(57)【要約】【課題】  フロントプロジェクターシステムにおいて、１つのスクリーンに入射方向を変えて映像を投影することにより入射方向に応じた特定の領域において映像を外光や他の映像に妨げられずに鑑賞でき、複数の映像を投影する場合には１つのスクリーンを有効利用でき、しかもスクリーンに対する鑑賞領域の設定が容易となるようにする。【解決手段】  投影光５Ａ、５Ｂ、５Ｃを投射する投影器４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、投影光５Ａ、５Ｂ、５Ｃの入射方向に応じて少なくとも１つの所定方向に指向性を有する拡散光として反射する反射スクリーン１を備える構成とする。【選択図】      図１
2006154143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を投影する投影器と、
前記映像を、入射方向に応じて少なくとも１つの所定方向に指向性を有する拡散光として反射する反射スクリーンを有することを特徴とするフロントプロジェクターシステム。
【請求項２】
前記映像の前記反射スクリーンに対する入射方向が、前記拡散光の反射方向の範囲に含まれることを特徴とする請求項１に記載のフロントプロジェクターシステム。
【請求項３】
前記指向性を前記拡散光が分布する角度範囲で表すとき、対応する前記の所定方向に対する角度範囲として、３０°以内であることを特徴とする請求項１または２に記載のフロントプロジェクターシステム。
【請求項４】
前記所定方向が、前記映像の前記反射スクリーンに対する入射方向に対して略１８０°をなす方向であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステム。
【請求項５】
前記投影器を複数備え、
該複数の投影器から投影される映像が、前記反射スクリーンに対して互いに異なる方向から投影されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステム。
【請求項６】
前記複数の投影器から投影される映像の少なくとも一部が、前記反射スクリーン上の共通領域に投影されることを特徴とする請求項５に記載のフロントプロジェクターシステム。
【請求項７】
前記投影器が前記反射スクリーンからの距離ｄだけ離れた位置に配置されるとき、次式を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステム。
ｄ≧０．５・Ｌ／ｔａｎ２５°                                    ・・・（１）
ここで、Ｌは、前記投影器から前記反射スクリーンに投影された像の対角長である。
【請求項８】
前記投影器が、前記反射スクリーンの前方領域に対して上側または下側に配置されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステム。
【請求項９】
前記反射スクリーンがコーナーキューブアレイを備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロントプロジェクターシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば映写機やプロジェクターなど投影器により、動画、静止画などの映像をスクリーンに投影して鑑賞する場合、部屋が明るいと、外光までもスクリーンに反射されるため、投影光による映像のコントラストが悪くなるという問題があった。これを改善するため、反射特性を改善した映写スクリーンが提案されている。
例えば、特許文献１には、略球形で屈折率が異なる複数のビーズを光源と反対側の半球面に反射層が形成された状態で、スクリーン基板上に配置した投映反射型スクリーンが記載されている。
また、特許文献２には、投影器より投影された投影光を回折させる機能を備えたホログラム素子と散乱度が５°以上である光散乱素子とを組み合わせたホログラムスクリーンが記載されている。
また、従来のプロジェクターシステムは、１つの投影器から１つのスクリーンに映像を投影しその投影方向からある程度の角度範囲に位置する複数の鑑賞者により鑑賞するものと、複数の投影器から１つのスクリーン上に投影領域を変えて複数の映像を投影しそれらの映像の全体を鑑賞する、いわゆるマルチビジョンシステムとがあった。
【特許文献１】特開平５−２７３６５１号公報（第２−３頁、図１−２）
【特許文献２】特開平１１−２０２４１７号公報（第２−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来のプロジェクターシステムには、以下のような問題があった。
１つのスクリーンに１つの投影器から映像を投影する場合、例えば、鑑賞者が少人数でもスクリーンが占有されるため、スクリーンや映写室の設備が多くなって効率が悪いという問題があった。
マルチビジョンシステムの場合、１つのスクリーンで複数の映像を投影するので、設備の効率は向上することができるが、互いに関連のない映像が投影される場合、他の映像が鑑賞の妨げとなるという問題がある。また、スクリーンの前の鑑賞者は、すべての映像を見ることができるので、例えば会議の説明資料など秘密性のある映像は投影できないという問題がある。
一方、１つのスクリーンの共通領域に映像を投影することによりスクリーンを兼用し、異なる映像が異なる鑑賞者グループごとに鑑賞できるようなプロジェクターシステムはこれまで知られていなかった。
このようなプロジェクターシステムを構築しようとする場合、例えば特許文献１に記載の技術では、ビーズの屈折率を変えて反射光の指向性を変えるため、指向性を自由に可変できず、映像の入射角に応じて反射方向や拡散範囲を厳密に制御することができない。また、ビーズの間で散乱されて拡散範囲が広がったり反射率が低下したりするといった問題もある。その結果、入射角を変えて複数の映像を入射する場合、それぞれの成分を厳密に分けることができず、画質も劣ったものとなるという問題がある。
また、特許文献２に記載の技術では、ホログラム素子の回折光を利用するため特定の入射方向の光を特定の方向に指向性を持たせて出射できるものの、光利用効率が悪いので高出力の光源が必要となり、フレア光などが生じやすくなるという問題がある。また、入出射方向はホログラム素子の製造時に厳密に決められた方向に限られるため、配置場所に合わせて投影器やスクリーンをレイアウトすることができないという問題がある。また、ホログラム素子を用いるので、大型のスクリーンを製造することが難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、１つのスクリーンに入射方向を変えて映像を投影することにより入射方向に応じた特定の領域において映像を外光や他の映像に妨げられずに鑑賞でき、複数の映像を投影する場合には１つのスクリーンを有効利用でき、しかもスクリーンに対する鑑賞領域の設定が容易なフロントプロジェクターシステム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】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、フロントプロジェクターシステムにおいて、映像を投影する投影器と、前記映像を、入射方向に応じて少なくとも１つの所定方向に指向性を有する拡散光として反射する反射スクリーンを有する構成とする。
この発明によれば、反射スクリーンに対して、投影器により映像を特定の入射方向から投影すると、映像がその入射方向に応じて少なくとも１つの所定方向に指向性を有する拡散光として反射される。そのため、反射スクリーンに投影された映像を外光や他の映像に妨げられることなく、少なくとも１つの特定の鑑賞領域で鑑賞することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記映像の前記反射スクリーンに対する入射方向が、前記拡散光の反射方向の範囲に含まれる構成とする。
この発明によれば、投影器の投影方向が拡散光の反射方向の範囲に含まれるから、投影器の投影方向に沿う領域を鑑賞領域に設定することができる。そのため、異なる方向から入射する映像ごとに異なる鑑賞領域を設ける場合にレイアウトが容易となる。また、各鑑賞領域にいる鑑賞者が、投影器を容易に操作できるようなレイアウトが可能となる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記指向性を前記拡散光が分布する角度範囲で表すとき、対応する前記の所定方向に対する角度範囲として、３０°以内である構成とする。
この発明によれば、拡散光が、対応する所定方向に対して３０°以内の角度範囲で反射されるので、良好な指向性が得られる。
例えば、反射方向が異なる映像に対する鑑賞領域を互いに干渉することなく複数設けることが可能となる。例えば、反射スクリーンが再帰性反射板で構成される場合、スクリーン前面の１８０°の範囲において、３箇所以上の独立した鑑賞領域を設けることができる。
ここで、拡散光の角度範囲は、拡散光の光強度分布のピーク値Ｉｍａｘに対して０．２％以上、および角度範囲における光強度分布の平均値Ｉａｖｅの０．４％以上、のいずれかを満足する角度範囲として定義するものとする。
【０００８】
なお、拡散光の指向性は、鑑賞領域の数をより多くするには、対応する所定方向に対する角度範囲を狭くすることが好ましい。
例えば、３０°以内に代えて、２５°以内にすることが好ましい。また、２０°以内や１０°以内であればより好ましい。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記所定方向が、前記映像の前記反射スクリーンに対する入射方向に対して略１８０°をなす方向である構成とする。
この発明によれば、映像の入射方向と反射された拡散光の指向性の中心をなす所定方向とが略１８０°をなすので、例えば再帰性反射板と拡散板とを組み合わせた簡素な構成とすることができる。
そして、投影器の投影方向に略沿う領域を鑑賞領域に設定することができる。そのため、異なる方向から入射する映像ごとに異なる鑑賞領域を設ける場合にレイアウトが容易となる。また、各鑑賞領域にいる鑑賞者が、投影器を容易に操作できるようなレイアウトが可能となる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記投影器を複数備え、該複数の投影器から投影される映像が、前記反射スクリーンに対して互いに異なる方向から投影される構成とする。
この発明によれば、１つの反射スクリーンに複数の投影器から映像をそれぞれ異なる方向から投影することにより、それぞれの反射光を複数の鑑賞領域で独立して鑑賞することができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記複数の投影器から投影される各映像の少なくとも一部が、前記反射スクリーン上の共通領域に投影される構成とする。
この発明によれば、各映像の少なくとも一部が反射スクリーン上の共通領域に投影されるので、反射スクリーンの共通領域を兼用できるため、比較的面積が小さい反射スクリーンであっても、複数の映像を投影することができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記投影器が前記反射スクリーンからの距離ｄだけ離れた位置に配置されるとき、次式を満足する構成とする。
ｄ≧０．５・Ｌ／ｔａｎ２５°                                    ・・・（１）
ここで、Ｌは、前記投影器から前記反射スクリーンに投影された像の対角長である。
この発明によれば、距離ｄが式（１）を満足するので、投影器の投影画角として半画角２５°とした場合でも、複数の投影器を隣接して投影することができるとともに、複数の投影器の映像をそれぞれ独立に鑑賞することが可能となるように鑑賞領域をレイアウトすることができる。すなわち、ワイド感のある映像を投影してもクロストークが発生しない鑑賞領域を設けることができる。
【００１３】
なお、隣接する投影器同士の配置間隔をより近づけてもクロストークが発生しないようにしたり、より多くの投影器を配置したりするためには、距離ｄはより大きくすることが好ましい。例えば、次式を満足することが好ましい。
ｄ≧０．５・Ｌ／ｔａｎ２０°                                  ・・・（１ａ）
【００１４】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記投影器が、前記反射スクリーンの前方領域に対して上側または下側に配置された構成とする。
この発明によれば、投影器が反射スクリーンの前方領域に対して上側または下側に配置されるので、反射スクリーンの前方領域に鑑賞領域を設けやすくなる。そのため、水平方向のレイアウト自由度を向上することができる。例えば、鑑賞領域と投影器とが上下重なるようにレイアウトすることができる。
【００１５】
請求項９に記載の発明では、請求項１〜８のいずれかに記載のフロントプロジェクターシステムにおいて、前記反射スクリーンがコーナーキューブアレイを備える構成とする。
この発明によれば、コーナーキューブアレイの再帰性反射特性を用いて、反射光の所定方向を入射方向に対して略１８０°をなす方向とすることができる。そのため、鑑賞領域と投影器の投影方向に略沿う方向に設けることができる。
またコーナーキューブアレイは、例えば合成樹脂の一体成形により製作することができるので、安価なシステムを形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のフロントプロジェクターシステムによれば、反射スクリーンに投影された映像を外光や他の映像に妨げられることなく、少なくとも１つの特定の鑑賞領域で鑑賞することができるので、１つの反射スクリーンに入射方向を変えて映像を投影することにより１つのスクリーンを有効利用できるとともに、入射方向を適宜変えることにより反射スクリーンに対する鑑賞領域の適宜位置に容易に設定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムについて説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの概略構成について説明するための平面視の模式説明図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるａ−ａ断面（ｂ−ｂ断面、ｃ−ｃ断面）の模式説明図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムに用いる反射スクリーンの構成を説明するための厚さ方向断面の部分拡大模式図および正面模式図である。
【００１８】
本実施形態のプロジェクターシステム１００（フロントプロジェクターシステム）は、複数の画像を反射スクリーンに投影して、互いに独立した複数の鑑賞領域のそれぞれでそれら複数の画像の１つのみを鑑賞できるように構成されたシステムである。
その概略構成は、図１（ａ）に示すように、投影器４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよびスクリーン支持部材１４により床２００に対して略垂直に支持された平板状の反射スクリーン１からなる。
【００１９】
投影器４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、例えば静止画、動画などの映像の投影に用いる投影光５Ａ、５Ｂ、５Ｃをそれぞれ矩形状などの投影領域に投射できるようにしたもので、例えば、スライド映写機、映写機、ヴィデオプロジェクター、液晶プロジェクターなどの装置あるいはそれらのうち映像を投影する装置部分からなる。そして、例えば曲り梁状などの支持部材１３により床２００上に支持されている。
投影器４Ａ、４Ｂ、４Ｃの構成は、互いに同一または異なる構成を有する別体の装置であってもよいし、投影光の出射口の位置が異なっていれば、単一装置から複数の投影光を投射する装置部分であってもよい。また制御部や信号源が共通であってもよい。
以下では、投影器４Ａ、４Ｂ、４Ｃに共通する説明を行う場合に添字Ａ、Ｂ、Ｃを省略して投影器４と総称する場合がある。誤解の恐れがない限り、投影光５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、後述する映像反射光６Ａ、６Ｂ、６Ｃも、それぞれ投影光５、映像反射光６と称する場合がある。
【００２０】
投影器４Ｂは、水平方向で反射スクリーン１の略中心を通る法線の方向に位置し、鉛直断面方向では、図１（ｂ）に示すように、反射スクリーン１の中心を通る法線の上側に位置し、反射スクリーン１の中心に光軸を向けて斜め上方から投影光５Ｂを投射できるようになっている。
投影器４Ｂの下方には、投影光５Ｂが反射された映像反射光６Ｂが到達して、反射スクリーン１上で投影光５Ｂの投射により投影される像を鑑賞することができる鑑賞領域Ｂが形成されている。
なお、鑑賞領域Ｂは仮想的な３次元空間の領域であり、図示では２点鎖線の楕円が描かれているものの、本実施形態ではそのような区画線や仕切は存在せず、テーブル１２が配置され、その周りに適宜人数の鑑賞者７が着席できる椅子など（不図示）が配置されている（後述する鑑賞領域Ａ、Ｃも同様）。したがって、テーブル１２の周りに着席すれば、鑑賞者７の目が確実に鑑賞領域Ｂ内に位置するようになっている。
【００２１】
投影器４Ｂの高さ方向の位置は、適宜の高さに設定できるが、投影および鑑賞が円滑に行えるようにするためには、鑑賞領域Ｂの上側または下側であることが好ましい。反射スクリーン１の前方領域に空きスペースを形成するためには、反射スクリーン１の高さ方向の上下端のさらに上下側に設けることが好ましい。
【００２２】
投影器４Ａ、４Ｃは、図１（ａ）に示すように、投影器４Ｂの水平方向左右に配置され、投影光５Ｂが反射スクリーン１上に投射されたときの領域の範囲に重なるように、投影光５Ａ、５Ｃを投射できるように配置されている。したがって、反射スクリーン１上には、投影光５Ａ、５Ｂ、５Ｃの投射により投影される像が重なり合う共通投影領域３５（共通領域）が形成されている。
そして、投影器４Ａ、４Ｃの下方には、投影光５Ａ、５Ｃが反射スクリーン１で反射された映像反射光６Ａ、６Ｃがそれぞれ到達し、投影光５Ａ、５Ｃの投射により投影される像を鑑賞できる鑑賞領域Ａ、Ｃが形成されている。
投影器４Ａ、４Ｃの高さ方向の位置は、投影器４Ｂと異なっていてもよく、必要なら反射スクリーン１に対して下側の位置に設けてもよいが、本実施形態では、投影器４Ｂと同じ高さに設定されている。
【００２３】
次に、反射スクリーン１の構成について説明する。
反射スクリーン１は、入射光を入射方向に対して略１８０°をなす方向（所定方向）に反射するとともに、この方向を中心に一定角度、例えば３０°以下の範囲に拡散させるための反射部材である。
ここで、拡散光の角度範囲は、光強度分布のピーク値Ｉｍａｘに対して０．２％以上、および角度範囲における光強度分布の平均値Ｉａｖｅの０．４％以上、のいずれかを満足する角度範囲として定義するものとする。このように構成し、投影側の最大輝度をコントロールすることにより、実質的に拡散光の角度範囲外には光がもれていないことと同等となる。
反射スクリーン１の概略構成は、図２（ａ）に示すように、拡散板２（拡散素子）、コーナーキューブアレイ３からなり、それらの間隔を一定に保持した状態で、反射スクリーン１の前面側（投影器４側、図示右側）からこの順に配置されている。
反射スクリーン１の正面視形状は、幅Ｗ、高さＨの略矩形状であり、対角長がＬ＝√（Ｗ２＋Ｈ２）である（図２（ｂ）参照）。
【００２４】
拡散板２（拡散素子）は、反射スクリーン１の前面側に、入射光を拡散しつつ透過させる透過拡散面２ａが形成され、コーナーキューブアレイ３に面する側に、透過光を出射する透過面２ｂが形成された平面視略矩形状の板部材である。
拡散板２の材質としては、例えば、合成樹脂、ガラス板などが採用できる。
【００２５】
透過拡散面２ａは、光透過性を有し、透過光が拡散されればどのように形成してもよいが、例えば、マットレリーフ加工などにより表面に微細な凹凸を形成するなどして製作することができる。
また、薄層シート状に形成した透過拡散シートを透明平板上に貼り付けて形成してもよい。
また、基板材料と屈折率の異なる光透過性の微小粉体などを表面に設けたり、板厚内に分散させたりしてもよい。後者の場合、厳密には透過拡散面は形成されないが、拡散板２の板厚が薄い場合には、近似的に板厚中央に透過拡散面が形成されたものと見なすことができる。
透過面２ｂは、光利用効率を向上するためには透過率が高いことが好ましく、必要に応じて反射防止コートを施してもよい。
【００２６】
コーナーキューブアレイ３の一例について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの反射スクリーンに用いることができるコーナーキューブ群の概略構成を説明するための、平面視模式説明図およびそのＤ−Ｄ断面図である。
【００２７】
コーナーキューブアレイ３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、３枚の反射面３ｂが互いに直交し、底面が正三角形をなす三角錐部３Ａの底面側に平板部３Ｂが設けられた複数のコーナーキューブプリズム３０が、各三角錐部３Ａの底面の稜線である隣接稜線部３ｄ同士が互いに隣接するように配置された板状部材である。平面視の大きさは、拡散板２と略同じ大きさを有する。
平板部３Ｂの拡散板２側には、拡散板２の透過面２ｂと略平行に配置された入射面３ａが形成されている。
【００２８】
このような配置とするため、隣接する各コーナーキューブプリズム３０の頂点３ｃの最短距離をピッチＬＣと表すと、隣接稜線部３ｄの長さをＬＴとして、次式のように表される。
ＬＣ＝２・ＬＴ／√３                                            ・・・（２）
ピッチＬＣは、三角錐部３Ａの底面の内接円径となっており、コーナーキューブプリズム３０の実質的な大きさの代表値となっている。
ＬＣの大きさは、必要な解像度に応じて設定することができる。例えば、反射スクリーン１上で、幅Ｗの黒ラインと幅Ｗの白ラインが交替するパターンを解像する解像度を設定するには、次式を満足することが必要である。
ＬＣ＜Ｗ                                                        ・・・（３）
また、式（３）を満足しても、拡散板２の拡散領域の範囲が大きく、コーナーキューブプリズム３０の大きさを超えた範囲で拡散されると解像度が低下してしまう。そのため、拡散板２の凹凸のピッチをＬｄとして、次式を満足することが好ましい。
ＬＣ＞Ｌｄ                                                      ・・・（４）
解像力を向上するには、Ｌｄはさらに小さいことが好ましく、次式を満足することがより好ましい。
ＬＣ＞２・Ｌｄ                                                  ・・・（４ａ）
【００２９】
このようなコーナーキューブアレイ３は、例えば、金属を３方向から切削加工して三角錐状の金型を形成し、屈折率が１より大きい透明な合成樹脂材料を成形加工して、金型形状を転写することにより製造することができる。
また、透明基板をフォトリソグラフィプロセスによりエッチングして製造することもできる。
コーナーキューブアレイ３を製造する際、コーナーキューブアレイ３をいくつかに分割したコーナーキューブユニットを製作し、それらを境界で接合するようしてもよい。このようにすれば、大型のコーナーキューブアレイ３を製造することが容易となる。また、例えば金型を製造する場合には、金型の製造が容易となり、精度よい金型を製造できるという利点がある。
また、必要であれば、単一のコーナーキューブプリズム３０をコーナーキューブユニットとしてもよい。
【００３０】
次に本実施形態の反射スクリーン１とプロジェクターシステム１００との作用について順次説明する。
図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る反射スクリーンの作用について説明するための模式説明図である。図４（ｂ）は、同じく反射スクリーンの指向性について説明するための模式説明図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の反射光の光強度分布を説明するための模式グラフである。グラフの横軸は反射角度、縦軸は光強度である。図５は、本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの作用について説明するための平面視の模式光路図である。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、１本の光線で表した投影光５が、透過拡散面２ａ上の点Ｐに入射角θで入射するものとする。
投影光５は、透過拡散面２ａに入射すると、透過拡散面２ａに反射防止コートが施されていない場合は、反射光５ｂとして一部が拡散されつつ反射される。
それ以外の光は、透過拡散面２ａを透過して、光軸に対して例えば角度φ１、φ２の範囲で拡散する拡散光５０としてコーナーキューブアレイ３に入射する。
コーナーキューブアレイ３の反射面３ｂ…は、互いに直交しているため、拡散光５０は、再帰性反射される。すなわち、入射角によらず、入射方向に対して１８０°方向に反射され、略拡散された位置に戻る。厳密には平面視で点Ｐからわずかにずれた位置に戻るが、コーナーキューブプリズム３０の大きさを代表するピッチＬＣを十分小さく設定しているので、このずれ量は無視することができる。
したがって、図４（ａ）に示すように、近似的に点Ｐに戻るとしてもよい。すなわち、拡散光５０は、入射角が（θ＋φ１）〜（θ−φ２）の範囲で点Ｐに再入射する。そして、それぞれの光線が再度透過拡散面２ａの拡散作用を受け、（θ＋φ１）〜（θ−φ２）よりやや広い角度範囲（θ＋θ２）〜（θ−θ１）の間の映像反射光６ｃとして光源側（図示右側）に進む。
本実施形態では、拡散板２の拡散の度合を調整して、０°＜θ１≦３０°、０°＜θ２≦３０°としている。そのため、少なくとも３方向から反射スクリーン１に入射させたときに、拡散光をそれぞれ独立の領域に反射させることが可能となっている。より多くの独立の領域に反射させるには、指向性の大きさは、より小さいことが好ましく、例えば、θ１、θ２の値を２５°以内、２０°以内、１０°以内などのように指向性の大きさを調整することが好ましい。
また、本実施形態では、透過拡散面２ａの透過光をコーナーキューブアレイ３で反射して透過拡散面２ａから出射するので、光量損失が少なく光利用効率に優れる反射スクリーンとなっている。
【００３２】
映像反射光６の光強度分布を模式的に示すと、図４（ｂ）のように、角度θ方向に指向性を有する光強度分布を有している。
この光強度分布を、図４（ｃ）に曲線５００として示した。破線で示す曲線５０１は、比較のため、出射角が角度θ方向である一般的な拡散反射面の光強度分布を示したものである。
このような指向性の強さは、角度θ１、θ２の大きさで表され、透過拡散面２ａの拡散の度合を設定することにより可変することができる。本実施形態では、映像反射光６として、大部分が透過拡散面２ａを２回通過する光を用いているので、透過拡散面２ａの拡散の度合を一般の拡散板に比べて半分にすることができる。したがって、それだけ拡散板２の透明度を向上できるから、拡散板２による光量損失を大幅に低減できる。
【００３３】
このように、反射スクリーン１は、投影光５を入射方向に対して略１８０°をなす方向に反射するとともに、角度範囲、例えば（θ１＋θ２）に分布する指向性を有する拡散光として反射することができるものである。
また、本実施形態は、反射スクリーン１に対する入射方向が拡散光の反射方向の範囲に含まれる例ともなっている。
なお、上記の指向性の説明は、図４により垂直方向断面の例で説明したが、水平方向断面でも同様である。
【００３４】
また、本実施形態では、コーナーキューブアレイ３をコーナーキューブプリズム３０により構成するので、反射面３ｂを内部反射面として構成することができ、使用条件によっては、全反射面として使用することが可能となる。そのため反射コートなどを簡素化したり、省略したりすることができるという利点がある。
【００３５】
次にプロジェクターシステム１００の作用について説明する。なお、説明を簡単にするために、図５を参照して２次元的に説明する。
投影器４Ａは、反射スクリーン１から距離ｄだけ離れた位置に配置される。
反射スクリーン１に向けて投影光５Ａが投射されると、点ＫＡから所定の放射角（∠ＳＫＡＴ）で拡がって、反射スクリーン１上の共通投影領域３５に投射される。
反射スクリーン１に投射された投影光５Ａは、反射スクリーン１により、入射方向に対して略１８０°をなす方向に再帰性反射されるとともに、その方向に対して一定の角度範囲（θ１＋θ２）内に拡散された映像反射光６Ａが形成される。ここで、θ１＝∠ＫＡＳＪＡ、θ２＝∠ＫＡＳＭＡとする。
すなわち、投影器４Ａの配置位置では、平面視において、点ＫＡを中心に、線分ＪＡＭＡの範囲に映像反射光６Ａが戻る。
したがって、線分ＪＡＭＡの範囲では、線分ＳＴの範囲の投影光５Ａの情報を観察できる。
【００３６】
同様に、投影器４Ｂからは、投影光５Ｂが点ＫＢから∠ＳＫＢＴの範囲に投射され反射スクリーン１上の線分ＳＴ上で反射される光が映像反射光６Ｂとして、点ＫＢを中心とする線分ＪＢＭＢに戻る。ここで、線分ＳＪＢと線分ＴＭＡとの交点を点Ｑ、反射スクリーン１から点Ｑまでの距離をｄ０とする。
△ＳＱＴの領域は、投影光５Ａ、５Ｂが重なり、両方の投影像が混在する領域である。つまり、映像反射光６Ａ（６Ｂ）が到達する範囲のうちこの領域以外では、投影光５Ａ（５Ｂ）の投射による投影像のみを鑑賞することができる。したがって、少なくとも距離ｄ０以上離れた領域では確実に両方の像の混在を避けることができる。
【００３７】
ところで、図５から理解されるように、投影器４の画角が拡がると拡散の度合は一定であっても、ｄ０が大きくなる。また、映像反射光６が到達する範囲も狭くなる。したがって、投影器４の近傍にクロストークを起こすことがない鑑賞領域を設けるためには、距離ｄがある程度大きいことが必要となる。そこで、式（１）を満足することが好ましい。
式（１）を満足すれば、半画角２５°で投影光５を投射する場合でも、隣接する鑑賞領域間で、クロストークを起こすことがない鑑賞領域を設けることが可能となる。そのため、ワイド感のある映像の鑑賞が可能となる。
なお、隣接する投影器４同士の配置間隔をより近づけてもクロストークが発生しないようにしたり、より多くの投影器４を配置したりするためには、距離ｄはより大きくすることが好ましく、例えば、式（１ａ）を満足することが好ましい。
以上は、２次元で説明したが、３次元の場合も同様に理解される。
【００３８】
プロジェクターシステム１００の配置例としては、反射スクリーン１の投影領域の大きさが、Ｗ＝２０００ｍｍ、Ｈ＝１５００ｍｍ、Ｌ＝２５００ｍｍで、拡散光の角度範囲が入射方向に対してθ１＝θ２＝１０°のとき、反射スクリーン１の中心と各投影器４との距離がｄ＝３０００ｍｍ、各投影器４の間の距離がＬｐ＝１４００ｍｍとして構成することができる。
【００３９】
つまり、本実施形態では、鑑賞領域Ａ、Ｂ、Ｃにいる観察者が、それぞれ投影光５Ａ、５Ｂ、５Ｃの投射による投影像だけを鑑賞することができる。例えば、外光なども、入射方向に略再帰性反射されるので、鑑賞の妨げとならない。
上記の説明では、各投影器４が反射スクリーン１から等距離に配置されたものとして説明したが、例えば、投影器４Ａ、４Ｃを反射スクリーン１側に近づけてもよいことは明らかであり、例えば図１のような放射状の配置構成をとることができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、反射スクリーン１の光利用効率が高いことに加え、映像反射光６が指向性を有しているため、比較的低輝度であっても、十分な明るさで鑑賞することができるものである。
また、再帰性反射を用いるので、投影光５の近傍に鑑賞領域を設定することができ、投影位置の調整などが容易となる。
また、各投影器４は各鑑賞領域が重ならなければ、拡散光の角度範囲内で、入射角度を自由に設定できるので、反射スクリーン１に対する投影器４の配置自由度、配置個数の自由度が高いという利点がある。
また、各投影器４の近傍に各鑑賞領域を設けるので、鑑賞者７が鑑賞しながら、投影器４を操作しやすくなるから好都合である。
【００４１】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムについて説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの概略構成について説明するための平面視模式図である。
【００４２】
本実施形態のプロジェクターシステム１０１（フロントプロジェクターシステム）は、第１の実施形態のプロジェクターシステム１００の反射スクリーン１に代えて、反射スクリーン１０２を備える。そして、第１の実施形態と同様の構成の投影器４Ａ、４Ｃを備えるが、反射スクリーン１０２に対して、投影器４Ａが入射角θで投影光５Ｃと重なる範囲に投影光５Ａを投射し、投影器４Ｃが投影光５Ａの出射角θの方向から投影光５Ｃを投射するように配置したものである。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４３】
反射スクリーン１０２は、入射光を鏡面反射の正反射方向（所定方向）に反射するとともに、正反射方向を中心として所定の角度範囲内に拡散することで、指向性を有する拡散反射部材となっているものである。例えば、各投影器４側が配置されている側（図示右側）から順に配置された拡散部材１０２ａ（拡散素子）と平滑なミラー面を有する反射部材１０２ｂとにより構成されている。
【００４４】
拡散部材１０２ａとしては、反射部材１０２ｂへの入射光と反射光とを透過させつつ、適宜の角度範囲、例えば入射方向に対して３０°以下の範囲に拡散する透過拡散部材を採用できる。したがって、例えば、拡散板２と同様の構成を採用できる。
ただし、透過拡散面を透過した拡散光の反射部材１０２ｂによる反射光が拡散された位置の近傍を通過するように、拡散部材１０２ａの透過拡散面は、略反射部材１０２ｂ上に設けることが好ましい。
【００４５】
このような構成によれば、投影光５Ａが、反射スクリーン１０２により映像反射光６Ａとして正反射方向を中心に拡散反射されて、鑑賞領域Ｃで投影光５Ａの投射による投影像が鑑賞できる。また、同様にして、投影光５Ｃが、鑑賞領域Ａで鑑賞できる。そして、反射スクリーン１０２に対する距離ｄ、投影器４Ａ、４Ｃの間の距離Ｌｐを適宜設定して、鑑賞領域Ａ、Ｃでは、それぞれ投影光５Ａ、５Ｃの投射による投影像が見えないように設定することができる。例えば、第１の実施形態と同様に距離ｄとして、式（１）を満足する設定とすれば好ましく、式（１ａ）を満足する設定とすればより好ましい。
したがって、１つの反射スクリーン１０２に複数の投影光５を投射して、それぞれを独立した鑑賞領域Ａ、Ｃで鑑賞することができる。
その際、反射スクリーン１０２として平滑なミラー面を有する反射部材１０２ｂを用いることができるので、反射スクリーン１０２を容易に製造することができるという利点がある。
【００４６】
また、本実施形態の変形例として、反射部材１０２ｂを凹面また凸面のミラーとし、拡散部材１０２ａとの間にフレネルレンズを配置することにより、例えば正反射方向から反射方向をずらしたり、反射光を収束して拡散光が到達する範囲を調整できたりするような構成を採用することもできる。
【００４７】
なお、上記の第１の実施形態の説明では、コーナーキューブ群の例として、各コーナーキューブが互いに隣接する稜線が正三角形をなす場合の例で説明したが、他の例として、互いに隣接する稜線が平面視正六角形をなす構成を用いてもよい。
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンに用いることができる他のコーナーキューブ群の反射面の構成を説明するための平面視模式説明図および斜視模式説明図である。図７（ａ）において、頂点の黒丸は、紙面奥側に陥没する頂点を示し、白丸は紙面手前側に突出する頂点を示す。また、破線はこれら頂点の中間位置に位置するとともに、同一平面上にある他の頂点を結ぶ仮想線を示す。
【００４８】
コーナーキューブアレイ４０（コーナーキューブ群）は、互いに直交し、頂点３ｃで交わる正方形の反射面４０ｂからなるコーナーキューブが、隣接稜線部４０ｄで互いに接合されたものである。この場合、ピッチＬＣは、上記と同様に、各コーナーキューブの頂点３ｃを結ぶ最短距離として定義できる。
コーナーキューブアレイ４０は、プリズムとして製作してもよいし、表面反射を用いたリフレクターとして製作してもよい。
例えば、プリズムとして製作する場合には、図示白丸の頂点の上方に同材質の平板部を形成し、入射面とすることで板状のコーナーキューブアレイ４０を形成できる。
【００４９】
また、上記の第１の実施形態の説明では、反射スクリーン１として、拡散板２とコーナーキューブアレイ３とからなる例で説明したが、例えば、コーナーキューブアレイ３の入射面３ａを透過拡散面２ａとすることにより、透過拡散面が一体化されたコーナーキューブアレイを採用してもよい。この場合、光透過面が削減されるため光利用効率をより向上することができるとともに、部品数が低減できるため安価な構成とすることができるという利点がある。
【００５０】
また、上記の第１の実施形態の説明では、拡散板２として投影装置側に透過拡散面２ａを設けた例で説明したが、透過面２ｂを滑らかな平面または曲面で構成し、透過面２ｂを投影装置側、透過拡散面２ａをコーナーキューブアレイ３側に配置した構成としてもよい。
この場合、透過拡散面２ａが表面に露出しないので、ゴミや汚れに強い構成とすることができるという利点がある。仮に透過面２ｂにゴミや汚れが付着した場合でも、滑らかな平面または曲面からなるため、容易に清掃することができる。
【００５１】
また、上記の第１の実施形態の説明では、プリズムからなるコーナーキューブアレイの例で説明したが、反射面３ｂとして表面反射ミラーを用いるリフレクター型コーナーキューブアレイを用いてもよい。
この場合、光透過性を有しない材料でもコーナーキューブアレイを構成することができるという利点がある。
【００５２】
また、上記の説明では、投影器が３つもしくは２つの場合の例で説明したが、鑑賞領域が重ならない構成であれば、１つ以上何個設けられていてもよい。
投影器が１つの場合は、どのように構成しても鑑賞領域の重なりという問題は生じないが、鑑賞領域を限定的に設定できるため、秘密性を必要とする例えば会議などのために鑑賞領域をブースやついたてなどにより覆うことなく容易に設定できるものである。また、その他の空間を鑑賞目的以外の用途に有効活用できるという利点がある。
【００５３】
また、上記の説明では、複数の映像は、互いに異なる場合を想定して説明したが、異なる方向から反射スクリーンに入射されるものであれば、一部または全部が同じでもよい。全部が同じ場合にはクロストークの問題はないものの、大画面であっても空間的に限定された複数の鑑賞領域を設けることができるという利点を有することは同様である。
【００５４】
また、上記の説明では、反射スクリーンの形状は、平板状として説明したが、鑑賞しやすいようにわずかに湾曲されていてもよい。
【００５５】
また、上記の説明では、好ましい例として、複数の投影器から反射スクリーンに対して異なる方向から入射される映像のすべてが、反射スクリーン上の共通領域で反射される例で説明したが、少なくとも２つの映像の一部が共通領域で反射されていれば、その分だけ反射スクリーンを有効利用できるものである。
【００５６】
また、上記の説明では、鑑賞領域が仮想的な空間として説明したが、例えば、床上に区画線を設けたり、仕切板やブースなどを配置したりして、鑑賞領域を可視化したり、実体化してもよいことは言うまでもない。
【００５７】
また、上記の説明では、映像が反射される所定方向が１つの場合で説明したが、複数の所定方向に反射され、それぞれの方向で拡散される構成としてもよい。そうすれば、同一の映像を複数の鑑賞領域で鑑賞することができる。
例えば、透過拡散面とコーナーキューブアレイとの間にハーフミラーを形成して、投影光を分岐すれば、入射方向と正反射方向との２方向を所定方向とする反射スクリーンを構成することができる。
【００５８】
また、上記の説明では、映像が反射される所定方向が、入射方向に対して略１８０°をなす再帰性反射方向の場合と、出射方向が反射面の法線に対して入射方向と線対称をなす鏡面の正反射方向の場合とで説明したが、映像が反射される所定方向はこれらに限定されるものではない。例えば、反射スクリーンにより拡散光の指向性に偏りを設けて拡散光の中心方向を変えれば、再帰性反射方向と鏡面の正反射方向と異なる所定方向に指向性を有する拡散光を形成することができる。
【００５９】
また、上記の第２の実施形態の説明では、反射スクリーン１０２を用いて、平面視の入射角が±θの投影器Ａ、Ｃを用いる例で説明したが、平面視の入射角が０°の位置に投影器を配置できないことを意味するものではない。反射スクリーン１０２の構成であっても、θの大きさや、投影器の設置高さによる高さ方向の入射角度によっては、平面視の入射角０°で投影光を投射し、その投影光の投射による投影像のみが鑑賞できる鑑賞領域を設けることができる。
また、鏡面の正反射方向を所定方向とする反射スクリーンは、反射スクリーン１０２の構成に限定されるものではない。
【００６０】
また、上記の説明では、拡散素子として板部材の例で説明したが、滑らかな平面または曲面と、透過拡散面とを備えていれば、板部材に限定されるものではない。例えば、フィルム、シート部材などの板部材以外の形態も採用することができる。
【００６１】
また、上記第１の実施形態の反射スクリーン１は、色再現性を良好に保つために、例えば、透過面２ｂや反射面３ｂに多層膜コートを施すことにより、透過率、反射率の波長特性を制御することができる。
そして、波長λＢ＝４８５ｎｍ、λＧ＝５５０ｎｍ、λＲ＝６５０ｎｍの光を入射するとき、次式を満足する構成とすることが好ましい。
０．８≦（ＲＢ／ＩＢ）／（ＲＧ／ＩＧ）≦１．２５                ・・・（５）
０．８≦（ＲＲ／ＩＲ）／（ＲＧ／ＩＧ）≦１．２５                ・・・（６）
ここで、ＩＢ、ＩＧ、ＩＲは、それぞれ波長λＢ、λＧ、λＲの光の入射強度であり、ＲＢ、ＲＧ、ＲＲは、それぞれ波長λＢ、λＧ、λＲの光の出射強度である。
【００６２】
そうすれば、反射スクリーン１において、緑を代表する波長λＧの反射率に対して、青、赤をそれぞれ代表する波長λＢ、λＲの反射率が略等しい値に設定されるとともに、それらのバランスがとれた反射特性が得られる。そのため、色再現性が良好となる。
【００６３】
なお、より良好な色再現性を実現するためには、式（５）、（６）の範囲がより狭いことが好ましく、上限値、下限値がそれぞれ１．１５、０．９であることがより好ましい。
【００６４】
また、反射スクリーン１は明るい像を得るためには、また、投影光５の投射による明るい像を鑑賞するためには、青、緑、赤のそれぞれの反射率が高いことが好ましく、例えば、拡散板２、コーナーキューブアレイ３の透過特性、反射特性の波長依存性を、例えば、透過面２ｂや反射面３ｂに多層膜コートを施すことにより、適宜設定して、次式を満足させることが好ましい。
０．５≦ＲＢ／ＩＢ≦１                                          ・・・（７）
０．５≦ＲＧ／ＩＧ≦１                                          ・・・（８）
０．５≦ＲＲ／ＩＲ≦１                                          ・・・（９）
【００６５】
式（５）〜（９）は、任意の入射角に対して成立してもよいことは言うまでもないが、実使用に供される入射角の範囲で成立すればよい。例えば、透過拡散面の法線に対して４５°をなす範囲の入射角について成立すれば十分である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの概略構成について説明するための平面視の模式説明図およびそのａ−ａ断面（ｂ−ｂ断面、ｃ−ｃ断面）の模式説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムに用いる反射スクリーンの構成を説明するための厚さ方向断面の部分拡大模式図および正面模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの反射スクリーンに用いることができるコーナーキューブ群の概略構成を説明するための、平面視模式説明図およびそのＤ−Ｄ断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る反射スクリーンの作用および指向性について説明するための模式説明図、およびその反射光の光強度分布を説明するための模式グラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの作用について説明するための平面視の模式光路図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るフロントプロジェクターシステムの概略構成について説明するための平面視模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る反射型投影スクリーンに用いることができる他のコーナーキューブ群の反射面の構成を説明するための平面視模式説明図および斜視模式説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１０２  反射スクリーン
２  拡散板（拡散素子）
２ａ  透過拡散面
２ｂ  透過面
３、４０  コーナーキューブアレイ
３Ａ  三角錐部
３ａ  入射面
３ｂ、４０ｂ  反射面
３ｃ  頂点
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ  投影器
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  投影光
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ  映像反射光
３０  コーナーキューブプリズム
３５  共通投影領域（共通領域）
５０  拡散光（透過光）
１００、１０１  プロジェクターシステム（フロントプロジェクターシステム）
１０２ａ  拡散部材（拡散素子）
１０２ｂ  反射部材
【図１】
2006154143.tif 000003
【図２】
2006154143.tif 000004
【図３】
2006154143.tif 000005
【図４】
2006154143.tif 000006
【図５】
2006154143.tif 000007
【図６】
2006154143.tif 000008
【図７】
2006154143.tif 000009