(57)【要約】【課題】簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを提供すること。【解決手段】複数の構造体１３と、光を透過させる透過層１４と、光を反射させる反射部１５と、を有し、構造体１３は、第１の偏光方向の第１偏光についての屈折率と、第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、透過層１４は、第１偏光についての屈折率と第２偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、構造体１３の第１偏光についての屈折率が、透過層１４の第１偏光についての屈折率より小さく、かつ、透過層１４の第１偏光についての屈折率と、構造体１３の第１偏光についての屈折率との差が、透過層１４の第２偏光についての屈折率と、構造体１３の第２偏光についての屈折率との差よりも大きい。【選択図】図１
2010197783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に並列させた複数の構造体と、
前記構造体へ入射する光を透過させる透過層と、
前記透過層及び前記構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、
前記構造体は、第１の偏光方向の第１偏光についての屈折率と、前記第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、
前記透過層は、前記第１偏光についての屈折率と前記第２偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、
前記構造体の前記第１偏光についての屈折率が、前記透過層の前記第１偏光についての屈折率より小さく、かつ、前記透過層の前記第１偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第１偏光についての屈折率との差が、前記透過層の前記第２偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第２偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記反射部は、前記界面で全反射した前記第１偏光の成分を反射させることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記界面を通過した前記第２偏光の成分を吸収する光吸収部を有することを特徴とする請求項２に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記反射部は、前記界面を通過した前記第２偏光の成分を反射させることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記界面で全反射した前記第１偏光の成分を吸収する光吸収部を有することを特徴とする請求項４に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記反射部は、金属部材を用いて構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記反射部は、反射させる光を散乱させる散乱構造を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項８】
平面上に並列させた複数の構造体と、
前記構造体へ入射する光を透過させる透過層と、
前記透過層及び前記構造体の界面を経て進行する光を散乱させる散乱構造と、
前記構造体を透過した光を吸収する光吸収部と、を有し、
前記構造体は、第１の偏光方向の第１偏光についての屈折率と、前記第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、
前記透過層は、前記第１偏光についての屈折率と前記第２偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、
前記構造体の前記第１偏光についての屈折率が、前記透過層の前記第１偏光についての屈折率より小さく、かつ、前記透過層の前記第１偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第１偏光についての屈折率との差が、前記透過層の前記第２偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第２偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とするスクリーン。
【請求項９】
前記界面は、前記平面に垂直な断面において二次曲線と略同じ形状をなし、
前記散乱構造は、前記二次曲線の焦点位置を略中心として形成されることを特徴とする請求項８に記載のスクリーン。
【請求項１０】
前記透過層の前記第２偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第２偏光についての屈折率とが略同じであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１１】
複数の前記構造体は、前記平面上の二次元方向へアレイ状に配置されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１２】
平面上に並列させた複数の構造体と、
前記構造体へ入射する光を透過させる透過層と、
前記透過層及び前記構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、
前記構造体は、第１の偏光方向の第１偏光についての屈折率と、前記第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、
前記透過層は、前記第１偏光についての屈折率と前記第２偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、
前記構造体の前記第１偏光についての屈折率が、前記透過層の前記第１偏光についての屈折率より小さく、かつ、前記透過層の前記第１偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第１偏光についての屈折率との差が、前記透過層の前記第２偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第２偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とするスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン、特に、画像信号に応じた光を反射させることにより画像を表示するスクリーンの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるフロント投写型のプロジェクターは、投写光を反射させる反射型のスクリーンと組み合わせて用いられる。室内照明による照明光などの外光が存在する環境下では、投写光とともにスクリーンで反射した外光が観察者の方向へ進行することにより、画像のコントラストが低下する場合がある。例えば、特許文献１には、外光の吸収、及び画像のコントラスト向上のための光吸収層を用いる技術が提案されている。特許文献２には、反射層及び光吸収層のパターンを設け、反射層により白色映像輝度を確保し、光吸収層により黒色映像輝度を確保することで画像のコントラストの向上を図る技術が提案されている。特許文献３には、投写光が持つ特定の波長領域の光を選択的に反射し、かつ外光と投写光との光線角度の違いを利用することにより輝度及びコントラストの向上を図る技術が提案されている。特許文献４には、液晶型のプロジェクターから投写される特定の偏光成分を透過させる偏光板を用いて、コントラストの向上を図る技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７５３０２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１９６４号公報
【特許文献３】特開２００５−１１５２４３号公報
【特許文献４】特開平１０−３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光吸収層により反射率を抑える場合、外光のみならず投写光の反射率も低下するため、画像の輝度が低下することとなる。スクリーンにおける光線角度の違いを利用する従来の技術では、ルーバーやプリズム等の微細構造を設けることとなる。スクリーンの全体について微細構造を形成することは困難であって、構造が複雑となるため高コストとなり、スクリーンの大型化も困難となる。また、偏光板を用いる場合も、スクリーンの全体に相当する面積の偏光板を形成することは非常に困難であって、複数の偏光板を貼り合わせることとなるため、コストが高くなるという難点がある。本発明は、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスクリーンは、平面上に並列させた複数の構造体と、構造体へ入射する光を透過させる透過層と、透過層及び構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、構造体は、第１の偏光方向の第１偏光についての屈折率と、第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、透過層は、第１偏光についての屈折率と第２偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、構造体の第１偏光についての屈折率が、透過層の第１偏光についての屈折率より小さく、かつ、透過層の第１偏光についての屈折率と、構造体の第１偏光についての屈折率との差が、透過層の第２偏光についての屈折率と、構造体の第２偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とする。
【０００６】
透過層及び構造体の界面へ臨界角以上の入射角で入射した光のうち、第１偏光の成分は、界面で全反射する。界面での全反射を利用して第１偏光の成分と第２偏光の成分とを分離させることにより、特定の偏光方向の偏光である投写光を、外光のうち投写光とは異なる偏光成分から分離させる。界面へ臨界角以下の入射角で入射した光は、界面を透過する。互いに異なる入射角の光同士を、界面での全反射を利用して分離させることにより、所定の角度範囲で進行させた投写光を、投写光とは異なる角度範囲で進行する外光とを分離させる。複数の構造体及び透過層による偏光選択と角度選択との両立を可能とすることで、簡易な構成により効率良く投写光を反射させるとともに、外光の反射を低減させることが可能となる。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、界面で全反射した第１偏光の成分を反射させることが望ましい。これにより、第１偏光を射出するプロジェクターからの投写光を効率良く反射させることができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、界面を通過した第２偏光の成分を吸収する光吸収部を有することが望ましい。これにより、外光のうち、投写光とは異なる偏光成分である第２偏光の成分の反射を低減させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、界面を通過した第２偏光の成分を反射させることが望ましい。これにより、第２偏光を射出するプロジェクターからの投写光を効率良く反射させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、界面で全反射した第１偏光の成分を吸収する光吸収部を有することが望ましい。これにより、外光のうち、投写光とは異なる偏光成分である第１偏光の成分の反射を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、金属部材を用いて構成されることが望ましい。これにより、反射による偏光方向の回転を抑制可能とし、反射部で反射させた投写光を効率良くスクリーンから射出させることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、反射させる光を散乱させる散乱構造を備えることが望ましい。反射部で反射した投写光を散乱させることで、スクリーンに像を表示させることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係るスクリーンは、平面上に並列させた複数の構造体と、構造体へ入射する光を透過させる透過層と、透過層及び構造体の界面を経て進行する光を散乱させる散乱構造と、構造体を透過した光を吸収する光吸収部と、を有し、構造体は、第１の偏光方向の第１偏光についての屈折率と、第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、透過層は、第１偏光についての屈折率と第２偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、構造体の第１偏光についての屈折率が、透過層の第１偏光についての屈折率より小さく、かつ、透過層の第１偏光についての屈折率と、構造体の第１偏光についての屈折率との差が、透過層の第２偏光についての屈折率と、構造体の第２偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とする。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを得られる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、界面は、平面に垂直な断面において二次曲線と略同じ形状をなし、散乱構造は、二次曲線の焦点位置を略中心として形成されることが望ましい。これにより、界面で全反射させた投写光を効率良く散乱させることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、透過層の第２偏光についての屈折率と、構造体の第２偏光についての屈折率とが略同じであることが望ましい。透過層及び構造体の界面へ入射した第２偏光の成分は、界面を直進して構造体へ進行する。これにより、界面で全反射させる第１偏光の成分と、第２偏光の成分とを分離させることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の構造体は、平面上の二次元方向へアレイ状に配置されることが望ましい。これにより、二次元方向についての偏光選択と角度選択とを可能とし、さらに高いコントラストを得ることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係るスクリーンは、平面上に並列させた複数の構造体と、構造体へ入射する光を透過させる透過層と、透過層及び構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、構造体は、第１の偏光方向の第１偏光についての屈折率と、第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、透過層は、第１偏光についての屈折率と第２偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、構造体の第１偏光についての屈折率が、透過層の第１偏光についての屈折率より小さく、かつ、透過層の第１偏光についての屈折率と、構造体の第１偏光についての屈折率との差が、透過層の第２偏光についての屈折率と、構造体の第２偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とする。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。
【図２】複数の構造体を模式的に表した斜視図である。
【図３】Ｚ軸に略平行に進行した光の振る舞いを説明する断面図である。
【図４】Ｚ軸に対して斜めに進行した光の振る舞いを説明する断面図である。
【図５】反射部に散乱構造を設けたスクリーンの断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。
【図７】複数の構造体を模式的に表した斜視図である。
【図８】実施例２の比較例について説明する断面図である。
【図９】Ｚ軸に略平行に進行した光の振る舞いを説明する断面図である。
【図１０】Ｚ軸に対して斜めに進行した光の振る舞いを説明する断面図である。
【図１１】変形例に係る複数の構造体を模式的に表した斜視図である。
【図１２】本発明の実施例３に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。
【図１３】散乱構造の好ましい大きさについて説明する図である。
【図１４】本発明の実施例４に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１に係るスクリーン１０を模式的に表した断面図である。スクリーン１０は、不図示のプロジェクターからの投写光を反射させる反射型のスクリーンである。基材１１は、スクリーン１０の各構成を支持する板状部材である。光吸収部１２は、基材１１上の全体に設けられている。光吸収部１２は、入射した光を吸収する。光吸収部１２は、光吸収材料、例えば、光吸収性樹脂を用いて構成されている。構造体１３は、山型の断面形状をなしている。構造体１３は、等屈折性材料により構成されている。
【００２１】
図２は、複数の構造体１３を模式的に表した斜視図である。複数の構造体１３は、特定の方向へ並列させて配置されている。ここで、複数の構造体１３を並列させる方向をＸ軸方向とする。複数の構造体１３が配置された平面上において、Ｘ軸方向に垂直な方向を、Ｙ軸方向とする。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向を、Ｚ軸方向とする。各構造体１３は、Ｙ軸方向に長い柱形状をなしている。図１に示すスクリーン１０の断面は、ＸＺ断面である。構造体１３のＸ軸方向についての幅は、スクリーン１０上に表示される一画素の幅より小さいことが望ましく、例えば、数十から数百μｍ程度とする。
【００２２】
透過層１４は、複数の構造体１３に対して光が入射する側に設けられている。透過層１４は、構造体１３へ入射する光を透過させる。透過層１４は、複屈折性材料により構成されている。反射部１５は、互いに隣り合う構造体１３同士の谷間であって、光吸収部１２上に設けられている。反射部１５は、入射する光を反射させる。反射部１５は、高反射性材料により構成されている。光吸収部１２上のうち、反射部１５が設けられた部分以外の部分には、構造体１３と同一の部材で構成された層１６が設けられている。なお、反射部１５は、反射による偏光方向の回転を抑制可能であることが望ましく、高反射部材として例えば金属部材を用いることが望ましい。これにより、反射部１５で反射させた投写光を効率良くスクリーン１０から射出させることが可能となる。
【００２３】
ここで、第１の偏光方向の第１偏光がｓ偏光、第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の第２偏光がｐ偏光であるとする。透過層１４は、複屈折性材料により構成され、ｓ偏光についての屈折率ｎｅ１と、ｐ偏光についての屈折率ｎｏ１とが異なる（ｎｅ１≠ｎｏ１）。構造体１３は、等屈折性材料により構成され、ｓ偏光についての屈折率ｎｅ２と、ｐ偏光についての屈折率ｎｏ２とが同じである（ｎｅ２＝ｎｏ２）。また、構造体１３のｓ偏光についての屈折率ｎｅ２は、透過層１４のｓ偏光についての屈折率ｎｅ１より小さい（ｎｅ２＜ｎｅ１）とする。透過層１４のｐ偏光についての屈折率ｎｏ１と、構造体１３のｐ偏光についての屈折率ｎｏ２とは、略同じ（ｎｏ１≒ｎｏ２）とする。
【００２４】
複屈折性材料としては、例えば、Dejima  Optical  Films社のLiquid  Crystalline  Polymerフィルム（異常光についての屈折率ｎｅ＝１．６６、常光についての屈折率ｎｏ＝１．５１）を用いる。等屈折性材料としては、例えば、ＴＡＣ（Tri−Acetyl  Cellulose、ｎｏ＝１．５２）を用いる。複屈折性材料としては、例えば、重合性液晶からなるフィルムを用いても良い。なお、透過層１４のｐ偏光についての屈折率ｎｏ１と、構造体１３のｐ偏光についての屈折率ｎｏ２とは、差が例えば０．０１程度ある場合は、略同じとみなすことができる。
【００２５】
図３は、Ｚ軸に略平行に進行してスクリーン１０へ入射した投写光及び外光の振る舞いを説明する断面図である。プロジェクターからは、ｓ偏光である投写光Ｌ２が投写されるものとする。なお、透過層１４への入射によるｓ偏光とｐ偏光との屈折角の差は微小であるため、屈折によって生じるｓ偏光とｐ偏光との光線の分離については図示しないものとする。
【００２６】
ｓ偏光については、構造体１３と透過層１４とで屈折率差が生じる。Ｚ軸に略平行に進行し、透過層１４及び構造体１３の界面へ臨界角以上の入射角で入射した投写光Ｌ２は、その屈折率差により、界面で全反射する。反射部１５は、透過層１４から直接反射部１５へ入射した光の他、界面で一回又は複数回全反射した投写光Ｌ２を反射させる。これにより、スクリーン１０は、投写光Ｌ２を効率良く反射させる。投写光Ｌ２の偏光軸と透過層１４の遅延軸とを一致させることにより、偏光状態を変化させずに投写光Ｌ２を透過層１４へ透過させ、スクリーン１０から効率良く投写光Ｌ２を射出させることができる。
【００２７】
ｐ偏光については、構造体１３と透過層１４とで屈折率差が殆ど生じない。Ｚ軸に略平行に進行した外光のうちのｐ偏光成分Ｌ１は、透過層１４及び構造体１３の界面を直進する。界面を通過し、構造体１３及び層１６を透過したｐ偏光成分Ｌ１は、光吸収部１２へ吸収される。これにより、スクリーン１０は、投写光Ｌ２とは異なる偏光成分であるｐ偏光成分Ｌ１の反射を低減させることができる。スクリーン１０は、界面でのｓ偏光の全反射を利用することで、特定の偏光方向の偏光である投写光を、外光のうち投写光とは異なる偏光成分を分離させる。外光のうち投写光とは異なる偏光成分の反射を低減させることにより、コントラストを最大２倍にまで向上させることができる。
【００２８】
図４は、Ｚ軸に対して斜めに大きく傾けられた方向へ進行してスクリーン１０へ入射した外光の振る舞いを説明する断面図である。透過層１４及び構造体１３の界面へ臨界角以下の入射角で入射した外光Ｌ３は、ｐ偏光成分、ｓ偏光成分のいずれも界面を通過する。界面を通過し、構造体１３及び層１６を透過した外光Ｌ３は、光吸収部１２へ吸収される。スクリーン１０は、互いに異なる角度範囲の光同士を、界面での全反射を利用して分離させることで、スクリーン１０に対して垂直に近い角度範囲で進行させた投写光と、投写光とは異なる角度範囲で進行する外光とを分離させる。
【００２９】
スクリーン１０は、複数の構造体１３及び透過層１４による偏光選択と角度選択との両立を可能とすることで、簡易な構成により効率良く投写光を反射させるとともに、外光の反射を低減させることが可能となる。スクリーン１０は、偏光板を不要とすることで、大型化を容易にできる。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーン１０の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得られるという効果を奏する。
【００３０】
スクリーン１０は、透過層１４のｐ偏光についての屈折率ｎｏ１と、構造体１３のｐ偏光についての屈折率ｎｏ２とが略同じである場合に限られない。スクリーン１０は、少なくとも、透過層１４のｓ偏光についての屈折率ｎｅ１と、構造体１３のｓ偏光についての屈折率ｎｅ２との差が、透過層１４のｐ偏光についての屈折率ｎｏ１と、構造体１３のｐ偏光についての屈折率ｎｏ２との差よりも大きければ良いものとする。
【００３１】
スクリーン１０は、第１の偏光方向の第１偏光をｐ偏光、第２の偏光方向の第２偏光をｓ偏光として構成しても良い。この場合、プロジェクターからは、ｐ偏光である投写光を投写させる。スクリーン１０は、スクリーン１０に対して垂直に近い角度範囲の投写光を効率良く反射可能とする場合に限られず、一定の角度範囲の投写光を効率良く反射可能な構成であれば良く、適宜変形しても良い。
【００３２】
スクリーン１０は、図５に断面図を示すように、反射部１５の表面に散乱構造１７を設けても良い。散乱構造１７は、反射させる光を散乱させる。散乱構造１７は、反射部１５の表面に微細な凹凸を施すことにより形成される。反射部１５で反射した投写光を散乱させることで、スクリーン１０に像を表示させることができる。
【実施例２】
【００３３】
図６は、本発明の実施例２に係るスクリーン２０を模式的に表した断面図である。図７は、複数の構造体２２を模式的に表した斜視図である。本実施例に係るスクリーン２０は、界面を通過した光を反射させ、界面で全反射した光を吸収することを特徴とする。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。反射部２１は、基材１１上の全体に設けられている。構造体２２は、二等辺三角形の断面形状をなしている。構造体２２は、等屈折性材料により構成されている。複数の構造体２２は、Ｘ軸方向へ並列させて配置されている。また、各構造体２２は、Ｙ軸方向に長い三角柱形状をなしている。
【００３４】
透過層２３は、複数の構造体２２に対して光が入射する側に設けられている。透過層２３は、複屈折性材料により構成されている。光吸収部２４は、互いに隣り合う構造体２２同士の谷間に充填させて設けられている。複数の構造体２２と反射部２１との間には、構造体２２と同一の部材で構成された層２５が設けられている。
【００３５】
図８は、本実施例の比較例として、実施例１のスクリーン１０（図１参照）に本実施例で説明する構造体２２及び透過層２３を適用する場合の断面図である。二等辺三角形の断面形状をなす構造体２２を用いる場合、構造体２２と透過層２３と界面での全反射を繰り返すごとに、界面に対する投写光の入射角は徐々に小さくなる。界面に対する入射角が臨界角以下となると、投写光は、界面を通過する。投写光の一部は、構造体２２及び層１６を透過した後、光吸収部１２へ吸収されることとなる。このため、画像の輝度の低下が生じる場合がある。
【００３６】
図９は、Ｚ軸に略平行に進行して、本実施例に係るスクリーン２０へ入射した投写光及び外光の振る舞いを説明する断面図である。構造体２２の屈折率及び透過層２３の屈折率は、実施例１の場合と同様に設定されているとする。本実施例のスクリーン２０は、プロジェクターからの投写光Ｌ４が、第２偏光であるｐ偏光とする。Ｚ軸に略平行に進行し、透過層２３及び構造体２２の界面へ入射した投写光Ｌ４は、界面を通過する。反射部２１は、界面を通過し、構造体２２及び層２５を透過した投写光Ｌ４を反射させる。
【００３７】
Ｚ軸に略平行に進行した外光のうちの第１偏光成分であるｓ偏光成分Ｌ５は、透過層２３及び構造体２２の界面で全反射する。ｓ偏光成分Ｌ５の一部は、界面のうち光吸収部２４に近い位置で全反射した後、光吸収部２４へ吸収される。また、ｓ偏光成分Ｌ５の一部は、界面における一回又は複数回の全反射により界面に対する入射角が臨界角以下となり、界面を通過する。構造体２２及び層２５を透過したｓ偏光成分Ｌ５の一部は、反射部２１で反射した後、光吸収部２４へ吸収される。これにより、スクリーン２０は、投写光Ｌ４とは異なる偏光成分であるｓ偏光成分Ｌ５の反射を低減させることができる。スクリーン２０は、界面でのｓ偏光の全反射を利用することで、特定の偏光方向の偏光である投写光を、外光のうち投写光とは異なる偏光成分を分離させる。
【００３８】
図１０は、Ｚ軸に対して斜めに大きく傾けられた方向へ進行してスクリーン２０へ入射した外光の振る舞いを説明する断面図である。透過層２３及び構造体２２の界面へ臨界角以下の入射角で入射した外光Ｌ６は、ｐ偏光成分、ｓ偏光成分のいずれも界面を通過する。界面を通過し、構造体２２及び層２５を透過した外光Ｌ６の一部は、反射部２１で反射した後、光吸収部２４へ吸収される。なお、外光Ｌ５、Ｌ６の一部は、反射部２１で反射した後、光吸収部２４へ入射せず、スクリーン２０から射出することとなる。この場合、スクリーン２０から射出する外光Ｌ５、Ｌ６は、投写光Ｌ４とは異なる方向へ進行することとなるため、画像のコントラスト低下への影響を少なくできる。
【００３９】
スクリーン２０は、互いに異なる角度範囲の光同士を分離させることで、スクリーン２０に対して垂直に近い角度範囲で進行させた投写光と、投写光とは異なる角度範囲で進行する外光とを分離させる。本実施例の場合も、簡易な構成で低コスト、スクリーン２０の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得ることができる。
【００４０】
スクリーン２０は、第１の偏光方向の第１偏光をｐ偏光、第２の偏光方向の第２偏光をｓ偏光として構成しても良い。この場合、プロジェクターからは、ｓ偏光である投写光を投写させる。スクリーン２０は、スクリーン２０に対して垂直に近い角度範囲の投写光を効率良く反射可能とする場合に限られず、一定の角度範囲の投写光を効率良く反射可能な構成であれば良く、適宜変形しても良い。本実施例の場合も、反射部２１に散乱構造を設けることとしても良い。構造体は、断面形状が実施例１及び２で説明するものである場合に限られず、適宜変形しても良い。
【００４１】
図１１は、変形例に係る複数の構造体３０を模式的に表した斜視図である。複数の構造体３０は、本実施例に係るスクリーン２０に適用される。本変形例の複数の構造体３０は、平面上の二次元方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向へアレイ状に配置される。各構造体３０は、四角錐形状をなしている。二次元方向へ構造体３０を並列させることにより、二次元方向についての偏光選択と角度選択とを可能とし、さらに高いコントラストを得ることができる。なお、二次元方向へ並列させる構造体は四角錐形状である場合に限られず、いずれの形状としても良い。
【実施例３】
【００４２】
図１２は、本発明の実施例３に係るスクリーン４０を模式的に表した断面図である。本実施例に係るスクリーン４０は、透過層４２及び構造体４１の界面が、ＸＺ断面において二次曲線と略同じ形状をなすことを特徴とする。上記の実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。透過層４２及び構造体４１の界面の二次曲線は、光吸収部１２側が凸とされている。ＸＺ断面において、構造体４１は、互いに隣り合う二次曲線と光吸収部１２とに囲まれた部分である。透過層４２は、一つの二次曲線とＸＹ面とに囲まれた部分である。構造体４１は、等屈折性材料により構成されている。複数の構造体４１は、平面上の二次元方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向へアレイ状に配置される。透過層４２は、複屈折性材料により構成されている。
【００４３】
散乱構造４３は、透過層４２のうち、二次曲線の焦点位置を中心として設けられている。散乱構造４３は、入射した光を散乱させる。散乱構造４３としては、透過層４２を構成する部材とは異なる屈折率の部材からなる粒状体を分散させて構成されている。
【００４４】
構造体４１の屈折率及び透過層４２の屈折率は、実施例１の場合と同様に設定されているとする。本実施例のスクリーン４０は、プロジェクターからの投写光Ｌ７が、第１偏光であるｓ偏光とする。Ｚ軸に略平行に進行し、透過層４２及び構造体４１の界面へ臨界角以上の入射角で入射した投写光Ｌ７は、界面で全反射し、散乱構造４３の方向へ進行する。投写光Ｌ７のうち界面で全反射した成分、透過層４２を透過して直接散乱構造４３の方向へ進行した成分は、散乱構造４３にて散乱する。投写光Ｌ７を散乱構造４３にて散乱させることで、スクリーン４０に像を表示させることができる。
【００４５】
Ｚ軸に略平行に進行した外光のうちｐ偏光成分Ｌ８は、透過層４２及び構造体４１の界面を通過し、光吸収部１２へ入射する。これにより、スクリーン４０は、投写光Ｌ７とは異なる偏光成分であるｐ偏光成分Ｌ８の反射を低減させることができる。Ｚ軸に対して大きく傾けられた方向へ進行してスクリーン４０へ入射した外光は、ｐ偏光成分、ｓ偏光成分のいずれも界面を通過し、光吸収部１２へ吸収される。このように、本実施例の場合も、複数の構造体４１及び透過層４２による偏光選択と角度選択との両立が可能となる。
【００４６】
図１３は、散乱構造４３の好ましい大きさについて説明するものである。透過層４２及び構造体４１の界面の二次曲線が、ｙ＝ａｘ２であるとする。界面へ臨界角以上の入射角で入射する投写光Ｌ９は、界面での全反射により、二次曲線の焦点位置の方向へ進行する。画像の輝度を向上させるには、界面のうち臨界角以上となる位置へ入射する投写光Ｌ９のみならず、界面に対して臨界角未満となる位置へ進行する投写光Ｌ１０も散乱構造４３へ入射可能であることが望ましい。
【００４７】
ｙ＝ａｘ２の二次曲線のうち位置ｘにおける法線と、ｙ軸に平行な直線とがなす角度θｘは、ａｒｃｔａｎ（１／２ａｘ）となる。また、入射側媒質の屈折率がｎ１、射出側媒質の屈折率がｎ２である界面における臨界角θｃは、ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）である。散乱構造４３を半径ｒの円形状とする場合に、界面に対して臨界角未満となる位置へ進行する投写光Ｌ１０が入射する位置を占めるような半径ｒは、θｘ＝θｃを満たすｘとして与えられる。従って、散乱構造４３は、ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）＝ａｒｃｔａｎ（１／２ａｒ）を満足する半径ｒとすることが望ましい。
【００４８】
本実施例の場合も、簡易な構成で低コスト、スクリーン４０の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得ることができる。散乱構造４３は、散乱剤を分散させたものに代えて、入射した光を反射させる反射材を分散させたものとしても良い。
【実施例４】
【００４９】
図１４は、本発明の実施例４に係るスクリーン５０を模式的に表した断面図である。本実施例に係るスクリーン５０は、複屈折性材料により構成されている構造体５１と、等屈折性材料により構成されている透過層５２とを備えることを特徴とする。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。層５３は、構造体５１と同一の部材で構成されている。本実施例に係るスクリーン５０は、実施例１に係るスクリーン１０とは構造体５１、透過層５２、層５３の材料が異なる他は、実施例１に係るスクリーン１０と同様に構成されている。
【００５０】
透過層５２は、等屈折性材料により構成され、ｓ偏光についての屈折率ｎｅ１と、ｐ偏光についての屈折率ｎｏ１とが同じである（ｎｅ１＝ｎｏ１）。構造体５１は、複屈折性材料により構成され、ｓ偏光についての屈折率ｎｅ２と、ｐ偏光についての屈折率ｎｏ２とが異なる（ｎｅ２≠ｎｏ２）。また、構造体５１のｓ偏光についての屈折率ｎｅ２は、透過層５２のｓ偏光についての屈折率ｎｅ１より小さい（ｎｅ２＜ｎｅ１）とする。透過層５２のｐ偏光についての屈折率ｎｏ１と、構造体５１のｐ偏光についての屈折率ｎｏ２とは、略同じ（ｎｏ１≒ｎｏ２）とする。
【００５１】
スクリーン５０へ入射した投写光及び外光の振る舞いは、実施例１における図３の場合と同様である。本実施例の場合も、簡易な構成で低コスト、スクリーン５０の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得ることができる。スクリーン５０は、透過層５２のｐ偏光についての屈折率ｎｏ１と、構造体５１のｐ偏光についての屈折率ｎｏ２とが略同じである場合に限られない。スクリーン５０は、少なくとも、透過層５２のｓ偏光についての屈折率ｎｅ１と、構造体５１のｓ偏光についての屈折率ｎｅ２との差が、透過層５２のｐ偏光についての屈折率ｎｏ１と、構造体５１のｐ偏光についての屈折率ｎｏ２との差よりも大きければ良いものとする。上記実施例２に係るスクリーン２０の場合も、本実施例に係るスクリーン５０と同様に、複屈折性材料により構成された構造体と、等屈折性材料により構成された透過層とを備える構成に変形しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明に係るスクリーンは、フロント投写型のプロジェクターからの投写光を用いて画像を表示する場合に適している。
【符号の説明】
【００５３】
１０  スクリーン、１１  基材、１２  光吸収部、１３  構造体、１４  透過層、１５  反射部、１６  層、１７  散乱構造、２０  スクリーン、２１  反射部、２２  構造体、２３  透過層、２４  光吸収部、２５  層、３０  構造体、４０  スクリーン、４１  構造体、４２  透過層、４３  散乱構造、５０  スクリーン、５１  構造体、５２  透過層、５３  層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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