(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ又は四角錐構造からなる光学素子が複数配置された第１反射面及び第２反射面を備え、
前記第１反射面及び前記第２反射面は対向して配置されており、
前記第１反射面及び前記第２反射面の少なくとも一方の面において、前記光学素子が不規則に配置されており、前記光学素子の配置領域は複数の前記光学素子をそれぞれ含む複数のブロックに分割されており、隣り合う前記ブロック間で前記光学素子の配列方向が互いに異なっている、スクリーン。
【請求項２】
前記第１反射面の反射率と前記第２反射面の反射率の合計反射率は５０％以下である、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスクリーンと、
表示すべき画像に対応する光を前記スクリーンに照射する光源装置と、を備えた表示装置。
【請求項４】
前記スクリーンの前記第１反射面及び前記第２反射面の少なくとも一方の面において前記光学素子は前記四角錐構造であり、
前記四角錐構造は前記スクリーンにおいて前記光源装置からの光の入射面側に凸形状になるように配置されている、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記四角錐構造は、前記第１反射面と前記第２反射面のうち前記入射面とは反対側の面に配置されている反射面に少なくとも配置されている、請求項４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示すべき画像に対応する光を光源装置からスクリーンに照射して表示させる表示装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。そのような表示装置に用いられる光源装置としてレーザーが用いられる。特許文献１に開示されている表示装置は、レーザー光を走査ミラーで反射させ、光線のラスター走査により透過型のスクリーンに画像を表示させる。このような表示装置として、例えばヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイなどがある。
【０００３】
ところで、レーザーからの光をマイクロレンズアレイやフライアイレンズを通すことによってひとつの光束を複数の光束に分割する際、通常、分割された光は偏光方向が同一方向に揃っている。光学系の中で特定の条件が整うと、分割された光がそれぞれ迷光の原因となって光学系の途中で光が強めあう点と弱めあう点が発生してスペックルが生じる場合がある。スペックルは光が強めあう点と弱めあう点の輝点間の（標準偏差）／（平均値）で定義される。スペックルは、いろいろな光学系で発生することが知られている。
【０００４】
特許文献１に開示されているスクリーンは、入射光の一部を透過する反射層をマイクロレンズアレイの表面に有しており、複数の反射面を持っていることでスペックルを減少させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５３９５２５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５４０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されているスクリーンは、スペックルを減少できるが、規則的な繰り返しパターンであるためにモアレ（干渉縞）が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、スペックル及びモアレの発生を低減することができるスクリーン及びそれを用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係るスクリーンは、マイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ又は四角錐構造からなる光学素子が複数配置された第１反射面及び第２反射面を備え、上記第１反射面及び上記第２反射面は対向して配置されており、上記第１反射面及び上記第２反射面の少なくとも一方の面において、上記光学素子が不規則に配置されているものである。
【０００９】
本発明の実施形態に係る表示装置は、本発明の実施形態のスクリーンと、表示すべき画像に対応する光を上記スクリーンに照射する光源装置と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態のスクリーン及び表示装置はスペックル及びモアレの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スクリーンの一実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図２】同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。
【図３】図２に示された各ブロックにおけるマイクロレンズの配列方向を説明するための模式的な平面図である。
【図４】不規則な配列方向をもって第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズの曲率半径を変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。
【図５】スクリーンの他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図６】同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面の各ブロックにおけるマイクロレンズの配列方向を説明するための模式的な平面図である。
【図７】スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。
【図８】同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面の各ブロックにおけるマイクロレンズの配列方向を説明するための模式的な平面図である。
【図９】スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図１０】同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。
【図１１】図１０に示された各ブロックにおけるマイクロコーナーキューブの配列方向を説明するための模式的な平面図である。
【図１２】スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図１３】スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図１４】同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。
【図１５】図１４に示された各ブロックにおける四角錐構造の配列方向を説明するための模式的な平面図である。
【図１６】スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図１７】スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図１８】スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面におけるブロック及び光学素子の配置例を説明するための模式的な平面図である。
【図１９】スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図２０】同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。
【図２１】スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面における反射率分布を説明するための模式的な平面図である。
【図２２】表示装置の一実施形態を説明するための模式的な構成図である。
【図２３】スクリーンの一参考例を説明するための模式的な断面図である。
【図２４】同参考例のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。
【図２５】スクリーンの他の参考例を説明するための模式的な断面図である。
【図２６】同参考例のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。
【図２７】第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。
【図２８】第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチ及び曲率を変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。
【図２９】スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。
【図３０】同参考例のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロコーナーキューブの配置例を説明するための平面図である。
【図３１】第２面及び第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。
【図３２】スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。
【図３３】第２面に配置されたマイクロレンズのピッチ及び曲率半径と、第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。
【図３４】スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。
【図３５】同参考例のスクリーンの第２面及び第３面における四角錐構造の配置例を説明するための平面図である。
【図３６】スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。
【図３７】スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態のスクリーンにおいて、「光学素子が不規則に配置されている」とは、複数の光学素子の配置において、光学素子の形状、高さ、周期、表面の滑らかさのうち少なくとも１つが、モアレの発生を低減できる程度に不規則であることを意味する。さらに、「周期が不規則」とは、複数の光学素子の塊を１ブロックとしたときの複数のブロックの配列において、隣り合うブロック間で、光学素子の形状や高さ、配列方向、表面滑らかさのうち少なくとも１つが互いに異なっていることを含む。
【００１３】
例えば、光学素子の形状誤差、高さの差異、周期性の差異、表面の滑らかさ（粗さ）の差異のうち少なくとも１つが、これらの物理量が平均値に対して±２０％（レンジ：４０％）の範囲で不規則に製作されている場合に、モアレの発生は目立たない程度に低減される。また、光学素子の配置領域が１００００（例えば１００×１００）以上に分割され、光学素子の形状誤差、高さの差異、周期性の差異、表面の滑らかさ（粗さ）の差異のうち少なくとも１つが、分割された領域の配列において不規則になっている場合に、モアレの発生は目立たない程度に低減される。これらの構成が組み合わされた場合も、モアレの発生はもちろん低減される。
【００１４】
本発明の実施形態のスクリーンにおいて、上記第１反射面の反射率と上記第２反射面の反射率の合計反射率は５０％以下、好ましくは３０％以下である。これにより、光透過性を有するスクリーンを形成できる。ここで言う「光透過性を有する」とは、第１反射面側から入射する光と第２反射面側から入射する光のうち少なくとも一方の光に対して透過性を有することを意味する。例えば、「表示すべき画像に対応する光」が照射される面とは「反対側の面から入射する光（例えば太陽光）」の透過性を有する。
【００１５】
なお、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、上記合計反射率は５０％を超えていてもよいし、商品によっては１００％もありうる。ここで、合計反射率が１００％とは全反射を意味する。例えば、本発明の実施形態のスクリーンは、「表示すべき画像に対応する光」が照射される面から入射する光を全反射し、その面とは「反対側の面から入射する光」をわずかに透過する。なお、本発明の実施形態のスクリーンは、反射面が奥行き方向に対して複数あることが通常の反射ミラーとは異なっている。
【００１６】
また、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、例えば、上記第１反射面及び上記第２反射面の少なくとも一方の面は、面内において反射率分布を有しているようにしてもよい。これにより、モアレを見えにくくすることができる。例えば、第１反射面について、中央部の反射率を比較的高く設定し、周縁部の反射率を中央部よりも僅かに低く設定する。また、第２反射面について、中央部の反射率を比較的低く設定し、周縁部の反射率を中央部よりも僅かに高く設定する。この場合、第１反射面の周縁部の反射率は、第２反射面の中央部の反射率よりも高く設定される場合もあるし、その反対の場合もある。また、第１反射面の全体の反射率と第２反射面の全体の反射率は、同じ場合もある（反射面が平面構造の場合）し、異なる場合（曲面構造の場合は、観察者に近い側の反射率が低くなる）もある。
【００１７】
本発明の実施形態の表示装置において、例えば、上記スクリーンの上記第１反射面及び上記第２反射面の少なくとも一方の面において上記光学素子は上記四角錐構造であり、上記四角錐構造は上記スクリーンにおいて上記光源装置からの光の入射面側に凸形状になるように配置されているようにしてもよい。これにより、光源装置からの光の入射面とは反対側の面からスクリーンに入射する光の一部を反射させることができる。
【００１８】
さらに、例えば、上記四角錐構造は上記第１反射面と上記第２反射面のうち上記入射面とは反対側の面に配置されている反射面に少なくとも配置されているようにすれば、上記反対側の面からスクリーンに入射する光の一部をより効率よく反射させることができる。
【００１９】
図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、スクリーンの一実施形態を説明するための模式的な断面図である。図２は、この実施形態のスクリーンの第２面（第１反射面）及び第３面（第２反射面）におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。図３は、図２に示された各ブロックにおけるマイクロレンズの配列方向を説明するための模式的な平面図である。
【００２０】
スクリーン１は、例えば基材３、基材５及び基材７を備えている。基材３、基材５及び基材７はそれぞれ光透過性を有する材料で形成されている。
基材３の材料は、例えば、ガラス（窓用ガラスを含む）、樹脂材料からなる基板やシート（ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリオレフィン、耐熱性樹脂：ＯＲＧＡ（登録商標））などである。
基材５の材料は、例えば基材３の材料と同じである。ただし、基材５の材料は基材３の材料とは異なっていてもよい。
基材７の材料は、例えば、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、光・熱硬化性樹脂、高分子材料、ガラス材料、成形可能なガラス材料やセラミック材料などである。
【００２１】
スクリーン１の平面サイズは例えば５０ｍｍ×５０ｍｍ（ミリメートル）程度である。例えば、基材３、基材５、基材７の厚みは順に１.０ｍｍ程度、０.０３ｍｍ程度、１.０ｍｍ程度である。
【００２２】
スクリーン１には、第１面９、第２面１１（第１反射面）、第３面１３（第２反射面）及び第４面１５が形成されている。第１面９は、基材３の基材５とは反対側の表面である。第２面１１は、基材３と基材５の境界の面である。第３面１３は、基材５と基材７の境界の面である。第４面は、基材７の基材５とは反対側の表面である。第１面９と第２面１１、第２面１１と第３面１３、第３面１３と第４面１５はそれぞれ対向して配置されている。
【００２３】
第２面１１に複数のマイクロレンズ１１ａが配置されている。第３面１３に複数のマイクロレンズ１３ａが配置されている。マイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａは例えば正六角形が平面充填された六角緻密（ハニカム状）にそれぞれ配列されている。
【００２４】
図２に示されるように、第２面１１におけるマイクロレンズ１１ａの配置領域は複数のブロックＡ１１ａ，Ａ１１ｂ，Ａ１１ｃ，Ａ１１ｄに分割されている。また、第３面１３におけるマイクロレンズ１３ａの配置領域は複数のブロックＡ１３ａ，Ａ１３ｂ，Ａ１３ｃ，Ａ１３ｄに分割されている。
【００２５】
図３に示されるように、各ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄには複数のマイクロレンズ１１ａ，１３ａが配列されている。なお、ブロックの周縁部に配置されるマイクロレンズ１１ａ，１３ａは、ブロックの輪郭に接していてもよいし、ブロックの輪郭とは間隔をもって配置されていてもよい。
マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列方向について、例えば、Ｘ軸方向を０°とする。
【００２６】
ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄの平面形状は、例えば一辺が５００μｍ（マイクロメートル）程度の正六角形である。第２面１１及び第３面１３においてブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄは六角緻密に配列されている。なお、隣り合うブロック同士は、隣接して配置されていてもよいし、間隔をもって配置されていてもよい。
【００２７】
第２面１１におけるブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ及びマイクロレンズ１１ａの配置について説明する。
ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄは、輪郭である正六角形の３本の対角線のうち１本がＸ軸と平行に配置されている。図３に示されるように、ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄにおいて、マイクロレンズ１１ａが六角緻密にそれぞれ配列されている。例えば、マイクロレンズ１１ａの基本形状は、一辺が１００μｍ程度の正六角形である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄにおいて、１００個程度のマイクロレンズ１１ａがそれぞれ配置されている。
【００２８】
ブロックＡ１１ａにおいて、マイクロレンズ１１ａは輪郭である正六角形の３本の対角線のうち１本がＹ軸と平行に配置されている。ブロックＡ１１ａにおいて六角緻密に配列されたマイクロレンズ１１ａはＸ軸と平行な直線上に並んでいる。ブロックＡ１１ａにおけるマイクロレンズ１１ａの配列方向を０°とする。なお、ブロックＡ１１ａにおいて、マイクロレンズ１１ａは、Ｘ軸方向に対して反時計回りに６０°回転した方向と平行な直線上、及びＸ軸方向に対して反時計回りに１２０°回転した方向と平行な直線上にも並んでいる。
【００２９】
ブロックＡ１１ｂでは、マイクロレンズ１１ａの配列方向が、ブロックＡ１１ａにおけるマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して反時計回りに１５°回転している。ブロックＡ１１ｂにおけるマイクロレンズ１１ａの配列方向を１５°とする。
【００３０】
ブロックＡ１１ｃ，Ａ１１ｄでは、マイクロレンズ１１ａの配列方向が、ブロックＡ１１ａにおけるマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して、反時計回りに３０°又は４５°回転している。ブロックＡ１１ｃ，Ａ１１ｄにおけるマイクロレンズ１１ａの配列方向を順に３０°、４５°とする。
【００３１】
第３面１３におけるブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄ及びマイクロレンズ１３ａの配置について説明する。
ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄは輪郭である正六角形の３本の対角線のうち１本がＹ軸と平行に配置されている。ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄにおいてマイクロレンズ１３ａが六角緻密に配列されている。例えば、マイクロレンズ１３ａの基本形状は、マイクロレンズ１１ａと同じであり、一辺が１００μｍ程度の正六角形である。ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄにおいて、１００個程度のマイクロレンズ１３ａがそれぞれ配置されている。
【００３２】
ブロックＡ１３ａにおいてマイクロレンズ１３ａは、ブロックＡ１１ａにおけるマイクロレンズ１１ａの配列と同様に、輪郭である正六角形の３本の対角線のうち１本がＹ軸と平行に配置されている。ブロックＡ１３ａにおけるマイクロレンズ１３ａの配列方向を０°とする。
【００３３】
ブロックＡ１３ｂ，Ａ１３ｃ，Ａ１３ｄでは、マイクロレンズ１３ａの配列方向が、ブロックＡ１３ａにおけるマイクロレンズ１３ａの配列方向に対して、順に、反時計回りに１５°、３０°、４５°回転している。ブロックＡ１３ｂ，Ａ１３ｃ，Ａ１３ｄにおけるマイクロレンズ１１ａの配列方向を順に１５°、３０°、４５°とする。
【００３４】
ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄは、各ブロックの輪郭に接するマイクロレンズ１１ａ，１３ａとして、平面形状が三角形のもの、四角形のもの、五角形のものを含んでいる。
【００３５】
図２において、ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄの配置領域におけるマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配置方向は矢印で示されている（図３も参照。）。第２面１１に六角緻密に配列されたブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄは、輪郭である正六角形の３本の対角線のうち１本がＸ軸と平行に配置されている。第３面１３に六角緻密に配列されたブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄは、輪郭である正六角形の３本の対角線のうち１本がＹ軸と平行に配置されている。なお、スクリーン１では、ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄの配列方向とブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄの配列方向は、ＸＹ平面において異なっているが、同じであってもよい。
【００３６】
第２面１１において、ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄは不規則に配置されている。また、第３面１３において、ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄは不規則に配置されている。例えば、第３面１３におけるブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄの配列は、第２面１１におけるブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄの配列が反時計回りに９０°回転されたものである。
【００３７】
第２面１１と第３面１３において、ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄが不規則に配列されていることにより、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列方向は不規則になっている。ここで、隣り合うブロック同士でマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列方向が同じである箇所は１つのブロックとみなされる。これにより、隣り合うブロック間でマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列方向が異なっている。
【００３８】
マイクロレンズ１１ａ，１３ａのレンズ深さ（レンズ高さ）は例えば８.７μｍ程度である。マイクロレンズ１１ａの曲率半径及びマイクロレンズ１３ａの曲率半径は、例えば、ともに６２５μｍ程度である。
【００３９】
第２面１１の反射率と第３面１３の反射率は、基材３、基材５、基材７の各材料によって決定されうる。例えば、スクリーン１での第２面１１の反射率は１５％程度、第３面１３の反射率は３０％程度である。
【００４０】
この実施形態のスクリーン１は、マイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａが不規則に配置されているので、モアレパターンの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、この実施形態のスクリーン１は、スペックルの発生を低減したり、防止したりすることができる。
【００４１】
また、凹凸を有する反射面（第２面１１及び第３面１３）が２面形成されていることにより、スクリーン１は視野角を広げることができる。また、マイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａが不規則に配置されていることも、スクリーン１の視野角が広がることに寄与する。なお、第２面１１、第３面１３に配置されるマイクロレンズ１１ａ、マイクロレンズ１３ａの配置と形状によって視野角を調整することができる。これにより、視野角調整機能の設計の自由度が向上した。
【００４２】
また、発生したモアレの距離を観察すると、モアレを発生させる距離を変更することができた。その結果、全体のモアレを消去することができた。例えば、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列ピッチ（六角形の一辺の長さ）が１００μｍの場合はモアレ発生距離が約１ｍであった。また、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列ピッチが３００μｍの場合は発生距離が約０.３ｍ（３０ｃｍ）であった。
【００４３】
スクリーン１は、光学素子が配置されている反射面として第２面１１（第１反射面）及び第３面１３（第２反射面）の２面を備えていることや、光学素子の配置が不規則であることで、モアレが観察されないようにした。
【００４４】
図４は、不規則な配列方向をもって第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズの曲率半径を変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図４において、曲率（曲率半径）の単位はμｍである。また、「ピッチがランダム」とは、マイクロレンズが不規則な配列方向をもって配置されていることを意味する。また、「六角緻密」とは図３に示されたマイクロレンズの配列を意味している。また、「六角緻密９０°回転」とは、図２に示されるように、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列方向が９０°回転していることを意味している。
【００４５】
図４における効果「◎」は「モアレが観察されなかった」を意味する。図４の結果から、マイクロレンズが不規則な配列方向をもって配置された構成は非常に効果があることがわかった。
【００４６】
図１から図３を参照して説明したスクリーンの実施形態では、例えば、各ブロックに配置されたマイクロレンズの平面形状やピッチ、高さ、曲率半径、表面滑らかさなどは、ブロック間で同じである。本発明のスクリーンの実施形態はこれに限定されない。
【００４７】
例えば、隣り合うブロック間で、配列されているマイクロレンズに関して、平面形状、大きさ、ピッチ、配列方向、高さ、曲率半径、表面滑らかさのうち少なくとも１つが互いに異なっていてもよい。
【００４８】
また、上記スクリーンの実施形態では、１つのブロックに配置されるマイクロレンズの配列方向は、０°、１５°、３０°、４５°の４方向であるが、本発明のスクリーンの実施形態はこれに限定されない。本発明のスクリーンの実施形態において、１つのブロックに配置されるマイクロレンズの配列方向とブロックの辺がなす角度は任意である。また、１つの反射面において、マイクロレンズの配列方向の数も任意である。１つの反射面において、マイクロレンズの配列方向が互いに異なるブロックの種類が多いほど、モアレは発生しにくくなる。したがって、マイクロレンズの配列方向がより細分化されて、マイクロレンズの配列方向が互いに異なるブロックの種類がより多く設定されることが好ましい。ただし、マイクロレンズの配列方向が互いに異なるブロックが少なくとも２種類あれば、１つの反射面においてマイクロレンズを不規則に配置することは可能である。
【００４９】
また、１つのブロックに配置される複数のマイクロレンズは、平面形状や大きさ、ピッチ、高さ、曲率半径、表面滑らかさが互いに異なるものを含んでいてもよい。
また、ブロックの形状は、正六角形に限定されず、どのような形状であってもよい。例えば、ブロックの形状は、三角形や四角形、五角形などの多角形、円形、楕円形などであってもよい。
また、１つの反射面に配置される複数のブロックは、ブロックの形状が互いに異なるものを含んでいてもよい。
また、マイクロレンズに替えて、マイクロコーナーキューブや四角錐構造を用いることも可能である。
【００５０】
本発明のスクリーンの実施形態の他の例をいくつか説明する。ただし、本発明のスクリーンの実施形態は、上述のように種々の変更が可能である。したがって、本発明のスクリーンの実施形態は、以下に説明される実施形態に限定されない。
【００５１】
図５は、スクリーンの他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図６は、この実施形態のスクリーンの第２面及び第３面の各ブロックにおけるマイクロレンズの配列方向を説明するための模式的な平面図である。この実施形態のスクリーンにおける各ブロックの配置及び各ブロックにおけるマイクロレンズの配置方向は図２と同じである。図５及び図６において、図１から図３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。図２、図５及び図６を参照してこの実施形態を説明する。
【００５２】
この実施形態のスクリーン２１では、第２面１１におけるマイクロレンズ１１ａの大きさは、第３面１３におけるマイクロレンズ１３ａの大きさよりも大きくなっている。マイクロレンズ１１ａの基本形状は、一辺が例えば１５０μｍ程度の正六角形である。マイクロレンズ１１ａのレンズ深さ（レンズ高さ）は例えば２４.５μｍ程度である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄにおいて、６０個程度のマイクロレンズ１１ａがそれぞれ配置されている。
【００５３】
この実施形態のスクリーン２１のように、第２面１１におけるマイクロレンズ１１ａの大きさと第３面１３におけるマイクロレンズ１３ａの大きさが異なっている構成であっても、スペックル及びモアレの発生を低減することができる。
【００５４】
なお、１つの反射面に同じ大きさのブロックが複数配置されている構成において、各ブロックに配置されているマイクロレンズの大きさが異なっていてもよい。例えば、第２面１１において、図２に示されたブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄの配置に対して、図３に示されたブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄと図６に示されたブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄが混載されていてもよい。
【００５５】
図７は、スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。図８は、この実施形態のスクリーンの第２面及び第３面の各ブロックにおけるマイクロレンズの配列方向を説明するための模式的な平面図である。この実施形態のスクリーンの断面図は、図１と同様である。図７及び図８において、図１から図３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。図７及び図８を参照してこの実施形態を説明する。
【００５６】
この実施形態のスクリーン３１では、第２面１１におけるブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ及び第３面１３におけるブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄは例えば格子状に配列されている。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄの平面形状は、例えば１辺が１５００μｍ程度の正四角形である。ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄの平面形状は、例えば１辺が１０００μｍ程度の正四角形である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄの大きさとブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄの大きさは異なっている。
【００５７】
ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄには、マイクロレンズ１１ａ，１３ａが例えば六角緻密に配列されている。マイクロレンズ１１ａ，１３ａの基本形状は、例えば一辺が１００μｍ程度の正六角形である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄには、２５０個程度のマイクロレンズ１１ａがそれぞれ配列されている。ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄには、１２０個程度のマイクロレンズ１３ａがそれぞれ配列されている。
【００５８】
ブロックＡ１１ａ、Ａ１１ｂ、Ａ１１ｃ、Ａ１１ｄにおけるマイクロレンズ１１ａの配列方向は、順に、例えば０°（６０°、１２０°）、１５°（７５°、１３５°）、３０°（９０°、１５０°）、４５°（１０５°、１６５°）である。第２面１１において、ブロックＡ１１ａ、Ａ１１ｂ、Ａ１１ｃ、Ａ１１ｄは不規則に配列されている。
【００５９】
ブロックＡ１３ａ、Ａ１３ｂ、Ａ１３ｃ、Ａ１３ｄにおけるマイクロレンズ１３ａの配列方向は、順に、例えば０°（６０°、１２０°）、１５°（７５°、１３５°）、３０°（９０°、１５０°）、４５°（１０５°、１６５°）である。第３面１３において、ブロックＡ１３ａ、Ａ１３ｂ、Ａ１３ｃ、Ａ１３ｄは不規則に配列されている。
【００６０】
スクリーン３１では、図１から３を参照して説明したスクリーン１と同様に、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列方向は不規則になっている。なお、隣り合うブロック同士でマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列方向が同じである箇所は１つのブロックとみなされる。これにより、隣り合うブロック間でマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列方向が異なっている。
【００６１】
この実施形態のスクリーン３１は、マイクロレンズ１１ａ，１３ａが不規則に配置されているので、スペックル及びモアレの発生を低減したり、防止したりすることができる。
【００６２】
このように、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、第１反射面におけるブロックと第２反射面におけるブロックは、大きさが互いに異なっていてもよい。また、第１反射面におけるブロックと第２反射面におけるブロックは、形状が互いに異なっていてもよい。また、第１反射面もしくは第２反射面又はその両方において、大きさもしくは形状又はその両方が互いに異なるブロックが１つの面に配置されていてもよい。
【００６３】
また、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの平面形状は、上記実施形態のスクリーン１，２１，３１では正六角形であるが、例えば正四角形であってもよい。この場合、マイクロレンズ１１ａ，１３ａは、例えば格子状に配列されたり、千鳥状に配列されたりする。ただし、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、マイクロレンズの平面形状や配列はこれらに限定されない。
【００６４】
図９は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１０は、この実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。図１１は、図１０に示された各ブロックにおけるマイクロコーナーキューブの配列方向を説明するための模式的な平面図である。図９から図１１において、図１から図３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００６５】
スクリーン４１では、光学素子としてマイクロコーナーキューブ１１ｂとマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。第２面１１に複数のマイクロコーナーキューブ１１ｂが配置されている。第３面１３に複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。
【００６６】
第２面１１において、マイクロコーナーキューブ１１ｂの配置領域はブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄに分割されている。第３面１３において、マイクロコーナーキューブ１３ｂの配置領域はブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄに分割されている。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄは例えば一辺が１２００μｍの正四角形である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄは例えば格子状に配列されている。
【００６７】
マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂの基本形状は例えば正三角錐形状である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄにおいて、マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂは例えば正三角形が平面充填された三角緻密にそれぞれ配列されている。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｄの輪郭近傍において、例えば底面が正三角形ではない三角錐形状などの多面体を有するマイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂが配置されている。ここでは便宜上、マイクロコーナーキューブ形状ではない多面体形状を有する光学素子もマイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂに含める。
【００６８】
マイクロコーナーキューブ１１ｂの配列ピッチ（一辺の長さ）は例えば３００μｍ程度である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄに例えば４５個程度のマイクロコーナーキューブ１１ｂがそれぞれ配列されている。
【００６９】
ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄにおけるマイクロコーナーキューブ１１ｂの配列方向（正三角形の辺が配置される方向）は、順に、例えば０°（６０°、１２０°）、１５°（７５°、１３５°）、３０°（９０°、１５０°）、４５°（１０５°、１６５°）である。第２面１１において、ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄは不規則に配列されている。
【００７０】
マイクロコーナーキューブ１３ｂの配列ピッチは例えば２００μｍ程度である。ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄに例えば９０個程度のマイクロコーナーキューブ１３ｂがそれぞれ配列されている。
【００７１】
ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄにおけるマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列方向は、順に、例えば０°（６０°、１２０°）、１５°（７５°、１３５°）、３０°（９０°、１５０°）、４５度（１０５°、１６５°）である。第３面１３において、ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄは不規則に配列されている。
【００７２】
スクリーン４１では、マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂの配列方向は不規則になっている。なお、隣り合うブロック同士でマイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂの配列方向が同じである箇所は１つのブロックとみなされる。これにより、隣り合うブロック間でマイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂの配列方向が異なっている。
【００７３】
この実施形態のスクリーン４１は、マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂが不規則に配置されているので、スペックル及びモアレの発生を低減したり、防止したりすることができる。
また、スクリーン４１は、上記のスクリーン１と同様に、視野角を調整することができる。
【００７４】
このように、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、光学素子はマイクロコーナーキューブであってもよい。なお、マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂの配置例はスクリーン４１の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のマイクロレンズ１１ａ，１３ａに替えてマイクロコーナーキューブを適用することができる。
【００７５】
図１２は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１２において、図１及び図９と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００７６】
スクリーン５１では、図１を参照して説明したスクリーン１と比較して、第３面１３に配置された複数のマイクロレンズ１３ａに替えて、図９を参照して説明したスクリーン４１と同様に複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。例えば、マイクロレンズ１１ａの配列は図２と同様である。また、マイクロコーナーキューブ１３ｂの配列は図９と同様である。
【００７７】
スクリーン５１は、上記のスクリーン１及びスクリーン４１と同様に、スペックル及びモアレ発生の減少、ならびに視野角調整機能の設計の自由度の向上を実現できる。このように、光学素子としてマイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、後述する四角錐構造が組み合わされている構成であっても、本発明の実施形態のスクリーンは上記作用及び効果が得られる。
【００７８】
図１３は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１４は、この実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるブロックの配置例を説明するための模式的な平面図である。図１５は、図１４に示された各ブロックにおける四角錐構造の配列方向を説明するための模式的な平面図である。図１３から図１５において、図１から図３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００７９】
スクリーン６１では、光学素子として四角錐構造１１ｃと四角錐構造１３ｃが配置されている。第２面１１に複数の四角錐構造１１ｃが配置されている。第３面１３に複数の四角錐構造１３ｃが配置されている。
【００８０】
第２面１１において、四角錐構造１１ｃの配置領域はブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｆに分割されている。第３面１３において、四角錐構造１３ｃの配置領域はブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｆに分割されている。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｆ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｆは例えば一辺が１２００μｍの正四角形である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｆ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｆは例えば格子状に配列されている。
【００８１】
四角錐構造１１ｃ，１３ｃの基本形状は例えば正四角錐形状である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｆ，Ａ１３ａ〜Ａ１３ｆにおいて、四角錐構造１１ｃ，１３ｃは例えば正方形が平面充填された正方形緻密（格子状）にそれぞれ配列されている。ブロックＡ１１ｂ〜Ａ１１ｆ，Ａ１３ｂ〜Ａ１３ｆの輪郭近傍において、三角錐形状、底面が正方形ではない四角錐形状、五角形錐形状を有する四角錐構造１１ｃ，１３ｃが配置されている。ここでは便宜上、四角錐形状ではない多面体形状を有する光学素子も四角錐構造１１ｃ，１３ｃに含める。また、ブロックＡ１１ａ，Ａ１３ａの輪郭近傍に、四角錐形状ではない多面体形状を有する四角錐構造１１ｃ，１３ｃが含まれているようにしてもよい。
【００８２】
四角錐構造１１ｃの配列ピッチ（一辺の長さ）は例えば３００μｍ程度である。ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｆに例えば１６〜２８個程度の四角錐構造１１ｃがそれぞれ配列されている。
【００８３】
ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｆにおける四角錐構造１１ｃの配列方向（正方形の辺が配置される方向）は、順に、例えば０°（９０°）、１５°（１０５°）、３０°（１２０°）、４５°（１３５°）、６０°（１５０°）、７５°（１６５°）である。第２面１１において、ブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｆは不規則に配列されている。
【００８４】
四角錐構造１３ｃの配列ピッチは例えば２００μｍ程度である。ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｆに例えば３６〜４８個程度の四角錐構造１３ｃがそれぞれ配列されている。
【００８５】
ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｆにおける四角錐構造１３ｃの配列方向は、順に、例えば０°（９０°）、１５°（１０５°）、３０°（１２０°）、４５°（１３５°）、６０°（１５０°）、７５°（１６５°）である。第３面１３において、ブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｆは不規則に配列されている。
【００８６】
スクリーン６１では、四角錐構造１１ｃ，１３ｃの配列方向は不規則になっている。なお、隣り合うブロック同士で四角錐構造１１ｃ，１３ｃの配列方向が同じである箇所は１つのブロックとみなされる。これにより、隣り合うブロック間で四角錐構造１１ｃ，１３ｃの配列方向が異なっている。
【００８７】
この実施形態のスクリーン６１は、四角錐構造１１ｃ，１３ｃが不規則に配置されているので、スペックル及びモアレの発生を低減したり、防止したりすることができる。
また、スクリーン６１は、上記のスクリーン１と同様に、視野角を調整することができる。
【００８８】
このように、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、光学素子は四角錐構造であってもよい。なお、四角錐構造１１ｃ，１３ｃの配置例はスクリーン６１の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のマイクロレンズ１１ａ，１３ａに替えて四角錐構造を適用することができる。
【００８９】
また、図１２に示されるように、スクリーン６１は、四角錐構造１１ｃ、四角錐構造１３ｃの凸構造が表示すべき画像に対応する光（光源装置からの光）の入射側に凸形状になるように配置されることが好ましい。ただし、表示すべき画像に対応する光に対するスクリーン６１の向きはこれに限定されない。
【００９０】
四角錐構造１１ｃ，１３ｃの凸構造が表示すべき画像に対応する光の入射側に配置されている場合、表示すべき画像に対応する光とは反対側から入射する光（例えば太陽光）に対して四角錐構造１１ｃ，１３ｃは凹形状に配置される。四角錐構造１１ｃ，１３ｃの凹形状に入射した光は、その入射方向と全く同じ方向に光反射される。この効果により、スクリーン６１がシースルースクリーンとして使用されるときに、例えば太陽光の一部（基材３，５，７の反射率で決定される反射率：光量）は太陽光の入射方向と同じ方向に反射されるので、太陽光の逆光が低減又は防止される。なお、四角錐構造１１ｃの配列と四角錐構造１３ｃの配列について、ピッチもしくは高さ又はその両方は互いに異なっていることが好ましい。
【００９１】
図１６は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１６において、図１及び図１３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００９２】
この実施形態のスクリーン７１のように、図１３のスクリーン６１と比較して、第２面１１に他の光学素子、例えばマイクロレンズ１１ａが配置され、第３面１３に四角錐構造１３ｃが配置されるようにしてもよい。この場合、第３面１３に配置された四角錐構造１３ｃは第２面１１側に凸形状を有することが好ましい。そして、スクリーン７１は、表示すべき画像に対応する光の入射側に第２面１１が位置し、反対側から入射する光（例えば太陽光）の入射側に第３面１３が位置するように配置されることが好ましい。これにより、太陽光の逆光を効率よく低減又は防止できる。
【００９３】
図１７は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１７において、図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００９４】
スクリーン８１は、図１に示された基材３、基材５及び基材７に加えて、基材８３と基材８５を備えている。基材８３と基材８５は基材３、基材５及び基材７を挟み込むようにして配置されている。基材８３は基材３側に配置されている。基材８５は基材７側に配置されている。基材８３及び基材８５はそれぞれ光透過性を有する材料で形成されている。
【００９５】
例えば、基材８３，６５の材料は、ガラス（窓用ガラスを含む）、樹脂材料からなる基板やシート（ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリオレフィン、耐熱性樹脂：ＯＲＧＡ（登録商標））、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、光・熱硬化性樹脂、高分子材料、成形可能なガラス材料やセラミック材料などである。基材８３，６５の厚みは例えば１.０ｍｍ程度である。
【００９６】
スクリーン８１は、図１に示されたスクリーン１と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、スクリーン８１は、基材８３と基材３との間に平坦な第１面９（この実施形態では基材８３側から２番目の面）と、基材７と基材８５との間に平坦な第４面１５（この実施形態では基材８３側から２番目の面）にも反射面を有する。したがって、スクリーン８１は、光を反射する箇所（反射面の数）を多くすることができるので、モアレの発生を分散することができる。
【００９７】
上述された実施形態のスクリーン２１，３１，４１，５１，６１，７１について、図１７に示されたスクリーン８１と同様に、基材８３と基材８５で挟み込まれた構成にすることは可能である。また、基材３側のみ又は基材７側のみに基材８３又は基材８５が配置された構成も可能である。
【００９８】
本発明の実施形態のスクリーンは、第１反射面と第２反射面のうち少なくともいずれか一方の面において光学素子が不規則に配置されていれば、スペックル及びモアレの発生を低減することができ、また、視野角を調整することができる。
第１反射面又は第２反射面において光学素子が不規則に配置されている実施形態の例を説明する。
【００９９】
図１８は、スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面におけるブロック及び光学素子の配置例を説明するための模式的な平面図である。この実施形態のスクリーンの断面図は、図１と同様である。図１８において、図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１００】
この実施形態のスクリーン９１では、第２面１１においてマイクロレンズ１１ａが規則的に配列されている。マイクロレンズ１１ａの配置領域はブロックに分割されていない。第３面１３においてはマイクロレンズ１３ａ（例えば図３を参照。）の配置領域はブロックＡ１３ａ〜Ａ１３ｄに分割されている。
【０１０１】
スクリーン９１は、第３面１３においてマイクロレンズ１３ａが不規則に配置されているので、スペックル及びモアレの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン９１は、上記のスクリーン１と同様に、視野角を調整することができる。
【０１０２】
なお、第２面１１（第１反射面）と第３面１３（第２反射面）のどちら面において光学素子を不規則に配置するかは任意である。また、規則的又は不規則に配置される光学素子の種類も任意である。
【０１０３】
上記実施形態では、光学素子の配列方向が不規則になっていることによって光学素子が不規則に配置されているが、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、光学素子の不規則な配置の構成はこれに限定されない。配列方向以外の構成によって光学素子が不規則に配置されている実施形態の例を説明する。
【０１０４】
図１９は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図２０は、この実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。図１９及び図２０において、図１から図３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１０５】
スクリーン１０１では、第２面１１に複数のマイクロレンズ１１ａが配置され、第３面１３に複数のマイクロレンズ１３ａが配列されている。第２面１１において、マイクロレンズ１１ａは規則的に配列されている。第３面１３において、マイクロレンズ１３ａは不規則に配置されている。
【０１０６】
第３面１３に配置されたマイクロレンズ１３ａは、平面形状や大きさ、高さ、曲率半径が互いに異なるものを含んでいる。これらのマイクロレンズ１３ａはランダムに配置されている。
【０１０７】
スクリーン１０１は、第３面１３において、マイクロレンズ１３ａは不規則に配置されているので、スペックル及びモアレの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン１０１は、上記のスクリーン１と同様に、視野角を調整することができる。
【０１０８】
なお、スクリーン１０１の構成に対して、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列は不規則であってもよい。例えば、マイクロレンズ１１ａの配列は、図１から図３を参照して説明したブロックＡ１１ａ〜Ａ１１ｄのような不規則な配列であってもよいし、図２０のマイクロレンズ１３ａの配置のような不規則な配置であってもよい。
【０１０９】
図２１は、スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面における反射率分布を説明するための模式的な平面図である。この実施形態のスクリーンの断面図やマイクロレンズの配置は、図１から図３と同様である。
【０１１０】
この実施形態のスクリーン１１１は、例えば図１から図３を参照して説明したスクリーン１と同様にマイクロレンズ１１ａ，１３ａを備えているが、図２１では反射率分布のみが図示されている。
【０１１１】
この実施形態のスクリーン１１１では、第２面１１及び第３面１３は反射率分布を有している。例えば、第２面１１は、Ｘ方向について、中央部の反射率が比較的高く設定され、周縁部の反射率が中央部よりも僅かに低く設定されている。また、第３面１３は、Ｘ方向について、中央部の反射率が比較的低く設定され、周縁部の反射率が中央部よりも僅かに高く設定されている。これにより、モアレを見えにくくすることができる。
【０１１２】
このような反射率分布は、例えば蒸着法において、基板の中央部と周縁部とで、蒸着源からの距離を異ならせて成膜される膜の厚みを異ならせることによって形成できる。例えば、基板の中央部に成膜される膜厚は、周縁部に成膜される膜厚よりも厚くなる。膜厚が厚いと反射率が高くなるか低くなるかは設計事項である。
【０１１３】
なお、反射率分布を有する第２面１１及び第３面１３に配置される光学素子及びその配置状態は、図１から図３を参照して説明したマイクロレンズ１１ａ，１３ａ及びその配置状態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、反射率分布を有する第２面１１及び第３面１３に配置される光学素子及びその配置状態は、上述のスクリーンの実施形態において説明された光学素子及びその配置状態のいずれかと同様であってもよい。
【０１１４】
また、本発明のスクリーンの実施形態は、第１反射面及び第２反射面の少なくとも一方が反射率分布を有していれば、モアレを見えにくくすることができる。また、反射率分布は図２１に示されたものに限定されず、反射率分布は、モアレを見えにくくすることができる分布状態であればどのような分布状態であってもよい。
【０１１５】
本発明の実施形態のスクリーンを備えた表示装置の一例を説明する。
図２２は表示装置の一実施形態を説明するための模式的な構成図である。
【０１１６】
表示装置１２１は、スクリーン１と光源装置１２３を備えている。スクリーン１は、例えば図１から図３を参照して説明した実施形態のものである。
【０１１７】
光走査型の光源装置１２３は、例えば光源１２５と全反射ミラー１２７と光偏向器１２９を備えている。レーザー光を平行光として射出する光源１２５から射出されたレーザー光は全反射ミラー１２７で反射されて光偏向器１２９に入射する。光偏向器１２９に入射した光は光偏向器１２９によって偏向走査される。光偏向器１２９によって偏向走査された光はスクリーン１に照射される。光偏向器１２９は入射した光が所定の走査角度の範囲内で走査されるように振動されている。
【０１１８】
光源装置１２３からスクリーン１の一表面１ａ側に照射された光の一部はスクリーン１で反射され、視認者に認識される。
また、一表面１ａとは反対側の裏面１ｂからスクリーン１に入射した光の一部は、スクリーン１を透過して視認者に認識される。
【０１１９】
スクリーン１はスペックル及びモアレの発生を低減又は防止できるので、表示装置１２１はスペックル及びモアレの発生が低減又は防止された画像を表示できる。なお、スクリーン１に替えて、上記実施形態のスクリーン２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１が配置された構成であっても、同様の作用及び効果が得られる。
【０１２０】
表示装置１２１は例えばヘッドアップディスプレイとして用いられる。ヘッドアップディスプレイにおいて、スクリーン１は、いわゆるコンバイナー（combiner）として使用される。ヘッドアップディスプレイは例えば特許文献２に開示されている。
【０１２１】
次に、本発明のスクリーンの参考例について説明する。
図２３は、スクリーンの一参考例を説明するための模式的な断面図である。図２４は、この参考例のスクリーンの第２面（第１反射面）及び第３面（第２反射面）におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。図２３及び図２４において、図１及び図３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１２２】
スクリーン１３１において、第２面１１に複数のマイクロレンズ１１ａが配置され、第３面１３に複数のマイクロレンズ１３ａが配置されている。マイクロレンズ１１ａ，１３ａは例えば正六角形が平面充填された六角緻密にそれぞれ規則的に配列されている。マイクロレンズ１１ａの配列のピッチは、例えば５０μｍ〜３００μｍ程度である。
【０１２３】
スクリーン１３１において、マイクロレンズ１３ａの配列方向はマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して例えば９０度回転している（図２４を参照。）。なお、マイクロレンズ１１ａの配列方向とマイクロレンズ１３ａの配列方向がなす角度は９０度に限定されない。これらの配列方向がなす角度は任意であり、例えば１５°、４５°、７０°などでもよい。
【０１２４】
また、この参考例ではマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列の一例として「正六角形が平面充填された六角緻密（ハニカム状）」を記載したが、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列は六角緻密に限定されるものではない。例えば、多角形の組み合わせでもよい。
【０１２５】
マイクロレンズ１１ａのピッチｄｘ１１ａは例えば３００μｍ程度である。マイクロレンズ１３ａのピッチｄｙ１３ａは例えば１８０μｍ程度である。マイクロレンズ１１ａのピッチｄｘ１１ａとマイクロレンズ１３ａのピッチｄｙ１３ａの比率は５：３（「素数」対「素数」）である。これにより、マイクロレンズ１３ａの頂点位置とマイクロレンズ１３ａの頂点位置の重なりを低減できる。
【０１２６】
ここで「素数」とは、「２，３，５，…」のような、「１より大きい整数で、１とその数以外で割り切れない自然数」である。また、「１.１，１.２，１.３，…」のような「１よりも大きく、１と自身以外で割り切れない小数」であってもよい。
【０１２７】
マイクロレンズ１１ａのレンズ深さ（レンズ高さ）は例えば２４.５μｍ程度である。マイクロレンズ１３ａのレンズ深さは例えば８.７μｍ程度である。
マイクロレンズ１１ａの曲率半径及びマイクロレンズ１３ａの曲率半径は、例えば、ともに６２５μｍ程度である。
【０１２８】
第２面１１の反射率と第３面１３の反射率は、基材３、基材５、基材７の各材料によって決定されうる。例えば、スクリーン１３１での第２面１１の反射率は１５％程度、第３面１３の反射率は３０％程度である。
【０１２９】
スクリーン１３１は、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列ピッチが「素数」対「素数」なので、モアレパターンの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン１３１は、スペックルの発生を低減したり、防止したりすることができる。
【０１３０】
また、凹凸を有する反射面（第２面１１及び第３面１３）が２面形成されていることや、マイクロレンズ１１ａ又はマイクロレンズ１３ａが不規則に配置されていることにより、スクリーン１３１は視野角を広げることができる。なお、第２面１１、第３面１３に配置されるマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配置と形状によって視野角を調整することができる。これにより、視野角調整機能の設計の自由度が向上した。
【０１３１】
また、発生したモアレの距離を観察すると、モアレを発生させる距離を変更することができた。その結果、全体のモアレを消去することができた。例えば、ピッチｄｘ１１，ｄｙ１３＝１００μｍの場合はモアレ発生距離が約１ｍであった。また、ピッチｄｘ１１，ｄｙ１３＝３００μｍの場合は発生距離が約０.１ｍ（１０ｃｍ）であった。
【０１３２】
スクリーン１３１は、光学素子が配置されている反射面として第２面１１（第１反射面）及び第３面１３（第２反射面）の２面を備えていることや、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列ピッチが「素数」対「素数」であることで、モアレが観察されないようにした。
【０１３３】
図２５は、スクリーンの他の参考例を説明するための模式的な断面図である。図２６は、この参考例のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。図２５及び図２６において、図２３及び図２４と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１３４】
この参考例のスクリーン２１は、第２面１１におけるマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと、第３面におけるマイクロレンズ１３ａの配列ピッチが同じになっている。
【０１３５】
図２７は、第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図２７において、ピッチ及び曲率（曲率半径）の単位はμｍである。また、図２７において「六角緻密」とは図２４に示されたマイクロレンズの配列を意味している。また、「六角緻密９０°回転」とは、図２４に示されるように、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列方向が９０°回転していることを意味している。
【０１３６】
図２７において、効果「◎」は「モアレが観察されなかった」を意味する。効果「○」は「モアレが見る角度によってはわずかに観察された」を意味する。効果「△」は「モアレが僅かに観察された」を意味する。図２７の結果から、モアレ低減の効果が得られたことがわかった。
【０１３７】
図２８は、第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチ及び曲率を変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図２８中の語句の意味及び単位は図２７と同じである。なお、「六角緻密６０°回転」、「六角緻密４５°回転」とは、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列方向が６０°又は４５°だけ回転していることを意味している。
【０１３８】
図２８の結果から、第２面１１と第３面１３とでマイクロレンズの曲率が異なっても、配列ピッチの比率が整数倍に近いと、上記「○」程度の効果があるが十分ではないことがわかった。つまり、配列ピッチの比は「素数」対「素数」に変更するのがよいことがわかった。また、回転角度を「３６０°／多角形の辺数」の値の整数倍に変更しても、特段の大きな改善効果がないことがわかった。つまり、マイクロレンズ１１ａの配列方向とマイクロレンズ１３ａの配列方向がなす角度は、「３６０°／多角形の辺数」の値の整数倍ではない角度（「３６０°／多角形の辺数」×小数）であることが好ましいことがわかった。
【０１３９】
図２９は、スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。図３０は、この参考例のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロコーナーキューブの配置例を説明するための平面図である。図２９及び図３０において、図２３及び図２４と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１４０】
スクリーン１５１では、図２３を参照して説明したスクリーン１３１と比較して、マイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａに替えて光学素子としてマイクロコーナーキューブ１１ｂとマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。第２面１１に複数のマイクロコーナーキューブ１１ｂが配置されている。第３面１３に複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。
【０１４１】
マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂは例えば正三角錐形状を有している。マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂは例えば正三角形が平面充填された三角緻密にそれぞれ規則的に配列されている。スクリーン１５１において、マイクロコーナーキューブ１３ｂの配列方向はマイクロコーナーキューブ１１ｂの配列方向に対して例えば９０度回転している（図３０を参照。）。
【０１４２】
マイクロコーナーキューブ１１ｂのピッチｄｘ１１ｂは例えば３００μｍ程度である。マイクロコーナーキューブ１３ｂのピッチｄｙ１３ｂは例えば２００μｍ程度である。マイクロコーナーキューブ１１ｂのピッチｄｘ１１ｂとマイクロコーナーキューブ１３ｂのピッチｄｙ１３ｂの比率は３：２（「素数」対「素数」）である。
【０１４３】
スクリーン１５１は、第２面１１のマイクロコーナーキューブ１１ｂの配列ピッチと第３面１３のマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列ピッチが「素数」対「素数」なので、スペックルやモアレパターンの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン１５１は、図２３及び図２４を参照して説明したスクリーン１３１と同様に、マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂの配置と形状によって視野角を調整することができる。
【０１４４】
図３１は、第２面及び第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図３１において、ピッチの単位はμｍである。また、図３１において「三角緻密」とは図３０に示されたマイクロコーナーキューブの配列を意味している。また、「三角緻密９０°回転」とは、図３０に示されるように、第２面１１のマイクロコーナーキューブ１１ｂの配列方向に対して第３面１３のマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列方向が９０°回転していることを意味している。
【０１４５】
図３１における効果の程度を表す印は図２７と同じである。図３１の結果から、ピッチの組み合わせは「素数」対「素数」の組み合わせがよいことがわかった。
【０１４６】
図３２は、スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。図３２において、図２３及び図２９と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１４７】
スクリーン１６１では、図２３を参照して説明したスクリーン１３１と比較して、第３面１３に配置された複数のマイクロレンズ１３ａに替えて、図２９を参照して説明したスクリーン１５１と同様に複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。複数のマイクロレンズ１１ａの配列は図２４と同様である。複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列は図３０と同様である。
【０１４８】
スクリーン１６１は、スクリーン１３１及びスクリーン１５１と同様に、スペックル及びモアレ発生の減少、ならびに視野角調整機能の設計の自由度の向上を実現できる。このように、光学素子としてマイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、後述する四角錐構造が組み合わされている構成であっても、本発明の参考例は上記作用及び効果が得られる。
【０１４９】
図３３は、第２面に配置されたマイクロレンズのピッチ及び曲率半径と、第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図３３中の語句の意味及び単位は、図２７及び図３１と同じである。
【０１５０】
図３３における効果の程度を表す印は図２７と同じである。図３３の結果から六角形（マイクロレンズ）と三角形（マイクロコーナーキューブ）の組み合わせは非常に効果があることがわかった。
【０１５１】
図３４は、スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。図３５は、この参考例のスクリーンの第２面及び第３面における四角錐構造の配置例を説明するための平面図である。図３４及び図３５において、図２３及び図２４と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１５２】
スクリーン１７１では、図２３を参照して説明したスクリーン１３１と比較して、マイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａに替えて光学素子として四角錐構造１１ｃと四角錐構造１３ｃが配置されている。第２面１１に複数の四角錐構造１１ｃが配置されている。第３面１３に複数の四角錐構造１３ｃが配置されている。
【０１５３】
四角錐構造１１ｃと四角錐構造１３ｃは例えば正四角錐形状を有している。複数の四角錐構造１１ｃと複数の四角錐構造１３ｃは例えば正方形が平面充填された正方形緻密（格子状）にそれぞれ配列されている。スクリーン１７１において、四角錐構造１３ｃの配列方向は四角錐構造１１ｃの配列方向に対して例えば４５度回転している（図３５を参照。）。
【０１５４】
四角錐構造１１ｃのピッチｄｘ１１ｃは例えば３００μｍ程度である。四角錐構造１３ｃのピッチｄ１３ｃは例えば２００μｍ程度である。四角錐構造１１ｃのピッチｄｘ１１ｂと四角錐構造１３ｃのピッチｄ１３ｃの比率は３：２（「素数」対「素数」）である。
【０１５５】
スクリーン１７１は、第２面１１の四角錐構造１１ｃの配列ピッチと第３面１３の四角錐構造１３ｃの配列ピッチが「素数」対「素数」なので、スペックルやモアレパターンの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン１７１は、図２３及び図２４を参照して説明したスクリーン１３１と同様に、四角錐構造１１ｃ，１３ｃの配置と形状によって視野角を調整することができる。
【０１５６】
また、図３４に示されるように、スクリーン１７１は、四角錐構造１１ｃ，１３ｃの凸構造が表示すべき画像に対応する光（光源装置からの光）の入射側に凸形状になるように配置されることが好ましい。ただし、表示すべき画像に対応する光に対するスクリーン１７１の向きはこれに限定されない。
【０１５７】
四角錐構造１１ｃ，１３ｃの凸構造が表示すべき画像に対応する光の入射側に配置されている場合、表示すべき画像に対応する光とは反対側から入射する光（例えば太陽光）に対して四角錐構造１１ｃ，１３ｃは凹形状に配置される。四角錐構造１１ｃ，１３ｃの凹形状に入射した光は、その入射方向と全く同じ方向に光反射される。この効果により、スクリーン１７１がシースルースクリーンとして使用されるときに、例えば太陽光の一部（基材３，５，７の反射率で決定される反射率：光量）は太陽光の入射方向と同じ方向に反射されるので、太陽光の逆光が低減又は防止される。なお、四角錐構造１１ｃの配列と四角錐構造１３ｃの配列について、ピッチもしくは高さ又はその両方は互いに異なっていることが好ましい。
【０１５８】
図３６は、スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。図３６において、図２３及び図３４と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１５９】
この参考例のスクリーン１８１のように、第２面１１に他の光学素子、例えばマイクロレンズ１１ａが配置され、第３面１３に四角錐構造１３ｃが配置されるようにしてもよい。この場合、第３面１３に配置された四角錐構造１３ｃは第２面１１側に凸形状を有することが好ましい。そして、スクリーン１８１は、表示すべき画像に対応する光の入射側に第２面１１が位置し、反対側から入射する光（例えば太陽光）の入射側に第３面１３が位置するように配置されることが好ましい。これにより、太陽光の逆光を効率よく低減又は防止できる。
【０１６０】
図３７は、スクリーンのさらに他の参考例を説明するための模式的な断面図である。図３７において、図１７及び図２３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１６１】
スクリーン１９１は、図２３に示された基材３、基材５及び基材７に加えて、図１７に示された基材１９３と基材１９５を備えている。スクリーン１９１は、光を反射する箇所（反射面の数）を多くすることができるので、モアレの発生を分散することができる。
【０１６２】
図２５、図２９、図３２、図３４又は図３６に示された参考例のスクリーン１４１，１５１，１６１，１７１，１７１について、図３７に示されたスクリーン１９１と同様に、基材１９３と基材１９５で挟み込まれた構成にすることは可能である。また、基材３側のみ又は基材７側のみに基材１９３又は基材１９５が配置された構成も可能である。
【０１６３】
以上、本発明の実施形態及び参考例が説明されたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１６４】
本発明のスクリーンの実施形態において、第１反射面及び第２反射面に配置される光学素子の設計上の解は、ピッチが小さい方が好ましい。例えば、光学素子がマイクロレンズである場合、曲率半径が同じでピッチが大きい場合は、レンズサグ量（レンズ高さ）が大きくなるために、光が谷部に侵入してしまい光が観察者側に戻ってこなくなる。
【０１６５】
なお、上記のレンズ設計結果及び考察から、反射面として機能するマイクロレンズアレイは、設計上は曲率半径Ｒが大きい（曲率が緩やか）である方がよいと考えられがちであるが、曲率半径Ｒは観察者側の視野角を制御する重要な設計事項である。したがって、一概に曲率半径について大小を論じることはできない。
【０１６６】
また、視野角を広く取り、スペックル及びモアレを解消するために、マイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、四角錐構造の形状は、ランダム配置とする面が１面以上あることが有効である。
【０１６７】
また、反射面構造は、必ずしも整った形状のマイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、四角錐構造である必要はない。例えば、マイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、四角錐構造の形状において、先端構造が一部平坦構造である物（設計）も有効である。
【０１６８】
さらには、言うまでもないが、マイクロレンズの曲率やマイクロコーナーキューブの底面角度は一定である必要ない。例えばマイクロレンズで言えば、非球面構造や自由曲面構造であってもよい。マイクロコーナーキューブや四角錐構造の反射面は、平面である必要はなく、曲面の構造であってもよい。
【０１６９】
また、第２面１１（第１反射面）と第３面１３（第２反射面）において、四角錐構造の場合は、底面が正方形である必要はなく、長方形であってもよいし、楕円形状であってもよい。なお、第２面１１における光学素子の配列方向と、第３面１３における光学素子の配列方向は、互いにある角度をもっている方が効果はある（θ方向にズレていることがよい）。
【０１７０】
また、第２面１１（第１反射面）と第３面１３（第２反射面）において、光学素子は平面充填されているが、光学素子の配置領域の中に光学素子が配置されていない領域（隙間）があってもよい。
【０１７１】
また、本発明の実施形態のスクリーンの用途はヘッドアップディスプレイに限定されない。また、本発明の実施形態の表示装置はヘッドアップディスプレイに限定されない。本発明の実施形態の表示装置は、スクリーンと、表示すべき画像に対応する光をスクリーンに照射する光源装置とを備えた表示装置に適用できる。本発明の実施形態のスクリーンは、例えばショーウインドウや透明窓、自動車のフロントガラスやリヤガラス、電話ボックスやエスカレータ側面などの透明壁、展示物の保護ガラスなど、透明部材に適用できる。
【符号の説明】
【０１７２】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１  スクリーン
１１  第２面（第１反射面）
１３  第３面（第２反射面）
１１ａ，１３ａ  マイクロレンズ（光学素子）
１１ｂ，１３ｂ  マイクロコーナーキューブ（光学素子）
１１ｃ，１３ｃ  四角錐構造（光学素子）
１２１  表示装置
１２３  光源装置
【図１】
0006599632.tif 000002
【図２】
0006599632.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006599632.tif 000006
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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