JP3568346B2 - 背面投写型表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるゴースト現象を防止した背面投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の背面投写型表示装置を示した概略の構成図である。この背面投写型表示装置は、筐体１０１内に配置された投影装置１０２、投影レンズ１０３、全反射ミラー１０４，１０５、及び透過型のスクリーン１０６を備えて構成されている。投影装置１０２から出射された映像光は、投影レンズ１０３を介して全反射ミラー１０４，１０５により反射し、この反射した映像光はスクリーン１０６の背面側に入射し、スクリーン１０６の前面側から拡散出射されることにより、観察者はスクリーン１０６の前面位置で映像を鑑賞できる。そして、この種の背面投写型表示装置では、前記スクリーン１０６及び全反射ミラー１０５を、それらの成す角θができるだけ鋭角となるように配置することで、装置の薄型化を図るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記スクリーン１０６は、全反射ミラー１０５からの映像光を僅かではあるが反射してしまう（図４の点線参照）。そして、この反射映像光が全反射ミラー１０５に至り、再び反射されてスクリーン１０６の本来の入射されるべき位置とは異なる位置に入射すると、表示映像が２重に見えるいわゆるゴースト現象が生じるという欠点があった。
【０００４】
この発明は、上記の事情に鑑み、ゴースト現象を防止できる背面投写型表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の背面投写型表示装置は、上記の課題を解決するために、投影部からの映像光が反射手段にて反射してスクリーンの背面に入射するように構成されている背面投写型表示装置において、前記スクリーンと反射手段との成す角度をθ、前記反射手段にて反射した映像光が、前記スクリーンに垂直な線を境に前記反射手段とスクリーンとの交わり側で当該スクリーンに入射するときの入射角度をｉ（ｆ）とし、前記反射手段にて反射した映像光が、前記スクリーンに垂直な線を境に前記反射手段とスクリーンとの反交わり側で当該スクリーンに入射するときの入射角度をｉ（ｂ）とするとき、前記スクリーンへ入射する全ての光線に対し、ｉ（ｆ）≧９０°−２θの関係を満たすとともに、ｉ（ｂ）≦２θ−９０°の関係を満たすように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成であれば、前記のスクリーンにて映像光が僅かに反射し、この映像光が前記反射手段に至り、再び反射されたとしても、この反射映像光は、前記スクリーンに平行か又はスクリーンから遠ざかる方向に進み、スクリーンに至って表示されることがなくなるから、ゴースト現象を防止できる。
【０００９】
前記スクリーンの背面側に、第１の偏光光は透過し、第２の偏光光は反射する第１光学手段が設けられ、前記反射手段は、第１の偏光光は第２の偏光光に第２の偏光光は第１の偏光光に変換する機能を有し、前記投影部は、第２の偏光光の映像光を前記スクリーンの背面側に至るように出射するか、又は第１の偏光光の映像光を前記反射手段に至るように出射するように構成されていてもよい。
【００１０】
上記の構成であれば、前記投影部から第２の偏光光の映像光が前記スクリーンの背面側に至るように出射されると、この第２の偏光光は、第１光学手段（第２偏光光反射）→反射手段（第１偏光光化）→第１光学手段（第１偏光光透過）→スクリーンといった光路を実現する。また、前記投影部から第１の偏光光の映像光が前記反射手段に至るように出射されると、この第１の偏光光は、反射手段（第２偏光光化）→第１光学手段（第２偏光光反射）→反射手段（第１偏光光化）→第１光学手段（第１偏光光透過）→スクリーンといった光路を実現する。従って、スクリーンと反射手段との配置間隔を短くして装置の奥行きを小さくしつつ、映像光がスクリーンに至るまでの光路を長く稼ぐことが可能となる。そして、第１光学手段に至る第１の偏光光の映像光が僅かに反射し、この映像光が前記反射手段に至り、再び反射されたとしても、この反射映像光は、前記スクリーンから外れる方向に進むので、ゴースト現象を防止できる。
【００１１】
第１光学手段は、前述のごとく、第２の偏光光を反射するように構成されているものの、第２の偏光光を完全には反射し得ず、第２の偏光光の映像がスクリーンに表示されることに起因するゴースト現象が起こりうる。
【００１２】
そこで、第２の偏光光の映像光がスクリーンに向かうときの方向と、前記反射手段を経て得られる第１の偏光光の映像光がスクリーンに向かうときの方向とが互いに相違することに着目し、前記スクリーンの背面側に、前記第１の偏光光が到来する方向に対して光透過性を有し、他の方向に対して光不透過性を有するルーバー効果を有したライトコントロールフィルムを備える。これによれば、第２の偏光光の映像がスクリーンに表示されてしまうことによるゴースト現象を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、この実施の形態の背面投写型表示装置を示す概略構成図である。この背面投写型表示装置１は、筐体２、この筐体２の正面側に設けられた透過型の拡散スクリーン３、及び映像光を出射する投影装置４を備えて成る。
【００１５】
図２は、投影装置４の一例を示した構成図である。この投影装置４は、リフレクタ４１と、光源としてのメタルハライドランプ４２と、ＵＶ／ＩＲフィルタ４３と、コンデンサレンズ４４と、ＬＣＤパネル４５と、カラーフィルタ４６と、投影レンズ４７とをこの順に配置して成るものである。メタルハライドランプ４２から照射された白色光は、ＵＶ／ＩＲフィルタ４３を透過し、コンデンサレンズ４４で集光された後、ＬＣＤパネル４５に入射する。ＬＣＤパネル４５は、液晶層を挟み込むように入射側偏光板および出射側偏光板を備える成るものであり、当該ＬＣＤパネル４５に入射した光がこれを透過して映像光となるときには、特定の振動方向の偏光成分による映像光となる。
【００１６】
カラーフィルタ４６は、前記ＬＣＤパネル４５にマトリックス状に形成された赤色（Ｒ）用画素、緑色（Ｇ）用画素、及び青色（Ｂ）用画素にそれぞれ対応した赤色光フィルタ部、緑色光フィルタ部、及び青色光フィルタ部を有しており、ＬＣＤパネル４５を透過した白色の映像光をカラー映像光に変換する。投影レンズ４７は、前記カラーフィルタ４６にて得られたカラー映像光を拡大投影するようになっている。
【００１７】
そして、この実施の形態では、上述した投影装置４は、Ｓ偏光光の映像光（Ｓ偏光光は図１において一点鎖線で表している）をスクリーン３の背面側に向けて出射するようなっている。
【００１８】
スクリーン３の光入射面側（背面側）には、第１光学手段としての光分離手段８が設けられている。この光分離手段８は、Ｐ偏光光のみを透過してスクリーン３の背面側に投影表示する一方、その他の偏光光は反射する平面偏光ミラーで構成されている。従って、前記投影装置４からのＳ偏光光の映像光は、当該光分離手段８にて反射され、スクリーン３へは至らないようになっている。
【００１９】
反射手段７は、１／４波長板７１と全反射ミラー７２とから構成されており、前記の光分離手段８にて反射されたＳ偏光光の映像光をスクリーン３に向けて反射するように配置されている。前記光分離手段８にて反射されたＳ偏光光の映像光が反射手段７の１／４波長板７１を透過すると、その振動方向はＳ偏光光に対して４５°回転される。そして、この光が全反射ミラー７２に反射されて再び１／４波長板７１を透過すると、更に振動方向が４５°回転されることによりＰ偏光光（図１の実線参照）となる。即ち、Ｓ偏光光の映像光は、反射手段７にて反射されることでＰ偏光光の映像光に変換されることになる。
【００２０】
そして、Ｐ偏光光化された映像光は、スクリーン３に向けて進むが、このスクリーン３の光入射面側（背面側）に設けられている前記の光分離手段８は、前述のごとく、Ｐ偏光光は透過するので、Ｐ偏光光化された映像光は、スクリーン３に到達し、映像表示がなされることになる。
【００２１】
光分離手段８は、Ｐ偏光光化の映像光は透過するものの、その透過を完全には行えず、映像光は僅かに反射し（図の点線参照）、反射手段７へと進み、この反射手段７で再び反射される。このときの反射光路と反射手段７との成す角度ｘが、反射手段７とスクリーン３との成す角θ以下であれば（ｘ≦θ）、反射映像光（図１の点線参照）は、前記スクリーン３に平行か又はスクリーン３から遠ざかる方向に進むので、当該反射映像光がスクリーン３上に表示されることはなく、ゴースト現象の発生を防止できる。
【００２２】
ここで、図１に示しているように、前記反射手段７にて反射した映像光（図の実線参照）が前記スクリーン３に垂直な線Ｙを境に、反射手段７とスクリーン３との交わり側で当該スクリーン３に入射する構成である場合、その入射角度をｉ（ｆ）とし、このｉ（ｆ）と前記θとを用いて前記のｘ≦θを表すと、以下の第１式のごとくなり、この第１式を満たすように、反射手段７、スクリーン３、及び投影装置４の配置が設定される。なお、映像光は所定の広がり角をもってスクリーン３に至るため、スクリーン３のどの位置でも入射角度ｉ（ｆ）が同じという分けではない。
【００２３】
【数１】
ｉ（ｆ）≧９０°−２θ …第１式
【００２４】
一方、図３に示しているように、反射手段７にて反射した映像光が前記スクリーン３に垂直な線Ｙを境に、反射手段７とスクリーン３との反交わり側で当該スクリーン３に入射する構成である場合、その入射角度をｉ（ｂ）とし、このｉ（ｂ）と前記θとを用いて前記ｘ≦θを表すと、以下の第２式のごとくなり、この第２式を満たすように、反射手段７、スクリーン３、及び投影装置４の配置が設定される。
【００２５】
【数２】
ｉ（ｂ）≦２θ−９０° …第２式
【００２６】
また、上記の第１式や第２式を満足するのが望ましいことは勿論であるが、これらの式を満たす構成に限定するものではなく、反射映像光（点線）が前記スクリーン３に近づく方向に進むとしても、スクリーン３から外れて進むように構成されていれば、ゴースト現象を防止することが可能である。
【００２７】
また、この実施の形態では、映像光の偏光を利用することにより、スクリーン３と反射手段７との間の配置間隔を短くして装置の奥行きを小さくしつつ、映像光がスクリーン３に至るまでの光路を長く稼ぐことができる構成として図１の構成を示したが、このような映像光の偏光を利用する構成としては、これに限らず、投影装置４の光出射面側に映像光を反射手段７に向けて反射する全反射ミラーを設けるとともに投影装置４からＰ偏光光の映像光を出射するように構成し、前記全反射ミラー（Ｐ偏光光反射）→反射手段７（Ｓ偏光光化）→光分離手段８（Ｓ偏光光反射）→反射手段７（Ｐ偏光光化）→光分離手段８（Ｐ偏光光透過）→スクリーン３といった光路を実現する構成でもよい。また、映像光の偏光を利用しないタイプの構成においても、この発明を適用できることは勿論である。
【００２８】
光分離手段８は、Ｓ偏光光を反射するように構成されているものの、このＳ偏光光を完全には反射し得ず、Ｓ偏光光の映像が僅かにスクリーン３に至って表示されることに起因するゴースト現象が起こりうる。
【００２９】
そこで、前記投影装置４からの映像光がスクリーン３に入射するときの方向と、前記反射手段７を経て得られる映像光がスクリーン３に入射するときの方向とが互いに相違することに着目し、前記スクリーン３の背面側（スクリーン３と光分離手段８との間、又は光分離手段８の背面側）に、前記Ｐ偏光光の映像光が到来する方向に対して光透過性を有し、他の方向に対して光不透過性を有するルーバー効果を有したライトコントロールフィルムを備える。これによれば、Ｓ偏光光の映像がスクリーン３に表示されてしまうことに起因するゴースト現象を防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、いわゆるゴースト現象を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の背面投写型表示装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態の投影装置を示す構成図である。
【図３】この発明の反射手段にて反射した映像光がスクリーンに垂直な線Ｙを境に、反射手段とスクリーンとの反交わり側で当該スクリーンに入射する場合を示した説明図である。
【図４】従来の背面投写型表示装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 背面投写型表示装置
２ 筐体
３ スクリーン
４ 投影装置
５ 投影レンズ
７ 反射手段
７１ １／４波長板
７２ 全反射ミラー
８ 光分離手段

Claims (3)

1. 投影部からの映像光が反射手段にて反射してスクリーンの背面に入射するように構成されている背面投写型表示装置において、
   前記スクリーンと反射手段との成す角度をθ、前記反射手段にて反射した映像光が、前記スクリーンに垂直な線を境に前記反射手段とスクリーンとの交わり側で当該スクリーンに入射するときの入射角度をｉ（ｆ）とし、前記反射手段にて反射した映像光が、前記スクリーンに垂直な線を境に前記反射手段とスクリーンとの反交わり側で当該スクリーンに入射するときの入射角度をｉ（ｂ）とするとき、前記スクリーンへ入射する全ての光線に対し、ｉ（ｆ）≧９０°−２θの関係を満たすとともに、ｉ（ｂ）≦２θ−９０°の関係を満たすように構成されていることを特徴とする背面投写型表示装置。
2. 前記スクリーンの背面側に、第１の偏光光は透過し、第２の偏光光は反射する第１光学手段が設けられ、前記反射手段は、第１の偏光光は第２の偏光光に第２の偏光光は第１の偏光光に変換する機能を有し、前記投影部は、第２の偏光光の映像光を前記スクリーンの背面側に至るように出射するか、又は第１の偏光光の映像光を前記反射手段に至るように出射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の背面投写型表示装置。
3. 前記スクリーンの背面側に、前記第１の偏光光が到来する方向に対して光透過性を有し、他の方向に対して光不透過性を有するルーバー効果を有したライトコントロールフィルムを備えていることを特徴とする請求項２に記載の背面投写型表示装置。

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