(57)【要約】【課題】短い投写距離で大画面を表示する場合に高コントラストで明るい画像を表示するためのスクリーン、及びそのスクリーンを用いるプロジェクションシステムを提供すること。【解決手段】平面Ｓ上において互いに間隔を設けて並列された複数の凸部３２を有し、凸部３２は、平面Ｓの法線Ｎの方向以外の所定の方向から入射する斜入射光である投写エンジン部からの光Ｌ１を反射させ、かつ斜入射する光Ｌ１を反射させることで平面Ｓのうち凸部３２同士の間の領域に対して投写エンジン部からの光Ｌ１を遮る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上において互いに間隔を設けて並列された複数の凸部を有し、
前記凸部は、前記平面の法線の方向以外の所定の方向から入射する斜入射光を反射させ、かつ前記斜入射光を反射させることで前記平面のうち前記凸部同士の間の領域に対して前記斜入射光を遮ることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記凸部は、前記斜入射光を反射させる反射部を有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記平面を有し、光を透過させる基板と、
前記基板のうち前記凸部が設けられる側とは反対側に形成され、光の反射を低減させる反射防止部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記凸部同士の間に形成され、光の反射を低減させる反射防止部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記凸部は、前記斜入射光を拡散させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記凸部は、第１の方向を長手方向とする形状を有し、かつ前記第１の方向に直交する第２の方向へ並列されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記凸部は、前記第１の方向について略平坦、かつ前記第２の方向について曲率を持つ曲面を有することを特徴とする請求項６に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記凸部は、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向へ並列されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項９】
前記凸部は、前記第１の方向及び前記第２の方向について曲率を持つ曲面を有することを特徴とする請求項８に記載のスクリーン。
【請求項１０】
前記凸部は、略同心円状に並列されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１１】
前記凸部は、半径を略一定とする円弧に沿って並列されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１２】
前記凸部は、インクジェット法を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１３】
前記凸部は、エンボス加工を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１４】
画像信号に応じた光を投写させる投写エンジン部と、
前記投写エンジン部からの光を入射させるスクリーンと、を有し、
前記スクリーンは、平面上において互いに間隔を設けて並列された複数の凸部を有し、
前記投写エンジン部は、前記平面の法線の方向以外の所定の方向から前記スクリーンへ光を入射させ、
前記凸部は、前記投写エンジン部からの光を反射させ、かつ前記投写エンジン部からの光を反射させることで前記平面のうち前記凸部同士の間の領域に対して前記投写エンジン部からの光を遮ることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項１５】
前記凸部は、前記投写エンジン部からの光を反射させる反射部を有し、
前記反射部は、前記投写エンジン部からの光が持つ波長領域とは異なる他の波長領域の光と比較して、前記投写エンジン部からの光を高い反射率で反射させることを特徴とする請求項１４に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１６】
前記投写エンジン部及び前記スクリーンは、光軸が略一致するように配置され、
前記凸部は、前記平面を延長させた面と前記光軸とが交わる位置又はその近傍の位置を中心とする略同心円状に並列されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１７】
前記凸部は、前記画像信号に応じた光により形成される画素のピッチより小さいピッチで並列されることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のプロジェクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン及びプロジェクションシステム、特に、スクリーンに近接した位置から光を投写させるプロジェクタと組み合わせて用いられるスクリーンの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるフロント投写型のプロジェクタと組み合わせて用いられる反射型のスクリーンは、明るい画像を得るために高い反射性が求められる。また、良好な視野角特性を得るために所望の範囲へ光を拡散させる高い拡散性が求められる。従来、スクリーンにおいて高い反射性及び高い拡散性を得るための技術は、例えば、特許文献１に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−５２６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、近接投写を可能とするプロジェクタが提案されている。近接投写を可能とすることで、短い投写距離で大画面を表示することが可能となる。近接投写を行う場合、プロジェクタは、スクリーンに対して大きな入射角をなす光を入射させる。従来のスクリーンは、例えば、平坦面若しくは微小な凹凸が設けられた面に白色、銀色等の塗料を塗布して構成される。かかるスクリーンに対して大きな入射角をなす光を入射させる場合、スクリーンで反射した光の多くは、入射面の法線と大きな角度をなす方向へ進行することとなる。このため、スクリーンの正面において観察される画像が暗くなってしまう。また、従来のスクリーンの場合、プロジェクタからの光のみならず不要光である外光も高い反射率で反射させるため高いコントラストを得ることが困難となる。特に、外光が多い環境下では投写光の光量を増加させる必要が生じる。このように、従来の技術では、短い投写距離で大画面を表示する場合に高コントラストで明るい画像を表示することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、短い投写距離で大画面を表示する場合に高コントラストで明るい画像を表示するためのスクリーン、及びそのスクリーンを用いるプロジェクションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、平面上において互いに間隔を設けて並列された複数の凸部を有し、凸部は、平面の法線の方向以外の所定の方向から入射する斜入射光を反射させ、かつ斜入射光を反射させることで平面のうち凸部同士の間の領域に対して斜入射光を遮ることを特徴とするスクリーンを提供することができる。
【０００６】
所定の方向から斜入射光を入射させることで、凸部同士の間には斜入射光が遮られる領域が形成される。大きな入射角で斜入射光を入射させるため、一の凸部の近傍を通過した光線を、一の凸部に隣接する他の凸部へ入射させることができる。従来のスクリーンはスクリーン全体で光を反射させるのに対して、本発明では、斜入射光を効率的に反射させる角度選択性を持たせることができる。凸部は、斜入射光を所望の方向へ進行させる構成とすることもできる。よって、近接投写を行う場合に、画像信号に応じた光を観察者の方向へ効率良く進行させ、明るい画像を得られる。また、斜入射光を効率的に反射させることで、画像信号に応じた光とは異なる方向からの外光の反射を低減させる。外光の反射を低減させることで、高いコントラストを得ることができる。これにより、短い投写距離で大画面を表示する場合に高コントラストで明るい画像を表示するためのスクリーンを得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、斜入射光を反射させる反射部を有することが望ましい。これにより、凸部へ入射する斜入射光を効率良く反射させることができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、平面を有し、光を透過させる基板と、基板のうち凸部が設けられる側とは反対側に形成され、光の反射を低減させる反射防止部と、を有することが望ましい。反射防止部は、基板を通過した外光の反射を低減させる。これにより、外光の反射を低減させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部同士の間に形成され、光の反射を低減させる反射防止部を有することが望ましい。反射防止部は、平面のうち凸部同士の間の領域に入射した外光の反射を低減させる。これにより、外光の反射を低減させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、斜入射光を拡散させることが望ましい。これにより、良好な視野角特性を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、第１の方向を長手方向とする形状を有し、かつ第１の方向に直交する第２の方向へ並列されることが望ましい。これにより、斜入射光を所望の方向へ反射させることができる。また、明るさが均一な画像を容易に得られ、かつ製造も容易にできる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、第１の方向について略平坦、かつ第２の方向について曲率を持つ曲面を有することが望ましい。これにより、斜入射光を拡散させることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、第１の方向、及び第１の方向に直交する第２の方向へ並列されることが望ましい。これにより、斜入射光を所望の方向へ反射させることができる。また、凸部を並列させるパターンにランダム性を付与することが可能となる。凸部を並列させるパターンをランダムにすることで、モアレを低減させることができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、第１の方向及び第２の方向について曲率を持つ曲面を有することが望ましい。これにより、斜入射光を拡散させることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、略同心円状に並列されることが望ましい。これにより、スクリーンの反射特性を均一にし、均一な明るさの画像を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、半径を略一定とする円弧に沿って並列されることが望ましい。これにより、凸部を略同心円状に並列させる場合と同様の反射特性を得ることができる。また、エンボス加工等を施したシート状部材を自由に切断して用いることができるため、製造コストを低減させることができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、インクジェット法を用いて形成されることが望ましい。これにより、複雑なパターンで並列された凸部を容易に形成できる。また、型を不要とすることで、生産品が多様である場合に容易に対応することができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、エンボス加工を用いて形成されることが望ましい。これにより、容易に凸部を成形できるため、製造コストを低減させることができる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、画像信号に応じた光を投写させる投写エンジン部と、投写エンジン部からの光を入射させるスクリーンと、を有し、スクリーンは、平面上において互いに間隔を設けて並列された複数の凸部を有し、投写エンジン部は、平面の法線の方向以外の所定の方向からスクリーンへ光を入射させ、凸部は、投写エンジン部からの光を反射させ、かつ投写エンジン部からの光を反射させることで平面のうち凸部同士の間の領域に対して投写エンジン部からの光を遮ることを特徴とするプロジェクションシステムを提供することができる。これにより、短い投写距離で大画面を表示させ、かつ高コントラストで明るい画像を表示可能なプロジェクションシステムを得られる。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、投写エンジン部からの光を反射させる反射部を有し、反射部は、投写エンジン部からの光が持つ波長領域とは異なる他の波長領域の光と比較して、投写エンジン部からの光を高い反射率で反射させることが望ましい。投写エンジン部からの光を効率的に反射させる波長選択性を持たせることにより、画像信号に応じた光を効率良く反射させ、かつ外光の反射を低減させることができる。これにより、さらに高コントラストで明るい画像を表示することができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様としては、投写エンジン部及びスクリーンは、光軸が略一致するように配置され、凸部は、平面を延長させた面と光軸とが交わる位置又はその近傍の位置を中心とする略同心円状に並列されることが望ましい。これにより、スクリーンの反射特性を均一にし、均一な明るさの画像を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部は、画像信号に応じた光により形成される画素のピッチより小さいピッチで並列されることが望ましい。これにより、解像度の低下を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクションシステム１０の概略構成を示す。プロジェクションシステム１０は、投写エンジン部１１及びスクリーン１２を有する。投写エンジン部１１は、画像信号に応じた光を投写させるフロント投写型のプロジェクタである。投写エンジン部１１は、スクリーン１２が配置された壁面Ｗから１ｍ以内、例えば３０ｃｍ程度の位置から近接投写を行う。スクリーン１２は、投写エンジン部１１からの光を反射させる反射型のスクリーンである。投写エンジン部１１は、光学エンジン１３、投写レンズ１４、非球面ミラー１５を有する。
【００２５】
図２は、光学エンジン１３の概略構成を示す。固体光源である赤色（Ｒ）光用ＬＥＤ２１Ｒは、Ｒ光を供給する光源部である。Ｒ光用ＬＥＤ２１ＲからのＲ光は、コリメータレンズ２２で平行化された後、Ｒ光用空間光変調装置２３Ｒへ入射する。Ｒ光用空間光変調装置２３Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置２３Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム２４へ入射する。
【００２６】
固体光源である緑色（Ｇ）光用ＬＥＤ２１Ｇは、Ｇ光を供給する光源部である。Ｇ光用ＬＥＤ２１ＧからのＧ光は、コリメータレンズ２２で平行化された後、Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇで変調されたＧ光は、Ｒ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム２４へ入射する。
【００２７】
固体光源である青色（Ｂ）光用ＬＥＤ２１Ｂは、Ｂ光を供給する光源部である。Ｂ光用ＬＥＤ２１ＢからのＢ光は、コリメータレンズ２２で平行化された後、Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂで変調されたＢ光は、Ｒ光、Ｇ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム２４へ入射する。なお、光学エンジン１３は、光束の強度分布を均一化させる均一化光学系、例えば、ロッドインテグレータやフライアイレンズを用いても良い。
【００２８】
クロスダイクロイックプリズム２４は、互いに略直交するように配置された２つのダイクロイック膜として第１ダイクロイック膜２５、第２ダイクロイック膜２６を有する。第１ダイクロイック膜２５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜２６は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム２４は、それぞれ異なる側から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１４の方向へ出射させる。投写レンズ１４は、クロスダイクロイックプリズム２４で合成された光を投写する。
【００２９】
透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。光学エンジン１３は、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On  Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。また、色光ごとに設けられた空間光変調装置を用いる場合に限られず、共通の空間光変調装置へ各色光を順次供給する色順次方式による変調を行う構成としても良い。光学エンジン１３は、光源部としてＬＥＤを用いる場合に限られない。光源部としては、例えば、ＬＥＤ以外の他の固体光源や、超高圧水銀ランプ等のランプを用いても良い。
【００３０】
図１に戻って、非球面ミラー１５は、投写レンズ１４に対向する位置に設けられている。非球面ミラー１５は、非球面形状の曲面を有する。非球面ミラー１５は、反射により、投写レンズ１４からの光を、主に水平方向について広角化させる。また、非球面ミラー１５は、投写レンズ１４からの光を折り曲げて出射部１６の方向へ進行させる。非球面ミラー１５は、例えば、樹脂部材等を有する基材上に反射膜を形成することにより構成できる。反射膜としては、高反射性の部材の層、例えばアルミニウム等の金属部材の層や誘電体多層膜等を用いることができる。また、反射膜の上には、透明部材を有する保護膜を形成することとしても良い。非球面ミラー１５は、曲面形状とすることで、光の折り曲げと広角化とを同時に行うことが可能となる。投写レンズ１４のみならず非球面ミラー１５にて光を広角化することで、投写レンズ１４のみにより光を広角化させる場合より投写レンズ１４を小型にすることができる。非球面ミラー１５は、画像の歪みを補正できるように形状を適宜変更しても良い。
【００３１】
非球面ミラー１５は、一部を筐体１７外部にはみ出させて配置されている。非球面ミラー１５からの光を筐体１７外部へ出射させる出射部１６は、筐体１７に形成された開口部と非球面ミラー１５とによって囲まれた部分である。なお、投写エンジン部１１は、光学エンジン１３から非球面ミラー１５までの各部を完全に筐体１７内に収納することとしても良い。また、投写レンズ１４と非球面ミラー１５との間に、光路を折り曲げるためのミラーを設けることとしても良い。投写エンジン部１１は、例えば床面、机、サイドボード等に設置することができる。投写エンジン部１１は、コンパクトな構成であるため、容易に設置場所を確保することができる。
【００３２】
図３は、プロジェクションシステム１０の光学系について説明するものである。光学エンジン１３、投写レンズ１４、非球面ミラー１５、スクリーン１２は、いずれも共通の光軸ＡＸを持つ、いわゆる共軸光学系を構成している。また、光学エンジン１３、投写レンズ１４、非球面ミラー１５及びスクリーン１２は、光学エンジン１３からの光を光軸ＡＸから特定の側へシフトさせて進行させる、いわゆるシフト光学系を構成している。かかる構成により、投写エンジン部１１は、スクリーン１２に対して大きな入射角をなす光を入射させる。入射角は、スクリーン１２の法線Ｎと入射光線とがなす角度である。投写エンジン部１１からの光は、スクリーン１２の法線Ｎの方向以外の所定の方向から入射させる斜入射光である。なお、スクリーンの法線Ｎとは、後述する平面の法線を指す。
【００３３】
共軸光学系を採用することにより、通常の共軸系の設計手法を採用することが可能である。よって、光学系の設計工数を少なくし、かつ収差が少ない光学系を実現することができる。非球面ミラー１５は、光軸ＡＸに関して略回転対称な形状、例えば、円錐形状のうち頂点部以外の一部を切り取った形状とすることができる。非球面ミラー１５を光軸ＡＸに関して略回転対称な形状とすることで、非球面ミラー１５の光軸と他の構成の光軸とを容易に一致させることが可能となる。非球面ミラー１５は軸対称の非球面形状となることから、旋盤等の簡易な手法により加工を行うことができる。よって、非球面ミラー１５を容易かつ高い精度で製造することができる。
【００３４】
プロジェクションシステム１０は、投写レンズ１４及び非球面ミラー１５を用いることで、画角θを少なくとも１５０度以上、例えば１６０度とする超広角光学系を採用している。さらに、超広角化させたうちの一部の角度範囲のみを使用するシフト光学系とすることで、光の進行方向を揃えることが可能である。投写エンジン部１１からスクリーン１２へ入射する光は、スクリーン１２の法線Ｎの方向を含まない所定の角度範囲に含まれている。本実施例の場合、例えば、スクリーン１２における最小入射角は７０度、最大入射角は８０度となる。シフト光学系を採用することにより、スクリーン１２へ入射する光の角度差を１０度程度以内とすることが可能となる。
【００３５】
図４は、スクリーン１２の要部断面構成を示す。基板３１は、樹脂等の透明部材からなる平行平板、例えばプラスチックシートである。基板３１は、光を透過させる。基板３１の入射側の平面Ｓ上には、複数の凸部３２が設けられている。凸部３２は、互いに間隔を設けて並列されている。図示する断面は、平面Ｓの法線Ｎ、及び光軸ＡＸ（不図示）を含む。凸部３２は、円の一部を直線で切断した断面形状を有する。
【００３６】
図５は、入射側から見たスクリーン１２の平面構成を示す。凸部３２は、略同心円状に並列されている。凸部３２を並列させる同心円の中心は、平面Ｓを延長させた面と光軸ＡＸとが交わる位置である。凸部３２は、光軸ＡＸを中心とする円の円弧に沿う方向を長手方向とする形状を有する。光軸ＡＸを中心とする円の円弧に沿う方向は、第１の方向である。また、凸部３２は、光軸ＡＸを中心とする円の半径に沿う方向へ並列されている。光軸ＡＸを中心とする円の半径に沿う方向は、第１の方向に直交する第２の方向である。なお、凸部３２を並列させる同心円は、平面Ｓを延長させた面と光軸ＡＸとが交わる位置の近傍の位置を中心とするものであっても良い。凸部３２の表面は、第１の方向については略平坦で、かつ第２の方向について曲率を持つ曲面である。
【００３７】
図６は、凸部３２の断面構成を示す。凸部３２は、基材３５を覆うように形成された反射部３６を有する。凸部３２は、反射部３６において投写エンジン部１１（図１参照）からの光を反射させる。基材３５は、樹脂部材、例えば紫外線硬化樹脂や発泡インク等を用いて形成できる。反射部３６は、高反射性部材を備える。反射部３６は、例えば、白色塗料や銀色塗料を塗布することで形成できる。凸部３２の表面を曲面とすることで、凸部３２は、投写エンジン部１１からの光を拡散させる。図示する断面は、第１の方向に直交する。第１の方向のいずれの位置においても、凸部３２は、図示する断面構成とほぼ同じ断面構成を有する。なお、凸部３２の断面構成は、円の一部と同じ形状である他、楕円等の一部と同じ形状であっても良い。凸部３２は、基材３５上に反射部３６を形成する他、高反射性の部材、例えば、乳白色（半透明）の材料等を用いて形成することとしても良い。
【００３８】
上述のような形状の凸部３２を設けることで、投写エンジン部１１からの光をスクリーン１２の正面の方向へ反射させることができる。スクリーン１２は、略同心円状に凸部３２を並列させることにより、投写エンジン部１１からの光を均一に反射させることが可能となる。スクリーン１２の反射特性を均一にし、均一な明るさの画像を得ることができる。長手方向を持つ凸部３２を設けることで、明るさが均一な画像を容易に得られる。長手方向を持つ凸部３２は、製造も容易にできる。
【００３９】
図７は、凸部３２の構成と画素４０の大きさとの関係について説明するものである。凸部３２は、投写エンジン部１１からの光によりスクリーン１２上に形成される画素４０のピッチより小さいピッチで並列されている。さらに、１つの画素４０の中に複数の凸部３２を存在させることが望ましい。例えば、画素の一辺ｄが０．７ｍｍであるとすると、凸部３２のピッチｐは、０．１４ｍｍである。このとき、１つの画素４０の中に５本の凸部３２が入る。このように、画素４０のピッチより小さいピッチｐで凸部３２を並列させることにより、解像度の低下を低減させることができる。凸部３２のピッチｐは、画素４０のピッチの５分の１以下であることが望ましい。
【００４０】
図４に戻って、基板３１のうち凸部３２が設けられる側とは反対側である、壁面Ｗ（図１参照）側の面には、反射防止部３３が設けられている。反射防止部３３は、基板３１の壁面Ｗ側の面の全体に形成されている。反射防止部３３は、基板３１を透過した光を吸収することにより、基板３１を透過した光の反射を低減させる。反射防止部３３は、光吸収性部材を備える。反射防止部３３は、例えば、つや消し黒色塗料を塗布することにより形成できる。
【００４１】
投写エンジン部１１からの光Ｌ１は、凸部３２で反射することにより、法線Ｎを中心とする所定の範囲内において拡散する。これにより、良好な視野角特性を得ることができる。また、投写エンジン部１１からの光Ｌ１を大きな入射角で入射させるため、例えば、一の凸部３２ａの近傍を通過した光線ｒは、一の凸部３２ａに隣接する他の凸部３２ｂへ入射する。スクリーン１２は、凸部３２においてのみ投写エンジン部１１からの光Ｌ１を反射させる。凸部３２の高さ及び間隔を適宜決定することにより、凸部３２においてのみ投写エンジン部１１からの光Ｌ１を反射させることが可能となる。
【００４２】
投写エンジン部１１からの光Ｌ１を所定の方向から斜めに入射させるため、平面Ｓのうち凸部３２同士の間には、凸部３２の影が形成される。凸部３２は、投写エンジン部１１からの光Ｌ１を反射させることで、平面Ｓのうち凸部３２同士の間の領域に対して投写エンジン部１１からの光Ｌ１を遮る。平面Ｓのうち凸部３２同士の間を通過した外光Ｌ２は、基板３１を透過した後反射防止部３３へ入射する。反射防止部３３は、外光Ｌ２を吸収することで外光Ｌ２の反射を低減させる。凸部３２同士の間へ入射するあらゆる角度で入射する外光Ｌ２の反射を低減させることができる。
【００４３】
本発明では、投写エンジン部１１からの光Ｌ１を効率的に反射させる角度選択性を持たせることができる。投写エンジン部１１からの光Ｌ１を観察者の方向へ効率良く進行させることもできる。よって、近接投写を行う場合に、画像信号に応じた光を観察者の方向へ効率良く進行させ、明るい画像を得られる。また、外光Ｌ２の反射を低減させることで、高いコントラストを得ることができる。これにより、短い投写距離で大画面を表示する場合に高コントラストで明るい画像を表示することができるという効果を奏する。外光Ｌ２が多い環境下であっても投写光の光量の増加を不要とすることで、消費電力を低減させることもできる。
【００４４】
例えば、凸部３２の反射率が８０％、反射防止部３３の反射率が９％であって、平面Ｓのうち凸部３２が形成された領域の面積と凸部３２が形成された領域以外の領域の面積との比が１：３であるとする。投写エンジン部１１からの光Ｌ１は凸部３２へのみ入射するため、投写エンジン部１１からの光Ｌ１の平均反射率は、８０％である。外光Ｌ２は、平面Ｓ全体に対して均等に入射する。外光Ｌ２の平均反射率は、以下のように計算できる。８０％×０．２５＋９％×０．７５＝２６．７５％
【００４５】
このように、スクリーン１２は、投写エンジン部１１からの光Ｌ１の３分の１程度にまで外光Ｌ２の影響を減少させることができる。例えば、ある条件下における明室コントラストが１００：１であるプロジェクタに対しては、約３００：１のコントラストを得ることができる。
【００４６】
凸部３２は、投写エンジン部１１からの光Ｌ１が持つ波長領域とは異なる他の波長領域の光と比較して、投写エンジン部１１からの光Ｌ１を高い反射率で反射させる構成としても良い。反射部３６は、投写エンジン部１１からの光Ｌ１を選択的に反射させる波長選択性を持つ色材を用いて形成できる。光学エンジン１３の各赤色（Ｒ）光用ＬＥＤ２１Ｒ、緑色（Ｇ）光用ＬＥＤ２１Ｇ、青色（Ｂ）光用ＬＥＤ２１Ｂ（図２参照）からの各色光がそれぞれ図８にＲ、Ｇ、Ｂと付して示す波長領域を持つものであるとする。図中、横軸は波長、左縦軸は光の相対強度、右縦軸は反射部３６の反射率を表している。反射部３６は、図中太線で示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ピーク波長の付近で高い反射率、例えば略１００％の反射率を持つ反射特性にできる。
【００４７】
このようにしてスクリーン１２に波長選択性を持たせることにより、投写エンジン部１１からの光Ｌ１を効率良く反射させ、かつ外光Ｌ２の反射を低減させることができる。これにより、さらに高コントラストで明るい画像を表示することができる。なお、スクリーン１２に波長選択性を持たせるには、光源部がある程度限定された波長領域の色光を供給するものであることを要する。スクリーン１２に波長選択性を持たせる構成は、狭い波長領域の色光を供給可能な固体光源やレーザ光源を用いる場合に適している。
【００４８】
反射防止部３３については、できるだけ広い波長領域の光の反射を低減させることが望ましい。外光Ｌ２となる太陽光、蛍光ランプからの光、白熱ランプからの光等は、比較的広い波長領域の光である。このため、広い波長領域の光の反射を低減可能な反射防止部３３を用いることで、外光Ｌ２の反射を効果的に低減させることができる。なお、ある程度限定された波長領域の外光Ｌ２が入射する場合、反射防止部３３は、外光Ｌ２の波長特性に応じた波長選択性を持たせることとしても良い。
【００４９】
図９及び図１０は、凸部の変形例を示す。上記の凸部３２（図６参照）は曲面の全体に設けられた反射部３６を有するのに対して、図９に示す凸部４１は、曲面の一部に設けられた反射部４２を有する。反射部４２は、投写エンジン部１１からの光Ｌ１が入射する部分に設けられている。これにより、凸部４１のうち反射部４２が設けられた部分以外の部分へ入射する外光Ｌ２を反射防止部３３へ導くことを可能とし、さらに外光Ｌ２の反射を低減できる。また、反射部４２を形成するために必要な白色塗料等を少なくすることもできる。
【００５０】
図１０に示す凸部４４は、二等辺三角形形状の断面を有する。反射部４６は、基材４５のうち投写エンジン部１１からの光Ｌ１が入射する側の面に設けられている。反射部４６は、微小な凹凸が施されることにより、投写エンジン部１１からの光Ｌ１を反射させるとともに、観察者側にて拡散させる。これにより、良好な視野角特性を得ることができる。なお、上記の凸部３２，４１の反射部３６，４２も微小な凹凸を施しても良い。凸部の断面形状は本実施例で説明するものに限られず、適宜変更することができる。例えば、凸部の断面形状は、矩形形状や多角形形状としても良い。
【００５１】
図１１は、ドット状の凸部５１を有するスクリーン５０の平面構成を示す。凸部５１は、光軸ＡＸを中心とする円の円弧に沿う方向、及び光軸ＡＸを中心とする円の半径に沿う方向へ並列されている。光軸ＡＸを中心とする円の円弧に沿う方向は、第１の方向である。光軸ＡＸを中心とする円の半径に沿う方向は、第１の方向に直交する第２の方向である。凸部５１は、スクリーン５０全体に並列されている。ここでは一部の凸部５１の図示を省略している。凸部５１は、球面の一部を平面で切断した形状を有する。凸部５１は、第１の方向及び第２の方向について曲率を持つ曲面である。
【００５２】
スクリーン５０は、略同心円状に凸部５１を並列させることにより、投写エンジン部１１からの光を均一に反射させることができる。凸部５１は、同心円の方向について略一定の間隔で並列されている。隣接する円弧において、凸部５１は、交互に配置されている。凸部５１は、同心円の半径の方向についても略一定の間隔で並列されている。同心円の半径の方向については、凸部５１は、円弧１ラインおきに並列されている。このようにドット状の凸部５１を用いることで、凸部５１を並列させるパターンにランダム性を付与することが可能となる。凸部５１を並列させるパターンをランダムにすることで、モアレを低減させることができる。
【００５３】
図１２は、凸部５１の断面構成を示す。図示する断面構成において、凸部５１は、円の一部を直線で切断した断面形状を有する。凸部５１は、基材５２及び反射部５３を有する。凸部５１の構成は、形状が異なる他は上記の凸部３２（図６参照）と同様である。凸部５１は、中心線を含むいずれの断面においても同じ構成を有する。凸部５１を設けることで、投写エンジン部１１からの光をスクリーン１２の正面の方向へ反射させることができる。二方向について曲率を持つ曲面形状の凸部５１を設けることで、投写エンジン部１１からの光を二方向について拡散させることができる。凸部５１の断面構成は、円の一部と同じ形状である他、楕円等の一部と同じ形状であっても良い。
【００５４】
図１３は、凸部５１の構成と画素４０の大きさとの関係について説明するものである。凸部５１は、画素４０のピッチより小さいピッチで並列されている。さらに、１つの画素４０の中に複数の凸部５１を存在させることが望ましい。例えば、画素の一辺ｄが０．７ｍｍであるとすると、凸部５１のピッチｐは、０．１４ｍｍである。このとき、１つの画素４０の中に３０個の凸部５１が入る。このように、画素４０のピッチより小さいピッチｐで凸部５１を並列させることにより、解像度の低下を低減させることができる。凸部５１のピッチｐは、画素４０のピッチの５分の１以下であることが望ましい。
【００５５】
本実施例で説明した凸部は、インクジェット法やスクリーン印刷法を用いて形成することができる。インクジェット法を用いる場合、複雑なパターンで並列された凸部を容易に形成できる。インクジェット法を用いる場合、型を不要とすることで、生産品が多様である場合に容易に対応することができる。スクリーン印刷法は、スクリーンを量産する場合に有用である。基板３１（図４参照）として用いるプラスチックシートは、平滑な面を持つため凸部を容易に形成することができる。また、基板３１としてプラスチックシートを用いることで、光を透過させることができる。
【００５６】
スクリーンは、略同心円状に凸部を並列させる構成に限られない。例えば、図１４に示すスクリーン５４のように、半径を略一定とする円弧に沿って凸部５５を並列させる構成としても良い。凸部５５は、第１の方向について長手方向を有する。半径を略一定とする円弧に沿って凸部５５を並列させることで、凸部を略同心円状に凸部を並列させる構成に近い構成とすることができる。よって、凸部を略同心円状に並列させる上記の場合と同様の反射特性を得ることができる。凸部５５は、略一定の楕円の一部に沿って並列させても良い。凸部５５は、第１の方向について長手方向を有する形状とする場合の他、上記の凸部５１（図１１参照）と同様にドット状の形状としても良い。
【００５７】
スクリーンは、基板上に凸部を形成する他、シート状部材を変形させることで凸部を形成することとしても良い。例えば、図１５に示すスクリーン６０は、シート状部材６２を変形させることにより形成された凸部６１を有する。シート状部材６２の変形には、例えばエンボス加工を用いることができる。シート状部材６２は、光吸収性部材、例えば黒色に着色されたシートを用いることができる。
【００５８】
凸部６１は、シート状部材６２のうち変形により隆起させた部分に白色塗料や波長選択性を持つ色材等を塗布することにより形成される。凸部６１は、上記の凸部３２（図５参照）と同様、第１の方向について長手方向を有する。凸部６１の表面は、上記の凸部３２（図６参照）の表面と同様の曲面をなしている。凸部６１により、投写エンジン部１１からの光を効率的に反射させることができる。凸部６１は、第１の方向について長手方向を有する形状とする場合の他、上記の凸部５１（図１１参照）と同様にドット状の形状としても良い。
【００５９】
シート状部材６２のうち凸部６１同士の間の領域は、外光を吸収する。シート状部材６２のうち凸部６１同士の間の部分は、反射防止部として機能する。シート状部材６２により、外光の反射を低減させることができる。これにより、高コントラストで明るい画像を表示することができる。なお、スクリーン６０は、シート状部材６２以外の部材、例えばシート状部材６２を支持するための基板等を設けても良い。
【００６０】
図４に示すスクリーン１２の場合も、基板３１自体を光吸収性部材により構成することとしても良い。この場合、基板３１のうち凸部３２同士の間の部分は、反射防止部として機能する。基板３１を反射防止部として機能させることで、高コントラストで明るい画像を表示することができる。基板３１自体を反射防止部として機能させることで、基板３１のうち壁面Ｗ側の面への光吸収性部材の塗布を不要とすることができる。
【００６１】
図１６に示すスクリーン６５は、図１５に示すスクリーン６０と同様に、シート状部材６４を変形させることにより形成された凸部６６を有する。シート状部材６４は、高反射性部材、例えば白色に着色されたシートを用いることができる。凸部６１は、シート状部材６２を隆起させた部分をそのまま用いることができる。また、シート状部材６４のうち凸部６１同士の間には、反射防止部６７が形成される。反射防止部６７は、例えば、つや消し黒色塗料を塗布することにより形成できる。この場合も、高コントラストで明るい画像を表示することができる。
【００６２】
図４に示すスクリーン１２の場合も、平面Ｓのうち凸部３２同士の間の領域に反射防止部を形成することとしても良い。この場合も、凸部３２同士の間へ入射した外光の反射を低減させることができる。また、基板３１のうち壁面Ｗ側の面への光吸収性部材の塗布を不要とすることができる。平面Ｓ上に反射防止部を形成する場合、基板３１は、透明部材を用いて構成する以外に、不透明部材、例えば紙、布等を用いて構成しても良い。
【００６３】
エンボス加工は、容易に凸部を成形できるため、スクリーンを量産する場合に有用である。エンボス加工を用いて凸部を形成する場合、例えば、図１７に示すように、凹凸が施されたロール型６８を用いることができる。ロール型６８をシート状部材６９に押し当てながら転がすことで、容易に凸部を形成できる。半径を略一定とする円弧に沿って凸部を並列させる構成であれば、型押し後のシート状部材６９を自由に切断して用いることが可能である。この場合、エンボス加工を用いることで製造コストを低減させることができる。なお、ロール型６８は、第１の方向について長手方向を有する凸部、及びドット形状の凸部のいずれに対しても適用することができる。
【実施例２】
【００６４】
図１８は、本発明の実施例２に係るプロジェクションシステム７０の概略構成を示す。本実施例のプロジェクションシステム７０は、実施例１のプロジェクションシステム１０の上下を反転させた構成を有する。本実施例のプロジェクションシステム７０は、スクリーン７２の鉛直上側から光を投写させる。投写エンジン部１１は、例えば天井面に吊り下げて設置することができる。投写エンジン部１１は、実施例１の場合と上下を反転させて設置される。
【００６５】
スクリーン７２は、実施例１のスクリーン１２の上下を反転させた構成を有する。本実施例の場合も、近接投写を行う場合に高コントラストで明るい画像を表示することができる。なお、プロジェクションシステムは、実施例１のプロジェクションシステム１０の上下を反転させた構成とする他、９０度回転させた構成としても良い。上記各実施例のスクリーンは、特定の投写エンジン部との組み合わせによりプロジェクションシステムを構成するものに限られない。上記各実施例のスクリーンは、任意のプロジェクタと組み合わせて用いるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係るスクリーンは、特に、スクリーンに近接した位置から光を投写させるプロジェクタと組み合わせて用いられる場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクションシステムの概略構成を示す図。
【図２】光学エンジンの概略構成を示す図。
【図３】プロジェクションシステムの光学系について説明する図。
【図４】スクリーンの要部断面構成を示す図。
【図５】スクリーンの平面構成を示す図。
【図６】凸部の断面構成を示す図。
【図７】凸部の構成と画素の大きさとの関係について説明する図。
【図８】反射部の反射特性について説明する図。
【図９】凸部の変形例を示す図。
【図１０】凸部の他の変形例を示す図。
【図１１】ドット状の凸部を有するスクリーンの平面構成を示す図。
【図１２】凸部の断面構成を示す図。
【図１３】凸部の構成と画素の大きさとの関係について説明する図。
【図１４】半径が略一定の円弧に沿って凸部を並列させる構成を示す図。
【図１５】シート状部材を変形させて形成された凸部を有する構成を示す図。
【図１６】シート状部材を変形させて形成された凸部を有する他の構成を示す図。
【図１７】ロール型を用いたエンボス加工について説明する図。
【図１８】本発明の実施例２に係るプロジェクションシステムの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
１０…プロジェクションシステム、１１…投写エンジン部、１２…スクリーン、１３…光学エンジン、１４…投写レンズ、１５…非球面ミラー、１６…出射部、１７…筐体、Ｗ…壁面、２１Ｒ…Ｒ光用ＬＥＤ、２１Ｇ…Ｇ光用ＬＥＤ、２１Ｂ…Ｂ光用ＬＥＤ、２２…コリメータレンズ、２３Ｒ…Ｒ光用空間光変調装置、２３Ｇ…Ｇ光用空間光変調装置、２３Ｂ…Ｂ光用空間光変調装置、２４…クロスダイクロイックプリズム、２５…第１ダイクロイック膜、２６…第２ダイクロイック膜、ＡＸ…光軸、Ｎ…法線、３１…基板、３２，３２ａ，３２ｂ…凸部、３３…反射防止部、Ｓ…平面、３５…基材、３６…反射部、４０…画素、４１…凸部、４２…反射部、４４…凸部、４５…基材、４６…反射部、５０…スクリーン、５１…凸部、５２…基材、５３…反射部、５４…スクリーン、５５…凸部、６０…スクリーン、６１…凸部、６２…シート状部材、６４…シート状部材、６５…スクリーン、６６…凸部、６７…反射防止部、６８…ロール型、６９…シート状部材、７０…プロジェクションシステム、７２…スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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