(57)【要約】【課題】  投写光を拡散させる拡散粒子の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体での拡散粒子の分布むらの発生も抑えたシンチレーションを低減するスクリーン１００を提供する。【解決手段】  投写光の入射側に設けられた第１の光拡散層１は極性を帯びた光拡散粒子と光拡散粒子を分散させる分散媒と光拡散粒子を保持する保持部材とを有する。光拡散粒子は電極１６ａ、１６ｂに印加される交流電圧で発生する電界により分散媒の中を往復移動しその位置を時間的に変化させる。これにより、スクリーン１００に入射した光線は第１の光拡散層１を通過することによって形成される散乱波の散乱分布や位相を時間的に変化させ、シンチレーションを低減ないし除去するものである。電極１６ａ、１６ｂに電圧が印加されていない場合、光拡散粒子は静電気力により保持部材に吸着され、スクリーン１００に対する位置を維持する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を投写する投写光を散乱し極性を有する第１の光拡散粒子と前記第1の光拡散粒子を分散させる分散媒と前記第１の光拡散粒子を静電気力により吸着する保持部材とを有する第１の光拡散層、
前記第１の拡散層を投写光の光軸方向から挟むように配置された一対の電極を備え、
前記電極に前記光拡散粒子が保持部材に吸着する静電気力より大きな力を発生させる電界を印加することを特徴とする映像投写用スクリーン。
【請求項２】
保持部材は、第１の光拡散粒子と分散媒とを投写光の光軸方向から挟むシート部材であることを特徴とする請求項１に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項３】
保持部材は、分散媒中に設けられ第１の光拡散粒子を吸着する部分と第１の光拡散粒子が分散媒中を移動する空間とを有する部材であることを特徴とする請求項１に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項４】
保持部材は、繊維を網目状とした部材であることを特徴とする請求項３に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項５】
保持部材は、不織布であることを特徴とする請求項３に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項６】
保持部材の屈折率と分散媒の屈折率は略同一であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項７】
第１の光拡散粒子は粒径の異なる粒子を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項８】
第１の光拡散粒子は非球形であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項９】
第１の光拡散粒子は一つの粒子に正と負の極性を有することを特徴とする請求項８に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１０】
第一の光拡散粒子は正または負の同一の電荷を帯びていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１１】
第１の光拡散粒子は略半分の粒子が正に帯電し他の粒子が負に帯電していることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１２】
第１の光拡散粒子は帯電量の異なる粒子を含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１３】
電極に電圧を与える電源を有し、前記電極に交流電圧を与えることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１４】
交流電圧は、印加電圧の時間的変化が矩形状の波形であることを特徴とする請求項１３に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１５】
交流電圧は、印加電圧の反転時に電圧の絶対値が最大値をもつことを特徴とする請求項１３または１４に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１６】
交流電圧は、シンチレーションを認識し難い色を表示している間に印加電圧の反転を行うことを特徴とする請求項１３から１５のうちいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１７】
交流電圧は、映像入力信号の帰線期間内に印加電圧の反転を行うことを特徴とする請求項１３から１５のうちいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１８】
第1の光拡散粒子の材料は高分子であることを特徴とする、請求項１から請求項１７のいずれか1項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項１９】
第１の光拡散層を支持する支持シートは投写光を透過することを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項２０】
投写光の入射側に配置された第１の光拡散層と投写光の出射側に配置された第２の光拡散粒子を有する第２の光拡散層を有し、第１の光拡散粒子が前記第２の光拡散粒子より小さいことを特徴とする請求項１９に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項２１】
スクリーンの出射面にブラックストライプを備えたことを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項２２】
第１の光拡散層を支持する支持シートは投写光を反射することを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーンを備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば投写型表示装置等で用いられる、映像投写用スクリーンの構造とそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の投写型表示装置は、光源から出射された光線をスクリーンに投写することでスクリーン上に画像を表示する。しかし、映像を映し出すスクリーンの光拡散層で散乱した光線が視聴者等の鑑賞者側で干渉すると、鑑賞者にはスクリーン全体がぎらついて見える。この光線の干渉に伴う輝度むらはシンチレーションと呼ばれるもので、鑑賞者に不快感を与えるという問題があった。
【０００３】
スクリーンの第１の基板と第２の基板の間に挟まれた媒質中に移動可能な光散乱材を分散した光散乱部を有し、前記基板の少なくとも一方に振動を付与する。これにより、光散乱材が媒質中を移動する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。すなわち、スクリーンに入射した光線が光拡散板や光散乱部を通過することによって形成される散乱波の散乱分布や位相を、光散乱材の相対位置を変化させることにより時間的に変化させ、シンチレーションを低減ないし除去するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５１９１４号公報（段落００１１、００１２、図５乃至６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スクリーンに光散乱材が移動する光拡散部を設ける方法は、重力の影響により光散乱材がスクリーンの下側に集まるなどスクリーン全体での光散乱材の分布むらの発生が問題となる。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、スクリーン全体での光散乱材の分布むらの発生も抑えたシンチレーションを低減するスクリーンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る映像投写用スクリーンにおいては、映像を投写する投写光を散乱し極性を有する第１の光拡散粒子と前記第1の光拡散粒子を分散させる分散媒と前記第１の光拡散粒子を静電気力により吸着する保持部材とを有する第１の光拡散層、前記第１の拡散層を投写光の光軸方向から挟むように配置された一対の電極を備え、前記電極に前記光拡散粒子が保持部材に吸着する静電気力より大きな力を発生させる電界を印加するという特徴を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、保持部材に光拡散粒子を吸着させることにより、スクリーン全体の光拡散粒子の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る投写型の表示装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る表示装置の投写部と鑑賞者とスクリーンの光拡散板との位置関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る投写用スクリーンの構成を示した構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る投写用スクリーンの光拡散部の構成を示す部分的な構成を示した部分構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る投写用スクリーンの光拡散粒子の動きを示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る投写用スクリーンの光拡散部の構成を示す部分的な構成を示した部分構成図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る投写用スクリーンの構成を示した構成図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る投写用スクリーンの構成を示した構成図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る投写用スクリーンの構成を示した構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る第２の光拡散板の構成を示した構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る表示装置の投写部と鑑賞者とスクリーンの光拡散板との位置関係を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る投写用スクリーンの構成を示した構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る投写用スクリーンの構成を示した構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る投写用スクリーンの構成を示した構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る投写用スクリーンの光拡散粒子の動きを示す模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る投写用スクリーンの光拡散粒子の構成を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る投写用スクリーンの光拡散粒子の構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態５に係る投写用スクリーンの電極に印加する電圧と光拡散粒子の速度の時間的変化を示した図である。
【図１９】本発明の実施の形態６に係る投写用スクリーンの電極に印加する電圧と光拡散粒子の速度の時間的変化を示した図である。
【図２０】本発明の実施の形態８に係る投写用スクリーン上にレーザー光をキャンする方法を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における投写型の表示装置３の構成図、図２は表示装置３の投写部３１と鑑賞者９とスクリーン１００の第１の光拡散層である光拡散部１、第２の光拡散層である光拡散板２との位置関係を示す説明図、図３はスクリーン１００の構成を示した構成図、図４は光拡散部１の構成を示す部分的な構成図、図５は光拡散粒子１５の動きを示す模式図、図６は、光拡散部１の構成を示す部分的な構成図である。
【００１１】
図１において投写部３１から出射した投写光４は、ミラー部３２で反射した後スクリーン１００に投写される。図２ではミラー部３２を省いて表示装置の構成を簡略化して示している。スクリーン１００は、分散媒１４の中を移動する光拡散粒子１５を備えた第１の光拡散層である光拡散部１と第２の光拡散層である光拡散板２を備えている。投写部３１から出射した投写光４はスクリーン１００上の入射側に設けられた光拡散部１を透過する際に散乱し、さらに光拡散部１に対して投写部３１と反対側に配置された光拡散板２を透過する際にも散乱する。スクリーン１００に対して投写部３１と反対側に位置する鑑賞者９は、その散乱光をスクリーン１００に映し出された映像として観ることが出来る。ここで、光拡散部１に設けられ、散乱光を時間的に変化させる機能によって、シンチレーションを平均化し低減ないし除去することができる。つまり、スクリーンに入射した光線が光拡散板や光散乱部を通過することによって形成される散乱波の散乱分布や位相を、光散乱材の相対位置を変化させることにより時間的に変化させ、シンチレーションを低減ないし除去するものである。
【００１２】
図３は、実施の形態１におけるスクリーン１００の構成を示す構成図である。スクリーン１００は、投写光４の入射側にフレネルレンズ１８を備えている。表示装置３の奥行きを薄くするため、スクリーン１００には、投写部３１から比較的大きな投写角度で投写光４が投写される。このためスクリーン１００は、投写された光を鑑賞者９の方向に向けるためのフレネルレンズ１８を有している。フレネルレンズ１８の鑑賞者９側には、光拡散部１が配置されている。光拡散部１は、２枚の支持シート１２、２５に挟まれて保持されている。２枚の支持シート１２、２５の投写光４の光軸方向の両側には、支持シート１２と支持シート２５とを挟むように透明な電極１６ａ、１６ｂが取り付けられている。
【００１３】
支持シート１２と支持シート２５との周辺部にはシール材１３が取り付けられている。このシール材１３は、光拡散部１が保持部材である透明な繊維１１と光拡散粒子１５、液体から成る分散媒１４から構成されているため、その分散媒１４が外部に漏れないようにするために設けられている。支持シート１２と支持シート２５とに挟まれた光拡散部１の光拡散粒子１５は、プラスまたはマイナスに帯電して図４に示すように、繊維１１に静電気力により吸着している。
【００１４】
２枚の電極１６ａ、１６ｂに接続された電源１７によって電圧を与えると光拡散部１に電界が発生する。光拡散粒子１５は、電界をかける前は繊維１１に静電気力により吸着しているが、静電気による吸着力より大きな電界がかかると、図５に示すように、繊維１１を離れて分散媒１４の中を移動する。光拡散粒子１５は、プラスまたはマイナスの同符号に帯電している。このため、プラスもしくはマイナスに帯電した光拡散粒子１５はクーロン力により、光拡散粒子１５がプラスに帯電している場合はマイナス側の電極の方向に、光拡散粒子１５がマイナスに帯電している場合はプラス側の電極の方向に移動する。電極１６ａ、１６ｂに与える電圧を交流にすることで、光拡散粒子１５は光軸方向を往復するように移動し続ける。図５中の矢印は、光拡散粒子１５が分散媒１４中を往復移動していることを示している。
【００１５】
例えば、光拡散粒子１５がプラスに帯電している場合、支持シート１２側の電極１６ａ側をプラス、支持シート２５側の電極１６ｂをマイナスに帯電させると、光拡散粒子１５は電極１６ｂの方向に移動する。なお、各々の光拡散粒子１５は同じプラスに帯電しているため、反発し合い一か所に集まることはない。次に電極１６ａをマイナス、電極１６ｂをプラスに帯電させると、光拡散粒子１５は電極１６ａの方向に移動する。
【００１６】
上述のように、光拡散粒子１５を同符号に帯電させることでそれぞれの光拡散粒子１５が反発し、分散媒１４の中で一か所に集まることなく均一に分散させることができる。このため、同符号に帯電した光拡散粒子１５は一か所に集まることなく、より均一に分散して移動するという効果を得られる。
【００１７】
このように電極１６ａ、１６ｂを交流で電圧をかけることで、光拡散粒子１５が互いに反発して一か所に集まることなくスクリーン１００の光軸方向を往復するように動き続ける。これにより、投写光４の散乱波が時間的に変化し、その変化量と変化速度が十分大きければ鑑賞者９にとってシンチレーションは平均化され低減ないし除去することができる。
【００１８】
電極１６ａ、１６ｂに電圧をかけるのをやめると、光拡散粒子１５は、静電気力により近くの繊維１１に吸着する。このため、光拡散粒子１５が重力によりスクリーン１００の重力方向である下側に移動することを回避できる。
【００１９】
上記のような効果を得るための繊維１１は、光拡散粒子１５が自由に分散媒１４中を移動できるように、繊維１１の間に一定の空間を有していることが必要である。例えば織らずに繊維を合成樹脂その他の接着剤または繊維の一部を溶かす熱接合等で接合して布状にした不織布や、図６に示すような比較的粗く織った布状のものを用いることができる。繊維１１の材料としては、静電気を帯びやすいポリプロピレン等の材料が適している。
【００２０】
また、繊維１１は繊維１１自体が透明であるため、投写光４がスクリーン１００を透過して映像がスクリーン１００上に表示されても、繊維１１が映像としてスクリーン１００上に映され難くなっている。しかし、分散媒１４の屈折率を繊維１１の屈折率と同じとすることで繊維１１が映像としてスクリーン１００上に映される程度を低減、または回避することができる。
【００２１】
なお、繊維１１は光をよく通す透明な材料を用いることが適しているが、非常に細い繊維を使用して、スクリーン全体として透き通って向こうが良く見えるほど透明であれば、繊維１１自体が透明である必要はない。同様に、電極１６ａ、１６ｂも透明であることが好ましいが、スクリーン全体として透き通って向こうが良く見えるほど透明であれば、電極１６ａ、１６ｂ自体が透明である必要はない。
【００２２】
また、支持シート１２と支持シート２５とは、それぞれ表示装置３に設けられた保持構造により所定の位置に保持される。このため、重力や外力などによりスクリーン１００を構成する支持シート１２と支持シート２５とが撓む場合がある。この場合、例えば特許文献１のようにスクリーンの第１の基板と第２の基板の間に挟まれた媒質中に移動可能な光散乱材を分散した光拡散部を有する場合は、第１の基板と第２の基板の隙間量が基板の撓みにより変化し、光散乱材の数や媒質中を移動速度がスクリーン面上で均一にならないという問題がある。
【００２３】
一方、実施の形態１に係るスクリーン１００では、支持シート１２と支持シート２５とに挟まれた繊維１１が、支持シート１２と支持シート２５との隙間を一定に保持する働きを持つ。このため、重力等の外力により支持シート１２と支持シート２５とに撓みを発生させる力が働いたとしても、繊維１１の隙間を一定に保持する働きにより、支持シート１２と支持シート２５との撓み量を抑え光拡散粒子１５の分布むらの発生を抑制または回避することができる。
【００２４】
なお、図３に示したスクリーン１００では、電極１６ａ、１６ｂは支持シート１２と支持シート２５とを投写光４の光軸方向から挟むように配置されているが、図７に示すスクリーン１１０のように、電極１６ａ、１６ｂ自体が光拡散部１を投写光４の光軸方向から挟むように配置することもできる。
【００２５】
これにより、より直接的に光拡散部１に電界をかけることができ、電極１６ａ、１６ｂに交流電圧をかけることで、より容易に光拡散粒子１５を投写光４の光軸方向に移動させることができ、光拡散粒子１５の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。
【００２６】
また、２枚の支持シート１２、２５とシール材１３により分散媒１４が漏れないようにしているが、例えば、図８、図９に示すスクリーン１２０、１３０のように、一辺が開いた開口部をもつ袋状の保持袋１Ａに光拡散部１の構成要素を入れた後、開口部１Ａａを液漏れのないように閉じることで光拡散部１を保持することもできる。なお、図８、図９では開口部１Ａａは閉じた後の形状を示している。この場合、図８に示すスクリーン１２０のように保持袋１Ａを電極１６ａ、１６ｂで挟むように保持することもできる。また、図９に示すスクリーン１３０のように、保持袋１Ａの表面に透明な電極１６ａ、１６ｂを形成し、保持袋１Ａをフレネルレンズ１８と光拡散板２で挟んで保持することもできる。これにより、スクリーン１３０の厚みを薄くして、投写光４の透過性を向上できるとともに、部品点数を減らし組立て性を向上させることができる。
【００２７】
また、実施の形態１では、スクリーン１００が光拡散部１と光拡散板２との２つの拡散部分を有する構成で説明したが、光拡散板２は必ずしも必要ではない。このため、スクリーン１００は光拡散板２を省いた構成としても構わない。ただし、光拡散粒子１５の動きが遅い場合、シンチレーションが十分に低減されず、光線の干渉に伴う輝度むらがスクリーン上を移動するように見えることがある。このような場合に、光拡散板２を設けると、上記光線の干渉に伴う輝度むらを低減してシンチレーションを抑えることができる。
【００２８】
次ぎに光拡散粒子１５の形状について述べる、図４には光拡散粒子１５の形状がほぼ球形のものを示している。しかし、光拡散粒子１５が球形の場合、シンチレーションを効果的に低減するには、光拡散粒子１５が十分な速度でその位置を変化させる必要がある。一方、図６に示すように、光拡散粒子１５が例えばラグビーボールのような楕円形状のものや凸レンズのような扁平な非球形をしている場合、光拡散粒子１５はその位置を大きく移動せずに、姿勢を変化させることができる。これにより、光拡散粒子１５の投写光４に対する角度変化が生じ、光拡散粒子１５は位置を大きく移動することなく散乱波を時間的に変化させることができる。そのため、例えば温度が低い環境において分散媒１４の粘度が高くなり、光拡散粒子１５が十分な速度で移動できない場合においても光拡散粒子１５の姿勢を変えるだけでシンチレーションを低減ないし除去する効果を得ることができる。
【００２９】
なお、光拡散粒子１５の材料は高分子、例えばポリスチレン、アクリルなどとすることで球形、非球形の粒子を容易に作製することができる。
【００３０】
光拡散粒子１５の大きさは、０．５μｍ程度から１０μｍ程度が望ましい。微小粒子にレーザビームを照射すると、その粒子からは前後、上下、左右と様々な方向に光が発せられる。これが回折散乱光と呼ばれている。回折散乱光の強さは、光が発せられる方向に一定の光強度分布パターンを描く。光強度分布パターンは、粒子の大きさによって様々な形に変化し、粒子径が小さくなるにつれて、上下左右の方向である側方の光やレーザビームの進行と逆向きの後方の光も強くなってくる。つまり、光のパタ−ンはまるでマユや瓢箪のような形になってあらゆる方向に広がっていく。０．５μｍより光拡散粒子１５の直径が小さい場合は、散乱光の強度分布において後方に散乱する割合が無視できず、スクリーン１００を透過する光量が減るため光利用効率が低下し、画面が暗くなる。一方直径が１０μｍ以上では分散媒１４から受ける抵抗が大きくなり光拡散粒子１５の動きが低下してシンチレーション低減効果が十分得られない可能性がある。
【００３１】
次にコントラストを向上させる構成について図１０を用いて説明する。図１０は光拡散板２の構成を示しており、図１０上側が鑑賞者９側で、下側が投写光４の入射側である。図１０（a）に示すように光拡散板２は投写光４の入射側にはレンチキュラーレンズ２３が形成され、鑑賞者９側の支持シート部２１の内部には第２の光拡散粒子である光拡散粒子２２が含まれている。
【００３２】
外部からの光線５が光拡散板２の鑑賞者９側から入射した場合、支持シート部２１の中の光拡散粒子２２で散乱し、その後光拡散板２の投写光４の入射側のレンチキュラーレンズ２３のレンズ面で反射し、再び鑑賞者９側に出射する。鑑賞者９は投写部３１から投写された投写光４以外に不要光である上記の外部からの光線５を同時に観ることとなるため、映像のコントラストが低下することになる。
【００３３】
そこで図１０（ｂ）に示すように、ブラックストライプ２４を支持シート部２１の鑑賞者９側に設けることで、レンチキュラーレンズ面での反射光を吸収または反射し、不要な光線５を鑑賞者９側に出射しないようにしてコントラストの低下を抑えるが出来る。ここで、レンチキュラーレンズ２３は水平方向の視野角を広げるため垂直方向に形成されている。そのためブラックストライプ２４も同様に、垂直方向に設ける。
【００３４】
さらに光拡散部１と光拡散板２の配置によりコントラストを向上させることが出来る構成を説明する。上述のように光拡散部１の光拡散粒子１５の直径は、０．５μｍ程度から１０μｍ程度が望ましい。しかし、１μｍ程度の粒子は、光線の進行方向のみならず、進行と逆向きの後方にも若干光を散乱する特性を持つ。
【００３５】
一方、光拡散板２に含まれる光拡散粒子２２は光拡散部１の光拡散粒子１５の粒子の直径よりも大きいため、光線の進行方向に散乱光が集中する。そのため、鑑賞者９側からスクリーン１００内に入射する不要な外部からの光線５を、光線５の進行方向に対して後方である鑑賞者９側に極力散乱させないため、光拡散部１の小さい光拡散粒子１５と光拡散板２の大きな光拡散粒子２２との位置関係を工夫する。つまり、小さい粒子直径の光拡散粒子１５を含む光拡散部１を投写光４の入射側つまり表示装置３の内部側に配置し、大きな粒子直径の光拡散粒子２２を含む光拡散板２を出射側つまり表示装置３の外部側に配置する。これにより、不要な外部からの光線５が鑑賞者９側に散乱することを防ぐことができる。
【００３６】
以上のように、ブラックストライプ２４を光拡散板２の出射面側に設けること、また、小さい第１の光拡散粒子１５を投写光４の入射側に、大きい第２の光拡散粒子２２を投写光４の出射側に配置することで映像のコントラストを向上させることができる。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態１では、透過型スクリーンについて説明したが、実施の形態２では、反射型スクリーンについて説明する。図１１は投写部３１と鑑賞者９と反射型のスクリーン１４０との位置関係を示す説明図、図１２はスクリーン１４０の構成を示した構成図、図１３はスクリーン１５０の構成を示した構成図である。なお、実施の形態１と同一構成要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３８】
図２の透過型スクリーン１００とは異なり、投写部３１から出射した投写光４はスクリーン１４０の表面で反射する際に散乱する。スクリーン１４０に対して投写部３１と同一側に位置する鑑賞者９は、その散乱光をスクリーン１４０に映し出された映像として観ることが出来る。
【００３９】
図１２において、スクリーン１４０の支持シート１２の鑑賞者９側の面には、表面が凹凸形状の光拡散面１９が形成されている。第１の光拡散層である光拡散部１は、支持シート１２に対して、投写光４の入射側に配置されている。つまり、光拡散部１は、スクリーン１４０の光拡散面１９の形成されている面側に保持されている。光拡散部１は、実施の形態１の図８と同様に保持袋１Ａに保持されている。支持シート１２と光拡散部１を包んだ保持袋１Ａとは、電極１６ａと電極１６ｂに挟まれて保持されている。
【００４０】
これにより、投写部３１から出射した投写光４はスクリーン１４０上の入射側に設けられた光拡散部１を透過する際に散乱し、さらに支持シート１２の入射側に形成された光拡散面１９で反射する際にも散乱し、光拡散面１９で反射した光線は、光拡散部１を透過する際に再度散乱する。
【００４１】
ここで、スクリーン１４０の光拡散面１９側に設けられた光拡散部１で散乱光を時間的に変化させる機能によって、シンチレーションを平均化し低減ないし除去することができる。これにより、光拡散粒子１５の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。
【００４２】
この場合、鑑賞者９側に配置された電極１６ｂは透明である必要があるが、支持シート１２側に配置された電極１６ａは透明である必要はない。また、図１３に示すスクリーン１５０のように、支持シート１２を電極１６ａで挟まず、光拡散部１を含んだ保持袋１Ａを直接電極１６ａ、１６ｂで挟む構成を取ることができる。この場合、一対の電極１６ａ、１６ｂは両方とも透明である必要があるが、より直接的に光拡散部１に電界をかけることができ、電極１６ａ、１６ｂに交流電圧をかけることで、より容易に光拡散粒子１５を投写光４の光軸方向に移動させることができる。
【００４３】
実施の形態１で説明した透過型スクリーンは、スクリーンの後方から投射するリアプロジェクタで使用され、一般的にはプロジェクションテレビ等で用いられ、プロジェクションテレビ等である表示装置３の筐体に固定され、表示装置３の部品として用いられる。一方、実施の形態２で説明する反射型スクリーンは、投写部３１がスクリーンの前方から投射するフロントプロジェクタ等の投写装置であり、スクリーン１４０、１５０は通常会議室等の天井に巻かれた状態で保管されている。実施の形態２で説明したスクリーン１４０、１５０は、図１２、図１３で説明した支持シート１２と保持袋１Ａに包まれた光拡散部１と、電極１６ａ、１６ｂで形成されたものであるため、従来のシンチレーション対策を施したスクリーンと比較しても、巻いた状態で保管することが容易にできることがわかる。
【００４４】
以上のように反射型スクリーンにおいても、光拡散部１を支持シート１２、電極１６ａ、１６ｂで挟んで保持することにより、光拡散粒子１５の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。また、一対の電極１６ａ、１６ｂを設けることにより、光拡散粒子１５の動きを活発にさせてシンチレーションを低減する効果を向上できる。また、スクリーンを保管する際、容易にスクリーンを巻いて保管することができる。
【００４５】
なお、実施の形態２は、実施の形態１の図８で説明したスクリーン１２０を基に説明したが、実施の形態１の図３で説明したスクリーン１００、図７で説明したスクリーン１１０、図９で説明したスクリーン１３０を基にしても、実施の形態２で説明したスクリーン１４０またはスクリーン１５０と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態３の図１４で説明するスクリーン１６０の構成を基にすることができる。
【００４６】
なお、反射型スクリーンにおいても上述のようなスクリーンと投写装置であるプロジェクタとが別部品である場合だけでなく、特許文献である特開２００３―３８８４３の段落００２４、図５、図７で示されるようなゲーム機などでは反射型スクリーンが１つの表示装置の部品として用いられている。
【００４７】
実施の形態３．
実施の形態１と実施の形態２では、光拡散粒子１５を保持部材である繊維１１に静電気力で吸着させている。実施の形態３では、光拡散部１を保持する保持袋１Ａが光拡散粒子１５を静電気力で吸着する例を示す。図１４はスクリーン１６０の構成を示した構成図である。なお、実施の形態１と同一構成要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４８】
図１４に示すスクリーン１６０は、光拡散粒子１５を静電気力で吸着する保持部材である繊維１１を有していない。繊維１１に代わりに光拡散粒子１５を吸着する保持部材として機能するのは、保持袋１Ａである。
【００４９】
電極１６ａ、１６ｂに電圧を印加していないとき、光拡散粒子１５は、保持袋１Ａの内側の表面に静電気力により吸着している。電極１６ａ、１６ｂに電圧を印加すると、光拡散粒子１５は、保持袋１Ａの内側の表面を離れ、分散媒１４の中を浮遊し、保持袋１Ａ内を投写光４の光軸方向に往復移動を始める。再び電極１６ａ、１６ｂへの印加を止めると、光拡散粒子１５は、静電気力により保持袋１Ａの内側の面に吸着する。
【００５０】
電極１６ａ、１６ｂへの印加を止める際、より確実に保持袋１Ａの内側の面に光拡散粒子１５を吸着するため、全ての光拡散粒子１５が保持袋１Ａの内側の面に到達するまで、交流電圧ではなく、電極１６ａ、１６ｂに直流電圧である一定電圧を印加することができる。これにより、より積極的に光拡散粒子１５を保持部材である保持袋１Ａの内側の面に吸着させることができる。
【００５１】
以上より、光拡散粒子１５の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。また、一対の電極１６ａ、１６ｂを設けることにより、光拡散粒子１５の動きを活発にさせてシンチレーションを低減する効果を向上できる。
【００５２】
実施の形態４．
実施の形態１から実施の形態３では、ほぼ同じ粒径の光拡散粒子１５を使用し帯電量も同一であったが、実施の形態５では粒径が不均一な光拡散粒子や帯電量が不均一な光拡散粒子を使用する。図１５から図１７は第１の光拡散層である光拡散部１の構成を示す構成図である。なお、実施の形態１と同一構成要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５３】
実施の形態１の図４、図５においては、光拡散粒子１５は略球形で同一の粒径であったが、図１５において、略球形で粒径が不均一な光拡散粒子１５ａ、１５ｂである。例えば実施の形態１で示したように、光拡散粒子１５は拡散媒１４内を移動するので、光拡散粒子１５の粒径が同一であれば、光拡散粒子１５が移動する速度はほぼ同一となる。しかしながら、光拡散粒子１５の粒径が不均一の場合は、粒径の大きな光拡散粒子１５ａは移動速度が遅く、粒径の小さな光拡散粒子１５ｂは移動速度が速くなる。
【００５４】
次に、電極１６ａ、１６ｂに印加する電圧と光拡散粒子１５の移動速度との関係を検討するため、電極１６ａ、１６ｂに直流電圧を印加した場合を説明する。図１５に示すように、ｘ軸方向に直流の電界Ｅを発生させた場合の光拡散粒子１５の移動速度Ｖは、分散媒１４の粘性抵抗とクーロン力とが等しくなった状態において以下の式（１）のように表せる。ここで、電界をＥ、光拡散粒子の帯電量をｑ、粒子半径をａ、分散媒の粘度をηとしている。
【００５５】
【数１】
2011232601.tif 000003
【００５６】
この式（１）から、光拡散粒子１５の半径ａの大きさに応じて移動速度Ｖが変化することが分かる。光拡散粒子１５は粒径が不均一なため、それぞれ異なった移動速度Ｖで移動することになる。
【００５７】
シンチレーションパターンの変化を生じさせ、シンチレーションを除去するために最も効果的な光拡散粒子１５の動きは、大きな速度でランダムな動きのものである。大きな速度でランダムに粒子が運動することで、人間の目に知覚できないほど早くシンチレーションパターンが変化するので効果的にシンチレーションを低減することができる。
【００５８】
不均一な粒径の光拡散粒子１５ａ、１５ｂを同一電荷に帯電させ、電界Ｅを発生させることで、光拡散粒子１５ａ、１５ｂの動きはランダムでかつ大きな速度で光拡散粒子１５を移動させることができる。このため、交流の電圧を電極１６a、１６ｂにかけることでシンチレーションのパターンはより早くランダムに変化し、シンチレーションの低減効果を向上することができる。
【００５９】
つまり、光拡散部１の光拡散粒子１５が全て同じ運動をした場合は、光拡散粒子１５による散乱光の変化が小さいが、光拡散粒子１５がランダムに運動した場合は、シンチレーションパターンの変化量が大きくなり、効果的なシンチレーションの低減効果を得ることができる。光拡散粒子１５の粒径が不均一とすることで移動速度に差が生じ、光拡散粒子１５のランダム性が向上するため、よりシンチレーションを低減することができる。
【００６０】
また、式（１）より光拡散粒子１５の移動速度Ｖを変化させるために、光拡散粒子１５の帯電量ｑを不均一にすることも有効であることがわかる。これは、光拡散粒子１５が同一粒径の場合でも光拡散粒子１５の移動速度に差を設けることができる。光拡散粒子１５の粒径が不均一の場合に、小さな粒径の光拡散粒子１５ｂに大きな電荷を帯電させ、大きな粒径の光拡散粒子１５ａに小さな電荷を帯電させることで、光拡散粒子１５の移動速度の差を大きくすることができる。
【００６１】
また、図１６に示すように、光拡散部１の光拡散粒子１５の粒径を均一とし、おおよそ半分の数の粒子が正に、残りの同程度の数の粒子が負に帯電させることができる。この際、正に帯電させた光拡散粒子１５ｃと負に帯電させた光拡散粒子１５ｄとが結合して凝集しないように分散剤を添加する。分散剤には電気的反発や立体障害により適当な空間を保持するものがあるが、光拡散粒子１５ｃ、１５ｄとの親和性基と分散媒に対して相溶性を有する鎖とを有する立体障害の機能する分散剤を用いる。
【００６２】
この構成では、電極１６に電圧をかけた場合、電極１６ａに向かう光拡散粒子１５と電極１６ｂに向かう光拡散粒子１５がそれぞれ同程度存在する。そのため、光拡散粒子１５が全て同じ方向に運動する場合に比べてランダム性を向上することになり、シンチレーションパターンの変化量が大きくなり、シンチレーションの低減効果を向上することができる。また、上述の粒径を不均一にすること、帯電量を不均一にすることを併用することで、よりシンチレーションの低減効果を向上することができる。
【００６３】
また、図１７に示す光拡散粒子１５ｅは、例えば光拡散粒子１５ｅが実施の形態１の図６で示したように凸レンズのような扁平な非球形または板状、棒状等であり、一端が正で他端が負に帯電したものである。上述のように分散剤で各光拡散粒子１５が結合により凝集しないようにして電極１６に交流電圧をかけると光拡散粒子１５ｅはその場で回転する。これは実施の形態１の図６で説明した場合と同様の効果を有するが、光拡散粒子１５ｅの中にプラスとマイナスの極を有するため図６で示した場合に比べてより早く光拡散粒子１５の姿勢の変化を行うことができ、効果はより大きなものとなる。
【００６４】
つまり、光拡散粒子１５ｅの投写光４に対する角度変化が生じ、光拡散粒子１５ｅは光拡散部１内を移動することなく散乱波を時間的に変化させることができる。そのため、例えば温度が低い環境において分散媒１４の粘度が高く、光拡散粒子１５ｅの移動速度が小さい場合においてもシンチレーションを低減ないし除去する効果を得ることができる。
【００６５】
これにより、光拡散粒子１５ｅの移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。
【００６６】
以上のように光拡散粒子１５の粒径を不均一にすること、光拡散粒子１５の帯電量を不均一にすること、おおよそ半分の数の粒子が正に、残りの同程度の数の粒子が負に帯電させること、光拡散粒子１５の一端が正で他端が負に帯電したものを用いることで効果的にシンチレーションを抑えることができる。これにより、光拡散粒子の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。
【００６７】
実施の形態５．
実施の形態１では、電極１６ａ、１６ｂに与える電圧を交流にすることで、光拡散粒子１５は光軸方向を往復するように移動し続けることを示した。実施の形態５では、電極１６ａ、１６ｂに印加する電圧の時間的変化に関して詳しく述べる。図１８（ａ）には、電圧の時間的変化が正弦波および矩形波の電圧波形を示し、図１８（ｂ）には、図１８（ａ）の電圧の時間的変化に対応した光拡散粒子１５の移動速度を示す。図１８（ａ）の縦軸は電極１６ａ、１６ｂに印加する電圧を示し、横軸は時間を示している。図１８（ｂ）の縦軸は光拡散粒子１５の移動速度を示し、横軸は時間を示している。
【００６８】
電圧の時間的変化に対応する光拡散粒子１５の移動速度は、図１８（ｂ）に示されるように、矩形波の方が粒子の移動速度が短時間で一定速度となり、正弦波では移動速度も正弦波に近づく。このことは、正弦波では電圧の符号が反転時において、光拡散粒子１５の移動速度が低下するため移動速度の絶対値が小さくなる。つまり、それに伴って、シンチレーションパターンの変化もゆっくりとなり、鑑賞者９は、シンチレーションを認知しやすい状況であることを示している。一方、電圧波形が矩形波である場合において、電圧の符号が反転時においても、逆方向へ短時間で光拡散粒子１５の粒子速度の絶対値が最大となるために、シンチレーションパターンも時間に対して高速に変化し、鑑賞者９は、電圧の符号の反転時においても、シンチレーションを感知しにくくすることができる。
【００６９】
電極１６a、１６ｂに印加される電圧を矩形波とすることにより、光拡散粒子１５は反転時の速度を落とすことなく移動し続けることができる。これにより、鑑賞者９は、光拡散粒子１５の反転時においてもシンチレーションを認識し難くなり、光拡散粒子１５の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えて、シンチレーションを低減したスクリーンを得ることができる。
【００７０】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態５で述べた印加電圧の反転時に伴う、光拡散粒子１５の移動速度の絶対値の低下を短時間にすることが可能となる電圧の時間的変化について述べる。図１９（ａ）に実施の形態６で提案する電圧の時間的変化を示し、図１９（ｂ）には、図１９（ａ）に対応する光拡散粒子１５の移動速度の時間変化を示している。図１９（ｂ）には、図１９（ａ）で示した電圧波形の場合を実線で表し、実施の形態５で示した矩形波形の場合を破線で表している。図１９（ａ）の縦軸は電極１６に印加する電圧を示し、横軸は時間を示している。図１９（ｂ）の縦軸は光拡散粒子１５の移動速度を示し、横軸は時間を示している。
【００７１】
図１９（ａ）のように印加電圧の反転時に、電圧の絶対値が一時的に極大値をもつように、大きな電圧を印加する。つまり、電圧を正方向、負方向に交互に印加するが、例えば正方向の印加電圧の中で、印加電圧の反転時の電圧を一番大きくすることであり、印加時間内に印加できる最大値の電圧をかけるのが最も効果的である。これにより、光拡散粒子１５の移動速度の時間的変化は、図１９（ｂ）の実線で示した波形となり、実施の形態５で示した矩形波で電圧を印加した場合の破線で示した波形に比べて、短時間に光拡散粒子１５の粒子速度が反転し最高速度となることが分かる。
【００７２】
印加電圧の反転時に、電圧の絶対値が一時的に印加可能な極大値をもつように、大きな電圧を印加することにより、実施の形態５で述べた印加電圧の反転時に生じやすいシンチレーションを認知しやすい状況を、より短時間にすることができる。つまり、シンチレーションパターンを高速に変化させることが出来る。これにより鑑賞者９は、電圧の反転時においても、シンチレーションを認識し難くなり、光拡散粒子の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えて、シンチレーションを低減したスクリーンを得ることができる。
【００７３】
実施の形態７．
実施の形態７では、映像信号のカラー表示形式をフィールドシーケンシャル方式とし、電極１６に印加する電圧反転のタイミングについて示す。
【００７４】
フィールドシーケンシャル方式とは、映像信号のカラー表示形式を、ＲＧＢの時間的に分割して表示することにより、所望の色を表示する方式である。一方、赤色であるＲと青色であるＢとは、緑であるＧに比べてシンチレーションを認識し難くい色である。このことから、赤色であるＲや青色であるＢなどのシンチレーションを認識し難くい色の画像が表示されているタイミングに印加電圧を反転させることにより、光拡散粒子１５の移動速度の低下により鑑賞者９がシンチレーションを認識しやすい状況を回避することができる。また、全ての色が表示されていないタイミングに印加電圧を反転させることによっても、光拡散粒子１５の移動速度の低下により鑑賞者９がシンチレーションを認識しやすい状況を回避することができる。
【００７５】
以上より、光拡散粒子１５の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えて、鑑賞者９が認識できるシンチレーションを低減したスクリーンを得ることができる。
【００７６】
実施の形態８．
実施の形態８では、映像表示方式をレーザースキャン方式とし、電極１６ａ、１６ｂに印加する電圧反転のタイミングについて示す。
【００７７】
レーザースキャン方式とは、レーザー光を映像信号の輝度レベルに調整し、図２０に示すようにスクリーン上の描画領域Ｍにレーザー光をラスタースキャンすることにより映像を表示する方式である。ラスタースキャンは、画面の左上から右下まで水平走査線を高速に走査することによって、画像を表示する走査方式で、多くのコンピューター用ディスプレーの走査方式として用いられている。図２０中レーザー光のスキャン方向は、矢印付きの線で示しており、レーザー光は描画領域Ｍを図２０中の左右を往復しながら上側のスキャン開始位置Ｓから下側の描画終了位置Ｅに向けてスキャンされている。
【００７８】
この方式では、スキャン開始位置Ｓより全ての描画領域Ｍをスキャンした後に、再び開始位置Ｓに戻りスキャン開始するため、図２０の破線で示す帰線期間Ｌである描画終了位置Ｅからスキャン開始位置Ｓへ戻る期間では、スクリーン上に映像が表示されていない。この帰線期間Ｌの間に、印加電圧を反転することにより、光拡散粒子１５の移動速度の低下により鑑賞者９がシンチレーションを認識しやすい状況を回避することができる。
【００７９】
以上より、光拡散粒子１５の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の光拡散粒子１５の分布むらを抑えて、シンチレーションを低減したスクリーンを得ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  光拡散部、  １１  繊維、  １２  支持シート、  １４  分散媒、  １５  光拡散粒子、  １６ａ，１６ｂ  電極、  １７  電源、  １Ａ  保持袋、  ２  光拡散板、  ２２  光拡散粒子、  ２４  ブラックストライプ、  ３  表示装置、  ４  投写光、  ９  鑑賞者、  １００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０  スクリーン。
【図１】
2011232601.tif 000004
【図２】
2011232601.tif 000005
【図３】
2011232601.tif 000006
【図４】
2011232601.tif 000007
【図５】
2011232601.tif 000008
【図６】
2011232601.tif 000009
【図７】
2011232601.tif 000010
【図８】
2011232601.tif 000011
【図９】
2011232601.tif 000012
【図１０】
2011232601.tif 000013
【図１１】
2011232601.tif 000014
【図１２】
2011232601.tif 000015
【図１３】
2011232601.tif 000016
【図１４】
2011232601.tif 000017
【図１５】
2011232601.tif 000018
【図１６】
2011232601.tif 000019
【図１７】
2011232601.tif 000020
【図１８】
2011232601.tif 000021
【図１９】
2011232601.tif 000022
【図２０】
2011232601.tif 000023