(57)【要約】第１のレンズまたはホログラフィ光学要素層と、第２のマスク層とを含むスクリーン装置を提供する。第１の層は、マスク層上に衝突するように画像光線を実質的に平行化する。マスク層は、突出部材のアレイまたはマトリックスを与える。突出部材の各々は、実質的に平行化された光線を受け、それらを対応する焦点に合わせる。マスク層は、開口が配置された場所以外での光の透過を阻止するマスクを含む。開口により、焦点を介して集束した光が、マスクを実質的に通過して、画像を形成することができる。スクリーン装置は、ディスプレイ装置で有益に用いられ得る。
2005522736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン装置であって、
光を実質的に平行化するようにされた第１の層と、
前記第１の層から前記実質的に平行化された光を受け取り、受け取った前記実質的に平行化された光を集束するようにされた前記第１の層に近接した位置にある第２の連続層であり、前記第２の層と連続し、前記スクリーン装置のアイボックスを制御するように構成された突出部材のアレイを含む第２の連続層と、
前記第２の層に隣接し、前記集束光を受け取り、画像光として通過させるようにされた開口を有する第３の層とを備える、スクリーン装置。
【請求項２】
前記突出部材が、前記実質的に平行化された光を受け取り集束するようにされた表面のアレイを備える、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項３】
前記第３の層が、前記複数の開口以外で光透過を実質的に阻止するようにされたマスク部分を備える、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項４】
前記突出部材が半球を含む、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項５】
前記突出部材の各々が、対応する焦点で光を実質的に集束するようにされた、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項６】
各焦点が、前記複数の開口の１つに近接している、請求項５に記載のスクリーン装置。
【請求項７】
前記第１の層が、フレネルレンズを備える、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項８】
前記第１の層が、非連続的なステップを含む、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項９】
前記第１、第２、および第３の層が、基板によって間隔を置いて設けられる、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項１０】
前記突出部材が、球状セクタのアレイを備える、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の層が、エアギャップによって間隔を置いて設けられる、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項１２】
前記第３の層が、黒色接着材料を含む、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項１３】
前記第３の層が、画像光として使用されない光を吸収するようにされた、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項１４】
前記突出部材が、約５〜１００ミクロンの間で間隔を置いて設けられた、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項１５】
前記第１の層が、ホログラフィ光学要素を備える、請求項１に記載のスクリーン装置。
【請求項１６】
請求項１のスクリーン装置を備えるコンピュータモニタ。
【請求項１７】
請求項１のスクリーン装置を備えるテレビディスプレイ。
【請求項１８】
請求項１のスクリーン装置を備える折り返し光学システム。
【請求項１９】
前記開口の間の領域が、画像光でない光を除外するようにされた、請求項１に記載の画像投射システム。
【請求項２０】
画像投射システムであって、
光を生成するようにされた投射エンジンと、
前記エンジンから光を受けるようにされ、前記エンジンから受けた光を平行化するようにされたレンズ層を形成するスクリーンと、
前記スクリーンが、前記レンズ層に隣接し、前記平行化された光を受けるようにされた集束層を備え、
前記集束層が、少なくとも部分的に円形である突出部材のアレイを形成し、
前記突出部材の各々が、前記平行化された光を対応する焦点に集束するようにされ、
光透過を部分的に阻止するようにされたマスク層と、
前記マスク層にある開口とを備え、各焦点に対して１つの開口が、前記集束光が前記マスク層を通過できるようにされた、画像投射システム。
【請求項２１】
前記レンズ層が、フレネルレンズを備える、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２２】
前記レンズ層が、平坦な部材を備える、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２３】
前記レンズ層が、コリメータを備える、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２４】
前記突出部材が、半球状のビーズのアレイを備える、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２５】
前記マスク層が、前記突出部材から間隔を置いて設けられた、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２６】
前記マスク層が、基板を備える、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２７】
前記マスク層が、薄いコーティングを備える、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２８】
前記投射エンジンおよび前記スクリーンが、折り返し光学システムに含まれる、請求項２０に記載の画像投射システム。
【請求項２９】
投射スクリーンの製造方法であって、
光を平行化するための第１の層を設けることと、
第２の層を設けることと、
前記光を集束させるために前記第２の層と連続的であり、前記投射スクリーンのアイボックスを制御するように構成された突出部材のマトリックスを形成することと、
前記光の一部分の透過を防止するために、前記第２の層上にマスク層を設けることと、
前記光の別の部分が通過できるようにするために、選択された位置で前記マスク層に開口を形成することとを含む、方法。
【請求項３０】
前記第１の層を前記第２の層に平行に配置することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記開口が、レーザで形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記開口が、エキシマレーザで形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記突出部材の各々が、対応する焦点を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記突出部材が前記レーザ光を集束して開口を形成するように、前記第１の層、前記第２の層、および前記マスクを介してレーザ光が方向付けられる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の層を前記第２の層に概して平行に配置することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１の層を第２の層から間隔を置いて配置することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記突出部材が、マイクロ複製によって形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記突出部材が、前記第２の層上に形成され、約５〜１００ミクロンの間の直径を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
前記開口が、選択された位置で前記マスク層を介して形成されることによって、前記開口を光が通過できる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
前記第２の層上に前記マスク層を形成することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
前記開口が、前記突出部材の焦点の周りに形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の層、前記第２の層、前記突出部材、および前記マスク層が、折り返し光学システムに含まれる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１の層を設けることが、ホログラフィ光学要素を設けることを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４４】
前記ホログラフィ光学要素と前記第２の層との間にエアギャップを設けることをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
色分散効果を低減するために、前記ホログラフィ光学要素と前記第２の層との間のギャップを実質的に最小限にすることをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
垂直方向および水平方向に異なって画像光の倍率を制御するように、前記突出部材を形成することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４７】
ディスプレイ装置の投射スクリーンの作製方法であって、
光を平行化するようにされた第１の材料層を設けることと、
第２の材料層を設けることと、
前記第２の層上に、各々が焦点を有する突出部材のマトリックスを形成し、前記突出部材のマトリックスが、前記焦点に光を集束するようにされ、前記突出部材が、前記ディスプレイ装置のアイボックスを制御するように構成されることと、
前記焦点を含む位置に前記第２の層を介して透過された一部の光の透過を防止するようにされるマスクを配置することと、
前記焦点で前記マスクを通る開口を形成するために、前記第１の層および前記突出部材のマトリックスを介して前記光を方向付けることとを含む、方法。
【請求項４８】
前記第２の層に前記マスクを配置することをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記光が、前記マスクを融除して開口を形成する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記突出部材が、球状の形状を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記突出部材が、成形プロセスにおいて形成される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
前記突出部材が、エンボス加工プロセスにおいて形成される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５３】
前記突出部材が、円筒状の形状を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５４】
折り返し光学ディスプレイ装置に、前記第１の層、前記第２の層、前記突出部材、および前記マスクを組み込むことをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５５】
スクリーン装置であって、
第１の表面および第２の表面を有する少なくとも部分的に透過性のある材料シートを備え、前記第１の表面が、所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットを形成する非平坦な表面を含み、前記第２の表面が、その上に形成された少なくとも部分的に吸収性のある材料層を有し、前記所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットが、前記スクリーン装置のアイボックスを制御するように構成される、スクリーン装置。
【請求項５６】
前記スクリーン装置の視野角が、水平方向より垂直方向において小さい、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項５７】
前記所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットが、少なくとも２つの異なる倍率を呈するように構成される、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項５８】
前記所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットが、レーザエネルギー源が通過したとき部分吸収層を融除するのに十分なパワーを与えるように構成される、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項５９】
前記所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットが、光が通過するとき、フォトグラフィのために部分吸収層を十分に露光するように光が集束されるように構成される、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項６０】
前記局所的に正の光学パワーユニットが、複数の突出部材を備える、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項６１】
前記複数の突出部材のサイズと形状が、実質的に均一である、請求項６０に記載のスクリーン装置。
【請求項６２】
前記複数の突出部材が、約５〜１００ミクロンの間で間隔を置いて設けられている、請求項６０に記載のスクリーン装置。
【請求項６３】
前記複数の突出部材の各々が、実質的に同じ透過率を有する、請求項６２に記載のスクリーン装置。
【請求項６４】
前記複数の突出部材が、半球である、請求項６０に記載のスクリーン装置。
【請求項６５】
前記複数の突出部材が、円筒状セクタである、請求項６０に記載のスクリーン装置。
【請求項６６】
前記シートに光学的に連結され、画像エンジンから光を受けるように構成された光学要素をさらに備える、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項６７】
前記光学要素が、前記画像エンジンから受けた光を実質的に平行化する、請求項６６に記載のスクリーン装置。
【請求項６８】
前記光学要素が、ホログラフィ光学要素を備える、請求項６６に記載のスクリーン装置。
【請求項６９】
前記シートと前記ホログラフィ光学要素との間の距離が、色分散を低減するために最小限にされる、請求項６８に記載のスクリーン装置。
【請求項７０】
前記光学要素が、フレネルレンズを備える、請求項６６に記載のスクリーン装置。
【請求項７１】
前記シートが、前記光学要素から受けた光を集束する、請求項６６に記載のスクリーン装置。
【請求項７２】
請求項６６の前記スクリーン装置を含む折り返し光学システム。
【請求項７３】
前記シートに光学的に連結されたディスプレイ表面上に画像を生成するための投射装置をさらに備える、請求項７２に記載のスクリーン装置であって、前記投射装置が、
画像エンジンと、
光学デバイスと、
前記画像エンジンから前記ディスプレイ表面へ光を透過可能である光学システムによって、ある場合には前記ディスプレイ表面から光を反射し、別の場合には前記ディスプレイ表面を通過するために、前記ディスプレイ表面への途中で前記光学デバイスに二度到達する画像経路を光が進行する光学システムとを含み、前記光学デバイスが、ある光を反射し、他の光を透過する、スクリーン装置。
【請求項７４】
少なくとも部分的に吸収性のある材料から形成された層が、複数の開口を備え、各開口が、前記局所的に正の光学パワーユニットのそれぞれと実質的に揃えられる、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項７５】
少なくとも部分的に吸収性のある材料から形成された層の厚みと、前記複数の開口のサイズとの比率が、前記開口間の前記少なくとも部分的に吸収性のある層の領域において他の光を吸収しながら、画像光が前記開口を通過できるように構成される、請求項７４に記載のスクリーン装置。
【請求項７６】
少なくとも部分的に吸収性のある材料から形成された層が、接着剤または接合剤に含浸されたカーボンまたは別の黒色または光吸収材料の１つを含む、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項７７】
少なくとも部分的に吸収性のある材料から形成された層が、黒色接着材料を含む、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項７８】
少なくとも部分的に吸収性のある材料から形成された層が、同時押し出し成形、ラミネーション、堆積、または別の層化プロセスの１つを用いて、前記第２の表面上に堆積される、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項７９】
少なくとも部分的に吸収性のある材料から形成された層が、感光性材料を含む、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項８０】
請求項５５のスクリーン装置を備えるコンピュータモニタ。
【請求項８１】
請求項５５のスクリーン装置を備えるテレビ。
【請求項８２】
前記シートが剛性である、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項８３】
前記シートが非剛性である、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項８４】
前記第２の表面が、ほぼ平坦な表面を含む、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項８５】
前記光学パワーユニットのサイズが、ピクセルサイズにほぼ整合される、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項８６】
前記光学パワーユニットが、屈折集束ユニットを備える、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項８７】
前記光学パワーユニットが、回折集束ユニットを備える、請求項５５に記載のスクリーン装置。
【請求項８８】
スクリーン装置であって、
第１の表面および第２の表面を有する少なくとも部分的に透過性のある材料シートを備え、前記第１の表面が、所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットを形成する非平坦な表面を含み、前記第２の表面が、その上に形成された少なくとも部分的に吸収性のある材料層を有し、
前記シートに光学的に連結され、画像エンジンから光を受けるように構成されたホログラフィ光学要素を備える、スクリーン装置。
【請求項８９】
前記ホログラフィ光学要素が、前記画像エンジンから受ける光を実質的に平行化する、請求項８８に記載のスクリーン装置。
【請求項９０】
前記シートと前記ホログラフィ光学要素との間の距離が、色分散を低減するために最小限にされる、請求項８８に記載のスクリーン装置。
【請求項９１】
スクリーン装置であって、
第１の表面および第２の表面を有する少なくとも部分的に透過性のある材料シートを含み、前記第１の表面が、所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットを形成する非平坦な表面を含み、前記第２の表面が、その上に形成された少なくとも部分的に吸収性のある材料層を有し、
前記シートに光学的に連結されたディスプレイ表面上に画像を生成するための投射装置を備えるスクリーン装置であって、前記投射装置が、
画像エンジンと、
光学デバイスと、
前記画像エンジンから前記ディスプレイ表面へ光を透過可能である光学システムによって、ある場合には前記ディスプレイ表面から光を反射し、別の場合には前記ディスプレイ表面を通過するために、前記ディスプレイ表面への途中で前記光学デバイスに二度到達する画像経路を光が進行する光学システムとを含み、前記光学デバイスが、ある光を反射し、他の光を透過する、スクリーン装置。
【請求項９２】
スクリーン装置の形成方法であって、
第１の表面および第２の表面を有する少なくとも部分的に透過性の材料シート上に、前記スクリーン装置のアイボックスを制御するように構成された所定の分布の局所的に正の光学パワーユニットを形成することと、
前記シートの前記第２の表面上に、少なくとも部分的に吸収性のある材料層を形成することと、
前記シートの前記第１の表面を通る光で、前記少なくとも部分的に吸収性のある層を照射することによって、前記少なくとも部分的に吸収性のある層に開口を形成することとを含み、前記局所的に正の光学パワーユニットが、前記局所的に正の光学パワーユニットと実質的に揃えられた開口が、前記少なくとも部分的に吸収性のある層に作られるように光を集束する、スクリーン装置の形成方法。
【請求項９３】
前記少なくとも部分的に吸収性のある層の厚みと前記開口のサイズとの比率は、前記開口間の前記少なくとも部分的に吸収性のある層の領域において他の光を吸収しながら、画像光が前記開口を通過できるように構成される、請求項９２に記載のスクリーン装置。
【請求項９４】
前記少なくとも部分的に吸収性のある層が、接着剤または接合剤に含浸されたカーボンまたは別の黒色または少なくとも部分的に吸収性のある材料の１つを含み、光で前記少なくとも部分的に吸収性のある層を照射することによって、前記少なくとも部分的に吸収性のある層に開口を形成する工程が、コヒーレント光で開口を減少することを含む、請求項９２に記載のスクリーン装置。
【請求項９５】
前記シートの前記第２の表面上に前記少なくとも部分的に吸収性のある層を形成する工程が、同時押し出し成形、ラミネーション、堆積、または別の層化プロセスの１つを用いて、前記基板の前記第２の表面上に前記少なくとも部分的に吸収性のある層を堆積することを含む、請求項９２に記載のスクリーン装置。
【請求項９６】
前記少なくとも部分的に吸収性のある層が、感光性材料を含み、前記基板の前記第１の表面を通る光で前記少なくとも部分的に吸収性のある層を照射することによって、前記少なくとも部分的に吸収性のある層に開口を形成する工程が、光が通過可能な感光性材料に明るくされた領域を形成することを含む、請求項９２に記載のスクリーン装置。
【請求項９７】
局所的に正の光学パワーユニットを基板に形成する方法であって、
基板上の局所的に正の光学パワーユニットの所望の配置の補完の形をしたマスタを形成することと、
前記マスタを用いて、基板に複数の局所化された正の光学パワーユニットを成形することとを含む、方法。
【請求項９８】
前記マスタが、コンピュータ支援設計または光線追跡プログラムの１つを用いて設計される、請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記マスタが、高精度粉砕を用いて製造され、または、プレスや平坦な型を形成するように研磨される、請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】
前記マスタが、形状を保持するために硬化される熱可塑性材料から形成される、請求項９７に記載の方法。
【請求項１０１】
前記マスタが、紫外線光で重合化されるフォトポリマーから形成される、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記マスタが、堆積されたアルミニウムを含む第１の層と、前記第１の層上に堆積されたニッケルを含む第２の層とを有する基板を備える、請求項９７に記載の方法。
【請求項１０３】
前記マスタが、シリンダまたはローラの周りに巻き付けるように構成され、複数のビーズのような突出部材を基板に成形するために使用される、請求項９７に記載の方法。
【請求項１０４】
前記マスタを用いて基板に複数の局所的に正の光学パワーユニットを成形することが、前記マスタを加熱することと、その後、前記加熱されたマスタを用いて、複数の局所的に正の光学パワーユニットを基板にエンボス加工することとを含む、請求項９７に記載の方法。
【請求項１０５】
基板上に局所的に正の光学パワーユニットの所望の配置の補完の形をしたマスタを形成する工程が、ベース基板を設けることと、前記ベース基板に高温液体インクの微小滴を噴出することによって、前記ベース基板上に局所的に正の光学パワーユニットの所望の配置の補完を形成することとを含む、請求項９７に記載の方法。
【請求項１０６】
前記局所的に正の光学パワーユニットが、突出部材を備える、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記突出部材が、球状またはほぼ球状である、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記基板が、金属またはプラスチックである、請求項１０５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射システムおよび投射スクリーンに関し、さらに詳しく言えば、二層スクリーン構成を含む改良されたスクリーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型のコンピュータディスプレイやテレビ画面などの大きな表面上に画像を表示するために、投射光が使用されることがある。前面投射システムでは、画像源から反射型の角度変形スクリーンの前面側へ光ビームが投射された後、このスクリーンは、スクリーンの正面の位置にいる観察者の方へと光を反射する。背面投射システムでは、画像ビームは、透過型の角度変形スクリーンの背面側に投射され、スクリーンの正面の位置にいる観察者の方へ透過する。
【０００３】
図１を参照すると、ガラスビーズで被覆した基板などの何らかの拡散要素（例えば、拡散器や拡散スクリーンのタイプのもの）１２と組み合わせて、従来のフレネルレンズ１１を最適に使用するために、スクリーン装置１０を含む広角投射システムが知られている。この組合せは、画像を生成するイメージングスクリーンを形成する。フレネルレンズ１１と拡散アセンブリ１２は、比較的不動にまたは半不動に間隔を置いて保持されて、組合せの適切な動作を確保する。「ブラックマトリックスビーズ」（ｂｌａｃｋ  ｍａｔｒｉｘ  ｂｅａｄ）または「ＢＭＢ」スクリーンとして当業者に一般的に知られているこのようなスクリーンは、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ＆  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙなどから市販されている。オーバーヘッドプロジェクタや投射テレビなどのデバイスで使用されているフレネルレンズは、例えば、Ｆｒｅｓｎｅｌ  Ｏｐｔｉｃｓ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ＆  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙなどから市販されている。フレネルレンズ１１要素は、かなり厚みのあるレンズの光学特性を備えながら、より薄く軽量であるように作製される。同心ステップまたは不連続部１１Ａにより、これらの光学的および物理的特性を実現することができる。ステップの各々の断面は、湾曲したプロファイルのものであり、入射光１３を再方向付けするための光学パワーを呈する。ステップを画定する切り欠き部分により、全体的なサイズと重量が軽減される。
【０００４】
図１において、フレネルレンズ１１は、投射画像エンジンまたは画像プロジェクタ１４（例えば、液晶ディスプレイイメージャ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｉｍａｇｅｒ）、光源、および入力映像または他の信号に応答して画像光を生成する投射レンズ）から入射光１３を受ける。図１に示す光１３の光路のとぎれは、光１３が処理またはフィルタリングされることがあり、例えば、投射または他のレンズ（図示せず）によって投射されることがあることを認識するために含まれており、概して、参照番号１３Ａで示されている。スクリーン装置１０および画像エンジン１４は、平行な光線１５で示されているように、フレネルレンズ１１を出た光ビームが平行化されるように配設される。平行化された光線１５は、エアギャップ１６を通過して、拡散アセンブリ１２にあるガラスビーズマトリックス１７〜２１に向かう。ガラスビーズ１７〜２１は、拡散アセンブリ１２の基板２４の第１の表面２３上にある接着黒色マスク層２２上に取り付けられる。平行化された光線１５が、ガラスビーズ１７〜２１の任意のものに衝突すると、光線１５は、図１に示すように屈折して１点に集束する。基板２４は、光透過性のものであるため、観察者２７は、スクリーン装置１０の表面２６（例えば、アクリル、ポリスチレン、他のポリマーなどの表面）を通過する光２５からの画像を見ることができる。この時点で、出射光線は、広角視野用に広角変形される。スクリーン装置１０は、例えば、大きさが実質的に６０型などの大型の「タッチスクリーン」式のテレビスクリーンやコンピュータモニタスクリーンであり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
製造の品質制御に影響を及ぼす問題は、ＢＭＢタイプのスクリーンに関連したものである。ビーズ直径の均一性は、基板上に直接ビーズを配置するタイプのＢＭＢスクリーンでは問題となるものである。これらのスクリーンでは、ビーズは、例えば、接着剤で基板に付着される。ＢＭＩＢスクリーンで使用される接着剤のうち、ホールを含み得るブラックマトリックスを画定するものがある。これらのホールにより、光が不適切な位置に透過してしまうことがある。マトリックスにビーズを配置する別の問題は、実装密度に関連する。光透過性の非均一性または画像の非均一性を回避し得る程度にビーズを高密度に実装することが困難な場合が多い。また、ビーズそのものが、直径のばらつき、透明度の違い、表面のグレア（ｇｌａｒｅ）を被ることもあり、比較的に大きな非活性部分、ひいては、無用の部品を含むことがある。
【０００６】
本発明は、上述した問題とともに、他の問題の一部またはすべてを回避または実質的に回避するためのものである。
【０００７】
上記参照は、追加または代替の詳細、特徴、および／または技術背景の適切な教示に適している場合、本願明細書に参照により組み込まれたものとする。
【０００８】
本発明の目的は、少なくとも上記の問題および／または欠点を解消することであり、少なくとも以下に記載する利点を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一般的に、１つの態様において、本発明の実施形態は、光を実質的に平行化するための第１の層と、第１の層から実質的に平行化された光を受け取り、受け取った実質的に平行化された光を集束するための第１の層に近接した位置にある第２の連続層と、第２の層に隣接し、集束光を受け取り、画像光として変更するための複数の開口を有する第３の層とを含むスクリーン装置を特徴とする。第２の層は、ビーズのような部材のアレイ（ａｒｒａｙ）を含む。
【００１０】
本発明の追加の利点、目的、および特徴は、以下の記載に部分的に示されており、以下の記載を考察することによって当業者に部分的に明らかになり、または本発明を実施することから習得されるであろう。本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘されているように実現され達成されてよい。
【００１１】
本発明の目的および利点は、以下の詳細な記載を読み、図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００１２】
本発明は、さまざまな修正および代替となる形態の余地があるが、本発明の特定の実施形態は、図面に例示的に示されており、本願明細書において詳細に記載される。しかしながら、特定の実施形態の本願明細書の記載は、開示された特定の形態に本発明を制限するためのものではなく、それとは対照的に、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定された本発明の趣旨および範囲内のすべての修正、等価物、および代替物に及ぶものであることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の例示的な実施形態について記載する。明確にするために、本願明細書において、実際の実施形態の特徴がすべて記載されているわけではない。言うまでもなく、このような任意の実際の実施形態の開発において、システム関連およびビジネス関連の制約との適合性などの開発者特有の目的を達成するために、多数の実施形態特有の決定がなされなければならず、それらは、実施形態ごとにさまざまなものになるということを認識されたい。さらに、このような開発の試みが複雑かつ時間がかかるものであったとしても、本願開示の利益を享受する当業者にとって、日常的な仕事であろうことを認識されたい。
【００１４】
本発明により、従来技術のＢＭＢ型投射スクリーンの問題および欠点を解消または実質的に軽減する、背面投射テレビまたはコンピュータモニタにおいて使用するような改良された投射スクリーン装置が提供される。本発明により、フレネルレンズなどのレンズ層から入射光を受ける材料層上にマイクロ複製されたビーズのような表面を含むスクリーン装置が提供される。
【００１５】
図２に、本発明の一実施形態によるスクリーン装置３０が示されている。スクリーン装置３０は、平坦な（ｐｌａｎａｒ）部材である第１の層３１と、第２の材料層７５とを含み、それらの層は互いに平行であってよく、エアギャップ７４によって間隔を置いて設けられる。第１の層３１は、平行化光学要素（すなわち、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ））またはレンズ層を形成する。第１の材料層３１は、フレネルレンズなどのレンズの形態であり得る。層３１は、対向する表面３３、３４を与える。画像エンジン１４からの入射光放射３２は、分散（または他の実施形態では収束）するものであってよく、第１の層３１の第１の表面３３に当たり、実質的にまたは完全に平行化されたビーム放射として第２の表面３４を出る。平行化された光３５は、ビームがほとんど収束したり分散したりしないように実質的に平行である光線を含む。画像光３２は、図１の画像光１３に類似したものであり、参照番号３２Ａで示された、光路のとぎれは、図１のとぎれ１３Ａに類似したものである。例えば、光３２は、参照番号３２Ａで概して示されているように、投射または他のレンズ（図示せず）によって第１の層３１に処理または投射されてよい。
【００１６】
第２の層７５（例えば、拡散器７２）は、集束（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）（例えば、収束（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ））層である。第１の表面７６は、レンズレットのような突出部材７８〜８１を含む。図２の例において、突出部材７８〜８１は、凸状のビーズのような突出部材であるが、他の形状および構成も適切な場合がある。突出部材７８〜８１の各々は、図２および図３に示すように、球状セクタ（ｓｅｃｔｏｒ）または円形状の突出部分８２と、周辺部８３とを有する。各突出部材７８〜８１は、図３に示すように、周辺部８３で六角形の形状であってよいが、本願開示の利益を享受する当業者により認識されるように、周辺部８３に対して、六角形以外の他の形状が使用されてもよい。さらに、各突出部材７８〜８１は、周辺部８３で終端し、その場所で、突出部材が隣の突出部材とつながる。周辺部８３は、他の形状の部分的にのみ球状または部分的に円形の表面であるように突出部材７８〜８１を規定する。例えば、突出部材７８〜８１は、半球を形成してよい。球状セクタ８２は、図１のボール１７〜２１の活性部分と実質的に同等のものである（すなわち、球状セクタ８２の各々が光学パワーを呈する）。ボール１７〜２１の一部分のみが活性であり、残りの部分が不活性であるため、球状セクタ８２は、活性領域にのみ類似している。
【００１７】
突出部材７８〜８１は、従来技術のＢＭＢスクリーンの場合のように、黒色接着剤で基板に付着された別々のビーズではない。その代わりに、突出部材７８〜８１は、第１の表面７６で始まり、第２の表面７７で終端する基板８４と一体に形成される。また、基板８４は、突出部材７８〜８１と一体または連続的である。マスク８６が、図２に示すように、基板に隣接した拡散器７２の第２の表面７７上に第３のまたはマスク層またはコーティング（例えば、薄いコーティング）を形成できる。マスク８６は、開口８７〜９１を含む。開口８７〜９１により、光９２として集束した画像光３５は、各突出部材７８〜８１の焦点でマスク８６を通過することができる。図２に、開口８７を通過する光線が示されているが、入射光３２が、開口８８〜９０に対応する突出部材７９〜８１の任意のものを通過すれば、光９２は、他の開口８８〜９１の任意のものを通過するように描写されてよい。その後、光９２は、拡散器７２によって拡散された後、観察者２７によって観察可能である。開口８７〜９１は、レーザアブレーションされた開口であり得る。
【００１８】
突出部材７８〜８１は、非常に小さいものであり、好ましくは、約５〜１００ミクロン間隔を置いて設けられ、この間隔は、図２の参照番号９３で示されている。一般的に、開口８７〜９１は、突出部材７８〜８１と同じ間隔を有する。開口８７〜９１の間隔とともに、図２の参照番号９４で示したマスク８６の厚みは、特定の用途に応じて、適切なものや十分なサイズのものであってよく、観察者によってスクリーン装置３０上で観察される画像の視覚的品質およびコントラスト、小さな画像特徴を分解するためにスクリーン装置３０から観察者がどの程度近くまたは遠くにいる必要があるかなどによって決定されてよいが、これらに限定されるものではない。マスク８６の厚みと開口８７〜９１のサイズとの比率は、本願開示の利益を享受する当業者によって認識されるように、開口８７〜９１間のマスク８６の領域において撮像するには望ましくない光を吸収または実質的に吸収しながら、画像光が開口８７〜９１を通過できるのに適切かつ十分なものでなければならない。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、図２に示すスクリーン装置３０の作製方法が、基板８４の第１の表面７６上に、基板８４と一体して突出部材７８〜８１のマトリックスを形成することを含む。以下、突出部材７８〜８１の形成についてさらに記載する。マスク８６は、突出部材７８〜８１のマトリックスとは反対側に、好ましくは、基板８４の第２の表面７７上に形成される。マスク８６は、吸収により光が通過できないようにする黒色材料層であってよい。例えば、接着剤や接合剤に含浸させたカーボンまたは別の黒色または光吸収材料が、同時押し出し成形、ラミネーション、堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または他の層化プロセスによって基板８４の第２の表面７７上に堆積されたマスク８６に使用されてよい。また、マスクは、カーボンまたは他の黒色または光吸収材料を含浸させたフォトレジストなどの感光性材料などであってもよい。マスク８６は、黒色化された光吸収領域および光透過領域を形成するように光に対して選択的に露出可能な写真フィルムであってよい。
【００２０】
その後、開口８７〜９１は、選択位置でマスク８６を通して形成されるため、光９２は、実質的に開口８７〜９１でのみ拡散器７２を通過できる。第１および第２の層３１、７５は、入射画像光３２を受けるように互いに概して平行に配置される（例えば、不動または半不動状態）。開口８７〜９１を除くマスク８６の部分により、開口８７〜９１に対応する選択された部分を除いたすべてにおいて、光が拡散器７２を実質的に透過することができなくなる。
【００２１】
マスク８６の開口８７〜９１は、レーザを用いて、例えば、エキシマレーザを用いたレーザアブレーションによって形成されることが好ましい。これは、本願開示の利益を享受する当業者によって認識されるように、観察者２７による観察中にエンジン１４からの出力画像光が進むものとほぼ全く同じ経路に沿って、スクリーン装置３０に対してレーザ放射を方向付けることによって達成されてよい。レーザ放射は、第１の材料層３１を介して方向付けられ、各突出部材７８〜８１（例えば、部材７８）は、マスク８６上の焦点５５でレーザ光を集束させる。その後、レーザアブレーションは、突出部材７８の焦点９５でマスク８６に各開口（例えば、開口８７）を形成する。実際、すべての所望の開口がマスク８６を介して燃焼または融除されるまで、レーザは、単に図２の投射エンジン１４に取って替わる。したがって、スクリーン装置３０を介して撮像するために画像エンジン１４が後に配置される場所にレーザ出力が位置するため、開口は、効果的に自己整合される。
【００２２】
基板８４の第１の表面７６に突出部材７８〜８１を形成する１つのプロセスは、マイクロ複製である。マイクロ複製は、マスタ（ｍａｓｔｅｒ）が作製された後に実行可能である。マスタは、図３に示すスクリーン装置の実施形態を補完するものに類似している表面レリーフツール（ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｅｌｉｅｆ  ｔｏｏｌ）を作ることによって作製される。ツールは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）や光線追跡プログラムなどの技術によって設計可能であり、その設計は、ツールをプレスや平坦な型を形成する材料（例えば、金属材料）にするためのプログラムに従って、高精度粉砕（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｍｉｌｌｅｄ）および／または研磨されて（ｇｒｏｕｎｄ）よい。この代わりとして、熱プラスチックなどのプラスチック材料が、表面レリーフツールを形成するために使用されてよく、これは、その形状を保つために硬化されてよい。材料は、紫外線光で重合化可能であるフォトポリマーであってよい。その後、アルミニウム層（など）がその表面上に堆積されてよく、その後、ニッケル（など）がアルミニウム上に電気めっきされて、マスタを形成してよい。
【００２３】
熱プラスチックまたはフォトポリマーなどで作製されたマスタツールは、基板部分９６と、アルミニウム層９６Ｂと、ニッケル層９６Ｃとを含むように、図４Ａの断面で概して示されている。上述したツールのいずれも、シリンダまたはローラに巻き付けるように作られてよい。ローラデバイスまたはプレスまたは平坦な型デバイスが使用されていても、デバイスは、基板８４に対して使用される透明な加熱されたまたは加熱可能な熱可塑性材料または他の材料上に突出表面をエンボス加工または成形してよい。ローラに供給されるか、またはプレス型に与えられる熱可塑性材料に突出部材７８〜８１をエンボス加工または成形中に、ローラが回転され、または型がプレスされてよい。図４Ｂは、ローラ９７の周りに巻き付けたツール９６で作製されるローラ９７と、コンベヤベルト９９Ａへと滴下される熱可塑性材料９９を供給するためのフィーダまたはホッパ９８を示す。本願開示の利益を享受する当業者によって認識されるように、材料９９は、ホッパ９８で加熱され、および／または、ベルト９９Ａ上で適切な加熱手段で加熱されてよい。突出部材７８〜８１の補完物（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ）９６Ｄが材料９９をエンボス加工して、図４Ｂに概して示すように、ローラ９７が回転するにつれて突出部材７８〜８１を形成する。その後、突出部材７８〜８１を形成する熱プラスチックは、例えば、光重合によって硬化されてよい。突出部材７８〜８１は、基板８４と一体または連続的なものになる。
【００２４】
プレスまたは平坦な型に関して、マスタは、ローラに巻き付けられなくてもよい。その代わりとして、平坦な型は、基板８４に対して使用される熱プラスチックに突出部材７８〜８１をエンボス加工または成形するために加熱され使用されることになる。この圧縮型は、基板８４の加熱された熱プラスチック上に当たるようにされる。ローラまたは平坦な型の方法のいずれの場合も、エンボス加工された突出部材７８〜８１と基板８４の厚みは、マスタと、ローラまたは平坦な型に対向する表面（例えば、コンベヤベルト９９Ａ）との間にあるギャップまたはニップ（ｎｉｐ）によって、それらの間に基板８４の材料を供給することによって決定される。他の実施形態において、基板８４上に突出部材７８〜８１を形成するために、押出しプロセスが使用されてよい。これらのプロセスのすべてにより、突出部材７８〜８１は、望ましければ、図３に示す実施形態のような対称的なものではなく、非対称的なものとすることができる。
【００２５】
図４Ｃに概して示すマスタを作製する別の方法では、ターゲット基板９９Ｅ上に到達する高温液体９９Ｄ（例えば、はんだ、ポリマー、フォトレジスト材料など）の微小滴を形成するために、インクジェット装置９９Ｃのインクジェットノズル９９Ｂを使用する。インクジェットノズル９９Ｂを介して排出される材料の種類に応じて、小滴９９Ｄがターゲット基板９９Ｅを走査する際、小滴９９Ｄは、異なるメニスカスプロファイル（ｍｅｎｉｓｃｕｓ  ｐｒｏｆｉｌｅ）をもって制御可能に形成される。球状、ほぼ球状、または他の形状の表面が、金属、熱プラスチックなどのプラスチックなどであってよいターゲット基板９９Ｅの材料ランドとして作られてよい。到達した小滴９９Ｄは、レンズレット（ｌｅｎｓｌｅｔ）７８〜８１の形状の補完となるものを形成し、マイクロ複製のために使用される（すなわち、到達した小滴９９Ｄは「ネガ」を形成する）。到達した小滴９９Ｄ上にアルミニウムを堆積することができ（例えば、小滴９９Ｄがプラスチックまたはフォトレジスト材料であれば）、その後、上述したように、より硬質の材料層を形成するために、ニッケル電気めっき処理が続く。その結果得られた型は、シリンダまたはローラに巻き付けられてよく、または、第２の「ポジ」マスタを作るために使用されてよい平坦な型を形成するために使用されてよい。ネガマスタは、プラスチックまたは熱プラスチックでポジマスタを作製するために使用されてよく、これも、上述したように、アルミニウムとニッケルでコーティングされる。第２のマスタは、突出部材７８〜８１をエンボス加工または成形するためにローラまたは平坦な型に供給される透明なフォトポリマーまたは熱可塑性材料に対して回転または押圧されてよい。その後、突出部材７８〜８１は、例えば、上述したものと同様に、ＬＷ光重合（ＬＷ  ｐｈｏｔｏ−ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）によって硬化されてよい。
【００２６】
マスタを作製するための別の方法では、感光性材料（例えば、フォトレジスト）が堆積されるフォトポリマーベースまたは他の基板を使用する。公知の技術を用いて干渉パターンを生成するために、レーザ光源が用いられる（すなわち、レーザは、感光性材料に干渉パターンを書き込むことができる）。干渉パターンの強度プロファイルは、突出部材７８〜８１を形成するための所望のプロファイルに対応またはほぼ対応するように制御される。プロファイルは、いくつかの実施形態では、球状ではなく円筒状になるようにデザインされてよい。例えば、２つの直交方向に隣接するプロファイルのピーク間の周期が異なる二次元（すなわち、交差した）周期的な円筒状プロファイルを生成するように、干渉パターンは、フォトレジストに書き込まれてよい。例えば、空間フィルタ、レーザ光マスキング、または他のフィルタリング技術を使用することによって、フォトレジストにおける正確な最終円筒状プロファイルを生成するために、プロファイルのある一定レベルの制御が維持されてよい。本願開示の利益を享受する当業者によって認識されるように、特定の構成に応じて、ポジまたはネガの感光性材料が使用されてよい。感光性材料の露光および現像後、球状または円筒状のいずれのプロファイルが望ましいものであろうとも、感光性材料が除去される残りの感光性材料および領域を被覆するために、アルミニウムが堆積されてよい。この後に、マスタを形成するためにニッケル電気めっき処理が続く。マスタを作製するためのさらなる他の方法において、感光性材料の露光用パターンを生成するために、自己位置合わせフォトマスクが使用されてよく、または、レーザビームの干渉の代わりに走査記録パターン（上述したインクジェットのアプローチに類似）において所望の露光プロファイルで感光性材料を露光するために、レンズまたは他の空間フィルタとともにレーザが使用されてよい。
【００２７】
当業者であれば、上述したマスタが、１つ以上のポジまたはネガ（すなわち、補完するもの）のコピーイングまたはレンダリングステップ、またはその組合せを使用する技術を用いて突出部材７８〜８１を形成するように作製されてよいことは明らかである。このようなポジまたはネガまたは組合せステップは、本発明の範囲内に含まれる。
【００２８】
上述したように、マスタを作製する技術にかかわらず、ある実施形態において、マスタを用いて突出部材７８〜８１の材料をエンボス加工または成形してから、二次元平面の２つの直交方向に円筒状レンズレットが作製されてよい。これらのレンズレットは、観察者によって観察されるように、それらで作製されたスクリーンの直行方向において２つの異なる倍率を示すようにデザインされてよい。光は、垂直方向の視野角が、スクリーンの前面の水平方向の視野角よりかなり小さくなるように、このスクリーンと非対称的に制御されることになる。したがって、観察者によって容易に見ることができない光は、垂直方向において無駄にならず、その代わり、少なくとも水平方向または他の方法でより効率的に使用されてよい。例えば、観察者によって容易に見られない、天井と床の方へと進むスクリーンからの光の角拡散（ａｎｇｕｌａｒ  ｓｐｒｅａｄ）の部分は、観察者によってより容易に観察される、スクリーン前面の水平面における光の角拡散の部分よりも角度が制限されることになる。
【００２９】
以下、図５を参照すると、本発明の別の実施形態によるスクリーン装置１００が示されている。スクリーン装置１００は、間隔を置いて設けられた構成部品であるホログラフィ光学要素（ＨＯＥ）（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）１０２と、第２の層７５に類似した拡散器７２’または拡散器７２とを含む（図５のプライム符号付きの要素はすべて、図３のプライム符号なしの相対物と類似または同類のものであり、突出部材を作製するプロセスの記載を含む上述した記載に類似して作製される）。ＨＯＥ１０２は、平行化光学要素（すなわち、コリメータ）を形成する。ＨＯＥ１０２は、参照および対象ビームを用いた適切な光学セットアップにおける記録を含む、前述した米国特許出願第０８／０６０，９０６号に記載されているプロセスによって形成されてよい。
【００３０】
発散（または他の実施形態では収束）するものであってよい画像エンジン１４からの入射光放射３２は、ＨＯＥ１０２の第１の表面１０３にあたり、実質的に平行化されたビーム放射３５’（光３５に類似）としてＨＯＥ１０２の第２の表面１０４を出る。実質的に平行化されたビーム３５’は、ビームがほとんど収束または発散しないように実質的に平行である光線を含む。ＨＯＥ１０２および拡散器７２’（例えば、その集束層）は、エアギャップ７４’によって間隔を置いて設けられる。エアギャップ７４’のサイズを最小限にすると、本願開示の利益を享受する当業者によって認識されるように、色分散効果が低減されることがある。
【００３１】
上述したスクリーン装置３０および１００は、本発明の実施形態により、図６および図７のそれぞれに示す「折り返し（ｆｏｌｄｅｄ）」ディスプレイ装置２００および２５０において有益に用いられ得る。ディスプレイ装置２００および２５０は、コンピュータモニタまたはテレビディスプレイの一部を形成するものであってよく、１９９５年１２月２９日にＲｉｃｈａｒｄ  Ｍ．Ｋｎｏｘによって出願され、「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ  Ｉｍａｇｅｓ」という発明の名称であり、先行の本願と同一の出願人による米国特許出願第０８／５８１，１０８号と、１９９６年１２月２３日にＲｉｃｈａｒｄ  Ｍ．Ｋｎｏｘ  ｅｔ  ａｌ．，によって出願され、「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ  Ｉｍａｇｅｓ」という発明の名称であり、１９９７年７月９日に公開された欧州特許出願第９６３０９４４３．８号、同公開第０７８３１３３号に記載された投射システムに類似しており、これらの出願の内容全体は、本願明細書に組み込まれたものとする。ディスプレイ装置２００および２５０において折り返された光路により、これらの画像投射装置のサイズを、他のタイプのディスプレイ装置と比較して低減することができる。例えば、「フットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）」寸法「Ｌ」および「Ｌ’」は、折り返しによってさらに小さくなることがあることで、これらの装置の見かけの投射長さが短くなる。
【００３２】
図６を参照すると、ディスプレイ装置２００は、画像エンジンまたはプロジェクタ２０２を含み、これは、上述した画像エンジン１４に類似したものであってよい。また、画像エンジン２０２は、１９９６年１０月１７日にＲｉｃｈａｒｄ  Ｍ．Ｋｎｏｘによって出願され、「Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ」という発明の名称の米国特許出願第０８／７３０，８１８号に記載された画像エンジンに類似したものであってもよく、この出願の内容全体は、本願明細書に参照により組み込まれたものとする。画像エンジンは、例えば、アンテナ、ケーブル、コンピュータ、またはコントローラから受信した電子、映像、または他の信号などの入力信号に応答して、画像光２０４を出力する。画像光２０４は、下側のミラーまたはリフレクタ２０６を反射して、上側のミラーまたはリフレクタ２０８へと進む。その後、光２０４は、上側ミラーまたはリフレクタ２０８によって反射され、光学要素２１０に方向付けられる。光学要素２１０は、ディスプレイ装置２００のデザインに応じて、第１の層３１（例えば、フレネルレンズ）またはＨＯＥ１０２に類似したものであってよい。図６に、エアギャップ７４、７４”は示されていない。したがって、光学要素２１０を出た画像光は、光学要素２１０から間隔を置いて保持された拡散スクリーンまたは拡散器２１２に入ると、特定のデザインに従って、平行化、収束、または発散することになる。拡散器２１２は、拡散器７２または上述した米国特許出願第０８／０６０，９０６号に記載した拡散器に類似したものであってよい。拡散器２１２は、光２１４として画像光を散乱させ、観察者２７は、ディスプレイ装置２００の拡散器２１２で画像を形成するときにそれを見ることができる。
【００３３】
図７を参照すると、画像エンジンまたはプロジェクタ２５２と、信号スプリッタ２５４と、入力ケーブル２５６と、サウンドシステム２５８と、スクリーン装置２６０と、バックミラーまたはリフレクタ２６２とを含むディスプレイ装置２５０が示されている。画像エンジン２５２は、上述した画像エンジンおよび上述した米国特許出願第０８／７３０，８１８号の画像エンジンに類似したものであってよい。スクリーン装置２６０は、偏光リフレクタ２６４と、光学要素２６６と、拡散スクリーンまたは拡散器２６８とを含む。光学要素２６６および拡散器２６８は、間隔を置いて共に保持される（図７に図示せず）。偏光リフレクタ２６４は、光学要素２６６から間隔を置いて保持されてよく、または間隔を置かずに保持されてよい（すなわち、実質的にエアギャップがない状態。図７には図示せず）。偏光リフレクタ２６４に使用されてよい材料の一例は、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ＆  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている多層構造光学フィルム（ＭＯＥ）と呼ばれる二重輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ）であり、または、他の広角偏光リフレクタ材料である。偏光リフレクタ２６４は、第１の線形偏光の光を選択的に反射し、第１の偏光光と直交する第２の線形偏光の光を選択的に透過するという特徴を有する。ディスプレイ装置２５０のデザインに応じて、光学要素２６６は、第１の層３１または上述したＨＯＥ１０２に類似したものであってよい。同様に、デザインに応じて、拡散器２６８は、上述した米国特許出願第０８／０６０，９０６号に記載された拡散器の任意のものであってよく、または、拡散器７２であってよい。
【００３４】
バックリフレクタ２６２は、ミラーまたはリフレクタ２７０と、無色リターダ（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｒｅｔａｒｄｅｒ）２７２とを含み、デザインに応じて、層状化、コーティング、接合（例えば、屈折率整合接着剤を用いて）、図７に示す順序で隣接してまたは他の方法で適用されてよい。バックミラーまたはリフレクタ２７０および無色リターダ２７２は、間隔を置いてまたは間隔を置かずに（すなわち、実質的にエアギャップなしの状態）共に保持されてよい。適切な無色リターダは、本願開示の利益を享受する当業者により認識されるように、間隔を置いた配置に対応するようにデザインされてよい。
【００３５】
ディスプレイ装置２５０を動作する際、画像エンジン２５２は、入力ケーブル２５６を介して電子信号を受信し、その信号を信号スプリッタ２５４に出力する。信号スプリッタ２５４は、信号を、例えば、映像信号と音声信号に分割し、これらの信号を画像エンジン２５２とサウンドシステム２５８とにそれぞれ出力する。画像エンジン２５２は、映像信号を投射された画像光２７４に変換する。ケーブル２５６で受信した電子信号は、アンテナによって、またはケーブルラインにわたって受信したテレビ信号や、コンピュータ映像ケーブルを介して受信したコンピュータ映像信号などの映像情報を含む任意のタイプの信号であってよい。音声信号およびサウンドシステムはオプションである。
【００３６】
画像光２７４は、光源（図示せず）にある画像エンジン２５２において、または上述した第１の偏光で画像光を偏光するために、画像エンジン２５２の外部に用いられてよい偏光器（図示せず）において偏光されてよい。最初の例において、画像エンジン２５２から出力され、第１の偏光方向に偏光された画像光２７４は、偏光リフレクタ２６４によってバックリフレクタ２６２の方へ反射される。反射された画像光２７４は、最初、無色リターダ２７２を通過し、バックミラーまたはリフレクタ２７０によって反射され、次に、再度スクリーン装置２６０の方へ向けられて無色リターダ２７２を通過する。無色リターダ２７２は、光学的な厚み（実質的には四分の一波長）を有するようにデザインされるため、最初の偏光での画像光２７４の二重通過は、効果的な半波長偏光シフトまたは実質的に９０度の回転を受けることになる。したがって、この時点でスクリーン装置の方へと向けられた画像光２７４は、実質的に第２の偏光にあり、実質的に偏光リフレクタ２６４を介して光学要素２６６へと通過することになる。光学要素２６６は、デザインに従って、この光を平行化、収束、または発散し（上述した米国特許出願第０８／０６０，９０６号に、類似または同類の収束および発散動作が記載されている）、これは、画像光２７６として拡散器２６８によって引き続き散乱される。その後、観察者２７は、上述した記載と類似して、スクリーン装置２６０の拡散器２６８で画像光２７６によって生成される画像を観察できる。上述した特定の実施形態は、例示的なものでしかなく、本発明は、本願明細書の教示の利益を享受する当業者にとって明らかである異なるが同等の方法で修正および実施されてよい。さらに、特許請求の範囲に記載されている以外に、本願明細書に示されている構成またはデザインの詳細へかけられる制限は意図されていない。したがって、上述した特定の実施形態は、変更または修正されてよく、このような変形はすべて、本発明の範囲および趣旨の範囲内であると考慮されることは明らかである。以上のことから、本願明細書において求める保護は、特許請求の範囲に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】間隔を置いて設けられたビーズで被覆した拡散器とともにフレネルレンズを使用する先行技術のＢＭＢ投射スクリーンの側面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスクリーン装置の側面断面図である。
【図３】図２の実施形態の一部分の部分斜視図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によるスクリーン装置を作製する際に使用するためのマスタツールの断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態によるスクリーン装置を作製するためのプロセスにおいてマスタツールを使用する装置の斜視図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態によるスクリーン装置を作製する際に使用するためのマスタツールの製造に使用される装置の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスクリーン装置の側面断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の側面断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の側面断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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