(57)【要約】【課題】赤色光の多い映像に関して、違和感を減らし、視認性を向上させた、奥行き感のある３次元表示多層型スクリーンを提供すること。【解決手段】半透明なシート状物が３以上の複数、それぞれ気体層または真空層を介し、間隔を開けて層状配置された立体感表示スクリーンであり、前記シート状物の半透明の度合いが、当該シート状物の一方の面側に３０ｍｍの間隔を開けかつ前記シート状物と平行に白色板を配置し、前記シート状物の他方の面側から文字の高さが１０ｍｍとなるように文字「Ｃ」の映像を投影したときに前記白色板と前記半透明なシート状物との両者に映し出された前記文字「Ｃ」の切り欠け方向が視認される程度であり、かつ、映像の投影方向から見て、半透明なシート状物の数で２以上のシート状物の奥側に、ブラックマトリックスを設置して得られる立体感表示スクリーン。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透明なシート状物が３以上の複数、それぞれ気体層または真空層を介し、間隔を開けて層状配置された立体感表示スクリーンであり、
前記シート状物の半透明の度合いが、当該シート状物の一方の面側に３０ｍｍの間隔を開けかつ前記シート状物と平行に白色板を配置し、前記シート状物の他方の面側から文字の高さが１０ｍｍとなるように文字「Ｃ」の映像を投影したときに前記白色板と前記半透明なシート状物との両者に映し出された前記文字「Ｃ」の切り欠け方向が視認される程度であり、かつ、
映像の投影方向から見て、半透明なシート状物の数で２以上のシート状物の奥側に、ブラックマトリックスを設置したことを特徴とする立体感表示スクリーン。
【請求項２】
ブラックマトリックスの模様の周期が、７５０μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の立体感表示スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、奥行き感に優れ、かつ赤色光の解像度が向上したことを特徴とする立体感表示スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】  我々は赤ちゃんの皮膚を見ると、みずみずしい感覚や奥行き感を感じる。この感覚は片目だけでも発現することから、現在３次元投影に多用されており、両眼視が絶対条件である左右視差（特許文献１、特許文献２）を用いたものではないことは明らかである。そして、従来知られている片眼立体視の理論（非特許文献１）だけでは、赤ちゃんの皮膚の光学システムは説明が難しい。そこで、我々は、特許文献３、非特許文献２にあるような、皮膚を光学的に生体模倣したスクリーンを開発した。このスクリーンは、ナノ粒子の光学特性を用いて、疑似的に皮膚の光学特性を模倣したものであるが、皮膚特有の色分離機構等を良く再現している。このスクリーンをさらに改良し、非特許文献３において発表した４層型のスクリーンを開発した。このスクリーンは、家庭用のビデオで撮影しただけの２次元画像を投影しただけで、自動的に奥行き感のある３次元画像に変換する機能を有し、従来の３Ｄスクリーン、ディスプレイと比べて優れた特徴を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−２９９１４号公報
【特許文献２】特公昭６２−１３８７８号公報
【特許文献３】特願２０１４−１３８９７７号公報
【非特許文献１】Ｃｕｔｔｉｎｇ  Ｊ．Ｅ．、“Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｅｙｅ  ｆｏｒ  ｍｏｔｉｏｎ”Ｍｉｔ  Ｐｒｅｓｓ、１−２５２（１９８６）
【非特許文献２】黒田他、日本画像学会誌、Ｖｏｌ．５３、Ｎｏ．６、４８０−４８６（２０１４）
【非特許文献３】青木他、“Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ３Ｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｃｒｅｅｎ”、ＴＨＥ  ２１ＳＴ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＷＯＲＫＳＨＯＰＳ、３Ｄｐ１−２０Ｌ、（２０１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  この特許文献３に示す多層型のスクリーンは、赤色光が多い映像に関しては、違和感のある奥行き感や、映像のにじみが生じるという問題を有していたが、原因も含めて未知であった。【０００５】  従って本発明の課題は、赤色光の多い映像に関して、違和感を減らし、視認性を向上させた、奥行き感のある３次元表示多層型スクリーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明者らは、上記の多層型スクリーンに、色の異なるレーザー光を照射し、赤色光が他の色と比較して、スクリーンを構成するシート間で多重反射する回数が多く、かつ反射後の輝度が高いこと、そして、これが原因で赤色光の多い映像に違和感のある奥行き感が生じたり、映像の視認性が低下していることを見いだした。そこで、その対策として、赤以外の色の光があまり到達せず、赤色光が主に到達するスクリーンの深部（映像の照射側から見て奥側）にブラックマトリックスを設置してみたところ、赤色光の多重反射と方向を制御することができ、違和感を減らし、視認性を向上させた、奥行き感のある３次元表示多層型スクリーンを提供することが可能となった。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、スクリーン内の光源から遠い位置にブラックマトリックスを設置することにより、赤色光の多い映像に関して、違和感を減らし、視認性を向上させた、奥行き感のある３次元表示多層型スクリーンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明で用いたブラックマトリックスの１つを光学顕微鏡で観察した写真である。
【図２】図２は、本発明の立体感表示スクリーンの一例の構成を示すモデル図である。
【図３】図３は、本発明の立体感表示スクリーンに色別のレーザー光を照射した際の光の広がり方を示した図である。Ａ）装置の配置を示した模式図である。ａ）波長４０５ｎｍの青色レーザー照射時の様子を示す写真である。ｂ）波長５３２ｎｍの緑色レーザー照射時の様子を示す写真である。ｃ）波長６５０ｎｍの赤色レーザー照射時の様子を示す写真である
【図４】図４は、ａ）白色板に投影した元画像を示す写真である。ｂ）ブラックマトリックスを設置していない立体感表示スクリーンに映像を投影した時の様子を示す写真である。ｃ）周期１５０μｍのブラックマトリックスを設置した立体感表示スクリーンに映像を投影した時の様子を示す写真である。ｄ）周期７５０μｍのブラックマトリックスを設置した立体感表示スクリーンに映像を投影した時の様子を示す写真である。ｅ）周期１．５ｍｍのブラックマトリックスを設置した立体感表示スクリーンに映像を投影した時の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、半透明なシート状物が３以上の複数、それぞれ気体層または真空層を介し、間隔を開けて層状配置された立体感表示スクリーンであって、かつ、映像の投影方向から見て、半透明なシート状物の数で２以上のシート状物の奥側に、ブラックマトリックスを設置してあることが特徴となっている。基本的な構成としては、特許文献３に示したものと同様の構成であるが、特定位置にブラックマトリックスを設置している点が異なる。
【００１０】  本発明で言うブラックマトリックスとは、透明または半透明なシートの上に一定周期の線状の模様が印刷または刻印されたものであり、その色が黒〜灰色であるものを言う。模様の形状は、格子状、線状、同心円状、またそれらの組み合わせからなるものが好ましく、模様の周期は、７５０μｍ未満であることが好ましい。模様の周期が７５０μｍを超えると、映像を投影した際に、模様が見えてしまう場合がある。ブラックマトリックスは単独で入れても良く、また、立体感表示スクリーンを構成する半透明のシート状物に印刷したものを用いることも構わない。ブラックマトリックスは、設置する位置に特徴があり、立体感表示スクリーンを構成する３枚以上の半透明なシート状物からなる時に、映像の投影方向から見て、２枚目の半透明なシート状物の裏側以降の位置に設置する必要があり、より好ましくは３枚目の半透明なシート状物より後ろの位置に設置することが好ましい。例えば、４層の半透明なシート状物からなる立体感表示スクリーンの場合、４層目の裏側や、３層目と４層目の間などに設置することが好ましい。また、ブラックマトリックスのシートは、半透明なシートと一緒または類似の材料を用いることができる。
【００１１】  ブラックマトリックスを設定した背景を次に示す。青（４０５ｎｍ）、緑（５３２ｎｍ）、赤（６５０ｎｍ）のレーザーを、４層構造からなる立体感表示スクリーンに投影した場合、青色レーザーは第１層で主に反射され、緑色レーザーと赤色レーザーはシート状物間で反射を繰り返す様子が観察できる。緑色レーザーは２層目で反射した光は強度が強いものの、それ以外の光は強度が弱く、映像の乱れにあまりつながりにくいのに対して、赤色レーザーは２，３，４層で反射した光も強度が強く、さらに位相がずれた所に光が戻ってくるため、映像が重なり合って、視認性の低下や違和感のある奥行き感が生じる原因となっていた。そこで、奥行き感を維持させたまま、多重反射してくる成分を制御する必要が生じた。赤色光は他の色と比べて直進性が強く、より深部のシートまで強い光の強度を維持したまま侵入していると考えられるため、立体感表示スクリーンの奥側に、光の量と反射を制御するマトリックスを設置すれば、赤色光を主に制御できると考えられ、試験してみたところ、赤色光の制御が可能となっていた。また、マトリックスは着色したものも用いることが原理的には可能であり、赤の補色にあたる緑色〜青色の領域に着色したものは、赤色光の制御が可能であった。しかしなから、カラーマトリックスを用いると、映像全体が用いたカラーの影響で色味が変化してしまう問題が発生したため、無彩色である黒や灰系の色が好ましいことが判った。これらの実験事実から、ブラックマトリックスが有効であることを見いだした。
【００１２】  本発明の立体感表示スクリーンを構成する半透明なシート状物は、平均一次粒子径として１〜１００ｎｍの大きさを持つ金属酸化物のナノ粒子がシート表面に固定されているか、シート内部に固定されていることが必要である。金属酸化物のナノ粒子の屈折率は１．４６以上であることが好ましく、さらに好ましくは２．０以上であることが好ましい。ナノ粒子は粒子として製造されたものを用いても良く、また、蒸着、スパッタリングなどを用いて加工することも可能である。金属酸化物の例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ等が挙げられる。ナノ粒子の単位面積あたりの含有量は、シート状物の半透明の度合いが、当該シート状物の一方の面側に３０ｍｍの間隔を開けかつ前記シート状物と平行に白色板を配置し、前記シート状物の他方の面側から文字の高さが１０ｍｍとなるように文字「Ｃ」の映像を投影したときに前記白色板と前記半透明なシート状物との両者に映し出された前記文字「Ｃ」の切り欠け方向が視認される程度になるように決定すれば良い。また、ナノ粒子は二次凝集体を生成していても良く、二次凝集体の大きさが粒度分布計を用いて計測した際に平均径で１００〜３００ｎｍの範囲にあるものが好ましい。上記の条件を満たしたものは、結果的にミー散乱が後方散乱主体になる条件に近いと思われ、この条件であると、投影された映像の乱れが最小となり、視認性が向上する。
【００１３】  本発明の立体感表示スクリーンを構成する半透明なシート状物は、それぞれ気体層または真空層を介し、間隔を開けて層状配置されていることが必要である。間隔を開けることで、映像が多重化し、立体感を得ることができる。間隔はスクリーンの大きさに依存し、スクリーンが小さければ数ｍｍ程度の間隔でも十分な奥行き感が得られるが、スクリーンが大型化した場合は、数ｃｍの間隔が必要になる場合がある。これは、間隔で映像の位相差を確保しているため、観察者との距離が離れた場合は、位相差を得るために間隔を広げる必要が生じるためである。
【００１４】  本発明の立体感表示スクリーンは、スクリーンの最深部に反射板を設置し、反射型スクリーンとして利用しても、また、透過型スクリーンとして利用しても構わないが、透過型スクリーンの場合は、ブラックマトリックスが目立ちやすいため、マトリックスの線の太さを細くする必要がある。
【００１５】  本発明の立体感表示スクリーンは、壁紙、ディスプレイ、イベント用スクリーン等に有用である。
【００１６】  以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら例に限定されるものではない。
【００１７】〈立体感表示スクリーンの作成（ブラックマトリックスなし）〉
塗工溶液の組成を表１に示す。微粒子酸化チタンは，大東化成工業社製ＤａｉｔｏｐｅｒｓｉｏｎＴｉ−３０（シリコーン処理された長軸１０−２０ｎｍ，短軸５−１０ｎｍの微粒子酸化チタン（以下，“Ｎａｎｏ−Ｔｉ”という）を機械的にｄｅｃａｍｅｔｈｙｌ  ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｓｉｌｏｘａｎｅ中に分散させた固形分濃度３０ｗｔ％のスラリーを用いた。Ｎａｎｏ−Ｔｉの不揮発性成分に対する質量割合が１．０％〜３．０％の範囲にあり，かつ塗工液中の固形分濃度が４０％となるように組成比を調整した。信越化学工業製ＡＣＲＹＬＡＴＥＳ／ＤＩＭＥＴＨＩＣＯＮＥ  ＣＯＰＯＬＹＭＥＲとｄｅｃａｍｅｔｈｙｌ  ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｓｉｌｏｘａｎｅを混合溶解したものに，２−ｐｒｏｐａｎｏｌを加えて混合溶解し，ここに粒子成分を加え，攪拌した後，超音波照射機を用いて，２０分間分散させて塗工液を作成した。塗工は，１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート製透明樹脂シート上に，ベーカー式円筒型アプリケーターを用いて，５ｍｍ／ｓの塗工速度にて，塗膜が平滑になるように塗工を行った。塗工後，シートは２５℃の室温にて１日間静置し，乾燥させた。塗工されたシート状物の間隔の調整材として，発泡ポリエチレンフォーム製，厚さ３ｍｍの建築用角バッカー（高島社製）を用い，気泡緩衝材を貼りつけた，エンボス加工されたアルミ蒸着シート（Ｓｈｉｂｕｔａ  Ｃｏｒｐ．より購入）から３ｍｍの間隔を開けて，２．４で作成した試料を固定し，その上に塗工濃度２．５％のシートを貼りつけた。次いで，同建築用角バッカーを用いてそれぞれ３ｍｍの間隔を開けて，塗工濃度３．０％，１．０％，２．０％のシート状物を順次貼りつけ，５構造からなるスクリーンを得た。また，レーザー照射実験用として，上記塗工濃度２．５％のシート状物の上に，建築用角バッカーを用いて６ｍｍの間隔を開けて，塗工濃度１．０％，２．０％，３．０％のシート状物をそれぞれ貼りつけたものを作成した。尚、ここで作成したシート状物は、いずれも前記のＣ字評価法を満たしていた（但し、フォントタイプとして、Ｔｉｍｅｓ  Ｎｅｗ  Ｒｏｍａｎを使用している）。
【００１８】
【表１】
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【００１９】〈ブラックマトリックスの作成〉
ＯＨＰシート（エプソン社製）にインクジェットプリンタ（キャノン製ＭＸ９２３型）を用いて格子模様からなるブラックマトリックスを印刷した。ブラックマトリックスに関しては，マトリックスの周期が１５０μｍ，７５０μｍ，１．５ｍｍの３種類のマトリックスを作成した。得られたブラックマトリックスの光学顕微鏡観察写真を図１に示す。
【００２０】〈立体感表示スクリーンの作成（ブラックマトリックスあり）〉
上記で作成した試料を用い、ブラックマトリックスを設置した立体感表示スクリーンを作成した。モデル図の一例を図２に示す。
【００２１】〈レーザー照射〉
青色（４０５ｎｍ）、緑色（５３２ｎｍ）及び赤色（６５０ｎｍ）のレーザーポインターを用いて，前記立体感表示スクリーンに斜め上方４５°からレーザーを照射した時の映像をデジタルカメラを用いて撮影した。図３に各レーザー光の広がり方を示す。Ａ）が装置の配置を示した模式図であり、ａ）が青色レーザー、ｂ）が緑色レーザー、ｃ）が赤色レーザー照射時の様子である。青色レーザーは第１層で主に反射され、緑色レーザーと赤色レーザーはシート状物間で反射を繰り返す様子が観察できる。緑色レーザーは２層目で反射した光は強度が強いものの、それ以外の光は強度が弱く、映像の乱れにあまりつながりにくいのに対して、赤色レーザーは２，３，４層で反射した光も強度が強く、さらに位相がずれた所に光が戻ってくるため、映像が重なり合って、視認性の低下や違和感のある奥行き感が生じる原因となっていることが判る。
【００２２】〈ブラックマトリックスの効果の評価〉
立体感表示スクリーンは水平面に対する鉛直線から３０°の角度で傾けて設置し，ここにプロジェクターを用いて、赤色が中心となる錦木の画像を投影した。画像の投影方向から４５°左側より，デジタル一眼レフカメラ（キャノン製ＥＯＳ  Ｋｉｓｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｎ，レンズ  キャノン製マクロレンズ  ＥＦ１００ｍｍ，シャッタースピード  １／６〜１／１３秒，絞り  ３２，ＩＳＯ１００）を用いて撮影した。立体感表示スクリーンとして図２の配置を用いた際の試験結果を図４に示す。図４のａ）は白色板に投影した元画像、ｂ）はブラックマトリックスを設置していない立体感表示スクリーン、ｃ）は周期１５０μｍのブラックマトリックスを設置した例、ｄ）は周期７５０μｍのブラックマトリックスを設置した例、ｅ）は周期１．５ｍｍブラックマトリックスを設置した例を示している。図４は白黒だと視認しにくいが、元のカラー画像では、ブラックマトリックスの周期が短いほど、赤色の画像の視認性が向上し、違和感が減っていることが判る。特に周期１５０μｍのブラックマトリックスを用いた場合はその効果が高かった。
【００２３】  周期１５０μｍのブラックマトリックスを用い、ブラックマトリックスの設置位置を、映像の照射方向から見た１層目の直後、２層目の直後、３層目の直後、４層目の直後に設置した場合、およびブラックマトリックスを用いなかった場合の様子を観察した結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】  表２の結果から、本発明の実施例は視認性が良好で、違和感が少ないことが判る。一方、比較例１はブラックマトリックスの映り込みが強く、スクリーンが暗くなること、視認性が悪く、違和感が解消していないことが判る。また、比較例２はブラックマトリックスを用いない場合であるが、視認性が悪く、違和感が感じられた。尚、ここで言う違和感は、投影された画像の立体感が不自然に感じるという意味で使用している。
【００２６】  以上より、本発明のブラックマトリックスを用いた立体感表示スクリーンは、赤色光の制御が可能となったことで、視認性の向上、違和感の軽減が可能となっていることが判る。
【符号の説明】１    アルミニウム蒸着シート
２    気泡緩衝材
３    ブラックマトリックス
４    Ｎａｎｏ−Ｔｉを塗工処理した半透明なシート状物
ｄｉ  シート間隔（３ｍｍ）
５    立体感表示スクリーン
６    レーザーポインター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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