(57)【要約】【課題】投写光を所定の方向へ効率良く導くことができ、明るい投写像を得ることができるスクリーン、及びこのスクリーンを備えるプロジェクタを提供すること。【解決手段】  複数のマイクロレンズ素子１０１からなるマイクロレンズアレイ１０１Ｌを備えるスクリーン１００であって、スクリーン１００への投写光が第１の方向へ導かれる範囲を第１視野角θｈと、第２の方向へ導かれる範囲を第２視野角θｗとそれぞれしたとき、各マイクロレンズ素子１０１の略中心ＣＴを通る第１の方向に沿った第１の長さｈと、各レンズ素子１０１の略中心ＣＴを通る第２の方向に沿った第２の長さｗと、各レンズ素子１０１の略中心ＣＴを通る第１の方向に沿った第１の曲率Ｃｈと、各レンズ素子１０１の略中心ＣＴを通る第２の方向に沿った第２の曲率Ｃｗとは、それぞれ所定の第１視野角θｈと所定の第２視野角θｗとなるように構成されている。【選択図】        図１−１
2005189470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ素子からなるレンズアレイを備えるスクリーンであって、
前記スクリーンへの投写光が第１の方向へ導かれる範囲を第１視野角と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ導かれる範囲を第２視野角とそれぞれしたとき、
前記各レンズ素子の略中心を通る前記第１の方向に沿った第１の長さと、
前記各レンズ素子の略中心を通る前記第２の方向に沿った第２の長さと、
前記各レンズ素子の略中心を通る前記第１の方向に沿った第１の曲率と、
前記各レンズ素子の略中心を通る前記第２の方向に沿った第２の曲率とは、それぞれ所定の前記第１視野角と他の所定の前記第２視野角となるように構成されていることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記第１の長さと前記第２の長さとは異なり、
前記第１の曲率と前記第２の曲率とは略同一であ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】
前記第１の長さと前記第２の長さとは略同一であり、
前記第１の曲率と前記第２の曲率とは異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】
前記第１の長さと前記第２の長さとは異なり、
前記第１の曲率と前記第２の曲率とは異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５】
前記スクリーンは、前記投写光を透過して前記第１視野角と前記第２視野角との範囲へ導くことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記スクリーンは、前記投写光を反射して前記第１視野角と前記第２視野角との範囲へ導くことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記第１視野角をθｈと、
前記第２視野角をθｗとそれぞれしたとき、
５°＜θｈ＜３５°
１５°＜θｗ＜５０°
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項８】
光を供給する光源と、
前記光源からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記変調された光を投写する投写光学系と、
前記投写光学系からの投写光が投写されるスクリーンとを有し、
前記スクリーンは、請求項１、２、３、４、６又は７に記載のスクリーンであることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン、特にプロジェクタ用に好適なスクリーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン、特にプロジェクタからの投写光を投写するスクリーンには、反射型スクリーンと透過型スクリーンとに大別される。反射型スクリーンは、投写光を反射して観察者の方向へ散乱（拡散）する。反射型スクリーンは、主としてフロント型のプロジェクタに用いられる。また、透過型スクリーンは、投写光を透過して観察者の方向へ散乱する。透過型スクリーンは、主としてリアプロジェクタに用いられる。
【０００３】
何れのスクリーンにおいても、投写光の散乱角（拡散角）を所定の値に設定することにより、例えば、スクリーンの法線方向に散乱光を集中させることができる。これにより、スクリーンの正面に位置する観察者は、明るい投写像を観察できる。
【０００４】
スクリーンへ投写された光を所定の方向へ導くために、レンチキュラレンズやマイクロレンズアレイを用いる構成が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０５３１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レンチキュラレンズを用いる構成では、レンチキュラレンズにより、例えば、観察者から見てスクリーンの垂直方向では投写光を集光する。このとき、投写光は、垂直方向に略直交する水平方向には、集光されない。この構成では、視野角、即ち投写像を観察できる範囲が水平方向に比べ垂直方向が極端に狭いという問題を生ずる。
【０００７】
また、マイクロレンズアレイを用いる構成では、複数のマイクロレンズ素子をアレイ状に配列する。各マイクロレンズ素子は、光軸を中心としてスクリーンの法線方向に同心円状に投写光を屈折する。複数の観察者は、通常スクリーンに対して水平方向へ数多く存在する場合が多い。これに対して、複数の観察者が、スクリーンの垂直方向に存在するという状況は少ない。従って、従来技術のマイクロレンズアレイを備えるスクリーンでは、観察者が存在しない不要な方向にまで投写光を屈折して導いてしまう。この結果、マイクロレンズアレイを備えるスクリーンは、観察者が存在する方向へだけ有効に投写光を導くことが困難であるため、投写像が暗くなってしまうという問題を生ずる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、投写光を所定の方向へ効率良く導くことができ、明るい投写像を得ることができるスクリーン、及びこのスクリーンを備えるプロジェクタ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の発明によれば、複数のレンズ素子からなるレンズアレイを備えるスクリーンであって、スクリーンへの投写光が第１の方向へ導かれる範囲を第１視野角と、第１の方向に略直交する第２の方向へ導かれる範囲を第２視野角とそれぞれしたとき、各レンズ素子の略中心を通る第１の方向に沿った第１の長さと、各レンズ素子の略中心を通る第２の方向に沿った第２の長さと、各レンズ素子の略中心を通る第１の方向に沿った第１の曲率と、各レンズ素子の略中心を通る第２の方向に沿った第２の曲率とは、それぞれ所定の第１視野角と他の所定の第２視野角となるように構成されていることを特徴とするスクリーンを提供できる。
【００１０】
本発明では、スクリーンへの投写光が第１の方向へ散乱される範囲を第１視野角と、第１の方向に略直交する第２の方向へ散乱される範囲を第２視野角とそれぞれする。視野角の範囲内では、観察者は良好な投写像を観察できる。また、観察者が視野角の範囲を越えた位置に存在するときは、良好な投写像を観察できない。例えば、理解の容易のため、略平行光が本スクリーンに投写される場合を考える。各レンズ素子は、略平行光の投写光を屈折して透過又は反射する。投写光が屈折される量は、レンズ素子の曲率と、開口領域の寸法のいわゆる縦横比とに対応する。なお、曲率は、曲率半径の逆数で定義される。本発明では、レンズ素子の、第１の方向の曲率と、第２の方向の曲率と、第１の方向の長さと、第２の方向の長さとの４つのパラメータを、それぞれ所定の第１視野角と他の所定の第２視野角となるように設定する。具体的に述べると、例えば、矩形のスクリーンを観察者から見て、垂直方向（縦方向）を第１の方向と、水平方向（横方向）を第２の方向とそれぞれする。このとき、上述の４つのパラメータを適宜設定することで、第１の方向へ散乱する光の第１視野角と、第２の方向へ散乱する光の第２視野角とをそれぞれ異なる所定の値に制御できる。これにより、矩形のスクリーンに対して、垂直方向に比較して水平方向へ観察者が広い範囲に存在するときに、観察者が存在する領域へ有効に投写光を導くことができる。このため、投写光を所定の方向へ効率良く導くことができ、明るい投写像を得ることができる。
【００１１】
また、第１の発明の好ましい態様によれば、第１の長さと第２の長さとは異なり、第１の曲率と第２の曲率とは略同一であることが望ましい。また、別の好ましい態様によれば、第１の長さと第２の長さとは略同一であり、第１の曲率と前記第２の曲率とは異なることが望ましい。さらに、別の好ましい態様によれば、第１の長さと第２の長さとは異なり、第１の曲率と第２の曲率とは異なることが望ましい。これらの態様により、第１視野角と第２視野角とをそれぞれ異なる所定の値に設定できる。
【００１２】
また、第１の発明の好ましい態様によれば、スクリーンは、投写光を透過して第１視野角と第２視野角との範囲へ導くことが望ましい。これにより、リアプロジェクタに好適なスクリーンにより、観察者は明るい投写像を観察できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、スクリーンは、投写光を反射して第１視野角と第２視野角との範囲へ導くことが望ましい。これにより、フロントプロジェクタに好適なスクリーンにより、観察者は明るい投写像を観察できる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、第１視野角をθｈと、第２視野角をθｗとそれぞれしたとき、
５°＜θｈ＜３５°
１５°＜θｗ＜５０°
の条件を満足することが望ましい。これにより、観察者は高い臨場感を得ることができる。
また、好ましくは、以下の条件を満足することが望ましい。
１０°＜θｈ＜３０°
１８°＜θｗ＜４５°
さらに、好ましくは、以下の条件を満足することが望ましい。
１３°＜θｈ＜２１°
３０°＜θｗ＜３７°
これらの条件を満足することにより、観察者は、さらに高い臨場感を得ることができる。
【００１５】
また、第２の発明によれば、光を供給する光源と、光源からの光を画像信号に応じて変調して空間光変調装置と、変調された光を投写する投写光学系と、投写光学系からの投写光が投写されるスクリーンとを有し、スクリーンは、上述のスクリーンであることを特徴とするプロジェクタを提供できる。本プロジェクタは、上述のスクリーンを備えているため、明るい投写像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係るスクリーン及びプロジェクタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係るスクリーン１００の斜視構成を示す。スクリーン１００は、複数のマイクロレンズ素子１０１からなるマイクロレンズアレイ１０１Ｌを備えている。スクリーン１００は、透過型のスクリーンであり、後述するリアプロジェクタに好適なタイプである。スクリーン１００は、投写光を透過して所定の視野角範囲内へ導く機能を有する。観察者ＯＢＳは、視野角の範囲内でスクリーン１００からの光を観察する。なお、本明細書において、第１の方向とは、観察者ＯＢＳからスクリーン１００を見てｘ軸に沿う垂直な方向をいう。第１の方向を適宜垂直方向という。また、第２の方向とは、観察者ＯＢＳからスクリーン１００を見てｙ軸に沿う水平な方向をいう。第２の方向を適宜水平方向という。
【００１８】
図１−２は、スクリーン１００の第１の方向である垂直方向の断面構成を示す。各マイクロレンズ素子１０１の開口領域は、中心ＣＴを通る垂直方向に沿って第１の長さｈを有する。また、各マイクロレンズ素子１０１のレンズ面は、中心ＣＴを通る垂直方向に沿って第１の曲率Ｃｈを有する。また、スクリーン１００は、屈折率ｎの硝子部材や光学的に透明な樹脂材料で形成されている。
【００１９】
まず、略平行な投写光Ｌがスクリーン１００に入射する。投写光Ｌは、マイクロレンズ素子１０１により屈折されて、平面状の射出面１０３に入射角θｈｉｎで到達する。そして、投写光Ｌは、射出面１０３で再度屈折して射出角θｈｏｕｔで観察者ＯＢＳ（図１−１参照）の方向へ射出される。以下、射出角θｈｏｕｔの最大値を第１視野角θｈという。また、隣接する各マイクロレンズ素子１０１の射出面１０３側には遮光部１０２が形成されている。
【００２０】
次に、スクリーン１００の第２の方向である水平方向の断面構成を図１−３に示す。各マイクロレンズ素子１０１の開口領域は、中心ＣＴを通る水平方向に沿って第２の長さｗを有する。また、各マイクロレンズ素子１０１のレンズ面は、中心ＣＴを通る水平方向に沿って第２の曲率Ｃｗを有する。
【００２１】
略平行な投写光Ｌは、マイクロレンズ素子１０１により屈折されて射出面１０３に入射角θｗｉｎで到達する。そして、投写光Ｌは、射出面１０３で再度屈折して射出角θｗｏｕｔで観察者ＯＢＳ（図１−１参照）の方向へ射出される。以下、射出角θｗｏｕｔの最大値を第２視野角θｗという。また、隣接する各マイクロレンズ素子１０１の射出面１０３側には遮光部１０２が形成されている。
【００２２】
図２−１は、スクリーン１００を正面方向（ｚ軸方向）から見た構成を示す。各マイクロレンズ素子１０１は、第１の長さｈよりも第２の長さｗが大きいような、水平方向に長手方向を有する矩形形状である。マイクロレンズ素子１０１の充填率は略１００％である。さらに、図２−２に、スクリーン１００の斜視構成を示す。矩形のマイクロレンズ素子１０１において、直交する第１の曲率Ｃｈと、第２の曲率Ｃｗとは等しくなるように構成されている。
【００２３】
第１視野角θｈは、以下の式（１）で定義される。
θｈ=２・arcsin(ｎ・sin(arctan(ｈ・Ｃｈ・(ｎ−１)／２)))      （１）
ここで、ｎはスクリーン１００の屈折率、ｈは第１の長さ、Ｃｈは第１の曲率をそれぞれ示す。
【００２４】
また、第２視野角θｗは、以下の式（２）で定義される。
θｗ=２・arcsin(ｎ・sin(arctan(ｗ・Ｃｗ・(ｎ−１)／２)))      （２）
ここで、ｎはスクリーン１００の屈折率、ｗは第２の長さ、Ｃｗは第２の曲率をそれぞれ示す。
【００２５】
上式（１）、（２）から明らかなように、第１視野角θｈ、第２視野角θｗは、マイクロレンズ素子１０１の開口領域の第１の長さｈと、第２の長さｗと、第１の曲率Ｃｈと、第２の曲率Ｃｗとを４つのパラメータとして制御できる。
【００２６】
本実施例では、それぞれ所定の第１視野角θｈと他の所定の第２視野角θｗとなるように設定する。具体的に述べると、例えば、本実施例では、
５°＜θｈ＜３５°
１５°＜θｗ＜５０°
の条件を満足している。これにより、観察者ＯＢＳは高い臨場感を得ることができる。
【００２７】
また、好ましくは、以下の条件を満足することが望ましい。
１０°＜θｈ＜３０°
１８°＜θｗ＜４５°
さらに、好ましくは、以下の条件を満足することが望ましい。
１３°＜θｈ＜２１°
３０°＜θｗ＜３７°
これらの条件を満足することにより、観察者は、さらに高い臨場感を得ることができる。
【００２８】
上記視野角となるためには、第１の長さｈと第２の長さｗとの比率は、以下の条件を満足することが望ましい。
ｈ：ｗ＝１：１．１〜１：１０
また、好ましくは、以下の条件を満足することが望ましい。
ｈ：ｗ＝１：１．３〜１：１．５
さらに、好ましくは、以下の条件を満足することが望ましい。
ｈ：ｗ＝１：１．５〜１：２
【００２９】
本実施例では、第１視野角θｈ、第２視野角θｗが上述の値を満足するように、第１の長さｈと第２の長さｗとを異ならせ、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとを同一にしている。図３−１、３−２を参照して、第１の長さｈと第２の長さｗとを異ならせ、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとを同一にしたときのスクリーン１００からの放射光分布を説明する。図３−１は、従来技術のマイクロレンズ素子において、第１の長さｈと第２の長さｗとが同一、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとが同一のときの放射光分布を示す。図３−１から明らかなように、垂直方向と水平方向とで同一の等方的な放射光分布である。このときは、従来技術のマイクロレンズアレイを有するスクリーンのように、観察者が存在しない不要な方向にも投写光が導かれてしまう。このため、光量を有効に用いることが困難である。
【００３０】
これに対して、図３−２は、本実施例のマイクロレンズ素子１０１において、第１の長さｈと第２の長さｗとが異なり、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとが同一のときの放射光分布を示す。ここで、ｈ＜ｗである。図３−２から明らかなように、垂直方向に比較して水平方向により多くの光が分布している。
【００３１】
数値例を挙げると、
Ｃｈ＝Ｃｗ＝４８×１０3（＝曲率半径２１μｍ）
ｈ：ｗ＝１：２
のとき、
第１視野角θｈ＝１７．５°
第２視野角θｗ＝３５°
となる。
【００３２】
これにより、水平方向に長手方向を有する矩形のスクリーン１００に対して、垂直方向に比較して水平方向へ観察者ＯＢＳが広い範囲に存在するときに、観察者ＯＢＳが存在する領域へ有効に投写光を導くことができる。このため、投写光を所定の方向へ効率良く導くことができ、明るい投写像を得ることができる。
【００３３】
図４は、実施例１の変形例に係るスクリーン４００の正面構成を示す。実施例１では、１つのマイクロレンズ素子１０１は、正面から見た外形は略矩形形状である。本変形例では、図４に示すように、１つのマイクロレンズ素子４０１の正面から見た外形は、六角形形状である。そして、複数のマイクロレンズ素子４０１をハニカム状に稠密に配列してアレイ化している。各マイクロレンズ素子４０１の４つのパラメータは、実施例１と同様に、第１の長さｈと第２の長さｗとは異なり、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとは同一である。そして、ｈ＜ｗであり水平方向に長手方向を有する。これにより、スクリーン４００において、マイクロレンズ素子４０１を効率良く配列できる。
【実施例２】
【００３４】
図５は、実施例２に係るスクリーン５００の概略構成を示す。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例のマイクロレンズ素子５０１の外形は楕円形状である。そして、マイクロレンズ素子５０１の第１の長さｈと第２の長さｗとは異なる。また、マイクロレンズ素子５０１の第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとは異なる。このように、マイクロレンズ素子５０１はラグビーボール状の形状を有する。
【００３５】
次に、図６−１、６−２を用いて、第１の長さｈと第２の長さｗとの比が一定のとき、（例えばｈ＜ｗ）、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとを変化させたときの視野角特性を説明する。図６−１は、垂直方向における、第１の曲率Ｃｈとハーフゲイン角度との関係を示す。図６−２は、水平方向における、第２の曲率Ｃｗとハーフゲイン角度との関係を示す。また、図６−１、６−２の横軸は曲率、縦軸はハーフゲイン角度（図では「ＨＧ角度」と略す。）をそれぞれ示す。ここで、ハーフゲイン角度とは、スクリーンからの光のうち、観察者が最大輝度の光の略半分の輝度となる光を知覚する角度範囲をいう。ハーフゲイン角度は、上述の視野角に対応した値である。図６−１、６−２から明らかなように、垂直方向、水平方向ともに、曲率が小さくなると、即ち曲率半径が大きくなると、ハーフゲイン角度は小さくなる傾向にある。そして、垂直方向の第１の曲率Ｃｈと、水平方向の第２の曲率Ｃｗとを変化させることで、ＨＧ角度を制御できることがわかる。さらに、本実施例のように、第１の長さｈと第２の長さｗとは異なり、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとは異なるように構成しても良い。
【実施例３】
【００３６】
図７は、実施例３に係るプロジェクタ７００の概略構成を示す。プロジェクタ７００はリアプロジェクタであり、実施例１に係る透過型のスクリーン１００を備えている。まず、プロジェクタ７００の構成を説明する。
【００３７】
光源である超高圧水銀ランプ１０は、第１色光であるＲ光、第２色光であるＧ光、及び第３色光であるＢ光を含む光を供給する。インテグレータ１５は、超高圧水銀ランプ１０からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子２０にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
【００３８】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、入射側から順に、λ/２位相差板と、第１偏光板と、液晶パネルと、第２偏光板とから構成される。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板によりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、第１偏光板をそのまま透過し、液晶パネルに入射する。液晶パネルに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネルの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板から射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００３９】
次に、Ｇ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、入射側から順に、第１偏光板と、液晶パネルと、第２偏光板とから構成される。
【００４０】
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板をそのまま透過し、液晶パネルに入射する。液晶パネルに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶パネルの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板から射出される。このようにして、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００４１】
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、第３色光であるＢ光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
【００４２】
なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、入射側から順に、λ/２位相差板と、第１偏光板と、液晶パネルと、第２偏光板とから構成される。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００４３】
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板によりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、第１偏光板をそのまま透過し、液晶パネルに入射する。液晶パネルに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネルの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板から射出される。第３色光用空間光変調装置で変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０から供給される光を第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００４４】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投写する。
【００４５】
なお、上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｓ偏光光となるように設定される。また、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光の偏光方向に差異をつけるのは、クロスダイクロイックプリズム１１２において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成するためである。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるべきＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過すべきＧ光をｐ偏光光としている。
【００４６】
色合成された光は、投写レンズ１１４に入射する。投写レンズ１１４は、色合成された光を拡大してスクリーン１００へ投写する機能を有する。投写レンズ１１４からの光は、反射ミラー７０１により光路を図７において水平方向へ変換される。光路を変換された光はフレネルレンズ７０２に入射する。フレネルレンズ７０２は、入射する光を略平行光へ変換して射出する。略平行光に変換された光は、スクリーン１００に入射する。
【００４７】
スクリーン１００は、実施例１で述べたように、第１視野角θｈ（図１−２参照）よりも第２視野角θｗ（図１−３参照）が大きくなるように構成されている。このため、観察者ＯＢＳへ有効に投写光を導くことができる。この結果、観察者ＯＢＳは、均一で明るい投写像を観察できる。
【実施例４】
【００４８】
図８−１は、実施例４に係るスクリーン８００の概略構成と、プロジェクタ１０００と観察者ＯＢＳとを合わせて示す。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例のスクリーン８００は、投写光を反射して第１視野角θｈと第２視野角θｗとの範囲へ導く反射型のスクリーンである。
【００４９】
スクリーン８００は、フロント型のプロジェクタ１０００からの投写光が入射する順に、光学的に透明な樹脂層８０２と、接着剤層８０４と、複数のマイクロレンズ素子８０１からなるミラー部８０３とから構成される。樹脂層８０２は、例えば透明なアクリル部材からなる。そして、樹脂層８０２内に拡散材８０２ａが均一に分布するように添加されている。プロジェクタ１０００からの投写光は、まず、樹脂層８０２に入射する。樹脂層８０２は、投写光の一部を拡散させ、略半分以上を透過する。樹脂層８０２を透過した投写光は、光学的に透明な接着剤層８０４を透過して、マイクロレンズ素子８０１に入射する。マイクロレンズ素子８０１は、ミラー部８０３に形成された反射面８０３ｒで構成されている。樹脂層８０２とミラー部８０３とは接着剤層８０４により固着されている。反射面８０３ｒは、プロジェクタ１０００側に凹面を向けた凹面反射面である。反射面８０３ｒで反射された光は、再び接着剤層８０４と樹脂層８０２を透過して、スクリーン８００を射出する。
【００５０】
そして、マイクロレンズ素子８０１は、以下の３つの構成（１）、（２）、（３）の何れか一つの構成をとることができる。
（１）第１の長さｈと第２の長さｗとは異なり、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとは略同一である構成
（２）第１の長さｈと第２の長さｗとは略同一であり、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとは異なる構成
（３）第１の長さｈと第２の長さｗとは異なり、第１の曲率Ｃｈと第２の曲率Ｃｗとは異なる構成
【００５１】
本実施例では、図８−２に示すように、垂直方向の第１視野角θｈよりも、水平方向の第２視野角θｗが大きくなるように、上記（１）〜（３）の何れかの構成をとる。上述の各実施例のスクリーンは、マイクロレンズ素子の透過の際の屈折作用により、投写光の方向を偏向させている。これに対して、本実施例では、マイクロレンズ素子８０１の反射作用により、投写光の方向を偏向させている。このような構成により、観察者ＯＢＳは、明るい投写像を観察できる。
【００５２】
次に、上述の各実施例に係るスクリーンを製造する３つの方法を説明する。まず、第１の製造方法について説明する。第１の製造方法では、所望のマイクロレンズ素子を得るための形状の金型を機械加工で製造する。そして、金型に形成された形状を樹脂材料に転写する。これにより、所望の形状のマイクロレンズアレイを有するスクリーンを製造できる。
【００５３】
次に、第２の製造方法について説明する。図９−１において、合成石英基板９１０上に、スパッタリング法や蒸着法、ＣＶＤ法等で、マスク層９００を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術やＲＩＥ法により、マスク開口部９０１を形成する。マスク開口部９０１は、図１０に示すように水平方向に長手方向を有する細長い略矩形形状を有する。まず、水平方向である図１０のＡＡ断面の形状形成過程を説明する。図９−１〜９−４は、ＡＡ断面における形状形成工程を示す。図９−２において、マスク開口部９０１が形成された合成石英基板をフッ酸溶液に浸漬する。すると、図９−２及び９−３に示すように、マスク開口部９０１の位置から等方的にエッチングが進行する。最終的に、ＡＡ断面では、図９−３に示すように、凹部の底に相当する平面部９１１と、その周囲に曲率部９１２とが形成される。そして、図９−４において、合成石英基板９１０を型として、レプリカ９２０を製造する。
【００５４】
また、図１０において垂直方向であるＢＢ断面の形状形成工程を説明する。図１１−１は、マスク層９００が形成された合成石英基板９１０のＢＢ断面構成を示す。次に、合成石英基板９１０をフッ酸溶液に浸漬する。図１１−２、１１−３、１１−４に示す工程は、それぞれ上述の図９−２、９−３、９−４の工程に対応している。図１１−２、１１−３において、マスク開口部９０１の位置を中心として等方的にエッチングが進行する。これにより、ＢＢ断面では、略円形形状の凹部９１３が形成される。そして、図１１−４において、合成石英基板９１０を型として、レプリカ９２０を製造する。これにより、所望の形状のマイクロレンズアレイを有するスクリーンを製造できる。
【００５５】
次に、上述の第２の製造方法による他の形状のマイクロレンズアレイの製造方法を説明する。本方法では、図１２に示すような、円形形状のマスク開口部１１０１を形成されたマスク層１１００を用いる。他の工程は上述した工程と同様なので、重複する説明は省略する。マスク開口部１１０１は、垂直方向の間隔ｄ２よりも水平方向の間隔ｄ１が大きくなるように形成されている。そして、エッチング処理において垂直方向と水平方向とに等方的にエッチングが進行する。これにより、垂直方向の第１の曲率と、水平方向の第２の曲率とが等しく、第１の長さと第２の長さとが異なる実施例１で述べたようなマイクロレンズ素子を形成できる。
【００５６】
次に、第３の製造方法について説明する。まず、合成石英基板上にスピンコート法やスプレーコート法によりレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜上に階調に応じた濃淡パターンを有するグレースケールマスクを形成する。そして、フォトリソグラフィ技術により、レジスト膜に所望のマイクロレンズ素子の形状とは凹凸が反対の形状パターンを形成する。その後、ドライエッチング工程において、合成石英基板に形状パターンを形成する。そして、合成石英基板を型として、レプリカを製造する。これにより、所望の形状のマイクロレンズアレイを有するスクリーンを製造できる。
【００５７】
また、レプリカを光学的に透明な部材で構成すれば透過型のスクリーンを製造できる。さらに、レプリカに反射膜を形成すれば反射型のスクリーンを製造できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係るスクリーンは、プロジェクタに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１−１】実施例１のスクリーンの斜視構成図。
【図１−２】実施例１のスクリーンの垂直断面構成図。
【図１−３】実施例１のスクリーンの水平断面構成図。
【図２−１】実施例１のスクリーンの正面構成図。
【図２−２】実施例１のスクリーンの他の斜視構成図。
【図３−１】従来技術のスクリーンの放射特性図。
【図３−２】実施例１のスクリーンの放射特性図。
【図４】変形例のスクリーンの正面構成図。
【図５】実施例２のスクリーンの正面構成図。
【図６−１】垂直方向の曲率とＨＧ角度との関係を示す図。
【図６−２】水平方向の曲率とＨＧ角度との関係を示す図。
【図７】実施例３のプロジェクタの概略構成図。
【図８−１】実施例４のスクリーンの概略構成図。
【図８−２】実施例４の視野角の説明図。
【図９−１】スクリーンの製造方法を示す図。
【図９−２】スクリーンの製造方法を示す他の図。
【図９−３】スクリーンの製造方法を示すさらに他の図。
【図９−４】スクリーンの製造方法を示す別の図。
【図１０】マスク開口部を示す図。
【図１１−１】スクリーンの製造方法を示す図。
【図１１−２】スクリーンの製造方法を示す他の図。
【図１１−３】スクリーンの製造方法を示すさらに他の図。
【図１１−４】スクリーンの製造方法を示す別の図。
【図１２】マスク開口部を示す他の図。
【符号の説明】
【００６０】
１０  超高圧水銀ランプ、１５  インテグレータ、２０  偏光変換素子、１００  スクリーン、１０１Ｌ  マイクロレンズアレイ、１０１  マイクロレンズ素子、１０２  遮光部、１０３  射出面、１０６Ｒ、１０６Ｇ  ダイクロイックミラー、１０７  反射ミラー、１０８  リレーレンズ、１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ  各色光用空間光変調装置、１１２  クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ、１１２ｂ  ダイクロイック膜、１１４  投写レンズ、１１６  スクリーン、４００  スクリーン、４０１  マイクロレンズ素子、５００  スクリーン、５０１  マイクロレンズ素子、７００  プロジェクタ、７０１  反射ミラー、７０２  フレネルレンズ、８００  スクリーン、９００  マスク層、８０１  マイクロレンズ素子、９０１  マスク開口部、８０２  樹脂層、８０４  接着剤層、８０３  ミラー部、８０３ｒ  反射面、９１０  合成石英基板、９１１  平面部、９１２  曲率部、９１３  凹部、９２０  レプリカ、１０００  プロジェクタ、１１００  マスク層、１１０１  マスク開口部、ＯＢＳ  観察者
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図９−３】
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【図９−４】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１１−３】
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【図１１−４】
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【図１２】
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