(57)【要約】【課題】複雑な構造を有することなくコントラストの改善が可能な透過型のスクリーンを実現する。【解決手段】画像光Ｌの進行方向にしたがって順にフレネルレンズ１１、画像光Ｌの波長領域の光を主に透過する選択透過膜１３、可視波長領域の光を５０〜７０％吸収する吸収層１４、拡散層１５を配置してスクリーン１を構成する。選択透過膜１３は基板上に高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した光学多層膜であり、かつ高屈折率層からなるスペーサー層を高屈折率層と低屈折率層の交互層からなる反射鏡で挟み込んだ構造を有する。スペーサー層の光学膜厚ＮＤは、透過すべき波長λに対して、ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ、又はＮＤ＝ｎλを満たすよう設定する。【選択図】        図１
2004219900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、
前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を備えたことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記選択透過膜が、前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項３】
前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項２記載のスクリーン。
【請求項４】
前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする請求項３記載のスクリーン。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【請求項５】
前記高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする請求項３記載のスクリーン。
【請求項６】
前記低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする請求項３記載のスクリーン。
【請求項７】
背面からの前記選択透過膜の透過光及び前面からの入射光を所定の吸収率で吸収する吸収層を備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項８】
前記吸収層の吸収率が５０〜７０％であることを特徴とする請求項７記載のスクリーン。
【請求項９】
前記吸収層が、Ｎｄフィルターを含むことを特徴とする請求項７記載のスクリーン。
【請求項１０】
投射される画像光を平行光にして前記選択透過膜に入射させるフレネルレンズを備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項１１】
前記選択透過膜の透過光を散乱する拡散層を備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項１２】
前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項１３】
赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有する選択透過膜を備えたことを特徴とする光学膜。
【請求項１４】
前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項１３記載の光学膜。
【請求項１５】
前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、赤色光、緑色光及び青色光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする請求項１４記載の光学膜。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【請求項１６】
前記高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする請求項１４記載の光学膜。
【請求項１７】
前記低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする請求項１４記載の光学膜。
【請求項１８】
特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜がレンズ表面に成膜されていることを特徴とするメガネ。
【請求項１９】
前記選択透過膜が、前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする請求項１８記載のメガネ。
【請求項２０】
前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項１９記載のメガネ。
【請求項２１】
前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする請求項２０記載のメガネ。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【請求項２２】
前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項１８記載のメガネ。
【請求項２３】
画像光の照射により画像を表示するスクリーンの製造方法において、
基板上に、前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を形成する工程
を含むことを特徴とするスクリーンの製造方法。
【請求項２４】
前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項２３記載のスクリーンの製造方法。
【請求項２５】
前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする請求項２４記載のスクリーンの製造方法。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【請求項２６】
前記選択透過膜が形成された基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項２３記載のスクリーンの製造方法。
【請求項２７】
他の基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程と、
前記選択透過膜が形成された基板と前記吸収層が形成された基板を貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする請求項２３記載のスクリーンの製造方法。
【請求項２８】
前記吸収層の吸収率が５０〜７０％であることを特徴とする請求項２６又は２７記載のスクリーンの製造方法。
【請求項２９】
前記選択透過膜と吸収層との積層体の選択透過膜側にフレネルレンズを設置する工程を含むことを特徴とする請求項２６又は２７記載のスクリーンの製造方法。
【請求項３０】
前記選択透過膜と吸収層との積層体の吸収層側に拡散層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２６又は２７記載のスクリーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高コントラストの画像を表示可能な透過型のスクリーン及びその製造方法と、このスクリーンに有効な光学膜と、この光学膜をコーティングしたメガネに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、会議等では発表者が資料を提示する手段として、オーバーヘッドプロジェクタやスライドプロジェクタが広く用いられ、一般家庭ではビデオプロジェクタや動画フィルムプロジェクタが普及しつつある。これらプロジェクタ装置では、光源から出力された光がライトバルブ（Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ）により空間的に変調されて画像光とされ、この画像光がレンズ等の照明光学系を通じて投影用スクリーン上に投影される。
【０００３】
この種のプロジェクタ装置には、カラー画像を表示させることができるものがあり、光源として三原色である赤色（Ｒｅｄ＝Ｒ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ＝Ｇ）、青色（Ｂｌｕｅ＝Ｂ）を含んだ白色光を発するランプが用いられ、ライトバルブとしては透過型の液晶パネルが用いられている。このプロジェクタ装置では、光源から出射された白色光が、照明光学系によって赤色光、緑色光および青色光の各色の光線に分離され、これら光線が所定の光路に収束される。これら光束が液晶パネルにより画像信号に応じて空間的に変調され、変調された光束が光合成部によってカラー画像光として合成され、合成されたカラー画像光が投影レンズにより投影用スクリーンに拡大投射される。
【０００４】
また、最近、カラー画像を表示させることが可能なプロジェクタ装置として、光源に狭帯域三原色光源、例えばＲＧＢ三原色の各色の狭帯域光を発するレーザ発振器を用い、ライトバルブに回折格子型ライトバルブ（ＧＬＶ：Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ）を用いた装置が開発されている。このプロジェクタ装置では、レーザ発振器により出射された各色の光束が、画像信号に応じてＧＬＶにより空間的に変調される。このように変調された光束は、前述したプロジェクタ装置と同様にして、光合成部によってカラー画像光として合成され、この合成されたカラー画像光が投影レンズにより投影用スクリーンに拡大投射される。
【０００５】
ところで、プロジェクタ装置に用いられる投影用スクリーンは、その背面側から投影光を照射して前面側から見る透過方式と、前面側から投影光を照射しその反射した光を前面側から見る反射方式とに分けられる。いずれの方式においても、視認性の良好なスクリーンを実現するために、明るくて、かつ、コントラストの高い画像を得ることが望まれている。
【０００６】
図８は従来の背面投射型表示装置の一例を示すもので、符号１０１はプロジェクタ装置である映像投射部、１０２は透過型スクリーン、１０３は反射ミラーである。この背面投射型では、透過型スクリーン１０２は、図９にも示すように、従来フレネルレンズ１０４とレンチキュラーレンズ１０５によって構成される。この構成による背面投射型表示装置においては、映像投射部１０１からの投射映像光Ｌはフレネルレンズ１０４により平行光となり、更に、レンチキュラーレンズ１０５によって左右に拡散される。このように、従来の背面投射型表示装置では、映像投射部１０２からの投影映像光Ｌは透過型スクリーン１０２に拡大投射されるようになっている。すなわち、観察者は、透過型スクリーン１０２の透過光として投影画像の観察を行なう。
【０００７】
しかしながら、上述した背面投射型表示装置は、一般に明るい部屋で用いられることが多く、この場合、室内照明等の外光がレンチキュラーレンズの表面で反射され、これがスクリーンからの出射映像光と共に観察されることから画像のコントラストが低下してしまう問題点が生じていた。
【０００８】
この対策として、例えば、レンチキュラーレンズ前面に別途スモーク板を設け、外光の一部を吸収させることが行なわれ、これによりコントラストの低下を抑制することが採られているが、構成が複雑であるとともに根本的な解決に至っていない。
【０００９】
また、レンチキュラーレンズにおいて、黒レベルを下げるためにレンズ素子間にブラックストライプを設ける場合があるが、十分なレンズ効果をもたせるためには一定間隔以下にブラックストライプを形成できないことから、投射された画像のコントラスト向上に限界があるだけでなく、解像度が低いという問題もある。
【００１０】
一方、本発明者らは、透過型スクリーンのコントラスト向上に有効な光学膜を求めて研究を重ねた結果、屈折率の異なる層を交互に積層することによって、三原色波長域光のようなプロジェクタ光の波長領域の光を主に透過する選択透過膜が得られることを見出した。屈折率の異なる層を交互に積層した積層構造は各種文献にあるが（例えば、特許文献１〜４参照。）、上記選択透過特性を有するものは未だ提示されていない。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−２０７２５３号公報
【特許文献２】
特許第２６６１９１９号公報
【特許文献３】
特開平１１−２８７９０８号公報
【特許文献４】
特開２００２−２３０６８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の透過型スクリーンにおいては、外光がスクリーン表面で反射され、画像のコントラストが低下するという問題があり、それに対して従来なされた対策においても、解決すべき問題があった。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題点に対処してなされたもので、画像光の波長領域の光を主に透過する選択透過膜を用いて、複雑な構造を有することなくコントラストの高い画像を表示することができるスクリーン及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、三原色波長領域の光を透過し、それ以外の可視波長領域の光を反射する選択透過膜を備えた光学膜及びメガネを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、選択透過膜が、特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２のスクリーンにおいて、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３のスクリーンにおいて、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【００１８】
請求項５の発明は、請求項３のスクリーンにおいて、高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項３のスクリーンにおいて、低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１〜６の発明においては、選択透過膜が画像光の波長領域の光を主に透過して、それ以外の可視波長領域の光を含む外光の進入を排除するため、コントラストの良好な画像を表示することが可能となる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、背面からの選択透過膜の透過光及び前面からの入射光を所定の吸収率で吸収する吸収層を備えたことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７のスクリーンにおいて、吸収層の吸収率が５０〜７０％であることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項７のスクリーンにおいて、吸収層が、Ｎｄフィルターを含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項７〜９の発明においては、吸収層の画像光の透過光量と比較して、スクリーン表面での外光の反射光量を吸収層により大幅に低減することが可能となり、容易にコントラストの改善が可能となる。
【００２２】
請求項１０の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、投射される画像光を平行光にして選択透過膜に入射させるフレネルレンズを備えたことを特徴とする。これにより、画像光の入射角が大きくなるスクリーン周辺部の輝度の低下を防ぐことが可能となる。
【００２３】
請求項１１の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、選択透過膜の透過光を散乱する拡散層を備えたことを特徴とする。これにより、視認性の良好な広視野角の画像表示が可能となる。
【００２４】
請求項１２の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする。これにより、コントラストの良好なカラー画像が表示可能となる。
【００２５】
請求項１３の発明は、光学膜において、赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有する選択透過膜を備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１４の発明は、請求項１３の光学膜において、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【００２７】
請求項１５の発明は、請求項１４の光学膜において、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、赤色光、緑色光及び青色光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【００２８】
請求項１６の発明は、請求項１４の光学膜において、高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする。
請求項１７の発明は、請求項１４の光学膜において、低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項１３〜１７の発明においては、赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域の光を主に透過させるフィルターとなるため、カラー画像を表示するシステム等においてコントラストの向上に有効に用いることが可能となる。
【００３０】
請求項１８の発明は、メガネにおいて、特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜がレンズ表面に成膜されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１９の発明は、請求項１８のメガネにおいて、選択透過膜が、特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする。
請求項２０の発明は、請求項１９のメガネにおいて、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【００３２】
請求項２１の発明は、請求項２０のメガネにおいて、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【００３３】
請求項２２の発明は、請求項１８のメガネにおいて、特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする。
【００３４】
請求項１８〜２２の発明においては、目に届く光は主に三原色波長領域のような特定波長領域の光のみとすることができ、カラー画像の特定波長領域の光からなる映像を高コントラストで鑑賞可能となる。
【００３５】
請求項２３の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンの製造方法において、基板上に、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００３６】
請求項２４の発明は、請求項２３のスクリーンの製造方法において、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【００３７】
請求項２５の発明は、請求項２４のスクリーンの製造方法において、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする。
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ          …（１）
ＮＤ＝ｎλ                  …（２）
（式中、ｎは自然数を示す。）
【００３８】
請求項２３〜２５の発明においては、基板上に画像光の波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を容易に形成することができ、選択透過膜を備えたスクリーンを容易に製造可能となる。
【００３９】
請求項２６の発明は、請求項２３のスクリーンの製造方法において、選択透過膜が形成された基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００４０】
請求項２６の発明においては、選択透過膜が形成された基板の裏面、あるいは選択透過膜の上に吸収層を形成することで、選択透過膜と吸収層を積層したスクリーンを容易に製造可能となる。
【００４１】
請求項２７の発明は、請求項２３のスクリーンの製造方法において、他の基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程と、選択透過膜が形成された基板と吸収層が形成された基板を貼り合わせる工程とを含むことを特徴とする。
【００４２】
請求項２７の発明においては、選択透過膜と吸収層をそれぞれ別の基板上に形成して、任意の向きに貼り合わせることで、選択透過膜と吸収層を積層したスクリーンを容易に製造可能となる。
【００４３】
請求項２８の発明は、請求項２６又は２７のスクリーンの製造方法において、吸収層の吸収率が５０〜７０％であることを特徴とする。これにより、スクリーン表面への画像光の透過光量と比較して、スクリーン表面での外光の反射光量を吸収層により大幅に低減することが可能となり、コントラストが改善されたスクリーンを容易に製造可能となる。
【００４４】
請求項２９の発明は、請求項２６又は２７のスクリーンの製造方法において、選択透過膜と吸収層との積層体の選択透過膜側にフレネルレンズを設置する工程を含むことを特徴とする。これにより、輝度ムラのないスクリーンを容易に製造することが可能となる。
【００４５】
請求項３０の発明は、請求項２６又は２７のスクリーンの製造方法において、選択透過膜と吸収層との積層体の吸収層側に拡散層を形成する工程を含むことを特徴とする。これにより、視認性の良好な広視野角の画像を表示するスクリーンを容易に製造することが可能となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のスクリーンの第１の実施の形態を示すもので、スクリーン１の背面からプロジェクタ装置からの画像光Ｌが反射ミラー２を介して入射する背面投射型の装置において、スクリーン１は画像光Ｌの進行方向にしたがって順にフレネルレンズ１１、基板１２の一面に成膜された選択透過膜１３、基板１２の他面に形成された吸収層１４、拡散層１５が配置されて構成されている。
【００４７】
フレネルレンズ１１は、プロジェクタ装置からの投射光を平行光にするためのもので、透過型スクリーンにおいては一般的に設けられる。
【００４８】
基板１２は、選択透過膜１３を成膜するためのもので、材質は特に限定されないが、透明であるものが好ましい。基板材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＥＳ）などの高分子材料や、ガラス等を用いることができる。この基板１２には、基板強度を向上させるためのハードコート層が形成されていてもよい。
【００４９】
選択透過膜１３は、画像光Ｌの波長領域、例えばＲＧＢの三原色波長領域の光に対して高透過特性を有し、画像光Ｌ以外の波長領域の光に対して高反射特性を有するもので、図２に示すように、基板１２上に高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層されて構成される。高屈折率層Ｈは高屈折率材料により形成される誘電体膜であり、低屈折率層Ｌは高屈折率材料より屈折率の低い低屈折率材料により形成される誘電体膜である。
【００５０】
図２において、選択透過膜１３は公知のファブリペロー型フィルターとして設計されるもので、スペーサー層２０を反射鏡２１で挟み込んだ構造を有する。ここで、反射鏡２１は、高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌの交互層で構成される。一方、スペーサー層２０は、反射鏡２１の高屈折率層Ｈよりも膜厚の大きい高屈折率層Ｈからなり、屈折率をＮ、膜厚をＤとしたときの光学膜厚ＮＤが、透過対象の画像光の波長λに対して、次式
ＮＤ＝（ｎ±１／２）λ        …（１）
あるいは
ＮＤ＝ｎλ                …（２）
を満足するよう形成される。ただし、式（１）、（２）において、ｎは自然数である。
【００５１】
例えば、画像光が波長４５７ｎｍ（青色）、５３２ｎｍ（緑色）、６４２ｎｍ（赤色）の狭帯域三原色波長域光のとき、これら３つの波長に対して上記の条件をすべて満たすスペーサー層２０の光学膜厚ＮＤとしては、ＮＤ＝１．０６μｍを挙げることができる。この場合、ＮＤ＝１．０６μｍは、λ＝４５７ｎｍに対しては略２．５倍で、式（１）の条件を満たし、λ＝５３２ｎｍに対しては略２倍で、式（２）の条件を満たし、λ＝６４２ｎｍに対しては略１．５倍で、式（１）の条件を満たしている。なお、式（２）は高次のλ膜であるが、λ膜もλ／２膜の一種であることはいうまでもない。
【００５２】
図３は、スペーサー層２０の光学膜厚ＮＤが１．０６μｍである選択透過膜１３の透過特性を示すもので、三原色波長域において高い透過率を示す。この分光透過率曲線には、４００ｎｍや７００ｎｍ以上にもピークが存在するが、紫外カットフィルターや赤外カットフィルターを用いて、その影響を除けることも公知である。
【００５３】
上記選択透過膜１３において、高屈折率層Ｈには、屈折率が１．５以上、好ましくは２．０〜２．７の高屈折率材料、例えば酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等が用いられ、低屈折率層Ｌには、屈折率が１．５未満、好ましくは１．３〜１．５の低屈折率材料、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等が用いられる。このような高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌは、蒸着法やスパッタリング法等によるドライプロセスによって形成することができる。
【００５４】
吸収層１４は、スクリーン１の前面から入射する外光を吸収させるために設けられるもので、選択透過膜１３が形成された基板１２の裏面に形成される。その他に、選択透過膜１３上に形成することもできる。その場合、基板１２の裏面にフレネルレンズ１１が配置されることになる。また、他の基板上に吸収層１４を形成した後、選択透過膜１３が形成された基板１２に貼り合わせてもよい。このような吸収層１４には、色素膜、偏光板、Ｎｄフィルター（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｆｉｌｔｅｒ）等を用いることができるが、可視波長領域の光に対して均一な５０〜７０％の吸収率を有し、かつ表面反射の小さいものが望ましい。
【００５５】
例えば、可視光域で均等な透過率を有するＮｄフィルターは、誘電膜と金属膜の積層で構成されるが、本出願人と同一の出願人により提案されているＮｄフィルター（特願２００１−１５３７３１号）の膜設計によれば、可視光域での透過率を一定にするだけでなく、反射率を下げる機能を付加することも可能である。図４は、吸収層１４としてこのＮｄフィルター３０を基板１２上に形成した場合の膜構成を示している。図４において、１層目のＮｂ層３１の層厚を５．４ｎｍ、２層目のＳｉＯ２層３２の層厚を８９．５ｎｍ、３層目のＮｂ層３３の層厚を８．８ｎｍ、４層目のＳｉＯ２層３４の層厚を７４．４ｎｍとしたとき、図５に示すような光学特性を有するＮｄフィルター３０が得られる。図５に示すように、この構成のＮｄフィルター３０は、可視光域で均等な３０％の透過率（７０％の吸収率）を有する一方、反射率が１．９％と小さく、反射防止の効果も付加することができる。
【００５６】
拡散層１５は、選択透過膜１３を透過した画像光を散乱して、視野を広げるとともに、自然な画像を視認できるように設けられるものである。このような拡散層１５は、特に限定されるものではなく、表面に凹凸が設けられた拡散板や、ビーズの配列層や、マイクロレンズアレーを形成したフィルムなど従来公知のものを用いることができる。
【００５７】
次に、上記スクリーンの製造方法について具体例を挙げて説明する。
まず、基板１２として例えば厚み１８８μｍのハードコート付きＰＥＴフィルムを準備し、選択透過膜１３となる光学多層膜をスパッタリングにより成膜する。ここで、例えば高屈折率層ＨとしてＮｂ２Ｏ５層を、低屈折率層ＬとしてＳｉＯ２層を交互に反応性ＡＣスパッタリングにより成膜する。
【００５８】
図６に示す選択透過膜１３の層構成において、反射鏡２１のＮｂ２Ｏ５層の層厚を４７ｎｍ、ＳｉＯ２層の層厚を１０７ｎｍとし、スペーサー層２０となるＮｂ２Ｏ５層の層厚を４４５ｎｍとすると、図７に示すような光学特性が得られる。この例では、ＧＬＶを用いたレーザ光源のプロジェクタ装置を考慮し、ＲＧＢの波長としてレーザ光源の波長４５７ｎｍ、５３２ｎｍ、６４２ｎｍの透過率が高くなるように設計しており、４５７ｎｍ（Ｂ）の透過率は７８．０％、５３２ｎｍ（Ｇ）の透過率は７５．２％、６４２ｎｍ（Ｒ）の透過率は８２．７％で、ＲＧＢ各波長の平均透過率は７８．６％となっている。これに対し、可視光域での平均反射率は５９．１％となっている。
【００５９】
選択透過膜１３を成膜した基板１２の裏面に、吸収層１４として図４に示すような構成を有するＮｄフィルターを作製する。あるいは異なる基板上にＮｄフィルターを作製し、選択透過膜１３を成膜した基板１２と貼り合わせる。最後に、光源側にフレネルレンズ１１を、反対側に拡散層１５を配置することにより完成する。
【００６０】
このようにプロジェクタ装置の画像光に合わせて設計された選択透過膜１３を備えたスクリーン１に、プロジェクタ装置からの画像光Ｌが入射すると、画像光Ｌはフレネルレンズ１１により平行光とされ、選択透過膜１３をその画像光の波長域の平均透過率Ｔにしたがって透過し、さらに吸収率Ａの吸収層１４であるＮｄフィルターをその透過率（１−Ａ）にしたがって透過した後、拡散層１５によってスクリーン前方に散乱させられる。この透過光の散乱によって、視認性のよい画像が広視野角でスクリーンに表示される。
【００６１】
一方、外光はスクリーン１の前面に入射すると、Ｎｄフィルターにその吸収率Ａにしたがって一部吸収され、その透過率（１−Ａ）にしたがって一部透過する。Ｎｄフィルターを透過した外光は、選択透過膜１３にてその可視光域での平均反射率Ｒにしたがって反射し、再びＮｄフィルターに入射して吸収され、残りの透過光がスクリーン前方に散乱する。
【００６２】
したがって、スクリーン１に投射される画像光を１とした場合の画像光の透過光量Ｘは、
Ｘ＝Ｔ（１−Ａ）        …（３）
となり、スクリーン１に照射される外光を１とした場合の外光の反射光量Ｙは、
Ｙ＝Ｒ（１−Ａ）２      …（４）
となる。ただし、外光のＮｄフィルターによる反射は、ＴやＲに比べて小さいため無視している。
【００６３】
ここで、選択透過膜１３の光学特性が図７に示すものであり、Ｎｄフィルターが図５に示す光学特性を有するものである場合には、Ｔ＝７８．６％、Ｒ＝５９．１％、Ａ＝７０％であるため、これらの数値を式（３）、（４）に代入すると、画像光の透過光量Ｘ＝０．２３６、外光の反射光量Ｙ＝０．０５３となり、コントラスト比Ｘ／Ｙで４．５改善されることがわかる。
【００６４】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態においては、複雑な構造を有することなく、コントラストの改善が可能な透過型のスクリーンを得ることができる。
【００６５】
なお、上記実施の形態においては、選択透過膜１３として吸収のないすべて誘電体からなる多層膜を用いた設計を示しているが、金属膜のような吸収を有する薄膜を使用して、本発明の目的に適う設計をすることも可能である。
【００６６】
また、プロジェクタ装置に合わせて設計された上記選択透過膜１３は、メガネのレンズに成膜して、そのプロジェクタ装置の画像を鑑賞する際の鑑賞用メガネとすることもできる。この鑑賞用メガネを介してスクリーン上の投影画像を見ると、画像光の波長領域の光が主にメガネを透過するため、コントラストは飛躍的に向上する。
【００６７】
さらに、基板上に上記選択透過膜を成膜した光学膜は、ＲＧＢ三原色波長領域の光を主に透過させるフィルターとして各種方面に適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
上述したように、請求項１〜１２の発明によれば、画像光の波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を備えることにより、複雑な構造を有することなく透過型スクリーンにおけるコントラストを改善させることができる。
【００６９】
請求項１３〜１７の発明によれば、三原色波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を備えることにより、カラー画像表示の際のコントラストを向上させるフィルターとして有効な光学膜を得ることができる。
【００７０】
請求項１８〜２２の発明によれば、特定波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を備えることにより、特定波長領域の光からなる映像を高コントラストで鑑賞可能なメガネを得ることができる。
【００７１】
請求項２３〜３０の発明によれば、基板上に画像光の波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を形成することにより、コントラストの改善が可能な透過型のスクリーンを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーンの第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる選択透過膜の層構成を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる選択透過膜の光学特性の一例を示す図である。
【図４】Ｎｄフィルターの層構成の一例を示す断面図である。
【図５】Ｎｄフィルターの光学特性の一例を示す図である。
【図６】本発明にかかる選択透過膜の一実施の形態を示す断面図である。
【図７】図６に示す選択透過膜の光学特性を示す図である。
【図８】従来の背面投射型表示装置の構成例を示す図である。
【図９】透過型スクリーンの従来例を示す図である。
【符号の説明】
１、１０２‥‥スクリーン、２、１０３‥‥反射ミラー、１１、１０４‥‥フレネルレンズ、１２‥‥基板、１３‥‥選択透過膜、１４‥‥吸収層、１５‥‥拡散層、２０‥‥スペーサー層、２１‥‥反射鏡
【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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