JP2008275971A - スクリーン及びプロジェクションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光を反射及び透過させることで明るく均一な光量分布の画像を表示するためのスクリーン、及びそのスクリーンを用いるプロジェクションシステムを提供すること。
【解決手段】第１面Ｓ１、及び第１面Ｓ１とは反対の第２面Ｓ２の少なくとも一方へ光を入射させるスクリーン１１であって、第１面Ｓ１へ入射した光を反射させる反射部１４と、第２面Ｓ２へ入射した光を集光して透過部１５へ入射させる光学素子であるマイクロレンズ１６と、マイクロレンズ１６により集光した光を第１面Ｓ１側へ透過させる透過部１５と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン及びプロジェクションシステム、特に、画像信号に応じた光を投写させるプロジェクタと組み合わせて用いられるスクリーンの技術に関する。

プロジェクタは、画像信号に応じた光をスクリーン等にて反射させることで、スクリーンに対してプロジェクタと同じ側で観賞可能な画像を表示する。また、画像信号に応じた光をスクリーン等にて透過させる場合、スクリーンに対してプロジェクタとは反対側で観賞可能な画像を表示することができる。光の反射及び透過がいずれも可能であるスクリーンを用いると、スクリーンに対して観察者側に配置されたプロジェクタと、観察者側とは反対側に配置されたプロジェクタとを用いた効果的な表示が可能となる。光を反射及び透過させるスクリーンの技術は、例えば特許文献１及び２に提案されている。特許文献１では、光を反射及び透過させる半透過膜を用いる構成が提案されている。特許文献２では、特定の偏光成分の光を反射させ、他の偏光成分の光を透過させる構成が提案されている。

特開平９−１１４００３号公報 特開２００６−２２７５８１号公報

特許文献１の技術の場合、スクリーンで反射させるために投写させる光の略半分が半透過膜を透過し、またスクリーンで透過させるために投写させる光の略半分が半透過膜で反射することとなる。このため、プロジェクタにより投写させる光の半分程度が損失することとなり、十分な明るさでの表示が困難となる。また、拡散層で反射した光、拡散層を透過した光のいずれも、主にプロジェクタから発散する向きへ進行することとなるため、画面の周辺ほど暗くなるように不均一な光量分布が生じ易くなる。特許文献２の技術は、１台のプロジェクタからの光を二方向に分割するものであるから十分な明るさでの表示が難しく、特許文献１の場合と同様に不均一な光量分布も生じ易い。さらに、スクリーン両面では左右を逆転させた表示となるため、文字等の表示に適さず用途が限定されてしまう。このように、従来の技術によると、光を反射及び透過させることで明るく均一な光量分布の画像を得ることが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光を反射及び透過させることで明るく均一な光量分布の画像を表示するためのスクリーン、及びそのスクリーンを用いるプロジェクションシステムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスクリーンは、第１面、及び第１面とは反対の第２面の少なくとも一方へ光を入射させるスクリーンであって、第１面へ入射した光を反射させる反射部と、第２面へ入射した光を第１面側へ透過させる透過部と、第２面へ入射した光を集光して透過部へ入射させる光学素子と、を有することを特徴とする。

第１面は、スクリーンのうち観察者側の表面とし、第２面は、スクリーンのうち観察者とは反対側の表面とする。第２面側において光学素子で集光させた光を透過部から第１面側へ透過させることで、第２面へ入射した光を効率良く第１面側へ射出させることができる。第１面側では透過部を小型にできることで、反射部の領域を広く確保できる。反射部の領域を広く確保することで、第１面へ入射した光を効率良く反射させることができる。さらに、第２面へ入射した光を光学素子にて屈折させる構成とすることで、第２面へ入射する光について光量分布の均一化を図れる。これにより、光を反射及び透過させることで明るく均一な光量分布の画像を表示するためのスクリーンを得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、第１面へ入射した光を反射して特定方向へ進行させる傾きをなすことが望ましい。これにより、反射部で反射した光を効率良く観察者の方向へ進行可能とし、さらに明るく均一な光量分布の画像を表示できる。

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、投写位置を焦点の一つとする回転楕円面の一部と略同じ形状をなすことが望ましい。これにより、第１面へ入射した光を反射して特定方向へ進行させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、光を散乱させることが望ましい。これにより、良好な視野角特性を得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１面及び第２面の間の長さをｔ、光学素子を構成する部材の屈折率をｎとすると、光学素子は、以下の条件式を満たすＲと略同一の曲率半径の曲面を有することが望ましい。
Ｒ＝（ｎ−１）ｔ／ｎ

これにより、光学素子からの光を透過部付近において集光させ、光学素子からの光を効率良く第１面側へ透過させることができる。透過部を小型にできることで反射部の領域を広く確保可能とし、第１面へ入射する光を効率良く反射させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、水平方向についての曲率が、水平方向に略直交する方向である鉛直方向についての曲率より大きい曲面を有することが望ましい。さらに、透過部は、鉛直方向に対して水平方向へ長い形状であることが望ましい。通常、観察者は、鉛直方向よりも水平方向について広い範囲で画像を観察する。鉛直方向に対して水平方向について広く光を拡散可能とすることで、所定の範囲へ効率良く光を進行させ、さらに明るい画像を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、第２面へ入射する光を角度変換させる角度変換部を有することが望ましい。これにより、さらに均一な光量分布の画像を得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、透過部は、光を散乱させることが望ましい。これにより、良好な視野角特性を得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１面に沿う第１方向と、第１面に沿いかつ第１方向に略直交する第２方向のうち、透過部を透過した光を少なくとも第１方向について拡散させる拡散部を有することが望ましい。第１方向は、例えば水平方向であって、第２方向は、例えば鉛直方向である。第１方向について光を拡散させることで、所定の範囲へ効率良く光を進行させ、明るい画像を得ることができる。水平方向について光を拡散させることで、水平方向の広範囲において明るさの変化を少なくでき、かつ明るい画像が得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、第２面へ入射した光の反射を低減させる反射低減部を有することが望ましい。これにより、第２面へ入射した光の損失の低減、迷光の発生によるゴーストの低減を可能とし、コントラスト低下を低減できる。さらに、第２面上に連続して反射低減部を設ける構成とすることで、スクリーンの強度を十分確保可能とし、スクリーンのそりや変形を低減させることもできる。

また、本発明の好ましい態様としては、反射低減部は、光学素子上に設けられることが望ましい。これにより、光学素子へ入射した光について、光学素子表面での反射による損失を低減できる。光学素子へ入射した光を効率良く第１面側へ透過可能とすることで、明るく高コントラストな画像を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、反射低減部は、光を吸収する吸収部を有し、吸収部は、反射部の第２面側に設けられることが望ましい。これにより、第２面へ入射した光の反射を低減させ、迷光によるゴーストが少なく高コントラストな画像を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、吸収部は、光学素子より第１面側に形成されることが望ましい。第２面へ入射した光は、いずれも光学素子へ入射する。これにより、第２面へ入射した光が直接吸収部へ入射することによる光の損失を低減できる。

さらに、本発明に係るプロジェクションシステムは、上記のスクリーンと、スクリーンの第１面へ光を投写させる第１プロジェクタと、スクリーンの第１面とは反対の第２面へ光を投写させる第２プロジェクタと、を有することを特徴とする。上記のスクリーンを用いることにより、光を反射及び透過させることで明るく均一な光量分布の画像を表示することができる。これにより、スクリーンにて光を反射及び透過させることで明るく均一な光量分布の画像を表示することが可能なプロジェクションシステムを得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１プロジェクタ及び第２プロジェクタのうち少なくとも一方が複数設けられることが望ましい。これにより、複数のプロジェクタからの光を重ね合わせることでさらに明るい画像を表示可能とし、また効果的な演出を可能にできる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係るプロジェクションシステム１０の概略構成を示す。プロジェクションシステム１０は、スクリーン１１、第１プロジェクタ１２、及び第２プロジェクタ１３を有する。図１において、スクリーン１１は、要部断面構成により示している。第１プロジェクタ１２は、スクリーン１１の第１面Ｓ１へ画像信号に応じた光を投写させる。第２プロジェクタ１３は、スクリーン１１の第２面Ｓ２へ画像信号に応じた光を投写させる。第１面Ｓ１は、スクリーン１１のうち観察者側へ向けられた面である。第２面Ｓ２は、スクリーン１１のうち第１面Ｓ１とは反対の面である。スクリーン１１は、Ｘ方向、及びＸ方向に略直交するＹ方向に沿って配置されている。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に略直交する方向である。

図２は、第１プロジェクタ１２の概略構成を示す。光源部である超高圧水銀ランプ２１は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、及び青色（Ｂ）光を含む光を供給する。インテグレータ２２は、超高圧水銀ランプ２１からの光の照度分布を略均一にする。照度分布が均一化された光は、偏光変換素子２３にて例えばｐ偏光光に変換される。

ｐ偏光光に変換された光は、反射ミラー２４での反射により光路が折り曲げられ、第１ダイクロイックミラー２５に入射する。第１ダイクロイックミラー２５は、Ｒ光を透過させ、Ｇ光、Ｂ光を反射する。第１ダイクロイックミラー２５を透過したＲ光は、反射ミラー２８での反射により光路が折り曲げられ、Ｒ光用空間光変調装置２９Ｒへ入射する。Ｒ光用空間光変調装置２９Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置２９Ｒは、画像信号に応じて、一部のｐ偏光光をｓ偏光光に変換する。Ｒ光用空間光変調装置２９Ｒは、液晶パネルの背面に設けられた偏光板（不図示）にてｓ偏光のみを透過させることにより、画像信号に応じて強度が変調された画像光を射出させる。Ｒ光用空間光変調装置２９Ｒ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３０へ入射する。透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High Temperature Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。

Ｇ光及びＢ光は、第１ダイクロイックミラー２５での反射により光路が折り曲げられた後、第２ダイクロイックミラー２６に入射する。第２ダイクロイックミラー２６は、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２６で反射されたＧ光は、Ｇ光用空間光変調装置２９Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置２９Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置２９Ｇは、画像信号に応じて、一部のｐ偏光光をｓ偏光光に変換する。Ｇ光用空間光変調装置２９Ｇは、液晶パネルの背面に設けられた偏光板（不図示）にてｓ偏光のみを透過させることにより、画像信号に応じて強度が変調された画像光を射出させる。Ｇ光用空間光変調装置２９Ｇで変調されたＧ光は、Ｒ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム３０へ入射する。

第２ダイクロイックミラー２６を透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ２７と、２枚の反射ミラー２８とを経由して、Ｂ光用空間光変調装置２９Ｂへ入射する。Ｂ光の光路は、Ｒ光の光路及びＧ光の光路よりも長い。空間光変調装置における照明倍率をＲ光及びＧ光と等しくするために、Ｂ光の光路には、リレーレンズ２７を用いるリレー光学系が採用されている。Ｂ光用空間光変調装置２９Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置２９Ｂは、画像信号に応じて、一部のｐ偏光光をｓ偏光光に変換する。Ｂ光用空間光変調装置２９Ｂは、液晶パネルの背面に設けられた偏光板（不図示）にてｓ偏光のみを透過させることにより、画像信号に応じて強度が変調された画像光を射出させる。Ｂ光用空間光変調装置２９Ｂで変調されたＢ光は、Ｒ光、Ｇ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム３０へ入射する。

クロスダイクロイックプリズム３０は、互いに略直交するように配置された２つのダイクロイック膜３０ａ、３０ｂを有する。第１ダイクロイック膜３０ａは、Ｂ光を反射させ、Ｒ光及びＧ光を透過させる。第２ダイクロイック膜３０ｂは、Ｒ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム３０は、それぞれ異なる側から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を出射させる。投写レンズ２０は、クロスダイクロイックプリズム３０で合成された特定の振動方向の偏光光であるｓ偏光光を投写させる。第２プロジェクタ１３は、第１プロジェクタ１２と同様の構成を有する。

図１に戻って、反射部１４は、スクリーン１１の第１面Ｓ１に設けられている。反射部１４は、スクリーン１１の第１面Ｓ１へ入射した光を反射させる。反射部１４は、高反射性部材、例えば金属部材を用いて形成できる。反射部１４の表面には、微小な凹凸が施されている。反射部１４は、光を反射させるとともに、光を散乱させる。透過部１５は、第２面Ｓ２のうち反射部１４が設けられた部分以外の部分に形成されている。透過部１５は、第２面Ｓ２へ入射した光を第１面Ｓ１側へ透過させる。透過部１５は、透明部材を用いて形成されている。透過部１５には、光を散乱させる散乱材を分散させている。透過部１５は、光を透過させるとともに、光を散乱させる。透過部１５は、散乱材を分散させる他、微小な凹凸が施された散乱面を用いる構成としても良い。

マイクロレンズ１６は、スクリーン１１の第２面Ｓ２に設けられている。複数のマイクロレンズ１６は、第２面Ｓ２においてアレイ状に配置されている。マイクロレンズ１６は、第２面Ｓ２へ入射した光を集光して透過部１５へ入射させる。マイクロレンズ１６は、透明部材を用いて形成されている。

吸収部１７は、反射部１４の第２面Ｓ２側であって、マイクロレンズ１６同士の間に設けられている。吸収部１７は、光を吸収する。吸収部１７は、第２面Ｓ２へ入射した光の反射を低減させる反射低減部として機能する。吸収部１７は、特に、第２面Ｓ２側から反射部１４へ向けて進行する光の反射を低減させる。吸収部１７は、台形の断面形状を有する。吸収部１７は、例えば光吸収性樹脂を用いて形成できる。吸収部１７を設けることで、迷光の発生によるゴーストの低減を可能とし、コントラスト低下を低減できる。また、第２面Ｓ２上に連続して吸収部１７を設ける構成とすることで、スクリーン１０の強度を十分確保することができる。吸収部１７は、スクリーン１０のそりや変形を低減させ、スクリーン１０の平面度を維持する機能も有する。

図３は、マイクロレンズ１６が設けられた部分を第２面Ｓ２側から見たＸＹ平面構成を示す。マイクロレンズ１６及び透過部１５は、中心位置を略一致させて配置されている。透過部１５は、第１面Ｓ１において、マイクロレンズ１６と同じピッチでアレイ状に配置されている。図１に戻って、マイクロレンズ１６は、吸収部１７に形成された略円錐台形状の孔部に設けられている。かかる孔部は、円錐の中心軸に直交する平面で円錐を切断し、円錐の頂点部を含む部分を取り除いたような形状を有する。マイクロレンズ１６は、かかる略円錐台形状の孔部に嵌合するように球体の一部を切り出したような形状を有する。なお、スクリーン１１には、本実施例で説明する構成に加えて、例えば透明基板等を設けても良い。

第１プロジェクタ１２から反射部１４へ入射した光は、反射部１４で反射し、観察者側へ進行する。反射部１４で反射した光は、反射部１４での散乱により、観察者側にて散乱する。第２プロジェクタ１３からマイクロレンズ１６へ入射した光は、マイクロレンズ１６で集光され、透過部１５へ進行する。透過部１５へ入射した光は、透過部１５を透過し、観察者側へ進行する。透過部１５を透過した光は、透過部１５での散乱により、観察者側にて散乱する。反射部１４及び透過部１５で光を散乱させることで、良好な視野角特性を得ることができる。

スクリーン１１の厚みをｔ、マイクロレンズ１６を構成する部材の屈折率をｎとすると、マイクロレンズ１６は、以下の条件式を満たすＲと略同一の曲率半径の曲面を有することが望ましい。ここで、スクリーン１１の厚みとは、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２の間の長さとする。
Ｒ＝（ｎ−１）ｔ／ｎ

例えば、スクリーン１１の厚みｔを２ｍｍ、マイクロレンズ１６を構成する部材、例えばアクリル樹脂の屈折率ｎを１．４９とすると、Ｒ≒０．６５ｍｍとなる。マイクロレンズ１６は、曲率半径が略０．６５ｍｍの曲面を有する構成にできる。

Ｒと略同一の曲率半径の曲面を有するマイクロレンズ１６を用いることで、マイクロレンズ１６からの光を透過部１５付近において集光させることができる。よって、マイクロレンズ１６からの光を効率良く第１面Ｓ１側へ透過させることができる。透過部１５を小型にできることで、反射部１４の領域を広く確保することが可能となる。反射部１４の領域を広く確保することで、第１面Ｓ１へ入射する光を効率良く反射させることができる。

第２面Ｓ２側においてマイクロレンズ１６で集光させた光を透過部１５から第１面Ｓ１側へ透過させることで、第２面Ｓ２へ入射した光を効率良く第１面Ｓ１側へ射出させることができる。また、反射部１４の領域を広く確保することで、第１面Ｓ１へ入射した光を効率良く反射させることができる。さらに、第２面Ｓ２へ入射した光をマイクロレンズ１６にて屈折させる構成とすることで、第２面Ｓ２へ入射する光のうち、マイクロレンズ１６を通過し収束された殆どの光を透過させる。よって、高い光利用効率で明るい画像が得られ、かつ光量分布の均一化を図れる。これにより、光を反射及び透過させることで明るく均一な光量分布の画像を表示できるという効果を奏する。スクリーン１１は、反射部１４及び透過部１５の上に、散乱膜を形成しても良い。散乱膜は、反射部１４で反射した光と、透過部１５を透過した光とを観察者側にて散乱させる。これにより、さらに良好な視野角特性を得ることができる。

図４は、本実施例の変形例１に係るスクリーン３５の要部断面構成を示す。本変形例のスクリーン３５は、第２面Ｓ２において稠密に配置されたマイクロレンズ３６を有する。吸収部３４は、マイクロレンズ３６より第１面Ｓ１側に形成されている。吸収部３４は、三角形の断面形状を有する。第２面Ｓ２へ入射した光は、いずれもマイクロレンズ３６へ入射する。これにより、第２面Ｓ２へ入射した光が直接吸収部３４へ入射することによる光の損失を低減できる。

図５は、マイクロレンズ３６を第２面Ｓ２側から見たＸＹ平面構成を示す。マイクロレンズ３６は、図３に示すマイクロレンズ１６と同様の形状を、ＸＹ平面内において矩形形状に切り出した形状とすることで、ＸＹ平面にて稠密に配置することができる。マイクロレンズ及び透過部の形状は、適宜他の形状に変形しても良い。例えば、図６に示すように、マイクロレンズ３６の形状に略相似する矩形形状の透過部３７を用いても良い。また、図７に示すように、六角錐台形状に切り出した形状のマイクロレンズ３８を用いても良い。透過部３９は、六角錐台形状の中心線に直交する平面でマイクロレンズ３８を切断した断面の形状に略相似する六角形形状とすることができる。マイクロレンズは、矩形や六角形形状とする場合、ハニカム状に配置することとしても良い。マイクロレンズ及び透過部は、円形、矩形、六角形とする場合に限られず、楕円や三角形、八角形等としても良く、適宜変形可能である。透過部は、鉛直方向に対して水平方向へ長い形状としても良い。マイクロレンズは、格子状の配置、ハニカム状の配置のいずれであっても良く、透過部は、マイクロレンズに対応して格子状の配置や千鳥配置とすることができる。

図４に戻って、本変形例のスクリーン３５は、予め成形されたマイクロレンズ３６の層と吸収部３４の層とを貼り合わせる工程を経て製造することができる。また、マイクロレンズ３６の層及び吸収部３４の層の成形には、二色成形による射出成形を用いても良い。これにより、マイクロレンズ３６の層及び吸収部３４の層を容易に形成することができる。

マイクロレンズは、球面形状の曲面を有するものに限られず、非球面形状の曲面を有するものであっても良い。例えば、図８に示すマイクロレンズ４０は、Ｘ方向とＹ方向のうち、Ｘ方向についての曲率がＹ方向についての曲率より大きい曲面を有する。Ｘ方向は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２に沿う第１方向であって、水平方向である。Ｙ方向は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２に沿いかつ第１方向に略直交する第２方向であって、鉛直方向である。マイクロレンズ４０は、Ｙ方向に対してＸ方向について広く光を拡散させる。通常、観察者は、鉛直方向よりも水平方向について広い範囲で画像を観察する。Ｙ方向に対してＸ方向について広く光を拡散可能とすることで、所定の範囲へ効率良く光を進行させ、明るい画像を得ることができる。水平方向について光を拡散させることで、水平方向の広範囲において明るさの変化を少なくでき、かつ明るい画像が得られる。マイクロレンズは、他の非球面形状、例えば双曲面等を持つ構成であっても良い。

本変形例において、吸収部は、三角形の断面形状を有するものに限られない。吸収部は、他の形状、例えば平板形状等としても良い。吸収部としては、反射面１４の第２面Ｓ２側に黒色塗料等を塗布することで形成された光吸収膜を用いても良い。これにより、吸収部を容易に形成できる。さらに、図９−１に示すスクリーン４１のように、吸収部を省略しても良い。これにより、スクリーン４１の部品点数を低減させることができる。また、吸収部の形成を不要とすることで、スクリーン４１の製造を容易にできる。

図９−２は、反射防止（anti−reflective；ＡＲ）膜５１を有するスクリーン５０の要部断面構成を示す。スクリーン５０は、図９−１に示すスクリーン４１にＡＲ膜５１を追加したものである。ＡＲ膜５１は、マイクロレンズ３６上に設けられた反射低減部であって、マイクロレンズ３６へ入射する光の反射を低減させる。ＡＲ膜５１は、例えば単層又は多層からなる誘電体膜であり、例えば９８％以上の透過率で光を透過させる。ＡＲ膜５１を設けることにより、マイクロレンズ３６へ入射した光について、マイクロレンズ３６表面での反射による損失を低減できる。マイクロレンズ３６へ入射した光を効率良く第１面Ｓ１側へ透過可能とすることで、明るく高コントラストな画像を得ることができる。なお、ＡＲ膜５１は、本実施例で説明するいずれのスクリーンに適用しても良い。

図１０は、本実施例の変形例２に係るスクリーンの特徴的部分である反射部４３の要部断面構成を示す。本変形例のスクリーンは、第１面Ｓ１へ入射した光を特定方向へ進行させる傾きをなす反射部４３を有することを特徴とする。図１１のＸＹ平面構成に示すように、反射部４３は、微小な矩形形状をなしている。複数の反射部４３は、アレイ状に配置されている。各反射部４３は、第１プロジェクタ１２からの光を特定方向へ進行させる傾きをなしている。不図示の透過部は、反射部４３同士の間に設けられている。透過部は、反射部４３同士の間のいずれの位置に、任意のピッチで設けることができる。透過部は、例えば、反射部４３の矩形形状の辺に沿う部分のうち、矩形形状の角部付近や、矩形形状の辺の中央部付近に設けることができる。

反射部４３は、第１プロジェクタ１２による投写位置Ｐ１を焦点の一つとする回転楕円面の一部と略同じ形状をなしている。ここで、回転楕円面とは、楕円をその長軸を中心として回転させることで得られる立体の表面に相当する。かかる回転楕円面のもう一つの焦点は、スクリーンの第１面Ｓ１側の空間のうち、観察者が存在する位置として想定される一点であって、例えば、スクリーンの略中心に対応する位置が理想的である。第１プロジェクタ１２は、Ｘ方向について観察者と同じ位置から光を投写する場合に限られず、観察者とは異なる位置から光を投写する場合がある。本変形例によれば、観察者が存在すると想定される位置、及び第１プロジェクタ１２の位置に応じて、回転楕円面を適宜決定できる。このように、反射部４３は、想定される観察者の位置や第１プロジェクタ１２の位置に応じて、最適なアレイ形状とすることができる。

回転楕円面の一部と略同じ形状をなす反射部４３を用いることで、第１プロジェクタ１２からの光は、各反射部４３からスクリーンの中心に対応する位置へ向けて進行する。従って、スクリーンの中心に対応する位置付近の観察者の方向へ光を効率良く進行させることができる。これにより、さらに明るく均一な光量分布の画像を表示できる。なお、反射部４３は、スクリーンの中心に対応する位置へ光を進行させる構成である場合に限られず、第１プロジェクタ１２及びスクリーンの配置に応じて適宜構成を変更することができる。反射部は、球面の一部と略同じ形状としても良く、回転楕円面あるいは球面の接面に相当する微小平面としても良い。かかる微小平面は、回転楕円面あるいは球面に近似するものとして用いることができる。

図１２は、本実施例の変形例３に係るスクリーン４５について説明するものである。本変形例のスクリーン４５は、フレネルレンズ４６を有することを特徴とする。フレネルレンズ４６は、スクリーン４５の第２面Ｓ２に設けられている。フレネルレンズ４６は、第２面Ｓ２へ入射する光を角度変換させるための光学素子であって、角度変換部である。フレネルレンズ４６は、透明樹脂等の透明部材を用いて形成されている。

フレネルレンズ４６は、凸レンズの凸面を切り出した輪状のプリズムを第２面Ｓ２上に並列させて構成されている。第２プロジェクタ１３からの光は、フレネルレンズ４６での屈折により角度変換される。フレネルレンズ４６での角度変換により、スクリーン４５を透過した光は、観察者が存在する位置として想定される一点、理想的には、例えばスクリーン４５の略中心に対応する位置へ向けて進行する。従って、スクリーン４５の中心に対応する位置付近の観察者の方向へ光を効率良く進行させることができる。これにより、さらに明るく均一な光量分布の画像を表示できる。なお、フレネルレンズ４６は、スクリーン４５の中心に対応する位置へ光を進行させる構成である場合に限られず、第２プロジェクタ１３及びスクリーン４５の配置に応じて適宜構成を変更することができる。フレネルレンズ４６は、上記の反射部４３（図１１参照）と同様に、格子状に分割されたアレイ形状としても良い。

図１３は、本実施例の変形例４に係るスクリーンの特徴的部分であるレンチキュラーレンズ４８及びその周辺の要部断面構成を示す。レンチキュラーレンズ４８は、透過部１５のうち、第２面Ｓ２からの光を射出させる端面に設けられている。レンチキュラーレンズ４８は、透過部１５を透過した光を拡散させる拡散部である。レンチキュラーレンズ４８は、Ｘ方向及びＹ方向のうち、Ｘ方向について曲率を持たせた曲面を有する。レンチキュラーレンズ４８の曲面は、Ｙ方向については略平坦に形成されている。複数のレンチキュラーレンズ４８は、透過部１５の第１面Ｓ１側において、Ｘ方向に並列させて設けられている。図１４に示すように、レンチキュラーレンズ４８は、レンチキュラーレンズ４８へ入射した光を屈折させることにより拡散させる。Ｘ方向は、第１面Ｓ１に沿う第１方向であって、水平方向である。Ｙ方向は、第１面Ｓ１に沿いかつ第１方向に略直交する第２方向である。

レンチキュラーレンズ４８を用いることで、Ｙ方向に対してＸ方向について広く光を拡散させることができる。これにより、所定の範囲へ効率良く光を進行させ、さらに明るい画像を得ることができる。なお、拡散部は、少なくとも第１方向について光を拡散させるものであれば良く、レンチキュラーレンズ４８を用いる場合に限られない。拡散部としては、Ｘ方向及びＹ方向について光を拡散させることが可能なマイクロレンズを用いても良い。マイクロレンズは、図８に示すマイクロレンズ４０と同様に、Ｘ方向についてＹ方向より大きな曲率を持たせた縦長形状、例えばラグビーボールの一部に似た形状としても良い。これによりＹ方向へも光を拡散させることができる。

なお、第２プロジェクタ１３は、スクリーンに対して斜めに光を投写させても良い。スクリーンに対して斜めに入射した光は、プリズムを備える光学素子等を用いることで、適宜角度変換させることができる。第２プロジェクタ１３からの光を斜めに入射させることで、スクリーンに近い位置に第２プロジェクタ１３を配置することができる。これにより、観察者から見てスクリーン裏側に必要なスペースを低減できる。

第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３は、光源部として超高圧水銀ランプを用いるものに限られない。例えば、ＬＥＤ等の固体光源、レーザ光源等を用いても良い。また、第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３は、透過型液晶表示装置を用いる構成に限られない。空間光変調装置としては、透過型液晶表示装置に代えて、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。

プロジェクションシステム１０は、第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３で互いに異なる振動方向の偏光光を投写させる構成としても良い。観察者は、左右で互いに異なる偏光光を選択的に透過させる偏光眼鏡を使用することで、左右の目により異なる画像を観察することが可能となる。これにより、動画等の立体感を演出可能とし、高い臨場感を与えることができる。

第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３は、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３は、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。さらに、レーザ光源を用いる場合、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させることにより画像を表示する構成であっても良い。第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３は、空間光変調装置を用いる構成の他、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクタであっても良い。

プロジェクションシステム１０は、第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３を組み合わせる構成に限られず、第１プロジェクタ１２、第２プロジェクタ１３の他、照明光を供給する照明光学系を組み合わせても良い。例えば、プロジェクションシステム１０は、第２プロジェクタ１３に代えて照明光学系を用いても良い。照明光学系は、ランプ、ＬＥＤ、レーザ光源等の光源を用いる構成にできる。照明光学系は、例えば、プロジェクションシステム１０の使用目的に応じた壁色の調整に適している。さらに、照明光学系に代えてスライドプロジェクタや映写機等を用いても良い。

プロジェクションシステム１０は、第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３のうち少なくとも一方が複数設けられる構成であっても良い。これにより、複数のプロジェクタからの光を重ね合わせることでさらに明るい画像を表示することができる。また、複数のプロジェクタにより互いに異なる振動方向の偏光光を投写させる構成として、立体的な表示を可能としても良い。複数のプロジェクタを用いることで、効果的な演出を可能にできる。

本発明のプロジェクションシステム１０は、第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３による明るい表示が可能である。第１プロジェクタ１２による映像及び第２プロジェクタ１３による映像を位置合わせすることで、明るさを向上させることができる。第１プロジェクタ１２による映像及び第２プロジェクタ１３による映像を重ね合わせることで、効果的な演出も可能となる。例えば、第１プロジェクタ１２及び第２プロジェクタ１３で色を分担させることによる効果的な色変化、イリュージョン効果、ファントム効果、フェード・イン、フェード・アウトのようなオーバーラップ、背景とキャラクター像等との分担、文字情報等の簡単な追加等ができる。映像のうち動いている像の領域を特定し、背景部分を黒表示等とすることでファントム効果を消すこととしても良い。

さらに、本発明のスクリーンは、画像信号に応じた光を入射させる場合に限られない。例えば、本発明のスクリーンへ光を入射させることで面照明等として用いても良い。本発明のスクリーンは、壁面の近傍や壁面上に設置しても良く、壁面に埋め込むこととしても良い。本発明のスクリーンを常時設置する場合に、画像観賞に用いる以外のときに照明用途として用いることで違和感を低減させ、室内のインテリアになじませることも可能となる。

以上のように、本発明に係るスクリーンは、光を透過及び反射させるためのスクリーンとして適している。

本発明の実施例に係るプロジェクションシステムの概略構成を示す図。 第１プロジェクタの概略構成を示す図。 第２面のうちマイクロレンズが設けられた部分のＸＹ平面構成を示す図。 実施例の変形例１に係るスクリーンの要部断面構成を示す図。 マイクロレンズのＸＹ平面構成を示す図。 透過部の変形例を示す図。 マイクロレンズ及び透過部の変形例を示す図。 マイクロレンズの変形例を示す図。 吸収部を省略させた構成を示す図。 ＡＲ膜を有するスクリーンの要部断面構成を示す図。 実施例の変形例２に係るスクリーンの特徴的部分を示す図。 反射部の構成を説明する図。 実施例の変形例３に係るスクリーンについて説明する図。 実施例の変形例４に係るスクリーンの特徴的部分を示す図。 レンチキュラーレンズによる光の拡散について説明する図。

符号の説明

１０ プロジェクションシステム、１１ スクリーン、１２ 第１プロジェクタ、１３ 第２プロジェクタ、１４ 反射部、１５ 透過部、１６ マイクロレンズ、１７ 吸収部、Ｓ１ 第１面、Ｓ２ 第２面、２０ 投写レンズ、２１ 超高圧水銀ランプ、２２ インテグレータ、２３ 偏光変換素子、２４ 反射ミラー、２５ 第１ダイクロイックミラー、２６ 第２ダイクロイックミラー、２７ リレーレンズ、２８ 反射ミラー、２９Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、２９Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、２９Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、３０ クロスダイクロイックプリズム、３０ａ 第１ダイクロイック膜、３０ｂ 第２ダイクロイック膜、３４ 吸収部、３５ スクリーン、３６ マイクロレンズ、３７ 透過部、３８ マイクロレンズ、３９ 透過部、４０ マイクロレンズ、４１ スクリーン、４３ 反射部、４５ スクリーン、４６ フレネルレンズ、４８ レンチキュラーレンズ、５０ スクリーン、５１ ＡＲ膜

Claims (15)

1. 第１面、及び前記第１面とは反対の第２面の少なくとも一方へ光を入射させるスクリーンであって、
   前記第１面へ入射した光を反射させる反射部と、
   前記第２面へ入射した光を前記第１面側へ透過させる透過部と、
   前記第２面へ入射した光を集光して前記透過部へ入射させる光学素子と、を有することを特徴とするスクリーン。
2. 前記反射部は、前記第１面へ入射した光を反射して特定方向へ進行させる傾きをなすことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
3. 前記反射部は、前記投写位置を焦点の一つとする回転楕円面の一部と略同じ形状をなすことを特徴とする請求項２に記載のスクリーン。
4. 前記反射部は、光を散乱させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリーン。
5. 前記第１面及び前記第２面の間の長さをｔ、前記光学素子を構成する部材の屈折率をｎとすると、前記光学素子は、以下の条件式を満たすＲと略同一の曲率半径の曲面を有する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。
   Ｒ＝（ｎ−１）ｔ／ｎ
6. 前記光学素子は、水平方向についての曲率が、前記水平方向に略直交する方向である鉛直方向についての曲率より大きい曲面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン。
7. 前記第２面へ入射する光を角度変換させる角度変換部を有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。
8. 前記透過部は、光を散乱させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスクリーン。
9. 前記第１面に沿う第１方向と、前記第１面に沿いかつ前記第１方向に略直交する第２方向のうち、前記透過部を透過した光を少なくとも前記第１方向について拡散させる拡散部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のスクリーン。
10. 前記第２面へ入射した光の反射を低減させる反射低減部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーン。
11. 前記反射低減部は、前記光学素子上に設けられることを特徴とする請求項１０に記載のスクリーン。
12. 前記反射低減部は、光を吸収する吸収部を有し、
    前記吸収部は、前記反射部の前記第２面側に設けられることを特徴とする請求項１０に記載のスクリーン。
13. 前記吸収部は、前記光学素子より前記第１面側に形成されることを特徴とする請求項１２に記載のスクリーン。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のスクリーンと、
    前記スクリーンの第１面へ光を投写させる第１プロジェクタと、
    前記スクリーンのうち前記第１面とは反対の第２面へ光を投写させる第２プロジェクタと、を有することを特徴とするプロジェクションシステム。
15. 前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタのうち少なくとも一方が複数設けられることを特徴とする請求項１４に記載のプロジェクションシステム。

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