JP2005107375A - スクリーン、プロジェクタシステム、リアプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 明るい照明環境下において高コントラスト且つ色付きのない投射映像を可能とする。
【解決手段】 フロントプロジェクタと反射型スクリーンとを備えたプロジェクタシステム、或いは、背面投射型のプロジェクタと透過型スクリーンとを備えたリアプロジェクタを所定の照明条件下において使用する場合において、スクリーンの光吸収特性を以下のように最適化する。すなわち、スクリーンの吸収波長域が映像光の中心波長以外の波長域に存在し、且つ、スクリーンに吸収されない外光の色温度の範囲が４５００Ｋ以上７０００Ｋ以下（即ち、無彩色）となるような光吸収特性を備えるようにする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、スクリーン、及びこのスクリーンとフロントプロジェクタとを備えたプロジェクタシステム、並びにスクリーンと背面投射型のプロジェクタとを一体に備えたリアプロジェクタに関するものである。

従来、大画面表示を容易に実現できる表示装置としてプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタは高輝度化が進められた結果、明るい室内で鑑賞される機会も増えている。しかし、投射映像を明るい環境で鑑賞すると、蛍光灯等の外光がスクリーンに反射して映像のコントラストが十分に取れない。このため、外光をカットできるようなスクリーンが求められていた（例えば特許文献１参照）。
特開平５−２１６１２３号公報

しかしながら、外光をむやみにフィルタリングすると、フィルタリングされずに残った光成分（即ち、反射された外光）によって映像に色付きが生じ、表示特性を損なうことがある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、映像の色付きをなくし色再現性の高い映像表示を実現できるようにしたスクリーン、及びこのスクリーンとフロントプロジェクタとを備えたプロジェクタシステム、並びに上記スクリーンと背面投射型のプロジェクタとを一体に備えたリアプロジェクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のスクリーンは、所定の照明条件下において使用される映像光の被投射体としてのスクリーンであって、上記映像光の中心波長以外の波長域に吸収波長域を有し、自身によって吸収されない照明光の色温度の範囲が４５００Ｋ以上７０００Ｋ以下となるような光吸収特性を備えたことを特徴とする。
本構成では、スクリーンの吸収波長域が映像光の中心波長以外の波長域に設けられているため、映像の輝度を損なうことなく照明光（例えば蛍光灯からの光）のみを効果的に吸収することができる。また、本構成では、スクリーンによって吸収されない照明光を無彩色化するために、上記吸収されない照明光の色温度が４５００Ｋ以上７０００Ｋ以下（即ち、無彩色）となるようにスクリーンの光吸収特性を設定している。すなわち、色温度が小さくなると光は黄色味を帯びてくるが、色温度が４５００Ｋより小さくなると、この色味が観察者側に強く感じられるようになり、映像の色再現性を低下させる要因となる。同様に、色温度が大きくなると光は青色味を帯びてくるが、色温度が７０００Ｋよりも大きくなると、この色味が観察者に強く感じられるようになる。したがって、本構成によれば、明るい照明環境下でもコントラストが高く色再現性のよい映像表示が可能となる。

上記スクリーンの具体的な形態としては、上記映像光が互いに中心波長の異なる複数のカラー映像光からなり、上記吸収波長域がこれらのカラー映像光の中心波長以外の波長域に設けられたものを用いることができる。
これにより、高コントラストで色再現性のよいカラー映像表示を行なうことができる。

なお、照明光が蛍光灯の光である場合には、上記吸収波長域は５４５ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域、及び４４０ｎｍ以下の波長域であることが望ましい。
これにより、蛍光灯の光をＲ，Ｇ，Ｂの各波長領域でバランスよく吸収できるようになる。よって、吸収されずに観察者側に出力された外光を無彩色化でき、色再現性の高い映像表示が可能となる。
また、上記スクリーンの形態としては、映像光を反射によって表示可能としたもの（反射型のスクリーン）、透過によって表示可能としたもの（透過型のスクリーン）の双方を挙げることができる。

また、本発明のプロジェクタシステムは、映像光を投射するフロント型のプロジェクタと、該映像光を反射表示するための上記反射型のスクリーンとを備えたことを特徴とする。また、本発明のリアプロジェクタは、映像光を投射する背面投射型のプロジェクタと、該映像光を透過表示するための上記透過型のスクリーンとを備えたことを特徴とする。
本構成によれば、明るい照明環境下でも高コントラストで色再現性の高い映像表示が可能となる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
［プロジェクタシステム］
まず最初に、図８を参照しながら、本発明のスクリーンを備えたプロジェクタシステムの一例である液晶プロジェクタシステムについて説明する。
本実施の形態のプロジェクタ３０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた３板式のカラー液晶プロジェクタである。図８はこの液晶プロジェクタを示す概略構成図であって、図中、符号１は照明装置、２は光源、３，４はフライアイレンズ（均一照明手段）、１３，１４はダイクロイックミラー、１５，１６，１７は反射ミラー、２２，２３，２４は液晶ライトバルブ（光変調手段）、２５はクロスダイクロイックプリズム、２６は投射レンズ（投射手段）を示している。また、符号４０は、プロジェクタ３０から投射される映像光の被投射体としてのスクリーンを示している。そして、このプロジェクタ３０及びスクリーン４０によって、本発明のプロジェクタシステムが構成されている。

本実施の形態における照明装置１は、光源２とフライアイレンズ３，４とから構成されている。光源２は高圧水銀ランプ等のランプ７とランプ７の光を反射するリフレクタ８とから構成されている。また、光源光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブ２２，２３，２４において均一化させるための均一照明手段として、光源２側から第１のフライアイレンズ３、第２のフライアイレンズ４が順次設置されている。ここで、第１のフライアイレンズ３は複数の２次光源像を形成し、第２のフライアイレンズ４はライトバルブ位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。場合によっては２次光源像を重畳するためのコンデンサーレンズを第２のフライアイレンズ４の位置、もしくはその後段に配しても良い。

照明装置１の後段の構成を以下、各構成要素の作用とともに説明する。
青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー１３は、光源２からの光束のうちの赤色光Ｌ_Ｒを透過させるとともに、青色光Ｌ_Ｂと緑色光Ｌ_Ｇとを反射させるものである。ダイクロイックミラー１３を透過した赤色光Ｌ_Ｒは反射ミラー１７で反射されて赤色光用液晶ライトバルブ２２に入射される。一方、ダイクロイックミラー１３で反射した色光のうち、緑色光Ｌ_Ｇは緑色光反射用のダイクロイックミラー１４によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ２３に入射される。一方、青色光Ｌ_Ｂはダイクロイックミラー１４も透過し、リレーレンズ１８、反射ミラー１５、リレーレンズ１９、反射ミラー１６、リレーレンズ２０からなるリレー系２１を経て青色光用液晶ライトバルブ２４に入射される。

各液晶ライトバルブ２２，２３，２４によって変調された３つの色光（カラー映像光）は、クロスダイクロイックプリズム２５に入射される。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されてカラー画像を表す光（映像光）が形成される。合成された光は投射光学系である投射レンズ２６によりスクリーン２７上に投射され、拡大された映像が表示される。

［スクリーン−１］
次に、図１〜図５を参照しながら、本実施形態のスクリーンについて説明する。図１は本実施形態のスクリーンの概略構成を示す断面図、図２はその光吸収特性を示す図、図３はスクリーンのより具体的な構造を示す断面図、図４はスクリーンの構成部材の光吸収特性を映像光及び外光の分光特性と共に示す図、図５はスクリーンで反射された映像光及び外光の分光特性を示す図である。

図１に示すように、本実施形態のスクリーン４０は、光吸収性の基材４１の上に、特定の波長域の光のみを選択的に反射し、それ以外の波長の光を吸収する波長選択反射層４２を備えた反射型のスクリーンとして構成されている。この際、スクリーン４０自身によって映像光が吸収されないように、波長選択反射層４２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各カラー映像光の中心波長以外の波長域に吸収波長域を有している。具体的には、波長選択反射層４２は、４４０ｎｍ以下の波長域の光を透過するとともに、黄色領域においては透過開始波長Ａを５４５ｎｍ〜５５５ｎｍとし、透過終了波長Ｂを５９０ｎｍ〜６００ｎｍとして、ＡとＢとの間の波長域の光を透過するようになっている。この波長選択反射層４２は、例えば図３に示すように、基材４１側から配置された赤色反射用の第１フィルタ４２ａと緑色及び青色反射用の第２フィルタ４２ｂの積層膜として構成することができる。

また、本実施形態では、プロジェクタ３０から投射された映像光を所定の照明条件下で鑑賞する場合において、外光（照明光）がスクリーン４０で反射されることによるコントラストの低下を防止するために、上記映像光の波長域以外の光をスクリーン４０（即ち、光吸収性の基材４１）によって吸収するようになっている。この際、特定の波長域だけむやみに吸収すると、スクリーン４０に吸収されなかった外光（即ち、反射された外光）によって映像に色付きが生じるため、本実施形態では、スクリーン４０の光吸収特性（即ち、波長選択反射層４２の光反射特性）を、反射された外光の色温度の範囲が４５００Ｋ以上７０００Ｋ以下（即ち、無彩色）となるように規定している。すなわち、色温度が小さくなると光は黄色味を帯びてくるが、色温度が４５００Ｋより小さくなると、この色味が観察者側に強く感じられるようになり、映像の色再現性を低下させる要因となるためである。同様に、色温度が大きくなると光は青色味を帯びてくるが、色温度が７０００Ｋよりも大きくなると、この色味が観察者に強く感じられるようになる。

具体的には、図４に示すように、第１のフィルタ４２ａには、概ね４４５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射するものが使用され、第２のフィルタ４２ｂには、概ね５６５ｎｍ以上の波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射するものが使用されている。
なお、波長選択反射層４２では、反射光以外の光は透過でなく吸収されるようにしてもよい。また、波長選択反射層４２の前面（映像光の入射側）に光拡散層等を設けてもよく、これにより、視野角を広げることができる。

このように構成した場合、スクリーン４０による反射後の映像光及び外光のスペクトルは図５のようになる。すなわち、４７０ｎｍ近傍に中心波長を有する青色映像光、５３０ｎｍ近傍に中波長を有する緑色映像光、６５０ｎｍ近傍に中心波長を有する赤色映像光は、いずれもその大部分が波長選択反射層４２によって反射され、観察者側で観察される。一方、蛍光灯には、４００ｎｍ及び４４０ｎｍに鋭いピークがあり、５３０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長域にブロードなピークがあるため、この蛍光灯からの光のうち青色領域の光（４４０ｎｍ近傍の光）の一部と黄色領域の光（５４５ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光）の一部は波長選択反射層４２を透過し、背面側に配置された基材４１によって吸収される。すなわち、外光は波長選択反射層４２によってＲ，Ｇ，Ｂの各波長領域でバランスよく吸収され、その一部は無彩色の状態で観察者側に反射される。

このように本実施形態では、スクリーン４０によって、映像の輝度を殆ど損なうことなく外光のみを吸収できるため、明るい照明環境下でも高コントラストな映像表示を行なうことができる。また、本実施形態では、スクリーン４０の光吸収特性が外光の分光特性に基づいて、例えばスクリーン４０によって吸収しきれない外光の色が無彩色化されるように設計されているため、色再現性のよい映像表示が可能となる。

［スクリーン−２］
次に、図６，図７を参照しながら、本実施形態の他の構成例に係るスクリーンについて説明する。図６は本例のスクリーンの概略構成を示す断面図、図７はその光吸収特性を示す図である。

本例のスクリーン４３は、光反射性の基材４４の上に、特定の波長域の光を選択的に透過し、それ以外の波長の光を吸収する波長選択透過層４５を備えた反射型のスクリーンとして構成されている。この際、スクリーン４３自身によって映像光が吸収されないように、波長選択透過層４５はＲ，Ｇ，Ｂの各カラー映像光の中心波長以外の波長域に吸収波長域を有している。また、プロジェクタから投射された映像光を所定の照明条件下で鑑賞する場合において、外光（例えば蛍光灯の光）がスクリーン４３で反射されることによるコントラストの低下を防止するために、波長選択透過層４５は上記映像光の波長域以外の光を吸収するようになっている。この際、吸収されない波長域の外光によって映像に色付きが生じることを防止するために、波長選択透過層４５の光透過特性（即ち、スクリーン４３の光吸収特性）は、反射された外光の色温度の範囲が４５００Ｋ以上７０００Ｋ以下となるように規定されている。具体的には、波長選択透過層４５は、４４０ｎｍ以下の波長域の光を吸収するとともに、黄色領域においては吸収開始波長Ａを５４５ｎｍ〜５５５ｎｍとし、吸収終了波長Ｂを５９０ｎｍ〜６００ｎｍとして、ＡとＢとの間の波長域の光を吸収するようになっている。
なお、上記構成においては、基材４４に光拡散性を持たせたり、波長選択透過層４５の前面に光拡散層を設けたりしてもよく、これにより視野角を広げることができる。

このように本例では、スクリーンの構成は上記［スクリーン−１］で示したものと異なるものの、その光吸収特性は上記［スクリーン−１］と全く同じ特性となっている。したがって、本例でもスクリーン４３に吸収されない外光を無彩色化でき、色付きのない高品質な映像表示が可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
［リアプロジェクタ］
まず最初に、図１１を参照しながら、本発明のスクリーンを備えたリアプロジェクタの一例について説明する。
本実施形態のリアプロジェクタ１００は、映像光を形成して射出する背面投射型のプロジェクタ５０と、投射映像を表示するための透過型のスクリーン６０と、プロジェクタ５０から射出された映像光を反射してスクリーン６０に導くための反射ミラー５１とを備えている。プロジェクタ５０は、図示しない光源装置、画像形成光学系および投写レンズ等を有し、投写光を生成して射出する。このプロジェクタ５０から射出される映像光の分光特性は上記第１実施形態のものと同様である。この投写光は、広がりながら反射ミラー５１へと達し、反射ミラー５１で反射され、スクリーン６０に到達する。このスクリーン６０では、本来の投写光のみを光軸６０ａに対して略平行化して透過し、映像として表示する。

［スクリーン］
次に、図９，図１０を参照しながら、本実施形態のスクリーンについて説明する。図９は本実施形態のスクリーンの概略構成を示す断面図、図１０はその光吸収特性を示す図である。

本実施形態のスクリーン６０は、ガラス等からなる透光性の基材６１の上に、特定の波長域の光を選択的に透過し、それ以外の波長の光を吸収する波長選択透過層６２を備えた透過型のスクリーンとして構成されている。この際、スクリーン６０自身によって映像光が吸収されないように、波長選択透過層６２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各カラー映像光の中心波長以外の波長域に吸収波長域を有している。また、投射映像を所定の照明条件下で鑑賞する場合において、外光（例えば蛍光灯の光）がスクリーン４３で反射されることによるコントラストの低下を防止するために、波長選択透過層６２は上記映像光の波長域以外の光を吸収するようになっている。この際、吸収されない波長域の外光によって映像に色付きが生じることを防止するために、波長選択透過層６２の光透過特性（即ち、スクリーン６０の光吸収特性）は、反射された外光の色温度の範囲が４５００Ｋ以上７０００Ｋ以下となるように規定されている。具体的には、波長選択透過層６２は、４４０ｎｍ以下の波長域の光を吸収するとともに、黄色領域においては吸収開始波長Ａを５４５ｎｍ〜５５５ｎｍとし、吸収終了波長Ｂを５９０ｎｍ〜６００ｎｍとして、ＡとＢとの間の波長域の光を吸収するようになっている。
なお、上記構成においては、基材６１に光拡散性を持たせたり、波長選択透過層６２の前面に光拡散層を設けたりしてもよく、これにより視野角を広げることができる。

このように本実施形態では、映像の表示態様は上記第１実施形態のものと異なるものの、スクリーン６０の光吸収特性は第１実施形態と同様となっている。したがって、本実施形態でもスクリーン６０に吸収されない外光を無彩色化でき、色付きのない高品質な映像表示が可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第１実施形態で示したプロジェクタ３０の構成はほんの一例であり、他の構成を採ることもできる。具体的には、液晶ライトバルブにカラーフィルタを設けてプロジェクタ３０を単板式の構造としたり、時分割駆動によりカラー化を図る構造も可能である。また、上記実施形態ではプロジェクタの照明装置を高圧水銀ランプ等の白色光源とし、この白色光源から出力された白色光を２枚のダイクロイックミラーで色分離してＲ，Ｇ，Ｂの各色光を出力したが、この代わりに、照明装置を複数の色光源によって構成し、各色光源から出力された色光をそれぞれ対応するライトバルブによって光変調するようにしてもよい。或いは、各色光源を時分割で点灯駆動し、これに合わせて１枚のライトバルブでそれぞれの色光を光変調するようにしてもよい。このような色光源としては、高い色純度が得られることから、ＬＥＤ等の半導体発光素子や有機ＥＬ等の素子を好適に用いることができる。
また、上述の実施形態では、映像光としてＲ，Ｇ，Ｂの３種類のカラー映像光を用いたが、単色によって映像表示を行なうことも可能である。

本発明の第１実施形態に係るスクリーンの概略構成を示す断面図。 同、スクリーンの光吸収特性を示す図。 同、スクリーンのより具体的な構造を示す断面。 同、スクリーンに備えられるフィルタの分光特性を入射映像光及び入射外光の分光特性と共に示す図。 同、スクリーンによって反射された映像光及び外光の分光特性を示す図。 本発明の第１実施形態の他の構成例に係るスクリーンの概略構成を示す断面図。 同、スクリーンの光吸収特性を示す図。 本発明に係るプロジェクタシステムの概略構成を示す図。 本発明の第２実施形態に係るスクリーンの概略構成を示す図。 同、スクリーンの光吸収特性を示す図。 本発明に係るリアプロジェクタの概略構成を示す図。

符号の説明

３０・・・フロント型プロジェクタ、４０，４３・・・反射型スクリーン，５０・・・背面投射型プロジェクタ、６０・・・透過型スクリーン

Claims (7)

1. 所定の照明条件下において使用される映像光の被投射体としてのスクリーンであって、
   上記映像光の中心波長以外の波長域に吸収波長域を有し、自身によって吸収されない照明光の色温度の範囲が４５００Ｋ以上７０００Ｋ以下となるような光吸収特性を備えたことを特徴とする、スクリーン。
2. 上記映像光が互いに中心波長の異なる複数のカラー映像光からなり、
   上記吸収波長域がこれらのカラー映像光の中心波長以外の波長域に設けられたことを特徴とする、請求項１記載のスクリーン。
3. 上記照明光が蛍光灯の光であり、
   上記吸収波長域が５４５ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域、及び４４０ｎｍ以下の波長域であることを特徴とする、請求項１又は２記載のスクリーン。
4. 上記映像光を反射表示することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの項に記載のスクリーン。
5. 上記映像光を透過表示することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの項に記載のスクリーン。
6. 映像光を投射するフロント型のプロジェクタと、該映像光を反射表示するための請求項４記載の反射型のスクリーンとを備えたことを特徴とする、プロジェクタシステム。
7. 映像光を投射する背面投射型のプロジェクタと、該映像光を透過表示するための請求項５記載の透過型のスクリーンとを備えたことを特徴とする、リアプロジェクタ。
   
   

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