JP2005242361A

JP2005242361A - 選択的反射

Info

Publication number: JP2005242361A
Application number: JP2005052083A
Authority: JP
Inventors: Barret Lippey; バレット・リペイ; Mark Kniffin; マーク・クニフィン; Stephen R O'dea; ステファン・アール・オデア
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2005-09-08
Also published as: CN100533264C; EP1571467A3; CN1664695A; US20040233524A1; EP1571467B1; US7515336B2; EP1571467A2; HK1079857A1

Abstract

【課題】多数の狭い波長帯域における波長を有する光を選択的に反射する多層、複数帯域、単一スタックデバイスを含む投影スクリーン、及びそのスクリーンの製造方法。を提供する。
【解決手段】多層、複数帯域、単一スタックデバイスとしては、エタロンデバイスが可能である。多数の層は散乱性基板上に堆積可能である。投影スクリーンは、投影機と共働する被覆偏光体をも含む。投影機は、投影された狭い波長帯域の光を同じ偏光状態に偏光し、スクリーンは同じ偏光の光を反射して、他の偏光状態の光は反射しない。偏光体は、薄い偏光性の被覆を有する基板を含みうる。スクリーンは無光沢表面の散乱体を含みうる。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般的には選択的反射に関し、特に家庭用映画またはビジネス用途で使用されるような、前面投影ディスプレイシステムのための選択的反射に係わる。

本出願は、2003年12月21日に出願された米国出願第10/028,063号明細書の一部継続出願であって、その全ての内容が引用例としてこの中に組み込まれている。

背景技術として、偏光させたスクリーンに関する米国特許第5,335,022号明細書、及び米国特許第5,148,309号明細書を参考の特許文献とする。

コントラスト比を増加させる１つの従来技術の方法は、スクリーンに中程度の密度の吸収を起こさせること、及びその補償をするために投影機からの光出力を適切に増加させることである。

本発明の投影スクリーンの製造方法は、輪郭（コンター）を有する散乱性（拡散性）基板上に、高い屈折率（ｎ）の誘電体材料と低いｎの材料の層を、その層が散乱性の多層干渉構造を提供するための散乱性基板の輪郭にほぼ沿うように堆積する段階と、他の基板上に、１つの直線偏光を有する光を透過させ、かつ第２の直線偏光を有する光を吸収させる偏光体を提供するための偏光性被覆を堆積する段階と、散乱性の多層干渉構造、または無光沢の散乱体の、少なくとも１つに未硬化の接着剤の第１の層を塗布する段階と、未硬化の接着剤の第１の層を硬化させて、硬化した接着剤の第１の層を提供する段階と、前記偏光体の少なくとも１つ及び無光沢の散乱体に、未硬化の接着剤の第２の層を塗布する段階と、未硬化の接着剤の第２の層を硬化させて、硬化した接着剤の第２の層を提供する段階と、前記散乱性の多層干渉構造、前記無光沢の散乱体、前記偏光体、及び前面散乱体をラミネート（積層）する段階と、を含み、さらに、ローブが前記前面散乱体に対して垂直でないような散乱性パターンによって、前記前面散乱体が特徴付けられている。層を堆積する段階は、さらに、高いｎと低いｎの誘電体材料の交互層を堆積するに先立って、散乱性基板上に第１の反射層を堆積する段階と、高いｎと低いｎの誘電体材料の交互層を堆積した後に、交互層上に第２の反射層を堆積する段階と、を含む。

本発明の光学デバイスは、第１の反射層と、第２の反射層と、誘電体材料のほぼ連続した層を含む。その各層は、隣接する層の材料とは本質的に異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる誘電体材料のほぼ連続した層を含む。この層は、第１の反射層と第２の反射層の間に配置され、前記光学デバイスの光出力が、複数の狭い波長帯域における波長をもつ光をその複数の波長帯域にない波長をもつ光よりも実質的に多く含むように構成及び配置されている。

第１の反射層は、光出力が、複数の狭い波長帯域における波長をもつ反射光となるように、高度な反射性を有することが可能である。第１の反射層はアルミニウムを含むことが可能である。

光出力が複数の狭い波長帯域における波長をもった透過光を含むように、第１の反射層が部分的に反射性を有することが可能である。

第１の反射層が反射材料を含む基板を備えることが可能である。

第１の反射層が散乱体を含むことが可能である。

第１の反射層がアルミニウムを含むことが可能である。

第１の反射層が散乱体を含むことが可能である。

デバイスには、幅、高さ、及び厚さがあり、その状況において幅と高さが７インチより大きいことが可能である。

本発明の散乱性の光学デバイスは、不規則面を有する光散乱性基板を含む。基板上に誘電体材料の層が配置される。上記層は、その層の表面が不規則となるように、散乱性基板の不規則面の輪郭にほぼ沿っている。

各層は、隣接する層の材料とは本質的に異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなることが可能である。本発明のデバイスは、狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されることが可能である。

本発明のデバイスは、誘電体材料の層が第１の反射層と第２の反射層の間に存在するように、かつ第１の反射層が誘電体層と基板の間に存在するように位置付けられた第１の反射層及び第２の反射層をさらに含むことが可能である。第１の反射層及び第２の反射層は、反射層の表面が不規則となるように、散乱性基板の不規則面の輪郭に沿っている。

散乱性基板が反射性を有することが可能である。

本発明のデバイスは、反射層の表面が不規則となるように、誘電体材料の層上に配置された反射層をさらに含むことが可能である。

基板表面は、１〜５マイクロメートルの範囲の振幅と、１０〜５０マイクロメートルの範囲の周期をもった不規則性を有することが可能である。

層は、複数の波長帯域における波長をもつ光の反射率が複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されることが可能である。

本発明の光学デバイスは、不規則性で散乱性の第１の反射面と、ギャップによって不規則性で散乱性の面と分離された第２の反射面とを含む。上記不規則性で散乱性の第１の反射面と、第２の反射面と、上記ギャップとは、狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている。

本発明の光学デバイスは、さらに誘電体材料の層を含むことが可能であり、各層が、隣接する層の材料とは本質的に異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなることが可能である。上記層は、その層の表面が不規則となるように、散乱性基板の不規則面の輪郭にほぼ沿っているようにできる。不規則性で散乱性の第１の反射面と、第２の反射面と、上記誘電体材料の層とは、狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されることが可能である。

不規則性で散乱性の第１の反射面は、金属基板の表面であることが可能である。

金属基板がアルミニウムを含むことが可能である。

不規則性で散乱性で反射性の基板は、薄い反射性の被覆を含むことが可能である。

本発明の投影システムは多層投影スクリーンを含む。その投影スクリーンは、基板上に堆積された１〜１０マイクロメートルの範囲の厚さの偏光性被覆を含む。その被覆は、１つの偏光状態の光を選択的に吸収し、他の偏光状態の光を透過させるように構成及び配置される。

本発明の投影システムは、複数の狭い波長帯域における波長をもつ光を偏光させるように構成及び配置されている投影機を、さらに含むことが可能である。

本発明の投影システムは、投影スクリーンが誘電体材料の層を含むことが可能であり、各層が、隣接する層の材料とは本質的に異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなることが可能である。その層は基板上に堆積されることが可能である。誘電体材料の層は、複数の狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている。

上記基板は散乱性基板であることが可能である。

投影スクリーンは、さらに第１の反射層及び第２の反射層を含み、誘電体材料の層は第１の反射層と第２の反射層の間に配置され、その第１、第２の反射層及び誘電体材料の層は、複数かつ所定の狭い非高調波波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように、かつ、その複数の波長帯域にない波長をもつ光が弱めあう干渉を起こすように構成及び配置されている。

誘電体層は、複数の波長帯域にない波長をもつ光を透過させるように構成及び配置されることが可能である。投影スクリーンは、上記複数の波長帯域にない波長をもつ光を吸収するための吸収層をさらに含むことが可能である。

第１の偏光状態及び第２の偏光状態は直線偏光であることが可能である。

本発明の投影スクリーンは、複数かつ所定の狭い非高調波波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置される。その投影スクリーンは選択的反射デバイスを含む。その選択的反射デバイスは、基板と、誘電体材料の連続した層のスタックとを含む。各層は、隣接する層の材料とは本質的に異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。それらの層は基板上に堆積され、複数の狭い非高調波波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている。

本発明の投影スクリーンは、１つの偏光状態に偏光したいくつかの波長を持つ光を透過し、かつその１つの偏光状態に偏光しない光を吸収するための偏光体をさらに含むことが可能である。

上記層は反射しない光を透過するために構成及び配置されることが可能である。上記投影スクリーンは、透過した光を吸収するための吸収層をさらに含むことが可能である。

選択的反射デバイスは、さらに第１の反射層及び第２の反射層を含むことが可能である。誘電体材料の層は第１の反射層と第２の反射層の間に配置されることが可能である。選択的反射デバイスは、複数の狭い波長帯域の外側の波長をもつ光が弱めあう干渉を起こすように構成及び配置されている。

本発明の投影スクリーンは、１つの偏光状態に偏光しかつ狭い波長帯域内に存在するいくつかの波長をもった光を透過し、かつ狭い波長帯域内に存在しないいくつかの波長をもった光を吸収するための偏光体をさらに含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンは、前面散乱体をさらに含むことが可能である。前面散乱体は、Ｘ方向とＹ方向とで非対称的に散乱するように構成及び配置される。

本発明の投影スクリーンは、１つの偏光状態の光を透過し、かつ他の偏光状態の光を吸収するように構成及び配置された偏光体をさらに含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンは、前面散乱体をさらに含むことが可能である。前面散乱体は、Ｘ方向とＹ方向とで非対称的に散乱するように構成及び配置されることが可能である。

本発明の投影スクリーンは、スクリーンによってなる平面に対し垂直でない軸をもったローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置された光学デバイスを、さらに含むことが可能である。

上記光学デバイスは、２つのローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置されることが可能である。

上記光学デバイスは、スクリーンの平面に対して上下左右のいずれか１つの方向に傾斜した軸をもつローブを備えた光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置されることが可能である。

本発明の多層投影スクリーンは、所定の非高調波の複数の波長帯域における波長をもつ光の反射率がその所定の非高調波の複数の波長帯域にない波長をもつ光よりも充分大きくなるように、選択的に光を反射する選択的反射デバイスと、所定の複数の波長帯域における波長をもつ光を散乱させるための無光沢な表面の散乱体と、を含む。

無光沢な表面の散乱体は、基板と無光沢な表面の散乱性の被覆とを含むことが可能である。

無光沢な表面の散乱体は、選択的反射デバイスと偏光体の間に配置されることが可能である。

無光沢な表面の散乱体は、選択的反射デバイスのための誘電体材料の層を含むことができる基板であることが可能であり、各層が、隣接する層の材料とは本質的に異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。

無光沢な表面の散乱体は、誘電体層のための基板であることが可能であり、さらに、投影スクリーンは、他の基板上に配置された第１の反射層を含む。誘電体層は第１の反射層上に配置されることが可能である。第２の反射層は誘電体層上に配置することが可能である。

本発明の多層投影スクリーンの製造方法は、未硬化の接着剤を投影スクリーンの第１の層に塗布する段階と、その接着剤を硬化させる段階と、上記第１の層に投影スクリーンの第２の層をラミネートする段階と、を含む。

未硬化の接着剤を１つの層に塗布する段階は、接着剤を選択的反射体に塗布することを含むことが可能である。選択的反射体は、複数の狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の狭い波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されることが可能である。

未硬化の接着剤を選択的反射体に塗布する段階は、未硬化の接着剤を多層干渉フィルタに塗布すること含むことが可能である。

未硬化の接着剤を選択的反射体に塗布する段階は、未硬化の接着剤をエタロンデバイスに塗布すること含むことが可能である。

第２の層をラミネートする段階は、偏光体をラミネートすること含むことが可能である。

第２の層を付ける段階は、基板上に偏光性被覆を堆積させることを含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンの製造方法は、第２の未硬化の接着剤からなる層を投影スクリーンの第２の層に塗布する段階と、接着剤からなる第２の層を硬化させる段階と、をさらに含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンは、スクリーンによってなる平面に対し垂直でない軸をもったローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置された光学デバイスを含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンは、スクリーンのある位置で入力光を受け取るように構成及び配置される。上記入力光は、上記の位置でスクリーンの面に対しある角度で受け取られる。上記投影スクリーンは、出力軸のまわりに分布した出力方向の列に沿う位置からの光を反射するようにさらに構成及び配置されことが可能である。上記出力軸は、上記の面が単純な平面反射体である場合にもたらされるのとは異なった角度を上記の面に対してなすようにすることが可能である。

入力角度は垂直であり、出力角度は垂直以外の角度であるようにすることが可能である。

入力角度は垂直ではなく、出力角度は垂直であるようにすることが可能である。

本発明の投影スクリーンの製造方法は、第１の基板層上に誘電体材料の層を堆積する段階を含む。各層は、隣接する層の材料とは本質的に異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなるようにすることが可能である。本発明の方法は、誘電体材料の層上に第１の反射層を堆積する段階をさらに含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンの製造方法は、第１の基板上に誘電体材料の層を堆積するに先立って、第１の基板上に第２の反射層を堆積する段階をさらに含むことが可能である。その第１の基板上へ堆積する段階は、第２の反射層上に誘電体材料の層を堆積することを含むことが可能である。

第１の基板層上に誘電体材料を堆積する段階は、誘電体材料の層を、反射面を有する基板上に堆積することを含むことが可能である。

第１の基板層上に誘電体材料を堆積する段階は、層を散乱性基板上に堆積することを含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンの製造方法は、第１の基板上に誘電体材料の層を堆積するに先立って、基板上に第２の反射層を堆積する段階をさらに含むことが可能である。その第１の基板上へ堆積する段階は、第２の反射層上に誘電体材料の層を堆積することを含むことが可能である。

第１の基板層上に誘電体材料を堆積する段階は、反射面を有する基板上に層を堆積することを含むことが可能である

ラミネートする段階は、未硬化状態の接着剤を散乱性の層に塗布する段階と、接着剤を硬化させる段階と、を含むことが可能である。

本発明の投影スクリーンの製造方法は、第２の基板の１つの表面上に偏光層を堆積する段階と、第２の基板の他の表面上に散乱層を堆積する段階と、偏光層を反射層にラミネートする段階と、をさらに含むことが可能である。

本発明の方法は、投影スクリーンにおいて投影光及び周辺光を受け取る段階と、その光を処理する段階と、狭いスペクトル帯域中に存在しない光の反射率に対応して少なくとも２つの狭いスペクトル帯域中に存在する光の部分を優先的に反射させる段階と、を含むことが可能である。上記処理する段階は、より高い屈折率及びより低い屈折率の材料の連続した交互層内で起こさせる。

光を処理する段階は、より高い屈折率及びより低い屈折率の材料の交互層が第１及び第２の反射層の間に存在するように、かつ複数の狭い波長の帯域にない波長をもつ光が弱めあう干渉するように構成及び配置された第１及び第２の反射層によって、光を反射させることを含むことが可能である。

本発明の方法は、投影された光が、１つの直線偏光の光を他の直線偏光よりも充分多く有するように、投影機によって偏光させる段階と、スクリーンが、１つの直線偏光の光を充分に反射させ、かつ第２の直線偏光の光を吸収するように、スクリーンによって投影された光及び周辺光を偏光させる段階と、をさらに含むことが可能である。

本発明の方法は、複数の狭い波長の帯域における波長をもつ光をその複数の狭い帯域にない波長をもつ光よりも実質的に多く投影するように構成及び配置されうる投影機により、光を投影する段階をさらに含むことが可能である。

本発明の１つ以上の実施の形態の詳細を、添付の図面及び以下の記述において説明する。本発明の他の特徴、対象、及び利点は、記述及び図面、そして特許請求の範囲から明らかになるであろう。

図面のうちの断面図は、比例するように描かれていない。実サイズは明細書と図面で述べられている通りである。断面図は多層デバイスの層の程度を示すことを意図している。多層デバイスの層の表現は概略であり、材料の実際の特徴を表さないことがある。非対称の散乱体は、明細書で説明されるのであって、図面に表示される程度に規則的な特徴を持たないことがある。

さて、図面、さらに詳しくは図１を参照すると、光学的波長の関数としての、肉眼の感度がグラフで表示されており、より短波長の青から、より長波長の赤に広がり、中央の緑色でピークに達することが示されている。

図２を参照すると、３重の多層で単一の帯域の干渉フィルタを含む選択的反射体の、従来技術によるものが示されている。多層干渉フィルタ（ＭＬＩ）は、通常、誘電体材料の層を含んでおり、各層は、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。普通は、隣接層間においてｎの差を最大にすることが有利であるので、隣接する層で高ｎ材料（ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、またはＴａ_２Ｏ_５など）と低ｎ材料（ＳｉＯ_２など）の交互層が通常利用される。また隣接する層において、中程度のｎの材料（Ａｌ_２Ｏ_３など）を使用するか、または高いｎを有する２つの材料（或いは低いｎを有する２つの材料）を使用するのも可能である。多層干渉フィルタに関するさらなる情報は、Ｈ．Ａ．マクリード(H.A.MacLeod)による薄膜光学フィルタ(Thin Film Optical Filters)（国際標準図書番号(ISBN)0750306882）で見出だすことができる。

図２のデバイスでは、緑色のスペクトル帯域における波長をもつ光を反射するための多層干渉（ＭＬＩ）フィルタは、基板１０２と複数の誘電体材料の層１０４を含んだ「スタック」を含んでおり、各層は、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。青色のスペクトル帯域における波長をもつ光を反射するためのＭＬＩは、基板１０６と複数の誘電体材料の層１０８を含んだスタックを含んでおり、各層は、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。赤色のスペクトル帯域における波長をもつ光を反射するためのＭＬＩは、基板１１０と複数の誘電体材料の層１１２を含んだスタックを含んでおり、各層は、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。基板１０２、１０６、及び１０８は、赤色、緑色、及び青色のフィルタ間の干渉効果を避けるために光のコヒーレンス長（可干渉距離）より厚くすべきである。ＵＨＰベースの投影光に対する典型的なコヒーレンス長は、数ミクロンの程度である。

図３を参照すると、単一スタックで、多層で複数帯域の選択的反射体が示されている。単一スタックで、多層で複数帯域の選択的反射体は単一基板１１４を含んでいる。基板は、薄い層を堆積させるのに使用され、薄い層の構造的な支持体を提供するための基礎材料である。典型的な基板は、１〜１０ミル（１ミル＝1/1000インチ）の滑らかなポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムであるが、無光沢基板や金属基板などの他のタイプの基板が以下の図のいくつかに含まれることもありうる。単一スタックで、多層で複数帯域の選択的反射体は、さらに誘電体材料の層１１６を含む単一スタックを含んでおり、各層は、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。選択的反射体は、複数のスペクトル帯域、この場合赤色、青色、及び緑色での光を反射する。複数のスペクトル帯域での光を反射する選択的反射体の層１１６は連続している。即ち、基板などの構成成分の介入が全くなく、それは誘電体材料の層の１つではない。

図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、指定された材料と指定された厚さの複数の層（いくつかの層が２つのサブの層から成る）を有する典型的な多層被覆を例示した表が示されている。図４Ａ及び図４Ｂにおいては、層は堆積順に段によって列挙されている。従って、図４Ａで、例えば６００ｎｍ厚さのＳｉ層が堆積される最初の層で、最下層となり、２１．９１ｎｍ厚さのＳｉＯ_２層が堆積される最終層で、最上層となり、そして７８．３８ｎｍ厚さのＮｂ_２Ｏ_５層が２３．９１ｎｍ厚さのＳｉＯ_２層の直前に堆積される。狭い帯域における波長をもつ光を選択的に反射する材料と層の他の組み合わせについては、ソフトウェア・スペクトラ有限会社(Software Spectra Inc.)（インターネット・アドレス：www.ftcalc.com）から入手可能なソフトウェアを使用することによって、見出だすことができる。

図４Ａ及び図４Ｂの表の被覆は、光学エネルギーの間隔が空いた３つの狭い波長帯域（赤色、青色、及び緑色の帯域など）における光の反射率が他の可視光波長帯域の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている。反射は、通常、０度の入射角（ＡＯＩ）において、４５０から４９０ｎｍで平均９０パーセントを超え、５４０から５７０ｎｍで平均７５パーセントを超え、６１０から６５０ｎｍで平均８０パーセントを超える。反射は、通常、０度のＡＯＩにおいて、５００から５３０ｎｍで平均１０パーセント未満、５００から５３０ｎｍで平均２０パーセント未満、５８０から６００ｎｍで平均２０パーセント未満である。反射は、通常、０度のＡＯＩにおいて、６６０から７８０ｎｍで平均５０パーセント未満である。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、図４Ａ及び図４Ｂに示した被覆設計のスペクトル性能がグラフで示されている。

他のタイプの単一スタックとして、複数帯域で多層の選択的反射体が、エタロンまたはファブリー・ペロー(Fabry-Perot)デバイスを使用して作成できる。従来のエタロンでは、２つの平行な反射鏡体が、通常、空気または気体などの媒質で満たされた厚さｄのギャップによって隔離されている。両方の鏡体が部分的な反射性を有している場合、波長λ＝（２ｄ／ｍ）をもつ光（ここにｍは整数である）は最小の損失で透過し、他の波長の光は弱めあう干渉を起こす。光の入射側の鏡体が部分的な反射性を有し、かつ光の非入射側の鏡体が高度な反射性を有している場合、波長λ＝（２ｄ／ｍ）をもつ光は最小の損失で反射し、他の波長の光はエタロンにおいて弱めあう干渉を起こす。

ファブリー・ペローデバイスについてのさらなる情報は、インターネット・アドレス
http://physics.usask.ca/~angie/ep421/lab3/theory.htm
に見出だすことができる。ｍが整数であるので、選択的に反射される波長は高調波である。

図６を参照すると、単一スタックで、複数帯域で多層の、エタロン構造を使った干渉フィルタが示されている。例えば高度な反射性を有していて、例えばアルミニウム材料からなる第１の反射層１１８と、例えばチタン材料からなる例えば部分的な反射性を有した第２の反射層１２０は、複数の誘電体材料の層１２２によって隔離され、各層は、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。複数の非高調波波長（即ち、その状態では、反射される波長において、式λ＝（２ｄ／ｍ）に従う１つ以上のｍの値が整数でない）における光の反射率は、矢印１２４で示すように他の波長の光よりも充分大きく、他の波長をもつ光はエタロンデバイスで弱めあう干渉を起こす。第１の反射層１１８が部分的に反射性を有するならば、通常、層の材料または厚さを調整することによって、複数の波長における光の透過率は、矢印１２６で示すように他の波長の光よりも充分に大きくなる。層は、ほぼ連続している。即ち、それらは、スクリーンの全ての点が一様に同じ波長帯域を反射するように、実質的にスクリーン全体に亘って広がっている。反射層は、多層干渉デバイスが高度に反射性の広帯域を有するような層の厚さと材料を有する多層干渉デバイスとすることも可能である。但し、利便性と簡単のために、図では反射層は単一層として示されるだろう。必要ならば、ＳｉＯ_２などの適当な材料の任意の保護層１２８も存在させることができる。

図７を参照すると、図６の構成において使用される時の、赤色（緑色、及び青色波長帯域）などの複数かつ所定の非高調波波長帯域における光を、選択的に反射（または透過）する材料と厚さの表が示されている。図４Ａ及び図４Ｂを用いたときのように、層は堆積順に列挙されている。従って、例えば、５０．０ｎｍ厚さのＡｌ層は堆積された最初の層で、最初の層１２０に対応し、９４．７ｎｍ厚さのＳｉＯ_２層は堆積された最後の層で、従って任意の最上部保護層である。

図８を参照すると、図７のエタロンＭＬＩのスペクトル性能の演算プロット１８８が、図４Ａ及び図４ＢのＭＬＩ被覆に類似した非エタロンＭＬＩの演算プロット１９０に比較して、示されている。狭い帯域における波長をもつ光を選択的に反射する材料と層の他の組み合わせは、ソフトウェア・スペクトラ有限会社(Software Spectra Inc.)（インターネット・アドレス：www.ftcalc.com）から入手可能なソフトウェアを使用することによって、設計することができる。層は多くの技術によって堆積できる。１つの適当な技術が下田他(Shimoda, et al.)による「プラスチック・ウェブに関する多層の二色性被覆(Multilayer Dichroic Coatings on Plastic Webs)」即ちＲ．バキッシュ(R. Bakish)によって編集された第１３回真空ウェブ被覆に関する国際会議(the Thirteen International Conference on Vacuum Web Coating)(１９９９年１０月１７日〜１９日)議事録のp.58-67で説明されており、ニュージャージー・イングルウッド(Englewood, New Jersey)のバキッシュ・マテリアルズ・コーポレーション(Bakish Materials Corporation)から入手可能である。また、層は、蒸着など他の薄膜被覆技術によっても堆積できる。層は、ＭＬＩを充分な寸法にできるような方法で堆積させることが可能である。即ち７インチ（１７．８ｃｍ）を超える幅と高さを有するか、可能ならば６０インチ（１５２．４ｃｍ）かそれを超える投影スクリーンの実質的に連続した層となるような充分な寸法に堆積させることが可能である。

図９を参照すると、典型的な被覆設計（図４Ａ及び図４Ｂに列挙されたものではない）の反射率に及ぼす入射角の効果を表示する反射率のグラフが、０度、７度、及び１５度の入射角に対して、波長の関数として示されている。

図１０Ａを参照すると、大きな入力レンズ１１と、より小さな出力レンズ１２を有する投影スクリーンに設置されたレンズの側面図が示されている。

図１０Ｂを参照すると、入力レンズ１１と出力レンズ１２を含む非対称のマイクロレンズのレイアウトが示されている。

図１１を参照すると、散乱性の要素と選択的反射性要素の両方を含むＭＬＩ（ＤＭＬＩ）構造が示されている。ＤＭＬＩ構造１６０は、光に反射性の散乱を起こさせるような不規則面を有する散乱体１５０を含む。散乱体は無光沢の散乱体のような対称型、あるいはパターンニングされた散乱体のような非対称散乱体とすることができ、その両方について、本発明明細書の他の場所で議論する。散乱体は、光を散乱する不規則面を有した基板としたり、または散乱性の被覆を有する基板とすることができる。一般に、縦方向に０〜３０度横方向に５〜３０度の散乱角（即ち、反射光が法線方向の反射光の強度の半分となるようなスクリーン表面の法線に対する角度）を与える散乱体が適当である。散乱体１５０上に被覆されているのは、エタロンタイプの選択的反射体１５２である。エタロンタイプの選択的反射体は、第１の反射層１５４と第２の反射層１５６を含む。反射層１５４と１５６の間には、複数の誘電体材料の層の１５８が存在し、各層は、図６の議論で上述したように、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。

図１２を参照すると、散乱体１５０、第１の反射層１５４、及びいくつかの誘電体層１５８の部分１９２などの拡大部分断面図が示されている。上記したように、層は実質的に連続している。即ち、スクリーンの見える領域全体に亘って実質的に広がっている。反射層と誘電体層は、ほぼ散乱体の輪郭に沿うが、使用される被覆プロセスのタイプに応じて、誘電体層の厚さは一様でなくてもよく、それに続く層が、散乱体の輪郭及び以前に堆積された層の輪郭とはわずかに異なった輪郭を持っていてもよい。例えば、スクリーンの平面１９４（断面図には直線として現れる）に対してより平行な表面部分における被覆厚さは、図１２に示したように、スクリーンの平面に対してより平行でない表面部分よりも厚くなる可能性がある。被覆材のいくつかがスクリーンの平面に垂直でないようなある方向（例えば矢印１９６によって示されるような）で散乱体に近づく状況では、被覆材の被覆方向に対してより垂直な表面部分は、より垂直でない表面部分より厚くなる（この図では示されていない）可能性がある。被覆厚さの変化については以下でさらに議論する。

図１３を参照すると、本発明による典型的な投影スクリーンの断面図が示されており、この投影スクリーンにおいては、黒色フィルム１３が形成され、黒色フィルム１３は、有用な波長を反射する一方で不要な波長を黒色フィルム１３に透過する二色性フィルタ１５に透明接着剤層１４によって付着されている。二色性フィルタ１５は、低複屈折性の透明接着剤層１６によって、投影光を透過する一方で周辺光を実質的に吸収する偏光体１７に付着されている。偏光体１７は、低複屈折性の透明接着剤層１８によって、視角を非対称的に増加させ眩しい光を減少させる表面特徴を有する散乱体１９に付着されている。

図１４を参照すると、図１３のような投影スクリーンの断面図に、種々の変更を施したものが示されている。図１４Ａの投影スクリーンは、前面散乱体１９を含んでいるが、他の散乱体は含んでいない。図１４Ｂの投影スクリーンは、前面散乱体と埋め込み散乱体を含んでいる。

散乱体は、接着剤により隣接する層または構成部分とラミネートされることが可能である。図１５Ａを参照すると、図１５Ｂの工程に従って塗布された感圧接着剤層１４０を塗布した散乱体１３８が示されている。ステップ２０６では、硬化した（ねばねばしている、または粘着性の）状態の接着剤が散乱体などの部分に塗布される。ステップ２０８では、図示しない次の部分が貼り付けられる。

図１６Ａを参照すると、図１６Ｂの工程に従って塗布された感圧接着剤層１４２を塗布した散乱体１３８が示されている。ステップ２１０では、未硬化あるいは「ｂ−ステージ」状態の接着剤が散乱体などの部分に塗布される。ステップ２１２では接着剤が硬化され、ステップ２１４では、図示しない次の層が貼り付けられる。

図１７Ａ、Ｂを参照すると、追加の詳細部分といくつかの要素の変更を呈する他の投影スクリーンの断面図が示されている。

図１７Ａでは、投影スクリーンが示されている。吸収基板１７４は、例えば図３に示されたタイプの単一スタックで、複数帯域で多層の選択的反射体１７５にラミネートされる。単一スタックで、複数帯域で多層の選択的反射体は、未硬化の（ｂ−ステージ）状態で塗布された接着剤によって無光沢の散乱体１４８にラミネートされ、次に硬化される（以下の説明及び図面では、簡単のために、「硬化ｂ−ステージ接着剤」と呼ぶ）。偏光体１６２は、同じ方法で無光沢の散乱体１４８にラミネートされる。前面散乱体１６４は、無光沢の散乱体、または、この図におけるＸ方向とＹ方向とで非対称的に散乱させるある種の散乱体とすることが可能であり、慣例的に適用される接着剤により偏光体１６２にラミネートできる。

図１７Ｂの投影スクリーンでは、図１１に示すような散乱性の選択的反射体１６０は、散乱性基板１７８などの散乱性基板を含み、そこには、Ｙ（鉛直）方向よりもＸ（水平）方向において光をより散乱させるように、スクラッチ傷１８０などの垂直の引っかき傷がブラッシングによって散乱体の表面に形成できる。散乱性基板１７８に被覆されているのは、第１の反射層１５４と第２の反射層１５６を含んだエタロンタイプの選択的反射体１５２である。反射層１５４と１５６の間には、複数の誘電体材料の層の１５８が存在し、各層は、図６の議論で上述したように、隣接する層の材料または誘電体材料の層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。硬化ｂ−ステージ接着剤によって散乱性の選択的反射体１６０にラミネートされているのは、米国特許第5,739,296号明細書で説明されている被覆などの、偏光性被覆１７０で被覆された基板１６８を含んでいる偏光体１６６である。偏光体１６６は従来の偏光体であってもよい。前面非対称散乱体１６４は、慣例的に適用される接着剤により偏光体１６６にラミネートできる。

図１７Ｃを参照すると、前面散乱体１６４を光成形散乱体１８２に代えた、図１７Ｂのスクリーンに類似する投影スクリーンが示されている。光成形散乱体は、光を非対称的に散乱させるか、または以下の図２１で議論されるように他の回折パターンを形成するために構成及び配置されることが可能である。さらに、垂直にブラッシングされた散乱性基板１７８を無光沢基板１５０に代えている。

図１７Ｄを参照すると、図１７Ｃの偏光体１６６を従来の偏光体１６２に代え、図１７Ｂの光成形散乱体を非対称散乱体１６４に代えた、図１７Ｃのスクリーンに類似する投影スクリーンが示されている。

図１７Ｅを参照すると、図１７Ｄの無光沢の散乱体１６６を、例えばこの明細書の他の場所で説明されるようなレンズのパターンを有する非対称散乱性基板に代え、図１７Ｄの前面散乱体を無光沢の散乱体２０２に代えた、図１７Ｄのスクリーンに類似する投影スクリーンが示されている。

図１７Ｆを参照すると、硬化ｂ−ステージ接着剤によって偏光体／散乱体２１８にラミネートされたＤＭＬＩを含む投影スクリーンが示されている。散乱性のＭＬＩはバンプ２１６などの隆起を伴ったアルミニウム基板を含んでいる。偏光体／散乱体は、1つの面に被覆された（上述のような）偏光性被覆と、他の面上に設けられた非対称の散乱層などの散乱体を備えた基板を含む。偏光体／散乱体は、散乱性の選択的反射体に面した偏光性被覆の側で、散乱性の選択的反射体にラミネートされる、

図１７Ｆの投影スクリーンは、図１７Ｇに示す工程により作成することができる。任意のステップ２２０では、ＤＭＬＩの第１の反射層が第１の基板上に堆積される。このステップは、反射面を有する第１の基板の使用により、第１の基板が第１の反射面として動作できるので、任意である。ステップ２２２では、誘電体層が第１の反射層または基板上に堆積される。ステップ２２４では、第２の反射層が、ＤＭＬＩを形成するための誘電体層上に堆積される。ステップ２２６では、前面散乱層または偏光層が、第２の基板上に堆積される。ステップ２２８では、散乱層または偏光層の他方が第２の基板の他方の側に堆積される。ステップ２３０では、望ましくはｂ−ステージ形態の接着剤が第２の反射層に塗布される。任意のステップ２３２では、必要に応じて接着剤が硬化される。ステップ２３４では、ＤＭＬＩが、偏光層に隣接した第２の反射層を有する散乱体／偏光体にラミネートされる。

一般に、図１７Ａ〜図１７Ｆの投影スクリーンは、構成部分を入手及び製造し、本明細書の他の場所で説明されたように慣習的に硬化形態で適用されうる、または未硬化形態で塗布され硬化されうる接着剤を使用して図に示したように配置された構成部分をラミネートすることにより、製作できる。ＭＬＩまたはＤＭＬＩ構造は、図１７Ｇのステップ２２２（及びエタロンデバイスに対するステップ２２０及び２２４）により形成できる。前面散乱体は、散乱性基板の形態で、または本明細書の他の場所で説明されたような散乱性の被覆を有する基板として、存在することができる。偏光体は、偏光性被覆を基板に堆積することによって製造でき、あるいは従来の偏光体として製作または入手できる。埋め込み散乱体は、従来の無光沢の散乱体として、あるいは散乱性接着剤を使用して、あるいはその両方により得られる。吸収被覆は、基板上に吸収性の被覆を堆積するか、あるいは従来の吸収基板を得ることによって製造できる。図１７Ｆに示したような構成では、組み合わせた偏光体／散乱体は、図１７Ｇのステップ２２６と２２８に示すように製作でき、図１７Ｄの偏光体と散乱体の代わりにできる。

図１８を参照すると、以下で議論するような利点を有する波長の作用としての、フィルタされた投影光の典型的なスペクトルが示されている。

図１９を参照すると、異なった色の光学波長を有するカラーチャートが示されている。

図２０を参照すると、（１）白色スクリーン上への投影、（２）白色スクリーン上へのフィルタにかけた投影、及び（３）本発明によるスクリーン上へのフィルタにかけた投影、から改善された色性能を図解する色性能比較結果が示されている。本発明によるスクリーン上のフィルタにかけた投影に対応する点３によって得られる色三角形の領域が、点１及び２によって得られる三角形の領域よりも大きいことが観測される。

図２１及び図２２は、図２３の反射パターンについて説明するための反射パターンを示している。反射パターンは、各方向におけるスクリーンによって散乱される光量を表す「ローブ（突起形状）」によって示される。図２１Ａの半円のローブ２３６のような反射パターンは、高度に散乱性である。即ち、光は一様にあらゆる方向に反射する。図２１Ｂのような反射パターンは高度に指向されており、狭くて、軸２００に沿って最大値を有するローブ１９８によって示されるようなものである。

図２２を参照すると、投影機１３０が観測者の頭上に取り付けられた構成に適した従来の視覚配置で、また、スクリーンの平面に対してＸ−Ｚ平面内でほぼ垂直な軸１８４などの軸をもつ要素１３４のようなローブによって、スクリーン１３２により反射した光が示される反射パターンを有する構成に適した、従来の視覚配置が示されている。

図２３Ａを参照すると、投影機１３０及びスクリーン１３２が一般的に観測者と同じレベルに配置され、スクリーン中央正面に観測者が直接いないような構成に適した視覚配置が示されている。スクリーンにより反射した光は、要素１３６などの二重ローブの反射パターン指標によって示されるような、二重ローブ反射パターンを有する。二重ローブ反射パターンは、スクリーンに垂直でない軸１８６によって示される方向に２つの局所的極大を有する。必要ならば、ローブは水平方向に対称とすることができる。

図２３Ｂを参照すると、スクリーン１３２が観測者の上に位置している構成が示されている。スクリーン１３２により反射した光は、スクリーンの平面に対してＹ−Ｚ平面内で垂直でない視覚領域に、一般的に下方に向けられる軸１８４を有した要素１３４のようなローブによって示される反射パターンを有する。同様に、反射パターンをもつことができる他の構成では、左右や上に向けられる。図２２のような他の構成においては、反射パターンは、ある角度でスクリーンに近付く光がスクリーンに垂直に反射するように、向けることができるであろう。反射パターンの制御方法については、以下で議論する。

図２３Ｃを参照すると、投影機１３０がスクリーン１３２に対し中央からそれて配置され、ある角度でスクリーンに対面している構成が示されている。スクリーンで反射した光は、Ｘ−Ｙ平面内のスクリーンに垂直な軸１８４を有するローブ１２４の形状によって示された反射パターンを有する。

ある一定の構成特徴と光学的概念について説明してきたが、ここで、より詳細な構成特徴と発明の利点を考慮することが適切である。

本発明は、特に、照明された部屋などのように、かなりの周辺光がある場合において有利なハイコントラストの前面投影ビデオシステムを提供する。ハイコントラストの投影スクリーンは、部屋からの多くの量の周辺光を反射することなく、投影光を観測者に戻すように反射する。それは、通常、（１）青色、緑色、及び赤色投影光の狭帯域ピークを反射し、一方、より広帯域の周辺光スペクトルのような他の波長の光エネルギーを吸収すること、（２）偏光性の投影機からの光を反射し、一方非偏光の周辺光の多くの割合を吸収すること、（３）反射した投影光を集光及び／または散乱によって投影スクリーンから視覚領域に導き、一方、軸外の周辺光を受け入れないこと、によって達成される。これらの特徴がコントラスト比を改善するだけではなく、基本色の狭帯域ピークを反射することが、上に示したように色を改善する。

波長選択反射を達成するための１つの手法は、図４Ａ及び図４Ｂに示すような多層干渉被覆を使用することであり、その被覆は、狭帯域の青色、緑色、及び赤色を反射する一方で、他の波長の光エネルギーを透過させるか、あるいは他の波長の光を弱めあうように干渉させるものである。必要ならば、干渉被覆背面の黒色被覆に、他の波長の透過したエネルギーを吸収させる。波長選択可能な被覆のスペクトル形状は、望ましくは、投影光源のスペクトル形状に適合し、基本色を高強度で反射する。投影光源のスペクトル形状に適合させることは、投影光の高い反射率を達成する一方で、周辺光を高レベルで吸収する。高強度の基本色を選択的に反射することによって、緑色中の黄色の汚染を取り除き、赤色中のオレンジ色の汚染を取り除き、青色のピークを色三角形の青の角部分の方に移動させることによって、効果的に達成された広い色域が存在する。

図２及び図３は、多層干渉（ＭＬＩ）被覆を含む２つの異なったタイプの選択的反射体を示している。図２に示した従来技術のＭＬＩでは、赤色を反射するためのＭＬＩフィルタ、青色を反射するためのＭＬＩフィルタ、緑色を反射するためのＭＬＩフィルタが、順次上方に配置されている。それぞれのＭＬＩフィルタは、ＵＨＰ電球を使用した投影機に対し通常数ミクロン程度の光のコヒーレンス長よりそれぞれを厚くする必要性のある基板１０２、１０６、１１０を含む。それぞれのＭＬＩフィルタは、交互の高いｎと低いｎの材料の複数の層１０４、１０８、１１２（「スタック」と呼ばれる）を含む。それぞれのＭＬＩフィルタは独立して機能する。例えば、赤色ＭＬＩフィルタが取り外されても、青色ＭＬＩフィルタは青色波長帯域の光を反射し続け、緑色ＭＬＩフィルタは緑色波長帯域の光を反射し続けるであろう。さらに、デバイスの総合的な効果は、青色、緑色、及び赤色ＭＬＩ被覆の順序による影響を受けない。従って、例えば、緑色ＭＬＩフィルタが最上部のフィルタで赤色ＭＬＩフィルタが最下部フィルタであったなら、図２のＭＬＩ被覆の光学効果は影響を受けない。

図３では、連続した誘電体材料の複数の層１１６（即ち、介入している基板などの、誘電体材料の層でない部分が全くない）を含んだ単一基板１１４及び単一スタックが存在する。その層は、他の波長帯域における光よりも赤色、緑色、及び青色波長帯域における光の非常に高い反射率を集団として有する。赤色、緑色、及び青色波長帯域における光を反射する材料及び層の厚さの２つの組み合わせが、図４Ａ及び図４Ｂに示されている。図４Ａ及び図４Ｂの層のどれかを省略するか取り除けば、赤色、青色、及び青色の光の反射は全て影響を受けるであろう。赤色、緑色、または青色波長のみにおける光の反射に影響するような、どんな単一層も、どんな層の組み合わせもない。層の順序を変更すると、赤色、青色、及び緑色波長帯域は全て影響を受けるであろう。

図３による複数帯域ＭＬＩ被覆は、反射される全ての３つの波長帯域のためにただ１つの基板を有し、基板がより少ないので、それは図２の構成より特に有利である。図３の複数帯域ＭＬＩ被覆は、３つの単一の帯域フィルタ間に接着層を必要としない。複数帯域ＭＬＩ被覆における誘電体層の総数は、３つの単一のＭＬＩ被覆の誘電体層の総数よりも極めて少なく、複数帯域ＭＬＩ被覆の誘電体層の全厚さは、３つの単一のＭＬＩ被覆の誘電体層の全厚さよりも極めて薄い。他の実施の形態では、２つの狭い波長帯域を選択的に反射する複数帯域ＭＬＩ被覆が、単一帯域ＭＬＩ被覆に接着層によってラミネートできるであろう。より少ない基板、より少ない接着剤層、及び誘電体層のより薄い全厚さによって、スクリーンをより薄くすることができ、従ってスクリーンをロール加工可能できるので、複数帯域ＭＬＩは有利である。スクリーンの全被覆厚さの減少と、３つの単一帯域フィルタ間の接着層の除去は、より簡単で、より低コストな被覆工程を可能にする。

赤−緑−青（ＲＧＢ）の基本色に基づくカラー投影機に対して、スクリーンにおける反射の波長領域は、望ましくは、概ね（青色）４５０〜４９０ｎｍ、（緑色）５４０〜５７０ｎｍ、及び（赤色）６１０〜６５０ｎｍである。これらの領域をより狭くすると、スペクトル選択性の有効性が増加する。他の波長の光学エネルギーは、望ましくは、スクリーンにおいて吸収するか、または弱めあう干渉を起こさせる。

波長の選択的特性について説明する他の方法は、反射帯域の狭さに関する。帯域は、少なくとも何らかのコントラスト改善を得るために、中心波長のおよそ１０パーセント（半値全幅ＦＷＨＭで）より広くないことが望ましい。帯域は、より大きなコントラスト改善効果を得るために、中心波長の６パーセントより広くないことが望ましい。肉眼は、図１に示したような緑色波長付近の光に対し最も敏感であるので、これらの幅のガイドラインは主として緑色ピークに適用される。赤色及び青色ピークの幅はそれと同じくらい重要なものとしては存在しない。

多層干渉（ＭＬＩ）被覆は、多層誘電体被覆、または二色性被覆とも呼ばれ、誘電体材料の多くの層を有する。そして、各層は、隣接する層の材料またはその層とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる。１つのＭＬＩの一般的な形態は、図４Ａ及び図４Ｂに示したように低屈折率と高屈折率の交互の材料を含んでいる。これらは、真空容器内でスパッタ堆積された典型的な誘電性（非−光吸収性）の材料である。典型的な低屈折率の材料はＳｉＯ_２である。典型的な高屈折率の材料はＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、及びＮｂ_２Ｏ_５である。例えば図４Ａ及び図４Ｂで示されたように各層を適切な厚さに選ぶことによって、層の間の小さな反射が、光学波長の作用として強めあう状態または弱めあう状態のいずれかの状態で干渉することになる。この構成は、それぞれの光エネルギーの波長に要求されているように、光が反射するか透過されるのを可能にする。層の典型的な厚さは、低屈折率の材料に対しては平均でおよそ１００ｎｍ、高屈折率の材料に対しては平均で７０ｎｍである。本発明による狭帯域の山と谷を適切に得るために、約５〜５０層が望ましい。被覆の全厚さは、通常、約１０００から６０００ｎｍの範囲である。図４Ａ及び図４Ｂは、いくつかの層の厚さを有する本発明による多層干渉被覆の例を示している。図５は、図４に示された設計（散乱体なし）のスペクトル性能を示している。

再び図６〜図８を参照すると、単一スタックで、多層で複数帯域の、エタロン構造を使用した選択的反射体は、投影スクリーンに適するように構成及び配置することができる。図８に示したスペクトル応答は、要求される波長を中心にほぼ対称で、適当なスロープをもったピークを有する。単一の誘電体層を有するエタロン構造を使用した別の手法では、望ましくない「のこぎり歯状」スペクトルパターンを持つ可能性がある。非−エタロン干渉フィルタとは対照的に、望ましくない波長における光エネルギーがエタロン構造内で弱めあう干渉を起こし、従ってエタロン型干渉フィルタを使用する投影スクリーンが別個の吸収体を必要としないので、エタロン構造は選択的反射スクリーンに適している。

二色性被覆の光学性能は、それに影響を与える光の入射角（ＡＯＩ）に関連する。図９は、典型的な投影スクリーンの幾何学構成の範囲を通してのＡＯＩの変化による効果を示している。この例では、投影機は通常天井に取り付けられる。最小角はおよそ０度で、スクリーン上側の中央に存在する。最大角は、およそ１５度で、スクリーンの下方の左側及び右側に存在する。現実には、スクリーンに亘って見られる差は、図９に示されるほど大きく変化しないが、一部には、全ての点がもっと同じ様な角度範囲をもつように、散乱体が角度を平均化する傾向があるためである。

高い入射角の光の干渉被覆への効果を減少させるのに、様々な方法を使用できる。スクリーンは、スクリーンの上の各点が、その位置での入射角を補償するような予め変化させた被覆を有するように、不均一に被覆できる。他の方法は、さらに角度がほとんど一定値にとどまるように、スクリーンをカーブさせることである。

周辺光には、比較的高角度に入る大きな部分がある。高角度では、緑色のピークが左にかなりずれ、緑色に反射の際の低下が現れるようになる。肉眼は、他の色よりも緑色に敏感であるので、上記のずれが、スクリーンに見られる周辺光の量をかなり減少させ、その結果コントラスト比を改善する助けとなる。他の角度関連の考慮すべきことは、図９のさらに右側の方にあるずれである。高角度では、遠い側の赤色（６６０から７５０ｎｍ）の光は、近い側の赤色（６３０〜６５０ｎｍ）の方にずれ、スクリーンは全体的に赤くなり過ぎてしまうだろう。遠い側の赤色領域において比較的低い反射量を有するように構成及び配置した被覆を有することによって、この効果は減少する。

二色性被覆は、小バッチ工程により、あるいは薄いプラスチックフィルム上へ多層干渉被覆を作るのに大きなロール塗工機を利用するロールコーティング機を使用して作成できる。被覆は、高屈折率材料と低屈折率材料の組み合わせの下に双方向で堆積できる。各組み合わせにおける材料の厚さは、一定割合（相対的な堆積速度に従って決定される）にできる。塗工機を通す各パスは、「ｘ＋１」個の層をもつ被覆に対する「ｘ」の独立変数をもたらす被覆速度の変化を許容する一方で、いつでも全ての材料に対する高い堆積速度を許容する。

典型的な誘電体材料に加えて本質的に吸収性の材料（例えば、ＳｉやＮｂ）の層を使用することによって後部の吸収体を排除でき、被覆は、同じ光学的効果のためにおよそ半分の厚さで製作でき、その結果コストを削減できる。被覆を、交互に吸収基板上に直接堆積でき、あるいは吸収層材料を誘電体材料の下の基板上に直接堆積できる。干渉被覆を使用するための代替法は被覆をオリジナルの基板から別の基板の後部に転換することである。

干渉性被覆を使用するための代わりの方法は、他の基板の裏面上にその元の基板から被覆を転換させることである。これは、ＰＥＴ基板の排除を可能にし、結果としてスクリーンをより薄く、よりロール加工し易くする。被覆は、内部の散乱体または偏光体の裏面に移動させることができ、両者は、脱ガスや被覆の弱い接着性に起因して、直接に妨害し合わない被覆とできるような典型的な材料（ＣＴＡまたはポリカーボネート）である。

本発明によるハイコントラスト投影スクリーンの他の特徴は、視覚位置へ反射光を指向する散乱体である。散乱体は、表面散乱体または織り込まれたバルク状の散乱体とすることができる。表面散乱体は多くの方法で作られる。無光沢の散乱体のようないくつかの散乱体は不規則面で作ることができる。他の表面散乱体は、ホログラフィック、または数値制御の加工工程を使用して、薄いＵＶ硬化被覆上に表面パターンを浮き出させるのに使用される原盤をエッチングして作ることができる。表面散乱体は、レンズ状パターンを有するパターン化された散乱体とすることができる。レンズ状パターンは、Ｙ方向に伸ばされたパターンを含み、Ｘ−Ｚ平面内で、半円、半楕円、またはその他の形状の断面をもたせることができる。レンズ状のパターンをもつ表面散乱体は散乱体として機能し、継ぎ目を隠すのに有利である。バルク状の散乱体は、わずかに異なる屈折率をもった不混和性の材料を、材料内の大部分において小粒子またはレンズ体が形成されるようにして、一緒に混合することにより、通常作られる。折り重ねられたものの前表面は、前表面の眩しい光を回避するのに役立たせることができる。

横方向及び縦方向（Ｘ及びＹ方向）における非対称な散乱は、横方向のスクリーンの幾何学構造及び視覚位置の横方向に分布した確率を占める視覚領域を、通常は横方向がより多くカバーするので、有利である。バルク状のまたは表面の散乱方法は、Ｘ方向とＹ方向で非対称の散乱を提供できる。非対称の散乱体を作る他の方法は、指向されたグラスファイバーを追加することを含み、そのグラスファイバーと、それらを保持するプラスチックまたは接着性母材の間の屈折率の差が存在するようにし、薄いエアチェンバーに入れて空気による円筒レンズをプラスチックまたは接着剤シート内に形成し、表面を線状に浮き出させたり磨いたりしたプラスチックシートを使う。他の非対称散乱体は、以下で図１８において示される。

観測者の方向（ｚ）の非対称性も有利であり、スクリーンから反射されると、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、高い散乱光またはビームの広がりを有する比較的小さなスポットを通り抜けるよう入射光の焦点を合わせるマイクロレンズで得られる。このｚ非対称性は、コントラスト比を増加させ、多層干渉被覆への大きな角度の効果を減少させる。ｚ非対称性は、図１０Ｂに示すようなそれらの位置の関数としてスクリーン上のマイクロレンズを連続的に変化させることによって、得られる。ｚ非対称性を得る他の方法は、高屈折率材料の粗い面を、隆起が投影機からそれる方に向くように方向付けることである。この配置により、スクリーンから出る光はスクリーンに入る光ほどに散乱しないことになる。このようなスクリーンを作る簡単な方法は、粗い面と二色性表面の間の内部に空隙を作ることである。他の手法は、埋め込まれた表面散乱体を形成するのに、高屈折率の粗い材料を接着する低屈折率接着剤を使用することである。低屈折率接着剤（１．４１のシリコン感圧接着剤）と高い屈折率の粗い材料（１．５８のポリカーボネート）のそれぞれの２つの層は、十分な散乱を達成するのに有利にできる。より高い隆起または屈折率のより大きな差により、１つの埋め込み散乱体から十分な散乱が得られることを可能にする。埋め込み散乱体を作る他の手法は、高屈折率の接着剤及び低屈折率の隆起を使用することである。熱可塑性樹脂接着剤は、１．７１程度に高い屈折率を達成することができる。

散乱特性を改善するための他の方法は、図１３、図１４、及び図１７の散乱体の１つ以上として無光沢の散乱体を使用することである。無光沢の散乱体は、平坦で平面的であるが粗い表面を有する。１〜５マイクロメートル範囲の振幅ａ（図１６Ａ参照）と、１０〜５０マイクロメートル範囲の周期ｐ（図１６Ａ参照）の表面不規則性を有する無光沢の散乱体が適当である。無光沢の散乱体は多くの形態を取ることができる。１つの形態では、無光沢の散乱体は無光沢の表面を有する基板材料でありうる。他の形態では、無光沢の散乱体は薄い散乱性被覆で被覆された基板でありうる。

表面散乱体に関しては、多層干渉耐反射（ＡＲ）被覆を単独で使用するか、または耐眩光被覆と組み合わせて使用することにより、眩しい光の減少において更なる改善を達成できる。

図１５及び図１６を再度参照すると、無光沢の表面のような不規則面に硬化した状態の感圧接着剤を塗布することにより、接着性母材に捕獲される気泡１４４のような気泡がもたらされる可能性がある。気泡は高角度に光を散乱させ減衰させるような望ましくない影響を散乱現象に与える可能性がある。気泡は時間とともに移動でき、より安定しない散乱パターンをもたらす。感圧接着剤が未硬化の状態で塗布されるならば、図１５及び図１６に示すように、望ましくない気泡は多分形成されず、従って、時間を通してより安定で、より予測しうる散乱特性が提供される。

散乱性要素及び選択的反射要素は、ＤＭＬＩ（散乱性多層干渉）構造を含む単一の複数帯域で多層の干渉デバイスに組み合わせることができる。図１２に示すように、微視的スケールでは、スクリーン表面に亘って、エタロン構造の層の被覆厚さを不均一とすることができる。反射される波長帯域が被覆厚さに関係するので、もし被覆層の厚さが不均一であれば、選択的に反射された違った可能性のある波長帯域も、スクリーンに亘る微視的スケールにおいて異なることが可能である。しかしながら、この差は、十分に小さいスケールでは肉眼で検出可能ではない。より大きな反射率の波長帯域の幅は、非常に好都合に非ＤＭＬＩ構造に匹敵する。ＤＭＬＩ構造は、光学エネルギーの単一帯域または複数帯域のいずれかを選択的に反射または透過するように構成できる。ＭＬＩの他の形態に対するＤＭＬＩの利点については、図１８Ｂの議論により以下で議論する。

有益な偏光フィルタリングは、スクリーンにおける直線偏光体で達成できる。投影機は、すべての基本色に対して望ましくは同じ方向に偏光させる。典型的な透過性の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）投影機は、この方法で偏光されず、１／２波長遅延版で緑色の偏光を回転させることにより変更できる。デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）投影機の場合には、３つの基本色を偏光させつつ、高い処理能力を維持するのに、偏光回復システムを使用できる。他の手法は、３つの全ての基本色に対し元々同一の偏光を有している液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）投影機を使用することである。

存在しうる従来の偏光体は、延伸したポリビニルアルコール（ＰＶＡ）で作った偏光性フィルムを含めることができ、そして１つの偏光の光を透過させ、一方で他の偏光の光を吸収するように染色する。ポリビニルアルコールは、通常、約０．００１インチの厚さである。片側または両側に、トリアセテート（ＣＴＡ）層またはセルロース・アセテート・ブチレート（ＣＡＢ）層が保護及び強化のために付加される。通常、これらの保護層は、それぞれ少なくとも０．００１インチの厚さである。「複屈折」は、材料の異なる方向に沿って異なった屈折率を呈する材料の特性である。スクリーンで使用されるプラスチックフィルムの材料で、適切な偏光を保持するために複屈折率を制御するのが望ましい。制御されない複屈折に対抗して、フィルムが、複屈折が投影機からの偏光方向の回転をもたらさないように指向される。他の方法は、極めて低い複屈折率を有するＣＴＡやＣＡＢなどの基板材料を使用することである。また、極めて低い複屈折率を有する特別な接着剤も使用できる。特に、二色性フィルタ前面の散乱体基板及び接着剤に複屈折を制御させることが望ましい。二色性フィルタのための基板及び二色性フィルタ後部の接着剤は、それらの後部材料を通り抜ける光が捨てられるので、複屈折を制御する必要はないであろう。

「消光比」とは、偏光軸が直角となるよう配置された２つの偏光板を通過した光の量を、偏光軸が平行となるよう配置された２つの偏光板を通過した光の量で除した値である。適当な消光比は、投影スクリーンに偏光体を含めることによって大きな利益を得るために受け入れることができる。サングラスや玩具のために作られる程度の低価格な偏光体は、本発明にとって十分である。

有益な偏光を供給する他の方法は、米国特許第5,739,296号明細書に記載された被覆のような偏光性被覆を使用することである。適当な偏光体は、プラスチックフィルムに直接、またはＭＬＩ被覆の上に堆積した偏光性被覆から作ることができるであろう。偏光性被覆を使用することは、偏光性被覆を含む偏光体を従来の偏光体よりも薄く、安くすることができ、また従来の偏光体よりも高角度でよく動作するので、有利である。

スクリーンでスペクトル選択性を得る他の方法は、波長の関数として偏光方向を制御できる位相リターダー（位相遅延手段）を使用することである。位相リターダーは、投影機に組み込むことができ、１つまたは多くの要素から成すことができる。赤色、緑色、及び青色の光が（例えば）垂直偏波になるように回転し、他の色の光が水平偏波になるように回転する場合、有益な偏光状態が得られる。スクリーンの偏光体は、赤色、緑色、及び青色の反射を選択的に可能にし、一方で他の色を吸収するように指向する。非偏光の周辺光は、コントラスト比と色が多層干渉被覆から得られるのと同様となるように、部分的に吸収される。この方法は、単独で、または多層干渉被覆と共に使用できる。位相リターダーは、さらにスペクトル選択性効果を変更または強化するために、スクリーンに組み込むことができる。

図１３を参照すると、本発明の有利な実施の形態が示されている。最上層３１はホログラフィを基に作られた散乱体被覆であって、ＣＴＡ３２に堆積されたものである。そして、この層は、低複屈折性透明接着剤によってほぼ平坦なスペクトル性能の偏光体３３に付着される。そして、偏光体３３は、低複屈折性透明接着剤の他の層により二色性フィルタ３４に付着される。二色性フィルタ３４は、通常、ポリエステル・テレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上にＳｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５からなるスパッタ被覆された層を含む。二色性フィルタ３４は黒色ＰＥＴフィルム３６に付着される。典型的な厚さは以下の通りである。即ち、０．００３インチの散乱体、０．００１インチの接着剤、０．００１インチの偏光体、０．００１インチの接着剤、０．００３インチのＰＥＴフィルム上の二色層、０．００１インチの接着剤、及び０．００１インチの黒色ＰＥＴである。全厚さは、約０．０１１インチで、容易にロール加工可能で、スクリーンに利用できるような充分な薄さである。

図１４を参照すると、コスト及び厚さの低減を特徴とする、本発明のさらに高度な形態の２つの例が示されている。図１４Ａでは、最上層は、ホログラフィを基に作られた散乱体被覆であって、偏光体４２上に直接堆積されたものである。二色性フィルタ４３は、吸収材料を含み、偏光体４２後部に直接堆積される。典型的な厚さは以下の通りである。即ち、０．００１インチよりはるかに薄い散乱体、０．００３インチの偏光体、０．００１インチよりはるかに薄い二色性被覆である。従って、全厚さは、約０．００３インチである。図１４Ｂでは、１つの埋め込み表面散乱体が含められている。図１５の高度な手法のいくつかを取り入れるだけで、他の組み合わせを実現できる。

図１５Ｂに示す構成は、最初に偏光体後部に散乱体を配置している。この構成は、周辺光には偏光体に部分的に吸収される前に散乱体から直接反射する機会がないので、より高い「コントラスト比改善」（ＣＲＩ）をもたらす。この実施例では、表面隆起は、依然として表面の眩しい光を防ぐのに使用される。埋め込み散乱体は、Ｘ−Ｙの非対称特性を有するバルク状または表面タイプとすることができる。

図１７Ａに示す構成は、選択的反射体として、多層で複数帯域で、単一のスタックＭＬＩを有利に組み合わせている。即ち、無光沢の表面埋め込み散乱体、従来型偏光体、未硬化または「ｂ−ステージ」状態で塗布されてから硬化された（以下では、「硬化ｂ−ステージ接着剤」と呼ぶ）接着剤である。

図１７Ｂに示す構成は、非対称の散乱パターンを有するＤＭＬＩ、偏光性被覆を含む偏光体、及び硬化ｂ−ステージ接着剤を有利に組み合わせている。エタロンタイプＭＬＩフィルタの使用により、別個の吸収材の必要性を排除でき、また、ＤＭＬＩ構造の利用により、埋め込み散乱体の必要性も排除できる。別個の吸収材及び埋め込み散乱体の排除により、接着層に対して、吸収材または埋め込み散乱体を隣接する構成部分にラミネートする必要性を排除することもできる。層及び構成部分の排除により、スクリーンをより薄くでき、より簡単にかつより少ない費用で作成できる。

図１７Ｃの構成は、図１７Ｂの無光沢基板を有するＤＭＬＩ構造、偏光性被覆から作成された偏光体、ｂ−ステージ接着剤、及び以下で説明されるような光成形散乱体を有利に組み合わせている。無光沢基板は、広範囲の構成とサイズで容易に適用可能であるので、望ましい。光成形散乱体を使用することは、図２３Ａ、図２３Ｂ、及び図２３Ｃに示すうちの一つの視覚パターンを可能にする。

図１７Ｄの構成は、無光沢の散乱体、従来型偏光体、及び非対称的に散乱するパターン化された散乱体を使用するＤＭＬＩ構造を含んでいる。従来型偏光体は、容易に利用可能であるので、いくつかの状況において有利に実現することができる。

図１７Ｅの構成は、散乱性基板、従来型偏光体、及び無光沢の散乱体を有するＤＭＬＩ構造を含んでいる。図１７Ｅの構成は、ＤＭＬＩ基板の散乱性基板により非対称の散乱を供給でき、前面散乱体のために容易に利用可能な無光沢の散乱体の使用を可能にするので、望ましい。図１７Ａ〜図１７Ｅの基板、散乱体、及び従来型偏光体は、容易に利用可能であり、よく知られた技法で製作できるので、使用するのに有利である。

図１７Ｆの構成は、１つの反射要素及び偏光体／散乱体として単一基板で形成される散乱性基板を使用するＤＭＬＩ構造を含んでいる。図１７Ｆの構成は、非常に薄く、他の構成より少ない接着層を有するので、望ましい。反射性の散乱性基板を使用することは、反射層の必要性を排除できるので、有利である。また、図１７Ｆの構成は、図１７Ｃの偏光体も使用できる。図１７Ｆの偏光体は、１つの接着層の必要性を排除するので、有利である。また、図１７Ｃの偏光体は、より簡単な製造工程で作ることができるので、有利である。

図１７Ａ〜図１７Ｆの構成のいずれもが、ｂ−ステージ接着剤の代わりに従来型の硬化接着剤を含むことができる。ｂ−ステージ接着剤の利点は、他の場所で述べている。従来型の硬化接着剤の利点は、より大きな商業的入手性である。

基板、ＭＬＩ及びＤＭＬＩ構造、埋め込み散乱体、接着層、そして偏光体の他の多くの組み合わせが可能である。上記の議論で指摘したように、いくつかの組み合わせの利用は、いくつかの層あるいは構成部分の省略を可能にすることができる。コスト、性能、製造容易性、材料の商業的入手性、及び他の考慮すべき事項に基づいて特定の組み合わせを選択できる。

本発明の１つの形態においては、狭帯域光源を使用することが有利である。その光源は、ガスまたは半導体ダイオード・レーザとすることができる。本発明の説明の大部分を通して、特定の波長は、光源を含むＵＨＰ電球を使用した特定の投影機の例に基づいていた。異なる光源が使用される場合、波長を適切に調整できる。特に、緑色の波長は約５２０ｎｍ付近のより純粋な緑色に移動できる。波長選択投影スクリーンの利用にふさわしい
典型的な投影機（ＵＨＰの黄色のピークを取り除く追加フィルタリングを有する）からの出力スペクトルを図１８に示す。ＵＨＰ電球は赤色光が弱い傾向にあるので、ＵＨＰ電球と他の狭帯域の赤色光源との組み合わせは有利である。赤色光を提供するのに多くのＬＥＤを使用できる。他の光源として、フィルタをかけたタングステンフィラメント電球が可能である。本発明によるハイコントラスト投影スクリーンの効果の測定にＣＲＩが使用できる。適度に狭帯域の投影光を用い、黄色光をフィルタ除去した典型的な超高圧（ＵＨＰ）水銀蒸気ランプ、典型的なハイコントラスト・スクリーンで広がり量に応じて約３．５から約４．５の範囲のＣＲＩ測定が必要である。ＣＲＩが４の場合、およそ垂直方向４５度掛ける水平方向６５度の典型的な広がり角（全角度で半分の強度）に対して妥当である。これらの数値は、白色スクリーンが１０対１のコントラスト比を有するような、よく照明された部屋に対応し、そのコントラスト比は画像を非常に見にくくする。この状況で、新しいシステムは、約４０対１にコントラスト比を改善し、そのコントラスト比は、前面投影システムにとって満足できるレベルである。暗い部屋においても、本発明は、依然として色の改善を提供し、スクリーンで反射し、壁で跳ね返った投影機の迷光のかなりの部分を吸収する。壁で反射する際には、光はかなり偏光性を解消されているので、スクリーンの偏光体は、コントラスト比の改善に依然として使用可能である。また、壁で反射する光は、かなり高角度に方向を変えられる。そのような高角度では、スクリーン誘電体被覆及び散乱体が、周辺光が観測者に返るのを回避するように構成及び配置されている。

図１９を参照すると、表示された色と示された対応波長を有するカラーチャートが示されている。図２０を参照すると、色の改善効果が示されている。「１」と記された三角形はビューソニック(Viewsonic)のＰＪ１０６０投影機（ハイコントラストのために偏光状態を変更し、典型的な設定を施している）による白色スクリーン上の色域である。「２」と記された三角形は、適度な狭帯域のＲＧＢフィルタを投影機出力に追加した以外は、同じ状況の色域を示す。「３」と記された三角形は、本発明による波長選択可能な投影スクリーンをさらに追加した色域を示す。この例では、狭帯域フィルタとスクリーンの追加により、色域において５３パーセントの改善をもたらす。

図２０は、本発明により、およそＵ’＝０．１８、Ｖ’＝０．１３からおよそＵ’＝０．２１、Ｖ’＝０．０８に青色ポイントが移動されたことを示す。この変化は、青色が紫がかった色になるずれを表している。青色を修正し、さらに大きいな色域を得るために、４３０から４５０ｎｍの範囲における反射を低減するのが有利である。この減少は、多層被覆の適切な構成、あるいは染色の利用で達成できる。青色の変化は、周辺光だけを反射する場合には、スクリーンの必要とする中間グレーまたはやや紫色がかった色を下げる傾向となるだろう。緑色の反射量の減少などの他の変化は、適切な周囲の色を維持するために有利であるだろう。

本発明によるハイコントラスト投影スクリーンは、コントラスト比をかなり増加させ、色を改善する。多層干渉被覆は、波長の選択におけるカットオン及びカットオフの鋭い傾斜を得るのに有利である。また、カットオンとカットオフに対する任意の位置でそれを行うことができる。この特徴は、より良好な色とコントラスト比のための調整を可能とする。染色などの着色手段は入出力光の角度に対する一様な無感応性を提供し、それらの角度を投影スクリーン環境に対し特に好都合にしている。

様々な方法が、干渉被覆上への高角度入射の光の効果を減少させるのに使用できる。１つの手法は、スクリーンの上の各位置において、その点での入射角を補償するような、前もってずらせた被覆を有するように、不均一にスクリーンを被覆することである。他の手法は、上記角度が、一定値のより近くで安定するように、スクリーンを曲げることである。よく知られた光源スペクトルパワー密度のランプが、要求される放射特性をもつ有色のスクリーンに合わせられることが好ましい。他の基本色の枠組みにより、フルカラーディスプレイを作成するのにＲＧＢ以外を使用できる。実際に、２つの基本色のシステムから多くの色を作成できる。他の手法は、モノクロ表示をするのに１つの色だけを使用することである。モノクロシステムは、二色性の、より少ない層で設計できるし、あるいはフルカラーシステムよりもコントラストを高めるように設計できる。

多層干渉被覆を利用する他の方法では、基板から被覆の薄片を取り除き、より小さい断片に粉砕し、それらを固着材に入れて塗装と成す方法を含む。この方法の利点は、スクリーンに亘って被覆の均等性が大いに改善されることと、内部の散乱体の排除を可能にするような干渉被覆薄片からの散乱性が追加されることである。

図２１Ａ及び図２１Ｂの反射パターンは、図２２及び図２３の図式のいくつかの特徴を示している。図２１Ａに示す反射パターンは、半円のローブを有し、光が一様にあらゆる方向に反射することを示している。図２１Ａのような反射パターンを有するスクリーンは、非常に広い視野角を有するが、周辺光によって部屋内で見ることが可能なくらいの充分な明るさが不足しがちである。図２１Ｂの細長いローブ２００をもった反射パターンを有するスクリーンは、ローブ１９８の軸２００に沿った所では非常に明るいが、非常に狭い視野角を有し、眩しく輝きやすい。

図２２の反射パターンは、水平な視覚領域２３８に亘って適切な明るさと、充分な視野角と、過度に眩しい光が存在しないような充分な散乱性の反射パターンを有する。

図２３Ａの反射パターンは、投影機１３０周辺の非視覚領域２４０よりも水平な視覚領域２３８の方により多くの光を反射する。

図２３Ｂの反射パターンは、観測者の上にスクリーンがある状況に対し有用である。図２３Ｃの反射パターンは、水平面において図２３Ｂの技法を使用し、図２３Ａの実施よりも大きな水平の視覚領域２４０を可能にする。

図２３Ａ、図２３Ｂ、及び図２３Ｃに示した視覚パターンは、図１８Ｃの光成形散乱体１８２のような光の散乱体を使用することによって作成できる。適当な光成形散乱体は、カリフォルニア州のフィジカル・オプティクス・コーポレーション・オブ・トーランス(Physical Optics Corporation of Torrance)（インターネット・アドレス：www.poc.com）からＬＳＤ（登録商標）光成形散乱体という登録商標で商業的に入手可能であり、またはミネソタ州セントポール(St. Paul)のスリーエム(3M)株式会社からヴィクイティ(Vikuity) （登録商標）画像強化フィルムという登録商標で商業的に入手可能であり、またはプリズム状スクリーン表面を有するものとして商業的に入手可能である。図２３Ａ、図２３Ｂ、及び図２３Ｃによる視覚パターンを有するスクリーンは、観測者がいる位置により多くの光を反射し、観測者がいない位置により少ない光を反射するので、有利である。

投影スクリーンに関する追加の情報は、本出願と同日に出願され、その全ての内容が引用例としてここに組み込まれている米国特許明細書に詳述されている。

この技術分野における当業者が、本発明の概念の数多くの利用やその変更を行うことができ、さらに本発明の概念から逸脱することなく、ここに開示された特定の装置及び技法からは逸脱できるということは、明白である。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神と適用範囲のみにより、ここに開示及び制限された装置及び技法に存在するかまたはそれに属する目新しい特徴と特徴の新規な組み合わせの各々及び全てを容認するものとして解釈される。

光学エネルギーに対する肉眼の感度の、波長の関数としてのグラフを示す。従来技術による３つの多層干渉フィルタの構成である。単一スタックの、多層、複数帯域の干渉フィルタである。典型的な多層被覆の表である。典型的な多層被覆の表である。２つの典型的な多層被覆に対する反射率の、波長の関数としてのグラフを示す。２つの典型的な多層被覆に対する反射率の、波長の関数としてのグラフを示す。多層で複数帯域のエタロン構成である。多層で複数帯域のエタロン構成の、典型的なものの表である。多層で複数帯域のエタロン構成と、多層で複数帯域の非エタロン構成に対する反射率の、波長の関数としてのグラフを示す。多層で複数帯域の非エタロン被覆の反射率に対する視角の効果のグラフを示す。本発明による投影スクリーン上に設置されたレンズの側面図である。マイクロレンズスクリーンの正面図である。散乱性の多層で複数帯域構成の断面図である。図１１の構成の一部の断面図である。前面表面散乱体のみを有する本発明による典型的な投影スクリーンの断面図である。簡易型の構成を有する本発明による典型的な投影スクリーンの断面図である。前面表面散乱体及び埋め込み散乱体の両方を有する本発明による典型的な投影スクリーンの断面図である。典型的な散乱体と典型的な接着剤層を含む構成の断面図である。図１５Ａの構成を提供する工程のブロック図である。典型的な散乱体と、ｂ−ステージ接着剤を含んだ典型的な接着剤層を含む構成の断面図とである。図１７Ａの構成を提供する工程のブロック図である。典型的な選択的反射性の投影スクリーンの断面図である。典型的な選択的反射性の投影スクリーンの断面図である。典型的な選択的反射性の投影スクリーンの断面図である。典型的な選択的反射性の投影スクリーンの断面図である。典型的な選択的反射性の投影スクリーンの断面図である。典型的な選択的反射性の投影スクリーンの断面図である。図１８Ｆの構成を提供する工程のブロック図である。フィルタをかけた投影光のスペクトルの、波長の関数としてのグラフを示す。色に対応する光学的波長に関するカラーチャートである。本発明で達成される改善性能を示すカラーチャートである。典型的な反射パターンである。典型的な反射パターンである。典型的な視覚パターンである。代案の視覚パターンの例である。代案の視覚パターンの例である。代案の視覚パターンの例である。

符号の説明

１１入力レンズ
１２出力レンズ
１３黒色フィルム
１４透明接着剤層
１５二色性フィルタ
１６透明接着剤層
１７偏光体
１８透明接着剤層
１９散乱体
３１最上層
３２ＣＴＡ
３３偏光体
３４二色性フィルタ
３６黒色ＰＥＴフィルム
４２偏光体
４３二色性フィルタ
１０２基板
１０４層
１０６基板
１０８層
１１０基板
１１２層
１１４基板
１１６、１２０、１２２層
１２４ローブ
１２８保護層
１３０投影機
１３２スクリーン
１３８散乱体
１４０、１４２感圧接着剤層
１４８、１５０散乱体
１５０無光沢基板
１５２選択的反射体
１５４反射層
１５８誘電体層
１６０ＤＭＬＩ構造
１６２偏光体
１６４前面散乱体
１６６偏光体
１６８基板
１７０偏光性被覆
１７４吸収基板
１７５選択的反射体
１７８散乱性基板
１８０スクラッチ傷
１８２光成形散乱体
１８４、１８６軸
１９４平面
１９８ローブ
２００軸
２０２散乱体
２１６バンプ
２１８偏光体／散乱体
２３６ローブ
２３８視覚領域
２４０非視覚領域（視覚領域）

Claims

輪郭を有する散乱性基板上に、高い屈折率（ｎ）の誘電体材料と低いｎの材料の層を、その層が散乱性の多層干渉構造を提供するための散乱性基板の輪郭にほぼ沿うように堆積する段階と、
他の基板上に、１つの直線偏光を有する光を透過させ、かつ第２の直線偏光を有する光を吸収させる偏光体を提供するための偏光性被覆を堆積する段階と、
散乱性の多層干渉構造と、無光沢の散乱体の第１の面のうち、少なくとも１つに未硬化の接着剤の第１の層を塗布する段階と、
未硬化の接着剤の第１の層を硬化させて、硬化した接着剤の第１の層を提供する段階と、
無光沢の散乱体の第２の面に、未硬化の接着剤の第２の層を塗布する段階と、
未硬化の接着剤の第２の層を硬化させて、硬化した接着剤の第２の層を提供する段階と、
前記散乱性の多層干渉構造、前記無光沢の散乱体、前記偏光体、及び前面散乱体をラミネートする段階と、を有し、
さらに、前記前面散乱体に対して垂直でないようなローブを有する散乱性パターンによって、前記前面散乱体が特徴付けられている投影スクリーンの製造方法。
交互層を堆積する段階は、さらに、
高いｎと低いｎの誘電体材料の交互層を堆積するに先立って、前記散乱性基板上に第１の反射層を堆積する段階と、
高いｎと低いｎの誘電体材料の交互層を堆積した後に、前記交互層上に第２の反射層を堆積する段階と、を有する請求項１に記載の投影スクリーンの製造方法。
第１の反射層と、
第２の反射層と、
各層が、隣接する層の材料とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる誘電体材料のほ
ぼ連続した層であって、第１の反射層と第２の反射層の間に配置され、前記光学デバイスの光出力が、複数の狭い波長帯域における波長をもつ光をその複数の波長帯域にない波長をもつ光よりも実質的に多く含むように構成及び配置されている層と、
を含む光学デバイス。
第１の反射層は、光出力が、複数の狭い波長帯域における波長をもつ反射光となるように、高度な反射性を有する請求項３に記載の光学デバイス。
前記第１の反射層がアルミニウムを含む請求項４に記載の光学デバイス。
光出力が複数の狭い波長帯域における波長をもった透過光を含むように、第１の反射層が部分的に反射性を有する請求項３に記載の光学デバイス。
第１の反射層が反射材料を含む基板を備えた請求項３に記載の光学デバイス。
第１の反射層が散乱体を含む請求項７に記載の光学デバイス。
第１の反射層がアルミニウムを含む請求項８に記載の光学デバイス。
第１の反射層が散乱体を含む請求項３に記載の光学デバイス。
デバイスには、幅、高さ、及び厚さがあり、その状況において幅と高さが７インチより大きい請求項３に記載の光学デバイス。
不規則面を有する光散乱性基板と、
基板上に配置された誘電体材料の層と、を有し、
前記層は、その層の表面が不規則となるように、散乱性基板の不規則面の輪郭にほぼ沿っている散乱性の光学デバイス。
各層が、隣接する層の材料とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなり、狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている請求項１２に記載の光学デバイス。
誘電体材料の層が第１の反射層と第２の反射層の間に存在するように、かつ第１の反射層が誘電体層と基板の間に存在するように位置付けられた第１の反射層及び第２の反射層をさらに含み、前記第１の反射層及び前記第２の反射層は、反射層の表面が不規則となるように、散乱性基板の不規則面の輪郭に沿っている請求項１３に記載の光学デバイス。
散乱性基板が反射性を有する請求項１２に記載の光学デバイス。
反射層の表面が不規則となるように、誘電体材料の層上に配置された反射層をさらに含む請求項１５に記載の光学デバイス。
基板表面は、１〜５マイクロメートルの範囲の振幅と、１０〜５０マイクロメートルの範囲の周期をもった不規則性を有する請求項１２に記載の光学デバイス。
前記層は、複数の波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている請求項１２に記載の光学デバイス。
不規則性で散乱性の第１の反射面と、
ギャップにより不規則性で散乱性の面と分離された第２の反射面と、を有し、
前記不規則性で散乱性の第１の反射面と、前記第２の反射面と、前記ギャップとは、狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている光学デバイス。
さらに誘電体材料の層を有し、
各層が、隣接する層の材料とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなり、
前記層は、その層の表面が不規則となるように、散乱性基板の不規則面の輪郭にほぼ沿っており、
前記不規則性で散乱性の第１の反射面と、前記第２の反射面と、前記誘電体材料の層とは、狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている請求項１９に記載の光学デバイス。
前記不規則性で散乱性の第１の反射面は、金属基板の表面である請求項１９に記載の光学デバイス。
前記金属基板がアルミニウムを含む請求項２１に記載の光学デバイス。
不規則性で散乱性で反射性の基板は、薄い反射性の被覆を含む請求項１９に記載の光学デバイス。
基板上に堆積されると共に、１つの偏光状態の光を選択的に吸収し、他の偏光状態の光を透過させるように構成及び配置された１〜１０マイクロメートルの範囲の厚さの偏光性被覆、
を備えた多層投影スクリーン
を有する投影システム。
複数の狭い波長帯域における波長をもつ光を偏光させるように構成及び配置されている投影機を、さらに有する請求項２４に記載の投影システム。
投影スクリーンは、誘電体材料の層をさらに有し、
各層が、隣接する層の材料とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなり、基板上に堆積され、
前記誘電体材料の層は、複数の狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている請求項２５に記載の投影システム。
前記基板は散乱性基板である請求項２６に記載の投影システム。
投影スクリーンは、さらに第１の反射層及び第２の反射層を含み、
誘電体材料の層は第１の反射層と第２の反射層の間に配置され、
第１、第２の反射層及び誘電体材料の層は、複数かつ所定の狭い非高調波波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように、かつ、その複数の波長帯域にない波長をもつ光が弱めあう干渉を起こすように構成及び配置されている、請求項２６に記載の投影システム。
前記誘電体層は、前記複数の波長帯域にない波長をもつ光を透過させるように構成及び配置され、
投影スクリーンは、前記複数の波長帯域にない波長をもつ光を吸収するための吸収層をさらに有する請求項２６に記載の投影システム。
第１の偏光状態及び第２の偏光状態は直線偏光である請求項２５に記載の投影スクリーン。
複数かつ所定の狭い非高調波波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置され、選択的反射デバイスを有する投影スクリーンであって、
前記選択的反射デバイスは、
基板と、
誘電体材料の連続した層のスタックと、を備え、
各層が、隣接する層の材料とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなり、
それらの層は基板上に堆積され、複数の狭い非高調波波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている、投影スクリーン。
１つの偏光状態に偏光したいくつかの波長を持つ光を透過し、かつ前記１つの偏光状態に偏光しない光を吸収するための偏光体をさらに有する請求項３１に記載の投影スクリーン。
前記層は反射しない光を透過するために構成及び配置され、透過した光を吸収するための吸収層をさらに有する請求項３１に記載の投影スクリーン。
前記選択的反射デバイスは、さらに第１の反射層及び第２の反射層を有し、前記誘電体材料の層は、第１の反射層と第２の反射層の間に配置され、前記選択的反射デバイスは、前記複数の狭い波長帯域の外側の波長をもつ光が弱めあう干渉を起こすように構成及び配置されている請求項３１に記載の投影スクリーン。
１つの偏光状態に偏光しかつ狭い波長帯域内に存在するいくつかの波長をもった光を透過し、かつ狭い波長帯域内に存在しないいくつかの波長をもった光を吸収するための偏光体をさらに含む請求項３４に記載の投影スクリーン。
前面散乱体をさらに含み、前記前面散乱体は、Ｘ方向とＹ方向とで非対称的に散乱するように構成及び配置される請求項３４に記載の投影スクリーン。
１つの偏光状態に偏光したいくつかの波長を持つ光を透過し、かつ前記１つの偏光状態に偏光しない光を吸収するための偏光体をさらに有する請求項３６に記載の投影スクリーン。
１つの偏光状態の光を透過し、かつ他の偏光状態の光を吸収するように構成及び配置された偏光体をさらに含む請求項３１に記載の投影スクリーン。
前面散乱体をさらに含み、前記前面散乱体は、Ｘ方向とＹ方向とで非対称的に散乱するように構成及び配置される請求項３８に記載の投影スクリーン。
ほぼ平面状の投影スクリーンであって、スクリーンによってなる平面に対し垂直でない軸をもったローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置された光学デバイスを、さらに有する請求項３８に記載の投影スクリーン。
前面散乱体をさらに含み、前記前面散乱体は、Ｘ方向とＹ方向とで非対称的に散乱するように構成及び配置される請求項３１に記載の投影スクリーン。
ほぼ平面状の投影スクリーンであって、スクリーンによってなる平面に対し垂直でない軸をもったローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置された光学デバイスを、さらに有する請求項３１に記載の投影スクリーン。
前記光学デバイスは、２つのローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置される請求項４２に記載の投影スクリーン。
前記光学デバイスは、スクリーンの平面に対して上下左右のいずれか１つの方向に傾斜した軸をもつローブを備えた光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置される請求項４２に記載の投影スクリーン。
所定の非高調波の複数の波長帯域における波長をもつ光の反射率がその所定の非高調波の複数の波長帯域にない波長をもつ光よりも充分大きくなるように、
選択的に光を反射する選択的反射デバイスと、
前記所定の複数の波長帯域における波長をもつ光を散乱させるための無光沢な表面の散乱体と、を有する多層投影スクリーン。
無光沢な表面の散乱体は、基板と無光沢な表面の散乱性の被覆とを有する請求項４５に記載の投影スクリーン。
無光沢な表面の散乱体は、前記選択的反射デバイスと偏光体の間に配置される請求項４５に記載の投影スクリーン。
無光沢な表面の散乱体は、選択的反射デバイスのための誘電体材料の層を含む基板であり、各層が、隣接する層の材料とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなる請求項４５に記載の投影スクリーン。
無光沢な表面の散乱体は、誘電体層のための基板であり、さらに、
他の基板上に配置された第１の反射層を有し、誘電体層は第１の反射層上に配置され、
前記誘電体層上に配置された第２の反射層をさらに有する請求項４８に記載の投影スクリーン。
未硬化の接着剤を投影スクリーンの第１の層に塗布する段階と、
前記接着剤を硬化させる段階と、
前記第１の層に投影スクリーンの第２の層をラミネートする段階と、
を有する多層投影スクリーンの製造方法。
未硬化の接着剤を１つの層に塗布する段階は、接着剤を選択的反射体に塗布することを含み、
前記選択的反射体は、複数の狭い波長帯域における波長をもつ光の反射率がその複数の狭い波長帯域にない波長をもつ光の反射率よりも充分大きくなるように構成及び配置されている、請求項５０に記載の投影スクリーンの製造方法。
未硬化の接着剤を前記選択的反射体に塗布する段階は、未硬化の接着剤を多層干渉フィルタに塗布すること含む請求項５１に記載の投影スクリーンの製造方法。
未硬化の接着剤を前記選択的反射体に塗布する段階は、未硬化の接着剤をエタロンデバイスに塗布すること含む請求項５１に記載の投影スクリーンの製造方法。
前記第２の層をラミネートする段階は、偏光体をラミネートすること含む請求項５１に記載の投影スクリーンの製造方法。
前記第２の層を付ける段階は、基板上に偏光性被覆を堆積させることを含む請求項５４に記載の投影スクリーンの製造方法。
第２の未硬化の接着剤からなる層を投影スクリーンの第２の層に塗布する段階と、
接着剤からなる第２の層を硬化させる段階と、をさらに有する請求項５０に記載の投影スクリーンの製造方法。
スクリーンによってなる平面に対し垂直でない軸をもったローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置された光学デバイスを有する、ほぼ平面状の投影スクリーン。
前記光学デバイスは、２つのローブによって特徴付けられる光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置される請求項５７に記載の投影スクリーン。
前記光学デバイスは、スクリーンの平面に対して上下左右のいずれか１つの方向に傾斜した軸をもつローブを備えた光反射パターンを、投影スクリーンにもたらすように構成及び配置される請求項５７に記載の投影スクリーン。
スクリーンのある位置で入力光を受け取るように構成及び配置され、前記入射光が前記位置でスクリーンの面に対しある角度で受け取られるようになっており、出力軸のまわりに分布した出力方向の列に沿う位置からの光を反射するようにさらに構成及び配置された投影スクリーンであって、前記出力軸は、前記面が単純な平面反射体である場合にもたらされるのとは異なった角度を前記面に対してなしている、投影スクリーン。
入力角度は垂直であり、出力角度は垂直以外の角度である請求項６０に記載の投影スクリーン。
入力角度は垂直ではなく、出力角度は垂直である請求項６０に記載の投影スクリーン。
第１の基板層上に誘電体材料の層を堆積し、その各層が、隣接する層の材料とは異なる屈折率（ｎ）をもつ材料からなるようにする段階と、
誘電体材料の層上に第１の反射層を堆積する段階と、を有する投影スクリーンの製造方法。
前記第１の基板上に前記誘電体材料の層を堆積するに先立って、前記第１の基板上に第２の反射層を堆積する段階をさらに有し、
第１の基板上へ堆積する段階は、第２の反射層上に誘電体材料の層を堆積することを含む請求項６３に記載の投影スクリーンの製造方法。
前記第１の基板層上に前記誘電体材料を堆積する段階は、誘電体材料の層を、反射面を有する基板上に堆積することを含む請求項６３に記載の投影スクリーンの製造方法。
前記第１の基板層上に前記誘電体材料を堆積する段階は、層を散乱性基板上に堆積することを含む請求項６３に記載の投影スクリーンの製造方法。
前記第１の基板上に前記誘電体材料の層を堆積するに先立って、前記基板上に第２の反射層を堆積する段階をさらに有し、
第１の基板上へ堆積する段階は、第２の反射層上に誘電体材料の層を堆積することを含む請求項６６に記載の投影スクリーンの製造方法。
前記第１の基板層上に前記誘電体材料を堆積する段階は、反射面を有する基板上に層を堆積することを含む請求項６７に記載の投影スクリーンの製造方法
ラミネートする段階は、
未硬化状態の接着剤を散乱性の層に塗布する段階と、
前記接着剤を硬化させる段階と、を含む請求項６８に記載の投影スクリーンの製造方法。
ラミネートする段階は、
未硬化状態の接着剤を散乱性の層に塗布する段階と、
前記接着剤を硬化させる段階と、を含む請求項６３に記載の投影スクリーンの製造方法。
第２の基板の１つの表面上に偏光層を堆積する段階と、
第２の基板の他の表面上に散乱層を堆積する段階と、
偏光層を反射層にラミネートする段階と、をさらに有する請求項６３に記載の投影スクリーンの製造方法。
投影スクリーンにおいて投影光及び周辺光を受け取る段階と、前記光を処理する段階と、狭いスペクトル帯域中に存在しない光の反射率に対応して少なくとも２つの狭いスペクトル帯域中に存在する光の部分を優先的に反射させる段階と、を有する方法であって、
前記処理する段階は、より高い屈折率及びより低い屈折率の材料の連続した層内で起こさせる方法。
前記光を処理する段階は、より高い屈折率及びより低い屈折率の材料の連続した層が第１及び第２の反射層の間に存在するように、かつ複数の狭い波長の帯域にない波長をもつ光が弱めあう干渉を起こすように構成及び配置された前記第１及び第２の反射層によって、光を反射させることを含む、請求項７２に記載の方法。
投影された光が、１つの直線偏光の光を他の直線偏光よりも充分多く有するように、投影機によって偏光させる段階と、
スクリーンが、充分な量の１つの直線偏光の光をより反射させ、かつ第２の直線偏光の光を吸収するように、スクリーンによって投影された光及び周辺光を偏光させる段階と、をさらに有する請求項７２に記載の方法。
複数の狭い波長の帯域における波長をもつ光をその複数の狭い帯域にない波長をもつ光よりも実質的に多く投影するように構成及び配置されている投影機により、光を投影する段階を、さらに有する請求項７２に記載の方法。