JP2008175984A - Refractive Fresnel lens and rear projection display - Google Patents
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Abstract
【課題】迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制するようにライズ角を設定した屈折型フレネルレンズを提供する。
【解決手段】屈折型フレネルレンズのフレネル角60°〜65°の領域の少なくとも一部で、ライズ角を略17.5°以下にする。
【選択図】図6Provided is a refractive Fresnel lens in which a rise angle is set so as to suppress stray light from being emitted toward the front of the viewer.
A rise angle is set to approximately 17.5 ° or less in at least a part of a region having a Fresnel angle of 60 ° to 65 ° of a refractive type Fresnel lens.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、大画面且つ薄型の背面投射型表示装置のスクリーンに用いることが好適なフレネルレンズに関する。また本発明は、そうした屈折型フレネルレンズをスクリーンに用いた背面投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a Fresnel lens suitable for use in a screen of a large-screen and thin rear projection display device. The present invention also relates to a rear projection display device using such a refractive Fresnel lens as a screen.
画像表示装置の一種として、背面投射型表示装置(リアプロジェクションディスプレイ)が普及している。背面投射型表示装置は、CRT,LCD素子またはDLP(Digital Light Processing)素子等の映像光源から出射した映像光を拡大して透過型スクリーンに背面から投射し、透過型スクリーンの正面側から画像を見るようにしたものである。 As a kind of image display device, a rear projection display device (rear projection display) is widely used. A rear projection type display device enlarges image light emitted from a video light source such as a CRT, LCD element or DLP (Digital Light Processing) element and projects it from the rear side to a transmissive screen, and displays an image from the front side of the transmissive screen. It is what I watched.
背面投射型表示装置の透過型スクリーンには、通常、拡大投影される映像光を収束するためにフレネルレンズと、視野角を広げるためのレンチキュラーレンズとが用いられる。このうちフレネルレンズは、3次元的なレンズを同心円状に複数の円環形のレンズに分割して、それらの円環形レンズを平面的に配列した光学素子である。フレネルレンズには、屈折型(屈折を利用して光を収束するもの)と反射型(反射を利用して光を収束するもの)との2種類が存在している。 In general, a transmissive screen of a rear projection display device uses a Fresnel lens for converging video light to be magnified and a lenticular lens for widening the viewing angle. Of these, the Fresnel lens is an optical element in which a three-dimensional lens is concentrically divided into a plurality of annular lenses, and these annular lenses are arranged in a plane. There are two types of Fresnel lenses: a refraction type (one that converges light using refraction) and a reflection type (one that converges light using reflection).
近年、背面投射型表示装置に対しては、大画面化・薄型化の要求がますます高くなっている。その要求を満たすため、背面投射型表示装置内の光学系には、その光軸が画面中心(透過型スクリーンのスクリーン面の中心)と一致しない偏心光学系が用いられるようになっている。それに伴い、透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズも、円環形レンズの全体を用いるのではなく、円環の中心から見て片側部分(半円状の部分)のみを用いた構造になっており、且つ、像高が高くなっている。 In recent years, there has been an increasing demand for rear projection display devices with larger screens and thinner screens. In order to satisfy this requirement, an eccentric optical system whose optical axis does not coincide with the center of the screen (the center of the screen surface of the transmissive screen) is used for the optical system in the rear projection display device. Along with that, the Fresnel lens used for the transmissive screen has a structure using only one side part (semicircular part) as seen from the center of the ring, rather than using the whole annular lens. In addition, the image height is high.
屈折型のフレネルレンズでは、映像光を観察者側に出射するレンズで一部の光が反射されて迷光となり、その迷光が基材面で反射されて観察者側に出射されることにより、2重像(ゴースト)が発生する。例えば下記の特許文献1の段落0013には、低像高の(円環状レンズの全体を用いた)屈折型フレネルレンズにおける迷光の発生の原理が記載されている。 In a refractive type Fresnel lens, a part of light is reflected by a lens that emits image light to the observer side to become stray light, and the stray light is reflected by the substrate surface and emitted to the observer side. A double image (ghost) is generated. For example, paragraph 0013 of Patent Document 1 below describes the principle of stray light generation in a refractive Fresnel lens having a low image height (using the entire annular lens).
そして、像高の高い(半円部分のみを用いた)屈折型フレネルレンズの場合には、像高の増加につれてフレネル角が大きくなり、フレネル角60°〜65°の領域で、迷光が観察者側に正面に向けて(出射角0°前後で)出射されるので、特に2重像が認識されやすくなってしまう。図1は、このフレネル角60°〜65°の領域での迷光の発生の様子を示す図である。屈折型フレネルレンズ50の1個のレンズ52aのフレネル面で一部の光が反射されて迷光となり、その迷光が、レンズ52aとその隣のレンズ52b,52cとの合計3つのレンズを通過した後、フレネルレンズ50の基材面51で再度反射されて、観察者側に正面に向けて出射されている。
In the case of a refractive Fresnel lens having a high image height (using only a semicircular portion), the Fresnel angle increases as the image height increases, and stray light is observed in the region where the Fresnel angle is 60 ° to 65 °. Since the light is emitted toward the front side (at an emission angle of about 0 °), a double image is particularly easily recognized. FIG. 1 is a diagram showing how stray light is generated in the region where the Fresnel angle is 60 ° to 65 °. After a part of light is reflected by the Fresnel surface of one
一方、従来、屈折型フレネルレンズのライズ角(図2に示すように、光を出射するフレネル面とは反対側のライズ面とフレネルレンズの法線とがなす角度)は、主光線がライズ面に当たらない(光線がケラレない)ようにレンズ内角と等しい角度に設定されるか、または、レンズ形状の量産余裕度を考慮してレンズ内角よりも0°〜5°程度小さい角度に設定されていた。図3には、この従来のライズ角の設定の様子を示しており、ライズ角をレンズ内角と等しく設定した場合のフレネル角とライズ角との対応関係を破線aで示し、ライズ角をレンズ内角よりも0°〜5°程度小さく設定した場合のフレネル角とライズ角との対応関係を実線bで示している。 On the other hand, the rise angle of a conventional refractive Fresnel lens (as shown in FIG. 2, the angle formed between the rise surface opposite to the Fresnel surface that emits light and the normal of the Fresnel lens) is the principal ray of the rise surface. Is set to an angle equal to the lens internal angle so that the light does not fall on (no vignetting), or is set to an angle that is 0 ° to 5 ° smaller than the lens internal angle in consideration of the mass production margin of the lens shape. It was. FIG. 3 shows how the conventional rise angle is set. The correspondence between the Fresnel angle and the rise angle when the rise angle is set equal to the lens internal angle is indicated by a broken line a, and the rise angle is the lens internal angle. The solid line b shows the correspondence between the Fresnel angle and the rise angle when the angle is set smaller than 0 ° to 5 °.
また、従来、ホワイトユニフォーミティの低下によってスクリーンに生じる着色を解消する目的で屈折型フレネルレンズのライズ角を意図的に設定する技術も提案されていた(特許文献2)。 Conventionally, a technique for intentionally setting the rise angle of a refractive Fresnel lens has also been proposed for the purpose of eliminating coloring that occurs on the screen due to a decrease in white uniformity (Patent Document 2).
しかし、屈折型フレネルレンズのライズ角と、図1に示したような観察者側に正面に向けて出射される迷光との関係に着目した技術は、従来提案されていなかった。 However, a technique that focuses on the relationship between the rise angle of the refractive Fresnel lens and stray light emitted toward the front of the viewer as shown in FIG. 1 has not been proposed.
本発明は、上述の点に鑑み、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制するようにライズ角を設定した屈折型フレネルレンズや、そうした屈折型フレネルレンズを透過型スクリーンに用いた背面投射型表示装置を提供することを課題とする。 In view of the above-described points, the present invention provides a refractive Fresnel lens in which a rise angle is set so as to suppress stray light from being emitted toward the front toward the viewer, and such a refractive Fresnel lens as a transmission screen. It is an object of the present invention to provide a used rear projection display device.
上記課題を解決するため、本発明に係る第1の屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域の少なくとも一部で、ライズ角が略17.5°以下のレンズ形状を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the first refractive Fresnel lens according to the present invention has a lens shape having a rise angle of approximately 17.5 ° or less in at least a part of a region having a Fresnel angle of 60 ° to 65 °. It is characterized by.
この屈折型フレネルレンズでは、後述するように、フレネル角60°〜65°の領域の1個のレンズのフレネル面で反射された迷光が、そのレンズを含む合計3つのレンズを通過する光線と、そのレンズを含む合計4つのレンズを通過する光線とに分割される。これにより、基材面で反射されて観察者側に出射される迷光は、正面に向いた迷光と正面以外に向いた迷光との2方向に分かれるので、フレネル角60°〜65°の領域で、観察者側に正面に向けて出射される迷光が減少する。したがって、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制することができる。 In this refractive Fresnel lens, as will be described later, stray light reflected by the Fresnel surface of one lens in a region having a Fresnel angle of 60 ° to 65 ° passes through a total of three lenses including the lens, It is divided into rays that pass through a total of four lenses including that lens. Thereby, the stray light reflected on the substrate surface and emitted to the observer side is divided into two directions of stray light directed to the front and stray light directed to other than the front, and therefore, in a region having a Fresnel angle of 60 ° to 65 °. , Stray light emitted toward the front of the viewer is reduced. Therefore, it is possible to suppress stray light from being emitted toward the front side toward the viewer.
次に、本発明に係る第2の屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさが、不連続に減少するように切り換わっていることを特徴とする。 Next, the second refractive Fresnel lens according to the present invention is characterized in that the rise angle is switched so as to discontinuously decrease within the region of the Fresnel angle of 60 ° to 65 °. To do.
この屈折型フレネルレンズでは、後述するように、フレネル角60°〜65°の領域で、迷光の出射角が、観察者側に正面に向けて出射される角度範囲を跳ばすようにして不連続に切り換わる。したがって、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制することができる。 In this refracting type Fresnel lens, as will be described later, the stray light emission angle is discontinuous in the region of the Fresnel angle of 60 ° to 65 ° so as to jump the angle range emitted toward the front to the observer side. Switch to. Therefore, it is possible to suppress stray light from being emitted toward the front side toward the viewer.
次に、本発明に係る第3の屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角が漸減していることを特徴とする。 Next, the third refractive Fresnel lens according to the present invention is characterized in that the rise angle gradually decreases as the Fresnel angle increases in the region of the Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
この屈折型フレネルレンズでは、後述するように、フレネル角60°〜65°の領域のうち、迷光が観察者側に正面に向けて出射される領域が狭くなる。したがって、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制することができる。 In this refracting Fresnel lens, as will be described later, the region where stray light is emitted toward the front of the viewer becomes narrower among regions having a Fresnel angle of 60 ° to 65 °. Therefore, it is possible to suppress stray light from being emitted toward the front side toward the viewer.
次に、本発明に係る第1の背面投射型表示装置は、
映像光源と、
屈折型フレネルレンズを用いた透過型スクリーンと、
前記映像光源からの映像光を前記透過型スクリーンに背面から投射する光学系と
を有する背面投射型表示装置において、
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域の少なくとも一部で、ライズ角が略17.5°以下のレンズ形状を有する
ことを特徴とする。
Next, a first rear projection type display device according to the present invention is provided.
An image light source,
A transmissive screen using a refractive Fresnel lens;
In a rear projection type display device having an optical system for projecting image light from the image light source to the transmission screen from the back side,
The refractive Fresnel lens has a lens shape having a rise angle of approximately 17.5 ° or less in at least a part of a region having a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
また、本発明に係る第2の背面投射型表示装置は、
映像光源と、
屈折型フレネルレンズを用いた透過型スクリーンと、
前記映像光源からの映像光を前記透過型スクリーンに背面から投射する光学系と
を有する背面投射型表示装置において、
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさが、不連続に減少するように切り換わっている
ことを特徴とする。
Moreover, the second rear projection display device according to the present invention includes:
An image light source,
A transmissive screen using a refractive Fresnel lens;
In a rear projection type display device having an optical system for projecting image light from the image light source to the transmission screen from the back side,
The refractive Fresnel lens is characterized in that the rise angle is switched so as to decrease discontinuously within a region of a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
また、本発明に係る第3の背面投射型表示装置は、
映像光源と、
屈折型フレネルレンズを用いた透過型スクリーンと、
前記映像光源からの映像光を前記透過型スクリーンに背面から投射する光学系と
を有する背面投射型表示装置において、
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角が漸減している
ことを特徴とする。
The third rear projection display device according to the present invention is
An image light source,
A transmissive screen using a refractive Fresnel lens;
In a rear projection type display device having an optical system for projecting image light from the image light source to the transmission screen from the back side,
The refractive type Fresnel lens is characterized in that the rise angle gradually decreases as the Fresnel angle increases within a range of the Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
これらの背面投射型表示装置は、それぞれ前述の本発明に係る屈折型フレネルレンズを透過型スクリーンに用いたものであり、屈折型フレネルレンズから観察者側に正面に向けた迷光の出射が抑制されるので、この迷光を原因とする2重像の発生を抑制することができる。 Each of these rear projection display devices uses the above-described refractive Fresnel lens according to the present invention for a transmission screen, and emission of stray light from the refractive Fresnel lens toward the front is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the generation of a double image caused by this stray light.
本発明に係る屈折型フレネルレンズによれば、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制することができるという効果が得られる。また、本発明に係る背面投射型表示装置によれば、透過型スクリーンに用いた屈折型フレネルレンズから観察者側に正面に向けた迷光の出射が抑制されるので、この迷光を原因とする2重像の発生を抑制することができるという効果が得られる。 According to the refractive type Fresnel lens according to the present invention, it is possible to suppress the stray light from being emitted toward the front side toward the observer side. Further, according to the rear projection type display device according to the present invention, the stray light emitted from the refractive Fresnel lens used in the transmission screen toward the front side is suppressed from being emitted to the front side, so that this stray light causes 2 The effect that generation | occurrence | production of a multiple image can be suppressed is acquired.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて具体的に説明する。図4は、本発明を適用した背面投射型表示装置の光学系の概要を示す図である。この背面投射型表示装置1の内部には、光学エンジン2と、ミラー3,4とが設けられている。また、背面投射型表示装置1の前面(図の右側の面)には、透過型スクリーン5が配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing an outline of an optical system of a rear projection display device to which the present invention is applied. An
光学エンジン2内には、図示は省略するが、映像光源(光源であるランプと、このランプからの光を映像データに応じて変調するLCDパネル等の光変調素子)と、この映像光源からの映像光を投射する投射レンズとが設けられている。光学エンジン2内の投射レンズから投射された映像光は、ミラー3,4で順次反射・拡大され、透過型スクリーン5に背面から投射されて、透過型スクリーン5から背面投射型表示装置1の前方に出射される。
In the
この背面投射型表示装置1内部の光学系(光学エンジン2内の投射レンズとミラー3,4)は、その光軸が画面中心(透過型スクリーンのスクリーン面の中心)と一致しない偏心光学系である。 The optical system (projection lens and mirrors 3 and 4 in the optical engine 2) inside the rear projection display device 1 is an eccentric optical system whose optical axis does not coincide with the screen center (the center of the screen surface of the transmission screen). is there.
図5は、透過型スクリーン5の構造の概要を示す図である。このうち図5(a)は、透過型スクリーン5の断面構造を示している、透過型スクリーン5は、光源側(図4のミラー4の側)に屈折型フレネルレンズ10を有し、その反対側(観察者側)に、水平方向の視野角を広げるためのレンチキュラーレンズ20を有している。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of the structure of the
図5(b)は、屈折型フレネルレンズ10を観察者側から見た図である。屈折型フレネルレンズ10は、3次元的なレンズを同心円状に分割した円環形レンズの全体を用いるのではなく、円環の中心から見て片側部分(半円状の部分)のみを用いた構造になっている。
FIG. 5B is a view of the
次に、この屈折型フレネルレンズ10でのライズ角の設定について説明する。図6は、本発明に係る第1の屈折型フレネルレンズに対応する屈折型フレネルレンズ10のライズ角の設定例を示す図である。この図6では、図3に示した従来のライズ角の設定の様子を図3と同じく破線a及び実線bで示すとともに、屈折型フレネルレンズ10でのライズ角の設定の様子(フレネル角とライズ角との対応関係)を実線cで示している。
Next, setting of the rise angle in the
従来の場合には、破線a,実線bのように、フレネル角60°〜65°の領域で、ライズ角が22.5°以上になっている。これに対し、屈折型フレネルレンズ10では、フレネル角60°〜65°の領域の全てで、ライズ角が10°〜15°の範囲に収まっている。
In the conventional case, as shown by the broken line a and the solid line b, the rise angle is 22.5 ° or more in the region where the Fresnel angle is 60 ° to 65 °. On the other hand, in the refractive
図7は、ライズ角を図6のように設定した屈折型フレネルレンズ10のフレネル角60°〜65°の領域でのレンズ形状及び光線経路(図7(b))を、図1に示した従来の屈折型フレネルレンズのレンズ形状及び光線経路(図7(a))と対比させて示す図である。
FIG. 7 shows the lens shape and ray path (FIG. 7B) in the region of the
従来の場合には、図7(a)のように、フレネル角60°〜65°の領域の1個のレンズ52aのフレネル面で反射された迷光が、全て、レンズ52aを含む合計3つのレンズ52a〜52cを通過する。その結果、図1に示したように、その迷光が、基材面51で反射された後、全て観察者側に正面に向けて出射される。
In the conventional case, as shown in FIG. 7A, all the stray light reflected by the Fresnel surface of one
これに対し、屈折型フレネルレンズ10では、図7(b)のように、フレネル角60°〜65°の領域の1個のレンズ12aのフレネル面で反射された迷光が、レンズ12aを含む合計3つのレンズ12a〜12cを通過する光線と、レンズ12aを含む合計4つのレンズ12a〜12dを通過する光線とに分割される。図8は、この迷光の分割の様子(図8(b))を、従来の場合(図8(a))と対比させて示す図である。このうち、4つのレンズ12a〜12dを通過する迷光は、観察者側に斜め方向に向けて出射されるようになる。
On the other hand, in the refractive
このように、基材面11で反射されて観察者側に出射される迷光が、正面に向いた迷光と正面以外に向いた迷光との2方向に分かれるので、フレネル角60°〜65°の領域で、観察者側に正面に向けて出射される迷光が減少する。したがって、フレネル角60°〜65°の領域で、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることが抑制される。
As described above, the stray light reflected by the
これにより、ライズ角を図6のように設定した屈折型フレネルレンズ10を透過型スクリーン5に用いた背面投射型表示装置1では、屈折型フレネルレンズ10のフレネル角60°〜65°の領域から観察者側に正面に向けて出射される迷光が減少するので、この迷光を原因とする2重像の発生が抑制される。
As a result, in the rear projection display device 1 using the
なお、本発明者は、フレネル角:64°、透過型スクリーンへの映像光の入射角:48°という条件のもとで、ライズ角を5°〜25°程度の範囲で変化させながら、この迷光の分割の比率を測定した。図9(a)はその測定結果を示すグラフであり、縦軸の数値は、図9(b)のように1個のレンズのフレネル面で反射された迷光全体を100%としたときの、そのレンズを含む合計3つのレンズを通過する迷光(すなわち観察者側に正面に向けて出射される迷光)の比率である。 The inventor changed the rise angle in the range of about 5 ° to 25 ° under the condition of the Fresnel angle: 64 ° and the incident angle of the image light on the transmission screen: 48 °. The ratio of stray light splitting was measured. FIG. 9A is a graph showing the measurement results, and the numerical values on the vertical axis represent the total stray light reflected by the Fresnel surface of one lens as shown in FIG. This is the ratio of stray light that passes through a total of three lenses including the lens (that is, stray light emitted toward the front side toward the viewer).
このグラフに表れているように、ライズ角が概ね17.5°以下になると、3つのレンズを通過する迷光が40%以下に減少するので、観察者側に正面に向けて出射される迷光がかなり減少する。 As shown in this graph, when the rise angle is approximately 17.5 ° or less, the stray light passing through the three lenses is reduced to 40% or less. Therefore, stray light emitted toward the front side on the viewer side is reduced. It decreases considerably.
また、本発明者は、このようにライズ角を変化させながら、背面投射型表示装置に実装してクロスハッチ(格子状のパターン)を表示させて、感応評価を行った。図10は、その評価結果を示す図である。ライズ角が25°や22.5°の場合(図6に破線aや実線bで示した従来の場合)には感応評価の結果が良くなかったが、ライズ角が20°の場合には幾分改善された。そして、ライズ角が17.5°,15°,10°の場合にはそれぞれ感応評価の結果が良くなった。 In addition, the present inventor performed the sensitive evaluation by mounting on a rear projection display device and displaying a cross hatch (lattice pattern) while changing the rise angle in this way. FIG. 10 is a diagram showing the evaluation results. When the rise angle was 25 ° or 22.5 ° (conventional case indicated by the broken line a or the solid line b in FIG. 6), the result of the sensitivity evaluation was not good, but when the rise angle was 20 °, Min was improved. When the rise angle was 17.5 °, 15 °, and 10 °, the results of the sensitivity evaluation were improved.
このように、ライズ角を概ね17.5°以下にすれば、観察者側に正面に向けて出射される迷光がかなり減少して、感応評価の結果が良くなる。したがって、図6の例ではフレネル角60°〜65°の領域でのライズ角を10°〜15°の範囲に収めているが、フレネル角60°〜65°の領域でライズ角を略17.5°以下にしてもよい。 Thus, if the rise angle is set to approximately 17.5 ° or less, the stray light emitted toward the front of the observer is considerably reduced, and the result of the sensitivity evaluation is improved. Therefore, in the example of FIG. 6, the rise angle in the region where the Fresnel angle is 60 ° to 65 ° is within the range of 10 ° to 15 °, but the rise angle is approximately 17 in the region where the Fresnel angle is 60 ° to 65 °. You may make it 5 degrees or less.
また、フレネル角60°〜65°の領域の全てではなく、フレネル角60°〜65°の領域の少なくとも一部でライズ角を略17.5°以下にすれば、その部分では、観察者側に正面に向けて出射される迷光をかなり減少させて、感応評価の結果を良くすることができる。
Further, if the rise angle is set to approximately 17.5 ° or less in at least a part of the region of the
図9にはライズ角を10°以下にした場合の測定結果も示しているが、ライズ角を10°以下にすると、屈折型フレネルレンズのレンズ先端角が鋭角になることから、屈折型フレネルレンズ成形用の金型を製造する際に切削バイトが欠けてしまうなどの製造プロセス上の問題が発生しやすくなる。そうした問題を避ける点からは、フレネル角60°〜65°の領域でのライズ角を、略17.5°以下、且つ10°以上にすることが望ましい。 FIG. 9 also shows the measurement results when the rise angle is 10 ° or less. When the rise angle is 10 ° or less, the lens tip angle of the refractive Fresnel lens becomes an acute angle. When manufacturing a mold for molding, problems in the manufacturing process such as a cutting tool being chipped tend to occur. In order to avoid such a problem, it is desirable that the rise angle in the region where the Fresnel angle is 60 ° to 65 ° is approximately 17.5 ° or less and 10 ° or more.
次に、図11は、本発明に係る第2の屈折型フレネルレンズに対応する屈折型フレネルレンズ10のライズ角の設定例を示す図である。この図11では、図3に示した従来のライズ角の設定の様子を図3と同じく破線a及び実線bで示すとともに、屈折型フレネルレンズ10でのライズ角の設定の様子(フレネル角とライズ角との対応関係)を実線dと破線d´とで2通り示している。
Next, FIG. 11 is a diagram showing a setting example of the rise angle of the
従来の場合には、破線a,実線bのように、フレネルレンズの全ての領域で、フレネル角の増加につれてライズ角が漸増している。これに対し、屈折型フレネルレンズ10では、フレネル角60°以下の領域ではフレネル角の増加につれてライズ角が漸増している(ここでは実線bと全く同じに漸増している)が、フレネル角60°〜65°の領域内で、実線dや破線d´のように、ライズ角の大きさが、22.5°まで増加した状態から、不連続に15°以下に切り換わっており、その後はフレネル角の増加につれて漸増している。
In the conventional case, as shown by the broken line a and the solid line b, the rise angle gradually increases as the Fresnel angle increases in all regions of the Fresnel lens. On the other hand, in the
図12は、ライズ角を図11のように設定した屈折型フレネルレンズ10におけるフレネル角と迷光の出射角との関係を、従来の場合と対比させて示す図であり、実線b,実線d,破線d´はそれぞれ図11の実線b,実線d,破線d´と対応している。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the Fresnel angle and the stray light emission angle in the
ライズ角を従来のように図11の実線bのように設定した場合には、図12に表れているように、フレネル角62.5°〜65°の領域で、迷光の出射角が−5°〜5°(すなわち観察者側に概ね正面に向けて出射される角度範囲)になっている。 When the rise angle is set as shown by the solid line b in FIG. 11 as in the prior art, as shown in FIG. 12, the emission angle of stray light is −5 in the region where the Fresnel angle is 62.5 ° to 65 °. It is an angle of 5 to 5 degrees (that is, an angle range that is emitted toward the front of the observer substantially toward the front).
これに対し、屈折型フレネルレンズ10では、図12に表れているように、フレネル角60°〜65°の領域内で、迷光の出射角が、−5°〜5°(観察者側に概ね正面に向けて出射される角度範囲)を跳ばすようにして不連続に切り換わっている。これにより、フレネル角60°〜65°の領域で、迷光が観察者側に正面に向けて出射されなくなる。
On the other hand, in the refraction
これにより、ライズ角を図11のように設定した屈折型フレネルレンズ10を透過型スクリーン5に用いた背面投射型表示装置1では、屈折型フレネルレンズ10のフレネル角60°〜65°の領域から迷光が観察者側に正面に向けて出射されなくなるので、この迷光を原因とする2重像の発生が抑制される。
Thereby, in the rear projection type display device 1 using the refractive
なお、図11の例では、フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさを不連続に15°以下に切り換えている。しかし、図10に示したように、ライズ角が概ね17.5°以下であれば感応評価の結果が良くなるので、フレネル角60°〜65°の領域内でライズ角の大きさを不連続に17.5°に切り換えるようにしてもよい。あるいは、フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさを17.5°以上の値に不連続に減少させるように切り換えてもよい。それらの場合にも、ライズ角の大きさの不連続な減少の度合いに応じた分だけ、迷光が観察者側に正面に向けて出射される角度範囲を跳ばすことができるので、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制することができる。 In the example of FIG. 11, the rise angle is discontinuously switched to 15 ° or less within the region of the Fresnel angle of 60 ° to 65 °. However, as shown in FIG. 10, if the rise angle is approximately 17.5 ° or less, the result of the sensitivity evaluation is improved. Therefore, the size of the rise angle is discontinuous in the region where the Fresnel angle is 60 ° to 65 °. It may be switched to 17.5 °. Or you may switch so that the magnitude | size of a rise angle may be decreased to the value of 17.5 degrees or more discontinuously within the area | region of Fresnel angles 60 degrees-65 degrees. Even in those cases, stray light can be skipped by an angle range in which stray light is emitted toward the viewer toward the front by an amount corresponding to the degree of discontinuous decrease in the rise angle. It can suppress that it radiate | emits toward a person's side toward the front.
次に、図13は、本発明に係る第3の屈折型フレネルレンズに対応する屈折型フレネルレンズ10のライズ角の設定例を示す図である。この図13では、図3に示した従来のライズ角の設定の様子を図3と同じく破線a及び実線bで示すとともに、屈折型フレネルレンズ10でのライズ角の設定の様子(フレネル角とライズ角との対応関係)を実線eで示している。
Next, FIG. 13 is a diagram showing a setting example of the rise angle of the
従来の場合には、破線a,実線bのように、フレネルレンズの全ての領域で、フレネル角の増加につれてライズ角が漸増している。これに対し、屈折型フレネルレンズ10では、フレネル角60°以下の領域ではフレネル角の増加につれてライズ角が漸増している(ここでは実線bと全く同じに漸増している)が、フレネル角60°〜65°の領域内で、実線eのように、ライズ角が、22.5°まで増加した状態から、フレネル角の増加につれて15°以下にまで漸減しており、その後はフレネル角の増加につれて漸増している。
In the conventional case, as shown by the broken line a and the solid line b, the rise angle gradually increases as the Fresnel angle increases in all regions of the Fresnel lens. On the other hand, in the
図14は、ライズ角を図13のように設定した屈折型フレネルレンズ10におけるフレネル角と迷光の出射角との関係を、従来の場合と対比させて示す図であり、実線b,実線eはそれぞれ図13の実線b,実線eと対応している。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the Fresnel angle and the stray light emission angle in the
ライズ角を従来のように図13の実線bのように設定した場合には、図14に表れているように、フレネル角62.5°〜65°の領域で、迷光の出射角が−5°〜5°(すなわち観察者側に概ね正面に向けて出射される角度範囲)になっている。 When the rise angle is set as shown by the solid line b in FIG. 13 as in the prior art, as shown in FIG. 14, the emission angle of stray light is −5 in the region of Fresnel angle 62.5 ° to 65 °. It is an angle of 5 to 5 degrees (that is, an angle range that is emitted toward the front of the observer substantially toward the front).
これに対し、屈折型フレネルレンズ10では、図14に表れているように、フレネル角62.5°〜63°余りの領域でのみ、迷光の出射角が−5°〜5°(観察者側に概ね正面に向けて出射される角度範囲)になっている。すなわち、フレネル角60°〜65°の領域のうち、迷光が観察者側に正面に向けて出射される領域が狭くなっている。したがって、フレネル角60°〜65°の領域で、迷光が観察者側に正面に向けて出射されることが抑制される。
On the other hand, in the refractive
これにより、ライズ角を図13のように設定した屈折型フレネルレンズ10を透過型スクリーン5に用いた背面投射型表示装置1では、屈折型フレネルレンズ10のフレネル角60°〜65°の領域のうち迷光が観察者側に正面に向けて出射される領域が狭くなるので、この迷光を原因とする2重像の発生が抑制される。
As a result, in the rear projection display device 1 using the
なお、図13の例では、フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角を15°以下まで漸減させている。しかし、図10に示したように、ライズ角を概ね17.5°以下にすれば感応評価の結果が良くなるので、フレネル角60°〜65°の領域内でフレネル角の増加につれてライズ角を略17.5°以下まで漸減させるようにしてもよい。あるいは、フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角を17.5°以上の値にまで漸減させるようにしてもよい。それらの場合にも、ライズ角の減少の大きさに応じた分だけ、迷光が観察者側に正面に向けて出射される領域を狭くすることができるので、やはり迷光が観察者側に正面に向けて出射されることを抑制することができる。
In the example of FIG. 13, the rise angle is gradually reduced to 15 ° or less as the Fresnel angle increases within the region of the
また、以上の例では、本発明に係る屈折型フレネルレンズを背面投射型表示装置の透過型スクリーンに用いているが、本発明に係る屈折型フレネルレンズは背面投射型表示装置の透過型スクリーン以外の用途にも用いてよい。 In the above example, the refractive Fresnel lens according to the present invention is used for the transmission screen of the rear projection display device. However, the refractive Fresnel lens according to the present invention is other than the transmission screen of the rear projection display device. It may also be used for other applications.
1 背面投射型表示装置、 2 光学エンジン、 3 ミラー、 4 ミラー、 5 透過型スクリーン、 10 屈折型フレネルレンズ、 11 屈折型フレネルレンズの基材面、 12a〜12d 屈折型フレネルレンズの個々のレンズ、 20 レンチキュラーレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rear projection type display apparatus, 2 Optical engine, 3 Mirror, 4 Mirror, 5 Transmission type screen, 10 Refraction type Fresnel lens, 11 Base material surface of refraction type Fresnel lens, 12a-12d Individual lens of refraction type Fresnel lens, 20 Lenticular lens
Claims (10)
フレネル角60°〜65°の領域の少なくとも一部で、ライズ角が略17.5°以下のレンズ形状を有することを特徴とする屈折型フレネルレンズ。 In refraction type Fresnel lens,
A refractive Fresnel lens having a lens shape having a rise angle of approximately 17.5 ° or less in at least a part of a region having a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさが、不連続に減少するように切り換わっていることを特徴とする屈折型フレネルレンズ。 In refraction type Fresnel lens,
A refraction type Fresnel lens, wherein the rise angle is switched so as to discontinuously decrease within a region of a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさが、不連続に略17.5°以下に減少するように切り換わっていることを特徴とする屈折型フレネルレンズ。 The refractive Fresnel lens according to claim 2,
A refractive Fresnel lens, wherein the rise angle is switched so as to be discontinuously reduced to approximately 17.5 ° or less within a region of a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角が漸減していることを特徴とする屈折型フレネルレンズ。 In refraction type Fresnel lens,
A refractive Fresnel lens characterized in that a rise angle gradually decreases as the Fresnel angle increases within a region of a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角が略17.5°以下にまで漸減していることを特徴とする屈折型フレネルレンズ。 The refractive Fresnel lens according to claim 4,
A refractive Fresnel lens characterized in that the rise angle gradually decreases to approximately 17.5 ° or less as the Fresnel angle increases within a region of the Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
屈折型フレネルレンズを用いた透過型スクリーンと、
前記映像光源からの映像光を前記透過型スクリーンに背面から投射する光学系と
を有する背面投射型表示装置において、
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域の少なくとも一部で、ライズ角が略17.5°以下のレンズ形状を有する
ことを特徴とする背面投射型表示装置。 An image light source,
A transmissive screen using a refractive Fresnel lens;
In a rear projection type display device having an optical system for projecting image light from the image light source to the transmission screen from the back side,
The refraction type Fresnel lens is a rear projection display device characterized by having a lens shape with a rise angle of approximately 17.5 ° or less in at least a part of a region having a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
屈折型フレネルレンズを用いた透過型スクリーンと、
前記映像光源からの映像光を前記透過型スクリーンに背面から投射する光学系と
を有する背面投射型表示装置において、
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさが、不連続に減少するように切り換わっている
ことを特徴とする背面投射型表示装置。 An image light source,
A transmissive screen using a refractive Fresnel lens;
In a rear projection type display device having an optical system for projecting image light from the image light source to the transmission screen from the back side,
The refraction type Fresnel lens is a rear projection type display device, wherein the rise angle is switched so as to discontinuously decrease within a region of a Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、ライズ角の大きさが、不連続に略17.5°以下に減少するように切り換わっている
ことを特徴とする背面投射型表示装置。 The refractive Fresnel lens according to claim 7,
The refraction type Fresnel lens has a rear surface characterized in that the rise angle is discontinuously switched to approximately 17.5 ° or less within a region of Fresnel angle of 60 ° to 65 °. Projection display device.
屈折型フレネルレンズを用いた透過型スクリーンと、
前記映像光源からの映像光を前記透過型スクリーンに背面から投射する光学系と
を有する背面投射型表示装置において、
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角が漸減している
ことを特徴とする背面投射型表示装置。 An image light source,
A transmissive screen using a refractive Fresnel lens;
In a rear projection type display device having an optical system for projecting image light from the image light source to the transmission screen from the back side,
The refraction type Fresnel lens has a rise angle that gradually decreases as the Fresnel angle increases in a region of Fresnel angle of 60 ° to 65 °.
前記屈折型フレネルレンズは、フレネル角60°〜65°の領域内で、フレネル角の増加につれてライズ角が略17.5°以下にまで漸減している
ことを特徴とする背面投射型表示装置。 The refractive Fresnel lens according to claim 9,
The refraction type Fresnel lens is a rear projection type display device characterized in that the rise angle is gradually reduced to approximately 17.5 ° or less as the Fresnel angle increases within the Fresnel angle range of 60 ° to 65 °.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007008334A JP2008175984A (en) | 2007-01-17 | 2007-01-17 | Refractive Fresnel lens and rear projection display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007008334A JP2008175984A (en) | 2007-01-17 | 2007-01-17 | Refractive Fresnel lens and rear projection display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008175984A true JP2008175984A (en) | 2008-07-31 |
Family
ID=39703062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007008334A Pending JP2008175984A (en) | 2007-01-17 | 2007-01-17 | Refractive Fresnel lens and rear projection display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008175984A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014191285A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Shimadzu Corp | Rear projection type display apparatus and fresnel lens used for the same |
-
2007
- 2007-01-17 JP JP2007008334A patent/JP2008175984A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014191285A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Shimadzu Corp | Rear projection type display apparatus and fresnel lens used for the same |
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