(57)【要約】  特に周囲光において表示を改善するための背景画像または動画像を表示するための透過型投写装置、透過型投写スクリーンおよび付属する方法であって、透過型投写装置が少なくとも１つの投写スクリーン（１０７）と少なくとも１つの光源（１０１）とを含み、この光源が、少なくとも１つの狭帯域透過スペクトル範囲の少なくとも外側で周囲光に対してスペクトル選択的に吸収するよう調整された投写スクリーン（１０７）に透過投写するために設けられており、この投写スクリーンが、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する金属ナノ粒子（１０６）を含み、投写スクリーン（１０７）が透過スペクトル範囲の内部で有効光の透過を可能とする。
2008532079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも背景画像を表示するための透過型投写装置であって、少なくとも１つの投写スクリーン（１０４；２０５）と発光スペクトル範囲（４１０；４１１；４１２）を有する少なくとも１つの光源（１０１；２０１）とを含み、この光源が、少なくとも１つのスペクトル狭帯域透過スペクトル範囲（４０４；４０５；４０６）の少なくとも外側で周囲光に対してスペクトル選択的に吸収するよう調整された投写スクリーン（１０４；２０５）に透過投写するために設けられており、この投写スクリーンが、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する金属ナノ粒子（１０６）を含み、投写スクリーン（１０４；２０５）が透過スペクトル範囲（４０４；４０５；４０６）の内部で有効光の透過を可能とするようになった透過型投写装置。
【請求項２】
人間の目に見える光スペクトル範囲の内部で表面プラズモンが金属ナノ粒子に励起可能であることを特徴とする、請求項１記載の透過型投写装置。
【請求項３】
有効光の２つの原色の間に少なくとも１つの吸収スペクトル範囲が金属ナノ粒子によって提供されていることを特徴とする、請求項１または２記載の透過型投写装置。
【請求項４】
金属ナノ粒子（１０６）の平均粒径が１００ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは６０ｎｍ〜１００ｎｍ、特別好ましくは５ｎｍ〜６０ｎｍであることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項５】
金属ナノ粒子（１０６）がそれぞれ異方形状を有しかつ投写スクリーン（１０４；２０５）に対して相対的に優先方向で整列していることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項６】
発光スペクトル範囲（４１０；４１１；４１２）が少なくとも部分的に透過スペクトル範囲（４０４；４０５；４０６）の内部にあることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項７】
人間の目に見える光スペクトルの、特にそれぞれ原色（３０５；３０６；３０７）の範囲内の、少なくとも３つの狭帯域部分範囲によって透過スペクトル範囲（４０４；４０５；４０６）が形成されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項８】
特に原色（３０５；３０６；３０７）のスペクトル範囲内の少なくとも１つのレーザまたは／およびＬＥＤが光源（１０１；２０１）として設けられていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項９】
特に原色（３０５；３０６；３０７）の少なくとも１つのスペクトル範囲を提供するために、スペクトル範囲分解と合せてスペクトル広帯域光源が光源（１０１；２０１）として設けられていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１０】
光源（１０１；２０１）の発光スペクトル範囲（４１０；４１１；４１２）が少なくとも３つの原色（３０５；３０６；３０７）のスペクトル範囲を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１１】
投写スクリーン（１０４；２０５）が、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する少なくとも１つの色素および／または着色顔料および／または少なくとも１つの無機材料を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１２】
投写スクリーン（１０４；２０５）が、少なくとも４４７ｎｍ〜５３２ｎｍの第１スペクトル範囲（３０２）内、５３２ｎｍ〜６２９ｎｍの第２スペクトル範囲（３０４）内、特に紫外スペクトル範囲（３０９）および／または赤外スペクトル範囲（３０８）内で吸収することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１３】
投写スクリーン（１０４；２０５）が、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する少なくとも１つの物質および／または色素および／または金属ナノ粒子（１０６）を埋め込むための母材を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１４】
投写スクリーン（１０４；２０５）が、透過スペクトル範囲に影響を及ぼすための、少なくとも１つの層を含む干渉層系を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１５】
投写スクリーン（１０４；２０５）が少なくとも１つの散乱素子（２０９）を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１６】
投写スクリーン（１０４；２０５）が前面に反射防止部を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１７】
投写スクリーン（１０４；２０５）が帯電防止被覆を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１８】
投写スクリーン（１０４；２０５）が赤外線反射被覆を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項１９】
投写スクリーン（１０４；２０５）が、スペックルを減少させる表面トポグラフィーを含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の透過型投写装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項記載の透過型投写装置用の投写スクリーン。
【請求項２１】
少なくとも背景画像を表示するための方法であって、投写スクリーン（１０４；２０５）が、透過投写のため、人間の目に見える発光スペクトル範囲（４１０；４１１；４１２）を有する光源（１０１；２０１）で照明され、可視光スペクトルの少なくとも１つの狭帯域部分範囲によって形成される透過スペクトル範囲（４０４；４０５；４０６）内で有効光がスペクトル選択的に投写スクリーン（１０４；２０５）に透過され、少なくとも透過スペクトル範囲（４０４；４０５；４０６）の外側で可視周囲光が投写スクリーン（１０４；２０５）によって少なくともほぼ完全に吸収され、金属ナノ粒子（１０６）が、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で周囲光を吸収するようになった方法。
【請求項２２】
少なくとも３つの原色（３０５；３０６；３０７）、特にそれぞれ少なくとも１つのレーザおよび／またはＬＥＤで、投写スクリーン（１０４；２０５）に少なくとも１つの背景カラー画像および／または動カラー画像が透過投写されることを特徴とする、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
異方形状を有しかつ投写スクリーン（１０４；２０５）に対して相対的に優先方向で整列した金属ナノ粒子によって、特に少なくとも１つの原色（３０５；３０６；３０７）の範囲内で偏光依存的吸収および／または透過が達成されることを特徴とする、請求項２１または２２記載の方法。
【請求項２４】
請求項１〜１９の少なくとも１項記載の透過型投写装置の投写スクリーン（１０４；２０５）を製造するための方法であって、透過スペクトル範囲（４０４；４０５；４０６）の外側で人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する少なくとも１つの物質または／および少なくとも１つの色素または／および金属ナノ粒子が投写スクリーン（１０４；２０５）の予備製品に被着されるようになった方法。
【請求項２５】
ナノ粒子（１０６）が少なくとも１つの物理蒸着法によって製造されることを特徴とする、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
ナノ粒子がプリント法によって製造されることを特徴とする、請求項２４または２５記載の方法。
【請求項２７】
ナノ粒子が電子ビームリソグラフィーによって製造されることを特徴とする、請求項２４〜２６のいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
色素または／およびナノ粒子（１０６）が母材、特に投写スクリーン（１０４；２０５）の素地材料に埋め込まれることを特徴とする、請求項２４〜２７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
母材が噴霧、ブレード塗工、ブラシ塗布、ゾル‐ゲル法または／および蒸着によって投写スクリーン（１０４；２０５）の予備製品に被着されることを特徴とする、請求項２４〜２８のいずれか１項記載の方法。
【請求項３０】
少なくとも１つの色素が色素と母材との同時蒸着によって母材に埋め込まれることを特徴とする、請求項２４〜２９のいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
請求項１〜１９のいずれか１項記載の透過型投写装置の、昼光または／および人工光で照明される周囲内で表示素子としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背景画像および／または動画像を表示するための透過型投写装置、透過型投写スクリーンおよびこれらに付属する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景画像および／または動画像を表示するための特に大きな面で反射投写もしくは透過投写する装置および方法はさまざまに知られている。米国特許第６７６９７４４号に係る明細書は、スペクトル選択吸収性または反射性投写スクリーンを用いた反射投写または／および透過投写用の投写法および相応する投写装置について述べている。そこでは、吸収と反射は高分子材料もしくは色素と誘電層とによって調整される。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７６９７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、特に例えば昼光または人工室内照明等の周囲光において背景画像または動画像の画面表示を改善することである。
【０００５】
この課題は、請求の範囲１による透過型投写装置、請求の範囲２０による投写スクリーン、請求の範囲２１による透過型投写方法、請求の範囲２４による投写スクリーン製造方法、そして請求の範囲３１による透過型投写装置の使用によって解決される。有利な諸構成および諸態様は各従属項に明示されている。
【０００６】
少なくとも背景画像を表示するための本発明に係る透過型投写装置は、少なくとも１つの投写スクリーンと発光スペクトル範囲を有する少なくとも１つの光源とを含む。この光源は、少なくとも１つのスペクトル狭帯域透過スペクトル範囲の少なくとも外側で周囲光に対してスペクトル選択的に吸収するよう調整された投写スクリーンに透過投写するために設けられている。この投写スクリーンは、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する金属ナノ粒子を含み、投写スクリーンは、透過スペクトル範囲の内部で有効光の透過を可能とする。
【０００７】
少なくとも透過スペクトル範囲の外側で人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する金属ナノ粒子用に金属として好ましくは金または銀が使用されるが、しかし他の金属も使用することができる。
【０００８】
投写スクリーンは、例えば平面形成物として構成されている。好ましくは、投写スクリーンは平らな平面形成物である。しかし、特にレーザ投写装置と合せて投写スクリーンは、少なくとも単純に湾曲した表面を有することもできる。概ね平らな投写スクリーンの平面図形は、例えば長方形、多角形、長円形、円形、または一般的不規則形状に構成されている。特に投写装置は、例えば並べて配置される複数の投写スクリーンを含むことができる。好ましくは、投写スクリーンは、特に透明な素地材料を含む。特に好ましくは、素地材料がガラスまたはプラスチックを有する。例えば、素地としてプラスチックフィルムが使用される。
【０００９】
光源は、特に、投写スクリーンが局所選択的にかつ主に時間可変式に照明できるように構成されている。第１変更態様において、例えば画像は、投写装置によって投写スクリーンに結像される。このため特に、例えばビデオ投写等に関して知られているような投写装置が、特に光弁技術またはマイクロミラー技術を用いて使用できる。別の変更態様において、例えば画像は少なくとも１つのレーザビームを頼りに投写スクリーンに形成される。そのことから、主に、平らでない面に、歪みのない表示が可能となる。特に、投写装置は、少なくとも５０Ｈｚ、好ましくは少なくとも１００Ｈｚの画像周波数で動画像の表示を可能とする。
【００１０】
周囲光とは、例えば自然昼光、または／および特に部屋を照明するために設けられる人工光である。したがって、周囲光のスペクトル範囲は、人間の目に見える光スペクトル範囲全体を含むことができる。
【００１１】
有効光スペクトル範囲は、主に、人間の目に見える光スペクトルの少なくとも１つの狭帯域部分範囲を含む。同様に、透過スペクトル範囲は、人間の目に見える光スペクトルのやはり少なくとも１つの狭帯域部分範囲を含む。一つの構成によれば、狭帯域部分範囲は、帯域幅が１００ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２０ｎｍ、特別好ましくは２０ｎｍ〜５ｎｍであり、まったく特別に好ましくは５ｎｍ未満である。帯域幅は、例えば相応する半値幅に基づいて定義される。透過スペクトル範囲は、特に、画像形成に利用可能な光スペクトル範囲を明示する。画像形成に実際に使用される有効光スペクトル範囲は、単にこのスペクトル範囲の真の部分量とすることもできる。部分量であることは、例えば光源の発光スペクトル範囲の選択に起因している。
【００１２】
少なくとも有効光スペクトル範囲の外側で投写スクリーンによる周囲光の吸収度は、主に投写スクリーンに垂直に入射する入射周囲光の強度に関連して、６５％を超え、さらに好ましくは８０％を超え、特別好ましくは９０％を超え、まったく特別に好ましくは９５％を超える。この吸収度は、主に、入射角範囲にわたる平均を基礎としても守られる。第１変更態様において、吸収は、明示されたこれらの値が周囲光のスペクトルを積分した強度の場合に満たされているように量定されている。特に、人間の目が僅かな感度を持つスペクトル範囲における吸収は、目の感度が高いスペクトル範囲におけるよりも低いことがある。さらに、有効光の透過と周囲光の吸収との間で極力良好な妥協を図るために、透過スペクトル範囲の外側でスペクトル可変吸収を許容するのが望ましいことがある。他の変更態様において、少なくとも透過スペクトル範囲の外側では、周囲光スペクトル範囲の各波長について前記吸収値が満たされる。特別有利には、周囲光の拡散反射が抑制され、もしくは少なくとも最小限に減らされる。好ましくはさらに、スクリーンが観察者にとって透過投写なしでは実質的に暗く現れる。スクリーンは、例えば暗紫色等の暗い色効果を生成することができる。しかし特別好ましくは、スクリーンが灰色または黒、したがって無色で現れるように吸収は調整されている。
【００１３】
金属ナノ粒子の粒径は、主に、検討する光スペクトル範囲内でナノ粒子が表面プラズモンを生じるように量定されている。好ましくはさらに、その都度検討するスペクトル範囲内で、金属ナノ粒子はスペクトル狭帯域吸収を示す。吸収するスペクトル範囲の帯域幅は、好ましくは１００ｎｍ〜５０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜６０ｎｍ、特別好ましくは２０ｎｍ未満である。スペクトル帯域幅は、特に、相応する半値幅によって定義されている。特別好ましいことに、金属ナノ粒子の狭い平均粒径分布によって吸収スペクトル範囲は選択することができる。狭い平均粒径分布は、例えば、１０％〜３％、特に３％未満の粒径標準偏差を有する。例えば、少なくとも２種類の狭い平均粒径分布によって、吸収の起きる少なくとも２種類の狭帯域スペクトル範囲を提供することができる。
【００１４】
特別望ましくは、金属ナノ粒子の平均粒径が１００ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは６０ｎｍ〜１００ｎｍ、特別好ましくは５ｎｍ〜６０ｎｍである。平均粒径とは特に横方向平均広がりのことであり、金属ナノ粒子は、主に、概ね球状、概ね楕円状、または／および概ね板片状に構成されている。主に、金属ナノ粒子の相応する粒径分布によってスペクトル狭帯域吸収範囲の重ね合せを達成することができる。したがって、特別好ましいことに、有効光のそれぞれ２つの原色の間に少なくとも１つの吸収スペクトル範囲が提供される。
【００１５】
特に偏光有効光を使用する場合、有利には、金属ナノ粒子がそれぞれ異方形状を有しかつ投写スクリーンに対して相対的に優先方向で整列している。このため、例えば金属ナノ粒子は、針形状および／または板片形状を有する。好ましいことに、これらのナノ粒子は、有効光および周囲光の異なる偏光方向を異なる強さで吸収する。好ましいことにさらに、有効光の偏光方向が比較的弱く影響を受けるのに対して、一般に等方偏光周囲光もしくは非偏光周囲光がほぼ均一に吸収されるように、異方性ナノ粒子は整列している。例えば、投写スクリーンの平面に長軸を有する楕円状ナノ粒子は、それぞれ、投写スクリーンに入射する直線偏光有効光線の電界ベクトルの偏光方向に沿って整列している。表面プラズモンに基づく吸収は、例えば第１波長の領域で起きる。しかし、長軸を横切って調整された偏光を有する光線は、主に、第１波長とは異なる第２波長の領域において吸収される。特別好ましいことに、透過有効光と投写スクリーンの表面で拡散反射した周囲光との間でコントラスト向上が達成される。さらに、特に周囲光の角度依存吸収が特に調整される。例えば、有効光を透過させてはならない方向からくる周囲光は、残りの方向からの光よりも強く吸収することができる。
【００１６】
好ましい１構成において、光源の発光スペクトル範囲は、少なくとも部分的に透過スペクトル範囲の内部にある。発光スペクトル範囲は、人間の目に見える光スペクトルの少なくとも１つのスペクトル狭帯域部分範囲によって形成される。画像形成用に使用される有効光スペクトル範囲は、発光スペクトル範囲と透過スペクトル範囲との共通部分と理解することができる。第１変更態様において、例えば透過スペクトル範囲は、光源の発光スペクトル範囲によってスペクトル的に超えられる。したがって、発光スペクトル範囲の一部のみが投写スクリーンを透過する。他の変更態様において、光源の発光スペクトル範囲は、例えば狭帯域有効光スペクトル範囲よりも狭帯域である。そのことは、例えば、主に１ｎｍ未満の帯域幅を有する少なくとも１つの単色レーザを使用することによって達成される。例えば、概ね３０ｎｍのスペクトル帯域幅を有するＬＥＤを使用する場合にも、同様のことが該当することがある。透過スペクトル範囲と発光スペクトル範囲は、主に、有効光スペクトル範囲が少なくとも近似的に透過スペクトル範囲に一致するように互いに調整されている。有効光の狭帯域部分領域の帯域幅は、好ましくは１００ｎｍ〜５０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜２０ｎｍ、特別好ましくは２０ｎｍ未満である。その際、スペクトル範囲の帯域幅はそれぞれ半値幅に関係している。
【００１７】
第１変更態様において、有効光の単一のスペクトル狭帯域部分範囲を用いて単色画像を生成することができる。
【００１８】
特にカラー画像を生成するために、有効光スペクトル範囲は、人間の目に見える光スペクトルの特に不連続的な少なくとも３つの狭帯域部分範囲によって形成されている。３つの狭帯域部分範囲は、特にそれぞれ１つの原色の範囲内にある。１つの原色は、特に、結像されるべき色空間の、設計に起因した３つの原色の１つである。原色は、例えば赤、緑、青であり、特に白色もしくは無色の色調は、それらと加算的に混合することができる。しかし、別の原色も使用することができる。１つの原色の定義に関して、そして加算的色混合および測色法については、研究論文”Manfred Richter、Einfuhrung in die Farbmetrik、1981、Berlin、De Gruyter”をここで参照するように指示し、この開示の枠内でそれを参考にする。スペクトル的に純粋な原色の例示的三つ組は、４４７ｎｍ（青）、５３２ｎｍ（緑）、６２７ｎｍ（赤）である。原色の他の例示的三つ組は、４４５ｎｍ（青）、５４６ｎｍ（緑）、６３２ｎｍ（赤）である。それと並んで別の値も使用することができ、原色は、主にそれぞれ概ね４２０ｎｍ〜４６０ｎｍ、５２０ｎｍ〜５６０ｎｍ、６００ｎｍ〜６４０ｎｍにある。同様に、有限半値幅を有するスペクトル範囲を使用することによって、スペクトル的に純粋でない原色も使用することができる。半値幅は、好ましくは１００ｎｍ〜５０ｎｍであり、この半値幅は、例えば、スペクトル広帯域光源と合せて色フィルタで達成することができる。好ましくは、さらに、半値幅は５０ｎｍ〜２０ｎｍ、特別好ましくは２０ｎｍ〜５ｎｍであり、この半値幅は、ＬＥＤもしくはレーザ照明で達成することができる。まったく特別に、好ましくは半値幅が５ｎｍ未満であり、この半値幅は、レーザで達成することができる。さらに、４つ以上の原色も使用することができる。特に、例えば各１つのレーザによって提供できる単色原色を使用する場合、純粋色の原色で大きな色空間を覆うことができる。
【００１９】
特別好ましくは、特に１つの原色のスペクトル範囲内の少なくとも１つのレーザまたは／および発光ダイオード（ＬＥＤ）が光源として設けられている。他の構成において、特に１つの原色の少なくとも１つのスペクトル範囲を提供するために、スペクトル範囲分解と合せて広帯域光源が光源として設けられる。広帯域光源として、例えばハロゲンランプ、ガス放電ランプ等を使用することができる。スペクトル範囲を分解するために、特に少なくとも１つの色フィルタ素子が使用される。好ましいことに、少なくとも１つのカラーホイールを頼りにスペクトル範囲分解が可能となる。カラーホイールの例示的構造も機能も、独国特許出願公開第１９７０８９４９号明細書から明らかとなり、この開示の枠内でそれを参照するように指示する。
【００２０】
特別望ましくは、光源の発光スペクトル範囲は、少なくとも３つの原色のスペクトル範囲を含む。
【００２１】
好ましくは、少なくとも透過スペクトル範囲の外側で、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する少なくとも１つの色素および／または着色顔料および／または無機材料を投写スクリーンが含む。特に、色素および／または着色顔料混合物が設けられている。さらに、例えば金属酸化物、金属窒化物または金属炭化物が無機材料として使用される。特に、上で指摘したさまざまな吸収性物質を使用することによって、主に、透過スペクトル範囲の外側と特に有効光スペクトル範囲の外側とで周囲光スペクトル範囲全体を吸収することができる。
【００２２】
特に４４７ｎｍ、５３２ｎｍ、６２９ｎｍの３原色を使用する場合、投写スクリーンは、少なくとも４４７ｎｍ〜５３２ｎｍの第１スペクトル範囲と５３２ｎｍ〜６２９ｎｍの第２スペクトル範囲と特に紫外スペクトル範囲および／または赤外スペクトル範囲とにおいて吸収する。４４７ｎｍ〜５３２ｎｍの第１スペクトル範囲における吸収は、例えばピロメテン５４６で達成される。選択的に、このスペクトル範囲におけるブロッキングは、色素のＤＯＣＩ（３、３’‐ジエチルオキサカルボシアニンヨージド）で達成される。５３２ｎｍ〜６２９ｎｍの第２スペクトル範囲における吸収は、例えば色素のＤＯＤＣＩ（３、３’‐ジエチルオキサジカルボシアニンヨージド）または選択的に色素のＤＱＯＣＩ（１、３’‐ジエチル‐４、２’−キノリルオキサカルボシアニンヨージド）で達成される。紫外スペクトル範囲における吸収は、特にクマリン１０２で提供される。赤外スペクトル範囲では、例えば色素のクリプトシアニンが吸収用に使用される。前記色素は、レーザ色素として例えばドイツの会社Lambda Physik AG、Hans-Bockler-Strase 12、Ｄ‐37079から購入することができる。前記色素の他に、その他のレーザ色素が特に組合せて使用できる。例えば別のレーザ色素でもって別の吸収スペクトル範囲が調整される。前記およびその他のレーザ色素に関して、この開示の枠内でカタログ“LambdachromeR Laser Dyes“、3rd Edition (2000)、Ulrich Brackmann、Lambda Physik AG、Hans-Bockler- Strase 12、Ｄ‐37079 Gottingen、Deutschlandを参照するように指示する。好ましくは、色素は、薄い層の態様で、または層積重ね体として、投写スクリーン投写面の観察者に向き合う側または反対の側に被着される。同様に、色素は、両方の側に設けておくことができる。濃度および／または層厚は、主に冒頭に指摘した吸収度が達成されるように量定されている。スペクトル範囲の各限界に関して引き合いに出されるのは、主に１０パーセント幅、すなわち、付属する吸収が相応する吸収特性の振幅の１０％に低下する波長値である。特に色素を補足して金属ナノ粒子が使用される。
【００２３】
第１変更態様において、投写スクリーンの表面に金属ナノ粒子が被着されている。第２変更態様において、投写スクリーンは、特に有効光スペクトル範囲の外側で人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する少なくとも１つの物質および／または色素および／または金属ナノ粒子を埋め込むための母材を含む。母材は、例えば高分子母材または無機母材である。無機母材として使用されるのは、例えば金属酸化物、金属窒化物、金属酸化窒化物または金属炭化物である。特に反射を避けるために母材の屈折率は、投写スクリーンの素地材料の屈折率に適合され、両方の屈性率が少なくとも概ね同じとなるようにされる。母材は、単数または複数の層の態様で投写スクリーンの素地に被着しておくことができる。別の構成において、母材は、投写スクリーンの素地材料を形成することもできる。金属ナノ粒子を母材に埋め込むとき、使用される母材材料に相応して粒子の寸法が適合される。
【００２４】
他の変更態様において、主に付加的に、投写スクリーンは、透過スペクトル範囲に影響を及ぼすための、少なくとも１つの層を含む干渉層系を含む。好ましくは、この干渉層系は、単数または複数の誘電層を含む。好ましくはさらに、この被覆を頼りに、例えば白バランスを改善するために光源のスペクトル発光特性の補正が行われる。さらに、干渉層系は、光源に向き合う投写スクリーンの側に設けることができ、この干渉層系は、特にそれぞれ少なくとも１つの原色の範囲に透過を有し、その他では、光源の発光スペクトル範囲に対して少なくともほぼ完全な反射を有する。
【００２５】
投写スクリーンの放射特性改善のため、投写スクリーンは、少なくとも１つの散乱素子を含む。散乱素子は、例えば投写スクリーンの粗い表面によって形成される。粗い表面は、特に、人間の目に見える光スペクトル範囲の波長よりも大きな荒さ構造を有する。表面トポグラフィーは、主に、例えば独国特許出願公開第１０２４５８８１号明細書に述べられているような空間的異方性散乱特性が生成されるように構成されており、これに関連して、この開示の枠内で、この明細書を参照するように指示する。付加的にまたは選択的に、透過型投写装置の光路中に挿入される個別の散乱素子を設けておくことができる。散乱素子は、投写スクリーンの光源に向き合う側にも光源とは反対の側にも設けておくことができる。
【００２６】
特別有利には、投写スクリーンが前面に反射防止部を含む。反射防止部は、例えば、単数または複数の誘電層からなる誘電反射防止被覆である。さらに、例えば周囲光の光波長よりも小さな表面構造を頼りに、反射は、本質的に減らすことができる。この表面構造は、特に、表面に向かって徐々に減少する屈折率を達成する。このような反射防止部は、例えばいわゆる「蛾の目構造」として知られている。このような蛾の目構造は、素地自体の表面または／およびそのうえにある被覆に設けておくことができる。
【００２７】
望ましくはさらに、投写スクリーンが帯電防止被覆を含む。例えば、導電性かつ特に透明な層がこのため利用される。例えば、単数または複数の透明導電性酸化物層が使用される。選択的にまたは付加的に、特に少なくとも１つの誘電層と合せて単数または複数の薄い金属層が使用される。好ましいことに、帯電に基づく粉塵粒子の付着が避けられる。これにより、特別好ましいことに、このような粉塵粒子での望ましくない光散乱効果が避けられる。帯電防止被覆は、主に投写スクリーンの光源とは反対の側に被着される。しかし、特に帯電防止被覆は、付加的に投写スクリーンの光源に向き合う側にも被着しておくことができる。
【００２８】
例えば、日光等の周囲光の照射による投写スクリーンの加温を避けるために、投写スクリーンは赤外線反射被覆を含む。この被覆は、主に投写スクリーンの光源とは反対の側に被着されている。好ましくは、この被覆が透明導電性層である。例えば、単数または複数の透明導電性酸化物層が使用される。選択的にまたは付加的に、特に少なくとも１つの誘電層と合せて単数または複数の薄い金属層が使用される。特に付加的に、投写スクリーンを冷却するために、例えば送風機等の冷却装置が設けられている。
【００２９】
好ましくは、投写スクリーンは、スペックルを減少させる表面トポグラフィーを含む。こうして、特にレーザ放射で照明時にスペックルが避けられまたは少なくとも減らされる。例えば、それぞれレーザビームの光スポット内にある表面部分が、透過投写に使用されるレーザ放射を透過時に異なる方向に偏向させ、目の分解能以下の距離にある諸点によって、干渉可能な波列の形成が減るように、表面トポグラフィーは構成されている。表面トポグラフィーは、例えば波形または球冠形構造を有する。これに関連して、この開示の枠内で独国特許出願公開第１０２００４０４２６４８号明細書を参照するように指示する。そこでは、それぞれレーザビームの光スポット内にある表面部分がレーザ放射を異なる方向に反射させ、目の分解能以下の距離にある諸点によって、干渉可能な波列の拡散反射が減るように、表面トポグラフィーは構成されている。この原理は、透過に対して相応に応用され、表面での反射の代わりに、表面での光屈折は、主にビーム偏向に利用される。
【００３０】
本発明は、さらに、少なくとも１つのスペクトル狭帯域透過スペクトル範囲の少なくとも外側で周囲光に対してスペクトル選択的に吸収するよう調整された投写スクリーンに透過投写するために設けられた少なくとも１つの光源を有し、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する金属ナノ粒子を投写スクリーンが含み、投写スクリーンが透過スペクトル範囲の内部で有効光の透過を可能とするようになった透過型投写装置用の、特に前記構成による投写スクリーンに関する。
【００３１】
本発明の対象は、さらに、少なくとも背景画像を表示するための方法であって、投写スクリーンが、透過投写のため、人間の目に見える発光スペクトル範囲を有する光源で照明され、可視光スペクトルの少なくとも１つの狭帯域部分範囲によって形成される透過スペクトル範囲内で有効光がスペクトル選択的に投写スクリーンに透過され、少なくとも透過スペクトル範囲の外側で可視周囲光が投写スクリーンによって少なくともほぼ完全に吸収され、人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で周囲光を金属ナノ粒子が吸収するようになった方法である。少なくとも有効光スペクトル範囲の外側で投写スクリーンによる周囲光の吸収度は、主に、投写スクリーンに垂直に入射する入射周囲光の強度に関して６５％を超え、さらに好ましくは８０％を超え、特別好ましくは９０％を超え、まったく特別に好ましくは９５％を超える。この吸収度は主に、入射角範囲にわたる平均を基礎としても達成される。第１変更態様において、吸収は、これらの前記値が周囲光のスペクトルを積分した強度の場合に満たされているように量定されている。他の変更態様において、これらの前記値は、周囲光スペクトルの各波長について満たされる。
【００３２】
好ましくは、少なくとも３つの原色、特にそれぞれ少なくとも１つのレーザおよび／またはＬＥＤで、投写スクリーンに少なくとも１つの背景カラー画像および／または動カラー画像が透過投写される。
【００３３】
特に動画像の透過投写時に使用することのできるアルゴリズムは、事前に示された画像およびなお示されねばならない画像に基づいて原色の動的増幅曲線を計算し、かつ高められた色飽和および／または高められたコントラストの印象を達成するために修正する。さらに、例えば最適化された電子インタフェースが、信号雑音の結果としての画像雑音に基づく誤りを最小にするのに使用される。
【００３４】
好ましいことに、さらに、異方形状を有しかつ投写スクリーンに対して相対的に優先方向で整列した金属ナノ粒子によって、特に少なくとも１つの原色の範囲内で偏光依存的吸収および／または透過が達成される。特別好ましいことに、透過した有効光と反射された周囲光との間でコントラストが高まる。
【００３５】
本発明は、さらに、上記諸構成の１つによる透過型投写装置の投写スクリーンを製造するための方法であって、透過スペクトル範囲および特に有効光スペクトル範囲の外側で人間の目に見える少なくとも１つの光スペクトル範囲内で吸収する少なくとも１つの物質または／および少なくとも１つの色素または／および金属ナノ粒子が投写スクリーンの予備製品に被着されるようになった方法に関する。予備製品とは、例えば投写スクリーンの素地である。さらに、例えば少なくとも１つの層で被覆された投写スクリーン素地である。吸収物質および／または色素は、例えば個々の層として概ねそれぞれ５００ｎｍ〜１００ｎｍの層厚で、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの層厚範囲で投写スクリーンの素地材料に被着される。特に無機吸収物質の場合、被覆は、例えば蒸着、スパッタリング、マグネトロンスパッタリング等の物理蒸着法（ＰＶＤ）によって行うことができる。さらに、特に物理支援化学蒸着法（ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ）が被覆用に予定されている。
【００３６】
同様に、金属ナノ粒子は、素地の表面に被着することができる。特別有利には、色素および／またはナノ粒子は、母材、特に投写スクリーンの素地材料に埋め込まれる。
【００３７】
金属ナノ粒子の製造に関して、第１変更態様では、金属ナノ粒子が電子ビームリソグラフィーによって製造される。電子ビームリソグラフィーを頼りに、主に、定義された幾何学形状の金属粒子が製造される。特別好ましくは、互いに二次元配置のナノ粒子が生成される。特に、ナノ粒子を面にわたって規則的または確率的に分布させて配置した面が製造される。
【００３８】
ナノ粒子の製造に関する他の変更態様において、ナノ粒子は、少なくとも１つの物理蒸着法によって製造される。好ましくは、プラズマイオン支援法が使用される。好ましくはさらに、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、アーク被覆法の群から選択される少なくとも１つの方法が使用される。特別好ましくは、例えば刊行物”The optical response of silver island films embedded in fluoride and oxide optical materials”、Stenzel et al.、Physics, Chemistry and application of nanostructures (2003)、１５８頁以下に述べられたような電子ビーム蒸着法でナノ粒子は製造される。これに関連して、この開示の枠内で、この刊行物を参照するように指示する。
【００３９】
さらに、金属ナノ粒子を製造するのにプリント法を予定することができる。プリント法は、特別な局所的表面機能化を含むことができる。このため、例えば障壁放電法が利用される。例えば障壁放電法によって、後続のプリントプロセスにおける層付着に特に影響を及ぼすために局所表面活性化を行うことができる。この措置は、主に局所選択的被覆に利用される。
【００４０】
投写スクリーンおよび金属ナノ粒子を製造するために、特に前記複数の方法の組合せも援用することができる。
【００４１】
有利にはさらに、母材が噴霧、ブレード塗工、ブラシ塗布、ゾル‐ゲル法または／および蒸着によって投写スクリーンの予備製品に被着される。
【００４２】
好ましい１構成において、少なくとも１つの色素は、色素と母材との同時蒸着によって母材に埋め込まれる。特に、母材と色素は、投写スクリーンの予備製品に同時に蒸着される。特別望ましくは熱蒸着法が応用される。好ましくはこのため無機母材が利用される。しかし、別の変更態様において有機母材も使用できる。
【００４３】
最後に、本発明は、請求項１記載の、特に上記諸構成の１つによる透過型投写装置の、昼光または／および人工光で照明される周囲内で表示素子としての使用に関する。例えば、屋外応用において、例えばスタジアム等の表示素子としての投写装置の使用が予定されている。主に、透過投写画像は、明るい昼光のもとでも明確に認識することができる。さらに、透過型投写装置に関して、例えば建物の内部での使用が予定されている。主に、周囲光の低減が可能でないかまたは望ましくない場所で透過型投写装置は使用される。透過型投写装置は、例えば駅舎ホール等の公衆の通行するホールにおいて表示素子として設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、第１透過型投写装置を示す。
【図２】図２は、第２透過型投写装置を示す。
【図３】図３は、投写スクリーンのスペクトル吸収曲線を示す。
【図４】図４は、投写スクリーンのスペクトル透過曲線を示す。
【図５】図５は、さまざまな金属ナノ粒子の吸収特性を示す。
【図６】図６は、クマリン１２０の吸収特性を示す。
【図７】図７は、ピロメテン５４６の吸収特性を示す。
【図８】図８は、ＤＯＤＣＩの吸収特性を示す。
【図９】図９は、クリプトシアニンの吸収特性を示す。
【図１０】図１０は、ＤＯＣＩの吸収特性を示す。
【図１１】図１１は、ＤＱＯＣＩの吸収特性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面に基づいて本発明が詳しく説明される。しかし、特徴はそれぞれ個々の構成に限定されるものでない。むしろ、図の説明も含め図面または／および明細書に明示された特徴はそれぞれ組合せて改良構成とすることができる。
【００４６】
図１は、第１透過型投写装置の概略を示す。個別には、図示しない画像生成装置を内蔵した第１光源１０１が例示的に示す第１有効光線１０２と第２有効光線１０３を放出し、両方の有効光線は、第１投写スクリーン１０４に衝突する。投写スクリーンは、第１光源１０１に向き合う側に素地１０５と素地材料の母材に埋め込まれた金属ナノ粒子１０６とを有し、ナノ粒子は、スペクトル選択的に吸収する。さらに、第１投写スクリーン１０４は、スペクトル選択的に吸収する第１層１０７を含む。有効光線が第１投写スクリーン１０４を透過し、第１観察者１０８に向き合う側で例示的に透過した第１有効光線１０９と透過した第２有効光線１１０が進出する。さらに、第１周囲光線１１１と第２周囲光線１１２と第３周囲光線１１３が例示的に示してあり、周囲光線は、第１観察者１０８に向き合う側から第１投写スクリーン１０４に当る。スペクトル選択的に吸収する第１層１０７とスペクトル選択的に吸収する金属ナノ粒子とのゆえに入射周囲光線の拡散反射は無視することができ、第１観察者１０８は、第１投写スクリーンから、例示的に示した透過有効光線１０９、１１０のみを知覚する。
【００４７】
画像生成装置を一体化した第１光源は、例えば、ビデオプロジェクタに類似した詳しくは図示しない投写装置である。好ましくは、例えばレーザ画像生成装置でもある。
【００４８】
図２は、第２透過型投写装置を示す。第２光源２０１から送出される第１光線束２０２がマイクロミラーアレイ２０３を照らす。このアレイは、３原色の赤、緑、青のそれぞれについて図示しない多数のマイクロミラーを装備している。マイクロミラーは、受波した光を第２光線束２０４で第２投写スクリーン２０５に映す。マイクロミラーは、第２投写スクリーン２０５上の１つの色およびやはり図示しない各１つの画素用に各１つのマイクロミラーが入切できるように配置されている。第２光源２０１は、赤、緑、青の原色を含む。原色は、例えば、図示しないが、広帯域光源のスペクトル分解によって生成することができる。分解は、例えばカラーホイールで行われる。さらに、第２光源２０１のやはり図示しない別の変更態様において、原色は、レーザに基づく原色である。第２投写スクリーン２０５は、やはり人間の目に見える周囲光に対してスペクトル選択的に吸収する。それに対して、有効光は、透過スペクトル範囲内で透過される。透過スペクトル範囲は、赤、青、緑の各１つの狭帯域スペクトル範囲によって形成される。こうして、それぞれ例示的に示した赤色光線２０６と緑色光線２０７と青色光線２０８は、実質的に妨げられることなく第２投写スクリーン２０５を透過する。使用される拡散体２０９に基づいて、拡散体２０９内で透過光線の拡散が起き、青色光線２０８を例にここで例示するように、第１拡散光線２１０と第２拡散光線２１１が帰結する。それと並んで、図示しない他の一連の拡散光線が生じる。第２投写スクリーン２０５のスペクトル選択的吸収に基づいて、第４周囲光線２１２と第５周囲光線２１３が第２投写スクリーン２０５によって吸収され、周囲光線の拡散反射は無視することができる。それゆえに、第２観察者２１４がこの例において見るのは有効光線のみであり、有効光線は、この事例に例示したように赤色光線２０６、緑色光線２０７、青色光線２０８、そして相応する拡散光線である。
【００４９】
さらに、第２透過型投写装置がハウジング２１５を含み、このハウジングは、第２光源から放出される光の直接的進出を妨げる。ハウジング２１５は、特に、第２光源２０１としてレーザビームを使用する場合、第２観察者２１４が直接的レーザビームによって損傷されることのないように確保する。
【００５０】
図３は、投写スクリーンの略スペクトル吸収曲線を示す。この線図が示す第１吸収曲線３０１は、この事例において１０パーセント幅によって定義された第１吸収スペクトル範囲３０２を定義する。さらに、この線図が示す第２吸収曲線３０３は、第２吸収スペクトル範囲３０４を定義し、この吸収スペクトル範囲は、やはり相応する１０パーセント幅によって確定されている。さらに、この線図には、第１原色３０５、第２原色３０６および第３原色３０７のスペクトル位置が書き込まれており、これらは、それぞれスペクトル的に純粋な原色である。これらの原色は、この例において４４７ｎｍ、５３２ｎｍ、６２７ｎｍであり、したがって青、緑、赤の原色を形成する。ここに示す第１吸収スペクトル範囲３０２と第２吸収スペクトル範囲３０４を補足して、近赤外スペクトル範囲３０８および／または紫外スペクトル範囲３０９において、ここに図示しない吸収を予定しておくことができる。図示例において、第１吸収範囲は、ピロメテン５４６によって形成され、第２吸収範囲は、ＤＯＤＣＩによって形成される。原色４４７ｎｍ、５３２ｎｍ、６２７ｎｍは、例えば周波数２倍器を有する固体レーザを使用して実現される。
【００５１】
図４は、投写スクリーンの略スペクトル透過曲線を示す。この線図は、第１透過スペクトル曲線４０１、第２透過スペクトル曲線４０２、第３透過スペクトル曲線４０３を示す。これらの透過スペクトル曲線は、図３に示す曲線と同様に投写スクリーンの相応するスペクトル選択的吸収によって定義される。これらの透過スペクトル曲線に第１透過スペクトル範囲４０４、第２透過スペクトル範囲４０５、第３透過スペクトル範囲４０６が割り当てられており、透過スペクトル範囲は、それぞれ１０パーセント幅によって定義されている。さらに、この線図は、第１発光スペクトル曲線４０７、第２発光スペクトル曲線４０８、第３発光スペクトル曲線４０９を示しており、これらは、それぞれ値「１」に正規化されている。これらの発光スペクトル曲線に、やはり例えば半値幅に基づいて第１発光スペクトル範囲４１０、第２発光スペクトル範囲４１１、第３発光スペクトル範囲４１２を割り当てることができる。その場合、発光スペクトル範囲４１０、４１１、４１２は、付属する透過スペクトル範囲４０４、４０５、４０６を上まわる。その結果、光源から放出される光の一部のみが有効光として透過するのに対して、残りの部分は吸収される。発光スペクトル曲線は、例えば色フィルタを用いて広帯域光源のスペクトル分解によって形成される。さらに、第１レーザ波長４１３、第２レーザ波長４１４、第３レーザ波長４１５がこの線図に書き込まれている。レーザ波長は、波長４４７ｎｍ（青）、５３２ｎｍ（緑）、６２７ｎｍ（赤）である。その場合、各透過スペクトル範囲の小さな部分範囲のみが有効光の透過に使用される。
【００５２】
図５は、さまざまな金属ナノ粒子の略吸収特性を示す。この線図は、第１特徴的吸収曲線５０１、第２特徴的吸収曲線５０２、第３特徴的吸収曲線５０３、第４特徴的吸収曲線５０４を示す。これらのスペクトル吸収曲線は、それぞれ金属ナノ粒子の平均粒径に割り当てられている。金属ナノ粒子の粒径は、この線図において左から右に小さな波長から大きな波長へと増加する。
【００５３】
図６〜図１１は、レーザ色素として例えばドイツの会社Lambda Physik AG、Hans-Bockler-Strase 12、Ｄ‐37079から購入することのできるさまざまな色素の吸収特性を示す。図示した線図の横座標にそれぞれ光波長がｎｍでプロットされている。縦座標には、それぞれモル吸光係数が１０−４ｌ（ｍｏｌｃｍ）でプロットされている。色素用の溶媒としてそれぞれエタノールが使用されている。色素に関する詳細について、この開示の枠内でカタログ“LambdachromeR Laser Dyes“、3rd Edition (2000)、Ulrich Brackmann、Lambda Physik AG、Hans-Bockler- Strase 12、Ｄ‐37079 Gottingen、Deutschlandを参照するように指示する。
【００５４】
図６は、クマリン１２０の吸収特性を示す。この色素は、主に近紫外スペクトル範囲において吸収を達成するのに使用される。
【００５５】
図７は、ピロメテン５４６の吸収特性を示す。この色素は、例えば青と緑の原色間のスペクトル範囲において吸収するのに使用される。
【００５６】
図８は、ＤＯＤＣＩの吸収特性を示す。好ましいことに、緑と赤の原色間のスペクトル範囲における吸収は、この色素で提供することができる。
【００５７】
図９は、クリプトシアニンの吸収特性を示す。この色素は、主に近赤外スペクトル範囲における吸収を提供する。
【００５８】
図１０は、ＤＯＣＩの吸収特性を示す。この色素は、ピロメテン５４６の代わりにまたはそれを補足して、主に青と緑の原色間のスペクトル範囲における吸収を提供するのに使用される。
【００５９】
図１１は、ＤＱＯＣＩの吸収特性を示す。この色素は、ＤＯＤＣＩを補足してまたはその代わりに、特に緑と赤の原色間のスペクトル範囲における吸収を提供できる。
【図１】
2008532079.tif 000003
【図２】
2008532079.tif 000004
【図３】
2008532079.tif 000005
【図４】
2008532079.tif 000006
【図５】
2008532079.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008532079.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008532079.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2008532079.tif 000015
2008532079.tif 000016
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