(57)【要約】【課題】簡素な構造で投影画像に生じるぎらつきを抑制し投影画像を良好に表示できるスクリーンおよびリアプロジェクタを提供すること。【解決手段】透過型スクリーン６は、画像光を投影するスクリーンである。この透過型スクリーン６は、複屈折性材料から構成され、入射した光束を偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割して射出する第１の領域および第２の領域が面内で不規則に複数形成されたランダム位相差シート６４を備えている。【選択図】図３
2007192989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光を投影するスクリーンであって、
複屈折性材料から構成され、入射した光束を偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割して射出する第１の領域および第２の領域が面内で不規則に複数形成されたランダム位相差層を備えている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリーンにおいて、
当該スクリーンは、透過型スクリーンで構成され、
前記画像光は、直線偏光光であり、
前記複数の第１の領域の厚み寸法Ｄ１、および前記複数の第２の領域の厚み寸法Ｄ２は、前記ランダム位相差層における面内の互いに直交する方向の各屈折率ｎｘ、ｎｙの差をΔｎとし、前記画像光の波長をλ、および０を含む自然数をｋとした場合に、
ΔｎＤ１＝ｋλ、
ΔｎＤ２＝λ・(２ｋ＋１)／２
の関係を満たすように設定されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項３】
請求項２に記載のスクリーンにおいて、
前記複数の第１の領域、および前記複数の第２の領域は、前記画像光に含まれる赤色光の波長領域、緑色光の波長領域、および青色光の波長領域に対して、前記関係を満たす厚み寸法を有する３つの領域でそれぞれ構成されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のスクリーンにおいて、
前記ランダム位相差層は、複数のシート部材をラミネートすることで形成されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のスクリーンにおいて、
前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域は、平面形状が不規則に形成されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のスクリーンにおいて、
当該スクリーンは、透過型スクリーンで構成され、
前記画像光の光束入射側に配設され前記画像光を平行光に変換して射出するフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートの光束射出側に配設され前記フレネルレンズシートにて変換された平行光を拡散光に変換して射出するレンチキュラーレンズシートとを備え、
前記ランダム位相差層は、前記フレネルレンズシートおよび前記レンチキュラーレンズシートの間に介在配置されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のスクリーンにおいて、
前記画像光は、直線偏光光であり、
前記ランダム位相差層は、遅相軸が前記画像光の偏光方向に対して±４５°のいずれかの角度で傾斜するように形成されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項８】
光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し前記画像光を拡大投射する画像投射装置と、前記画像投射装置を収納する箱形状を有し前面側に開口部が形成された外装筐体と、前記開口部を介して露出し背面側から投射された前記画像光を前面側に投影する透過型スクリーンとを備えたリアプロジェクタであって、
前記透過型スクリーンは、請求項１から請求項８のいずれかに記載のスクリーンである
ことを特徴とするリアプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンおよびリアプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射した画像光を反射あるいは透過して投影するスクリーンが知られている。
このようなスクリーンにおいて、画像光が可干渉性の光である場合には、スクリーン上の各領域における反射成分同士、あるいは透過成分同士が干渉し、干渉光により投影画像にいわゆるぎらつきが生じてしまう。
そして、投影画像に生じるぎらつきを抑制するスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１に記載のスクリーンは、入射した画像光を透過して投影する透過型スクリーンであり、第１の光拡散板と第２の光拡散板とを積層形成することで画像光を各光拡散板の各光拡散面にて拡散させ透過成分同士の干渉を回避し、投影画像にスペックルノイズが生じることを抑制している。
特許文献２に記載のスクリーンは、入射した画像光を反射して投影する反射型スクリーンであり、２枚以上のスクリーンで構成される。そして、スクリーンの間に気流を流して少なくとも１枚のスクリーンを振動させることで反射成分同士の干渉光の強度ムラを平均化し、投影画像にぎらつきが生じることを抑制している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９８６０１号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のスクリーンでは、透過成分同士の干渉を回避するために２枚の光拡散板を用いて画像光を拡散しているため、投影画像にぼけが生じ、画像の解像度を良好に確保できない、という問題がある。
また、特許文献２に記載のスクリーンでは、反射成分同士の干渉光の強度ムラを平均化するためにスクリーンを振動させているため、スクリーンの構造が複雑化および大型化してしまう。
したがって、スクリーンを簡素な構造としつつ、投影画像に生じるぎらつきを抑制し投影画像を良好に表示できる技術が要望されている。
【０００５】
本発明の目的は、簡素な構造で投影画像に生じるぎらつきを抑制し投影画像を良好に表示できるスクリーンおよびリアプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスクリーンは、画像光を投影するスクリーンであって、複屈折性材料から構成され、入射した光束を偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割して射出する第１の領域および第２の領域が面内で不規則に複数形成されたランダム位相差層を備えていることを特徴とする。
ここで、本発明のスクリーンは、入射した画像光を反射して投影する反射型スクリーンとして構成してもよいし、入射した画像光を透過して投影する透過型スクリーンとして構成してもよい。
また、ランダム位相差層としては、以下の構成を採用できる。
例えば、複数の第１の領域と複数の第２の領域とを互いに異なる材料（屈折率の異なる材料）で形成する。
また、例えば、複数の第１の領域と複数の第２の領域とを同一材料で形成し、第１の領域の厚み寸法と第２の領域の厚み寸法とを異なる厚み寸法で形成する。
【０００７】
本発明では、スクリーンはランダム位相差層を備えている。このことにより、ランダム位相差層に画像光が入射すると、複数の第１の領域にて所定の偏光方向の直線偏光成分が生成され、複数の第２の領域にて前記所定の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光成分が生成される。このため、第１の領域および第２の領域の各領域での反射成分同士あるいは透過成分同士が干渉することを回避し、スクリーンに投影される投影画像にぎらつきが生じることを抑制できる。
また、第１の領域および第２の領域が不規則に複数形成されているので、例えば、画像光の一部が、各領域にて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割されず各領域を介した光成分同士が干渉した場合であっても、干渉光の分布を不規則にし、投影画像を観賞する観賞者に不快感を与えることを抑制できる。
さらに、従来のように２枚の光拡散板を用いて画像光を拡散させて透過成分同士の干渉を回避する構成と比較して、ランダム位相差層では第１の領域および第２の領域にて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割して射出する構成であるので、投影画像にぼけが生じることがなく、画像の解像度を良好に確保できる。
さらにまた、従来のようにスクリーンを振動させて反射成分同士の干渉光の強度ムラを平均化する構成と比較して、構造の簡素化が図れ、不要に大型化することがない。
したがって、簡素な構造で投影画像に生じるぎらつきを抑制し投影画像を良好に表示でき、本発明の目的を達成できる。
【０００８】
本発明のスクリーンでは、当該スクリーンは、透過型スクリーンで構成され、前記画像光は、直線偏光光であり、前記複数の第１の領域の厚み寸法Ｄ１、および前記複数の第２の領域の厚み寸法Ｄ２は、前記ランダム位相差層における面内の互いに直交する方向の各屈折率ｎｘ、ｎｙの差をΔｎとし、前記画像光の波長をλ、および０を含む自然数をｋとした場合に、以下の式（１）および式（２）の関係を満たすように設定されていることが好ましい。
【０００９】
ΔｎＤ１＝ｋλ・・・・・・（１）
【００１０】
ΔｎＤ２＝λ・（２ｋ＋１）／２・・・・・・（２）
【００１１】
本発明では、複数の第１の領域の厚み寸法Ｄ１を上記式（１）の関係を満たすように設定することで、入射した画像光（直線偏光光）は、複数の第１の領域内部にて分割される常光線および異常光線の光学的距離の差ΔｎＤ１が画像光の波長λのｋ倍となり、すなわち、常光線および異常光線の位相差が２πとなる。したがって、画像光は、第１の領域から入射時の偏光方向と同一の偏光方向の直線偏光光として射出される。
また、複数の第２の領域の厚み寸法Ｄ２を上記式（２）の関係を満たすように設定することで、入射した画像光（直線偏光光）は、複数の第２の領域内部にて分割される常光線および異常光線の光学的距離の差ΔｎＤ２が画像光の半波長λ／２の（２ｋ＋１）倍となり、すなわち、常光線および異常光線の位相差がπとなる。したがって、画像光は、第２の領域から入射時の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光光として射出される。
以上の構成により、例えば複数の第１の領域と複数の第２の領域とを互いに異なる材料で形成する構成と比較して、複数の第１の領域および複数の第２の領域を同一材料で形成し、エンボス加工等により第１の領域および第２の領域の各厚み寸法を上述した厚み寸法Ｄ１，Ｄ２となるように形成するだけで、画像光を偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割でき、スクリーンを容易に製造できる。
【００１２】
本発明のスクリーンでは、前記複数の第１の領域、および前記複数の第２の領域は、前記画像光に含まれる赤色光の波長領域、緑色光の波長領域、および青色光の波長領域に対して、前記関係を満たす厚み寸法を有する３つの領域でそれぞれ構成されていることが好ましい。
ところで、画像光をカラー画像で形成する場合には、一般的に、赤色光、緑色光、および青色光を合成することで実現している。このため、カラーの投影画像に生じるぎらつきを抑制するためには、赤色光、緑色光、青色光の各波長領域に対して第１の領域および第２の領域をそれぞれ設定する必要がある。
本発明では、複数の第１の領域は、画像光に含まれる赤色光の波長領域、緑色光の波長領域、および青色光の波長領域に対して、上記式（１）に示す関係を満たす各厚み寸法をそれぞれ有する３つの領域で構成されている。同様に、複数の第２の領域は、画像光に含まれる赤色光の波長領域、緑色光の波長領域、および青色光の波長領域に対して、上記式（２）に示す関係を満たす各厚み寸法をそれぞれ有する３つの領域で構成されている。このことにより、カラーの画像光に対しても、赤色光、緑色光、および青色光毎に第１の領域および第２の領域にて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割でき、投影画像に生じるぎらつきを抑制できる。
【００１３】
本発明のスクリーンでは、前記ランダム位相差層は、複数のシート部材をラミネートすることで形成されていることが好ましい。
本発明では、例えば、各シート部材にそれぞれ、入射した画像光を偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割して射出する各領域を不規則に複数形成しておけば、前記各シート部材をラミネートすることで、ランダム位相差層全体での複数の第１の領域および複数の第２の領域を種々の形状や配置位置に設定でき、ランダム位相差層の設計の自由度を向上できる。
【００１４】
本発明のスクリーンでは、前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域は、平面形状が不規則に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、複数の第１の領域および複数の第２の領域は、平面形状が不規則に形成されているので、画像光の一部が、各領域にて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割されず各領域を介した成分同士が干渉した場合であっても、干渉光の分布をより不規則にし、投影画像を観賞する観賞者に不快感を与えることをより抑制できる。
【００１５】
本発明のスクリーンでは、当該スクリーンは、透過型スクリーンで構成され、前記画像光の光束入射側に配設され前記画像光を平行光に変換して射出するフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートの光束射出側に配設され前記フレネルレンズシートにて変換された平行光を拡散光に変換して射出するレンチキュラーレンズシートとを備え、前記ランダム位相差層は、前記フレネルレンズシートおよび前記レンチキュラーレンズシートの間に介在配置されていることが好ましい。
ところで、ランダム位相差層に対して画像光が斜方入射する場合には、入射位置によって、内部を進行する光束の光学的距離が異なることとなる。このため、入射位置によっては、第１の領域および第２の領域にて入射した画像光を偏光方向が互いに異なる２つの直線偏光成分に分割できない恐れがある。
本発明によれば、ランダム位相差層は、フレネルレンズシートおよびレンチキュラーレンズシートの間に介在配置されるので、ランダム位相差層には、フレネルレンズシートにて変換された平行光の画像光が入射することとなる。このため、ランダム位相差層において、いずれの入射位置によっても内部を進行する光束の光学的距離が一定となり、第１の領域および第２の領域にて入射した画像光を偏光方向が互いに異なる２つの直線偏光成分に良好に分割できる。
【００１６】
本発明のスクリーンでは、前記画像光は、直線偏光光であり、前記ランダム位相差層は、遅相軸が前記画像光の偏光方向に対して±４５°のいずれかの角度で傾斜するように形成されていることが好ましい。
本発明によれば、ランダム位相差層は、遅相軸が画像光（直線偏光光）の偏光方向に対して±４５°のいずれかの角度で傾斜するように形成されているので、第１の領域および第２の領域にて入射した画像光を偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に良好に分割して投影画像に生じるぎらつきを好適に抑制できる。
【００１７】
本発明のリアプロジェクタは、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し前記画像光を拡大投射する画像投射装置と、前記画像投射装置を収納する箱形状を有し前面側に開口部が形成された外装筐体と、前記開口部を介して露出し背面側から投射された前記画像光を前面側に投影する透過型スクリーンとを備えたリアプロジェクタであって、前記透過型スクリーンは、上述したスクリーンであることを特徴とする。
本発明によれば、リアプロジェクタは、上述したスクリーンを備えているので、上述したスクリーンと同様の作用および効果を享受できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔リアプロジェクタの主な構成〕
図１は、第１実施形態におけるリアプロジェクタの側断面図である。
図１において、１は、リアプロジェクタであり、このリアプロジェクタ１は、外装筺体としてのキャビネット２と、画像投射装置としてのプロジェクタユニット３と、制御ユニット４と、反射ミラー５と、透過型スクリーン６とにより大略構成されている。
【００１９】
キャビネット２は、図１に示すように、背面側（図１中、右側）が傾斜した箱形に構成され、内部にプロジェクタユニット３、制御ユニット４、および反射ミラー５を収納配置する。なお、具体的な図示は省略するが、キャビネット２内部には、プロジェクタユニット３、制御ユニット４、および反射ミラー５の他、リアプロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、および、リアプロジェクタ１内部を冷却する冷却ユニット、音声を出力する音声出力部等が配設される。
【００２０】
また、このキャビネット２の前面側（図１中、左側）には、平面視矩形状の開口部２１が形成され、開口部２１周縁に透過型スクリーン６が支持固定される。
【００２１】
プロジェクタユニット３は、キャビネット２内の底面に配設され、制御ユニット４から出力された画像信号に基づいて画像光Ｌを形成して反射ミラー５に向けて拡大投射する。このプロジェクタユニット３の具体的な構成は後述する。
【００２２】
制御ユニット４は、具体的な図示は省略するが、例えば、チューナ、ＩＦ回路、音声検波回路、映像検波回路、増幅回路、およびＣＰＵ等を備えて構成され、プロジェクタユニット３を統括的に制御する。また、制御ユニット４は、例えば、リモートコントローラ（図示略）の操作によって選択されたチャンネルに対応する周波数の放送信号を抽出して、画像信号をプロジェクタユニット３に出力するとともに音声信号を音声出力部（図示略）に出力する。
【００２３】
反射ミラー５は、キャビネット２内の上部の背面側に配設され、プロジェクタユニット３によって投射された画像光Ｌを透過型スクリーン６の背面側に反射する。
【００２４】
透過型スクリーン６は、矩形形状を有し、キャビネット２の開口部２１周縁に支持固定される。そして、この透過型スクリーン６は、画像光Ｌを背面側から前面側に投影して投影画像を表示する。この透過型スクリーン６の具体的な構成は後述する。
【００２５】
〔プロジェクタユニットの構成〕
図２は、プロジェクタユニット３の内部に構成される光学系の概略構成を示す模式図である。
プロジェクタユニット３は、図２に示すように、インテグレータ照明光学系３１と、色分離光学系３２と、リレー光学系３３と、光学装置３４と、投射光学装置としての投射レンズ３５とを備える。
【００２６】
インテグレータ照明光学系３１は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系３１は、図２に示すように、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の放電発光型の光源ランプ３１１１およびリフレクタ３１１２を含む光源装置３１１と、第１レンズアレイ３１２と、第２レンズアレイ３１３と、偏光変換素子３１４と、重畳レンズ３１５とを備える。光源ランプ３１１１から射出された光束は、リフレクタ３１１２によって射出方向が揃えられ、第１レンズアレイ３１２によって複数の部分光束に分割され、第２レンズアレイ３１３の近傍で結像する。第２レンズアレイ３１３から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が後段の偏光変換素子３１４の入射面に垂直となるように入射し、偏光変換素子３１４にて略１種類の直線偏光光として射出される。偏光変換素子３１４から直線偏光光として射出され、重畳レンズ３１５を介した複数の部分光束は、光学装置３４の後述する３枚の液晶パネル上で重畳する。
【００２７】
色分離光学系３２は、２枚のダイクロイックミラー３２１，３２２と、反射ミラー３２３とを備え、これらのダイクロイックミラー３２１，３２２、反射ミラー３２３によりインテグレータ照明光学系３１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の三色の色光に分離する機能を有する。
リレー光学系３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３２、および反射ミラー３３３，３３４を備え、色分離光学系３２で分離された色光を後述する液晶パネルまで導く機能を有する。
【００２８】
光学装置３４は、色分離光学系３２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成してカラー画像を形成する。この光学装置３４は、図２に示すように、光変調装置としての３つの液晶パネル３４１（Ｒ色光用の液晶パネルを３４１Ｒ、Ｇ色光用の液晶パネルを３４１Ｇ、Ｂ色光用の液晶パネルを３４１Ｂとする）と、これら液晶パネル３４１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ配置される入射側偏光板３４２および射出側偏光板３４３と、クロスダイクロイックプリズム３４４とを備える。
【００２９】
入射側偏光板３４２は、偏光変換素子３１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子３１４で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板３４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。
液晶パネル３４１は、具体的な図示は省略するが、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、前記制御装置から出力される駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板３４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
【００３０】
射出側偏光板３４３は、入射側偏光板３４２と略同様の構成であり、液晶パネル３４１から射出された光束のうち、入射側偏光板３４２における光束の透過軸と直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
クロスダイクロイックプリズム３４４は、射出側偏光板３４３から射出された色光毎に変調された変調光（光学像）を合成して画像光（カラー画像）を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム３４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、投射レンズ３５に対向する側に配置された液晶パネル３４１（３４１Ｇ）から射出され射出側偏光板３４３を介した色光を透過し、残りの２つの各液晶パネル３４１（３４１Ｒ，３４１Ｇ）から射出され各射出側偏光板３４３を介した各色光を反射する。このようにして、各液晶パネル３４１にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００３１】
投射レンズ３５は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ３５は、クロスダイクロイックプリズム３４４にて形成されたカラー画像に基づいた画像光Ｌを形成して反射ミラー５に向けて拡大投射する。
以上説明したプロジェクタユニット３は、投射レンズ３５から拡大投射され反射ミラー５にて反射される際に反射ミラー５での光吸収による光損失を抑制するために、画像光Ｌ（直線偏光）の偏光方向が反射ミラー５に対する入射面に垂直な直線偏光光（Ｓ偏光光）となるように設定されている（図１参照）。
【００３２】
〔透過型スクリーンの構成〕
図３は、透過型スクリーン６の概略構成を示す斜視図である。
透過型スクリーン６は、図３に示すように、フレネルレンズシート６１と、レンチキュラーレンズシート６２と、ブラックストライプ６３と、ランダム位相差シート（ランダム位相差層）６４とを備える。
フレネルレンズシート６１は、図３に示すように、背面側（画像光Ｌの入射側）に配設され、反射ミラー５を介して入射した画像光Ｌを平行光に変換する。
【００３３】
レンチキュラーレンズシート６２は、図３に示すように、前面側（画像光Ｌの射出側）に配設され、フレネルレンズシート６１にて変換されランダム位相差シート６４を介した平行光を拡大（拡散）光に変換して、ブラックストライプ６３の間から射出し、画像光Ｌを背面側から前面側に投影して投影画像を表示する。
ブラックストライプ６３は、図３に示すように、レンチキュラーレンズシート６２の前面（画像光Ｌの射出側端面）にストライプ状に形成される反射防止膜である。すなわち、ブラックストライプ６３により、透過型スクリーン６に向けて前面側から入射する外光が反射することを防止している。
【００３４】
図４および図５は、ランダム位相差シート６４の概略構成を示す図である。具体的に、図４は、ランダム位相差シート６４の一部を示す断面図である。図５は、ランダム位相差シート６４の一部を画像光Ｌの入射側から見た平面図である。
ランダム位相差シート６４は、入射する画像光Ｌの偏光方向に対して遅相軸が±４５°のいずれかの角度で傾斜した複屈折性材料から構成され、図３に示すように、フレネルレンズシート６１およびレンチキュラーレンズシート６２の間に配設される。
【００３５】
このランダム位相差シート６４において、画像光Ｌの入射側端面には、図４または図５に示すように、エンボス加工が施され、厚み寸法がＤ１（図４）となる平面視矩形状の第１の領域Ａ１と、厚み寸法がＤ２（図４）となる平面視矩形状の第２の領域Ａ２とが不規則に複数形成されている。
また、各第１の領域Ａ１および各第２の領域Ａ２は、図４または図５に示すように、その形状（平面的に見た場合での矩形状の面積）が異なるように不規則に設定されている。
このような各第１の領域Ａ１および各第２の領域Ａ２は、その平面形状が、例えば、数ｍｍ角の大きさで形成されている。
ここで、厚み寸法Ｄ１は、以下の式（３）を満たすように設定されている。
【００３６】
ΔｎＤ１＝ｋλ・・・・・・（３）
【００３７】
また、厚み寸法Ｄ２は、以下の式（４）を満たすように設定されている。
【００３８】
ΔｎＤ２＝λ・（２ｋ＋１）／２・・・・・・（４）
【００３９】
なお、上記式（３）、式（４）において、Δｎは、ランダム位相差シート６４の面内（図４中、紙面に直交する平面内、または図５中、紙面に平行する平面内）において、第１の軸方向（Ｘ軸方向）の屈折率をｎｘ、Ｘ軸方向に直交する第２の軸方向（Ｙ軸方向）の屈折率をｎｙとした場合に、各屈折率ｎｘ，ｎｙの差を示すものである。また、λは、画像光Ｌの波長を示すものである。さらに、ｋは、０を含む自然数である。
【００４０】
より具体的に、画像光Ｌは、ランダム位相差シート６４内部において、各領域Ａ１，Ａ２を通過する際、常光線および異常光線に分割され、常光線および異常光線に位相差が生じることにより偏光状態が変換される。
例えば、第１の領域Ａ１を通過する画像光Ｌは、厚み寸法Ｄ１が上記式（３）のように設定されているため、第１の領域Ａ１内部にて分割される常光線および異常光線の光学的距離の差ΔｎＤ１が画像光Ｌの波長λのｋ倍となり、すなわち、常光線および異常光線の位相差が２πとなる。したがって、画像光Ｌは、図４に示すように、第１の領域Ａ１から入射時の偏光方向と同一の偏光方向の直線偏光光として射出される。
【００４１】
一方、第２の領域Ａ２を通過する画像光Ｌは、厚み寸法Ｄ２が上記式（４）のように設定されているため、第２の領域Ａ２内部にて分割される常光線および異常光線の光学的距離の差ΔｎＤ２が画像光Ｌの半波長λ／２の（２ｋ＋１）倍となり、すなわち、常光線および異常光線の位相差がπとなる。したがって、画像光Ｌは、図４に示すように、第２の領域Ａ２から入射時の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光光として射出される。
【００４２】
以上のように、ランダム位相差シート６４は、フレネルレンズシート６１にて変換された平行光である画像光Ｌを、各第１の領域Ａ１および各第２の領域Ａ２により、互いに直交する２つの直線偏光成分に分割してレンチキュラーレンズシート６２に向けて射出する。
【００４３】
なお、図４では、各第１の領域Ａ１の各厚み寸法Ｄ１が同一の寸法で構成されていたが、これに限らず、上記式（３）を満たす厚み寸法であれば、それぞれ異なる厚み寸法となるように構成しても構わない。また、同様に、図４では、各第２の領域Ａ２の各厚み寸法Ｄ２が同一の寸法で構成されていたが、これに限らず、上記式（４）を満たす厚み寸法であれば、それぞれ異なる厚み寸法となるように構成しても構わない。
【００４４】
また、本実施形態では、図４および図５では具体的な図示を省略したが、複数の第１の領域Ａ１は、３つの第１の領域Ａ１Ｒ，Ａ１Ｇ，Ａ１Ｂで構成されているものである。すなわち、複数の第１の領域Ａ１のうち少なくともいずれかの第１の領域Ａ１は、画像光Ｌに含まれる赤色光の波長λＲに対して上記式（３）を満たす厚み寸法Ｄ１Ｒを有する第１の領域Ａ１Ｒである。また、複数の第１の領域Ａ１のうち少なくともいずれかの第１の領域Ａ１は、画像光Ｌに含まれる緑色光の波長λＧに対して上記式（３）を満たす厚み寸法Ｄ１Ｇを有する第１の領域Ａ１Ｇである。さらに、複数の第１の領域Ａ１のうち少なくともいずれかの第１の領域Ａ１は、画像光Ｌに含まれる青色光の波長λＢに対して上記式（３）を満たす厚み寸法Ｄ１Ｂを有する第１の領域Ａ１Ｂである。
そして、画像光Ｌに含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、図４に示すように、各第１の領域Ａ１Ｒ，Ａ１Ｇ，Ａ１Ｂから入射時の偏光方向と同一の偏光方向の直線偏光光として射出される。
【００４５】
同様に、複数の第２の領域Ａ２は、３つの第２の領域Ａ２Ｒ，Ａ２Ｇ，Ａ２Ｂで構成されているものである。すなわち、複数の第２の領域Ａ２のうち少なくともいずれかの第２の領域Ａ２は、画像光Ｌに含まれる赤色光の波長λＲに対して上記式（４）を満たす厚み寸法Ｄ２Ｒを有する第２の領域Ａ２Ｒである。また、複数の第２の領域Ａ２のうち少なくともいずれかの第２の領域Ａ２は、画像光Ｌに含まれる緑色光の波長λＧに対して上記式（４）を満足する厚み寸法Ｄ２Ｇを有する第２の領域Ａ２Ｇである。さらに、複数の第２の領域Ａ２のうち少なくともいずれかの第２の領域Ａ２は、画像光Ｌに含まれる青色光の波長λＢに対して上記式（４）を満たす厚み寸法Ｄ２Ｂを有する第２の領域Ａ２Ｂである。
そして、画像光Ｌに含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、図４に示すように、各第２の領域Ａ２Ｒ，Ａ２Ｇ，Ａ２Ｂから入射時の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光光として射出される。
【００４６】
上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、透過型スクリーン６は、ランダム位相差シート６４を備えている。このことにより、ランダム位相差シート６４に画像光Ｌが入射すると、複数の第１の領域Ａ１にて所定の偏光方向の直線偏光成分が生成され、複数の第２の領域Ａ２にて前記所定の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光成分が生成される。このため、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２での透過成分同士が干渉することを回避し、透過型スクリーン６に投影される投影画像にぎらつきが生じることを抑制できる。
【００４７】
また、ランダム位相差シート６４には第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２が不規則に複数形成されているので、例えば、画像光Ｌの一部が、各領域Ａ１，Ａ２にて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割されず各領域Ａ１，Ａ２を介した光成分同士が干渉した場合であっても、干渉光の分布を不規則にし、投影画像を干渉する観賞者に不快感を与えることを抑制できる。
【００４８】
さらに、従来のように２枚の光拡散板を用いて画像光を拡散させて透過成分同士の干渉を回避する構成と比較して、ランダム位相差シート６４では第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２にて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割して射出する構成であるので、投影画像にぼけが生じることがなく、画像の解像度を良好に確保できる。
さらにまた、従来のようにスクリーンを振動させて反射成分同士の干渉光の強度ムラを平均化する構成と比較して、構造の簡素化が図れ、不要に大型化することがない。
したがって、本実施形態の透過型スクリーン６は、簡素な構造で投影画像に生じるぎらつきを抑制し投影画像を良好に表示できる。
【００４９】
ここで、ランダム位相差シート６４は、エンボス加工を施すことにより、複数の第１の領域Ａ１および複数の第２の領域Ａ２の各厚み寸法が上記式（３）、（４）の関係を満たす厚み寸法Ｄ１，Ｄ２となるように形成するだけで、画像光Ｌを偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割できるので、例えば複数の第１の領域と複数の第２の領域とを互いに異なる材料（屈折率の異なる材料）で形成する構成と比較して、透過型スクリーン６を容易に製造できる。
【００５０】
また、複数の第１の領域Ａ１は、画像光Ｌに含まれる赤色光の波長領域、緑色光の波長領域、および青色光の波長領域に対して、上記式（３）に示す関係を満たす各厚み寸法Ｄ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１Ｂをそれぞれ有する３つの領域Ａ１Ｒ，Ａ１Ｇ，Ａ１Ｂで構成されている。同様に、複数の第２の領域Ａ２は、画像光Ｌに含まれる赤色光の波長領域、緑色光の波長領域、および青色光の波長領域に対して、上記式（４）に示す関係を満たす各厚み寸法Ｄ２Ｒ，Ｄ２Ｇ，Ｄ２Ｂをそれぞれ有する３つの領域Ａ２Ｒ，Ａ２Ｇ，Ａ２Ｂで構成されている。このことにより、カラーの画像光Ｌに対しても、赤色光、緑色光、および青色光毎に第１の領域Ａ１Ｒ，Ａ１Ｇ，Ａ１Ｂおよび第２の領域Ａ２Ｒ，Ａ２Ｇ，Ａ２Ｂにて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割でき、投影画像に生じるぎらつきを抑制できる。
【００５１】
さらに、複数の第１の領域Ａ１および複数の第２の領域Ａ２は、平面形状が異なるように不規則に設定されているので、画像光Ｌの一部が、各領域Ａ１，Ａ２にて偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に分割されず各領域Ａ１，Ａ２を介した光成分同士が干渉した場合であっても、干渉光の分布をより不規則にし、投影画像を観賞する観賞者に不快感を与えることをより抑制できる。
【００５２】
ところで、ランダム位相差シート６４に対して画像光Ｌが斜方入射する場合には、入射位置によって、内部を進行する光束の光学的距離が異なることとなる。このため、入射位置によっては、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２にて入射した画像光Ｌを偏光方向が互いに異なる２つの直線偏光成分に分割できない恐れがある。
本実施形態では、ランダム位相差シート６４は、フレネルレンズシート６１およびレンチキュラーレンズシート６２の間に介在配置されるので、ランダム位相差シート６４には、フレネルレンズシート６１にて変換された平行光の画像光Ｌが入射することとなる。このため、ランダム位相差シート６４において、いずれの入射位置によっても内部を進行する光束の光学的距離が一定となり、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２にて入射した画像光Ｌを偏光方向が互いに異なる２つの直線偏光成分に良好に分割できる。
【００５３】
また、ランダム位相差シート６４は、遅相軸が画像光Ｌの偏光方向に対して±４５°のいずれかの角度で傾斜するように形成されているので、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２にて入射した画像光Ｌを偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光成分に良好に分割して投影画像に生じるぎらつきを好適に抑制できる。
【００５４】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図６は、第２実施形態における画像投射装置としてのプロジェクタユニット３Ａの内部に構成される光学系の概略構成を示す模式図である。
前記第１実施形態では、光源装置３１１として放電発光型の光源ランプを採用している。
これに対して第２実施形態では、光源装置３１１Ａとして固体発光素子を採用している。プロジェクタユニット３Ａ以外の構成は、前記第１実施形態と同様のものである。
【００５５】
プロジェクタユニット３Ａは、図６に示すように、前記第１実施形態で説明した光学装置３４および投射レンズ３５の他、光源装置３１１Ａを備える。
光源装置３１１Ａは、制御ユニット４による制御の下、点灯し、液晶パネル３４１に向けて光束を射出する。これら光源装置３１１Ａは、図６に示すように、Ｒ色光を射出するＲ色光用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュール３１１Ｒと、Ｇ色光を射出するＧ色光用ＬＥＤモジュール３１１Ｇと、Ｂ色光を射出するＢ色光用ＬＥＤモジュール３１１Ｂとで構成される。
これらＬＥＤモジュール３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂは、略同様の構成であり、具体的な図示は省略するが、Ｓｉ基板上に固体発光素子である複数のＬＥＤ素子が配列形成されている。なお、ＬＥＤモジュール３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂを構成するＬＥＤ素子は、結晶の種類および添加物等が異なるように形成されたものであり、それぞれＲ色光、Ｇ色光、Ｂ色光を発する。
なお、光源装置３１１Ａとしては、上述したＬＥＤモジュールに限らず、その他の構成、例えば、レーザダイオードや、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子を採用してもよい。
【００５６】
上述した第２実施形態によれば、光源装置３１１Ａを固体発光素子で構成した場合であっても前記第１実施形態と同様の効果を享受できる。
また、光源装置３１１Ａを固体発光素子で構成することで、色分離光学系３２やリレー光学系３３等の光学部品を省略でき、プロジェクタユニット３Ａの小型化が図れ、ひいては、リアプロジェクタ１の小型化が図れる。
さらに、例えば、光源装置３１１Ａを固体発光素子であるレーザダイオードで構成した場合には、レーザダイオードからコヒーレント光（レーザ光）が射出されるため、透過型スクリーン６上に形成される投影画像に明るさの明点、暗点がランダムに分布するいわゆるスペックルパターンが生じやすいが、前記第１実施形態で説明したように透過型スクリーン６を形成することで、スペックルパターンの発生も抑制し、投影画像を良好に維持できる。
【００５７】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図７は、第３実施形態におけるランダム位相差シート６４Ａの一部を示す断面図である。
前記第１実施形態では、ランダム位相差シート６４は、単体のシート部材で構成されている。
これに対して第２実施形態では、フレネルレンズシート６１およびレンチキュラーレンズシート６２の間に配設されるランダム位相差シート６４Ａは、複数（本実施形態では２つ）のシート部材６４１，６４２をラミネートすることで構成されたものである。ランダム位相差シート６４Ａ以外の構成は、前記第１実施形態と同様のものである。
【００５８】
シート部材６４１，６４２は、前記第１実施形態で説明したランダム位相差シート６４と同様に、入射する画像光Ｌの偏光方向に対して遅相軸が±４５°のいずれかの角度で傾斜した同一の複屈折性材料から構成される。
これらシート部材６４１，６４２において、画像光Ｌの入射側端面には、図７に示すように、それぞれエンボス加工が施され、厚み寸法がＤ１（前記第１実施形態と同様の厚み寸法Ｄ１）となる平面視矩形状の第３の領域Ａ３と、厚み寸法がＤ２（前記第１実施形態と同様の厚み寸法Ｄ２）となる平面視矩形状の第４の領域Ａ４とが不規則に複数形成されている。
また、各第３の領域Ａ３および各第４の領域Ａ４は、図７に示すように、その形状（平面的に見た場合での矩形状の面積）が異なるように不規則に設定されている。
このような各第３の領域Ａ３および各第４の領域Ａ４は、その平面形状が、例えば、数ｍｍ角の大きさで形成されている。
【００５９】
そして、ランダム位相差シート６４Ａにおいて、図７に示すように、シート部材６４１の第３の領域Ａ３とシート部材６４２の第３の領域Ａ３とが重なる領域、およびシート部材６４１の第４の領域Ａ４とシート部材６４２の第４の領域Ａ４とが重なる領域が、入射した画像光Ｌを入射時の偏光方向と同一の偏光方向の直線偏光光で射出する第１の領域Ａ１となる。また、ランダム位相差シート６４Ａにおいて、図７に示すように、シート部材６４１の第３の領域Ａ３とシート部材６４２の第４の領域Ａ４とが重なる領域、およびシート部材６４１の第４の領域Ａ４とシート部材６４２の第３の領域Ａ３とが重なる領域が、入射した画像光Ｌを入射時の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光光で射出する第２の領域Ａ２となる。
【００６０】
なお、図７では、各第３の領域Ａ４の各厚み寸法Ｄ１が同一の寸法で構成されていたが、これに限らず、前記第１実施形態で説明した式（３）を満たす厚み寸法であれば、それぞれ異なる厚み寸法となるように構成しても構わない。また、同様に、図７では、各第４の領域Ａ４の各厚み寸法Ｄ２が同一の厚み寸法で構成されていたが、これに限らず、前記第１実施形態で説明した式（４）を満たす厚み寸法であれば、それぞれ異なる厚み寸法となるように構成しても構わない。
【００６１】
また、図７では具体的な図示を省略したが、本実施形態も前記第１実施形態と同様に、複数の第１の領域Ａ１は３つの第１の領域Ａ１Ｒ，Ａ１Ｇ，Ａ１Ｂで構成され、複数の第２の領域Ａ２は３つの第２の領域Ａ２Ｒ，Ａ２Ｇ，Ａ２Ｂで構成されているものである。
【００６２】
上述した第３実施形態によれば、ランダム位相差シート６４Ａを複数のシート部材６４１，６４２で構成した場合であっても前記第１実施形態と同様の効果を享受できる。
また、複数のシート部材６４１，６４２を組み合わせることで、複数の第１の領域Ａ１および複数の第２の領域Ａ２を種々の形状や配置位置に設定でき、ランダム位相差シート６４Ａの設計の自由度を向上できる。
【００６３】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
前記各実施形態では、ランダム位相差シート６４，６４Ａを、リアプロジェクタ１に用いられる透過型スクリーン６に採用したが、これに限らず、例えばフロントプロジェクタから拡大投射した画像光を反射して投影する反射型スクリーンに採用しても構わない。
【００６４】
前記第１実施形態および前記第２実施形態では、ランダム位相差シート６４は、複数の第１の領域Ａ１と複数の第２の領域Ａ２とを同一材料で形成し、各厚み寸法Ｄ１，Ｄ２を互いに異なるように形成していたが、これに限らず、複数の第１の領域と複数の第２の領域とを屈折率の異なる異種の材料にて形成しても構わない。この際、複数の第１の領域の厚み寸法と複数の第２の領域の厚み寸法とを同一に設定しても異なるように設定しても構わない。
また、前記第３実施形態も同様に、各シート部材６４１，６４２は、複数の第３の領域Ａ３と複数の第４の領域Ａ４とを同一材料で形成し、各厚み寸法Ｄ１，Ｄ２を互いに異なるように形成していたが、これに限らず、複数の第３の領域と複数の第４の領域とを屈折率の異なる異種の材料にて形成しても構わない。この際、複数の第３の領域の厚み寸法と複数の第４の領域の厚み寸法とを同一に設定しても異なるように設定しても構わない。さらに、各シート部材６４１，６４２を屈折率の異なる異種の材料にて形成しても構わない。
【００６５】
前記第１実施形態および前記第２実施形態において、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２の平面形状は、矩形状に限らず、その他の形状でも構わない。同様に、前記第３実施形態において、第３の領域Ａ３および第４の領域Ａ４の平面形状は、矩形状に限らず、その他の形状でも構わない。
【００６６】
前記各実施形態では、ランダム位相差シート６４，６４Ａは、遅相軸が画像光Ｌの偏光方向に対して±４５°のいずれかの角度で傾斜するように形成されていたが、これに限らず、その他の角度となるように傾斜した構成でも構わない。
前記各実施形態において、ランダム位相差シート６４，６４Ａの配置位置は、フレネルレンズシート６１およびレンチキュラーレンズシート６２の間に限らず、その他の位置、例えば、フレネルレンズシート６１の光束入射側や、レンチキュラーレンズシート６２とブラックストライプ６３との間に配置する構成を採用してもよい。
【００６７】
前記各実施形態では、光変調素子として透過型の液晶パネル３４１を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよく、あるいは、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用してもよい。
【００６８】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明のスクリーンは、簡素な構造で投影画像に生じるぎらつきを抑制し投影画像を良好に表示できるため、リアプロジェクタに用いられる透過型スクリーンとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１実施形態におけるリアプロジェクタの側断面図。
【図２】前記実施形態におけるプロジェクタユニットの内部に構成される光学系の概略構成を示す模式図。
【図３】前記実施形態における透過型スクリーンの概略構成を示す斜視図。
【図４】前記実施形態におけるランダム位相差シートの概略構成を示す図。
【図５】前記実施形態におけるランダム位相差シートの概略構成を示す図。
【図６】第２実施形態における画像投射装置としてのプロジェクタユニットの内部に構成される光学系の概略構成を示す模式図。
【図７】第３実施形態におけるランダム位相差シートの一部を示す断面図。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・リアプロジェクタ、２・・・キャビネット（外装筺体）、３，３Ａ・・・プロジェクタユニット（画像投射装置）、６・・・透過型スクリーン、２１・・・開口部、６１・・・フレネルレンズシート、６３・・・レンチキュラーレンズシート、６４，６４Ａ・・・ランダム位相差層、６４１，６４２・・・シート部材、Ａ１，Ａ１Ｒ，Ａ１Ｇ，Ａ１Ｂ・・・第１の領域、Ａ２，Ａ２Ｒ，Ａ２Ｇ，Ａ２Ｂ・・・第２の領域。
【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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