(57)【要約】【課題】投射光によるシンチレーションを確実に防止し、表示ムラやぎらつきの発生を回避することによって、高画質化を図ることのできるスクリーン、リアプロジェクタ、プロジェクションシステムおよび画像表示装置を提供する。【解決手段】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、気体もしくは液体の分散媒中に光散乱材が分散されてなる散乱体３３と、散乱体３３を流動させる流路を内部に有する散乱板３０と、散乱体３３を流路内で流動させる流動手段（ポンプ４２）と、を備えている。また、散乱板３０が、光透過性を有する材料からなり、散乱体３３を内部に流通可能な管体（チューブ３１）が配列された構成を有している。【選択図】図７
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【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、
気体または液体の分散媒中に光散乱材が分散されてなる散乱体と、
前記散乱体を流動させる流路を内部に有する散乱板と、
前記散乱体を前記流路内で流動させる流動手段と、を備え、
前記散乱板が、光透過性を有する材料からなり、前記散乱体を内部に流通可能な管体が配列されたもので構成されていることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記散乱板は、前記画像光の光軸と垂直な面内において複数本の前記管体が互いに平行に配列されてな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】
前記散乱板は、１本の前記管体が折り曲げられ、前記画像光の光軸と垂直な面内において折り曲げられた各部が互いに平行に配列されてな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】
前記散乱板は、前記画像光の光軸と垂直な面内において互いに平行に配列された前記管体からなる管体列が前記画像光の光軸に沿う方向に複数層積層されてなることを特徴とする請求項２または３に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記散乱板は、交差する方向に延びる前記管体同士が網組み構造を有してな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６】
前記管体の断面形状が円環状であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
互いに隣接する前記管体と前記管体との間に光吸収体が設けられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記散乱体が、前記散乱板と前記散乱板の外部に配置された前記流動手段との間を循環することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項９】
前記流動手段が、ポンプであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１０】
光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を変調する光変調手段と、
前記光変調素子によって変調された光が投射される請求項１ないし９のいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記光変調素子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リアプロジェクタ。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載のスクリーンと、前記スクリーンに対して画像光を投射する投射エンジンと、を備えたことを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項１２】
光を射出する光源と、
請求項１ないし９のいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記光源から射出された光を前記スクリーン上で走査する走査手段と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン、リアプロジェクタ、プロジェクションシステムおよび画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタが急速な普及を見せている。主にプレゼンテーション用途で利用されているフロント型プロジェクタの他、近年はリア型プロジェクタが大画面ディスプレイの一形態として認知度を高めつつある。プロジェクション方式の画像表示装置の最大の利点は、液晶テレビジョン、プラズマディスプレイ等の直視型ディスプレイと比べて低価格で同画面サイズの商品を提供できるところにある。しかしながら、最近は直視型においても低価格化が進んでおり、プロジェクション方式の画像表示装置にはより高い画質性能が求められている。プロジェクタは、光源から射出された光を液晶ライトバルブ等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上に拡大投射することで画像を表示する。このとき、スクリーンに画像が表示されるだけでなく、視聴者はスクリーン全面にぎらつきを見ることになる。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、あるいはシンチレーションと呼ばれている。
【０００３】
ここで、シンチレーションの発生原理について述べる。
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、光源７０から照射された光が液晶ライトバルブ（図示略）を透過してスクリーン７４に投射される。スクリーン７４に投射された投射光は、スクリーン７４に含まれる各散乱材７２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。図１４（ｂ）に示すように、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合いや弱め合いを起こすことによって、スクリーン７４と視聴者との間に明暗の縞模様（干渉縞）が現れる。この干渉縞が発生する像面Ｓに視聴者の目の焦点が合ったとき、視聴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。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視聴者にとって、スクリーン面と視聴者との間にあたかもベールやレース布、くもの巣などを張ったかのような不快感を与える。また、視聴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、鑑賞に堪えないほど大きなストレスを視聴者に与えてしまう。
【０００４】
ところで、最近のプロジェクタでは、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っている。レーザ光のコヒーレント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、コヒーレント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る。そのため、高圧水銀ランプよりも鮮明なシンチレーション（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の技術となっている。
【０００５】
このようなシンチレーションの低減対策として、以下の技術が提案されている。
特許文献１に記載の技術はスクリーンの拡散性を最適化したものであり、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、散乱層の構成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、斑の中の細かい成分（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時に人間の眼の残像特性により干渉縞が積分平均化され、干渉縞が消え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。
特許文献２には、光、電場、磁場、熱、応力等を光散乱層に付与し、光拡散層に含有されている光散乱体の形状、相対的位置関係や屈折率を時間的に変化させるスクリーンが開示されている。このように、光拡散層による散乱波の散乱分布や位相を時間的に変化させることによってシンチレーションの発生防止が期待できる。
【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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、最終散乱面の散乱状態が固定されているため、散乱面上の各点から発した光線間の干渉がなすスクリーンと鑑賞者の間の空間の光線の位相分布も固定されている。そのため、干渉斑が固定した像として視認されてしまう。よって、頻繁な視線移動がない限り、完全に干渉斑が消えるということにはならず、特に、干渉性の高いレーザ光源を具備するプロジェクタではほとんど効果を得ることができない。また、このような高散乱化による対策では、画像ボケを併発する虞があることから、高画質化を図るという本来の課題を解決することができない。
【０００７】
また、特許文献２では、光散乱体の形状や相対的位置関係、屈折率などを変化させるに至るまでに多大な駆動エネルギーを要することになる。また、上記の駆動手段を用いた場合、散乱層へのエネルギー伝達効率も低く、振動、音、不要電磁波、排熱等が発生して快適な鑑賞を阻害する虞がある。さらに、散乱層がフォーカス方向に移動してしまうような構成では画像の大きさが変化してしまう。これにより、水平方向における画像の輪郭線の位置も変わってしまい、画像ボケが生じる原因となっていた。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、投射光によるシンチレーションを確実に防止し、表示ムラやぎらつきの発生を回避することにより、高画質化を図ることのできるスクリーン、リアプロジェクタ、プロジェクションシステムおよび画像表示装置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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、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、気体または液体の分散媒中に光散乱材が分散されてなる散乱体と、前記散乱体を流動させる流路を内部に有する散乱板と、前記散乱体を前記流路内で流動させる流動手段と、を備え、前記散乱板が、光透過性を有する材料からなり、前記散乱体を内部に流通可能な管体が配列されたもので構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の構成によれば、流動手段の作用によって散乱板の流路内を散乱体が流動するため、散乱体の流動に伴い散乱板内における光散乱材の位置が刻々と変化する。このとき、散乱板上の所定の領域に照射された投射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、視認され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。これにより、スクリーンと視聴者との間に生じていた干渉縞が除去されてぎらつき感がなくなり、投射光による画像が良好に視認でき、視聴者の疲労も軽減される。また、散乱板をフォーカス方向に移動させることなく、干渉縞を除去できるため、画像ボケが生じることもない。
【００１１】
本発明では、光散乱材を含む気体状あるいは液体状の散乱体（コロイド状流体）の流動を用いるため、不快な騒音の発生が抑えられ、静粛なプロジェクションシステムを構築することができる。また、散乱体を流動させるための流動手段のパワーはそれ程大きくする必要がなく、多大なエネルギーを投入する必要がないため、省エネルギー性にも優れている。また、本発明の構成の場合、例えば散乱板自体を移動させる構成に比べると消耗部位が少ないので、耐久性に優れ、信頼性の高いものとなる。さらに、本発明では、内部に流路を有する散乱板を製作するに際し、光透過性を有する材料からなる管体を適宜配列することによって流路を容易に形成できるので、製造が簡単になり、製造コストを低減することができる。
【００１２】
前記散乱板は、前記画像光の光軸と垂直な面内において複数本の前記管体が互いに平行に配列されてなる構成としても良い。
この構成によれば、例えば同一寸法の複数の管体を用意しておき、任意の本数を並べることによって、縦横に所定の寸法を有する散乱板を製作することができるので、生産性の高いものとなる。また、管体を平行に配置した場合、複数の管体を平面内で隙間なく配置できるため、散乱体が散乱板の隅々にまで行き渡り、スクリーン全面にわたってシンチレーションを除去できる。
【００１３】
あるいは、前記散乱板は、１本の前記管体が折り曲げられ、前記画像光の光軸と垂直な面内において折り曲げられた各部が互いに平行に配列されてなる構成としても良い。
この構成によれば、１本の管体を用意しておき、その管体を折り曲げる位置や並べる列数を変えるだけで縦横に所定の寸法を有する散乱板を製作することができるので、設計の自由度の高いものとなる。また、管体を平行に配置した場合、管体の各部を平面内で隙間なく配置できるため、散乱体が散乱板の隅々にまで行き渡り、スクリーン全面にわたってシンチレーションを除去できる。
【００１４】
また、前記散乱板は、前記画像光の光軸と垂直な面内において互いに平行に配列された前記管体からなる管体列が前記画像光の光軸に沿う方向に複数層積層されてなる構成としても良い。すなわち、互いに平行に配列された管体からなる管体列が１層のみ設けられている構成に代えて、画像光の光軸に沿う方向に複数層積層した構成としても良い。
この構成によれば、各層の管体での散乱状態の変化が層数分重ね合わされるので、全体としての光の拡散状態の変化の度合いが単層の場合よりも大きくなる。その結果、シンチレーションをより確実に除去することができる。例えば、単層の場合と複数層の場合とで流動手段に同じ大きさのエネルギーを与えたときに散乱体の流速が同じであったとすると、単層よりも複数層の方が光の拡散状態の変化が大きくなる。したがって、この場合は、複数層とすることで、投入エネルギーに対するシンチレーション除去効果の効率が高いものとなる。
【００１５】
あるいは、前記散乱板は、交差する方向に延びる前記管体同士が網組み構造を有してなる構成としても良い。ここで言う「網組み構造」とは、縦糸と横糸とで布地を編むように、異なる方向に延びる管体同士が交互に入れ違いながら平面を構成する構造のことを言う。
この構成によれば、例えば可撓性を有する柔軟な管体（チューブ）を用意しておき、既存の織機等を用いて管体を編むことによって散乱板を製作することができる。また、上記の管体を複数層積層した構成と同様、シンチレーションをより確実に除去できる、という効果も得られる。
【００１６】
前記管体の形状は任意で良く、例えば断面形状が矩形環状、多角形環状であっても良いが、円環状であることが望ましい。
管体とその内部に充填された散乱体の屈折率は外界の空気の屈折率と異なるため、管体の断面形状が円環状であると、湾曲した側の方向で凸レンズ効果が生じる。この凸レンズ効果により、画像光は適度な広がり角に集中、あるいは分散して拡散し、この広がり角がスクリーンゲインを決定する。すなわち、この散乱板はあたかもレンチキュラーレンズアレイのように機能する。また、広がり角は断面形状（円の径や扁平度）を変えることによって調整が可能である。すなわち、管体の断面形状を制御することによって所望のスクリーンゲインを得ることができる。
【００１７】
また、互いに隣接する管体と管体との間に光吸収体を設ける構成としても良い。
この構成によれば、視聴者側からスクリーンに照射される屋内照明等の外光のほとんどが光吸収体で吸収される。これにより、画像光により形成される像は、高コントラストでスクリーン上に投射される。さらに、本構成を上記の凸レンズ効果を生じる管体の形状と組み合わせた場合、管体を透過した光は凸レンズ効果により集光されるため、隣接する光吸収体の間の領域を通過することができる。よって、光の利用効率の高いものとなる。
【００１８】
また、前記散乱体が、前記散乱板と前記散乱板の外部に配置された前記流動手段との間を循環する構成とすることができる。
この構成によれば、閉塞した流路が構成されることから、散乱体を連続的に循環させることができる。このように、散乱体（光散乱材）の連続した流動を確保することによってシンチレーション抑制の効果が連続的かつ長期的に持続する。
【００１９】
また、前記流動手段として、ポンプを用いることができる。
この構成によれば、散乱体を一定流量で連続的に送出することができる他、所定間隔で送出することができるなど、散乱体の諸条件、干渉縞のパターンの変化具合によって散乱体の流動状態を適宜変更することができる。
【００２０】
本発明のリアプロジェクタは、光を射出する光源と、前記光源から射出された光を変調する光変調手段と、前記光変調素子によって変調された光が投射される上記本発明のスクリーンと、前記光変調素子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。
本発明のリアプロジェクタによれば、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。
【００２１】
本発明のプロジェクションシステムは、上記本発明のスクリーンと、前記スクリーンに対して画像光を投射する投射エンジンとを備えたことを特徴とする。
本発明のプロジェクションシステムによれば、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、鑑賞者が快適に画像を鑑賞することができる。
【００２２】
本発明の画像表示装置は、光を射出する光源と、上記本発明のスクリーンと、前記光源から射出された光を前記スクリーン上で走査する走査手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の画像表示装置によれば、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】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図８を参照して説明する。
図１は本実施形態に係るリアプロジェクタの概略構成を示す斜視図である。図２は同、リアプロジェクタの側断面図である。図３は同、リアプロジェクタの投射光学系の構成を示す概略図である。図４は同、リアプロジェクタのスクリーンの斜視図である。図５（ａ）、（ｂ）は同、スクリーンを構成する散乱板の断面図である。図６は散乱板の作用を説明するための図である。図７はポンプ（流動手段）を含めたスクリーン全体の概略構成図である。図８はスクリーン全体の概略構成図の変形例である。
【００２４】
以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。また、以下の説明においては、ｘｙｚ直交座標系を設定し、このｘｙｚ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、スクリーンにおける水平方向（視聴者が見た左右方向）をｘ方向、スクリーンにおける垂直方向（視聴者が見た上下方向）をｙ方向、スクリーンの奥行き方向をｚ方向とする。
【００２５】
本実施形態に係るリアプロジェクタは、光源から射出された光を光変調素子により変調し、この変調した光をスクリーンに拡大投射するリア投射型プロジェクタである。リアプロジェクタ１は、図１に示すように、筐体２と、スクリーン３とを備えている。スクリーン３は、筐体２の前面側に取り付けられており、スクリーン３の後面側から画像光が投射され、スクリーン３の前面側に位置した視聴者が画像を鑑賞する。筐体２の前面のスクリーン３の下方にはフロントパネル４が設けられ、フロントパネル４の左右側にはスピーカ（図示略）からの音声を出力する開口部５が設けられている。
【００２６】
次に、筐体２内部の構造について説明する。
図２に示すように、筐体２内部の下方には、投射エンジン７が配設されている。投射エンジン７とスクリーン３との間の光路上には、反射ミラー８、反射ミラー９が設置されている。この構成により、投射エンジン７から出射された光がこれら２枚の反射ミラー８，９によって反射され、スクリーン３上の投射領域Ｔに対して拡大投射される。
【００２７】
次に、投射エンジン７の概略構成について図３を用いて説明する。
ただし、図３においては、図面の簡略化のため、リアプロジェクタ１の外観を構成する筐体２の図示は省略している。
投射エンジン７は、光源１１と、光源１１から出射された光を変調する光変調素子１２と、光変調素子１２により変調された光を投射する投射レンズ１３とを備えている。本実施形態においては、光変調素子１２として液晶ライトバルブ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂが用いられている。すなわち、本実施形態のリアプロジェクタ１は、いわゆる液晶プロジェクタである。
【００２８】
投射エンジン７は、図３に示すように、光源１１、ダイクロイックミラー１４，１５、反射ミラー１６，１７，１８、入射レンズ１９、リレーレンズ２０、出射レンズ２１、液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、クロスダイクロイックプリズム２２、投射レンズ１３等から構成されている。その他、光源１１から射出される光の照度分布を均一化するためのインテグレータ光学系、光源１１から射出される光の偏光状態を液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂで用いる偏光に揃える偏光変換光学系を備えていても良い。
【００２９】
光源１１は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のランプ２４と、ランプ２４の光を反射するリフレクタ２５とから構成されている。ダイクロイックミラー１４は、光源１１からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する機能を有している。ダイクロイックミラー１５は、青色光を透過させるとともに、緑色光を反射する機能を有している。よって、ダイクロイックミラー１５を透過した赤色光は反射ミラー１６で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ１２Ｒに入射される。また、ダイクロイックミラー１４で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー１５によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ１２Ｇに入射される。
【００３０】
さらに、ダイクロイックミラー１４で反射された青色光は、ダイクロイックミラー１５を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ１９、リレーレンズ２０および出射レンズ２１を含むリレーレンズ系からなる導光光学系２６が設けられている。この導光光学系２６を介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ１２Ｂに入射される。
【００３１】
各液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ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２２に入射する。このクロスダイクロイックプリズム２２は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１３によってスクリーン３上に投影され、画像が拡大表示される。
【００３２】
次に、スクリーン３の構成について説明する。
本実施形態のスクリーン３は、図４に示すように、フレネルレンズ板２９と、散乱板３０とが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２９側が筐体２の内部側に位置し、散乱板３０側が筐体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。フレネルレンズ板２９には、従来一般のものを用いることができる。このスクリーンは透過型スクリーンである。
【００３３】
散乱板３０は、水平面（ｘｚ平面）における断面構造において、図５（ａ）に示すように、１本１本が独立したチューブ３１（管体）からなるチューブアレイ３２（管体列）で構成されている。散乱板３０は、具体的には、透明樹脂製の多数のチューブ３１が互いに平行に配列されて固定されている。全てのチューブ３１が同一の径と同一の長さを有しており、端部の位置が揃えられている。各チューブ３１は、両端が開放された中空の円柱状の形状であり、内部空間（流路）に後述する散乱体３３が充填され、流通可能となっている。散乱板３０は、チューブ３１の長手方向がスクリーン３の垂直方向（視聴者が見て上下方向、ｙ方向）を向くように配置される。また、隣接するチューブ３１同士は互いに側面が接触するように配置されており、これらチューブ３１の間の間隙には光吸収体３４が埋め込まれている。光吸収体３４が埋め込まれているのは散乱板３０の片面側であって、他の片面には光吸収体３４が埋め込まれていない。光吸収体３４は、光吸収性の高い材料、例えば黒色樹脂から構成されている。
【００３４】
散乱板３０は、光吸収体３４が設けられた側の面が光射出側、光吸収体３４が設けられていない側の面が光入射側に向くように配置される。また、散乱板３０の光射出側の面において、光吸収体３４は、断面形状における複数の円の頂部を通る平面まで一杯に埋め込まれているわけではなく、円の頂部は光吸収体３４が存在しない開口部３４ａとなっている。仮に光吸収体３４を上記の円の頂部を通る平面まで一杯に埋め込んだとしたら、光射出側の開口部３４ａがなくなってしまい、光が射出できないからである。よって、本実施形態の場合、開口部３４ａは、スクリーンの上下方向を向く縦長のストライプ状となる。この光吸収体３４は、屋内照明光等の外光の反射を低減することで高コントラスト化を図るためのものである。
【００３５】
上記のチューブアレイ３２の上端と下端は、図７に示すように、上蓋３６と下蓋３７とで閉塞されている。上蓋３６と下蓋３７は、内部に散乱体の流通空間を持っており、上記のチューブアレイ３２の上下の開放端を外から密閉するものである。また、上蓋３６は、図７における左から２本目と３本目のチューブ３１の間、左から４本目と５本目のチューブ３１の間、…というように、チューブ１本おきに仕切板３８を有している。一方、下蓋３７は、図７における左から１本目と２本目のチューブ３１の間、左から３本目と４本目のチューブ３１の間、…というように、チューブ１本おき、かつ上蓋３６と互い違いになる位置に仕切板３９を有している。なお、チューブアレイ３２と上蓋３６、下蓋３７との間に、散乱体３３の漏出を防止するためにパッキン（図示せず）等を介装させても良い。
【００３６】
下蓋３７の両端部には散乱体３３の流入口３７ａ、排出口３７ｂがそれぞれ設けられ、流入口３７ａ、排出口３７ｂにはパイプ４０，４１がそれぞれ接続されて散乱体３３の流路となるとともに、流路の途中にはポンプ４２（流動手段）が設置されている。ポンプ４２は散乱体３３を流動させるためのものであり、ポンプ４２による流動は一巡循環であっても良いし、往復循環であっても良い。したがって、ポンプ４２は、ロータリーポンプであっても良いし、ピストンとシリンダを有して加減圧動作を行う往復ポンプであっても良い。特にロータリーポンプは、静粛性の点で優れている。
【００３７】
以上の構成により、図７の左端の流入口３７ａから散乱板３０の内部に流れ込んだ散乱体３３は、上方に流れ、左端のチューブ３１の上端で折り返した後、下方に向けて流れ、左から２本目のチューブの下端で折り返し、上方に向けて流れ、…というように、全体として左から右に向かうジグザグな一筆書き状の流動を繰り返した後、右端の排出口３７ｂから排出される。このようにして、スクリーン内の隅々まで散乱体を行き渡らせることができるので、スクリーン上の全面でシンチレーションの低減効果が得られる。さらに、閉塞した流路となっていることから、ポンプ４２によって散乱体３３（光拡散粒子）の連続的な流動が可能となる。
【００３８】
散乱体３３は、例えば、水等の分散媒中に球状の光散乱粒子（光散乱材）を均一に分散してなるコロイド状流体であり、分散媒の移動に伴って光散乱粒子が移動可能となっている。光散乱粒子としては、酸化ケイ素、アルミナ、炭酸カルシウム、ガラスビース、アクリル樹脂系等の共重合体、またはシリコーン樹脂系等の非晶質の有機系材料が好適に用いられる。あるいは、油脂を乳化して水に分散させたもの（エマルジョン）などでも良く、分散相および分散媒がそれぞれ気体、液体、固体の場合で様々なものが考えられる。また、これら微粒子の粒径、分散密度、質量、ならびに分散媒の粘性等は所望とする特性に合わせて適宜設定すればよい。
【００３９】
上記の散乱板３０を製造する際には、例えば以下の方法を用いることができる。まず最初に、透明樹脂製の多数のチューブ３１を任意の方法により互いに平行に整列させた後、チューブ３１を接着もしくは融着して大判のシート状のチューブアレイ３２を作製する。その後、１つのスクリーンとして適切な大きさに切り出し、所定の寸法を有するチューブアレイ３２とする。その後、チューブアレイ３２の両開放端に、別途作製しておいた上蓋３６、下蓋３７をそれぞれ固定する。次に、作製したチューブアレイ３２の一面に未固化状態の黒色樹脂を盛り、へら状の用具を用いてスキニングする。スキニングの際に付加する押圧力を制御することによって、隣接するチューブ３１の隙間の奥側に黒色樹脂が入り込み、チューブ３１の頂部の所定の領域は黒色樹脂で覆われないようにする。このようにして、光吸収体３４を形成することができる。あるいは、黒色樹脂を一旦チューブアレイ３２の全面に塗布した後、研磨等の方法で黒色樹脂の一部を除去し、チューブ３１の頂部の所定の領域のみを露出させるようにしても良い。
【００４０】
上記構成のスクリーン３は、上述したように、散乱板３０のチューブ３１の長手方向が垂直方向（ｙ方向）を向くように組み付けられる。そして、図５（ｂ）に示すように、散乱板３０のチューブ３１の内部には散乱体３３が充填され、さらにこれが流動している。このとき、散乱体３３中の光散乱粒子は、それぞれが散乱中心となって２次波源となる。そこで、図６に示すように、このスクリーン３に投射エンジン７から光を投射すると、散乱体３３の流動に伴って移動する光散乱粒子によって、スクリーン３の所定の場所における投射光の散乱状態が時間を追って様々に変化する。すると、投射光による干渉縞が動いたり、干渉縞のパターンが複雑に変化し、その結果、視聴者の眼の残像効果（残像特性）によって干渉縞が積分平均化され、効果的にシンチレーションが低減する。
【００４１】
さらに、散乱板３０内部の散乱体３３の屈折率は空気の屈折率と異なるため、散乱板３０の断面が円形であることによって曲率を持った方向（スクリーンの左右方向、ｘ方向）に対して凸レンズ作用が生じる。図５（ｂ）に示すように、散乱板３０の光射出側のチューブ３１の頂部には光吸収体のない開口部３４ａが形成されているが、上記の凸レンズ作用によって投射光Ｌが集光されて開口部３４ａを通過することができる。また、凸レンズ作用によって、投射光Ｌは適度な広がり角の範囲内に集中、あるいは分散して拡散する。この広がり角はスクリーンゲインを決定する。また、この広がり角は、チューブ３１の断面形状（径や円の扁平度）によって調整が可能である。すなわち、散乱板３０のチューブ３１の断面形状を制御することで所望のスクリーンゲインを得ることができる。以上のことから、本実施形態のスクリーン３では、散乱板３０がレンチキュラレンズアレイと同様の作用を有することになり、レンチキュラレンズアレイが不要になる。このように、本実施形態の散乱板３０は、スクリーンゲイン制御とともに外光除去機能も備えているため、実用性が高いものとなる。
【００４２】
ところで、人間の眼の残像特性は人によって様々であるが、通常の室内の明るさにおける残像時間は凡そ２０ｍｓであるとされている。そのため、光散乱粒子の位置変化が人間の眼の残像時間以上の速さとなるよう、ポンプ４２により散乱体３３の流動を促すことによって、光散乱粒子をそのブラウン分子運動よりも高速かつ連続的に移動させることが可能となる。これに伴い、投射光が流動する散乱体３３中の光散乱粒子によって散乱、回折し、これによって生成される干渉縞のパターンが様々に変化するのである。すると、視覚の反応時間内で干渉縞が平均化され、その結果、視聴者は、回折光の輝度が均一になり、あたかも光の干渉が生じていないかのように認識する。
【００４３】
このようにして、視聴者に干渉縞が認識されなくなり、画像のぎらつき感が抑制される。これはシンチレーションが低減したことを意味し、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。さらに、ポンプ４２によって散乱体３３が常時循環されることから、シンチレーション除去効果を確実かつ長期的に維持することができる。したがって、スクリーン全体が均一な輝度を有し、明暗ムラのない高品位な画像を得ることができる。そのため、視聴者のストレスが軽減され、長時間の鑑賞でも疲労することがなくなる。なお、干渉縞が一定のパターンで変化しなかったとしても、最も大きなピッチの干渉縞が視覚の反応時間を超えて動く速度となっていれば、シンチレーションの低減に十分な効果を得ることができる。また、散乱板３０のフォーカス方向（ｚ方向）の移動がないため、画像ボケが生じることもない。
【００４４】
本実施形態では、内部に流路を有する散乱板３０を製作するに際し、光透過性を有する材料からなるチューブ３１を配列することで細い流路構造を容易に形成できるので、製造が簡単になり、製造コストを低減することができる。特に本実施形態で用いた樹脂製チューブは、サプライヤが多いため入手しやすく、安価であるという利点もある。また、小出力のポンプ４２によって散乱体３３を流動させるだけでも光散乱粒子を比較的高速に移動させることができる。本実施形態の場合、特に散乱板３０内で散乱体３３が一筆書き状に連続して流動する構成となっているため、上記の効果が顕著である。このため、スクリーン３自体を動かす必要もなく、低エネルギー、低騒音でシンチレーションが効果的に低減される。よって、コスト性、省エネルギー性、静粛性に優れたリアプロジェクタを実現することが可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態では、複数のチューブ３１を配列したチューブアレイ３２を備え、散乱体３３が一筆書き状に流動する散乱板３０を構成する例を示したが、この構成に代えて、同様のチューブアレイを用いて流動の形態が異なる散乱板を構成することもできる。図８に示す散乱板４５も、図７の散乱板３０と同様、複数のチューブ３１を配列したチューブアレイ３２を備え、その上下の開放端を上蓋４６と下蓋４７で閉塞したものである。ところが、本例の上蓋４６、下蓋４７は、図７の上蓋３６、下蓋３７と異なり、仕切板３８，３９を有しておらず、内部に一体の空間を有しているのみである。そして、図８における上蓋４６の左側面に散乱体３３の流入口４６ａが設けられ、下蓋４７の右側面には散乱体３３の排出口４７ｂが設けられ、これら流入口４６ａ、排出口４７ｂにはパイプ４０，４１がそれぞれ接続され、流路の途中にポンプ４２（流動手段）が設置されている。
【００４６】
図８の構成においては、散乱板４５の左上の流入口４６ａから流入した散乱体３３が上蓋４６の内部を左から右に流動しつつ、各チューブ３１の上端からチューブ３１内に流入し、チューブ３１の下端に向けて流動した後、下端から下蓋４７の内部に流出し、下蓋４７の内部を左から右に流動して散乱板４５の右下の排出口４７ｂから排出される。すなわち、図７の散乱板３０は、複数本のチューブ３１が直列に接続された形態であったのに対し、本構成の散乱板４５は、複数本のチューブ３１が並列に接続された形態である。本構成の散乱板４５においても、図７の散乱板３０と同様の効果を奏することができ、この散乱板４５を備えたスクリーン３はシンチレーションを効果的に抑制することができる。
【００４７】
また、上記のようなチューブアレイ３２を用いた散乱板の他、１本のチューブにより散乱板を構成しても良い。この種の散乱板は、例えば、柔軟性を有する１本の長い透明樹脂製のチューブを屈曲または湾曲させて平面状に配置し、隣接する部分を固定することにより構成することができる。具体的な製造方法の一例として、例えばボビンに巻いた状態の柔軟な樹脂チューブをボビンから引き出しつつ、往復運動する挟み板状の型の空隙に移し取っていくことによって、樹脂チューブを連続したＳ字状に屈曲させた状態とする。その後、チューブの隣接する部分を接着もしくは融着してシート状とした後、チューブの端部をパイプに連結可能な状態に処理すればよい。
【００４８】
上記構成の散乱板においても、散乱体を一筆書き状に流動させることができ、図７の散乱板と同様の効果を奏することができ、シンチレーションを効果的に抑制することができる。また、製造の際には、長尺のチューブを折り曲げたり、湾曲させて保持する作業に多少手間が掛かるものの、図７、図８の散乱板のような上蓋、下蓋が不要であり、少ない部品点数で製造が可能である。
【００４９】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図９、図１０を用いて説明する。
本実施形態のリアプロジェクタの基本構成は第１実施形態と同様であり、スクリーンの散乱板の構成が第１実施形態と異なるのみである。よって、以下では、図９、図１０を用いてスクリーンの構成のみを説明することとする。
図９（ａ）、（ｂ）は本実施形態の散乱板を示す斜視図であって、図９（ａ）は光入射側から見た図、図９（ｂ）は光射出側（視聴者側）から見た図である。
【００５０】
本実施形態の散乱板は、第１実施形態と同様、各々が独立したチューブを複数本配列させたチューブアレイを有している。ただし、第１実施形態の散乱板３０がチューブアレイ３２を１組のみ用いているのに対し、図９（ａ）に示すように、本実施形態の散乱板５０は、２組のチューブアレイ３２ａ，３２ｂを光の透過方向（スクリーンの奥行き方向、ｚ方向）に積層している点が異なっている。
【００５１】
また、光入射側のチューブアレイ３２ａは、各チューブ３１の長手方向がスクリーン３の左右方向に一致するように配置され、光射出側のチューブアレイ３２ｂは、各チューブ３１の長手方向がスクリーン３の上下方向に一致するように配置されている。すなわち、これら２組のチューブアレイ３２ａ，３２ｂは、各組のチューブ３１の延在方向が互いに直交するように配置されている。図９（ａ）中の矢印は散乱体の流動する方向を示している。この構成により、本実施形態の散乱板５０は、後述する２重レンズ作用を奏することとなる。なお、図９、図１０では図面を見やすくするため、各組のチューブアレイ３２ａ，３２ｂにおいて隣接するチューブ３１を間隔をあけて示したが、必ずしも間隔をあける必要はなく、第１実施形態と同様、隣接するチューブ３１を密着させた構成として良い。
【００５２】
また、隣接するチューブ３１の間には、外光除去機能を奏する光吸収体３４が配置されている。第１実施形態では光吸収体３４がチューブ３１の形状に沿って細長く充填され、細長いストライプ状の開口部３４ａが設けられていたのに対し、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、平面的に見てチューブ３１とチューブ３１が交差する格子点に円形のピンホール状の開口部３４ｂが設けられている。したがって、本実施形態の散乱板５０は、光吸収体３４の複数の開口部３４ｂが格子状に配置されたものになる。
【００５３】
上記構成の散乱板５０を製造する際には、例えば第１実施形態で用いたチューブアレイを単純に２層重ねることによって製造することができる。あるいは、２倍の大きさを持つチューブアレイを半分に折り曲げて製造することもできる。後者の製造方法は、特に流動の形態が一筆書き型となる散乱板の場合に有効である。その後、光吸収体３４の形成には、チューブアレイの一面に未固化状態の黒色樹脂を盛り、スキニングする。スキニングの際に付加する押圧力を制御することによって、隣接するチューブの隙間の奥側に黒色樹脂が入り込み、チューブの格子点の円形の領域は黒色樹脂で覆われないようにすればよい。あるいは、黒色樹脂を一旦チューブアレイの全面に塗布した後、研磨等の方法で黒色樹脂の一部を除去し、開口部を形成しても良い。あるいは、感光性を有する（または光吸収による化学変化を伴う）黒色樹脂を用い、チューブのレンズ機能により集光された光のエネルギーを用いて、格子点のみ黒色樹脂を除去するような方法を採っても良い。
【００５４】
本実施形態のスクリーン３においても、図１０に示すように、このスクリーン３に投射エンジン７から光を投射すると、散乱体３３の流動に伴って移動する光散乱粒子によって、スクリーン３の所定の場所における投射光Ｌの散乱状態が時間を追って様々に変化する。これにより、投射光Ｌによる干渉縞が動いたり、干渉縞のパターンが複雑に変化し、その結果、視聴者の眼の残像効果（残像特性）によって干渉縞が積分平均化され、効果的にシンチレーションが低減する。特に本実施形態の場合、チューブアレイ３２ａ，３２ｂが２層であるため、散乱状態の変化がより大きくなり、シンチレーションをより確実に除去することができる。
【００５５】
また、散乱板５０の屈折率は空気の屈折率と異なるため、散乱板５０を構成するチューブ３１の円形の断面の効果によって、曲率を持った方向に対して凸レンズ作用が生じる。ここで、本実施形態においては、互いに直交する方向（スクリーン３の左右方向および上下方向）に曲率を持つ２本のチューブ３１が格子点において積層された状態となっているため、スクリーン３の左右方向、上下方向の双方に集光される、いわゆる２重レンズ作用を奏することとなる。したがって、適度な屈折があれば、投射光Ｌは集光されて、格子点に位置が一致している光吸収体３４のピンホール状の開口部３４ｂを通過することができる。
【００５６】
また、凸レンズ作用によって、投射光Ｌは適度な広がり角の範囲内に集中、あるいは分散して拡散する。この広がり角はスクリーンゲインを決定する。また、この広がり角は、チューブ３１の断面形状（径や円の扁平度）によって調整が可能である。すなわち、２組のチューブアレイ３２ａ，３２ｂ間の押圧力や成型時の加工により各チューブ３１の断面形状を制御することで、総合的に所望のスクリーンゲインを得ることができる。以上のことから、本実施形態のスクリーン３では、スクリーンゲイン制御とともに外光除去機能も備えることとなり、実用性が高いものとなる。
【００５７】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図１１、図１２を用いて説明する。
本実施形態のリアプロジェクタの基本構成は第１実施形態と同様であり、スクリーンの散乱板の構成が第１、第２実施形態と異なるのみである。よって、以下では、図１１、図１２を用いてスクリーンの構成のみを説明することとする。
【００５８】
本実施形態の散乱板は、第１、第２実施形態と同様、各々が独立したチューブを複数本配列させたチューブアレイを有している。ただし、第２実施形態の散乱板がチューブアレイを２層積層させたのに対し、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の散乱板６０は、交差する方向に延びるチューブ３１，３１同士が網組み構造を有している。すなわち、縦糸と横糸とで布地を編むように、直交する方向に延びるチューブ３１同士が交互に入れ違いながら平面を構成している。また、本実施形態の場合も第２実施形態と同様、ピンホール状の開口部３４ｂを有する光吸収体３４を備えた構成としても良い。これにより、スクリーンの高コントラスト化を図ることができる。
【００５９】
本実施形態においても、シンチレーションを確実に除去できる効果、凸レンズ作用によるスクリーンゲイン制御の効果等、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の場合、例えば可撓性を有する柔軟なチューブを用意しておき、布地用織機を用いてチューブを編むことによって散乱板６０を製作することができる。したがって、例えば既存の織機等の遊休設備を有効利用することができ、製造コストを削減することができる。この場合、織機のテンションによって格子点でのチューブの扁平度が制御可能であり、所望のスクリーンゲインを得ることができる。
【００６０】
［第４の実施の形態］
以下、第４の実施の形態について図１３を参照して説明する。
本実施形態は、液晶ライトバルブ等の光変調素子を用いず、走査部を用いた画像表示装置である。なお、スクリーンの構成は、上記第１実施形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６１】
図１３は、リアプロジェクタ１２０（画像表示装置）の概略構成を示す断面図である。
本実施形態のリアプロジェクタ１２０は、図１１に示すように、レーザ光を射出する光源１０２と、コリメート光学系１０４とビーム整形光学系１０５とを含むレンズ光学系１０３と、入射されたレーザ光を２次元方向に走査するスキャナ８２（走査手段）と、走査された光を拡大投射する投射レンズ１１４と、投射された光をスクリーン３に向けて反射する反射ミラー１０９と、駆動部１０７を備えている。光源１０２は、赤色のレーザ光を射出する赤色レーザダイオード１０２Ｒと、緑色のレーザ光を射出する緑色レーザダイオード１０２Ｇと、青色のレーザ光を射出する青色レーザダイオード１０２Ｂとを有する。
【００６２】
レーザダイオード１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂから出射されたレーザ光は、レンズ光学系１０３を介してスキャナ８２に入射する。入射したレーザ光は、スキャナ８２により２次元方向にスキャン（走査）され、投射レンズ１１４、反射ミラー１０９を介してスクリーン３に投射される。このようにして、本実施形態のリアプロジェクタ１２０は、光源１０２から射出されたレーザ光をスキャナ８２によりスクリーン３上で走査させることにより画像を形成するようになっている。
【００６３】
本実施形態のようにレーザ光源を用いたスキャン型のリアプロジェクタ１２０においても、上記実施形態のスクリーン３を用いているので、上記実施形態と同様の作用効果が得られ、効果的にシンチレーションを低減させることができる。
【００６４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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、上記実施形態では散乱板を構成するチューブとして断面形状が円環状のものを用いたが、レンズ作用は得られなくなるものの、矩形環状、多角形環状のチューブを用いることもできる。この場合には、スクリーンゲインや視野角の制御の目的でレンチキュラレンズアレイを散乱板の前面（視聴者側）に付加しても良い。また、上記実施形態では、隣接するチューブ同士を平行に配置し、全てのチューブを隙間なく配置し、散乱板の全面を散乱体がくまなく流動する構成としたが、必ずしも複数のチューブを平行に配置する必要はなく、極端に言えば、チューブの長手方向がランダムな方向を向くように配置しても良い。
【００６５】
その他、上記実施形態で例示した流路、ポンプ等の散乱体を流動させる手段等の具体的な構成については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。また、リアプロジェクタ全体についても、光変調素子として液晶ライトバルブを用いたものの他、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子等の反射型光変調素子を用いたものに本発明を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態のリアプロジェクタの構成を示す斜視図である。
【図２】同、リアプロジェクタの側断面図である。
【図３】同、リアプロジェクタの投射エンジンの光学系の概略構成図である。
【図４】同、リアプロジェクタのスクリーンを分解した状態を示す斜視図である。
【図５】同、スクリーンを構成する散乱板の断面図である。
【図６】同、散乱板の作用を説明するための図である。
【図７】ポンプ（流動手段）を含めたスクリーン全体の概略構成図である。
【図８】同、スクリーン全体の概略構成図の変形例である。
【図９】本発明の第２実施形態の散乱板を示す斜視図である。
【図１０】同、散乱板の作用を説明するための図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の散乱板を示す斜視図である。
【図１２】同、散乱板の作用を説明するための図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の画像表示装置を示す断面図である。
【図１４】シンチレーションの発生原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１２０…リアプロジェクタ（画像表示装置）、３…スクリーン、７…投射エンジン、１２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調素子）、１３…投射レンズ、２９…フレネルレンズ板、３０，４５，５０，６０…散乱板、３１…チューブ（管体）、３２，３２ａ，３２ｂ…チューブアレイ（管体列）、３３…散乱体、３４…光吸収体、４２…ポンプ（流動手段）。
【図１】
2008003202.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008003202.tif 000005
【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】
2008003202.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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