(57)【要約】【課題】投射像の黒表示を美しくすることができ、投射像に色ムラが発生しにくいスクリーンを提供すること。【解決手段】予めプロジェクタ本体１４の黒表示時における分光特性のデータを計測しておき、このような測定色が相殺されて黒体軌跡上に乗るように、光変調部２５の加法混色から公知の変換式でこれを相殺する減法混色を算出する。これにより、偏光板４２のＰＶＡ膜４２ｂにどのような染料を選択すれば、光変調部２５の色づきをＰＶＡ膜４２ｂの色づきによって補償することができるかを判断することができる。ＰＶＡ膜４２ｂを上記のような減法混色に対応する染料で着色すれば、プロジェクタ本体１４から透過型スクリーン１８に投射された黒表示が漆黒の黒にコントロールされる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が投射されるスクリーン本体と、
前記スクリーン本体に併設され、偏光形成用の染色剤を配合した偏光膜を有するとともに、当該偏光膜によって前記スクリーン本体に投射される画像の色づきを補償する偏光板と
を備えるスクリーン。
【請求項２】
前記スクリーン本体は、背面側から画像を投射することを目的とするものであり、前記偏光板は、前記スクリーン本体の背面に対向して配置されている請求項１記載のスクリーン。
【請求項３】
前記スクリーン本体は、観察の対象となる正面側に設けられる前面板と、当該前面板の背面側に設けられるレンチキュラレンズシートとを有する請求項２記載のスクリーン。
【請求項４】
前記スクリーン本体及び前記偏光板の背面側に、像光の前記スクリーン本体に対する入射角を調整するためのフレネルレンズ部材をさらに備える請求項２及び請求項３のいずれか一項記載のスクリーン。
【請求項５】
前記フレネルレンズ部材は、複屈折性を所定以下にしたものである請求項２から請求項４のいずれか一項記載のスクリーン。
【請求項６】
前記スクリーン本体と前記フレネルレンズ部材との間には、位相差板が配置されていない請求項２から請求項５のいずれか一項記載のスクリーン。
【請求項７】
照明光を形成する照明装置と、
前記照明装置によって形成された照明光によって照明される光変調部と、
前記光変調部からの像光を投射する投射光学系と、
前記投射光学系からの像光が投射される請求項１から請求項６のいずれか一項記載のスクリーンと
を備えるプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクション光を投射するためのスクリーン、及びこれを組み込んだプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型のスクリーンとして、フレネルレンズ部材と、レンチキュラレンズシートと、１／４波長板と、偏光板とを備えるものが存在する（特許文献１）。このスクリーンでは、フレネルレンズ部材で反射される外光が１／４波長板と偏光板とを往復する際に偏光板で吸収され、外光に起因してスクリーン上に形成される反射像を目立たなくすることができる。
【特許文献１】特開平５−１５８１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記スクリーンにおいて、各色の液晶パネルにおける最小透過光量の相対的差に起因して、黒色表示に際してスクリーンが全体に着色する場合がある。
【０００４】
また、上記スクリーンにおいて、プロジェクタ本体から投射される像光が完全な円偏光でないことに起因して、１／４波長板によって投射像に色ムラが発生する場合がある。また、像光がフレネルレンズ部材を通過する際に拡散が生じ、１／４波長板を通過する際に光路長のばらつきが生じ、投射像に色ムラが発生する場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、投射像の黒表示を美しくすることができ、投射像に色ムラが発生しにくいスクリーン、及びこれを組み込んだ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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るスクリーンは、（ａ）画像が投射されるスクリーン本体と、（ｂ）スクリーン本体に併設され、偏光形成用の染色剤を配合した偏光膜を有するとともに、当該偏光膜によってスクリーン本体に投射される画像の色づきを補償する偏光板とを備える。
【０００７】
上記スクリーンでは、スクリーン本体に併設される偏光板を構成する偏光膜によってスクリーン本体に投射される画像の色づきを補償するので、例えば黒表示に際してのスクリーンの色づきを防止できる。この際、プロジェクタ本体から供給される像光自体の色バランスを調整する必要がないので、スクリーンに投射される像の色再現性を高く維持することができる。なお、偏光板を設けることで、外光の反射を抑えることができ、投射像をより見やすいものとできる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様によれば、上記スクリーンにおいて、スクリーン本体が、背面側から画像を投射することを目的とするものであり、偏光板が、スクリーン本体の背面に対向して配置されている。この場合、スクリーンが背面投射型のもの、すなわち透過型スクリーンとなる。
【０００９】
また、本発明の別の態様によれば、スクリーン本体が、観察の対象となる正面側に設けられる前面板と、当該前面板の背面側に設けられるレンチキュラレンズシートとを有する。この場合、レンチキュラレンズシートによって、像光を適当な発散角で前面板から前方に射出させることができ、視野角が広く観察者にとって見やすい画像を形成することができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、スクリーン本体及び偏光板の背面側に、像光のスクリーン本体に対する入射角を調整するためのフレネルレンズ部材をさらに備える。この場合、スクリーンの正面側にいる観察者の方向に像光を集めることができ、スクリーンの周辺等において減光が発生することを防止できる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、フレネルレンズ部材が、複屈折性を所定以下にしたものである。これにより、プロジェクタ本体から投射される像光が完全な円偏光でない場合であっても、フレネルレンズ部材によって像光の偏光方向に変化が与えられる現象を抑制でき、投射像に色ムラ等が発生することを防止できる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、スクリーン本体とフレネルレンズ部材との間に、位相差板が配置されていない。これにより、プロジェクタ本体から投射される像光が完全な円偏光でない場合であっても、スクリーン本体とフレネルレンズ部材との間を通過する像光に偏光方向の変調が生じて色ムラ等が発生することを防止できる。
【００１３】
本発明に係るプロジェクタは、（ａ）照明光を形成する照明装置と、（ｂ）照明装置によって形成された照明光によって照明される光変調部と、（ｃ）光変調部からの像光を投射する投射光学系と、（ｄ）投射光学系からの像光が投射される上述のスクリーンとを備える。
【００１４】
上記プロジェクタでは、スクリーンの偏光膜によってスクリーンに投射される画像の色づきを補償するので、例えば黒表示に際してのスクリーンの色づきを防止でき、スクリーンに投射される像の色再現性が損なわれることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの全体構造を説明する側面図である。このプロジェクタ１０は、背面投射によって画像を表示するリアプロジェクションタイプの装置であり、筐体であるケース１２の底部にプロジェクタ本体１４を備え、ケース１２内の背面側上部に反射ミラー１６を備え、ケース１２正面に透過型スクリーン１８を備える。プロジェクタ本体１４から射出された像光は、光軸ＯＡ１に沿って後方斜め上に進行し、反射ミラー１６で前方斜め上向きの光軸ＯＡ２方向に折り曲げられて透過型スクリーン１８に設けたスクリーン部分に入射する。なお、これらプロジェクタ本体１４、反射ミラー１６、及び透過型スクリーン１８は、不図示の手段によってケース１２内に位置決めして固定されている。
【００１６】
ここで、プロジェクタ本体１４は、光源光を発生する光源装置２１と、光源装置２１からの光源光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色に分離する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によってそれぞれ照明される３つの液晶ライトバルブ（不図示）からなる光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズムである光合成光学系２７と、光合成光学系２７を経た像光を透過型スクリーン１８に投射するためのレンズ系である投射光学系２９とを備える。
【００１７】
図２は、透過型スクリーン１８の構造を概念的に説明する断面図である。透過型スクリーン１８は、スクリーン本体４１と、偏光板４２と、フレネルレンズ部材４３とを備える。これらのスクリーン本体４１、偏光板４２、及びフレネルレンズ部材４３は、適当な間隔で或いは密着して平行に重ね合わされた状態で、矩形枠状のホルダ（不図示）によって周囲から固定されている。
【００１８】
ここで、スクリーン本体４１は、正面側に設けられる前面板４１ａと、背面側に設けられるレンチキュラレンズシート４１ｂとを有する。前面板４１ａは、平板ガラス等の透過性が良く複屈折が少ない無機材料や、同様の樹脂材料で形成されている。前面板４１ａの表面には、反射防止膜を形成することもできる。レンチキュラレンズシート４１ｂは、像光を適当な発散角で射出させることができ、適当な視野角の設定によって透過型スクリーン１８の正面にいる観察者が見やすい像光すなわち画像を形成することができる。このレンチキュラレンズシート４１ｂは、透過性が良く複屈折が少ない樹脂材料に対して型押し等の熱加工を施すことによって得ることができる。なお、前面板４１ａとレンチキュラレンズシート４１ｂとは、重ね合わせるだけでも良いが、互いに接着することもできる。さらに、前面板４１ａが樹脂である場合、前面板４１ａとレンチキュラレンズシート４１ｂとを一体的に形成することもできる。また、特性が異なるレンチキュラレンズシート４１ｂを複数層設けることもできる。
【００１９】
偏光板４２は、支持体であり保護体でもある一対のＴＡＣ（トリアセチルセルロース）板４２ａ，４２ａの間に、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）膜４２ｂをサンドイッチした構造を有する。ここで、ＰＶＡ膜４２ｂは、特定の直線偏光を透過させこれに直交する偏光を吸収するといった偏光特性を有する偏光膜であり、ＰＶＡ膜４２ｂに染色剤である染料を吸着させて染色したものを特定方向に延伸したものである。偏光板４２の製造に際しては、まず一方のＴＡＣ板４２ａ上に粘着剤を介してＰＶＡ膜４２ｂを接着し、ＰＶＡ膜４２ｂにヨウ素等を主体とした染料を吸着させてＰＶＡ膜４２ｂを染色する。その後、ＰＶＡ膜４２ｂをＴＡＣ板４２ａとともに延伸し、ＰＶＡ膜４２ｂに所望の偏光特性を持たせる。最後に、他方のＴＡＣ板４２ａを粘着剤を介してＰＶＡ膜４２ｂに貼り付けることにより、一対のＴＡＣ板４２ａ，４２ａにサンドイッチされたＰＶＡ膜４２ｂからなる偏光板４２を得ることができる。以上において、ＰＶＡ膜４２ｂに吸着させる染料は、従来黒すなわち無彩色としているが、ＰＶＡ膜４２ｂの色彩を黒以外の特定有彩色に調節することによって、偏光板４２に色バランス調整機能を持たせることができる。これにより、プロジェクタ本体１４から投射される像光が黒表示状態にある場合に、黒バランスが微妙にずれて着色する現象を抑えることができる。つまり、黒表示の像光が光変調部２５のＲＧＢのアンバランス（コントラストのばらつき）によって色づいている場合であっても、このような色づきをＰＶＡ膜４２ｂの着色（薄い有彩色の付加）によって補償することができる。ＰＶＡ膜４２ｂを着色させるためには、染料としてヨウ素を用いるだけでなく、ヨウ化カリウム等を添加してその組成比を調節する。具体的な作製例について説明すると、一般的にプロジェクタ本体１４の黒は、青若しくは青紫になるので、その光を吸収する染色をＰＶＡ膜４２ｂに対して施す。プロジェクタ本体１４の表示する本来の黒表示が黒くないのは、青や若干の赤が出てくるので、加法混色で、黒が青くなったりマゼンダになったりする。これを偏光板４２等で吸収させるためには、色相関での対象色を染色すればいいことになる。青色であれば、オレンジ色、紫色であれば茶色から黄色系の染料を使って染めれば、本来の黒表示が黒くなる。
【００２０】
フレネルレンズ部材４３は、これに入射した像光をスクリーン本体４１の法線にほぼ平行に折り曲げることによって、透過型スクリーン１８の正面側にいる観察者の方向に像光を集めることができ、スクリーン本体４１周辺で減光が発生することを防止する。フレネルレンズ部材４３は、支持体４３ａと、レンズ本体４３ｂと、下地シート４３ｃとを備える。支持体４３ａは、平板ガラス等の透過性の良い無機材料や、透過性の良い樹脂材料で形成されており、複屈折が発生せず拡散効果がほとんどない。レンズ本体４３ｂは、ＵＶ硬化樹脂の型押し成形によって形成され、表面に階段状レンズの凹凸を有するが、複屈折の発生量は少ない（具体的には、位相に換算して投影面内で３０度以下程度の複屈折の分布が生じている）。下地シート４３ｃは、支持体４３ａに接着されており、レンズ本体４３ｂのＵＶ硬化樹脂に対しても接着親和性を有する。つまり、この下地シート４３ｃは、レンズ本体４３ｂを押し型から剥離し易くするために設けられているが、複屈折が発生しないことが望まれる。このため、下地シート４３ｃは、延伸によって形成されるものではなく型押しによって形成されるものとする。以上のような条件に適合する下地シート４３ｃの材料としては、例えばＪＳＲ社の商標「アートン」として販売されている樹脂がある。
【００２１】
以下、偏光板４２の具体的な作製方法と調整方法について説明する。ＰＶＡ膜４２ｂを染色する際には、例えば０．５ｇのヨウ化カリウムに０．２ｇのヨウ素を加えて溶解させ、この溶液を５００ｍｌの４％の硼酸溶液に加えることで染色液を得る。この際、ヨウ化カリウムやヨウ素等の混合比を調整することで染色液の色バランスを調整できる。
【００２２】
なお、プロジェクタ本体１４から投射される黒表示の像光は、加法混色によって形成されるものであるが、光変調部２５のＲＧＢのコントラストのばらつきに起因して色づきが生じ、その発色は黒体軌跡上に乗っていない。よって、予めプロジェクタ本体１４の黒表示時における分光特性のデータを計測しておき、このような測定色が相殺されて黒体軌跡上に乗るように、光変調部２５の加法混色から公知の変換式でこれを相殺する減法混色を算出する。これにより、偏光板４２のＰＶＡ膜４２ｂにどのような染料を選択すれば、光変調部２５の色づきをＰＶＡ膜４２ｂの色づきによって補償することができるかを判断することができる。ＰＶＡ膜４２ｂを上記のような減法混色に対応する染料で着色すれば、プロジェクタ本体１４から透過型スクリーン１８に投射され観察者に鑑賞される黒表示が美しい漆黒の黒にコントロールされる。
【００２３】
以下、透過型スクリーン１８における偏光板４２の役割について説明する。偏光板４２を設けることで、透過型スクリーン１８内部すなわちフレネルレンズ部材４３等に到達する外光が半減する。これにより、フレネルレンズ部材４３で反射された外光が透過型スクリーン１８の外部で観察される可能性を低減することができる。また、フレネルレンズ部材４３が自然に或いは意図的に光拡散又は光散乱特性を有する場合、フレネルレンズ部材４３からの反射光がスクリーン本体４１に到達する可能性をさらに低減できる。また、偏光板４２自体が光拡散又は光散乱特性を有する場合、偏光板４２によって視野角特性を改善することができる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、透過型スクリーン１８において、すなわちスクリーン本体４１からフレネルレンズ部材４３にかけて、１／４波長板等の位相差板が設けられていない。この結果、スクリーン本体４１からフレネルレンズ部材４３にかけて入射する光束が、偏光板４２と１／４波長板とを通過する際に減光されることに起因して像光に色ムラが発生する現象を回避できる。
【００２５】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００２６】
すなわち、上記実施形態では、光変調部２５が３つの液晶パネルを用いたプロジェクタ１０の例を挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
【００２７】
以上の偏光板４２において、ＴＡＣ板４２ａ，４２ａは、他の材料の基板に置き換えることができ、ＰＶＡ膜４２ｂも、他の材料の膜に置き換えることができる。
【００２８】
上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等のライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明のスクリーンを適用した場合にも、透過型のプロジェクタとほぼ同様な効果を得ることができる。なお、光変調装置は液晶ライトバルブに限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行なうリアタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロジェクタにも適用可能である。この場合、偏光板４２は、スクリーン本体４１の前面側に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの側面図である。
【図２】透過型スクリーンの構造を概念的に説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…プロジェクタ、  １２…ケース、  １４…プロジェクタ本体、  １６…反射ミラー、  １８…透過型スクリーン、  ２１…光源装置、  ２３…色分離光学系、  ２５…光変調部、  ２７…光合成光学系、  ２９…投射光学系、  ４０…本体部分、  ４１…スクリーン本体、  ４１ａ…前面板、  ４１ｂ…レンチキュラレンズシート、  ４２…偏光板、  ４３…フレネルレンズ部材
【図１】
2008020570.tif 000003
【図２】
2008020570.tif 000004