JP2004317638A - Image display system, optical film and manufacturing method of optical film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display system capable of displaying a high-contrast and clear projection image on a screen without darkening a room. <P>SOLUTION: The image display system is constituted of a projector 1, the screen 2 with high reflectivity to light in a wavelength region of projector light and with low reflectivity to light in a visible wavelength region other than the projector light, and an optical film 4 stretched on the window 3 of an indoor lighting part in which the projector 1 and the screen 2 are installed, having high reflection characteristics to light in the wavelength region of the projector light, and having high transmission characteristics to the light in the visible wavelength region other than the projector light. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、明光下でプロジェクターの投影画像を鮮明かつ明瞭に見ることができる画像表示システム、及びこの画像表示システム等に有効な光学膜とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、会議等において発言者が資料を提示する方法としてオーバーヘッドプロジェクターやスライドプロジェクターが広く用いられている。また、一般家庭においても液晶を用いたビデオプロジェクターや動画フィルムプロジェクターが普及しつつある。
【０００３】
この種のプロジェクターとしては、例えば、光源から出射された光線を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光線に分離して所定の光路に収束させる照明光学系と、ＲＧＢ各色の光束をそれぞれ光変調する液晶パネル（ライトバルブ）と、光変調されたＲＧＢ各色の光束を合成する光合成部とを備え、光合成部により合成されたカラー画像を投射レンズによりスクリーンに拡大投影するものがある。
【０００４】
また、最近では、光源に狭帯域三原色光源、例えばＲＧＢ各色の狭帯域光を発するレーザー発振器を使用し、液晶パネルの代わりにグレーティングライトバルブ（ＧＬＶ：Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）を用いてＲＧＢ各色の光束を空間的に変調するプロジェクターも開発されている。
【０００５】
このようなプロジェクターに対して、投影画像を表示するスクリーンには大別して透過型と反射型がある。透過型スクリーンは、スクリーン背後のプロジェクター（リアプロジェクター）から照射される画像光を透過して透過光により投影画像を見ることができるようにしたものであり、反射型スクリーンは、スクリーン前方のプロジェクター（フロントプロジェクター）から照射される画像光を反射して反射光により投影画像を見ることができるようにしたものである。
【０００６】
反射型のスクリーンとしては、プロジェクターからの画像光を反射し散乱するビーズスクリーンや白スクリーンが用いられているが、このようなスクリーンは、画像光以外の光すなわち外光も反射し、外光のレベルとともに黒レベル（黒色映像輝度）も上昇するため、外光レベルの高い明光下ではコントラスト（＝白レベル／黒レベル）の低い映像しか表示することができず、部屋を暗くする必要があった。これに対して、スクリーンに入射し反射する光を低減する光吸収層を設けて黒レベルの低下を図ることによって、外光の存在下でのコントラスト性能を向上させるスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３１０３８０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような反射層の前に光吸収層を設けた構成では、外光のみならず画像光も光吸収層によって低減されてしまうため、スクリーンゲインが低下するとともに、明光下のコントラストの向上にも限界があった。このため、明るくコントラストの高い映像を表示するためには、光源パワーの大きいプロジェクターを用いるか、部屋を暗くして外光レベルを低く抑える必要があった。
【０００９】
一方、プロジェクターも、例えば狭帯域三原色光源を用いたプロジェクターを使用すると、色再現性に優れた鮮明な映像を得ることができる。しかしながら、プロジェクターの光源パワーを大きくすると、消費電力が大きくなるとともに、例えばレーザープロジェクターの場合は安全対策を施す必要があり、特に家庭用として用いる場合には簡便性に欠ける問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点に対処してなされたもので、太陽光などの強い外光がある環境でも、コントラストが高く鮮明な投影画像をスクリーンに表示することができる画像表示システムと、その画像表示システムを実現することができる光学膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、低消費電力型で簡便かつ安全に取り扱うことができ、明光下でもコントラストが高く鮮明な投影画像をスクリーンに表示することができる画像表示システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、画像表示システムにおいて、画像光を投射する投影装置と、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を持ち、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を持たない、投影装置からの画像光により画像を表示するスクリーンと、スクリーンが設置される映写環境の採光部に設けられ、少なくとも特定波長領域を除いた可視波長領域の光を採光する光学膜とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明においては、映写環境の外光は、映写環境に入射する際に採光部の光学膜を通ることによって、投影装置から投射される画像光と同じ特定波長領域の光が除去される。このような外光の下で投影装置から画像光がスクリーンに投射されると、スクリーンは特定波長領域の光を選択して反射するよう構成されているので、画像光を反射し、特定波長領域の成分が除かれた外光は反射しない。したがって、外光が存在する明るい環境下で、外光のノイズのない鮮明な投影画像の表示が可能になる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、光学膜が、特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明においては、外光が光学膜に入射すると、特定波長領域の光成分は反射され、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の成分は透過する。したがって、外光から特定波長領域の光成分を除去することが可能となる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２の画像表示システムにおいて、光学膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の画像表示システムにおいて、光学多層膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項３の画像表示システムにおいて、光学多層膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項３〜５の発明においては、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層することによって、各層の膜厚設計にて特定波長領域の光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な光学膜が得られる。このような高屈折率層及び低屈折率層には、無機材料の場合には、高屈折率層に例えばＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等、低屈折率層に例えばＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が用いられる。有機材料の場合には、高屈折率層及び低屈折率層に屈折率の異なる熱硬化性樹脂等の透明樹脂が用いられる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項３の画像表示システムにおいて、光学膜が、光学多層膜が形成される高分子基材を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６の画像表示システムにおいて、高分子基材が、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォンまたはポリオレフィンからなることを特徴とする。
【００２２】
請求項６、７の発明においては、いろいろ形状の部位に貼付などの方法により容易に取り付け可能な光学膜を得ることが可能となる。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、採光部が、窓及び照明機器の少なくとも１つであることを特徴とする。
【００２４】
請求項８の発明においては、光学膜を窓に取り付けることにより、特定波長領域の光成分のない太陽光を採光することが可能となる。同様にして、部屋の照明機器から特定波長領域の光成分のない明かりを採光することが可能となる。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、スクリーンが、特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明においては、投影装置からの画像光を反射し、それ以外の波長領域の光からなる外光を透過させて反射しないスクリーンを得ることが可能となる。
【００２７】
請求項１０の発明は、請求項９の画像表示システムにおいて、選択反射膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項１０の画像表示システムにおいて、選択反射膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明は、請求項１０の画像表示システムにおいて、選択反射膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０〜１２の発明においては、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層することによって、各層の膜厚設計にて特定波長領域の光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な選択反射膜が得られる。このような高屈折率層及び低屈折率層には、無機材料の場合には、高屈折率層に例えばＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等、低屈折率層に例えばＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が用いられる。有機材料の場合には、高屈折率層及び低屈折率層に屈折率の異なる熱硬化性樹脂等の透明樹脂が用いられる。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項９の画像表示システムにおいて、スクリーンが、前記選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項１３の発明においては、特定波長領域の成分が除かれた外光をスクリーンで吸収することができ、外光が存在する明るい環境下でも、高コントラストの鮮明な投影画像を表示するスクリーンが得られる。
【００３３】
請求項１４の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、スクリーンが、特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する選択吸収層と、選択吸収層を透過した特定波長領域の光を反射する反射層とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項１４の発明においては、スクリーンは、選択吸収層と反射層によって投影装置から投射された画像光を反射し、特定波長領域の成分が除かれた外光を吸収する。これにより、外光が存在する明るい環境下で、高コントラストの鮮明な投影画像を表示することが可能となる。なお、選択吸収層の背後に形成される反射層としては、波長域によらず均等に可視光を反射するアルミニウム等の層であってもよいし、特定波長領域を主に反射する選択反射膜であってもよい。
【００３５】
請求項１５の発明は、請求項１４の画像表示システムにおいて、選択吸収層が、特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対して高吸収特性を有し、所定の波長領域以外の光に対して高透過特性を有する選択吸収色素を含有することを特徴とする。
【００３６】
請求項１５の発明においては、特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対してのみ吸収特性を有し、それ以外の波長領域の光に対しては透過特性を有する選択吸収色素を組み合わせることで、特定波長領域の光を透過させ、それ以外の波長領域の光を吸収する選択吸収層を実現することが可能となる。
【００３７】
請求項１６の発明は、画像表示システムにおいて、所定レベル以下の画像光を投射する低光源パワーの投影装置と、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する、投影装置からの画像光により画像を表示するスクリーンとを備えたことを特徴とする。
【００３８】
請求項１６の発明においては、スクリーンに投射される画像光のレベルが低いものであっても、スクリーンにおいて外光のみ吸収され画像光はほとんど反射されるため、明光下においてコントラストの高い映像を表示することができる一方、投影装置に低パワーの光源を用いることにより、従来投影装置には発光レベルが低くて使用できなかった例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源も使用可能となったり、より安全な低レベルのレーザー光が使用可能となり、取り扱いの容易な簡便な画像表示システムを提供することが可能となる。
【００３９】
請求項１７の発明は、請求項１６の画像表示システムにおいて、投影装置がレーザーからなる画像光を投射することを特徴とする。
【００４０】
請求項１８の発明は、請求項１７の画像表示システムにおいて、画像光の所定レベルがレーザークラス２以下を満足するレベルであることを特徴とする。
【００４１】
請求項１７、１８の発明においては、レーザーのような狭帯域波長域光を画像光として用いることにより、高輝度、高コントラストの映像を色再現性よくスクリーンに表示することができ、かつその光源パワーを使用の際に安全上問題のないレーザークラス２以下にすることで、安全性、簡便性及び映像表示性能に優れた画像表示システムを実現でき、プレゼンテーション等にまた家庭用としても好適な画像表示システムを提供することが可能となる。
【００４２】
請求項１９の発明は、請求項１７画像表示システムにおいて、画像光の所定レベルがレーザークラス１を満足するレベルであることを特徴とする。
【００４３】
請求項２０の発明は、請求項１６の画像表示システムにおいて、投影装置が光源として発光ダイオードを有することを特徴とする。
【００４４】
請求項１９、２０の発明においては、現行の狭帯域三原色光源を用いたＧＬＶプロジェクターの設計において、レーザークラス１に分類される、４００ルーメン以下の画像光、例えば、３０〜１５０ルーメンの、従来より低レベルの画像光によって、明光下で明るく高コントラストの映像が表示される。これにより、消費電力の低減が可能となるとともに、発光ダイオードのような低パワー光源を用いたプロジェクターも実現可能となる。
【００４５】
請求項２１の発明は、請求項１６の画像表示システムにおいて、スクリーンが、特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備えたことを特徴とする。
【００４６】
請求項２１の発明においては、選択反射膜により投影装置からの画像光を反射し、画像光と異なる波長領域の外光をほとんど吸収させるスクリーンを得ることが可能となる。
【００４７】
請求項２２の発明は、請求項２１の画像表示システムにおいて、選択反射膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【００４８】
請求項２３の発明は、請求項２２の画像表示システムにおいて、選択反射膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする。
【００４９】
請求項２４の発明は、請求項２２の画像表示システムにおいて、選択反射膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。
【００５０】
請求項２２〜２４の発明においては、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層することによって、各層の膜厚設計にて特定波長領域の光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な選択反射膜が得られる。このような高屈折率層及び低屈折率層には、無機材料の場合には、高屈折率層に例えばＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等、低屈折率層に例えばＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が用いられる。有機材料の場合には、高屈折率層及び低屈折率層に屈折率の異なる熱硬化性樹脂等の透明樹脂が用いられる。
【００５１】
請求項２５の発明は、請求項２１の画像表示システムにおいて、スクリーンが、選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする。
【００５２】
請求項２５の発明においては、特定波長領域外の外光成分をスクリーンで吸収することができ、低レベルの画像光によっても、明光下で高コントラストの映像をスクリーンに表示することが可能となる。
【００５３】
請求項２６の発明は、請求項１６の画像表示システムにおいて、スクリーンが、特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する選択吸収層と、選択吸収層を透過した特定波長領域の光を反射する反射層とを備えたことを特徴とする。
【００５４】
請求項２６の発明においては、スクリーンは、選択吸収層と反射層によって投影装置から投射された画像光を反射し、特定波長領域外の外光を主に吸収する。これにより、画像光のレベルが低いものであっても、外光が存在する明るい環境下で、高コントラストの鮮明な投影画像を表示することが可能となる。なお、選択吸収層の背後に形成される反射層としては、波長域によらず均等に可視光を反射するアルミニウム等の層であってもよいし、特定波長領域を主に反射する選択反射膜であってもよい。
【００５５】
請求項２７の発明は、請求項２６の画像表示システムにおいて、選択吸収層が、特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対して高吸収特性を有し、所定の波長領域以外の光に対して高透過特性を有する選択吸収色素を含有することを特徴とする。
【００５６】
請求項２７の発明においては、特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対してのみ吸収特性を有し、それ以外の波長領域の光に対しては透過特性を有する選択吸収色素を組み合わせることで、特定波長領域の光を透過させ、それ以外の波長領域の光を吸収する選択吸収層を実現することが可能となる。
【００５７】
請求項２８の発明は、請求項１又は１６の画像表示システムにおいて、特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする。
【００５８】
請求項２８の発明においては、投影装置からスクリーンに投射される三原色波長域光によって、鮮明かつ高コントラストのカラー画像をスクリーン上に見ることが可能となる。
【００５９】
請求項２９の発明は、光学膜において、赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする。
【００６０】
請求項２９の発明においては、光学膜が赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光を選択して反射することで、高コントラストのカラー画像をスクリーン上に表示するための選択反射膜として好適な光学膜が実現し、赤色、緑色及び青色の三原色以外の波長領域の光を選択して透過させることで、赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光を除去するフィルターとして好適な光学膜が実現する。
【００６１】
請求項３０の発明は、請求項２９の光学膜において、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えたことを特徴とする。
【００６２】
請求項３１の発明は、請求項３０の光学膜において、光学多層膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする。
【００６３】
請求項３２の発明は、請求項３０の光学膜において、光学多層膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。
【００６４】
請求項３０〜３２の発明においては、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層することによって、各層の膜厚設計にて三原色波長領域の光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な光学膜が得られる。このような高屈折率層及び低屈折率層には、無機材料の場合には、高屈折率層に例えばＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等、低屈折率層に例えばＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が用いられる。有機材料の場合には、高屈折率層及び低屈折率層に屈折率の異なる熱硬化性樹脂等の透明樹脂が用いられる。
【００６５】
請求項３３の発明は、請求項３０の光学膜において、光学多層膜が形成される高分子基材を備えたことを特徴とする。
【００６６】
請求項３４の発明は、請求項３３の光学膜において、高分子基材が、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォンまたはポリオレフィンからなることを特徴とする。
【００６７】
請求項３３、３４の発明においては、いろいろ形状の部位に貼付などの方法により容易に取り付け可能な光学膜を得ることが可能となる。
【００６８】
請求項３５の発明は、光学膜の製造方法において、基材上に、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層して、赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学多層膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００６９】
請求項３６の発明は、請求項３５の光学膜の製造方法において、光学多層膜を形成する工程が、高屈折率層を酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを用いてスパッタ法により成膜する工程と、低屈折率層を酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを用いて、スパッタ法により成膜する工程とを有することを特徴とする。
【００７０】
請求項３７の発明は、請求項３５の光学膜の製造方法において、光学多層膜を形成する工程が、基材上に、樹脂材料を塗布する工程と、塗布された樹脂材料を加熱または紫外線照射により硬化させる工程とを有することを特徴とする。
【００７１】
請求項３５〜３７の発明においては、三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜を容易に製造することが可能となる。
【００７２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の画像表示システムの一実施の形態を概略的に示すもので、投影装置であるプロジェクター１と、プロジェクター光の波長領域の光に対する反射率が高く、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対する反射率が低いスクリーン２と、プロジェクター１とスクリーン２が設置される室内の採光部の窓３に張られ、プロジェクター光の波長領域の光に対して高反射特性を有し、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜４とで構成されている。なお、図中符号５は太陽光、６は太陽光５が光学膜４を透過した後の透過光、７は太陽光５が光学膜４で反射される反射光、８はスクリーン２に表示された映像を鑑賞する視聴者である。
【００７３】
この画像表示システムでは、プロジェクター１から投射される画像光の波長領域に合わせて、スクリーン２および光学膜４が設計されるもので、プロジェクター１のタイプは限定されないが、ここでは、プロジェクター１をグレーティングライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ、以下ＧＬＶという。）を用いた回折格子型プロジェクターとした場合について説明する。
【００７４】
図２に、ＧＬＶを用いた回折格子型プロジェクターを概略的に示す。図２において、プロジェクター１は、光源としてレーザー発振器１０を備えている。このレーザー発振器１０は、例えば、波長６４２ｎｍの赤色光を出射するレーザー発振器１０Ｒ、波長５３２ｎｍの緑色光を出射するレーザー発振器１０Ｇ、及び波長４５７ｎｍの青色光を出射するレーザー発振器１０Ｂから構成される。
【００７５】
また、プロジェクター１は、レーザー発振器１０から出射された光を画像光としてスクリーン２に導くための光学系として、コリメータレンズ１１、シリンドリカルレンズ１２、ＧＬＶ１３、体積型ホログラム素子１４、ガルバノミラー１５及び投影レンズ１６を備えている。
【００７６】
コリメータレンズ１１は、赤色用コリメータレンズ１１Ｒ、緑色用コリメータレンズ１１Ｇ及び青色用コリメータレンズ１１Ｂからなり、それぞれ各レーザー発振器１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから出射され赤色光、緑色光、青色光を平行光とする。コリメータレンズ１１によって平行光とされた各色光はシリンドリカルレンズ１２によってＧＬＶ１３に集光される。
【００７７】
すなわち、この回折格子型プロジェクターでは、単一の光源からの光を利用しているのではなく、各レーザー発振器１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂによって３色の光をそれぞれ独立して出射する光源を備えている。また、各レーザー発振器１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂによって出射された光が、コリメータレンズ１１を介して直接シリンドリカルレンズ１２に入射するよう構成されている。
【００７８】
ＧＬＶ１３では、各色用に複数の微小なリボンが形成されたリボン列を備えており、ＧＬＶ１３に集光された各色光は、画像信号に応じてＧＬＶ１３のリボン列が駆動されることによって空間的に変調される。
【００７９】
ＧＬＶ１３によって変調された各色光は、再びシリンドリカルレンズ１２に入射し、平行光とされて体積型ホログラム素子１４に入射する。体積型ホログラム素子１４は、第１の体積型ホログラム素子１４ａと第２の体積型ホログラム素子１４ｂからなり、例えば、第１の体積型ホログラム素子１４ａにより赤色光が回折され、第２の体積型ホログラム素子１４ｂにより青色光が赤色光と同じ方向に回折される。また、第１の体積型ホログラム素子１４ａ及び第２の体積型ホログラム素子１４ｂでは、緑色光が回折されずに直進して透過し、赤色光と同じ方向に出射される。このようにして、体積型ホログラム素子１４の作用により、赤、緑、青の各色光が合成されて同じ方向に出射される。すなわち、この回折格子型プロジェクターでは、第１の体積型ホログラム素子１４ａと第２の体積型ホログラム素子１４ｂによって光合成部が構成されている。
【００８０】
体積型ホログラム素子１４によって同じ方向に出射された三原色波長域光は、ガルバノミラー１５によって所定の方向に走査され、投影レンズ１６を介して画像光としてスクリーン２に投射される。
【００８１】
上記のように構成されたプロジェクター１に対して、スクリーン２はプロジェクター１からの画像光である三原色波長域光のみ反射するよう設計されたものが使用される。このように設計可能なスクリーン２としては、例えば、本出願人と同一の出願人より特願２００２−０７０７９９号等にて提案されている、プロジェクター光の波長領域の光に対して高反射特性を有し、その他の可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備えたスクリーンを挙げることができる。このスクリーンの構成例を図３に示す。
【００８２】
図３において、スクリーン２は、スクリーン基板２０上に高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層された選択反射膜２１を備え、この選択反射膜２１の上に光拡散層２２を有し、その上に保護膜２３が形成されている。スクリーン基板２０は、スクリーン２の支持体となるとともに、選択反射膜２１を透過した光を吸収するよう構成され、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂に黒色微粒子を含有させて構成することができる。また、基板中に黒色微粒子を含有させずに基板裏面に黒色塗料を塗布したり、黒フィルムを貼着したりしてもよい。なお、スクリーン基板２０は、ＰＥＴ以外にも、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）等のポリマー材料により構成することもできる。
【００８３】
選択反射膜２１は、高屈折率材料からなる高屈折率層Ｈと低屈折率材料からなる低屈折率層Ｌとを交互に積層した光学多層膜であり、プロジェクター１の画像光に合わせて、三原色波長域光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有するように、各層の構成がマトリクス法に基づいたシミュレーションにより膜厚設計されている。
【００８４】
高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌは、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の高屈折率材料、及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等の低屈折率材料により、蒸着やスパッタリング等の真空薄膜形成方法を用いて形成することができる。また、この外にも、高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌは、熱硬化性樹脂等の溶剤材料を用いて塗布方法により形成することができる。例えば、高屈折率層Ｈは熱硬化性樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７１０２）により、低屈折率層Ｌは熱硬化性樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７２１５）により形成することができる。
【００８５】
光拡散層２２は、選択反射膜２１によって反射された光を散乱させるもので、これによって視野特性が大幅に改善される。光拡散層２２は、例えば、ガラス、ポリマー等の透明体で、所望の直径数μｍ〜数ｍｍ程度の大きさの球状のビーズが配置されてなり、選択反射膜２１上に貼り付けられる。また、市販の凹凸構造の拡散板を用いてもよい。保護膜２３は、選択反射膜２１及び光拡散層２２を外部から保護するものであり、これにより水分による劣化や、擦れ、引っ掻き等による傷付きを防ぎ、耐久性及び品質を向上させることができる。なお、ここでは、選択反射膜２１の上に光拡散層２２を設けているが、選択反射膜２１の背後に拡散層を設けてもよい。この場合の拡散層は、例えば、スクリーン基板に拡散構造となる凹凸形状を設けることによって形成される。
【００８６】
上記のように構成されたスクリーン２は、図４にそのスクリーン光学特性を示すように、プロジェクター１の光源の光である波長６４２ｎｍの赤色光、波長５３２ｎｍの緑色光、波長４５７ｎｍの青色光に対して特に反射率が高く、その前後の波長領域の光は反射率が低くスクリーン２に吸収されるようになっている。このように、スクリーン２は、プロジェクター１からの画像光の三原色波長域光をそれ以外の波長領域光より特に高反射率で反射することができるため、高コントラスト、高輝度で投影画像を表示することができる。
【００８７】
しかしながら、窓３から太陽光５などの強い外光が室内に入射するような映写環境では、太陽光５は図５に示すようなスペクトルを有するため、スクリーン２において、図６に示すように太陽光５の三原色波長域成分が反射され、反射強度の強い部分（図中丸印で示す。）がノイズとなって、映像が全体的に白っぽくなり、コントラストが低下する。
【００８８】
これを防ぐために、映写環境の採光部となる太陽光５が入射する窓３に、プロジェクター１の画像光と同じ波長域光、すなわち三原色波長域光を透過させない光学膜４がフィルターとして設置される。窓３に対する光学膜４の設置方法としては、例えば窓ガラスに貼り付ける方法が挙げられる。
【００８９】
このような光学膜４としては、例えばプロジェクター１の画像光に合わせてスクリーン２で設計された選択反射膜が好ましく用いられる。光学膜４の構成例を図７に示す。図７において、フィルム基板４０上に、スクリーン２の選択反射膜２１と同様にして膜厚設計された高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌを交互に積層してなる光学多層膜４１を備え、この光学多層膜４１の上に透明な保護膜４２が形成されている。
【００９０】
フィルム基板４０は、光学膜４の支持体となるものであり、透過率の高い、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）等のポリマー材により構成することができる。
【００９１】
光学多層膜４１は、選択反射膜２１と同様にして形成される。すなわち、蒸着やスパッタリング等の真空薄膜形成方法、又は塗布方法により、高屈折率材料により形成された薄膜である高屈折率層Ｈと、低屈折率材料により形成された薄膜である低屈折率層Ｌとを交互に重ねて得られる。真空薄膜形成方法の場合、高屈折材料はＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等、低屈折率材料はＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が用いられる。塗布方法の場合、各層は溶剤材料、例えば高屈折率層Ｈは熱硬化型樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７１０２）により成膜され、低屈折率層Ｌは熱硬化型樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７２１５）により成膜され、加熱または紫外線照射により硬化される。いずれも各層の構成を、光学多層膜がプロジェクター１から投射される画像光の波長領域の光、すなわち三原色波長域光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長域を除く可視波長域光に対しては高透過特性を有するように膜厚設計したものであり、各層の厚みは数十ｎｍ〜数μｍとされる。光学膜４の光学特性を図８に示す。この光学特性は透過特性の観点から見たものであり、選択反射膜２１と同じ光学特性を有する。
【００９２】
このように構成された光学膜４は、フィルム基板４０の裏面に接着剤を設けて、窓ガラスに貼り付けて用いることができる。また、窓３に掛けるスクリーンタイプにして設置してもよい。この他、光学膜４を取り付ける方法としては種々考えられるが、要は光学膜４を透過した太陽光５の透過光６が室内に採りこまれるようにすればよい。
【００９３】
図５に示すようなスペクトルを有する太陽光５が、図８に示すような光学特性を有する光学膜４に入射すると、スクリーン２で反射される波長域光は光学膜４で反射されて除外され、透過後の太陽光は、図９に示すようなスペクトルを有する透過光６となる。この透過光６がスクリーン２に照射されても、図４に示すようなスクリーンの反射特性により、図１０に示すような低反射強度の光のみとなり、視聴者８は太陽光５の影響をほとんど受けずに、コントラストが高く、鮮明な映像を見ることができる。また、透過光６は、三原色波長域光以外の可視光を有するため、室内（映写環境）が暗くなることはない。
【００９４】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態の画像表示システムにおいては、プロジェクター１から投射される画像光の波長領域に合わせて、画像光の波長領域の光のみ反射するよう構成されたスクリーン２に対して、画像光の波長領域の光を透過させないよう構成された光学膜４を太陽光が射し込む窓３等（採光部）に設けることにより、スクリーン２で反射してノイズとなる外光成分を予め取り除くことができ、明るい映写環境で高コントラストの鮮明な映像をスクリーン２上に見ることができる。
【００９５】
なお、上記の実施の形態では、スクリーンとして選択反射膜を備えたものを例示したが、この他に、本出願人と同一の出願人により特願２００２−３３１９９３号にて提案されたスクリーンも、プロジェクターに合わせて画像光の波長領域の光のみ反射するよう設計可能なスクリーンとして挙げることができる。このスクリーンは、スクリーン基板上に、画像光の波長領域の光を透過し、画像光以外の波長領域の光を吸収するよう構成された選択吸収層と、選択吸収層を透過した画像光を反射する反射層とを備えてなり、この選択吸収層は、所定の波長領域の光に対してのみ吸収特性を有し、それ以外の波長領域の光に対しては透過特性を有する選択吸収色素を組み合わせて含有させることにより形成される。
【００９６】
また、画像光の波長領域の光成分を取り除く光学膜４は、室内の照明機器に取り付けることもできる。取付け方法としては、図１１に示すように、照明本体５０に貼付したり、直接成膜する方法がある。また、図１２に示すように、照明機器の外装５１の内部又は外部に設けてもよい。
【００９７】
このように、光学膜４を照明機器に取り付けることにより、照明からの光は画像光の波長域である三原色波長域の光が内部に反射され、それ以外の波長領域の光が室内に照射されるため、スクリーン２で反射される外光成分はなく、高コントラストで鮮明な映像を見ることができる。また、部屋の明るさは若干暗くなる程度である。
【００９８】
上記実施の形態は、フロントプロジェクター方式の場合であるが、一般的なリアプロジェクター方式においても、光学膜４により外光から三原色波長域成分を除去しておくことにより、同様にコントラストが高く鮮明な映像を表示することができる。
【００９９】
次に、本発明の画像表示システムの他の実施に形態について説明する。
前述した実施の形態の画像表示システムは、映写環境における外光のスペクトルを調整して外光によるノイズをさらに除去するものであるが、その実施の形態で説明したような、プロジェクターの画像光に合わせてその波長領域光を主に反射するよう設計されたスクリーンは、外光のスペクトルの調整の有無にかかわらず、外光の多くを吸収するため、従来のスクリーンと比較してひときわ高いコントラストとスクリーンゲインを実現することができる。ここで、プロジェクターの光源パワーを小さくした場合の本発明にかかるスクリーンと市販の白スクリーンのコントラストの違いを表１に示す。なお、表１において、プロジェクターはＧＬＶを用いたプロジェクターであり、外光は蛍光灯の光で１００ルクスであり、スクリーンゲインは本発明にかかるスクリーンが３．２、白スクリーンが１．０である。
【０１００】
【表１】

Figure 2004317638
【０１０１】
表１から明らかなように、市販の白スクリーンでは充分なコントラストが得られないような３０〜１５０ルーメンの低レベルの画像光に対しても、本発明にかかるスクリーンは８以上の高コントラストの映像を表示することができ、低光源パワーのプロジェクターと組合せた画像表示システムを実現することができる。
【０１０２】
図１３は、このような画像表示システムの一実施の形態を示すもので、低光源パワーのプロジェクター１０１と、プロジェクター光の波長領域の光に対する反射率が高く、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対する吸収率が高いスクリーン１０２とで構成されており、プロジェクター１０１をパーソナルコンピュータ１０３に接続することによって、パーソナルコンピュータ１０３の画像データがプロジェクター１０１を介してスクリーン１０２上に充分鮮明な映像で拡大表示される。
【０１０３】
このような画像表示システムにおいては、プロジェクター光の波長領域の光に対する反射率が高く、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対する吸収率が高いスクリーンを用いることにより、プロジェクターの光源パワーを小さくすることができ、低光源パワーのプロジェクターを用いることにより、消費電力を低減することができるとともに、レーザープロジェクターの場合、その光源パワーを「日本工業規格」の「レーザー製品の安全基準」で規定されているレーザークラス２以下の安全レベルにすることができ、より安全かつ簡便に使用可能な画像表示システムを得ることができる。また、発光ダイオードを光源としたＬＥＤプロジェクターも実現可能になる。
【０１０４】
上述したように、本実施の形態の画像表示システムは、低光源パワーのプロジェクターであっても、明光下において高コントラストの映像を見ることができるものであるが、この場合も前述した実施の形態と同様に採光部にフィルター用の光学膜を設けることで外光のノイズを除去することができることは言うまでもない。
【０１０５】
【発明の効果】
上述したように、請求項１の発明によれば、映写環境の採光部にフィルターとして光学膜を設け、この光学膜の透過特性とスクリーンの反射特性を投影装置から投射される画像光の波長領域に合わせて設計することにより、外光が存在する明るい環境下で、外光のノイズのない鮮明な投影画像をスクリーンに表示して鑑賞することができる。
【０１０６】
請求項２の発明によれば、画像光の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過する光学膜を採光部のフィルターとして設置することにより、画像光と同じ波長領域の光を除外した外光を映写環境に取り込むことができる。
【０１０７】
請求項３〜５の発明によれば、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えることにより、画像光の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過する光学膜を得ることができる。
【０１０８】
請求項６、７の発明によれば、高分子基材を備えることにより、いろいろ形状の部位に貼付などの方法によりフィルターとして容易に取り付け可能な光学膜を得ることができる。
【０１０９】
請求項９、２１の発明によれば、選択反射膜を備えることにより、投影装置の画像光に合わせて高コントラストの画像を表示するよう設計可能なスクリーンを得ることができる。
【０１１０】
請求項１０〜１２、２２〜２４の発明によれば、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えることにより、画像光の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過するスクリーン用選択反射膜を得ることができる。
【０１１１】
請求項１３、２５の発明によれば、選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を設けることにより、明光下にて高コントラストの画像を表示可能なスクリーンを得ることができる。
【０１１２】
請求項１４、２６の発明によれば、画像光の波長領域の光を透過し、それ以外の波長領域の光を吸収する選択吸収層を備えることにより、投影装置の画像光に合わせて高コントラストの画像を表示するよう設計可能なスクリーンを得ることができる。
【０１１３】
請求項１５、２７の発明によれば、選択吸収色素を含有させることにより、特定波長領域の光を透過させ、それ以外の波長領域の光を吸収する選択吸収層を得ることができる。
【０１１４】
請求項１６〜２０の発明によれば、低光源パワーの投影装置と、この投影装置から投射される画像光の波長領域に合わせて選択反射特性が設計されたスクリーンとを組み合わせて用いることにより、明光下において高コントラストの映像を表示でき、かつ安全性及び簡便性に優れた画像表示システムを実現することができる。
【０１１５】
請求項２８の発明によれば、特定波長領域が三原色波長領域を含むことにより、外光が存在する明るい環境下で、鮮明なカラー画像をスクリーンに表示して見ることができる。
【０１１６】
請求項２９の発明によれば、三原色波長領域の光に対して反射特性を有し、それ以外の波長領域の光に対して透過特性を有することにより、高コントラストのカラー画像を表示するためのスクリーンとして、また三原色波長領域の光を除去するフィルターとして有用な光学膜を得ることができる。
【０１１７】
請求項３０〜３２の発明によれば、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えることにより、三原色波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過する光学膜を得ることができる。
【０１１８】
請求項３３、３４の発明によれば、いろいろ形状の部位に貼付などの方法により容易に取り付け可能な光学膜を得ることができる。
【０１１９】
請求項３５〜３７の発明によれば、三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示システムの一実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】ＧＬＶを用いた回折格子型プロジェクターを概略的に示す図である。
【図３】本発明にかかるスクリーンの構成例を示す断面図である。
【図４】本発明にかかるスクリーンの光学特性を示す図である。
【図５】太陽光のスペクトルを示す図である。
【図６】図４の光学特性を有するスクリーンによる、図５のスペクトルを有する太陽光の反射強度を示す図である。
【図７】本発明にかかる光学膜の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる光学膜の光学特性を示す図である。
【図９】図８の光学特性を有する光学膜を透過した後の太陽光のスペクトルを示す図である。
【図１０】図４の光学特性を有するスクリーンによる、図９に示す光の反射強度を示す図である。
【図１１】光学膜を照明本体に設ける例を示す図である。
【図１２】光学膜を照明機器の外装に設ける例を示す図である。
【図１３】本発明の画像表示システムの他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１，１０１‥‥プロジェクター、２，１０２‥‥スクリーン、３‥‥窓、４‥‥光学膜、５‥‥太陽光、６‥‥透過光、７‥‥反射光、１０‥‥レーザー発振器、１３‥‥ＧＬＶ、１４‥‥体積型ホログラム素子、２０‥‥スクリーン基板、２１‥‥選択反射膜、２２‥‥光拡散層、２３、４２‥‥保護膜、４０‥‥フィルム基板、４１‥‥光学多層膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display system capable of clearly and clearly viewing a projected image of a projector under bright light, an optical film effective for the image display system, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, overhead projectors and slide projectors have been widely used as a method by which speakers present materials at meetings and the like. In addition, video projectors and moving image film projectors using liquid crystals are becoming popular in ordinary households.
[0003]
As this type of projector, for example, an illumination optical system that separates a light beam emitted from a light source into light beams of respective colors of red (R), green (G), and blue (B) and converges the light beam on a predetermined optical path; It has a liquid crystal panel (light valve) that modulates the light flux of each color, and a light combining unit that combines the light flux of each color of RGB. The color image combined by the light combining unit is enlarged and projected on a screen by a projection lens. There is something.
[0004]
Recently, a narrow band three primary color light source, for example, a laser oscillator that emits narrow band light of each color of RGB is used as a light source, and a luminous flux of each color of RGB is used by using a grating light valve (GLV: Grating Light Valve) instead of a liquid crystal panel. Projectors that spatially modulate have also been developed.
[0005]
For such projectors, screens for displaying a projected image are roughly classified into a transmission type and a reflection type. The transmissive screen allows image light emitted from a projector (rear projector) behind the screen to pass therethrough so that a projected image can be viewed by the transmitted light. The reflective screen uses a projector (front projector) in front of the screen. The image light emitted from the front projector is reflected so that a projected image can be viewed by the reflected light.
[0006]
As a reflection type screen, a bead screen or a white screen that reflects and scatters image light from a projector is used. However, such a screen reflects light other than image light, that is, external light, and reflects external light. Since the black level (black image brightness) increases with the level, only bright images with a high external light level can display images with low contrast (= white level / black level), and the room needs to be darkened. . On the other hand, there has been proposed a screen in which a light absorbing layer for reducing light incident on and reflected by the screen is provided to reduce the black level, thereby improving the contrast performance in the presence of external light (for example, a screen has been proposed). And Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3103802 [0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration in which the light absorption layer is provided before the reflection layer as described above, not only external light but also image light is reduced by the light absorption layer, so that the screen gain is reduced and the contrast of bright light is reduced. There was a limit to the improvement. For this reason, in order to display a bright and high-contrast image, it is necessary to use a projector having a large light source power or to darken the room to suppress the outside light level.
[0009]
On the other hand, when a projector using, for example, a narrow-band three-primary-color light source is used, a clear image excellent in color reproducibility can be obtained. However, when the light source power of the projector is increased, the power consumption is increased, and for example, in the case of a laser projector, it is necessary to take safety measures.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has an image display system capable of displaying a high-contrast and clear projected image on a screen even in an environment having strong external light such as sunlight. And an optical film capable of realizing the image display system, and a method for manufacturing the same.
[0011]
It is another object of the present invention to provide an image display system which is low power consumption type, can be handled easily and safely, and can display a high-contrast and clear projected image on a screen even under bright light.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided an image display system, comprising: a projection device for projecting image light; A screen that displays an image with image light from a projection device that does not have high reflection characteristics with respect to light in a region, and a visible wavelength that is provided in a lighting unit of a projection environment in which the screen is installed and excludes at least a specific wavelength region. An optical film that collects light in the region.
[0013]
According to the first aspect of the invention, when the external light of the projection environment passes through the optical film of the lighting unit when entering the projection environment, light in the same specific wavelength region as the image light projected from the projection device is removed. You. When the image light is projected from the projection device onto the screen under such external light, the screen is configured to select and reflect light in a specific wavelength region. The external light from which the component is removed is not reflected. Therefore, it is possible to display a clear projected image without noise of external light in a bright environment where external light exists.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the image display system of the first aspect, the optical film has a high reflection characteristic with respect to light in a specific wavelength region, and has a high reflection characteristic with respect to light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. It is characterized by having transmission characteristics.
[0015]
According to the second aspect of the invention, when external light is incident on the optical film, light components in a specific wavelength region are reflected, and components in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region are transmitted. Therefore, it becomes possible to remove the light component in the specific wavelength region from the external light.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the image display system according to the second aspect, the optical film includes an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. I do.
[0017]
The invention according to claim 4 is the image display system according to claim 3, wherein the high refractive index layer of the optical multilayer film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. It is characterized by doing.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image display system of the third aspect, the optical multilayer film is made of a thermosetting resin.
[0019]
In the inventions according to claims 3 to 5, by alternately stacking high-refractive-index layers and low-refractive-index layers, light in a specific wavelength region is selected and reflected by the film thickness design of each layer, and other light is reflected. Is obtained. In the case of an inorganic material, such a high refractive index layer and a low refractive index layer are, for example, Nb 2 O 5 , TiO 2 , Ta 2 O 5 or the like for the high refractive index layer, and SiO 2 for the low refractive index layer, for example. , MgF 2 or the like is used. In the case of an organic material, a transparent resin such as a thermosetting resin having a different refractive index is used for the high refractive index layer and the low refractive index layer.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image display system of the third aspect, the optical film includes a polymer substrate on which an optical multilayer film is formed.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image display system of the sixth aspect, the polymer substrate is made of polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, or polyolefin.
[0022]
According to the sixth and seventh aspects of the present invention, it is possible to obtain an optical film that can be easily attached to various shaped parts by a method such as sticking.
[0023]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image display system of the first aspect, the lighting unit is at least one of a window and a lighting device.
[0024]
In the invention of claim 8, by attaching the optical film to the window, it becomes possible to collect sunlight without a light component in a specific wavelength region. In the same manner, it is possible to collect light from a room lighting device having no light component in a specific wavelength region.
[0025]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image display system of the first aspect, the screen has a high reflection characteristic with respect to light in a specific wavelength region, and has a high transmittance with respect to light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. A selective reflection film having characteristics is provided.
[0026]
According to the ninth aspect of the invention, it is possible to obtain a screen that reflects image light from the projection device and transmits and does not reflect external light composed of light in other wavelength regions.
[0027]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image display system of the ninth aspect, the selective reflection film comprises an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. I do.
[0028]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image display system of the tenth aspect, the high refractive index layer of the selective reflection film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. It is characterized by doing.
[0029]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image display system of the tenth aspect, the selective reflection film is made of a thermosetting resin.
[0030]
According to the invention of claims 10 to 12, by alternately stacking high-refractive-index layers and low-refractive-index layers, light in a specific wavelength region is selectively reflected by the film thickness design of each layer, and other light is reflected. Is obtained. In the case of an inorganic material, such a high refractive index layer and a low refractive index layer are, for example, Nb 2 O 5 , TiO 2 , Ta 2 O 5 or the like for the high refractive index layer, and SiO 2 for the low refractive index layer, for example. , MgF 2 or the like is used. In the case of an organic material, a transparent resin such as a thermosetting resin having a different refractive index is used for the high refractive index layer and the low refractive index layer.
[0031]
A thirteenth aspect of the present invention is the image display system according to the ninth aspect, wherein the screen includes an absorbing layer for absorbing light transmitted through the selective reflection film.
[0032]
According to the thirteenth aspect of the present invention, the screen is capable of absorbing external light from which components in the specific wavelength region have been removed, and displaying a high-contrast clear projected image even in a bright environment where external light exists. can get.
[0033]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image display system according to the first aspect, the screen has high transmission characteristics with respect to light in a specific wavelength region, and has high absorption for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. It is characterized by comprising a selective absorption layer having characteristics and a reflection layer that reflects light of a specific wavelength region transmitted through the selective absorption layer.
[0034]
In the fourteenth aspect, the screen reflects the image light projected from the projection device by the selective absorption layer and the reflection layer, and absorbs external light from which components in a specific wavelength region have been removed. This makes it possible to display a high-contrast clear projected image in a bright environment where external light exists. The reflection layer formed behind the selective absorption layer may be a layer of aluminum or the like that reflects visible light uniformly regardless of the wavelength range, or a selective reflection film that mainly reflects a specific wavelength range. It may be.
[0035]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image display system according to the fourteenth aspect, the selective absorption layer has a high absorption characteristic with respect to light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region, and has a high absorption characteristic for light other than the predetermined wavelength region. On the other hand, it is characterized by containing a selective absorption dye having high transmission characteristics.
[0036]
In the invention of claim 15, a selective absorption dye having an absorption characteristic only for light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region and having a transmission characteristic for light in other wavelength regions is combined. Thus, it becomes possible to realize a selective absorption layer that transmits light in a specific wavelength region and absorbs light in other wavelength regions.
[0037]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image display system, the projection device has a low light source power for projecting image light of a predetermined level or less, and has a high reflection characteristic with respect to light in a specific wavelength region corresponding to the image light. A screen that displays an image using image light from a projection device and has a high absorption characteristic for light in a visible wavelength region excluding a specific wavelength region.
[0038]
According to the sixteenth aspect of the invention, even if the level of the image light projected on the screen is low, only the external light is absorbed and the image light is almost reflected on the screen, so that a high-contrast image can be displayed under bright light. On the other hand, by using a low power light source for the projection device, a light source such as a light emitting diode (LED), which could not be used for a conventional projection device due to a low light emission level, can be used. A safe low-level laser beam can be used, and a simple image display system that is easy to handle can be provided.
[0039]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the image display system of the sixteenth aspect, the projection device projects an image light composed of a laser.
[0040]
The invention according to claim 18 is the image display system according to claim 17, wherein the predetermined level of the image light is a level that satisfies the laser class 2 or less.
[0041]
In the invention according to claims 17 and 18, by using narrow-band wavelength light such as a laser as image light, a high-brightness, high-contrast image can be displayed on a screen with good color reproducibility, and the light source thereof By making the power less than or equal to laser class 2 which does not pose a safety problem when using, an image display system which is excellent in safety, simplicity and image display performance can be realized, and is suitable for presentations and also for home use. A display system can be provided.
[0042]
A nineteenth aspect of the present invention is the image display system according to the seventeenth aspect, wherein the predetermined level of the image light is a level satisfying the laser class 1.
[0043]
According to a twentieth aspect, in the image display system according to the sixteenth aspect, the projection device has a light emitting diode as a light source.
[0044]
According to the invention of claims 19 and 20, in the design of the GLV projector using the current narrow-band three-primary-color light source, image light of 400 lumen or less, for example, 30 to 150 lumen, which is classified into laser class 1, is used. The low-level image light displays a bright and high-contrast image under bright light. As a result, power consumption can be reduced, and a projector using a low power light source such as a light emitting diode can be realized.
[0045]
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the image display system according to the sixteenth aspect, the screen has a high reflection characteristic with respect to light in a specific wavelength region and has a high transmittance with respect to light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. A selective reflection film having characteristics is provided.
[0046]
According to the twenty-first aspect, it is possible to obtain a screen that reflects image light from the projection device by the selective reflection film and almost absorbs external light in a wavelength region different from the image light.
[0047]
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the image display system of the twenty-first aspect, the selective reflection film comprises an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. I do.
[0048]
The invention according to claim 23 is the image display system according to claim 22, wherein the high refractive index layer of the selective reflection film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. It is characterized by doing.
[0049]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the image display system of the twenty-second aspect, the selective reflection film is made of a thermosetting resin.
[0050]
In the invention according to claims 22 to 24, by alternately stacking high-refractive-index layers and low-refractive-index layers, light in a specific wavelength region is selectively reflected by the film thickness design of each layer, and other light is reflected. Is obtained. In the case of an inorganic material, such a high refractive index layer and a low refractive index layer are, for example, Nb 2 O 5 , TiO 2 , Ta 2 O 5 or the like for the high refractive index layer, and SiO 2 for the low refractive index layer, for example. , MgF 2 or the like is used. In the case of an organic material, a transparent resin such as a thermosetting resin having a different refractive index is used for the high refractive index layer and the low refractive index layer.
[0051]
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the image display system of the twenty-first aspect, the screen includes an absorbing layer for absorbing light transmitted through the selective reflection film.
[0052]
According to the twenty-fifth aspect, an external light component outside the specific wavelength region can be absorbed by the screen, and a high-contrast image under bright light can be displayed on the screen even with low-level image light. .
[0053]
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the image display system of the sixteenth aspect, the screen has a high transmission characteristic with respect to light in a specific wavelength region, and has a high absorption for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. It is characterized by comprising a selective absorption layer having characteristics and a reflection layer that reflects light of a specific wavelength region transmitted through the selective absorption layer.
[0054]
In the invention according to claim 26, the screen reflects the image light projected from the projection device by the selective absorption layer and the reflection layer, and mainly absorbs external light outside the specific wavelength region. This makes it possible to display a high-contrast clear projected image in a bright environment where external light is present, even when the level of image light is low. The reflection layer formed behind the selective absorption layer may be a layer of aluminum or the like that reflects visible light uniformly regardless of the wavelength range, or a selective reflection film that mainly reflects a specific wavelength range. It may be.
[0055]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the image display system of the twenty-sixth aspect, the selective absorption layer has a high absorption characteristic with respect to light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region, and is provided with light other than the predetermined wavelength region. On the other hand, it is characterized by containing a selective absorption dye having high transmission characteristics.
[0056]
In the invention according to claim 27, a selective absorption dye having absorption characteristics only for light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region and having transmission characteristics for light in other wavelength regions is combined. Thus, it becomes possible to realize a selective absorption layer that transmits light in a specific wavelength region and absorbs light in other wavelength regions.
[0057]
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the image display system according to the first or sixteenth aspect, the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region.
[0058]
According to the twenty-eighth aspect of the present invention, a clear and high-contrast color image can be viewed on the screen by the three primary color wavelength region lights projected from the projection device onto the screen.
[0059]
The invention according to claim 29, wherein the optical film has a high reflection characteristic with respect to light in the three primary color wavelength regions of red, green and blue, and a high transmission characteristic with respect to light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions. It is characterized by having.
[0060]
In the invention according to claim 29, the optical film selectively reflects light in the three primary color wavelength regions of red, green and blue, so that the optical film is suitable as a selective reflection film for displaying a high-contrast color image on a screen. The optical film is realized, and by selecting and transmitting light in wavelength regions other than the three primary colors of red, green and blue, an optical film suitable as a filter for removing light in the three primary color wavelength regions of red, green and blue is realized. I do.
[0061]
A thirtieth aspect of the present invention is the optical film according to the twenty-ninth aspect, further comprising an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated.
[0062]
The invention according to claim 31 is the optical film according to claim 30, wherein the high refractive index layer of the optical multilayer film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. It is characterized by the following.
[0063]
A thirty-second aspect of the present invention is the optical film according to the thirtieth aspect, wherein the optical multilayer film is made of a thermosetting resin.
[0064]
In the invention according to claims 30 to 32, by alternately stacking high-refractive-index layers and low-refractive-index layers, light in the three primary color wavelength regions is selectively reflected by the film thickness design of each layer, and other light is reflected. Is obtained. In the case of an inorganic material, such a high refractive index layer and a low refractive index layer are, for example, Nb 2 O 5 , TiO 2 , Ta 2 O 5 or the like for the high refractive index layer, and SiO 2 for the low refractive index layer, for example. , MgF 2 or the like is used. In the case of an organic material, a transparent resin such as a thermosetting resin having a different refractive index is used for the high refractive index layer and the low refractive index layer.
[0065]
A thirty-third aspect of the present invention is the optical film according to the thirtieth aspect, further comprising a polymer substrate on which the optical multilayer film is formed.
[0066]
The invention according to claim 34 is characterized in that, in the optical film according to claim 33, the polymer substrate is made of polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone or polyolefin.
[0067]
According to the inventions of claims 33 and 34, it is possible to obtain an optical film that can be easily attached to various shaped parts by a method such as sticking.
[0068]
The invention according to claim 35 is a method for producing an optical film, wherein a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated on a base material, and the three primary color wavelength regions of red, green and blue are provided. A step of forming an optical multilayer film having a high reflection characteristic with respect to the light of the wavelength range and a high transmission characteristic with respect to light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions.
[0069]
According to a thirty-sixth aspect, in the method for manufacturing an optical film according to the thirty-fifth aspect, the step of forming the optical multilayer film includes a step of forming the high refractive index layer by a sputtering method using niobium oxide, tantalum oxide, or titanium oxide. And forming the low refractive index layer by sputtering using silicon oxide or magnesium fluoride.
[0070]
According to a thirty-seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical film according to the thirty-fifth aspect, the step of forming the optical multilayer film includes a step of applying a resin material on the substrate, and a step of heating or irradiating the applied resin material with ultraviolet rays. And a step of curing by
[0071]
In the invention according to claims 35 to 37, an optical film having high reflection characteristics with respect to light in the three primary color wavelength regions and high transmission characteristic with respect to light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions is easily manufactured. It is possible to do.
[0072]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an image display system according to an embodiment of the present invention. A projector 1 as a projection device has a high reflectance for light in a wavelength region of the projector light, and a visible wavelength other than the projector light. A screen 2 having a low reflectance with respect to light in a region and a window 3 of a lighting part in a room where the projector 1 and the screen 2 are installed, and having a high reflection characteristic with respect to light in a wavelength region of the projector light; And an optical film 4 having high transmission characteristics for light in the visible wavelength region other than light. In the drawing, reference numeral 5 denotes sunlight, 6 denotes transmitted light after the sunlight 5 has passed through the optical film 4, 7 denotes reflected light of the sunlight 5 reflected by the optical film 4, and 8 denotes the screen 2. Viewers who watch the video.
[0073]
In this image display system, the screen 2 and the optical film 4 are designed in accordance with the wavelength region of the image light projected from the projector 1, and the type of the projector 1 is not limited. A case where a diffraction grating projector using a light valve (Grating Light Valve, hereinafter referred to as GLV) will be described.
[0074]
FIG. 2 schematically illustrates a diffraction grating projector using a GLV. 2, the projector 1 has a laser oscillator 10 as a light source. The laser oscillator 10 includes, for example, a laser oscillator 10R that emits red light with a wavelength of 642 nm, a laser oscillator 10G that emits green light with a wavelength of 532 nm, and a laser oscillator 10B that emits blue light with a wavelength of 457 nm.
[0075]
Further, the projector 1 has a collimator lens 11, a cylindrical lens 12, a GLV 13, a volume hologram element 14, a galvano mirror 15, and a projection lens as an optical system for guiding the light emitted from the laser oscillator 10 to the screen 2 as image light. 16 is provided.
[0076]
The collimator lens 11 includes a red collimator lens 11R, a green collimator lens 11G, and a blue collimator lens 11B, and converts the red light, green light, and blue light emitted from each of the laser oscillators 10R, 10G, and 10B into parallel light. . Each color light converted into parallel light by the collimator lens 11 is collected on the GLV 13 by the cylindrical lens 12.
[0077]
That is, the diffraction grating projector does not use light from a single light source, but includes light sources that independently emit light of three colors by the laser oscillators 10R, 10G, and 10B. . The light emitted by each of the laser oscillators 10R, 10G, and 10B is configured to directly enter the cylindrical lens 12 via the collimator lens 11.
[0078]
The GLV 13 includes a ribbon row in which a plurality of minute ribbons are formed for each color, and each color light focused on the GLV 13 is spatially driven by driving the ribbon row of the GLV 13 in accordance with an image signal. Modulated.
[0079]
Each color light modulated by the GLV 13 enters the cylindrical lens 12 again, is converted into parallel light, and enters the volume hologram element 14. The volume hologram element 14 is composed of a first volume hologram element 14a and a second volume hologram element 14b. For example, red light is diffracted by the first volume hologram element 14a to form a second volume hologram. The blue light is diffracted in the same direction as the red light by the element 14b. In the first volume hologram element 14a and the second volume hologram element 14b, the green light is transmitted straight without being diffracted, and is emitted in the same direction as the red light. In this way, the red, green, and blue light components are combined and emitted in the same direction by the action of the volume hologram element 14. That is, in this diffraction grating projector, the light combining section is constituted by the first volume hologram element 14a and the second volume hologram element 14b.
[0080]
The three primary color wavelength bands emitted in the same direction by the volume hologram element 14 are scanned in a predetermined direction by the galvanometer mirror 15 and projected on the screen 2 as image light via the projection lens 16.
[0081]
For the projector 1 configured as described above, a screen 2 designed to reflect only the three primary color wavelength bands, which are the image light from the projector 1, is used. As the screen 2 that can be designed in this manner, for example, a high reflection characteristic with respect to light in the wavelength region of projector light, which is proposed by the same applicant as the present applicant in Japanese Patent Application No. 2002-070799, is proposed. And a screen provided with a selective reflection film having high transmission characteristics with respect to light in the visible wavelength region. FIG. 3 shows an example of the configuration of this screen.
[0082]
3, the screen 2 includes a selective reflection film 21 in which high-refractive-index layers H and low-refractive-index layers L are alternately stacked on a screen substrate 20, and a light diffusion layer 22 is provided on the selective reflective film 21. And a protective film 23 is formed thereon. The screen substrate 20 serves as a support for the screen 2 and is configured to absorb light transmitted through the selective reflection film 21, and may be configured by including a resin such as polyethylene terephthalate (PET) with black fine particles. . Further, a black paint may be applied to the back surface of the substrate or a black film may be adhered without containing the black fine particles in the substrate. The screen substrate 20 can be made of a polymer material such as polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), and polyolefin (PO), in addition to PET.
[0083]
The selective reflection film 21 is an optical multilayer film in which a high refractive index layer H made of a high refractive index material and a low refractive index layer L made of a low refractive index material are alternately laminated. The thickness of each layer is designed by a simulation based on the matrix method so that it has high reflection characteristics for light in the three primary color wavelength ranges and has high transmission characteristics for light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength ranges. Have been.
[0084]
The high refractive index layer H and the low refractive index layer L are made of a high refractive index material such as niobium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and silicon oxide (SiO 2). ) And a low refractive index material such as magnesium fluoride (MgF 2 ), and can be formed by a vacuum thin film forming method such as evaporation or sputtering. In addition, the high refractive index layer H and the low refractive index layer L can be formed by a coating method using a solvent material such as a thermosetting resin. For example, the high refractive index layer H can be formed by a thermosetting resin JSR Opstar (JN7102), and the low refractive index layer L can be formed by a thermosetting resin JSR Opstar (JN7215).
[0085]
The light diffusion layer 22 scatters the light reflected by the selective reflection film 21, thereby greatly improving the viewing characteristics. The light diffusion layer 22 is, for example, a transparent body made of glass, polymer, or the like, in which spherical beads having a desired diameter of about several μm to several mm are arranged, and attached to the selective reflection film 21. Alternatively, a commercially available diffusion plate having an uneven structure may be used. The protective film 23 protects the selective reflection film 21 and the light diffusion layer 22 from the outside, thereby preventing deterioration due to moisture, scratching due to rubbing, scratching, etc., and improving durability and quality. . Here, the light diffusion layer 22 is provided on the selective reflection film 21, but a diffusion layer may be provided behind the selective reflection film 21. The diffusion layer in this case is formed by, for example, providing a screen substrate with an uneven shape that becomes a diffusion structure.
[0086]
As shown in FIG. 4, the screen 2 configured as described above has a screen light characteristic of the light source of the projector 1 with respect to red light having a wavelength of 642 nm, green light having a wavelength of 532 nm, and blue light having a wavelength of 457 nm. In particular, the reflectance is high, and light in the wavelength region before and after the reflectance is low and is absorbed by the screen 2. As described above, since the screen 2 can reflect the three primary color wavelength regions of the image light from the projector 1 with a particularly high reflectance than the other wavelength regions, the screen 2 displays the projected image with high contrast and high brightness. be able to.
[0087]
However, in a projection environment in which strong external light such as sunlight 5 enters the room through the window 3, the sunlight 5 has a spectrum as shown in FIG. The three primary color wavelength range components of the light 5 are reflected, and a portion having a high reflection intensity (indicated by a circle in the figure) becomes noise, and the image becomes whitish as a whole and the contrast is reduced.
[0088]
In order to prevent this, an optical film 4 that does not transmit the same wavelength band light as the image light of the projector 1, that is, the three primary color wavelength bands, is installed as a filter in the window 3 through which sunlight 5 serving as a lighting part of the projection environment enters. . As a method of installing the optical film 4 with respect to the window 3, for example, a method of attaching the optical film 4 to a window glass can be given.
[0089]
As such an optical film 4, for example, a selective reflection film designed on the screen 2 in accordance with the image light of the projector 1 is preferably used. FIG. 7 shows a configuration example of the optical film 4. In FIG. 7, on a film substrate 40, there is provided an optical multilayer film 41 formed by alternately stacking high-refractive-index layers H and low-refractive-index layers L whose film thickness is designed in the same manner as the selective reflection film 21 of the screen 2. On the optical multilayer film 41, a transparent protective film 42 is formed.
[0090]
The film substrate 40 serves as a support for the optical film 4 and has a high transmittance, for example, polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), polyolefin. It can be composed of a polymer material such as (PO).
[0091]
The optical multilayer film 41 is formed in the same manner as the selective reflection film 21. That is, a high-refractive-index layer H, which is a thin film formed of a high-refractive-index material, and a low-refractive-index layer, which is a thin film formed of a low-refractive-index material, by a vacuum thin film forming method such as evaporation or sputtering, or a coating method. And L are obtained alternately. In the case of the vacuum thin film forming method, Nb 2 O 5 , TiO 2 , Ta 2 O 5 or the like is used for the high refractive material, and SiO 2 , MgF 2 or the like is used for the low refractive index material. In the case of the coating method, each layer is formed of a solvent material, for example, the high refractive index layer H is formed by a thermosetting resin JSR Opstar (JN7102), and the low refractive index layer L is formed by a thermosetting resin JSR Opstar (JN7215). The film is cured by heating or ultraviolet irradiation. Each of the layers has a structure in which the optical multilayer film has a high reflection characteristic with respect to light in the wavelength region of image light projected from the projector 1, that is, light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions. Is designed to have high transmission characteristics, and each layer has a thickness of several tens nm to several μm. FIG. 8 shows the optical characteristics of the optical film 4. These optical characteristics are viewed from the viewpoint of transmission characteristics, and have the same optical characteristics as the selective reflection film 21.
[0092]
The optical film 4 thus configured can be used by providing an adhesive on the back surface of the film substrate 40 and affixing it to a window glass. Alternatively, the screen 3 may be installed on the window 3. In addition, various methods of attaching the optical film 4 are conceivable, but the point is that the transmitted light 6 of the sunlight 5 transmitted through the optical film 4 may be taken into the room.
[0093]
When sunlight 5 having a spectrum as shown in FIG. 5 is incident on an optical film 4 having optical characteristics as shown in FIG. 8, light in a wavelength range reflected by the screen 2 is reflected by the optical film 4 and is excluded. The transmitted sunlight becomes the transmitted light 6 having a spectrum as shown in FIG. Even if the transmitted light 6 is applied to the screen 2, only the light having a low reflection intensity as shown in FIG. 10 is generated due to the reflection characteristics of the screen as shown in FIG. You can see clear images with high contrast without receiving. Further, since the transmitted light 6 has visible light other than the three primary color wavelength bands, the room (projection environment) does not become dark.
[0094]
As is clear from the above description, the image display system according to the present embodiment is configured to reflect only the light in the wavelength region of the image light according to the wavelength region of the image light projected from the projector 1. By providing an optical film 4 configured to prevent light in the wavelength range of image light from transmitting through the screen 2 on the window 3 or the like (light receiving unit) through which sunlight shines, the screen 2 can be reflected by the screen 2 and become noise. Light components can be removed in advance, and a clear image with high contrast can be viewed on the screen 2 in a bright projection environment.
[0095]
In the above-described embodiment, the screen provided with the selective reflection film is illustrated as a screen. In addition, the screen proposed in Japanese Patent Application No. 2002-331993 by the same applicant as the present applicant is also provided. It can be cited as a screen that can be designed to reflect only light in the wavelength region of image light in accordance with the projector. The screen has a selective absorption layer configured to transmit light in the wavelength region of the image light and absorb light in a wavelength region other than the image light on the screen substrate, and reflects the image light transmitted through the selective absorption layer on the screen substrate. The selective absorption layer has an absorption characteristic only for light in a predetermined wavelength region, and a selective absorption dye having a transmission characteristic for light in other wavelength regions. It is formed by including them in combination.
[0096]
Further, the optical film 4 for removing the light component in the wavelength region of the image light can be attached to indoor lighting equipment. As a mounting method, as shown in FIG. 11, there is a method of attaching to the lighting main body 50 or directly forming a film. Further, as shown in FIG. 12, the lighting device may be provided inside or outside the exterior 51 of the lighting device.
[0097]
In this manner, by attaching the optical film 4 to the lighting equipment, light from the illumination is reflected internally into light in the three primary color wavelength ranges, which is the wavelength range of the image light, and light in other wavelength ranges is radiated indoors. Therefore, there is no external light component reflected by the screen 2, and a clear image with high contrast can be seen. Further, the brightness of the room is slightly darkened.
[0098]
The above-described embodiment is a case of a front projector system, but also in a general rear projector system, by removing three primary color wavelength band components from external light by the optical film 4, the contrast is similarly high and clear. Images can be displayed.
[0099]
Next, another embodiment of the image display system of the present invention will be described.
The image display system according to the embodiment described above adjusts the spectrum of the external light in the projection environment to further remove noise due to the external light. Screens that are designed to mainly reflect light in that wavelength range also absorb much of the external light, regardless of whether or not the spectrum of the external light is adjusted. Screen gain can be realized. Here, Table 1 shows the difference in contrast between the screen according to the present invention and a commercially available white screen when the light source power of the projector is reduced. In Table 1, the projector is a projector using GLV, the external light is 100 lux of fluorescent light, and the screen gain is 3.2 for the screen according to the present invention and 1.0 for the white screen. .
[0100]
[Table 1]
Figure 2004317638
[0101]
As is clear from Table 1, the screen according to the present invention has a high contrast image of 8 or more even with a low level image light of 30 to 150 lumens at which sufficient contrast cannot be obtained with a commercially available white screen. Can be displayed, and an image display system combined with a projector having a low light source power can be realized.
[0102]
FIG. 13 shows an embodiment of such an image display system. The projector 101 has a low light source power and a light having a high reflectance with respect to light in the wavelength region of the projector light and a light in a visible wavelength region other than the projector light. Is connected to the personal computer 103. By connecting the projector 101 to the personal computer 103, the image data of the personal computer 103 is enlarged and displayed on the screen 102 through the projector 101 with a sufficiently clear image. You.
[0103]
In such an image display system, the light source power of the projector is reduced by using a screen having a high reflectance for light in a wavelength region of the projector light and a high absorptance for light in a visible wavelength region other than the projector light. By using a projector with a low light source power, power consumption can be reduced, and in the case of a laser projector, its light source power is specified in the "Laser Product Safety Standards" of "Japanese Industrial Standards". The safety level of the laser class 2 or lower can be achieved, and an image display system that can be used more safely and easily can be obtained. Also, an LED projector using a light emitting diode as a light source can be realized.
[0104]
As described above, the image display system according to the present embodiment can view a high-contrast image under bright light even with a projector with a low light source power. It is needless to say that the noise of the external light can be removed by providing the optical film for the filter in the lighting part in the same manner as described above.
[0105]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, an optical film is provided as a filter in a lighting part of a projection environment, and transmission characteristics of the optical film and reflection characteristics of a screen are adjusted in a wavelength range of image light projected from a projection device. In a bright environment where external light exists, a clear projected image without noise of the external light can be displayed on the screen and viewed in a bright environment where external light exists.
[0106]
According to the second aspect of the present invention, an optical film that reflects light in the wavelength region of the image light and transmits light in the other wavelength regions is provided as a filter of the lighting unit. External light excluding light can be taken into the projection environment.
[0107]
According to the invention of claims 3 to 5, by providing an optical multilayer film in which high-refractive-index layers and low-refractive-index layers are alternately laminated, light in the wavelength region of image light is reflected, and light in the other wavelength regions is reflected. An optical film that transmits light can be obtained.
[0108]
According to the sixth and seventh aspects of the present invention, by providing the polymer base material, it is possible to obtain an optical film that can be easily attached as a filter to various shaped parts by a method such as sticking.
[0109]
According to the ninth and twenty-first aspects, by providing the selective reflection film, it is possible to obtain a screen that can be designed to display a high-contrast image in accordance with the image light of the projection device.
[0110]
According to the tenth to twelfth and twenty-second to twenty-fourth aspects, by providing an optical multilayer film in which high-refractive-index layers and low-refractive-index layers are alternately laminated, light in the wavelength region of image light is reflected. Can be obtained.
[0111]
According to the thirteenth and twenty-fifth aspects of the present invention, a screen capable of displaying a high-contrast image under bright light can be obtained by providing an absorption layer that absorbs light transmitted through the selective reflection film.
[0112]
According to the fourteenth and twenty-sixth aspects of the present invention, by providing the selective absorption layer that transmits light in the wavelength region of image light and absorbs light in the other wavelength region, high contrast is provided in accordance with the image light of the projection device. Screen that can be designed to display an image of
[0113]
According to the invention of claims 15 and 27, by including the selective absorption dye, it is possible to obtain a selective absorption layer that transmits light in a specific wavelength region and absorbs light in other wavelength regions.
[0114]
According to the invention of claims 16 to 20, by using a combination of a projection device having a low light source power and a screen whose selective reflection characteristic is designed in accordance with the wavelength region of image light projected from the projection device, A high-contrast image can be displayed under bright light, and an image display system excellent in safety and simplicity can be realized.
[0115]
According to the invention of claim 28, since the specific wavelength region includes the three primary color wavelength regions, a clear color image can be displayed and viewed on a screen in a bright environment where external light exists.
[0116]
According to the invention of claim 29, it has a reflection characteristic with respect to light in the three primary color wavelength regions and a transmission characteristic with respect to light in other wavelength regions, thereby displaying a high-contrast color image. An optical film useful as a screen or as a filter for removing light in the three primary color wavelength regions can be obtained.
[0117]
According to the inventions of claims 30 to 32, by providing an optical multilayer film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately laminated, light in the three primary color wavelength regions is reflected, and light in the other wavelength regions is reflected. A transparent optical film can be obtained.
[0118]
According to the inventions of claims 33 and 34, it is possible to obtain an optical film that can be easily attached to variously shaped parts by a method such as sticking.
[0119]
According to the invention of claims 35 to 37, it is possible to easily provide an optical film having high reflection characteristics with respect to light in the three primary color wavelength regions and high transmittance with respect to light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions. Can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of an image display system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a diffraction grating projector using a GLV.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a screen according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing optical characteristics of a screen according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a spectrum of sunlight.
6 is a diagram showing the reflection intensity of sunlight having the spectrum of FIG. 5 by the screen having the optical characteristics of FIG. 4;
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an optical film according to the present invention.
FIG. 8 is a view showing optical characteristics of an optical film according to the present invention.
9 is a diagram showing a spectrum of sunlight after passing through an optical film having the optical characteristics of FIG.
10 is a diagram showing the reflection intensity of the light shown in FIG. 9 by the screen having the optical characteristics of FIG.
FIG. 11 is a diagram showing an example in which an optical film is provided on a lighting body.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which an optical film is provided on an exterior of a lighting device.
FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the image display system of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,101 projector, 2,102 screen, 3 window, 4 optical film, 5 sunlight, 6 transmitted light, 7 reflected light, 10 laser oscillator, 13 {GLV, 14} volume hologram element, 20} screen substrate, 21} selective reflection film, 22 {light diffusion layer, 23, 42} protective film, 40} film substrate, 41} optics Multilayer film

Claims (37)

画像光を投射する投影装置と、
前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を持たない、前記画像光により画像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンが設置される映写環境の採光部に設けられ、少なくとも前記特定波長領域を除いた可視波長領域の光を採光する光学膜と
を備えたことを特徴とする画像表示システム。A projection device for projecting image light,
An image is displayed by the image light, which has a high reflection characteristic for light in a specific wavelength region corresponding to the image light, and does not have a high reflection characteristic for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. Screen and
An image display system, comprising: an optical film provided in a lighting unit of a projection environment in which the screen is installed, and configured to collect light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. 前記光学膜が、前記特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示システム。2. The optical film according to claim 1, wherein the optical film has a high reflection characteristic with respect to the light in the specific wavelength region, and has a high transmission characteristic with respect to light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. Image display system. 前記光学膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えたことを特徴とする請求項２記載の画像表示システム。3. The image display system according to claim 2, wherein the optical film includes an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. 前記光学多層膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする請求項３記載の画像表示システム。The image display system according to claim 3, wherein the high refractive index layer of the optical multilayer film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. 前記光学多層膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項３記載の画像表示システム。The image display system according to claim 3, wherein the optical multilayer film is made of a thermosetting resin. 前記光学膜が、前記光学多層膜が形成される高分子基材を備えたことを特徴とする請求項３記載の画像表示システム。The image display system according to claim 3, wherein the optical film includes a polymer substrate on which the optical multilayer film is formed. 前記高分子基材が、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォンまたはポリオレフィンからなることを特徴とする請求項６記載の画像表示システム。The image display system according to claim 6, wherein the polymer substrate is made of polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, or polyolefin. 前記採光部が、窓及び照明機器の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載の画像表示システム。The image display system according to claim 1, wherein the lighting unit is at least one of a window and a lighting device. 前記スクリーンが、前記特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像表示システム。The screen has a high reflection characteristic for light in the specific wavelength region, and a selective reflection film having a high transmission characteristic for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. The image display system according to claim 1. 前記選択反射膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項９記載の画像表示システム。10. The image display system according to claim 9, wherein the selective reflection film comprises an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. 前記選択反射膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする請求項１０記載の画像表示システム。The image display system according to claim 10, wherein the high refractive index layer of the selective reflection film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. 前記選択反射膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項１０記載の画像表示システム。The image display system according to claim 10, wherein the selective reflection film is made of a thermosetting resin. 前記スクリーンが、前記選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする請求項９記載の画像表示システム。The image display system according to claim 9, wherein the screen includes an absorption layer that absorbs light transmitted through the selective reflection film. 前記スクリーンが、
前記特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する選択吸収層と、
前記選択吸収層を透過した特定波長領域の光を反射する反射層と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像表示システム。Said screen,
The selective absorption layer having high transmission characteristics for light in the specific wavelength region and having high absorption characteristics for light in the visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region,
The image display system according to claim 1, further comprising: a reflection layer that reflects light in a specific wavelength region transmitted through the selective absorption layer. 前記選択吸収層が、前記特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対して高吸収特性を有し、前記所定の波長領域以外の光に対して高透過特性を有する選択吸収色素を含有することを特徴とする請求項１４記載の画像表示システム。The selective absorption layer has a high absorption characteristic for light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region, and contains a selective absorption dye having a high transmission characteristic for light in a region other than the predetermined wavelength region. The image display system according to claim 14, wherein: 所定レベル以下の画像光を投射する低光源パワーの投影装置と、
前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する、前記画像光により画像を表示するスクリーンと
を備えたことを特徴とする画像表示システム。A low-light-source power projection device that projects image light of a predetermined level or less,
Displaying an image with the image light, having high reflection characteristics for light in a specific wavelength region corresponding to the image light and having high absorption characteristics for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. An image display system comprising a screen. 前記投影装置がレーザーからなる画像光を投射することを特徴とする請求項１６記載の画像表示システム。17. The image display system according to claim 16, wherein the projection device projects image light composed of a laser. 前記所定レベルがレーザークラス２以下を満足するレベルであることを特徴とする請求項１７記載の画像表示システム。18. The image display system according to claim 17, wherein the predetermined level is a level that satisfies laser class 2 or lower. 前記所定レベルがレーザークラス１を満足するレベルであることを特徴とする請求項１７記載の画像表示システム。18. The image display system according to claim 17, wherein the predetermined level is a level that satisfies laser class 1. 前記投影装置が光源として発光ダイオードを有することを特徴とする請求項１６記載の画像表示システム。17. The image display system according to claim 16, wherein the projection device has a light emitting diode as a light source. 前記スクリーンが、前記特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備えたことを特徴とする請求項１６記載の画像表示システム。The screen has a high reflection characteristic with respect to the light in the specific wavelength region, and a selective reflection film having a high transmission characteristic with respect to light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. 17. The image display system according to claim 16, wherein: 前記選択反射膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項２１記載の画像表示システム。22. The image display system according to claim 21, wherein the selective reflection film comprises an optical multilayer film in which high refractive index layers and low refractive index layers having a lower refractive index are alternately laminated. 前記選択反射膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする請求項２２記載の画像表示システム。23. The image display system according to claim 22, wherein the high refractive index layer of the selective reflection film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. 前記選択反射膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項２２記載の画像表示システム。The image display system according to claim 22, wherein the selective reflection film is made of a thermosetting resin. 前記スクリーンが、前記選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする請求項２１記載の画像表示システム。22. The image display system according to claim 21, wherein the screen includes an absorption layer that absorbs light transmitted through the selective reflection film. 前記スクリーンが、
前記特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する選択吸収層と、
前記選択吸収層を透過した特定波長領域の光を反射する反射層と
を備えたことを特徴とする請求項１６記載の画像表示システム。Said screen,
The selective absorption layer having high transmission characteristics for light in the specific wavelength region and having high absorption characteristics for light in the visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region,
17. The image display system according to claim 16, further comprising: a reflection layer that reflects light in a specific wavelength region transmitted through the selective absorption layer. 前記選択吸収層が、前記特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対して高吸収特性を有し、前記所定の波長領域以外の光に対して高透過特性を有する選択吸収色素を含有することを特徴とする請求項２６記載の画像表示システム。The selective absorption layer has a high absorption characteristic with respect to light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region, and contains a selective absorption dye having a high transmission characteristic with respect to light other than the predetermined wavelength region. The image display system according to claim 26, wherein: 前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項１又は１６記載の画像表示システム。17. The image display system according to claim 1, wherein the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region. 赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする光学膜。An optical film having high reflection characteristics with respect to light in the three primary color wavelength regions of red, green and blue, and high transmittance with respect to light in a visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions. 高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えたことを特徴とする請求項２９記載の光学膜。30. The optical film according to claim 29, further comprising an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. 前記光学多層膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする請求項３０記載の光学膜。31. The optical film according to claim 30, wherein the high refractive index layer of the optical multilayer film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride. 前記光学多層膜が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項３０記載の光学膜。The optical film according to claim 30, wherein the optical multilayer film is made of a thermosetting resin. 前記光学多層膜が形成される高分子基材を備えたことを特徴とする請求項３０記載の光学膜。The optical film according to claim 30, further comprising a polymer substrate on which the optical multilayer film is formed. 前記高分子基材が、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォンまたはポリオレフィンからなることを特徴とする請求項３３記載の光学膜。The optical film according to claim 33, wherein the polymer substrate is made of polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, or polyolefin. 基材上に、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層して、赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学多層膜を形成する工程を含むことを特徴とする光学膜の製造方法。On a base material, a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index than this are alternately laminated, and red, green, and blue have high reflection characteristics with respect to light in the three primary color wavelength regions, at least the A method for manufacturing an optical film, comprising a step of forming an optical multilayer film having high transmission characteristics with respect to light in a visible wavelength region excluding three primary color wavelength regions. 前記光学多層膜を形成する工程が、
前記高屈折率層を酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを用いてスパッタ法により成膜する工程と、
前記低屈折率層を酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを用いて、スパッタ法により成膜する工程と
を有することを特徴とする請求項３５記載の光学膜の製造方法。Forming the optical multilayer film,
A step of forming the high refractive index layer by a sputtering method using niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide,
36. The method according to claim 35, further comprising the step of forming the low refractive index layer by a sputtering method using silicon oxide or magnesium fluoride. 前記光学多層膜を形成する工程が、
基材上に、樹脂材料を塗布する工程と、
塗布された樹脂材料を加熱または紫外線照射により硬化させる工程と
を有することを特徴とする請求項３５記載の光学膜の製造方法。Forming the optical multilayer film,
A step of applying a resin material on the base material,
36. The method for producing an optical film according to claim 35, further comprising a step of curing the applied resin material by heating or ultraviolet irradiation.
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