(57)【要約】【課題】低コスト、かつ、振動や像ボケを抑えて、射出される光のシンチレーションを防止し、高画質化を図ることが可能なスクリーン及びプロジェクタを提供すること。【解決手段】画像光が投射されるスクリーン５０であって、入射する光の焦点位置を変化可能な複数の可変焦点レンズ５３ａを有する光変調部材５３と、該光変調部材５３により変調された光を散乱させる散乱部材５４と、光変調部材５３の可変焦点レンズ５３ａの焦点位置を時間的に変化させる制御部とを備えることを特徴とする。【選択図】図３
2008129392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光が投射されるスクリーンであって、
入射する光の焦点位置を変化可能な複数の可変焦点レンズを有する光変調部材と、
該光変調部材により変調された光を散乱させる散乱部材と、
前記光変調部材の可変焦点レンズの焦点位置を時間的に変化させる制御部とを備えることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記可変焦点レンズが、容器に充填された油滴と、該油滴を覆うとともに前記油滴と屈折率の異なる電解液と、該電解液に電圧を印加する電極とを備え、
前記制御部が、前記電極に印加される電圧を制御することにより、前記油滴の曲率を変化させ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】
前記可変焦点レンズが、容器内に設けられた電極と、前記容器内に充填され前記電極から電圧が印加されることにより気化可能な液体とを備え、
前記制御部が、前記電極に印加される電圧を制御することにより、前記液体の曲率を変化させ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４】
前記可変焦点レンズが、円形状の中心電極及び半径の異なる複数の同心円状の輪帯電極が形成された第１基板と、一面に共通電極が形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に設けられた液晶とを備え、
前記制御部が、前記中心電極，前記輪帯電極及び前記共通電極に印加される電圧を制御することにより、前記液晶の配向状態を制御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５】
各前記可変焦点レンズが光軸に対して偏心可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクリーン。
【請求項６】
光を射出する光源装置と、
該光源装置から射出された光を変調する光変調手段と、
該光変調手段によって変調された光が投射される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスクリーンと、
前記光変調手段によって変調された光を前記スクリーン上に投射する投射手段とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【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タに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタが急速に普及してきている。主に、ビジネスプレゼンテーション用途で用いられてきたフロント投射型プロジェクタの他、最近ではリア型プロジェクタが、大型テレビ（ＰＴＶ；プロジェクションテレビ）の一形態として認知度を高めてきている。プロジェクション方式の最大の利点は、液晶テレビ、ＰＤＰ等の直視型ディスプレイに比べて低価格で同画面サイズの商品を供給できることである。しかし、直視型においても低価格化が進展しており、プロジェクタ表示装置にもより高い画質性能が求められつつある。
【０００３】
プロジェクタは、アークランプ等の光源から射出された光を液晶ライトバルブの光変調素子に照射し、光変調素子により変調された投射光をスクリーンに投射することで画像をスクリーンに表示するものである。このとき、スクリーンには、画像が表示されるだけでなく、スクリーン全面がぎらついて見える。これは、光線の干渉に伴う輝度ムラによるもので、スペックルノイズ、所謂シンチレーションと呼ばれる。
【０００４】
ここで、シンチレーションの発生原理について述べる。
図１５に示すように、光源１０１から照射された光が液晶ライトバルブ１０２を透過して投射レンズ１０３によりスクリーン１０４へと投射される。スクリーン１０４に投射された投射光は、スクリーン１０４の散乱構造により回折し、それらが二次波源のように振舞うことによって拡散される。二次波源による２つの球面波が、互いの位相関係に応じて光の強めあいや弱めあいを起こすことによって、スクリーン１０４と鑑賞者との間に明暗の縞模様（干渉縞）となって現れる。この干渉縞が発生する像面１０５に鑑賞者の焦点が合わせられると、鑑賞者は干渉縞をスクリーンをぎらつかせるシンチレーションとして認識する。
【０００５】
シンチレーションは、スクリーン面に結像された画像を見ようとする鑑賞者によって、スクリーン面と鑑賞者との間にあたかもベール、レース布、くもの巣を張ったかのような不快感を与える。また、鑑賞者はスクリーン上の画像とシンチレーションとの２重の像を見ることになり、それぞれに視点を合わせようとするため大きな疲労を招く。したがって、このシンチレーションは、ストレスを鑑賞者に与えてしまう。
【０００６】
最近では、従来の高圧水銀ランプに替わる新しい光源の開発が進められており、特にレーザ光源は、エネルギー効率、色再現性、長寿命、瞬時点灯等の点で次世代プロジェクタ用光源として期待が高まっている。しかしながら、レーザ光源によるスクリーン上の投射光は、隣接する領域の光線の位相が揃っていることから干渉性が非常に高いものとなる。レーザ光源のコヒーレンス長は数十メートルにも及ぶこともあるため、同一の光源を分割して再合成すると、コヒーレンス長より短い光路差を経て合成された光が強い干渉を引き起こすことになり、高圧水銀ランプよりもはっきりとしたシンチレーション（干渉縞）が出現してしまう。
よって、特にレーザ光源を用いたプロジェクタの製品化においてシンチレーションの低減は必須技術となっている。
【０００７】
このようなシンチレーションの低減対策として、ライトバルブの後段に配置された投射系、特にスクリーンにおいて、スクリーン散乱性を最適化して、干渉斑を目立たなくさせる技術（例えば、特許文献１参照。）と、スクリーンを動かして、干渉斑を高速で変化させ見えなくする技術（例えば、特許文献２参照。）とが開示されている。
この特許文献１は、スクリーンの拡散性を最適化したもので、拡散層、透明層（レンチキュラーレンズ）、拡散層の３層構造からなるスクリーンが記載されている。このように、散乱層が複雑化することによって干渉斑のランダム性は大きくなる。そのため、斑のうち細かい成分（空間周波数が小さい干渉縞）が多くなると、何らかの視線移動が起きたときに人間の眼の残像特性により光が積分平均化されるという効果が生じ得る。特に、動画鑑賞の場合は頻繁に視線移動が行われるため、シンチレーションの低減が期待できる。
【０００８】
さらに、特許文献２に記載のレーザディスプレイ装置は、赤色，緑色，青色の半導体レーザと、各半導体レーザから射出されたレーザ光を平行光にする複数のコリメータレンズと、コリメータレンズにより平行化された光の強度分布を均一化する複数のマイクロレンズと、各マイクロレンズから射出された光を変調する空間光変調器とを備えている。このレーザディスプレイ装置は、マイクロレンズが光軸を回転軸として回転可能となっている。そして、このマイクロレンズを回転させることによって空間光変調器を照射するレーザ光のスペックルノイズを低減もしくは消滅するようになっている。
【特許文献１】特開平１１−０３８５１２号公報
【特許文献２】特開２００１−１００３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の透過型スクリーンのように、散乱度が高いスクリーンは、スクリーンゲインの低下や像ボケを招いていた。また、本質的に干渉縞が消えるわけではなく、干渉縞の空間周波数スペクトルが広がることによって細かい干渉縞の成分が多くなっている。このようにして、静的な視力や、動的な視力（視線移動時の視力）の限界の中で視認できなくなるようにしているので、シンチレーションが減少したように見えるに過ぎない。
【００１０】
また、特許文献２に記載のレーザディスプレイ装置では、スペックルを低減させるために、マイクロレンズを回転させている。これにより、回転駆動系等の機構部品が必要になり、コストが高くなり、さらには、余分なエネルギーを要したり、振動や音、像ボケが発生してしまうという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、低コスト、かつ、振動や像ボケを抑えて、射出される光のシンチレーションを防止し、高画質化を図ることが可能なスクリーン及びプロジェクタ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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のスクリーンは、画像光が投射されるスクリーンであって、入射する光の焦点位置を変化可能な複数の可変焦点レンズを有する光変調部材と、該光変調部材により変調された光を散乱させる散乱部材と、前記光変調部材の可変焦点レンズの焦点位置を時間的に変化させる制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るスクリーンでは、可変焦点レンズの焦点位置が変化可能（焦点距離の変化を含む）であるため、入射した光は光変調部材の複数の可変焦点レンズにより、微小領域ごとに区切られ集光される。このとき、制御部により可変焦点レンズの焦点位置が時間的に変化されるため、光変調部材から射出された光の微小領域ごとの方向及び位相が変化する。そして、光変調部材から射出された光は、散乱部材により散乱されて射出される。
したがって、散乱部材として、例えば媒質中に分散されている光散乱材の位置が固定されていても、光変調部材から射出される光の方向及び位相が変化しているため、光変調部材から射出され散乱部材に入射する光の位相関係が変化する。これにより、散乱部材から射出される光も複数の微小領域における２次波源間の位相関係が変化する。したがって、スクリーンから射出される光の散乱状態が時間的に様々に変化し、視認されていた干渉縞が動き、干渉縞のパターンがより複雑に変化することになる。その結果、被投射面から射出された光が人間の眼の残像特性によって積分平均化され、干渉縞が視認されなくなる。つまり、人間の眼には、残像により画像がある一定時間保持された状態となるので画像が均一に表示されて見えるという特性がある。これにより、被投射面と鑑賞者との間に生じていた干渉縞が解消されてシンチレーションが低減する。よって、シンチレーションによる不快感（表示ムラやぎらつき感）もなくなり鑑賞者の疲労も軽減される。また、本発明は、光変調部材の可変焦点レンズにより入射した光を集光させるため、光の散乱に伴う画像ボケが生じることもないため、画像が良好に視認される。以上のことから、高輝度、高解像度、高品位な画像を得ることができるようになる。
【００１４】
また、本発明のスクリーンは、前記可変焦点レンズが、容器に充填された油滴と、該油滴を覆うとともに前記油滴と屈折率の異なる電解液と、該電解液に電圧を印加する電極とを備え、前記制御部が、前記電極に印加される電圧を制御することにより、前記油滴の曲率を変化させることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るスクリーンでは、制御部により電解液と油滴との界面形状を変化させる。これにより、油滴の曲率が時間とともに変化するため、これに伴い焦点位置も変化する。したがって、油滴及び電解液の応答速度が速いため、複数の可変焦点レンズの焦点位置を高速で調節することが可能となる。
【００１６】
また、本発明のスクリーンは、前記可変焦点レンズが、容器内に設けられた電極と、前記容器内に充填され前記電極から電圧が印加されることにより気化可能な液体とを備え、前記制御部が、前記電極に印加される電圧を制御することにより、前記液体の曲率を変化させることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るスクリーンでは、制御部が液体を気化させることにより、気体と液体との界面形状が変化する。これにより、液体の曲率が時間とともに変化するため、焦点位置が変化する。すなわち、簡易な構成で複数のレンズを形成することが可能となる。
【００１８】
また、本発明のスクリーンは、前記可変焦点レンズが、円形状の中心電極及び半径の異なる複数の同心円状の輪帯電極が形成された第１基板と、一面に共通電極が形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に設けられた液晶とを備え、前記制御部が、前記中心電極，前記輪帯電極及び前記共通電極に印加される電圧を制御することにより、前記液晶の配向状態を制御することが好ましい。
【００１９】
本発明に係るスクリーンでは、制御部が中心電極，輪帯電極と共通電極との間の液晶の配向状態を制御することにより、中心電極，輪帯電極と共通電極との間の光学的距離が変化する。これにより、時間とともに焦点位置が変化する。したがって、通常の液晶パネルの製造方法と同様の工程で作製することができるため、スクリーンの製造コストを抑えることが可能となる。
【００２０】
また、本発明のスクリーンは、各前記可変焦点レンズが光軸に対して偏心可能であることが好ましい。
本発明に係るスクリーンでは、可変焦点レンズが光軸に対して偏心可能であるため、焦点位置の変化が起こり易い。これにより、散乱部材から射出される光も複数の微小領域における２次波源間の位相関係が不規則に変化する。したがって、スクリーンから射出される光の散乱状態が時間的に様々に不規則に変化し、視認されていた干渉縞が動き、干渉縞のパターンがより複雑に変化することになる。これにより、被投射面と鑑賞者との間に生じていた干渉縞が解消されてシンチレーションがより低減する。
【００２１】
また、本発明のプロジェクタは、光を射出する光源装置と、該光源装置から射出された光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光が投射される上記のスクリーンと、前記光変調手段によって変調された光を前記スクリーン上に投射する投射手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るプロジェクタでは、光源装置から射出された光は、光変調手段により変調される。そして、変調された画像は投射手段によりスクリーンに投射される。このとき、本発明のプロジェクタは、上記本発明のスクリーンを備えているため、画像ボケが生じることなく、シンチレーションが確実に除去され、視聴者が快適に画像を鑑賞することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係るスクリーン及びプロジェクタの実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２４】
［第１実施形態］
図１（ａ）は本実施形態に係るプロジェクタとして背面投射型のリアプロジェクタ１の概略構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すリアプロジェクタ１の側面断面図である。本実施形態に係るリアプロジェクタ１は、光源装置から射出された光を光変調手段により変調し、この変調した光をスクリーン５０に拡大投射するものである。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、リアプロジェクタ１は、筐体２と、筐体２の前面に取り付けられ、画像が投影されるスクリーン５０とを備えている。スクリーン５０の下方の筐体２にはフロントパネル３が設けられ、フロントパネル３の左右側にはスピーカからの音声を出力する開口部４が設けられている。
【００２６】
次に、リアプロジェクタ１の筐体２の内部構造について説明する。
図１（ｂ）に示すように、リアプロジェクタ１の筐体２内部の下方には投射光学系２０が配設されている。投射光学系２０とスクリーン５０との間には反射ミラー５，６が設けられており、投射光学系２０から出射された光が反射ミラー５，６によって反射され、スクリーン５０に拡大投影されるようになっている。
【００２７】
次に、リアプロジェクタ１の投射光学系２０の概略構成について図２を参照して説明する。なお、図２中においては、簡略化のためリアプロジェクタ１を構成する筐体２は省略している。
【００２８】
［投射光学系の全体構成］
投射光学系２０は、図２に示すように、照明装置１０と、色分離部（色分離手段）３０と、液晶ライトバルブ４０と、ダイクロイックプリズム（色合成手段）４５とを備えている。
【００２９】
［照明装置］
照明装置１０は、光を射出する高圧水銀ランプ（光源装置）１１と、高圧水銀ランプ１１から射出された光の照度分布を均一化する第１，第２インテグレータレンズ１２，１３と、均一化された不定偏光状態の光を特定の偏光方向の光に変換する偏光変換素子１４とを備えている。また、高圧水銀ランプ１１は、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）と緑色光（以下、「Ｇ光」という。）と青色光（以下、「Ｂ光」という。）とを含む白色光を射出するものである。
【００３０】
［色分離部］
色分離部３０は、図２に示すように、高圧水銀ランプ１１から射出された光のうち、Ｒ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させるＲ光反射ダイクロイックミラー３１と、Ｇ光を反射させ、Ｂ光を透過させるＧ光反射ダイクロイックミラー３２とを備えている。
高圧水銀ランプ１１から射出された光のうちＲ光は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー３１において光路が９０度折り曲げられ、反射ミラー３５に入射する。そして、Ｒ光は、反射ミラー３５により光路が９０度折り曲げられ、Ｒ光用液晶ライトバルブ（光変調手段）４０Ｒに入射される。
【００３１】
高圧水銀ランプ１１から射出された光のうちＧ光は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー３１を透過し、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３２においてＧ光の光路が９０度曲げられる。そして、Ｇ光はＧ光用液晶ライトバルブ（光変調手段）４０Ｇに入射される。
高圧水銀ランプ１１から射出された光のうちＢ光は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー３１及びＧ光反射ダイクロイックミラー３２を透過し、リレーレンズ３６を経由して反射ミラー３７に入射する。反射ミラー３７に入射したＢ光は、光路が９０度曲げられ、リレーレンズ３８を経由して反射ミラー３９に入射する。反射ミラー３９に入射した光は、光路が９０度曲げられ、Ｂ光用液晶ライトバルブ（光変調手段）４０Ｂに入射される。
【００３２】
［ダイクロイックプリズム］
各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム４５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投射レンズ（投射手段）４６によりスクリーン５０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００３３】
［スクリーン］
本実施形態のスクリーン５０は、図３に示すように、フレネルレンズ板５１と、レンチキュラレンズアレイ板５２と、光変調板（光変調部材）５３と、散乱板（散乱部材）５４と、保護板５５とがこの順に積層されて構成されている。これらの部材は、フレネルレンズ板５１側が筐体２の内部側に、保護板５５が筐体２の外部側（視聴者側）に位置するように、投射光の光路上に積層されている。
また、光変調板５３及び散乱板５４により、スクリーン５０に入射した光を散乱させる散乱層６０を構成している。
【００３４】
散乱層６０は、図４に示すように、光変調板５３のレンズ面を有する側に散乱板５４が配置された構成になっている。なお、図４は、光変調板５３を模式的に示した図である。
まず、光変調板５３の詳細について説明する。
光変調板５３には、図３に示すように、入射する光の焦点距離（焦点位置）を変化させる複数の微小レンズ（可変焦点レンズ：液体レンズ）５３ａがマトリクス状に設けられている。この微小レンズ５３ａは、図５（ａ），図５（ｂ）の拡大図に示すように、時間とともに曲率が変化するようになっている。すなわち、時刻ｔ１での微小レンズ５３ａの曲率はＲ１となり、光変調板５３に入射した光は、光変調板５３を通過することにより光Ｌ１として射出される。また、時刻ｔ２での微小レンズ５３ａの曲率はＲ２となり、光変調板５３に入射した光は、光変調板５３を通過することにより光Ｌ２として射出される。ここで、時刻ｔ１及び時刻ｔ２での微小レンズ５３ａの曲率Ｒ１，Ｒ２は異なる、すなわち、焦点距離が異なるため、光Ｌ１と光Ｌ２との光路は異なるものになる。この結果、光変調板５３は、微小レンズ５３ａの大きさに応じた微小領域ごとに、入射した光の方向及び位相を変化させる。
なお、本実施形態の微小レンズ５３ａの大きさは画素サイズと同等以下の大きさである。
【００３５】
次に、光変調板５３の微小レンズ５３ａの詳細について図６（ａ），図６（ｂ）を参照して説明する。なお、図６（ａ），図６（ｂ）は、図３に示す光変調板５３に設けられた複数の微小レンズのうち１つの微小レンズを取り上げた図である。
光変調板５３は、図６（ａ）に示すように、凹部６１ａが形成された封止部材（容器）６１と、凹部６１ａの内側面６１ｂ，６１ｃに形成された第１電極６２及び第２電極６３と、第１電極６２及び第２電極６３に接触して設けられた油滴６４と、第１電極６２及び第２電極６３に接触し油滴６４を覆う水性の電解液６５とを備えている。
この封止部材６１の凹部６１ａの底面６１ｄに対向する面６１ｅには透明電極６６が設けられている。また、第１電極６２，第２電極６３及び透明電極６６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）膜により形成されている。
また、第１電極６２，第２電極６３及び透明電極６６には電源Ｅが接続されており、第１電極６２及び第２電極６３と透明電極６６との間に電圧が印加されるようになっている。また、電源Ｅには、第１電極６２，第２電極６３及び透明電極６６に印加する電圧を時間的に変化させる制御部５０ａが設けられている。なお、電源Ｅにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形となっている。
【００３６】
まず、図６（ａ）に示すように、時刻ｔａにおいて、電源Ｅにより、光変調板５３の第１電極６２及び第２電極６３と透明電極６６との間に電圧が印加されていない状態では、油滴６４と電解液６５との界面はほぼ平坦となっている。このとき、光変調板５３の入射端面５３ｂより入射した光は、油滴６４内を直進する。そして、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔｂにおいて、電源Ｅにより、光変調板５３の第１電極６２及び第２電極６３と透明電極６６との間に電圧値Ｓａの電圧が印加されると、電解液６５は第１，第２電極６２，６３に引き込まれ、油滴６４の曲率はＲａとなる。このとき、光変調板５３の入射端面５３ｂに入射した光は、レンズ性能を有する油滴６４により光軸Ｏを中心に集光して射出端面５３ｃより射出される。
さらに、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔｃにおいて、電源Ｅにより、光変調板５３の第１電極６２及び第２電極６３と透明電極６６との間に電圧値Ｓａより大きいＳｂの電圧が印加されると、油滴６４の曲率はＲａより大きいＲｂとなる。このとき、光変調板５３の入射端面５３ｂに入射した光は、レンズ性能を有する油滴６４により光軸Ｏを中心に集光し、時刻ｔｂにおける光の射出方向及び位相と異なって射出端面５３ｃより射出される。このように、第１電極６２及び第２電極６３と透明電極６６との間に印加する電圧を上げて行くと、油滴６４の曲率が大きくなる。
また、本実施形態では、電源Ｅにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形としているため、時刻ｔａから時刻ｔｂ、時刻ｔｂから時刻ｔｃの間の油滴６４の曲率は滑らかに（連続的に）変化している。
【００３７】
散乱板５４は、図３に示すように、平面視が円形もしくはフィルム材からなり、透明部材中にこの透明部材とは屈折率が異なるビーズ（光散乱材）５４ａがランダムな分布で分散されたものである。この散乱板５４は透過型の拡散板であり、光を一面から他面に透過させつつ拡散させる機能（前方散乱性）を有している。散乱板５４は、ガラス板のような板状部材、樹脂等のフィルム状部材のいずれであっても良い。あるいは、散乱板５４として、光を拡散させる機能を有するものであれば、光散乱材が分散されたものに限らず、表面に凹凸を有する擦りガラス板、拡散面が形成されたフィルム等を用いても良い。
【００３８】
また、図３に示すように、レンチキュラレンズアレイ板５２の視聴者側には、ブラックマスク５６が格子状に設けられている。ブラックマスク５６によってスクリーン５０の高コントラスト化を図ることができる。また、筐体２の前面に設けられた窓（開口部）２ａに保護板５５が嵌め込まれている。保護板５５によって散乱板５４に外部の埃や塵が付着したり、キズが付くのを防止することができる。
【００３９】
このようなスクリーン５０に、反射ミラー６によって反射された光が入射すると、図３に示すように、フレネルレンズ板５１により集光され、レンチキュラレンズアレイ板５２によって平行化されて散乱層６０に入射する。散乱層６０に入射した光は、図７（ａ）に示すように、光変調板５３の第１電極６２及び第２電極６３と透明電極６６との間に電圧が印加されていない状態では、光変調板５３を直進する。そして、光変調板５３の射出端面５３ｃから射出された光は、散乱板５４に設けられたランダムに分散されたビーズ５４ａにより拡散される。拡散された光は、保護板５５を透過して筐体２の外部側（視聴者側）に射出される。
また、光変調板５３の第１電極６２及び第２電極６３と透明電極６６との間に電圧が印加された状態では、図７（ｂ）に示すように、油滴６４が曲率を有し、光変調板５３には微小レンズ５３ａが複数形成される。これにより、光変調板５３の射出端面５３ｃから射出された光は、散乱板５４に向かって集光され、散乱板５４により拡散される。その後、拡散された光は、保護板５５を透過して筐体２の外部側（視聴者側）に射出される。
【００４０】
このとき、微小レンズ５３ａの油滴６４の曲率は時間とともに変化しているため、微小レンズ５３ａの焦点距離が変化する。この微小レンズ５３ａの焦点距離の変化に伴い、散乱板５４に入射した光は異なるビーズ５４ａにおいて拡散されたり、散乱板５４に入射した光のビーズ５４ａへの入射角の変化が起きる。このように、光変調板５３から射出された光の微小レンズ５３ａごとの方向及び位相が時間とともに変化するため、散乱板５４から射出される光の拡散特性が時間とともに変化する。
【００４１】
本実施形態に係るリアプロジェクタ１では、光変調板５３により、スクリーン５０から射出される光の散乱状態が時間を追って様々に変化する。その変化に伴い、視聴者が視認する干渉縞が移動したり、干渉縞のパターンが複雑に変化する。その結果、人間の眼の残像時間内で干渉縞のパターンが積分平均化され、干渉縞（シンチレーション）が視認されなくなる。
また、光変調板５３には焦点距離が変化可能な微小レンズ５３ａが設けられているため、光変調板５３から射出された光は、散乱板５４で像が結ばれる。したがって、スクリーン５０から射出される画像のボケが生じることがないので、鮮明な画像を表示させることが可能となる。また、可変焦点レンズとして液体レンズを用いているため、油滴６４及び電解液６５の応答速度が速いので、微小レンズ７１ａの焦点距離を高速で調節することが可能となる。
さらには、従来のようにスクリーンを振動させる構成に比べ、音や振動の発生が少ないため、快適な鑑賞が可能となる。また、従来のように回転駆動系を用いた場合に比べ、耐久性が高く、かつ低コストで製造することが可能となる。
また、光変調板５３にはレンズ性能を有する複数の微小レンズ５３ａが設けられているため、スクリーン５０のゲインを所望の値にすることができる。したがって、スクリーン５０上から射出される光の明るさが均一になるため、画像の輝度ムラを抑えことが可能となる。
つまり、本実施形態のリアプロジェクタ１は、低コスト、かつ、振動や像ボケを抑えて、射出される光のシンチレーションを防止し、高画質化を図ることが可能である。
【００４２】
なお、本実施形態では、電源Ｅにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形としたが、三角波の波形であっても、油滴６４の曲率を滑らか（連続的に）変化させることが可能である。また、電源Ｅにより印加される電圧の波形は、三角波，正弦波に限らず矩形波であってもシンチレーションを防止することは可能であるが、三角波，正弦波の方が時間的な干渉パターンの変化が大きいため、よりシンチレーションを防止することが可能となる。
また、スクリーン５０の拡散性をより高めるために、微小レンズ５３ａを所定の領域に区切り、領域ごとに印加電圧の波形を変化させても良い。
【００４３】
［第１実施形態の変形例］
図１に示す第１実施形態では、微小レンズ５３ａは電圧の印加により光軸を中心として油滴６４の表面形状が等方的に変化する等方形状としたが、光軸を中心に偏心可能な異方形状の微小レンズ（可変焦点レンズ）７１ａを有する光変調板（光変調部材）７１を備えたスクリーンであっても良い。このような変形例について図８（ａ），図８（ｂ）及び図９を参照して説明する。
光変調板７１には、図８（ａ）に示すように、第１電極６２と透明電極６６との間に電圧を印加する電源Ｅ１と、図８（ｂ）に示すように、第２電極６３と透明電極６６との間に電圧を印加する電源Ｅ２とが設けられている。なお、図８（ａ），図８（ｂ）において、実際は電源Ｅ１及び電源Ｅ２が設けられた構成であるが、油滴６４の形状を分り易くするために、片側の電源のみ図示して説明する。
【００４４】
電源Ｅ１により第１電極６２に電圧を印加した場合、図８（ａ）に示すように、電解液６５は第１電極６２に引き込まれる。これにより、微小レンズ７１ａは偏心するため、光変調板７１の微小レンズ７１ａを通過した光は、図９（ａ）に示すように、上記実施形態で示した光軸Ｏ上以外で集光する。そして、光変調板７１から射出された光は、散乱板５４に設けられたランダムに分散されたビーズ５４ａにより拡散される。
また、電源Ｅ２により第２電極６３に電圧を印加した場合、図８（ｂ）に示すように、電解液６５は第２電極６３に引き込まれるため、同様に、光変調板７１の微小レンズ７１ａを通過した光は、図９（ｂ）に示すように、上記実施形態で示した光軸Ｏ上以外であるとともに、図９（ａ）に示す位置とは異なる位置に集光する。
また、第１電極６２及び第２電極６３に印加する電圧は正弦波であり、位相が揃っていない電圧波形となっている。これにより、油滴６４の形状は図８（ａ）に示す状態から図８（ｂ）に示す状態まで滑らかに（連続的に）変動する。
【００４５】
本変形例のスクリーンでは、光変調板７１の微小レンズ７１ａが偏心可能とされているため、第１電極６２及び第２電極６３に印加される電圧の変化に伴い、光変調板７１に入射した光の集光位置が変化する。この結果、人間の眼の残像時間内で干渉縞のパターンが積分平均化され、干渉縞（シンチレーション）が視認されなくなる。
また、光変調板７１には偏心可能とされたレンズ性能を有する複数の微小レンズ７１ａが設けられているため、散乱板５４における光の拡散角を所定の範囲内に収めることができる。したがって、スクリーン上から射出される光の明るさが均一になるため、画像の輝度ムラを抑えることが可能となる。
なお、電源を１つだけ用い、接続を第１電極６２と第２電極６３とに切り替えるスイッチを設けた構成であっても良い。
また、第１電極６２及び第２電極６３を形成する位置を変えて偏心可能としても良い。さらには、電源Ｅ１及び電源Ｅ２のうちいずれか一方により、油滴６４の形状を変化させても良い。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図１０から図１３を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係るリアプロジェクタ１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
第１実施形態では、可変焦点レンズとして液体レンズを用いたが、本実施形態では、バブルレンズを用いている点において第１実施形態と異なる。
【００４７】
光変調板（光変調部材）８１には、図１２（ｂ）に示すように、入射する光の焦点距離（焦点位置）を変化させる複数の微小レンズ（可変焦点レンズ：バブルレンズ）８１ａがマトリクス状に設けられている。
次に、光変調板８１の微小レンズ８１ａの詳細について図１０（ａ），図１０（ｂ）を参照して説明する。なお、図１０（ａ），図１０（ｂ）は、図１２（ｂ）に示す光変調板８１に設けられた複数の微小レンズのうち１つの微小レンズを取り上げた図である。
光変調板８１は、図１０（ａ）に示すように、凹部８１ｂが形成された封止部材（容器）８２と、凹部８１ｂの底面８１ｃに形成された第１電極８３と第２電極８４と、第１電極８３及び第２電極８４に接触して設けられた液体８５とを備えている。また、第１電極８３及び第２電極８４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）膜により形成されている。この第１電極８３及び第２電極８４は、図１１に示すように、凹部８１ｂの底面８１ｃに所定の間隔をあけて帯状に形成されている。また、液体８５は第１電極８３及び第２電極８４に電流を注入することにより容易に気化が可能な低沸点液である。
また、第１電極８３及び第２電極８４には電源Ｅが接続されており、第１電極８３と第２電極８４との間に電圧が印加されるようになっている。なお、電源Ｅにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形となっている。また、電源Ｅには、第１電極８３及び第２電極８４に印加する電圧を時間的に変化させる制御部８０ａが設けられている。
【００４８】
まず、図１０（ａ）に示すように、時刻ｔａにおいて、電源Ｅにより、光変調板８１の第１電極８３と第２電極８４との間に電圧が印加されていない状態では、液体８５中には何も発生していない。このとき、光変調板８１より入射した光は、液体８５内を直進する。そして、図１０（ｂ）に示すように、時刻ｔｂにおいて、電源Ｅにより、光変調板８１の第１電極８３と第２電極８４との間に電圧値Ｓａの電圧が印加されると、第１電極８３と第２電極８４とは液体８５を介して導通する。このとき、液体８５を流れる電流は、液体８５の抵抗によってジュール熱を発生する。これにより、液体８５の熱が上昇し、液体８５が気化したもの、すなわち、バブル８６が発生する。このバブル８６は表面張力により曲面となる。このとき、光変調板８１に入射した光は、レンズ性能を有するバブル８６により光軸Ｏを中心に集光して射出端面８１ｄより射出される。
また、本実施形態でも第１実施形態と同様に、電源Ｅにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形としているため、時刻ｔａから時刻ｔｂの間の液体８５中に形成されるバブル８６の曲率は滑らかに（連続的に）変化している。
【００４９】
このようなスクリーン５０に、第１実施形態と同様に、反射ミラー６によって反射された光が入射する。そして、光変調板８１に入射した平行光は、図１２（ａ）に示すように、光変調板８１の第１電極８３と第２電極８４との間に電圧が印加されていない状態では、臨界角以下となるため光変調板８１を直進する。そして、光変調板８１の射出端面８１ｄから射出された光は、散乱板５４に設けられたランダムに分散されたビーズ５４ａにより拡散される。拡散された光は、保護板５５を透過して筐体２の外部側（視聴者側）に射出される。
また、光変調板８１の第１電極８３と第２電極８４との間に電圧が印加された状態では、図１２（ｂ）に示すように、液体８５中にバブル８６が発生し、光変調板８１には微小レンズ８１ａが複数形成される。これにより、光変調板８１の射出端面８１ｄから射出された光は、散乱板５４に向かって集光され、散乱板５４により拡散される。その後、拡散された光は、保護板５５を透過して筐体２の外部側（視聴者側）に射出される。
【００５０】
本実施形態に係るリアプロジェクタでは、第１実施形態のリアプロジェクタ１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のリアプロジェクタでは、可変焦点レンズとしてバブルレンズを用いているため、液体８５として低沸点液を用いればレンズが形成されるので、構成が簡易である。
なお、凹部８１ｂの底面８１ｃの電極の形状は上記に限るものではなく、図１３に示すように、円形状の電極８８ａと、電極８８ａを中心に形成されたリング状の電極８８ｂとを備えていても良い。このような構成により、電極８８ａと電極８８ｂとの間にリング状のバブルレンズが形成される。
【００５１】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図１４を参照して説明する。
第１実施形態では、可変焦点レンズとして液体レンズを用いたが、本実施形態では、液晶レンズを用いている点において第１実施形態と異なる。
【００５２】
光変調板９１には、図１４（ａ）に示すように、入射する光の焦点距離（焦点位置）を変化させる微小レンズ（可変焦点レンズ：液晶レンズ）９１ａがマトリクス状に形成可能とされている。
光変調板９１は、一対の光透過性を有する第１基板９２及び第２基板９３を備え、この第１基板９２及び第２基板９３の間に設けられた封止材９４により液晶９５が充填された構成になっている。
第１基板９２の液晶９５が設けられた側には、フレネル形状のレンズパターン領域Ｐが複数形成されている。この領域Ｐには、図１４（ｂ）に示すように、円形状の中心電極９６ａと、この中心電極９６ａの回りに、半径の異なる複数の同心円の輪帯電極９６ｂとが形成されている。一方、第２基板９３の液晶９５が設けられた側には、一面に共通電極９７が形成されている。また、これら電極９６ａ，９６ｂ，９７は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）で形成されている。形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法で基板９２，９３の全面にＩＴＯ膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によって所望の形状に形成する。また、中心電極９６ａと輪帯電極９６ｂとは引き出し電極（図示略）により電気的に接続されている。
また、中心電極９６ａと共通電極９７とには電源Ｅが接続されており、中心電極９６ａと共通電極９７との間に電圧が印加されるようになっている。なお、電源Ｅにより印加される電圧の波形は、正弦波の波形となっている。
【００５３】
電源Ｅにより、中心電極９６ａ及び輪帯電極９６ｂと共通電極９７との間に電圧が印加されていない状態では、液晶９５の配向状態は変化していないため、光変調板９１より入射した光は、液体８５内を直進する。そして、電源Ｅにより、中心電極９６ａ及び輪帯電極９６ｂと共通電極９７との間に印加する電圧が上がると、液晶９５の配向が変わるため、光変調板９１から射出される光の焦点距離は時間とともに変化する。そして、光変調板９１から射出された光は、散乱板５４に向かって集光され、散乱板５４により様々な方向に拡散される。その後、拡散された光は、保護板５５を透過して筐体２の外部側（視聴者側）に射出される。
【００５４】
本実施形態に係るリアプロジェクタでは、第１実施形態のリアプロジェクタ１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のリアプロジェクタでは、可変焦点レンズとして液晶レンズを用いているため、通常の液晶パネルの製造方法と同様の工程で作製することができるため、スクリーンの製造コストを抑えることが可能となる。
【００５５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態において、背面投射型のプロジェクタであるリアプロジェクタに本発明のスクリーンを適用した例を挙げて説明したが、フロント投射型のプロジェクタ（画像表示装置）のスクリーンに適用しても良い。
また、光変調手段として、透過型の液晶ライトバルブを用いた例を示したが、反射型の液晶ライトバルブ、及び、微小ミラーアレイデバイスを光変調手段として用いることもできる。その際には、投射光学系の構成は適宜変更される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリアプロジェクタの概略構成図である。
【図２】本発明のリアプロジェクタの投射光学系の概略構成図である。
【図３】本発明のリアプロジェクタのスクリーンの詳細を示す断面斜視図である。
【図４】本発明のリアプロジェクタのスクリーンの光変調部材と散乱部材とを模式的に示した図である。
【図５】本発明のリアプロジェクタのスクリーンの光変調部材と散乱部材とを模式的に示した拡大図である。
【図６】本発明のリアプロジェクタのスクリーンの電圧の変化による油滴の形状の変化を示す断面図である。
【図７】本発明のリアプロジェクタのスクリーンの電圧の変化によるスクリーンを通過する光の方向を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るリアプロジェクタのスクリーンの変形例を示す断面図である。
【図９】図８のリアプロジェクタの電圧の変化によるスクリーンを通過する光の方向を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るリアプロジェクタのスクリーンの一部を示す要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るリアプロジェクタのスクリーンの電極を示す断面図である。
【図１２】本発明のリアプロジェクタのスクリーンの電圧の変化による液体の形状の変化を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るリアプロジェクタのスクリーンの電極の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るリアプロジェクタのスクリーンを示す要部拡大断面図である。
【図１５】シンチレーションの原理を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…リアプロジェクタ（プロジェクタ）、１１…高圧水銀ランプ（光源装置）、４０Ｒ…Ｒ光用液晶ライトバルブ（光変調手段）、４０Ｇ…Ｇ光用液晶ライトバルブ（光変調手段）、４０Ｂ…Ｂ光用液晶ライトバルブ（光変調手段）、４６…投射レンズ（投射手段）、５０…スクリーン、５０ａ，８０ａ…制御部、５３，７１，８１，９１…光変調板（光変調部材）、５３ａ，７１ａ，８１ａ，９１ａ…微小レンズ（可変焦点レンズ）、６１…封止部材（容器）、６４…油滴、６５…電解液、８３，８４…電極、８５…液体、９２，９３…基板、９４…封止材、９５…液晶、９６ａ…中心電極、９６ｂ…輪帯電極、９７…共通電極
【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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