(57)【要約】【課題】  表示画像のコントラストをより向上させる。【解決手段】    投射光を受けることによって画像を表示するスクリーン５０であって、外光の明暗の揺らぎに同期しかつ上記外光と逆位相で反射率あるいは透過率を変化させる外光同期手段を備える。【選択図】              図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射光を受けることによって画像を表示するスクリーンであって、
外光の明暗の揺らぎに同期しかつ前記外光と逆位相で反射率あるいは透過率を変化させる外光同期手段を備えることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記外光同期手段は、電灯電源周波数に同期して前記反射率あるいは透過率を変化させ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】
前記外光の明暗の揺らぎを検出する揺らぎ検出手段を備え、前記外光同期手段は、前記揺らぎ検出手段の検出結果に基づいて前記反射率あるいは透過率を変化させることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項４】
前記外光同期手段は、液晶パネルと、該液晶パネルを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のスクリーン。
【請求項５】
前記液晶パネルは、基板の一方側の全面に対して一面一様に駆動される液晶層を備えることを特徴とする請求項４記載のスクリーン。
【請求項６】
光源装置からの光を変調して投射するプロジェクタと、該プロジェクタからの投射光を受けることによって画像を表示するスクリーンとを備えるプロジェクタシステムにおいて、
前記スクリーンとして、請求項１〜５いずれかに記載のスクリーンを用いることを特徴とするプロジェクタシステム。
【請求項７】
前記投射光を外光の明暗の揺らぎに同期しかつ前記外光と逆位相で変化させることを特徴とする請求項６記載のプロジェクタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン及びプロジェクタシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からプロジェクタ及びスクリーンを備えるプロジェクタシステムにおいて表示画像のコントラスト向上を図るべく様々な研究が行われている。このような研究の中には、光源から鑑賞者の眼球までをプロジェクタシステムの光学系と捕らえ、スクリーンを改良することによって、プロジェクタシステムにおける表示画像のコントラストを向上させようとするものがある。
【０００３】
ところで、スクリーンを高効率化するためには、単に、スクリーンの反射率を高めるだけでは効果がない。これは、視感上の明るさは、あくまで外光との対比によるためである。逆に、外光を除去し、プロジェクタからの投射光のみを選択的に鑑賞者に反射させるスクリーンを用いることによって、表示画像のコントラストを向上させることができる。
【０００４】
具体的には、特開平２−３０４５４１号公報に、スクリーン上に複数の仕切板を形成し、この仕切板によって、投射光を選択的に鑑賞者に反射させる技術が開示されている。
また、特開平３−２８７２４４号公報に、液晶パネルを光変調器として用いるプロジェクタのおいて、スクリーンを偏光ビームスプリッタによって構成することによって、投射光を選択的に鑑賞者に反射させる技術が開示されている。
また、特開平５−３４６６１９号公報に、スクリーンに波長選択性を持たせ、これによって、投射光を選択的に鑑賞者に反射させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平２−３０４５４１号公報
【特許文献２】特開平３−２８７２４４号公報
【特許文献３】特開平５−３４６６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平２−３０４５４１号公報に開示された技術は、外光と投射光の光線方向の違いが十分に大きくなければ効果が得られない。また、この技術が成り立つのであれば、スクリーン周りに庇状の簡単な構造物を配置するだけで同等の効果が得られるため、特開平２−３０４５４１号公報に開示された技術は現実的ではない。
特開平３−２８７２４４号公報に開示された技術は、投射光の偏光方向と同一の偏光方向の外光を除去することができない。また、プロジェクタ側の設計が３色（赤色、緑色、青色）とも同一方向の偏光方向に設定されていない場合には、正常な色の表示画像が得られなくなる。
特開平５−３４５５１９号公報に開示された技術は、投射光と同一波長の外光を除去することができない。
このように、従来のスクリーンはいずれも外光の除去効果が十分でなく、表示画像の色バランスを崩す等の課題を有している。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、表示画像のコントラストをより向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るスクリーンは、投射光を受けることによって画像を表示するスクリーンであって、外光の明暗の揺らぎに同期しかつ上記外光と逆位相で反射率あるいは透過率を変化させる外光同期手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような特徴を有する本発明に係るスクリーンによれば、外光同期手段によって、スクリーンの反射率あるいは透過率が外光の明暗の揺らぎに同期しかつ外光と逆位相で変化される。すなわち、外光が明るい場合にはスクリーンは外光同期手段によって見かけ上暗くなるように反射率あるいは透過率が変化され、逆に、外光が暗い場合にはスクリーンは外光同期手段によって見かけ上明るくなるように反射率あるいは透過率が変化される。
上述のように、スクリーンの視感上の明るさは、あくまで外光との対比によるものである。したがって、スクリーンの反射率あるいは透過率が外光の明暗の揺らぎに同期しかつ外光と逆位相で変化されることによって、表示画像のコントラストをより向上させることが可能となる。
【０００９】
なお、スクリーン及びプロジェクタを備えるプロジェクタシステムは、蛍光灯等の室内照明が設置された部屋で使用される場合が多い。例えば、一般的な蛍光灯が配備された室内でプロジェクタシステムを用いる場合には、本発明に係る外光同期手段は、電灯電源周波数に同期して上記反射率あるいは透過率を変化させることができる。これによって、外光、すなわち、蛍光灯光の明暗に同期してかつ逆位相でスクリーンの反射率あるいは透過率を変化させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係るスクリーンは、上記外光の明暗の揺らぎを検出する揺らぎ検出手段を備え、上記外光同期手段は、上記揺らぎ検出手段の検出結果に基づいて上記反射率あるいは透過率を変化させても良い。このように、揺らぎ検出手段を備えることによって、外光の揺らぎの周波数が電灯電源周波数と異なる場合であっても外光の揺らぎに同期してかつ逆位相でスクリーンの反射率あるいは透過率を変化させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係るスクリーンは、上記外光同期手段が液晶パネルと、該液晶パネルを駆動する駆動手段とを備える構成とすることができる。このように、外光手段が液晶パネルと、該液晶パネルを駆動する駆動手段とを備えることによって、駆動手段からスクリーンの反射率あるいは透過率を変化させる駆動信号が液晶パネルに送られ、この駆動信号によって、液晶パネル内に配置された液晶が駆動される。したがって、スクリーンの反射率あるいは透過率は、液晶パネル内に配置された液晶が駆動されることによって、変化される。この液晶は、液晶パネルの基板の一方側の全面に対して一面一様に駆動されるように配置される液晶層とすることができる。なお、スクリーンが大型化した場合には、液晶パネルの基板の一方側の全面に対して一面一様に駆動されるように配置される液晶層を駆動するための電気容量が相当大きくなる。このため、液晶層に電圧を印加するための電極を複数に分割し、各電極に電圧を印加することによって液晶を駆動することが好ましい。
【００１２】
次に、本発明に係るプロジェクタシステムは、光源装置からの光を変調して投射するプロジェクタと、該プロジェクタからの投射光を受けることによって画像を表示するスクリーンとを備えるプロジェクタシステムにおいて、上記スクリーンとして、本発明に係るスクリーンが用いられることを特徴とする。
本発明に係るスクリーンによれば、よりコントラストが向上された表示画像を得ることができるため、よりコントラストが向上された表示画像を投影するプロジェクタシステムを提供することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明に係るスクリーンが暗い状態において、プロジェクタから明るい投射光をスクリーンに投影しても、投射光が外光同期手段によって遮断されてしまう。このため、本発明に係るプロジェクタシステムは、上記投射光を外光の明暗の揺らぎに同期しかつ上記外光と逆位相で変化させることが好ましい。すなわち、スクリーンが暗い場合には、プロジェクタからの投射光が暗くされる。これによって、プロジェクタの電力消費を低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係るスクリーン及びプロジェクタシステムの一実施形態について説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、スクリーン５０及びプロジェクタ１を備える本実施形態に係るプロジェクタシステムの概略構成図である。なお、本実施形態に係るプロジェクタシステムは、電灯電源（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）で揺らぐ蛍光灯光の下に配置されているものとする。この図に示すように、プロジェクタ１は、３板式の液晶プロジェクタであり、色合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム３０の３つの光入射面３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂには、それぞれ光変調装置としての透過型液晶装置２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが対向して配置され、各液晶装置２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの背面側（クロスダイクロイックプリズム３０と反対側）にはそれぞれＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色光を出射可能な光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが配置されている。
【００１６】
光源装置１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）は、同じ色光を発光する複数の発光素子１１と、この発光素子１１が一方の側に配置される基板１２とを備えている。各発光素子１１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、点灯制御回路（不図示）によって点灯されるようになっている。
【００１７】
光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとこれに対応する液晶装置２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂとの間には照明光の照度分布を液晶装置２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにおいて均一化させるための照度均一化手段１９として、照明装置側から第１のフライアイレンズ１９１、第２のフライアイレンズ１９２が順次設置されている。第１のフライアイレンズ１９１は複数の２次光源像を形成し、第２のフライアイレンズ１９２は被照明領域である液晶装置の設置位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。これにより、発光素子１から出射された光は、その光の密度分布に関係なく液晶装置全面に均一な密度で照射される。
【００１８】
クロスダイクロイックプリズム３０は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面３０ａ，３０ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面３０ａには、液晶装置２０Ｒで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶装置２０Ｇ，２０Ｂで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面３０ｂには、液晶装置２０Ｂで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶装置２０Ｒ，２０Ｇで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。そして、クロスダイクロイックプリズム３０の光出射面に導光された各色の画像光は投射レンズ（投射手段）４０によってスクリーン５０に投射光として出射されるようになっている。そして、スクリーン５０は、このように構成されたプロジェクタ１から出射された投射光を受けることによって画像を表示する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係るスクリーン５０の断面を模式的に示した図である。この図に示すように、スクリーン５０は、透過型のスクリーンであり、プロジェクタ１側から順に、第１偏光板５１、第１電極５２、第１配向膜５３、液晶層５４、第２配向膜５５、第２電極５６及び第２偏光板５７が積層された液晶パネルとして構成されている。
なお、本実施形態において、本発明に係る外光同期手段は、スクリーン５０そのものである。
【００２０】
第１偏光板５１は、プロジェクタ１からの投射光を偏光する機能を有すると共に外光を遮断する機能を有している。
本実施形態に係るプロジェクタ１のように、光変調装置２０（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）として液晶装置を用いる場合には、液晶装置において、光源装置１０から発光された各光が偏光される。したがって、投射レンズ４０から投射される際における各光の偏光方向が同一となるようにすることで投射光を変更する必要がなくなるが、液晶層５４に入射する外光を遮断することが可能となるため、第１偏光板５１を設けることが好ましい。
【００２１】
第１電極５２及び第２電極５６は、液晶層５４を挟み込むようにして互いが対向配置されており、光を透過する酸化インジウムスズや酸化インジウム亜鉛等の透明材料によって形成されている。この第１電極５２及び第２電極５６を介して駆動電圧（駆動信号）が印加されることによって、第１配向膜５３及び第２配向膜５５に挟み込まれた液晶層５４が駆動される。
【００２２】
液晶層５４は、第１電極５２を介して第１偏光板５１（基板）の一方側の表面に一面一様に駆動されるように配置されており、所定の駆動電圧が印加されて駆動された際に、第１偏光板５１を介して入射された光の偏光方向を直交する方向に変更するような厚み及び屈折率を有している。
【００２３】
第２偏光板５７は、例えば、第１偏光板と直交する偏光方向の光を透過する機能を有すると共に光を散乱させる機能を有している。したがって、液晶層５４が駆動され、第１偏光板５１を介して入射された投射光の偏光方向が直交する方向に偏光された場合にのみ、投射光がスクリーン５０から出射され、鑑賞者に表示画像として届く。すなわち、液晶層５４が駆動された場合には、スクリーン５０上に表示画像が表示され、液晶層５４が駆動されない場合には、スクリーン５０上は暗くなる。
【００２４】
図３は、本実施形態に係るプロジェクタシステムの制御ブロック図である。この図に示すように、本実施形態に係るプロジェクタシステムは、演算装置２１、通常発光制御装置２２、光源駆動装置２３及びスクリーン駆動装置２４を備えている。
【００２５】
通常発光制御装置２２は、例えば、各光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを交番発光させるような場合に、その順序や点灯時間等を示す信号を演算装置２１に送るためのものである。
演算装置２１には、通常発光制御装置２２から受け取る信号の他に、例えば不図示のＡＤコンバータを介して電灯電源周波数が送られ、演算装置２１は、この電灯電源周波数に同期しかつ外光と逆位相の信号をスクリーン駆動装置２４に送ると共に、通常発光制御装置２２から受け取った信号と電灯電源周波数に同期しかつ外光と逆位相の信号とを合わせた信号を光源駆動装置２３に送る。
【００２６】
光源駆動装置２３は、演算装置２１から受け取った信号に基づいて光源装置１０を駆動し、スクリーン駆動装置２４は、演算装置２１から受け取った信号に基づいてスクリーン５０の液晶層５４を駆動する。
したがって、スクリーン５０は、外光（蛍光灯光）が暗い場合には表示画像が表示され、外光（蛍光灯光）が明るい場合に暗くされる。
【００２７】
人間の視覚特性は、眼球から入射した光の所定時間あたりの積分値を表示画像として認識している。このため、外光が明るい場合に、スクリーン５０上に表示画像が表示されていると、認識される表示画像の明るさが必要以上に増加してしまい、表示画像のコントラスト低下に繋がる。このため、本実施形態に係るプロジェクタシステムのように、外光（蛍光灯光）が暗い場合に表示画像が表示され、外光（蛍光灯光）が明るい場合に暗くなるようにスクリーン５０の透過率を制御することによって、よりコントラストが向上された表示画像とすることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態に係るプロジェクタシステムによれば、光源駆動装置２３が演算装置２１から受け取った信号に基づいて光源装置１０を駆動することによって、光源装置１０からの光の出射は、外光（蛍光灯光）が明るい場合には停止される。したがって、スクリーン５０が暗い場合における無駄な投射を避けることができ、プロジェクタシステムの電力消費量を低減させることが可能となる。
【００２９】
（第２実施形態）
次に図４を参照して本発明に係るプロジェクタシステムの第２実施形態について説明する。図４は、本第２実施形態に係るプロジェクタシステムに備えられるスクリーン６０の断面を模式的に示したものである。なお、本第２実施形態において上記第１実施形態と異なる点は、反射型のスクリーン６０を備える点である。また、本第２実施形態においては、上記第１実施形態と異なる部位についてのみ説明する。
【００３０】
図４に示すように、本第２実施形態に係るプロジェクタシステムに備えられるスクリーン６０は、プロジェクタ１側から順に、偏光板６１、第１電極６２、第１配向膜６３、液晶層６４、第２配向膜６５及び反射板６６が積層して構成されている。
【００３１】
偏光板６１は、上記第１実施形態において示した第１偏光板５１と同様、プロジェクタ１の光変調装置２０（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）として液晶装置を用いる場合には、必ずしも設ける必要はないが、液晶層６４に入射する外光を遮断できるため、設けることが好ましい。
【００３２】
第１電極６２、第１配向膜６３、第２配向膜６５及び第２電極６５の各々は、上記第１実施形態において示した第１電極５２、第１配向膜５３、第２配向膜５５及び第２電極５６と同様に構成されている。
【００３３】
液晶層６４は、上記第１実施形態において示した液晶層５４と同様に第１電極６２を介して偏光板６１（基板）の一方側の表面に一面一様に駆動されるように配置されており、所定の駆動電圧が印加されて駆動された際に、偏光板６１を介して入射された光の偏光方向を直交する方向に変更するような厚み及び屈折率を有している。すなわち、本第２実施形態におけるスクリーン６０は反射型のスクリーンであるため、液晶層６４の厚みは、上記第１実施形態において示した液晶層５４の厚みの半分となる。
反射板６７は、白色散乱板として構成されており、偏光板６１を介して入射された光を散乱かつ反射する。なお、この反射板６７の表面をブレーズ形状や傾斜放物面アレイ等の指向性を有する表面としても良い。これによって、反射板６７において反射される外光が鑑賞者に届かなくなるため、より表示画像のコントラストを向上させることが可能となる。
【００３４】
このような液晶層６４に駆動電圧が印加されると、液晶層６４によって、偏光板６１から入射した光の偏光方向が直交する方向に変化されるので、反射板６７において反射した光は偏光板６１に遮断され外部に出射されない。逆に液晶層６４に駆動電圧が印加されていない状態においては、光の偏光方向が液晶層６４によって変化されないため、反射板６７において反射した光は偏光板６１に遮断されることなく出射される。
したがって、本第２実施形態におけるプロジェクタシステムにおけるスクリーン６０は、スクリーン駆動装置２４から駆動電圧が印加された際に暗くなり、スクリーン装置２４から駆動電流が印加されない状態で表示画像を表示する。
このため、本第２実施形態における演算装置２１は、スクリーン駆動装置２４に電灯電源周波数と同期しかつ同位相の信号を送る。
【００３５】
このような本第２実施形態に係るプロジェクタシステムにおいては、外光（蛍光灯光）が暗い場合にスクリーン６０上に表示画像が表示され、外光（蛍光灯光）が明るい場合にスクリーン６０が暗くなるようにスクリーン６０の反射率が制御される。このため、よりコントラストが向上された表示画像とすることが可能となる。
【００３６】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して本発明に係る第３実施形態について説明する。図５は、本第３実施形態に係るプロジェクタシステムの制御ブロック図である。なお、本第３実施形態において上記第１実施形態と異なる点は、外光強度検出装置７１（揺らぎ検出手段）を備える点である。また、本第３実施形態においては、上記第１実施形態と異なる部位についてのみ説明する。
【００３７】
例えば、プロジェクタシステムが設置される室内の照明が電灯電源周波数と異なる周波数でゆらぐ場合には、上記第１及び第２実施形態のように、スクリーン５０，６０の透過率あるいは反射率を電灯電源周波数と同期させて変化させても、外光が暗い場合に表示画像が表示され、外光が明るい場合に暗くなるようにスクリーン５０，６０を制御することができない。
そこで、図５に示すように、本第３実施形態に係るプロジェクタシステムは、演算装置２１に電気的に接続される外光強度検出装置７１を備えている。この外光強度検出装置７１は、外光の強度を検出し、この検出結果を演算装置２１に送る。そして、演算装置２１では、外光強度検出装置７１から受け取った検出結果に基づいて外光の揺らぎ（周波数）を算出し、この算出結果に基づいてスクリーン駆動装置２４に算出した周波数と同期しかつ逆位相の信号を送る。スクリーン駆動装置２４は、演算装置２１から受け取った信号に基づいて液晶層５４，６５に駆動電圧を印加する。
【００３８】
また、演算装置２１は、演算装置２１では、外光強度検出装置７１から受け取った検出結果に基づいて算出した外光の揺らぎと通常発光制御装置２２から受け取った信号とを合わせた信号を光源駆動装置２３に送る。そして、光源駆動装置２３は、演算装置２１から受け取った信号に基づいて光源装置１０を駆動する。
【００３９】
このような本第３実施形態に係るプロジェクタシステムにおいては、外光の揺らぎに基づいてスクリーン５０，６０の透過率あるいは反射率を制御するため、室内照明が電灯電源周波数と異なる周波数でゆらぐ場合であっても、外光が暗い場合にスクリーン５０，６０に表示画像を表示し、外光が明るい場合にスクリーン５０，６０が暗くなるようにすることが可能となる。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るスクリーン及びプロジェクタシステムの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４１】
例えば、上記第１実施形態における第１電極５２を複数に分割し、各第１電極にスクリーン駆動装置２４から駆動電圧を印加しても良い。このように、第１電極５２を複数に分割することによって、スクリーン５０が大きい場合であっても、各第１電極５２における電気的容量を小さく抑えることができるため、安定して液晶層５４を駆動することが可能となる。
なお、このように、第１電極５２を複数に分割する場合には、演算装置２１からは、各第１電極に対する信号がシリアル信号して供給される。このため、スクリーン駆動装置２４は、演算装置２１から受け取るシリアル信号をパラレル信号に変換する機能を有する。また、この場合、スクリーン駆動装置２４は、スクリーン５０上に設けることが好ましい。このように、スクリーン駆動装置２４をスクリーン５０上に設けることによって、プロジェクタ１とスクリーン５０との間の配線を各第１電極５２毎に複数配置する必要がなくなり、単一の配線を配置すれば良くなる。
【００４２】
また、上記第１〜第３実施形態において、本発明に係る外光同期手段を液晶パネルとして説明した。しかしながら、本発明に係る外光同期手段は、これに限定されるものではなく、スクリーン透過率あるいは反射率を所定の周波数で変化させられるものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタシステムの概略構成図。
【図２】同、第１実施形態に係るスクリーン５０の断面を模式的に示した図。
【図３】同、第１実施形態に係るプロジェクタシステムの制御ブロック図。
【図４】同、第２実施形態に係るスクリーン５０の断面を模式的に示した図。
【図５】同、第３実施形態に係るプロジェクタシステムの制御ブロック図。
【符号の説明】
【００４４】
１……プロジェクタ、５０，６０……スクリーン（液晶パネル）、２１……演算装置、２２……通常発光制御装置、２３……光源駆動装置、２４……スクリーン駆動装置（駆動手段）、７１……外光強度検出装置（揺らぎ検出手段）
【図１】
2005114913.tif 000003
【図２】
2005114913.tif 000004
【図３】
2005114913.tif 000005
【図４】
2005114913.tif 000006
【図５】
2005114913.tif 000007