(57)【要約】【課題】大面積のものを一度に作成することができ、また、高い反射率を得ることができるようにする。【解決手段】画像表示光の入射面となる前面側より、拡散板１、反射型ホログラム層２及び光吸収層３の順に積層して構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示光が前面側より投射され、該前面側より表示画像を観察される画像表示用スクリーンであって、
拡散板、反射型ホログラム層及び光吸収層を有し、これら拡散板、反射型ホログラム層及び光吸収層は、画像表示光の入射面となる前面側より、拡散板、反射型ホログラム層及び光吸収層の順に積層されて構成されている
ことを特徴とする画像表示用スクリーン。
【請求項２】
拡散板は、前面側より入射した画像表示光について、該前面側よりも、該画像表示光を透過させ、背面側により多くの光を拡散させることを特徴とする請求項１記載の画像表示用スクリーン。
【請求項３】
反射型ホログラム層は、少なくとも１種類以上の光源により露光して作成されたホログラムからなることを特徴とする請求項１記載の画像表示用スクリーン。
【請求項４】
反射型ホログラム層は、少なくとも１枚以上のホログラムが積層されて形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示用スクリーン。
【請求項５】
反射型ホログラム層は、前面側より入射した画像表示光について、正反射させ、入射角度と同じ出射角度で出射させることを特徴とする請求項１記載の画像表示用スクリーン。
【請求項６】
光吸収層は、人間の可視光波長領域の略々全域に亘って、光吸収を行うことを特徴とする請求項１記載の画像表示用スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるフロントプロジェクタ（画像投射装置）により前面側より画像表示光を投射されて、該前面側に向けて画像表示を行う画像表示用スクリーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、いわゆるフロントプロジェクタ（画像投射装置）によって前面側より画像表示光を投射され、該前面側に向けて画像表示を行う画像表示用スクリーンが提案されている。フロントプロジェクタとしては、いわゆるフィルム用映写機、ＣＲＴプロジェクタ、液晶プロジェクタ、ＤＬＰプロジェクタなどが提案されている。
【０００３】
このようなフロントプロジェクタを用いて、従来の画像表示用スクリーンに画像表示光を投影して画像情報を表示する場合、この画像表示用スクリーンにおいては、可視光波長域での光吸収がない。そのため、この画像表示用スクリーンにおいて黒を表現するためには、画像表示用スクリーンの周囲の照明を暗くしたり、あるいは、フロントプロジェクタからの画像表示光を明るくし、周囲の照明光の画像表示用スクリーンによる散乱光が画像表示光よりも相対的に充分に暗いと感じるようにする必要がある。
【０００４】
しかし、周囲の照明を暗くすることは、画像表示光が投射されている画像表示用スクリーンの画像表示面以外が暗くなってしまうので不便である。また、画像表示光を充分に明るくすることは、フロントプロジェクタにおける消費電力の増大、温度上昇の増大などを招来するので、限界があり、困難である。
【０００５】
このような問題を解決するには、画像表示用スクリーンに、ある特定の波長の光（画像表示光の波長の光）のみを反射させる波長選択反射構造を設けることが考えられる。このような波長選択反射構造としては、フォトニック結晶によるブラッグ反射を利用する構造や、誘電体多層膜による多重反射を利用する構造などが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような画像表示用スクリーンにおいて、フォトニック結晶によるブラッグ反射を利用して画像表示光の波長の光のみを反射させる構造を設ける場合には、比較的大面積の製造には適しているものの、反射率は約６０％弱であり、あまり高くはない。
【０００７】
一方、誘電体多層膜による多重反射を利用して画像表示光の波長の光のみを反射させる構造を設ける場合には、９０％以上という高い反射率を得ることができるが、スパッタリングや蒸着など、いわゆる真空プロセスを必要とするため、大面積の画像表示用スクリーンを一度に作成することはできない。このような場合には、小面積の画像表示用スクリーンを複数作成し、これら画像表示用スクリーンをつなげて大面積の画像表示用スクリーンとするタイリングなど方法が必要となる。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、大面積のものを一度に作成することができ、また、高い反射率を得ることができる画像表示用スクリーンを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る画像表示用スクリーンは、画像表示光が前面側より投射され該前面側より表示画像を観察される画像表示用スクリーンであって、画像表示光の入射面となる前面側より、拡散板、反射型ホログラム層及び光吸収層の順に積層されて構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この画像表示用スクリーンにおいては、前面側より入射された画像表示光は、拡散板により拡散され、反射型ホログラム層において波長選択されて反射され、反射型ホログラム層において反射されなかった成分は光吸収層によって吸収される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明に係る画像表示用スクリーンは、画像表示光が前面側より投射され該前面側より表示画像を観察される画像表示用スクリーンであって、図１に示すように、画像表示光の入射面となる前面側より、拡散板１、反射型ホログラム層２及び光吸収層３の順に積層されて構成されている。また、拡散板１と反射型ホログラム層２との間には、屈折率整合液層４が設けられている。そして、反射型ホログラム層２と光吸収層３との間には、透明基板５が設けられている。屈折率整合液層４は、拡散板１及び反射型ホログラム層２に近い屈折率を有する透明な層である。
【００１３】
この画像表示用スクリーンにおいては、投射型の画像表示装置（プロジェクタ）より投射された画像表示光は、拡散板１に入射し、この拡散板１において拡散されて、屈折率整合液層４を経て、反射型ホログラム層２に入射する。この反射型ホログラム層２においては、画像表示光は、波長選択されて反射される。この反射型ホログラム層２は、画像表示光の波長帯域の光のみを選択して反射させ、他の波長帯域の光は透過させる波長選択特性を有するように構成されている。
【００１４】
したがって、この画像表示用スクリーンにおいては、画像表示光が前面側に反射されるとともに、周辺の照明光などの外光のうち、画像表示光と異なる波長帯域の成分は、透明基板５を経て光吸収層３に至り、この光吸収層３によって吸収される。したがって、光吸収層３は、人間の可視光波長領域の略々全域に亘って、光吸収を行うものとするのが望ましい。
【００１５】
また、この画像表示用スクリーンにおいては、拡散板１は、前面側より入射した画像表示光について、該前面側よりも、該画像表示光を透過させ、背面側により多くの光を拡散させる特性を有するものとするのが望ましい。拡散板１において前面側への拡散光が多いと、この拡散板１自体が白濁して見えることとなり、表示画像のコントラストの低下の原因となるからである。
【００１６】
そして、この画像表示用スクリーンの反射型ホログラム層２は、１種類（１波長）または２種類（２波長）以上の光源により露光して作成されたホログラムから構成されており、また、１枚、または、２枚以上のホログラムが積層されて形成されたものとしてもよい。また、この反射型ホログラム層２を、前面側より入射した画像表示光を正反射させ入射角度と同じ出射角度で出射させるものとして構成することにより、投射型の画像表示装置（プロジェクタ）からこの画像表示用スクリーンに向けて投射された画像表示光を、画像表示装置に向けて反射させることがなく、画像の観察者に向けて反射させることができ、明るい画像の観察を可能とする。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明に係る画像表示用スクリーンの具体的な構成について説明する。
【００１８】
〔実施例１〕
この画像表示用スクリーンの反射型ホログラム層２は、図２に示すように、発振波長が４５７ｎｍ（青色）、５３２ｎｍ（緑色）及び６４７ｎｍ（赤色）の単一周波数、横モードＴＥＭ００の第１乃至第３のレーザ光源６，７，８から出射されるレーザビームを用いた露光によって作成される。
【００１９】
各レーザ光源６，７，８から出射されたレーザビームは、それぞれ、開口数０．４０の第１乃至第３の対物レンズ９によって集光され、開口径１０μｍのピンホールからなる第１乃至第３の空間フィルタ１０を経て、ｆ４００の第１乃至第３のコリメーターレンズ１１によって平行光束となされる。
【００２０】
第１のレーザ光源からの光束は、ミラー１２によって反射されて偏向し、第１のダイクロイックミラー１３を透過し、第２のダイクロイックミラー１４によって反射されて、感光フィルム１５に入射する。
【００２１】
第２のレーザ光源からの光束は、第１のダイクロイックミラー１３によって反射されて偏向し、第２のダイクロイックミラー１４によって反射されて、感光フィルム１５に入射する。
【００２２】
第３のレーザ光源からの光束は、第２のダイクロイックミラー１４を透過して、感光フィルム１５に入射する。
【００２３】
このようにして、第１乃至第３のレーザ光源からの光束は、第１及び第２のダイクロイックミラー１３，１４において合波されて、感光フィルム１５に入射される。
【００２４】
感光フィルム１５に入射された光は、この感光フィルム１５を透過し、この感光フィルム１５の背後に配置された金属蒸着ミラー１６によって反射されて、背面側より感光フィルム１５に入射する。このとき、レーザ光源６，７，８側より感光フィルム１５に入射した光束と、金属蒸着ミラー１６において反射されて感光フィルム１５に戻った光束とは、この感光フィルム１５内で干渉し、干渉縞を形成する。感光フィルム１５には、この干渉縞に対応した露光が行われる。
【００２５】
露光の完了後、紫外光を用いて、感光フィルム１５のフォトポリマーを重合させ、さらに、熱処理を施すことにより、反射型ホログラム層２を作成することができる。この反射型ホログラム層２は、図１に示すように、透明基板５の前面部に貼着される。
【００２６】
このような、いわゆる「リップマン方式」で作成したホログラムは、図３に示すように、４５７ｎｍ（青色）、５３２ｎｍ（緑色）及び６４７ｎｍ（赤色）の近傍の波長帯域において、反射率のピークが存在している。そして、これら青色、緑色及び赤色の波長帯域の他の波長帯域の光については、反射率は、略々０となっている。
【００２７】
そして、透明基板５の裏面部には、図１に示すように、光吸収層３が形成される。この光吸収層３は、透明基板５の裏面部に対し、全可視光帯域の光を吸収する吸収剤を塗布することによって形成される。
【００２８】
また、反射型ホログラム層２の前面部には、屈折率整合液層４を介して、拡散板１を配置する。この拡散板１は、透過型拡散フィルムからなる。屈折率整合液層４をなす屈折率整合液としては、適切な屈折率を有する油脂など、例えば、カーギル社製の「標準液」（ｎ＝１．４９、ｋ＝０）などを用いることができる。この屈折率整合液層４は、拡散板１及び反射型ホログラム層２に近い屈折率を有しており、これら拡散板１及び反射型ホログラム層２の屈折率を整合させる。
【００２９】
拡散板１は、ガラスや透明プラスチック材料などの如き透明材料によって形成され、前面部や内部において、光散乱を起こさせるための構造を有し、または、拡散粒子が分散されて構成されている。この拡散板１は、図４に示すように、前面側より入射した光束について、ほとんどの成分を背面側に拡散させる。全光線量測定による前面側拡散光と背面側拡散光との比は、約１：１７００である。このように、この拡散板１は、前面側からの入射光について前面側へ散乱させる成分がほとんどないため、画像表示用スクリーンにおいて最も前面側に配置しても、白濁して見えることがない。
【００３０】
また、この拡散板１において、前面側からの入射光についての背面側への拡散光の散乱プロファイルを測定すると、光軸（拡散板１の前面部に対して垂直な軸）に対する散乱角をθとしたとき、その方向についての光強度Ｉは、ｃｏｓθの６６乗に比例する状態となっている。
【００３１】
Ｉ＝ｋｃｏｓ６６θ（∵ｋ：比例定数）
上述のようにして作成した画像表示用スクリーンにおいて、前面側からの入射光についての前面側への反射光は、図５に示すように、波長が４５７ｎｍ（青色）、５３２ｎｍ（緑色）及び６４７ｎｍ（赤色）の近傍の光のみが反射散乱された光となっている。
【００３２】
したがって、室内照明光などの白色外光のうちこの画像表示用スクリーンで反射されない波長成分の多くは光吸収層３によって吸収され、画像表示光がこの画像表示用スクリーンの反射特性においてピークとなる波長の光からなるものとなっていれば、外光による影響が著しく低減されたコントラストの高い画像表示を行うことができる。
【００３３】
〔実施例２〕
この画像表示用スクリーンの反射型ホログラム層２は、図６に示すように、複数のホログラム２ａ，２ｂ，２ｃが積層されて構成されたものとしてもよい。このように反射型ホログラム層２を構成する第１のホログラム２ａは、図７に示すように、発振波長が４５７ｎｍ（青色）の単一周波数、横モードＴＥＭ００の第１のレーザ光源６から出射されるレーザビームを用いた露光によって作成される。第１のレーザ光源６から出射されたレーザビームは、開口数０．４０の対物レンズ９によって集光され、開口径１０μｍのピンホールからなる空間フィルタ１０を経て、ｆ４００のコリメーターレンズ１１によって平行光束となされて、感光フィルム１５に入射する。
【００３４】
感光フィルム１５に入射された光は、この感光フィルム１５を透過し、この感光フィルム１５の背後に配置された金属蒸着ミラー１６によって反射されて、背面側より感光フィルム１５に入射する。このとき、第１のレーザ光源６側より感光フィルム１５に入射した光束と、金属蒸着ミラー１６において反射されて感光フィルム１５に戻った光束とは、この感光フィルム１５内で干渉し、干渉縞を形成する。感光フィルム１５には、この干渉縞に対応した露光が行われる。
【００３５】
露光の完了後、紫外光を用いて、感光フィルム１５のフォトポリマーを重合させ、さらに、熱処理を施すことにより、第１のホログラム２ａを作成することができる。
【００３６】
このような、いわゆる「リップマン方式」によって露光したホログラムにおいては、図８に示すように、９０％程度の良好な回折効率が得られる。
【００３７】
また、反射型ホログラム層２を構成する第２のホログラム２ｂは、図７に示すように、発振波長が５３２ｎｍ（緑色）の単一周波数、横モードＴＥＭ００の第２のレーザ光源７から出射されるレーザビームを用いた露光によって作成される。第２のレーザ光源７から出射されたレーザビームは、開口数０．４０の対物レンズ９によって集光され、開口径１０μｍのピンホールからなる空間フィルタ１０を経て、ｆ４００のコリメーターレンズ１１によって平行光束となされて、感光フィルム１５に入射する。
【００３８】
感光フィルム１５に入射された光は、この感光フィルム１５を透過し、この感光フィルム１５の背後に配置された金属蒸着ミラー１６によって反射されて、背面側より感光フィルム１５に入射する。このとき、第２のレーザ光源７側より感光フィルム１５に入射した光束と、金属蒸着ミラー１６において反射されて感光フィルム１５に戻った光束とは、この感光フィルム１５内で干渉し、干渉縞を形成する。感光フィルム１５には、この干渉縞に対応した露光が行われる。
【００３９】
露光の完了後、紫外光を用いて、感光フィルム１５のフォトポリマーを重合させ、さらに、熱処理を施すことにより、第２のホログラム２ｂを作成することができる。
【００４０】
さらに、反射型ホログラム層２を構成する第３のホログラム２ｃは、図７に示すように、発振波長が６４７ｎｍ（赤色）の単一周波数、横モードＴＥＭ００の第３のレーザ光源８から出射されるレーザビームを用いた露光によって作成される。第３のレーザ光源８から出射されたレーザビームは、開口数０．４０の対物レンズ９によって集光され、開口径１０μｍのピンホールからなる空間フィルタ１０を経て、ｆ４００のコリメーターレンズ１１によって平行光束となされて、感光フィルム１５に入射する。
【００４１】
感光フィルム１５に入射された光は、この感光フィルム１５を透過し、この感光フィルム１５の背後に配置された金属蒸着ミラー１６によって反射されて、背面側より感光フィルム１５に入射する。このとき、第３のレーザ光源８側より感光フィルム１５に入射した光束と、金属蒸着ミラー１６において反射されて感光フィルム１５に戻った光束とは、この感光フィルム１５内で干渉し、干渉縞を形成する。感光フィルム１５には、この干渉縞に対応した露光が行われる。
【００４２】
露光の完了後、紫外光を用いて、感光フィルム１５のフォトポリマーを重合させ、さらに、熱処理を施すことにより、第３のホログラム２ｃを作成することができる。
【００４３】
これら第１乃至第３のホログラム２ａ，２ｂ，２ｃは、互いの間に屈折率整合液層４ａ，４ｂを介して積層されることにより、反射型ホログラム層２を構成する。すなわち、図６に示すように、第３のホログラム２ｃは、透明基板５の前面部に貼着される。そして、この第３のホログラム２ｃの前面側には、屈折率整合液層４ｂを介して、第２のホログラム２ｂが配置される。また、この第２のホログラム２ｂの前面側には、屈折率整合液層４ａを介して、第１のホログラム２ａが配置される。
【００４４】
屈折率整合液層４ａ，４ｂをなす屈折率整合液としては、適切な屈折率を有する油脂など、例えば、カーギル社製の「標準液」（ｎ＝１．４９、ｋ＝０）などを用いることができる。これら屈折率整合液層４ａ，４ｂは、反射型ホログラム層２をなす各ホログラム２ａ，２ｂ，２ｃに近い屈折率を有しており、これら各ホログラム２ａ，２ｂ，２ｃの屈折率を整合させる。
【００４５】
そして、透明基板５の裏面部には、図６に示すように、光吸収層３が形成される。この光吸収層３は、透明基板５の裏面部に対し、全可視光帯域の光を吸収する吸収剤を塗布することによって形成される。
【００４６】
また、反射型ホログラム層２の第１のホログラム２ａの前面部には、屈折率整合液層４を介して、拡散板１を配置する。この拡散板１は、透過型拡散フィルムからなる。屈折率整合液層４をなす屈折率整合液としては、適切な屈折率を有する油脂など、例えば、カーギル社製の「標準液」（ｎ＝１．４９、ｋ＝０）などを用いることができる。この屈折率整合液層４は、拡散板１及び反射型ホログラム層２をなす各ホログラム２ａ，２ｂ，２ｃに近い屈折率を有しており、これら拡散板１及び反射型ホログラム層２の屈折率を整合させる。
【００４７】
なお、各ホログラム２ａ，２ｂ，２ｃの重ね合わせの順序に関しては、どのような順序としてもよい。ただし、表示画像の観察者に近い側（前面側）のホログラムからの回折光量が多くなるため、各ホログラム２ａ，２ｂ，２ｃの重ね合わせの順序によって、表示画像の色合いが変わってくる。したがって、使用する投射型の画像表示装置（プロジェクタ）における画像表示光の分光特性や、観察者の色合いについての好みなどに応じて、適切な順序とすることができる。
【００４８】
そして、この実施例において用いている拡散板１は、上述の第１の実施例において用いている拡散板１と同様のものである。
【００４９】
上述のようにして作成した画像表示用スクリーンにおいて、前面側からの入射光についての前面側への反射光は、図９に示すように、波長が４５７ｎｍ（青色）、５３２ｎｍ（緑色）及び６４７ｎｍ（赤色）の近傍の光のみが反射散乱された光となっている。
【００５０】
したがって、室内照明光などの白色外光のうちこの画像表示用スクリーンで反射されない波長成分の多くは光吸収層３によって吸収され、画像表示光がこの画像表示用スクリーンの反射特性においてピークとなる波長の光からなるものとなっていれば、外光による影響が著しく低減されたコントラストの高い画像表示を行うことができる。
【００５１】
なお、反射型ホログラム層２をなす各ホログラム２ａ，２ｂ，２ｃを透過型のホログラムとし、光吸収層３に代えて反射板を配置することによっても、画像表示光のみを反射し外光のうちこの画像表示光の波長帯域の他の波長帯域の光を吸収することにより外光による影響が著しく低減されたコントラストの高い画像表示を行うことができる画像表示用スクリーンを構成することができる。
【００５２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る画像表示用スクリーンにおいては、この画像表示用スクリーンにおいては、前面側より入射された画像表示光は、拡散板により拡散され、反射型ホログラム層において波長選択されて反射され、反射型ホログラム層において反射されなかった成分は光吸収層によって吸収される。
【００５３】
したがって、この画像表示用スクリーンにおいては、投射型の画像表示装置（プロジェクタ）から投射された画像表示光の波長に相当する波長帯域の光のみが反射され、他の波長帯域の光は反射されないので、周囲の照明光が強い環境下においても、コントラストの高い画像表示を行うことができる。
【００５４】
また、反射型ホログラム層は、容易に大面積のものを作成することができ、また、特定の波長帯域について、高い反射率を得ることができる。
【００５５】
すなわち、本発明は、大面積のものを一度に作成することができ、また、高い反射率を得ることができる画像表示用スクリーンを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示用スクリーンの構成を示す断面図である。
【図２】上記画像表示用スクリーンの反射型ホログラムを作成するための装置の構成を示す側面図である。
【図３】上記画像表示用スクリーンの反射型ホログラムの分光反射特性を示すグラフである。
【図４】上記画像表示用スクリーンの拡散板の光学特性を示すグラフである。
【図５】上記画像表示用スクリーンの分光反射特性を示すグラフである。
【図６】本発明に係る画像表示用スクリーンの構成の他の例を示す断面図である。
【図７】上記図６に示した画像表示用スクリーンの反射型ホログラムを作成するための装置の構成を示す側面図である。
【図８】上記図６に示した画像表示用スクリーンの反射型ホログラムを構成するホログラムの分光反射特性を示すグラフである。
【図９】上記図６に示した画像表示用スクリーンの拡散板の光学特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１　拡散板、２　反射型ホログラム、３　光吸収層、４　屈折率整合液層、５透明基板
【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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