(57)【要約】【課題】外光による画像の黒浮きを低減可能なプロジェクタ用スクリーンを提供する。【解決手段】３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応する特定の波長帯域（４２０，５２０，６２０ｎｍ）の可視光に対して高い反射率を有し、他の波長帯域の可視光に対して低い反射率を有する。【選択図】図５
2004062042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光が投射されるプロジェクタ用スクリーンであって、
特定の波長帯域の可視光に対する反射率と他の波長帯域の可視光に対する反射率とが異なる
プロジェクタ用スクリーン。
【請求項２】
３原色に対応する特定の波長帯域の可視光に対して高い反射率を有し、他の波長帯域の可視光に対して低い反射率を有する
請求項１に記載のプロジェクタ用スクリーン。
【請求項３】
第１の偏光方向の光を選択的に透過する第１の偏光選択素子と、
前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光を選択的に透過する第２の偏光選択素子と、
前記第１の偏光選択素子および前記第２の偏光選択素子を順に透過した光を当該第２の偏光選択素子に向けて反射する反射面と、
前記第１の偏光選択素子から入射する光の前記特定の波長帯域の光の偏光方向を前記第２の偏光方向に回転させ、かつ、前記反射面で反射され前記第２の偏光選択素子を透過した前記特定の波長帯域の光の偏光方向を前記第１の偏光方向に回転させる波長選択性偏光回転素子と
を有する請求項２に記載のプロジェクタ用スクリーン。
【請求項４】
前記画像光は、３原色に対応する特定の波長帯域においてスペクトル分布にピークを有する
請求項２に記載のプロジェクタ用スクリーン。
【請求項５】
共通の偏光方向の光を選択的に透過する第１および第２の偏光選択素子と、
前記第１の偏光選択素子および前記第２の偏光選択素子を順に透過した光を当該第２の偏光選択素子に向けて反射する反射面と、
前記第１の偏光選択素子から入射する光の中の特定の波長帯域の光の偏光方向を前記共通の偏光方向とは異なる偏光方向に回転させる波長選択性偏光回転素子と
を有する請求項２に記載のプロジェクタ用スクリーン。
【請求項６】
画像投射手段と、
前記画像投射手段から画像光が投射されるスクリーンとを有し、
画像投射手段から出力される画像光は、３原色に対応する特定の波長帯域において強度にピークを有し、
前記スクリーンは、前記特定の波長帯域の可視光に対して高い反射率を有し、他の波長帯域の可視光に対して低い反射率を有する
画像投射システム。
【請求項７】
前記スクリーンは、第１の偏光方向の光を選択的に透過する第１の偏光選択素子と、
前記第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向の光を選択的に透過する第２の偏光選択素子と、
前記第１の偏光選択素子および前記第２の偏光選択素子を順に透過した光を当該第２の偏光選択素子に向けて反射する反射面と、
前記第１の偏光選択素子から入射する光の中の特定の波長帯域の光の偏光方向を前記第２の偏光方向に回転させ、かつ、前記反射面で反射され前記第２の偏光選択素子を透過した前記特定の波長帯域の光の偏光方向を前記第１の偏光方向に回転させる波長選択性偏光回転素子と
を有する請求項６に記載の画像投射システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ用スクリーンおよび画像投射システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型画像表示装置（以下、プロジェクタという）は、光源から出射され、液晶パネル等の画像表示素子で変調された光を投射レンズを用いてスクリーンに投射する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、投射型画像表示装置では、スクリーンに画像光以外の太陽光や蛍光灯等の外光が入射すると、スクリーンにおける画像の黒レベルが上昇するいわゆる黒浮きが発生し、画像のコントラストが低下するという問題が存在する。すなわち、スクリーンに入射する外光によって画像のコントラストが左右される。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、外光による画像の黒浮きを低減可能なプロジェクタ用スクリーンおよびこれを用いた画像投射システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクタ用スクリーンは、画像光が投射されるプロジェクタ用スクリーンであって、特定の波長帯域の可視光に対する反射率と他の波長帯域の可視光に対する反射率とが異なる。
【０００６】
好適には、本発明のプロジェクタ用スクリーンは、３原色に対応する特定の波長帯域の可視光に対して高い反射率を有し、他の波長帯域の可視光に対して低い反射率を有する。
【０００７】
さらに好適には、本発明のプロジェクタ用スクリーンは、第１の偏光方向の光を選択的に透過する第１の偏光選択素子と、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光を選択的に透過する第２の偏光選択素子と、前記第１の偏光選択素子および前記第２の偏光選択素子を順に透過した光を当該第２の偏光選択素子に向けて反射する反射面と、前記第１の偏光選択素子から入射する光の前記特定の波長帯域の光の偏光方向を前記第２の偏光方向に回転させ、かつ、前記反射面で反射され前記第２の偏光選択素子を透過した前記特定の波長帯域の光の偏光方向を前記第１の偏光方向に回転させる波長選択性偏光回転素子とを有する。
【０００８】
本発明の画像投射システムは、画像投射手段と、前記画像投射手段から画像光が投射されるスクリーンとを有し、画像投射手段から出力される画像光は、３原色に対応する特定の波長帯域において強度にピークを有し、前記スクリーンは、前記特定の波長帯域の可視光に対して高い反射率を有し、他の波長帯域の可視光に対して低い反射率を有する。
【０００９】
本発明では、画像光が投射されるプロジェクタ用スクリーンであって、特定の波長帯域の可視光に対する反射率と他の波長帯域の可視光に対する反射率とを異ならせるが、たとえば、３原色、すなわち、赤、青、緑に対応する特定の波長帯域の可視光に対する反射率を高くし、他の波長帯域の可視光に対する反射率を低くすると、スクリーンに入射した３原色に対応する特定の波長帯域の可視光が選択的に反射され、他の波長帯域の可視光が反射されない、あるいは、反射されにくくなる。このスクリーンに３原色に対応する特定の波長帯域でスペクトルにそれぞれピークをもつ画像光を投射すると、特定の波長帯域の可視光以外の外光等の可視光はスクリーンで反射されず、あるいは反射されにくくなる。この結果、スクリーン上での黒レベルが引き下げられ、画像のコントラストが向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る画像投射システムの概略構成図である。
図１に示す画像投射システム１は、液晶プロジェクタ２と、スクリーン５０とを有する。なお、液晶プロジェクタ２は本発明の画像投射手段の一実施態様であり、スクリーン５０は本発明のプロジェクタ用スクリーンの一実施態様である。
【００１１】
液晶プロジェクタ２は、光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと、液晶パネル５と、駆動回路６と、色合成光学系１０と、投射光学系１５とを有する。
【００１２】
光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、それぞれ、赤色光、緑色光、青色光を出射する。光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ等の光源で構成される。
光源３Ｒ，３Ｇ，３ＢをＬＥＤや半導体レーザで構成した場合には、各光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂのスペクトル分布は、特定の波長帯域、たとえば、６２０ｎｍ，５２０ｎｍ，４２０ｎｍ付近においてピークをもつ。光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから出力される光は、直線偏光である。
【００１３】
液晶パネル５は、スクリーン５０に投射するための画像を表示する。液晶パネル５は、各光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに対応して設けられている。
駆動回路６は、ビデオ信号ＶＳに基づいて、液晶パネル５を駆動する。
【００１４】
色合成光学系１０は、光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから出射され、各液晶パネル５を透過した各画像光ＩＭＲ、ＩＭＧ，ＩＭＢを合成し、投射光学系１５に向けて出力する。
投射光学系１５は、合成された画像光ＩＭＬを拡大し、スクリーン５０に投射する。
【００１５】
図２は、スクリーン５０の概略構造を示す断面図である。
図２に示すように、スクリーン５０は、第１の偏光板５１と、第２の偏光板５２と、反射板５３と、波長選択性偏光回転素子群５４とを有する。なお、第１の偏光板５１は本発明の第１の偏光選択素子の一実施態様であり、第２の偏光板５２は本発明の第２の偏光選択素子の一実施態様である。
【００１６】
第１の偏光板５１は、画面の垂直方向の偏光光を選択的に透過する。
第２の偏光板５２は、画面の水平方向の偏光光を選択的に透過する。したがって、第１の偏光板５１と第２の偏光板５２とは偏光方向が９０°異なる光をそれぞれ透過する。
【００１７】
反射板５３は、反射面５３ａを備え、第２の偏光板５２側から入射した光をそのまま第２の偏光板５２側に向けて反射する。この反射面５３ａは、入射する光の波長にかかわらず、反射率が略一定である。
【００１８】
波長選択性偏光回転素子群５４は、３つの波長選択性偏光回転素子５４ａ，５４ｂ，５４ｃから構成される。
波長選択性偏光回転素子５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、特定の波長帯域の可視光の偏光方向を選択的に９０°回転させる。すなわち、特定の波長帯域の可視光に対して選択的にλ／２板として機能する。この波長選択性偏光回転素子５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、たとえば、カラーリンク社製の商品名「カラーセレクト」で構成することができる。
また、波長選択性偏光回転素子５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、それぞれ異なる波長帯域の可視光に対して選択的にλ／２板として機能する。
【００１９】
図３は、波長選択性偏光回転素子群５４のもつ波長に対する位相特性の一例を示すグラフである。
図３に示すように、波長選択性偏光回転素子群５４は、それぞれ、波長が４２０ｎｍ付近の青色光、波長が５２０ｎｍ付近の緑色光、波長が６２０ｎｍ付近の赤色光の偏光方向を９０°回転させる。なお、波長選択性偏光回転素子群５４が偏光方向を回転させる青色光、緑色光および赤色光は一定の帯域幅をもつ。
【００２０】
図４は、上記構成のスクリーン５０の作用を説明するための図である。
図４において、スクリーン５０に入射する可視光のうち、波長が４２０ｎｍ付近の青色光、波長が５２０ｎｍ付近の緑色光および波長が６２０ｎｍ付近の赤色光をＬａとし、他の波長帯域の可視光をＬｂとする。
スクリーン５０に入射した可視光Ｌａ，Ｌｂのうち、垂直方向Ｖの偏光成分が第１の偏光板５１を透過する。
第１の偏光板５１を透過した可視光Ｌａ，Ｌｂのうち、可視光Ｌａは波長選択性偏光回転素子群５４によって偏光方向が９０°回転され、水平方向Ｈの偏光光となる。一方、可視光Ｌｂは波長選択性偏光回転素子群５４をそのまま透過する。
【００２１】
波長選択性偏光回転素子群５４を透過し、偏光方向が９０°回転された可視光Ｌａは第２の偏光板５２と偏光方向が同じであることから、第２の偏光板５２を透過し、反射板５３に入射する。一方、波長選択性偏光回転素子群５４を透過した可視光Ｌｂは、第２の偏光板５２と偏光方向が異なるので、第２の偏光板５２によって反射板５３への入射が阻止される。
【００２２】
第２の偏光板５２を透過し、反射板５３に入射した可視光Ｌａは、反射板５３で反射し、第２の偏光板５２を透過し、波長選択性偏光回転素子群５４に再び入射する。波長選択性偏光回転素子群５４に再び入射した可視光Ｌａは、再び偏光方向が９０°回転され、可視光Ｌａの偏光方向は第１の偏光板５１の偏光方向と一致する。このため、再び偏光方向が９０°回転された可視光Ｌａは第１の偏光板５１を透過する。
【００２３】
スクリーン５０は、上記のような作用によって、図５に示すような反射率特性を有する。
すなわち、図５に示す反射率特性は、波長が４２０ｎｍ付近の青色光、波長が５２０ｎｍ付近の緑色光および波長が６２０ｎｍ付近の赤色光に対しては、選択的に高い反射率を有し、他の波長帯域の可視光に対しては低い反射率を有する。
【００２４】
次に、画像投射システム１の作用について説明する。
図６は、上記構成の液晶プロジェクタ２から白色光を出力したときの画像光ＩＭＬのスペクトル分布を示すグラフである。
図６に示すように、画像光ＩＭＬのスペクトル分布は、青色光、緑色光、赤色光の波長帯域において鋭いピークを有する。このようなスペクトル分布をもつのは、光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂがそれぞれ狭帯域の波長の可視光を出力するからである。
【００２５】
図７は、スクリーン５０に入射しうる外光のスペクトル分布の一例を示すグラフである。
図７に示すように、画像光ＩＭＬ以外の外光は、通常、連続的なスペクトル分布をもつ。
このため、スクリーン５０の反射率特性が、可視光の波長にかかわらず略一定である場合には、図６に示すような画像光ＩＭＬと図７に示す外光がともに反射する。このため、外光がスクリーン５０上の黒レベルを引き上げ、いわゆる黒うきが発生する。
【００２６】
一方、本実施形態に係るスクリーン５０は、図５に示したような反射率特性を有する。このため、連続的なスペクトル分布をもつ外光がスクリーン５０に入射したとしても、スクリーン５０で反射した外光のスペクトル分布は、たとえば、図８のような分布となる。
図８に示すスペクトル分布は、青色光、緑色光、赤色光の狭い波長帯域においてピークを有し、他の波長帯域において強度が低下している。
このため、外光によるスクリーン５０上の黒レベルが引き下げられ、黒うきが抑制される。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、スクリーン５０の反射面５３ａ上に、第１の偏光板５１、波長選択性偏光回転素子群５４、第２の偏光板５２を配置することにより、スクリーン５０の反射率特性を、液晶プロジェクタ２から出射される３原色に対応する特定の波長帯域の可視光に対して高い反射率とし、他の波長帯域の可視光に対して低い反射率とする。これにより、スクリーン５０では３原色に対応する特定の波長帯域の可視光が選択的に反射され、外光に含まれる３原色に対応する特定の波長帯域以外の可視光がスクリーン５０で反射しにくくなり、外光による黒うきが抑制される。この結果、スクリーン５０における画像のコントラストが向上する。
【００２８】
第２実施形態
図９は、本発明のプロジェクタ用スクリーンの他の実施形態を示す構成図である。
図９に示すスクリーン１５０は、第１の偏光板１５１と、波長選択性偏光回転素子群１５４と、第２の偏光板１５２と、反射板１５３とを有する。
【００２９】
第１の偏光板１５１と第２の偏光板１５２は、同じ機能を有し、画面の垂直方向Ｖの偏光光を選択的に透過する。
【００３０】
反射板１５３は、第２の偏光板１５２側から入射した光をそのまま第２の偏光板１５２側に向けて反射する。この反射板１５３は、入射する光の波長にかかわらず、反射率が略一定である。
【００３１】
波長選択性偏光回転素子群１５４、上述した第１の実施形態と同様に、図示しない複数の波長選択性偏光回転素子から構成される。
図９において、スクリーン１５０に入射する可視光のうち、波長が４２０ｎｍ付近の青色光、波長が５２０ｎｍ付近の緑色光および波長が６２０ｎｍ付近の赤色光をＬａとし、他の波長帯域の可視光をＬｂとする。
図９に示すように、波長選択性偏光回転素子群１５４は、可視光Ｌａについてはそのまま透過させる。一方、可視光Ｌｂについては、偏光方向を９０°回転させて水平方向Ｈの偏光光にする。
可視光Ｌａは、波長選択性偏光回転素子群１５４を透過したのち、第２の偏光板１５２を透過し、反射板１５３で反射され、再び第２の偏光板１５２、波長選択性偏光回転素子群１５４および第１の偏光板１５１の順で透過する。
可視光Ｌｂは、波長選択性偏光回転素子群１５４によって、偏光方向を９０°回転させられると、第２の偏光板１５２で反射板１５３への入射が阻止される。
【００３２】
図１０は、蛍光灯のスペクトル分布の一例を示すグラフである。
蛍光灯のスペクトル分布は、複数の波長帯域においてピークを有する。蛍光灯の光が外光としてスクリーン１５０に入射すると、黒うきが発生する。
蛍光灯の光による黒うきの発生を抑制するためには、スクリーン１５０において蛍光灯の光を選択的に反射しない構成とすればよい。具体的には、図１０に示す、光源３Ｂ，３Ｇ，３Ｒから出力される青色光、緑色光および赤色光の特定波長帯域を除く波長帯域（１）〜（４）の光を選択的に反射しない構成とすればよい。
【００３３】
図１１は、波長選択性偏光回転素子群１５４の波長−位相特性の一例を示すグラフである。
図１１に示すように、波長選択性偏光回転素子群１５４は、光源３Ｂ，３Ｇ，３Ｒから出力される青色光、緑色光および赤色光の特定波長帯域を除く波長帯域の光の偏光方向を選択的に９０°回転させる。
【００３４】
上記のような構成のスクリーン１５０の反射率特性は、図５に示したものと略同じになる。
以上のように、本実施形態では、第１の偏光板１５１を透過した可視光のうち、光源３Ｂ，３Ｇ，３Ｒから出力される青色光、緑色光および赤色光の特定波長帯域の可視光の偏光方向を回転させるのではなく、これらの特定波長帯域以外の波長帯域の可視光の偏光方向を回転させ、この偏光方向を回転させた可視光を第２の偏光板１５２によって阻止することにより、スクリーン１５０における蛍光灯からの光を選択的に除去することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、外光による画像の黒浮きを低減可能なプロジェクタ用スクリーンおよび画像投射システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像表示システムの概略構成図である。
【図２】スクリーン５０の概略構造を示す断面図である。
【図３】波長選択性偏光回転素子群５４のもつ波長に対する位相特性の一例を示すグラフである。
【図４】スクリーン５０の作用を説明するための図である。
【図５】スクリーン５０の反射率特性を示すグラフである。
【図６】液晶プロジェクタ２から白色光を出力したときの画像光ＩＭＬのスペクトル分布を示すグラフである。
【図７】スクリーン５０に入射しうる外光のスペクトル分布の一例を示すグラフである。
【図８】スクリーン５０で反射した外光のスペクトル分布の一例を示すグラフである。
【図９】本発明のプロジェクタ用スクリーンの他の実施形態を示す構成図である。
【図１０】蛍光灯のスペクトル分布の一例を示すグラフである。
【図１１】波長選択性偏光回転素子群１５４の波長−位相特性の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…画像投射システム、２…液晶プロジェクタ、３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ…光源、５…液晶パネル、１５…投射光学系、５０…スクリーン、５１，５２…偏光板、５３…反射板、５４…波長選択性偏光回転素子群。
【図１】
2004062042.tif 000003
【図２】
2004062042.tif 000004
【図３】
2004062042.tif 000005
【図４】
2004062042.tif 000006
【図５】
2004062042.tif 000007
【図６】
2004062042.tif 000008
【図７】
2004062042.tif 000009
【図８】
2004062042.tif 000010
【図９】
2004062042.tif 000011
【図１０】
2004062042.tif 000012
【図１１】
2004062042.tif 000013