在することは上述したが、この反射光線がゴースト像の起源となることから、界面での透過率を向上させることで、信号光の効率が向上して、ゴースト像が低減する。
Embodiment 15 FIG.
In
That is, the light ray satisfies the Fresnel reflection law at the entrance surface and the exit surface, and as described above, there are some light rays that cannot be transmitted through each surface. Therefore, by improving the transmittance at the interface, the efficiency of the signal light is improved and the ghost image is reduced.
そこで、この実施の形態１５では、屈折面１２ａ、出射面１１ｂ、若しくは、その両面に単層又は多層のＡＲコーティング処理を施すことにより、光線の位相を制御して反射光線の量を減らすことで、透過光線を増やし、ゴーストの起源となる不要光を減らすようにしている。
なお、ＡＲコーティング処理は、コーティング溶液の満ちている水槽にスクリーンを浸し、引き上げ速度を制御することで膜厚の制御を行う液漬け式や、真空層で蒸着する方式などで行う。
なお、この実施の形態１５におけるＡＲコーティング処理を施す技術は、上記実施の形態１〜１４のいずれに適用してもよい。
Therefore, in the fifteenth embodiment, by applying a single layer or multilayer AR coating treatment to the refracting
The AR coating process is performed by a dipping method in which the film thickness is controlled by immersing the screen in a water tank filled with the coating solution and controlling the pulling speed, or by a method of vapor deposition in a vacuum layer.
The technique for performing the AR coating process in the fifteenth embodiment may be applied to any of the first to fourteenth embodiments.
実施の形態１６．
既に上述したように、ゴースト像の出射位置は、経由する光路の光学厚みに比例する。
スクリーン基盤のみの光路においては、スクリーン基盤の厚み、背面にある折り返し平面ミラー４を経由する光路においては、スクリーンと折り返し平面ミラー４の距離に比例する。
少なくとも前者においては、基盤１１を極限まで薄く（ｄ→０）すれば、出射位置ずれは２ｄ・ｔａｎθに比例するため、出射位置ずれ→０となる。
Embodiment 16 FIG.
As already described above, the emission position of the ghost image is proportional to the optical thickness of the optical path through which it passes.
In the optical path of the screen base only, the thickness of the screen base is proportional to the distance between the screen and the
At least in the former case, if the
実際には、スクリーン上に拡大されたライトバルブ（画素）の半分、もしくは、それより薄くすれば、ゴースト像は画素と重なって表示されるため、観測者にはゴースト像とは認識されず、信号として再利用が可能となる。
なお、この実施の形態１６における基盤１１の厚みを画素の半分以下にする技術は、上記実施の形態１〜１５のいずれに適用してもよい。
Actually, if the light valve (pixel) magnified on the screen is half or thinner than that, the ghost image will be displayed overlapping the pixel, so the observer will not recognize it as a ghost image, It can be reused as a signal.
The technology for reducing the thickness of the base 11 in the sixteenth embodiment to half or less of the pixels may be applied to any of the first to fifteenth embodiments.
実施の形態１７．
上記実施の形態では、不要光を低減するために工夫しているものについて示している。
具体的には、下記の（ａ），（ｂ），（ｃ）又は（ｄ）の方策を施すことにより不要光の低減を図っているが、（ａ）の方策を基本にして、（ｂ），（ｃ），（ｄ）の方策のいずれか、もしくは、全部を組み合わせてもよいことは言うまでもない。
（ａ）全反射プリズムを相似縮小して、非入射面１２ｃをスクリーン面と平行にする（図２９を参照）。
（ｂ）非入射面１２ｃを粗面にする。または、非入射面１２ｃに光拡散機能を付加する。
（ｃ）プリズム先端角τをスクリーン面上の位置に応じて変える。
（ｄ）プリズムの先端部分の一部を欠けさせる。
Embodiment 17. FIG.
In the said embodiment, it has shown about what is devised in order to reduce unnecessary light.
Specifically, the following measures (a), (b), (c), or (d) are applied to reduce unnecessary light. Based on the measures (a), (b Needless to say, any or all of the measures of (), (c), (d) may be combined.
(A) The total reflection prism is similarly reduced to make the
(B) The
(C) The prism tip angle τ is changed according to the position on the screen surface.
(D) A part of the tip of the prism is cut off.
最初に、組み合わせの基本となる（ａ）の方策について言及する。
図３０は光線の入射角θ０と全反射プリズムの入射面の角度ξ（フレネルプリズム１２の屈折面１２ｂの角度ξ）との関係を示す説明図である。
即ち、図３０は出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５５の場合の計算例であり、横軸に入射角θ０、縦軸に入射面の角度ξ（＝π−τ−α）を表している。
First, the method (a) that is the basis of the combination will be mentioned.
FIG. 30 is an explanatory diagram showing the relationship between the incident angle θ 0 of the light beam and the angle ξ of the incident surface of the total reflection prism (the angle ξ of the
That is, FIG. 30 is a calculation example when the exit angle is θ refl = 0 (in the normal direction of the screen), the refractive index of air is n 0 = 1.0, and the refractive index of the medium is n 1 = 1.55. The horizontal axis represents the incident angle θ 0 , and the vertical axis represents the incident surface angle ξ (= π−τ−α).
全反射フレネルプリズムの自由度は、式（２）から明らかなように、プリズム先端角τのみであり、図３０にはプリズム先端角がτ=３８〜６５度の例を示している。
図３０より、入射面の角度ξと入射角θ０は、プリズム先端角τと関係なく、比例関係にあることがわかる。つまり、入射面の角度ξはプリズム先端角τが一定の条件下では、入射角θ０の小さい中心に近い側（図２の例では、フレネル光学素子２の中央下側）から、入射角θ０の大きい遠い側（図２の例では、フレネル光学素子２の四隅側）に向かって大きくなることがわかる。
The degree of freedom of the total reflection Fresnel prism is only the prism tip angle τ, as is apparent from the equation (2), and FIG. 30 shows an example in which the prism tip angle is τ = 38 to 65 degrees.
30 that the incident surface angle ξ and the incident angle θ 0 are proportional to each other regardless of the prism tip angle τ. That is, the angle ξ of the incident surface is incident from the side close to the small center of the incident angle θ 0 (in the example of FIG. 2, the lower center of the Fresnel optical element 2) under the condition that the prism tip angle τ is constant. It can be seen that the value increases toward the far side where 0 is large (in the example of FIG. 2, the four corners of the Fresnel optical element 2).
なお、フレネルプリズム１２の製法の都合上、フレネルプリズム１２が反り返った形になると、上記の金型に紫外線などに代表される光硬化樹脂等を流し込み、紫外線照射等で固めた樹脂を抜き取ることができない。
例えば、全反射フレネルプリズムの場合、入射面の角度ξがπ／２より大きくなると、金型に流し込んだ光硬化樹脂を型から離型するのが難しくなる。
一般に全反射プリズムでは、入射面ξの角度が入射角θ0に比例することから（図３０を参照）、入射角θ0の最大値から限界プリズム頂角τmaxが求まる。
下記の式（３）はこの条件を示している。現実的にはプリズムが離型できる条件として、式（３）を満足する必要がある。
τmax（θ0，θrefl）
≧［ｓｉｎ-1（（ｎ0／ｎ1）ｓｉｎθ refl）＋ｃｏｓ-1（（ｎ0／ｎ1）ｃｏｓθ0）］／２ （３）
For convenience of manufacturing the
For example, in the case of a total reflection Fresnel prism, when the angle ξ of the incident surface is larger than π / 2, it becomes difficult to release the photocurable resin poured into the mold from the mold.
In general, in the total reflection prism, the angle of the incident surface ξ is proportional to the incident angle θ 0 (see FIG. 30), so that the limit prism apex angle τ max is obtained from the maximum value of the incident angle θ 0 .
Equation (3) below shows this condition. Actually, it is necessary to satisfy the expression (3) as a condition for releasing the prism.
τ max (θ 0 , θ refl )
≧ [sin −1 ((n 0 / n 1 ) sin θ refl ) + cos −1 ((n 0 / n 1 ) cos θ 0 )] / 2 (3)
図３１は光線の入射角θ０と限界プリズム頂角τｍａｘとの関係を示す説明図である。
即ち、図３１は出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）±５度、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５５の場合の計算例であり、横軸に入射角θ０、縦軸に限界プリズム頂角τｍａｘを表している。
例えば、入射角θ０が最大６０度の場合、出射角度θｒｅｆｌ＝０度で限界プリズム頂角τｍａｘ＝３５．６度、同様の条件で７０度の場合、限界プリズム頂角τｍａｘ＝３８．６度になる。
FIG. 31 is an explanatory diagram showing the relationship between the incident angle θ 0 of the light beam and the limit prism apex angle τ max .
That is, FIG. 31 shows a calculation example when the output angle is θ refl = 0 (screen normal direction) ± 5 degrees, the refractive index of air is n 0 = 1.0, and the refractive index of the medium is n 1 = 1.55. The horizontal axis represents the incident angle θ 0 , and the vertical axis represents the limit prism apex angle τ max .
For example, when the incident angle θ 0 is a maximum of 60 degrees, the output angle θ refl = 0 degrees and the limit prism apex angle τ max = 35.6 degrees, and when the incident angle θ is 70 degrees under the same conditions, the limit prism apex angle τ max = 38 It will be 6 degrees.
図３２は光線の入射角θ０と全反射プリズムの効率との関係を示す説明図である。
即ち、図３２は出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５５の場合の計算例であり、横軸に入射角θ０、縦軸に全反射フレネルプリズムの理想的な効率（入射光エネルギーに対するスクリーン法線方向に出射する光エネルギー）を表している。
FIG. 32 is an explanatory diagram showing the relationship between the incident angle θ 0 of the light beam and the efficiency of the total reflection prism.
That is, FIG. 32 is a calculation example when the exit angle is θ refl = 0 (screen normal direction), the refractive index of air is n 0 = 1.0, and the refractive index of the medium is n 1 = 1.55. The horizontal axis represents the incident angle θ 0 , and the vertical axis represents the ideal efficiency of the total reflection Fresnel prism (light energy emitted in the screen normal direction relative to the incident light energy).
この場合、全反射フレネルプリズムの自由度は、式（２）から明らかなように、プリズム先端角τのみであり、図３２ではプリズム先端角がτ＝３８〜６５度の例を示している。
入射角θ０が小さい位置に配置されているフレネルプリズム１２では、プリズム先端角τが小さい程、効率が良いことがわかる。
また、プリズム先端角τ＝３８度の例では、入射角θ０＝６８度以上でプリズムが離型できる条件である式（３）を満足しない。
即ち、製法上の難度が高く、現実的には作り難いため、ここではあえて効率を０と表現している。
つまり、逆に、入射角θ０が大きい位置に配置されているフレネルプリズム１２ではプリズム先端角τが大きい程、効率が良いことがわかる。
In this case, the degree of freedom of the total reflection Fresnel prism is only the prism tip angle τ, as is apparent from the equation (2), and FIG. 32 shows an example in which the prism tip angle is τ = 38 to 65 degrees.
In the
Further, in the example in which the prism tip angle τ = 38 degrees, Expression (3), which is a condition for releasing the prism at an incident angle θ 0 = 68 degrees or more, is not satisfied.
That is, since the difficulty in the manufacturing method is high and it is difficult to make it practically, the efficiency is expressed as 0 here.
That is, conversely, in the
以上より、全反射フレネルプリズムは、全反射フレネルプリズムの効率（図３２）とプリズムが離型できる条件である式（３）を満足する範囲で、プリズム先端角τの自由度を有する。プリズムの先端角τは使用する入射角θ０に応じて３８〜６５度の範囲で任意に選択することができる。
入射角使用範囲が例えば４５度＜θ０＜６０度であれば、プリズム先端角τ＝３８度、６０度＜θ０＜８０度であれば、プリズム先端角τ＝４２〜６５度の任意の値を選択することができる。
通常、プリズム先端角τを一定のまま加工することが多いが、上記の範囲内で任意の入射角θ０でプリズム先端角τを変えてもよい。
例えば、スクリーン下部とスクリーン上部でプリズム先端角τを変えたり、スクリーン中間部のみプリズム先端角τを変えたりしてもよい。
As described above, the total reflection Fresnel prism has a degree of freedom of the prism tip angle τ within a range that satisfies the efficiency of the total reflection Fresnel prism (FIG. 32) and the expression (3) that is a condition for releasing the prism. The tip angle τ of the prism can be arbitrarily selected in the range of 38 to 65 degrees according to the incident angle θ 0 to be used.
If the incident angle usage range is 45 ° <θ 0 <60 °, for example, the prism tip angle τ = 38 °, and if 60 ° <θ 0 <80 °, the prism tip angle τ = 42 to 65 ° A value can be selected.
Normally, the prism tip angle τ is often processed with a constant value, but the prism tip angle τ may be changed at an arbitrary incident angle θ 0 within the above range.
For example, the prism tip angle τ may be changed between the lower part of the screen and the upper part of the screen, or the prism tip angle τ may be changed only in the middle part of the screen.
全反射プリズムは入射角θ０が大きくなると、そのプリズムの先端部分のみ使用する。そこで、プリズムを使用する領域のみ作ることを考える。
図３３は光線の入射角θ０と全反射プリズムの相似縮小比率ｌとの関係を示す説明図である。
即ち、図３３は出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５５の場合の計算例であり、横軸に入射角θ０、縦軸に全反射プリズムの相似縮小比率ｌを表している。ただし、ｌの意味であるが、プリズムをすべて作る（相似縮小しない）場合は、ｌ＝１．０、半分だけ作る場合は、ｌ＝０．５となる。図３３ではプリズム先端角がτ＝３８〜６５度の例を示している。
When the incident angle θ 0 is increased, the total reflection prism uses only the tip portion of the prism. Therefore, consider creating only the area where the prism is used.
FIG. 33 is an explanatory diagram showing the relationship between the incident angle θ 0 of the light beam and the similar reduction ratio l of the total reflection prism.
That is, FIG. 33 is a calculation example when the exit angle is θ refl = 0 (in the normal direction of the screen), the refractive index of air is n 0 = 1.0, and the refractive index of the medium is n 1 = 1.55. The horizontal axis represents the incident angle θ 0 , and the vertical axis represents the similar reduction ratio l of the total reflection prism. However, in the meaning of l, when all the prisms are made (similar reduction is not performed), l = 1.0, and when only half are made, l = 0.5. FIG. 33 shows an example in which the prism tip angle is τ = 38 to 65 degrees.
図３３より、プリズム先端角がτ＝４５度、入射角がθ０＝７０度では、全反射プリズムの相似縮小比率がｌ＝０．４となる。
入射角θ０が小さい位置の全反射プリズムの相似縮小比率ｌが大きく、入射角θ０が大きい位置の全反射プリズムの相似縮小比率ｌが小さくなる。
つまり、全反射プリズムの相似縮小比率ｌは、プリズム先端角τが一定の条件下では、入射角θ０の小さい中心に近い側（図２の例では、フレネル光学素子２の中央下側）から、入射角θ０の大きい遠い側（図２の例では、フレネル光学素子２の四隅側）に向かって小さくなることがわかる。
From FIG. 33, when the prism tip angle is τ = 45 degrees and the incident angle is θ 0 = 70 degrees, the similar reduction ratio of the total reflection prism is l = 0.4.
The similarity reduction ratio l of the total reflection prism at a position where the incident angle θ 0 is small is large, and the similarity reduction ratio l of the total reflection prism at a position where the incident angle θ 0 is large is small.
That is, the similar reduction ratio l of the total reflection prism is from the side close to the small center of the incident angle θ 0 under the condition that the prism tip angle τ is constant (in the example of FIG. 2, the center lower side of the Fresnel optical element 2). It can be seen that the incident angle θ 0 decreases toward the far side (in the example of FIG. 2, the four corners of the Fresnel optical element 2).
実際には製法上の都合により設計値通りのものはできないため、加工公差が必要となる。
そこで、プリズムを使用する領域に加えて加工の公差分のマージンを含めて、全反射プリズムを大きく作ることを考える。
図３４は光線の入射角θ０と全反射プリズムの相似縮小比率ｌとの関係を示す説明図である。
即ち、図３４は出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５５、プリズム先端角がτ＝４５度の場合の計算例であり、横軸に入射角θ０、縦軸に全反射プリズムの相似縮小比率ｌを表している。
また、Ｅｘ．０はマージン無し、Ｅｘ．１はマージン小、Ｅｘ．２はマージン大を表している。
Actually, manufacturing tolerances are necessary because the design value cannot be achieved due to manufacturing reasons.
Therefore, it is considered to make a total reflection prism large including a margin for processing tolerance in addition to the area where the prism is used.
FIG. 34 is an explanatory diagram showing the relationship between the incident angle θ 0 of the light beam and the similar reduction ratio l of the total reflection prism.
That is, in FIG. 34, the exit angle is θ refl = 0 (screen normal direction), the refractive index of air is n 0 = 1.0, the refractive index of the medium is n 1 = 1.55, and the prism tip angle is τ = 45. In this example, the horizontal axis represents the incident angle θ 0 , and the vertical axis represents the similar reduction ratio l of the total reflection prism.
Ex. 0 is no margin, Ex. 1 is a small margin, Ex. 2 represents a large margin.
実際には、入射角θ０がおよそ７５度で、上記の全反射フレネルプリズムを試作しており、具体的には、プリズムの周期（ピッチｍ）を１１２μｍと１５６μｍの二種類で試作している。
プリズムの実際の高さはプリズムのピッチに比例するため、ピッチで規格化した値（全反射プリズム比率ｌ）で示している。今回はｌ＝１．０〜０．２の範囲で試作している。
ここで、全反射プリズムは、スクリーン位置で入射角θ０が異なることから、各位置でプリズムの角度、全反射プリズム比率が異なる。
測定は投写光学系と全反射フレネルプリズムとレンチキュラーレンズスクリーンを用いて、目視と輝度計で行っている。図３５はその結果を示している。
Actually, the above-described total reflection Fresnel prism is manufactured with an incident angle θ 0 of approximately 75 degrees, and specifically, the prism period (pitch m) is manufactured with two types of 112 μm and 156 μm. .
Since the actual height of the prism is proportional to the pitch of the prism, it is indicated by a value normalized by the pitch (total reflection prism ratio l). This time, trial production is performed in the range of l = 1.0 to 0.2.
Here, since the incident angle θ 0 is different at the screen position, the angle of the prism and the ratio of the total reflection prism are different at each position.
The measurement is performed visually and with a luminance meter using a projection optical system, a total reflection Fresnel prism, and a lenticular lens screen. FIG. 35 shows the result.
相似縮小しない（ｌ＝１．０）公知の全反射フレネルプリズムでは、法線方向からの観測で、黒背景に対する白窓表示において、像がスクリーンの厚みの約２倍離れた位置に不要光が発生している（図１０の不要光ＯＵＴ２に相当）。
マージン無し（Ｅｘ．０）では、全反射プリズムを使用する領域が十分作られていなかったため、全反射フレネルプリズムとしての機能が不十分となり、その結果として、スクリーン法線方向からの観測で、全白表示において白黒の縞が見られている。
また、スクリーン法線方向からの観測で、黒背景に対する白窓表示において、入射光の一部がそのまま上に付き抜けて観測される不要光が発生している（図１０の不要光ＯＵＴ２とは異なる不具合）。
マージン小（Ｅｘ．１）、マージン大（Ｅｘ．２）においては、上記の不具合は観測できず、いずれも良好な結果が得られている。
In a known total reflection Fresnel prism that does not reduce similarity (l = 1.0), when viewed from the normal direction, in a white window display with respect to a black background, unnecessary light is present at a position that is approximately twice the screen thickness. Has occurred (corresponding to unnecessary light OUT2 in FIG. 10).
With no margin (Ex. 0), the area where the total reflection prism was used was not sufficiently formed, so that the function as the total reflection Fresnel prism became insufficient. As a result, in the observation from the screen normal direction, Black and white stripes are seen in the white display.
In addition, in observation from the normal direction of the screen, unnecessary light is generated in which white light is displayed on a black background with a portion of incident light passing through as it is (what is unnecessary light OUT2 in FIG. 10). Different bugs).
In the case of a small margin (Ex. 1) and a large margin (Ex. 2), the above-mentioned defects cannot be observed, and good results are obtained in both cases.
なお、全反射プリズムの相似縮小比率ｌの関係式は、全反射フレネルプリズムの周期ｍで規格化しているため、プリズムの周期（ピッチｍ）には依存しない。
実際に、ピッチｍは、ｍ＝１１２μｍと、ｍ＝１５６μｍで試作しているが、いずれも良好な結果が得られている。
特に言及していないが、フレネルプリズムのピッチｍを画面上の画素よりも細かくすれば、解像度の高い画像を表示することができるのは言うまでもない。
特に、図１０の不要光ＯＵＴ２に注目して測定しており（図３５の黒背景、白表示に相当）、図３６及び図３７は入射角がθ０＝７５度の結果を示している。
図３６はスクリーン法線からの観測結果であり、図３７は斜め下約６０度からの観測結果である。
The relational expression of the similar reduction ratio l of the total reflection prism is normalized by the period m of the total reflection Fresnel prism, and therefore does not depend on the period (pitch m) of the prism.
Actually, the pitch m is experimentally produced with m = 112 μm and m = 156 μm, and good results are obtained in both cases.
Although not specifically mentioned, it goes without saying that an image with high resolution can be displayed if the pitch m of the Fresnel prism is made finer than the pixels on the screen.
In particular, the measurement is performed paying attention to the unnecessary light OUT2 in FIG. 10 (corresponding to the black background and white display in FIG. 35), and FIGS. 36 and 37 show the results when the incident angle is θ 0 = 75 degrees.
FIG. 36 shows the observation result from the screen normal, and FIG. 37 shows the observation result from about 60 degrees obliquely below.
従来例の全反射フレネルプリズムでは、フレネル光学素子２と基盤１１の総厚みの約２倍（図１０、距離Ａ）ほど離れた位置に不要光（図１０のＯＵＴ２）が、コントラスト比で１５５：１ほどの強さで見られるが、全反射プリズムを小さく作る（Ｅｘ．０〜２）ことにより、図１１の不要光ＯＵＴ４のように光路が変わり、正面から不要光が認識できなくなる（＞６７３：１）。
光路が変わったため、斜め下方向から見ると不要光が認識できるが、スクリーン正面より斜め下６０度方向には、通常、観測者がいないため問題とならない。
以上で基本の（ａ）の方策について説明したので、以下、（ａ）〜（ｄ）の方策の組み合わせについて言及する。
In the total reflection Fresnel prism of the conventional example, unnecessary light (OUT2 in FIG. 10) is located at a position approximately twice as large as the total thickness of the Fresnel
Since the optical path has changed, unnecessary light can be recognized when viewed from diagonally below, but there is usually no problem in the direction of 60 degrees diagonally below the front of the screen because there is no observer.
Since the basic policy (a) has been described above, a combination of the policies (a) to (d) will be described below.
図３８は（ａ）と（ｃ）の方策を組み合わせた例であり、スクリーンの位置、つまり入射角θ０に応じてプリズム先端角τを変えつつ、全反射プリズムを相似縮小したものである。
例えば、出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５５、入射角がθ０＝７０度である場合、プリズム先端角がτ＝４５度のとき、図１０の不要光ＯＵＴ２が発生するが、プリズム先端角をτ＝５３度に変えることで、図１０の不要光ＯＵＴ２が図１８の不要光ＯＵＴ６のように光路が変化する。
FIG. 38 shows an example in which the measures (a) and (c) are combined, and the total reflection prism is similarly reduced while changing the prism tip angle τ according to the screen position, that is, the incident angle θ 0 .
For example, the exit angle is θ refl = 0 (screen normal direction), the refractive index of air is n 0 = 1.0, the refractive index of the medium is n 1 = 1.55, and the incident angle is θ 0 = 70 degrees. In this case, when the prism front end angle is τ = 45 degrees, unnecessary light OUT2 in FIG. 10 is generated. However, by changing the prism front end angle to τ = 53 degrees, the unnecessary light OUT2 in FIG. 10 becomes unnecessary light OUT6 in FIG. The optical path changes as follows.
一方で、全反射プリズムの相似縮小比率ｌを小さくする（約ｌ＝０．４）と、図１０の不要光ＯＵＴ２が図１１の不要光ＯＵＴ４のように光路が変化する。
例えば、製法上の都合により相似縮小比率ｌを不要光の完全除去に至るまで十分に小さくできない場合、このような組み合わせで正面方向に出る不要光ＯＵＴ２の低減を行うことが可能となる。
On the other hand, when the similar reduction ratio l of the total reflection prism is reduced (about l = 0.4), the optical path of the unnecessary light OUT2 in FIG. 10 changes as the unnecessary light OUT4 in FIG.
For example, when the similarity reduction ratio l cannot be reduced sufficiently until the unnecessary light is completely removed due to manufacturing reasons, the unnecessary light OUT2 emitted in the front direction can be reduced by such a combination.
図３９は（ａ）と（ｃ）の方策を組み合わせた例であり、スクリーンの位置、つまり入射角θ０に応じてプリズム先端角τを変えつつ、全反射プリズムを相似縮小したものである。
ただし、出射角度をθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）としているが、目的に応じてスクリーン中心方向に若干傾けてもよい。例えば、光軸に近い側で出射角度θｒｅｆｌ＞０、中心付近でθｒｅｆｌ＝０、遠い側で出射角度θｒｅｆｌ＜０としてもよい。
図３９では、光線の出射角度θｒｅｆｌをスクリーン上部で略平行下向き、スクリーン下部で略平行上向きに設定している。
FIG. 39 shows an example in which the measures (a) and (c) are combined, and the total reflection prism is similarly reduced while changing the prism tip angle τ in accordance with the screen position, that is, the incident angle θ 0 .
However, although the exit angle is set to θ refl = 0 (screen normal direction), it may be slightly inclined toward the screen center depending on the purpose. For example, the exit angle θ refl > 0 may be set near the optical axis, θ refl = 0 near the center, and the exit angle θ refl <0 near the center.
In FIG. 39, the emission angle θ refl of the light beam is set to be substantially parallel downward at the upper part of the screen and substantially parallel upward at the lower part of the screen.
図４０は（ａ）と（ｄ）の方策を組み合わせた例であり、非入射面１２ｃに粗面が施され、もしくは、非入射面１２ｃが光拡散機能を備えているものである。
全反射プリズムを相似縮小すると、図１０の不要光ＯＵＴ２が図１１の不要光ＯＵＴ４のように観測者の見ない方向へ光路が変化する。
さらに、この不要光ＯＵＴ４は、フレネル光学素子２と基盤１１の総厚みＡに比例して拡散して広がるため、不要光をより目立ち難くすることが可能となる。
FIG. 40 shows an example in which the measures (a) and (d) are combined. The
When the total reflection prism is similarly reduced, the optical path of the unnecessary light OUT2 in FIG. 10 changes in a direction that the observer does not see, like the unnecessary light OUT4 in FIG.
Further, since the unnecessary light OUT4 is diffused and spread in proportion to the total thickness A of the Fresnel
実際に、出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５３、プリズム先端角がτ＝４５度、ピッチがｍ＝１１２μｍの場合で、非入射面１２ｃに粗面を施したものを試作している。これをＥｘ．３として、その観測結果を図３６及び図３７に示している。
全反射プリズムを小さく作っているため、光路が下向きに変化して不要光が出ることから、スクリーン法線方向からは不要光が見えなくなっているが（図３６を参照）、斜め下方向から見ると不要光が認識できる（図３７を参照）。
スクリーン正面より斜め下６０度方向には、通常、観測者がいないため問題にはならないが、非入射面を粗面としたものでは（Ｅｘ．３）では、不要光が拡散して広がるため、斜め下方向から見ても不要光が認識できなくなっている。
Actually, the exit angle is θ refl = 0 (in the normal direction of the screen), the refractive index of air is n 0 = 1.0, the refractive index of the medium is n 1 = 1.53, the prism tip angle is τ = 45 degrees, In the case where the pitch is m = 112 μm, a
Since the total reflection prism is made small, the optical path changes downward and unnecessary light is emitted, so unnecessary light is not visible from the normal direction of the screen (see FIG. 36), but viewed obliquely from below. And unnecessary light can be recognized (see FIG. 37).
In the direction of 60 degrees diagonally below the front of the screen, there is usually no problem because there is no observer, but in the case where the non-incident surface is rough (Ex. 3), unnecessary light diffuses and spreads. Unnecessary light cannot be recognized even when viewed from diagonally below.
図４１は（ａ）と（ｄ）の方策を組み合わせた例であり、例えば、出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５５、入射角がθ０＝７０度、プリズム先端角がτ＝４５度の場合において、全反射プリズムの相似縮小比率ｌに余裕を持たせて、少し大きめ（約ｌ＝０．５）に設定しておき、余裕の分だけプリズムの先端部分を約ｌ＝０．１で与えられる形状だけ削除することで不要光を低減することが可能となる。
先端カットによる信号光の効率は、先端カット部分１２ｅの角度に依存し、入射光線から見た先端カット部分１２ｅの見込む面積分だけ低減する。
FIG. 41 shows an example in which the measures (a) and (d) are combined. For example, the exit angle is θ refl = 0 (screen normal direction), the refractive index of air is n 0 = 1.0, and the refraction of the medium. When the rate is n 1 = 1.55, the incident angle is θ 0 = 70 degrees, and the prism tip angle is τ = 45 degrees, the similar reduction ratio l of the total reflection prism is given a margin and slightly larger (about l = 0.5), and the unnecessary light can be reduced by deleting only the shape given by about l = 0.1 at the tip of the prism by a margin.
The efficiency of the signal light due to the tip cut depends on the angle of the tip cut
そこで、先端カットは、先端カット部分１２ｅの角度が入射角θ０と略平行になるようにするとなおよい。
実際には、先端カット部分１２ｅは、金型を加工するバイトの先端をカットすると簡単にできるので、カット量はスクリーン上部及び下部で一定であることが多い。
また、意図的に先端部をカットしなくても、先端部分がこすれて摩耗したり、製法の都合上、金型に樹脂を流し込み成形する段階で丸まったりすることが多い。
Therefore, the tip cut, still good if the angle of the tip cuts 12e so as to be substantially parallel to the incident angle theta 0.
Actually, the tip cut
Even if the tip portion is not intentionally cut, the tip portion is often rubbed and worn, or for the convenience of the manufacturing method, it is often rounded when a resin is poured into a mold and molded.
実際に、出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）、空気の屈折率がｎ０＝１．０、媒質の屈折率がｎ１＝１．５３、プリズム先端角がτ＝４５度、ピッチがｍ＝１５６μｍの場合で、全反射プリズムの先端をカットしたものを試作している。
その測定は投写光学系と全反射フレネルプリズムとレンチキュラーレンズスクリーンを用いて、目視と輝度計で行っている。図４２はその観測結果を示している。
全反射プリズム比率のマージン小（Ｅｘ．１）において、全反射プリズム比率でｌ＝０．０２（＝２％）だけ、全反射プリズムの先端を削除しているが、信号光への悪影響は見られず、良好な結果が得られている。
Actually, the exit angle is θ refl = 0 (in the normal direction of the screen), the refractive index of air is n 0 = 1.0, the refractive index of the medium is n 1 = 1.53, the prism tip angle is τ = 45 degrees, In the case where the pitch is m = 156 μm, a prototype in which the tip of the total reflection prism is cut is manufactured.
The measurement is performed visually and with a luminance meter using a projection optical system, a total reflection Fresnel prism, and a lenticular lens screen. FIG. 42 shows the observation results.
When the total reflection prism ratio margin is small (Ex. 1), the tip of the total reflection prism is deleted by l = 0.02 (= 2%) as the total reflection prism ratio, but there is no adverse effect on the signal light. And good results have been obtained.
図４３は（ａ）と（ｃ）と（ｄ）の方策を組み合わせた例であり、スクリーンの位置、つまり、入射角θ０に応じてプリズム先端角τを変えつつ、先端部分をカットしたものである。
図４４は（ａ）と（ｂ）と（ｃ）の方策を組み合わせた例であり、スクリーンの位置、つまり、入射角θ０に応じてプリズム先端角τを変えつつ、非入射面１２ｃに粗面を施している。
図４５は（ａ）と（ｂ）と（ｃ）と（ｄ）の方策を組み合わせた例であり、スクリーンの位置、つまり、入射角θ０に応じてプリズム先端角τを変えつつ、先端部分をカットし、非入射面１２ｃに粗面を施している。
FIG. 43 shows an example in which the measures (a), (c), and (d) are combined, and the tip portion is cut while the prism tip angle τ is changed according to the screen position, that is, the incident angle θ 0. It is.
FIG. 44 shows an example in which the measures (a), (b), and (c) are combined. The prism tip angle τ is changed according to the screen position, that is, the incident angle θ 0 , and the rough surface is applied to the
FIG. 45 shows an example in which the measures (a), (b), (c), and (d) are combined, and the tip end portion is changed while changing the prism tip angle τ according to the screen position, that is, the incident angle θ 0. And a rough surface is applied to the
図３９、図４３〜図４５において、小さい入射角θ１のスクリーン下部では、全反射プリズム比率ｌ１が相対的に大きく、反対に大きい入射角θ２のスクリーン上部では、全反射プリズム比率ｌ２が相対的に小さくなっている（ｌ２＜ｌ１）。
なお、入射面の角度ξは、出射角度がθｒｅｆｌ＝０（スクリーン法線方向）で一定、かつ、プリズム先端角τが一定の条件下では、小さい入射角θ１の中心に近い側から、大きい入射角θ２の遠い側に向かって大きくなる（ξ２＞ξ１）。
Figure 39, in FIGS. 43 to 45, in the bottom of the screen smaller incident angle theta 1, total reflection prism ratio l 1 is relatively large, with a large incident angle theta 2 of the top of the screen to the opposite, the total reflection prism ratio l 2 Is relatively small (l 2 <l 1 ).
Note that the angle ξ of the incident surface is constant from the side closer to the center of the small incident angle θ 1 under the condition that the outgoing angle is constant at θ refl = 0 (screen normal direction) and the prism tip angle τ is constant. It increases toward the far side of the large incident angle θ 2 (ξ 2 > ξ 1 ).
図３９、図４３〜図４５の途中の光路を折り返し平面ミラー４で折り返してもよい。
図４６は図４５を折り返したものを示している。
このように、光路を折り曲げることで奥行きを小さくすることが可能となる。
図４６では、スクリーン面に略平行に折り返し平面ミラー４を配置しているが、斜めに折り返してもよい。
図４７は斜めに折り返したものを示している。
The optical path in the middle of FIGS. 39 and 43 to 45 may be turned back by the turning
FIG. 46 shows a folded version of FIG.
In this manner, the depth can be reduced by bending the optical path.
In FIG. 46, the folded
FIG. 47 shows the one folded diagonally.
この明細書では、フレネルプリズム２を同心円状に配置しているものについて示しているが、フレネルプリズム２を線状に配置していてもよい。
また、同心円の中心は画面の外に配置されていてもよい。
全反射フレネルプリズムの観測面側には、全反射フレネルプリズムを透過した信号光の配光を制御、具体的には、観測者の見やすいように光を広げる機能を持つ結像表示板３（例えば、レンチキュラーレンズスクリーン）を備えることが望ましい。
In this specification, the
Further, the center of the concentric circle may be arranged outside the screen.
On the observation surface side of the total reflection Fresnel prism, the light distribution of the signal light transmitted through the total reflection Fresnel prism is controlled, specifically, an
レンチキュラーレンズスクリーンは配光を制御する光学素子であり、拡散板、ビーズスクリーン、断面が半円、半楕円、もしくは２次以上の非球面形状を備えた一次元方向に長いレンズ、縦横で曲率の異なる断面が半円、半楕円、もしくは２次以上の非球面形状を備えた二次元に配置されたレンズ、もしくは断面が台形状の反射型光学素子が複数配置されたものでよい。
また、レンチキュラーレンズスクリーンは、例えば、光源側にレンズ、観測者側に拡散板といった、上記光学要素の組み合わせで構成されていてもよい。
A lenticular lens screen is an optical element that controls light distribution. A diffusing plate, a bead screen, a lens with a semi-circular, semi-elliptical, or second-order or higher aspherical shape with a long cross section. The lens may be a two-dimensionally arranged lens having different cross-sections of a semicircle, a semi-ellipse, or a secondary or higher aspheric shape, or a plurality of reflective optical elements having a trapezoidal cross-section.
Further, the lenticular lens screen may be constituted by a combination of the above optical elements, for example, a lens on the light source side and a diffuser on the observer side.
また、外光の影響を低減するために、上記光学要素に加えて、光吸収層を非レンズ部に形成してもよい。また、同目的のため表面に光の反射を低減させるＡｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ層を備えていてもよい。
また、見た目のぎらつきを押さえるためのアンチグレア層や、静電気によるほこりの付着を防止するための帯電防止層、表面を保護するためのハードコート層を設けてもよい。
なお、全反射フレネルレンズ及びレンチキュラーレンズスクリーンを分かり易くするため、各々独立の構成を示しているが、これらを一つの要素として構成してもよい。
図４８には結像表示板３として、光源側にレンズ３ａを設け、非レンズ部に光吸収層３ｂを形成し、観測者側に拡散板３ｃを設けた構成を示している。本構成において、破線で示す不要光は最終的に光吸収層３ｂで吸収されるため、観測者には見えない。つまり、不要光のない良質な画像が表示できると言える。
図４９では、結像表示板３として、断面が台形状の反射型光学素子３ｄ、光吸収部３ｅ及び拡散板３ｆを設けている。本構成も破線で示した不要光を効率よく除去することができる。
これに加えて、筐体、保持機構、スクリーン補強材、空調、光源、照明光学系、投射光学系、光路折り曲げミラー、光学系保持・調整機構、スピーカ、テレビ台、リモコン、制御回路、電源、色補正、幾何学補正のいずれかを構成要素に持っていてもよい。
In order to reduce the influence of external light, a light absorption layer may be formed on the non-lens portion in addition to the optical element. For the same purpose, an anti-reflection layer that reduces reflection of light may be provided on the surface.
Further, an antiglare layer for suppressing the glare of appearance, an antistatic layer for preventing dust from adhering to static electricity, and a hard coat layer for protecting the surface may be provided.
In addition, in order to make the total reflection Fresnel lens and the lenticular lens screen easy to understand, independent configurations are shown, but these may be configured as one element.
FIG. 48 shows a configuration in which the lens 3a is provided on the light source side, the light absorption layer 3b is formed on the non-lens portion, and the
In FIG. 49, as the
In addition to this, housing, holding mechanism, screen reinforcement, air conditioning, light source, illumination optical system, projection optical system, optical path bending mirror, optical system holding / adjusting mechanism, speaker, TV stand, remote control, control circuit, power supply, Either color correction or geometric correction may be included in the component.
実施の形態１８．
図５０はこの発明の実施の形態１８による投写型表示装置を示す斜視図であり、図において、光源であるランプ２１は光を出射する。光学系である光学部２２はランプ２１より出射された光を均一にする照明光学系と、その照明光学系により均一にされた光を着色するカラーホイールと、そのカラーホイールにより着色された光を強度変調して画像を生成するライトバルブと、そのライトバルブにより生成された画像を反射部２３に投影するレンズとが一体化されている。反射部２３は光学部２２により投影された画像を反射する。
電気回路２４はシステムの制御情報や画像情報にしたがって光学部２２のライトバルブ等を制御するとともに、音声信号をスピーカに出力するなどの処理を実施する。
なお、ランプ２１、光学部２２、反射部２３及び電気回路２４から発光体であるプロジェクタ１が構成されている。
本構成では単板式ライトバルブで構成しているが、３板式ライトバルブを使用する場合は、カラーホイールの代わりに色分離合成光学系を用いて構成すればよい。また、本構成では光源にランプ２１を用いているが、ランプ２１の代わりにＬＥＤやレーザを光源として用いてもよい。
Embodiment 18 FIG.
50 is a perspective view showing a projection display apparatus according to Embodiment 18 of the present invention. In the figure, a
The
The
In this configuration, a single plate type light valve is used. However, when a three plate type light valve is used, a color separation / synthesis optical system may be used instead of the color wheel. In this configuration, the
反射ミラー２５は反射部２３により反射された画像（光線）をスクリーン２６の方向に反射させる。
スクリーン２６はフレネル光学素子２（上記実施の形態１〜１７で示している何れかのフレネル光学素子）と結像表示板３から構成されている。ただし、スクリーン２６は平面度や保護の強化のため、補強板で補強されていることがある。
筐体２７はスクリーン２６を固定するとともに、光学部２２などからなるプロジェクタ１を収納する。ただし、筐体２７はスクリーン２６を平面に固定しなければ画像がひずむため、精度の高い高剛性の部材で成型されている。
また、筐体２７の内部はランプ２１、光学部２２及び反射部２３から漏れ出す光（迷光）を吸収するべく、光吸収材（黒色塗料など）が施されている。特に、迷光の拡散を防止するにはプロジェクタ１の全体を遮光するカバーを施すことが大きな効果を奏する。
The
The
The
In addition, a light absorbing material (black paint or the like) is applied to the inside of the
光学プレート２８は光学部２２及び反射部２３がスクリーン２６の下部の略中央部分に位置するように載置し、ランプ２１がスクリーン２６の下部の右端に位置するように載置している。
調整機構２９はスクリーン２６と光学プレート２８の相対的な位置関係や傾き関係を調整する。
The
The
投写型表示装置の薄型化を図るには、光学系の光路設計以外に、電気回路２４やランプ２１などの配置を適切にする必要がある。
この実施の形態１８では、図５０に示すように、スクリーン２６の下部の中心付近に反射部２３を配置している。
これにより、光学部２２により投影された画像が、中心付近に位置している反射部２３で反射され、その画像が反射ミラー２５に反射されて、上方のスクリーン２６の方向に向かう光路をとるため、スクリーン２６の下部の左端や右端には光路が存在しない。よって、比較的まとまった空間がスクリーン２６の下部の左右端付近に存在する。
そこで、この実施の形態１８では、スクリーン２６の正面から見て左端に電気回路２４を配置するとともに、右端にランプ２１を配置することにより、装置の薄型化を図っている。
In order to reduce the thickness of the projection display device, it is necessary to appropriately arrange the
In the eighteenth embodiment, as shown in FIG. 50, the reflecting
As a result, the image projected by the
Therefore, in the eighteenth embodiment, the
また、ひずみやボケのない画像を表示するには、ランプ２１、光学部２２及び反射部２３の位置を極めて正確に設置する必要があり、ランプ２１、光学部２２及び反射部２３を光学プレート２８の上に固着している。
この光学プレート２８には、位置及び傾きを調整する調整機構２９が付加されており、調整機構２９が光学プレート２８とスクリーン２６の相対的な位置関係や傾き関係を調整する。
調整機構２９としては、例えば、図５１に示すような６軸調整機構からなり、光学プレート２８のＸ軸及びＹ軸方向の移動、光学プレート２８の回転、光学プレート２８の高さを調整することができる。
In addition, in order to display an image free from distortion or blur, it is necessary to set the positions of the
An
As the
ここで、薄型の投写型表示装置を構成するため、図５２に示すように、光学部２２及び反射部２３から出射された光がスクリーン２６に対して斜めに急角度で入射するようにしている。
図５２において、実線は所望の画像を得るために、調整機構２９が光学プレート２８の位置や傾きを調整した後の状態を示し、破線は調整前の状態を示している。
破線の矢印の示す光路の通り、光学プレート２８の位置や傾きがわずかに調整されていない場合でも、スクリーン２６への入射角がきついスクリーン２６の上端部では大きな位置ずれが発生する。このため、薄型の投写型表示装置では、高精度の調整機構２９が必要になる。
Here, in order to constitute a thin projection display device, as shown in FIG. 52, the light emitted from the
In FIG. 52, a solid line indicates a state after the
Even if the position and inclination of the
以上で明らかなように、この実施の形態１８によれば、スクリーン２６の下部の略中央部分に光学部２２及び反射部２３を配置し、スクリーン２６の下部の右端又は左端にランプ２１及び電気回路２４を配置するように構成したので、投写型表示装置の薄型化を図ることができる効果を奏する。
また、この実施の形態１８によれば、スクリーン２６に対する光学プレート２８の相対的な位置及び角度を調整する調整機構２９を備えるように構成したので、ひずみやボケのない画像を表示することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the eighteenth embodiment, the
Further, according to the eighteenth embodiment, since the
実施の形態１９．
この実施の形態１９では、スクリーン２６の平面度を確保するために工夫している点について説明する。
図５３はスクリーン２６のたわみと、それに伴う画像の変化を説明する説明図である。図において、２６’はたわんだスクリーンを示している。
Embodiment 19. FIG.
In the nineteenth embodiment, a point that is devised to ensure the flatness of the
FIG. 53 is an explanatory diagram for explaining the deflection of the
図５３の実線は、たわみのない平面度の高いスクリーン２６の場合の光路を示し、図５３の破線は、たわんだスクリーン２６’の場合の光路を示している。
図から明らかなように、たわんだスクリーン２６’の場合、観測者は正規の位置と異なる位置に絵（この場合、図中の黒丸）が見えることになる。
図５４はたわんだスクリーン２６’で生じる画像のひずみの状態を理解し易くするため、たわんだスクリーン２６’に格子模様を表示させた状態を示している。
The solid line in FIG. 53 shows the optical path in the case of the
As is apparent from the figure, in the case of the bent screen 26 ', the observer can see a picture (in this case, a black circle in the figure) at a position different from the normal position.
FIG. 54 shows a state in which a lattice pattern is displayed on the
仮にスクリーン２６’が１ｍｍたわみ、スクリーン２６’への入射角が７０度である場合、画面上のずれは１ｍｍ×ｔａｎ（７０度）＝２．７４ｍｍとなり、たわみに対する感度が約３倍になる。
例えば、１画素が１ｍｍに投影されているディスプレイの場合、たわみの影響を１画素以内に抑えるには、感度が３倍の場合、０．３３ｍｍ程度にたわみを押さえる必要がある。大画面のたわみを上記の範囲に抑えるには、ガラスなどの平面度の高い高剛性の基盤１１にフレネルプリズム１２を配置すればよい。あるいは、ガラス板又は合成樹脂板を補強材として、図５５に示すように、スクリーン２６のフレネルプリズム１２に沿わせるようにすれば、平面度を確保することができる。
If the
For example, in the case of a display in which one pixel is projected onto 1 mm, in order to suppress the influence of the deflection within one pixel, it is necessary to suppress the deflection to about 0.33 mm when the sensitivity is three times. In order to suppress the deflection of the large screen within the above range, the
実施の形態２０．
図５６はこの発明の実施の形態２０による投写型表示装置を示す斜視図であり、図において、図５０と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
換気ファン３１は吸気口３２から筐体２７の内部に空気を吸い込む一方、筐体２７の内部の空気を排気する。吸気口３２には防塵フィルタが取り付けられている。なお、換気ファン３１及び吸気口３２から換気手段が構成されている。
FIG. 56 is a perspective view showing a projection display apparatus according to
The
筐体２７の内部の温度変化や湿度変化が激しい場合、スクリーン２６も温度変化や湿度変化に伴って伸縮する量が大きくなる。
温度又は湿度が高くなり、スクリーン２６の伸びが著しくなると、筐体２７が高精度や高剛性であってもスクリーン２６のたわみが生じ、先に述べた画像のひずみが発生してしまう。
そこで、この実施の形態２０では、筐体２７の内部の温度変化や湿度変化を抑制するため、換気ファン３１が筐体２７の内部を換気するようにしている。
なお、更に高い乾燥状態にするため、乾燥材を挿入してもよい。輸送時のように極度に変化する環境に対しては、輸送用外箱と筐体間に乾燥材を入れると、輸送後の開梱時のたわみ残留を抑制することができる。
または、輸送中に外気と触れないように、気密のとれる密封カバーを筐体に施すことで、乾燥材を挿入することなく、たわみを抑制することができる。
When the temperature change and humidity change inside the
If the temperature or humidity is increased and the
Thus, in the twentieth embodiment, the
Note that a desiccant may be inserted to achieve a higher dry state. For environments that change extremely, such as during transportation, if a desiccant is placed between the outer packaging box and the housing, it is possible to suppress residual deflection during unpacking after transportation.
Alternatively, it is possible to suppress deflection without inserting a desiccant by applying an airtight sealing cover to the housing so as not to come into contact with outside air during transportation.
また、換気ファン３１が吸気口３２から空気を吸い込む際、細かいほこりを吸い込まないようにするために、吸気口３２には防塵フィルタを取り付けている。
これにより、スクリーン２６へのほこりの付着を防ぎ、ごみの付着による画像の欠落を防止することができる。
In addition, when the
Thereby, it is possible to prevent dust from adhering to the
上述したように、スクリーン２６への入射角がきついため、小さいほこりでもスクリーン２６に付着すると大きく拡大される。
図５７はごみの影響を示す説明図であり、３３はスクリーン２６に垂直に入射する光束を示し、３４はスクリーン２６に急角度で入射する光束を示している。
また、３３ｓは光束３３がスクリーン２６に付着したごみ３５で生じる影を示し、３４ｓは光束３４がスクリーン２６に付着したごみ３５で生じる影を示している。
図から明らかなように、影３４ｓは影３３ｓより数倍大きくなる。このように、薄型の投写型表示装置では、スクリーン２６にごみが付着しないよう、防塵機能を持たせることは重要であるといえる。
As described above, since the angle of incidence on the
FIG. 57 is an explanatory diagram showing the influence of dust.
As is apparent from the figure, the
実施の形態２１．
上記実施の形態１８では、筐体２７が精度の高い高剛性の部材で成型し、スクリーン２６が筐体２７に取り付けられているものについて示したが、図５８に示すように、スクリーン２６が内部応力を有する部材４１を介して筐体２７に取り付けられていてもよい。
このように、内部応力を有する部材４１を介して、スクリーン２６を筐体２７に取り付ける場合、スクリーン２６の前面にテンションを与えて、たわみを抑制することができる。
In the eighteenth embodiment, the
As described above, when the
テンション機構として、スクリーン２６の端に固着した部材４１に応力を与えながら、スクリーン２６を筐体２７に固着する方法がある。
また、部材４１として、ゴムなどの弾性体を用いることにより、テンションを与えることができる。
テンション機構を用いる際には、スクリーン２６が単体で剛体である必要がないため、スクリーン２６を薄いシート状に構成することも可能になる。
As a tension mechanism, there is a method of fixing the
Further, tension can be applied by using an elastic body such as rubber as the
When the tension mechanism is used, the
実施の形態２２．
上記実施の形態１８では、光学部２２及び反射部２３が光学プレート２８に載置されているものについて示したが、図５９に示すように、光学部２２の隣にリモコンの受光素子４２を配置するようにしてもよい。
即ち、光学部２２により投影された画像（光線）は、図の破線が示すように、反射部２３で反射されたのち、反射ミラー２５に反射されてスクリーン２６に至る。
In the eighteenth embodiment, the
That is, the image (light ray) projected by the
これにより、観測者はスクリーン２６に到達した画像（光線）を見ることができるが、観測者の持つリモコンから発せられる光（赤外線）をスクリーン２６の方向に向けると、図の実線が示すように、観測者に到達した光路とまったく逆の光路をたどる。
このため、光学部２２の付近にリモコンの受光素子４２を設置すれば、高感度でリモコンの発する光を受光できる。
As a result, the observer can see the image (light rays) that has reached the
For this reason, if the
実施の形態２３．
図６０はこの発明の実施の形態２３による投写型表示装置の内部回路を示す構成図であり、図において、図５０と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
電気回路２４のＲＦ回路５０はアンテナにより受信された電波から音声信号とビデオ信号を抽出する。
電気回路２４の音声信号処理部５１はＲＦ回路５０により抽出された音声信号に対する公知の音声信号処理を実施し、スピーカ５２から音声を出力させる。
60 is a block diagram showing an internal circuit of a projection display apparatus according to
The
The audio
電気回路２４のビデオ信号処理部５３はＲＦ回路５０により抽出されたビデオ信号に対する公知のビデオ信号処理を実施する。ただし、ビデオ信号処理部５３はスクリーン２６（結像表示板３）の結像面のひずみを補正する幾何学的補正回路（幾何学的補正手段）や、その結像面の色を補正する色補正回路（色補正手段）を備えている。
ランプ制御部５４はビデオ信号処理部５３の指示の下、ランプ２１から出射される光を制御する。
カラー制御部５５はビデオ信号処理部５３における色補正回路の指示の下、光学部２２のカラーホイールを制御する。ただし、３板式ライトバルブで構成した装置では、色制御が各ライトバルブにより行われるためカラーホイールを必要としない。
ライトバルブ制御部５６はビデオ信号処理部５３における幾何学的補正回路の指示の下、光学部２２のライトバルブを制御する。
The video
The
The
The light
次に動作について説明する。
アンテナ又は外部から入力された電波はＲＦ回路５０に出力され、ＲＦ回路５０が当該電波から音声信号とビデオ信号を抽出する。
音声信号処理部５１は、ＲＦ回路５０により抽出された音声信号に対する公知の音声信号処理を実施する。
これにより、スピーカ５２から音声が出力され、音声が観測者の耳に到達する。
Next, the operation will be described.
A radio wave input from an antenna or the outside is output to the
The audio
Thereby, a sound is output from the
ビデオ信号処理部５３は、ＲＦ回路５０により抽出されたビデオ信号に対する公知のビデオ信号処理を実施して、ランプ制御部５４、カラー制御部５５及びライトバルブ制御部５６を制御する。
ランプ制御部５４は、ビデオ信号処理部５３の指示の下、ランプ２１から出射される光を制御する。
ランプ２１から出射された光は、光学部２２の照明光学系により均一化されたのち、カラー制御部５５の指示の下、カラーホイールにより必要に応じて着色される。ただし、三板式ライトバルブが用いられている場合、カラーホイールの代わりに色分離光学系が用いられる。
また、カラーホイールにより着色された光は、ライトバルブ制御部５６の指示の下、ライトバルブにより強度変調されて画像が生成される。
ライトバルブにより生成された画像は、レンズにより反射部２３に投影される。
The video
The
The light emitted from the
Further, the light colored by the color wheel is intensity-modulated by the light valve under the instruction of the light
The image generated by the light valve is projected onto the
反射部２３は、光学部２２から画像の投影を受けると、その画像を反射する。
反射ミラー２５は、反射部２３により反射された画像（光線）をスクリーン２６の方向に反射させる。
スクリーン２６は、フレネル光学素子２と結像表示板３から構成されているので、フレネル光学素子２が反射ミラー２５から反射された光線を法線方向に曲げて、その光線を結像表示板３に結像する。
これにより、観測者の目に画像が到達する。
When receiving the projection of the image from the
The
Since the
As a result, the image reaches the eyes of the observer.
ただし、スクリーン２６には、僅かな色づきや光の透過効率分布などがあるため、カラー制御部５５及びライトバルブ制御部５６が、ビデオ信号処理部５３内の色補正回路の指示の下、規格に適合するように適切に色補正を実施して、適切な色で均一に表示できるようにしている。
なお、設置場所によっては、明るい場所、暗い場所、色のついた照明のある場所など、様々な条件が想定されるため、リモコン又は操作ボタンによって補正の度合いを調節することができれば、様々な環境に対応できる適応性の高い装置を実現することができる。
However, since the
Depending on the installation location, various conditions such as a bright place, a dark place, and a place with colored lighting are assumed, so if the degree of correction can be adjusted with the remote control or operation buttons, various environments can be used. Can be realized.
また、厳しい温度・湿度環境では、スクリーン２６のたるみも生じる可能性があり、この場合は、ライトバブルブ制御部５６が、ビデオ信号処理部５３内の幾何学的補正回路の指示の下、電気的に画像のひずみを補正するようにしている。
なお、上記の色補正や幾何学的補正は、例えば、下記の文献に開示されている公知の補正方法を使用すればよく、ここでは、補正方法の具体的な内容は省略する。
・色補正の補正方法 → 国際公開９９／５５０７４
・幾何学的補正の補正方法 → 特開２００４−１５３３２２号公報
Further, in a severe temperature / humidity environment, the
For the color correction and geometric correction, for example, a known correction method disclosed in the following document may be used, and the specific contents of the correction method are omitted here.
-Color correction method → International Publication 99/55074
Geometric correction method → Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-153322
以上で明らかなように、この実施の形態２３によれば、スクリーン２６の結像面のひずみを補正する幾何学的補正回路を備えるように構成したので、スクリーン２６の結像面のひずみを解消することができる効果を奏する。
また、この実施の形態２３によれば、スクリーン２６の結像面の色を補正する色補正回路を備えるように構成したので、均一の色表示を実現することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the twenty-third embodiment, since the geometric correction circuit for correcting the distortion of the image plane of the
Further, according to the twenty-third embodiment, since the color correction circuit for correcting the color of the image forming surface of the
実施の形態２４．
上記実施の形態１８では、スクリーン２６に対する光学プレート２８の相対的な位置及び角度を調整する調整機構２９を備えているものについて示したが、図６１及び図６２に示すように、スクリーン２６を固定している筐体２７の角度を調整する調整機構（電動あおり機構６１、電動回転機構６２）を備えるようにしてもよい。
In the eighteenth embodiment, the
図６１及び図６２に示すように、ディスプレイの台６０に電動あおり機構６１及び電動回転機構６２を設けると、視野特性を最大限に活用することができる。
即ち、通常、ディスプレイの明るさは、スクリーン２６の法線方向が最も明るいように設計されている。このため、法線方向から外れた位置で視聴する場合は、明るさの落ちた状態で視聴することになる。特に、ディスプレイの上下方向の光の出射角度に対する光の出射強度分布（以後指向性分布）は、左右方向の指向性分布より狭く設定されるのが一般的である。
この実施の形態２４では、電動あおり機構６１が設けられているので、電動あおり機構６１を用いてあおり調節を実施することにより、法線方向から外れた位置で視聴する場合でも、画面の明るさが確保された画像を見ることができるようになる。
特に、リモコンの信号を受けて、電動あおり機構６１や電動回転機構６２が動作する構成では、観測者の利便性が格段に向上する。
As shown in FIGS. 61 and 62, when the
That is, normally, the brightness of the display is designed so that the normal direction of the
In the twenty-fourth embodiment, since the
In particular, in the configuration in which the
上記実施の形態１８〜２４では、反射ミラー２５が設けられている薄型の投写型表示装置について説明したが、図６３及び図６４に示すように、反射ミラー２５が設けられていない薄型の投写型表示装置についても同様に適用することができる。
また、上記実施の形態１８〜２４では、光学プレート２８に反射部２３が設置されているものについて示したが、反射部２３が筐体２７に固着されていてもよい。同様に、図６３の反射部２３も筐体２７に固着されていてもよい。
In Embodiments 18 to 24 described above, the thin projection display device provided with the
Moreover, although the said Embodiments 18-24 showed what the
Claims (5)
上記フレネルプリズムの屈折面のうち、他のフレネルプリズムに遮断されることなく上記発光体から光線が直接照射され光路に寄与する第一の有効面におけるプリズム先端部から最も遠い辺を第一の辺とし、
隣接するフレネルプリズムの反射面のうち、当該隣接するフレネルプリズムの屈折面のうちの第一の有効面に直接照射され、かつ屈折された全ての光線が照射され光路に寄与する第二の有効面におけるプリズム先端部から最も遠い辺を第二の辺としたとき、
上記第一の辺および上記第二の辺を対向する二辺とした非入射面を形成したことを特徴とするフレネル光学素子。 In a Fresnel optical element in which a plurality of Fresnel prisms having a refracting surface that refracts a light beam emitted from a light emitter and a reflecting surface that reflects a light beam refracted by the refracting surface are arranged in a sawtooth shape on a base surface,
Of the refracting surfaces of the Fresnel prism, the side farthest from the tip of the prism in the first effective surface that is directly irradiated with light from the light emitter without being blocked by other Fresnel prisms and contributes to the optical path is the first side. age,
Of the reflective surfaces of adjacent Fresnel prisms, a first active surface is directly irradiated, and the second effective surface contributes to the light path all rays are irradiated refracted out of the refracting surface of the Fresnel prisms such neighboring When the side farthest from the prism tip is the second side,
A Fresnel optical element characterized in that a non-incident surface is formed with the first side and the second side facing each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010111004A JP4828641B2 (en) | 2003-12-17 | 2010-05-13 | Fresnel optical element and projection display device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPPCT/JP03/16192 | 2003-12-17 | ||
| PCT/JP2003/016192 WO2005059604A1 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | Fresnel optical element and projection type display device |
| JP2010111004A JP4828641B2 (en) | 2003-12-17 | 2010-05-13 | Fresnel optical element and projection display device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005516273A Division JPWO2005059641A1 (en) | 2003-12-17 | 2004-10-04 | Fresnel optical element and projection display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010181909A JP2010181909A (en) | 2010-08-19 |
| JP4828641B2 true JP4828641B2 (en) | 2011-11-30 |
Family
ID=42763479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010111004A Expired - Fee Related JP4828641B2 (en) | 2003-12-17 | 2010-05-13 | Fresnel optical element and projection display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4828641B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012078516A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Dainippon Printing Co Ltd | Transmission type screen for interactive board, interactive board and interactive board system |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61277935A (en) * | 1985-06-03 | 1986-12-08 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Transmission type screen with fresnel lens |
| JPS6210637A (en) * | 1985-07-09 | 1987-01-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Rear projection screen |
| US6597417B1 (en) * | 2000-07-25 | 2003-07-22 | Scram Technologies, Inc. | Optical panel having black material between apexes of serrations on the inlet face |
| JP2002318425A (en) * | 2000-08-30 | 2002-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Rear projection type screen and display |
| WO2002027399A1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Fresnel lens, screen, image display device, lens mold manufacturing method, and lens manufacturing method |
-
2010
- 2010-05-13 JP JP2010111004A patent/JP4828641B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010181909A (en) | 2010-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2005059641A1 (en) | Fresnel optical element and projection display device | |
| JP2007323013A (en) | Transmission-type screen and projection-type display apparatus | |
| JP2008076524A (en) | Image display apparatus | |
| JP5388938B2 (en) | TRANSMISSION SCREEN, TRANSMISSION SCREEN IMAGE DISPLAY METHOD, AND PROJECTION DISPLAY DEVICE | |
| JP2015075635A (en) | Translucent screen and rear projection display device | |
| JP2013050646A (en) | Reflective screen and reflective projection system | |
| JP4828641B2 (en) | Fresnel optical element and projection display device | |
| JP4991000B2 (en) | Fresnel optical element and projection display device | |
| JP4828646B2 (en) | Fresnel optical element and projection display device | |
| JP5048160B2 (en) | Transmission screen and projection display device | |
| JP6938872B2 (en) | Video display device | |
| JP5343490B2 (en) | Prism sheet, transmissive screen, rear projection display | |
| JP5189372B2 (en) | Reflective screen | |
| JP2021096297A (en) | Reflection type screen and video display device | |
| JP7226119B2 (en) | Transmissive screen, image display device | |
| JP6812757B2 (en) | Video display device | |
| JP4867167B2 (en) | Transmission screen and rear projection display device | |
| JP2009169140A (en) | Optical element | |
| JP2005122008A (en) | Light diffusion sheet and projection screen having antireflection performance | |
| JP2006251438A (en) | Composite optical element | |
| JP2004271924A (en) | Rear projection screen and image display device using same | |
| JP2006184559A (en) | Transmission-type screen and rear projection-type display apparatus | |
| JP4954296B2 (en) | TRANSMISSION SCREEN, PROJECTION DISPLAY DEVICE, AND IMAGE DISPLAY METHOD | |
| JP2021096298A (en) | Reflection type screen and video display device | |
| KR20060112565A (en) | Manufacturing method of lenticular screen and display apparatus menufactured thereby |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110426 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110617 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110712 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110810 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110906 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110914 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140922 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |