JP2006154443A - レーザ光用スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、滲みのない鮮明な画像を表示できるレーザ光用スクリーンを提供する。
【解決手段】 それぞれ光を拡散する拡散材が添加され、２次元に配置された複数の画素部２と、前記複数の画素部における各画素部の周囲に配置されて各画素部を互いに隔離する光吸収部３と、を備えることにより、前記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザプロジェクタなどから射出されたレーザ光により照射されて可視光の画像を表示するスクリーン（形状により表示器ともいえる）に関し、特にその画像表示における鮮明度の改善に関するものである。

通常のハロゲンランプを光源とするプロジェクタは、インコヒーレントな光を使用して画像を得るために、１画素あたりの光パワーはそんなに強くはなく、スクリーンにはエンボス加工をしているに過ぎず、ピントが合えば充分な解像度が得られる。

これに対し、レーザプロジェクタは、コヒーレントなレーザ光を使用して画像を得るために、エネルギー密度が高く、また１画素をレーザビームのスポットで描画する原理上、１画素あたりの光パワーは強く、通常のスクリーンや壁などでは光の滲みが発生し、コントラストを低下させ鮮明度を低下させる原因となっている。

また、レーザプロジェクタのカラー化には、光の三原色（赤、緑、青）のレーザを使用して、それぞれを変調後に同じ光路に合成して照射する方式がすでに実用化されている。

また、テキストや画像をスクリーンに鮮明に表示するため、画素と画素の間でレーザ光を遮断し黒部分を設けるレーザプロジェクタが提案されている（特許文献１）。

一方、青色発光ダイオードが市販されて、青色光を光源として、青色光を赤色、緑色に変換する材料を添加して白色光を作り出す、ダイオードに被せるキャップも市販されている。このキャップを被せたダイオードを用いれば、光の三原色のダイオードを使用せずともたった１種類のダイオードで白色光を作り出すことができる。この原理でカラーＬＥＤディスプレーも可能ではあるが、赤色、緑色ダイオードの方が青色ダイオードよりも安価なために光変換によるカラーＬＥＤディスプレーは実用化されていない。
特開２００２−２９６６７７号公報

前述のように、レーザプロジェクタでは、通常のスクリーンや壁などでは光の滲みが発生し、鮮明度が低下するという問題がある。また、前記特許文献１の提案では、鮮明度は改善できるものの、画像信号に同期してチョッパでレーザ光を機械的にオン、オフしているので、制御機構が複雑になるという問題がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、簡単な構成で、滲みのない鮮明な画像を表示できるレーザ光用スクリーンを提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、レーザ光用スクリーンを次の（１）ないし（１１）のとおりに構成する。

（１）レーザ光により走査されて可視光の画像を表示するスクリーンであって、
それぞれ光を拡散する拡散材が添加され、２次元に配置された複数の画素部と、
前記複数の画素部における各画素部の周囲に配置されて各画素部を互いに隔離する隔離部と、
を備えたレーザ光用スクリーン。

（２）前記（１）に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記隔離部は、光吸収体であるレーザ光用スクリーン。

（３）前記（１）に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記隔離部は、光反射体であるレーザ光用スクリーン。

（４）前記（１）に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記隔離部は、画素部側から光反射体と光吸収体が順に配置されたものであるレーザ光用スクリーン。

（５）前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記画素部は、球体であるレーザ光用スクリーン。

（６）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記各画素部に、前記添加材とともに、赤外線のレーザ光が照射されると第２次高調波を発光する波長変換材料を添加したレーザ光用スクリーン。

（７）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記各画素部に、前記拡散材とともに、青色、青紫色あるいは紫外線のレーザ光が照射されると白色光を発光する材料を添加したレーザ光用スクリーン。

（８）前記（７）に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
赤色，緑色，青色の光をそれぞれ発光する画素部が所要の２次元パターンに配置されるように、前記各画素部の上に、赤色，緑色，青色の各フィルタを配置したレーザ光用スクリーン。

（９）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
赤色，緑色，青色の光をそれぞれ発光する画素部が所要の２次元パターンに配置されるように、前記各画素部に、前記拡散材とともに、青色、青紫色あるいは紫外線のレーザ光が照射されると光の３源色である赤色，緑色，青色の光をそれぞれ発光する波長変換材料を添加したレーザ光用スクリーン。

（１０）前記（９）に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記波長変換材料の添加量を人間の比視感度を考慮して調整したレーザ光用スクリーン。

（１１）前記（８）または（９）に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
前記各画素部の開口率を、人間の比視感度を考慮して調整したレーザ光用スクリーン。

本発明によれば、簡単な構成で、滲みのない鮮明なモノクロまたはカラー画像を表示可能なレーザ光用スクリーンを提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は、実施例１である“レーザ光用スクリーン”の一部を拡大して示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線での断面図である。図１において、１はレーザ光用スクリーン、２は画素部、３は画素部２の周囲に配置され、画素部２を互いに隔離する光吸収部である。

光吸収部３は、金型により成型した、画素部形成個所に、図１（ｂ）に示すような凹部４を有する黒色のプラスチック板であり、画素部２も光吸収部３と同様のプラスチック材である。

光吸収体３の凹部（貫通する孔であってもよい）４に、光を拡散する拡散材を含むプラスチック材からなる画素部２を設けることにより、本実施例のレーザ光用スクリーンが得られる。貫通する孔の場合には、リアプロジェクションが可能となる。

凹部４に画素部２を設ける手法としては、光吸収部３であるプラスチック板に、画素部２を形成する液状のプラスチック材を塗布して凹部４に充填し硬化させる手法、あるいは光吸収部３であるプラスチック板に、画素部２を形成する液状のプラスチック材をスクリーン印刷法で印刷するなど適宜の手法を用いることができる。

このようにして形成されたレーザ光用スクリーン１を、適宜のレーザプロジェクタからの、画像信号で電気的にオン，オフされたレーザビームで走査することにより、所要のモノクロ画像を表示することができる。その際、レーザ光は、画素部２の拡散材により拡散されて画素部全体の輝度が平均化するとともに、光吸収部３で画素部周りの散乱光が吸収されるので、滲みのない鮮明な画像が表示できる。また、光の拡散により視野角が広く取れる。

また、スクリーンの画素数に合わせた変調をレーザで行えば、画質を劣化させることなく画素数を可変することができる。

なお、光吸収部は凹部のない平板状のプラスチック板あるいはプラスチックフィルムで形成してもよく、画素部はスクリーン印刷等で形成する。また、光吸収部は、金属板あるいは金属フィルムであってもよく、この場合は光吸収のために，黒色等光吸収効率の良いメッキを行う。

また、画素部の形状は、図２に示すように、円形であってもよい。

また、光吸収部がプラスチック材の場合は、各画素部を反射材で包囲すれば光吸収材のみを使用する場合に比べ入射した光の損失を防止することもできる。光反射材は金属の薄膜で構成でき、明るいスクリーンが実現できる。

また、各画素部に、拡散材とともに、赤外線のレーザ光が照射されると第２次高調波例えば緑色を発光する波長変換材料を添加しレーザ光の色を変換してもよい。

（変形）
本実施例の変形について説明する。本実施例では、レーザのスポット光による滲みを防止するためには画素間を光学的に遮断し、レーザのスポット光を画素内に閉じ込めている。レーザのスポット光が画素内に閉じ込められれば、コントラストは格段に向上し、鮮明度は向上する。

レーザのスポット光を画素内に閉じ込める手段として、次の３つの手法が有る。

第１に、本実施例のように、各画素部を光吸収材で包囲してしまう手法がある。光吸収材としては一般的に黒い色の材料が使用される。黒をくっきり見せるためには望ましい材料であるが、光の吸収にはある程度の深さ、幅が必要であり、このことは、開口率の問題となるので注意を要する。

第２に、各画素部を反射材で包囲する手法がある。各画素部を反射材で包囲すれば光吸収材を使用する場合に比べ入射した光の損失を防止することもできる。光反射材は金属の薄膜で構成できるので、光吸収材を使用する場合と比べ開口率を大きくとることができ、損失の低減効果と相まって明るいスクリーンが実現きる。

第３として、各画素を小さな球体あるいは粒子で構成する手法がある。球体にあるいは粒子に入射した光のうち、拡散されてあらゆる方向へ光の行路が変更されるが、空気との屈折率の関係から反射臨界角以下の光は球体あるいは粒子の表面で反射され内部へ戻ってくるため、他の球体あるいは粒子に入射する滲みは小さくなる。

以上、３つの手法を単独で使用するかあるいは組合せることによってレーザ光用の滲みのないスクリーンが実現できる。

（関連の技術）
プロジェクタの特徴は、画素数や画面の大きさが固定のディスプレー（プラズマ、エレクトロルミネッセンス、液晶、ブラウン管）と違い、画素数や画面の大きさを自由に変えれる点にある。市場の主流である液晶プロジェクタでは大きさを変えることはできても基本的に画素数は変えられない。擬似的に変えているだけであり、画質は劣化する。例えば、１０２４＊７３８の画素を持つ液晶ディスプレーを８００＊６００の解像度にすると画素数が整数倍あるいは整数分の１でないために文字等がきれいに描画できなくなるのはパソコンの液晶ディスプレーで容易に確認できる。

光源がレーザ１つで済めば、電子線をブラウン管表面に照射して、ブラウン管表面の蛍光体を発光させているテレビジョンと同じ原理でディスプレーを真空を用いることなく小型で軽量なプロジェクタを製造することができる。本発明では、スクリーンを工夫することによってこれを実現する。

スクリーンの裏面からレーザ光を照射し表面で画像を観るリアプロジェクション用スクリーンが可能であり、スクリーンの裏面に光反射シートを貼り付ければフロントプロジェクション用スクリーンが可能である。

店舗のガラス製のショーウィンドウに着脱可能なリアプロジェクション用スクリーンを貼り付けるだけで、広告を流すこともできる。単なるガラス窓に特別な改装を施さないで必要なときに簡単に映像を提供することができる。

また、単なる壁にフロントプロジェクション用スクリーンを貼り付ければそこに簡単に映像を映し出すことができるようになる。スクリーンは例えばシリコーンゴムを構造体としてその中に拡散材や波長変換材料を添加できるためにやわらかいスクリーンも可能である。当然、でこぼこがあっても曲面にでも使用できる。

図３は、実施例２である“レーザ光用スクリーン”の一部を拡大して示す図であり、（ａ）は画素部を方形とした例であり、（ｂ）は画素部を円形とした例であり、（ｃ）はＴＶと同様のパターンとした例である。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各画素部が、図示のように、所要の２次元パターンに配置されている。本実施例のレーザ光用スクリーンは、基本的には実施例１と同様に構成されているので、実施例１、その変形等の説明を援用し、ここでの詳しい説明は省略する。

Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素部は、拡散材とともに、青色、青紫色、紫外線のレーザ光の入射で白色光を生成する材料を添加して白色光を生成し、この白色光を赤色，緑色，青色の各フィルタにより色変換することにより実現する。これは白色のバックライトと液晶素子とカラーフィルタの組み合わせで実現されているカラー液晶ディスプレーと同じ原理である。

あるいは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素部は、拡散材とともに、入射したレーザ光を波長変換する材料を添加することによって光の３原色Ｒ、Ｇ、Ｂを生成する手法で実現してもよい。

人間の目には、同じパワーの光でも波長によって明るさに差が出る。これを比視感度（図４参照）という。緑色の光が最も明るく感じ、青や赤は暗く感じてしまう。そこで、この比視感度を考慮して、スクリーンにおける、光の３原色の各々の光量を調整すれば色の再現性に優れることになる。これは拡散材料とともに添加される波長変換材料の量の調整で実現できる。例えば、緑の画素の波長変換材料の量は少なく、青と赤の画素の波長変換材料の量は多くする
または、赤、緑、青色の発光部分である画素部の大きさで調整してもよい。例えば、赤と青の画素部は大きく、緑の画素部は小さくする。

以上説明したように、本実施例によれば、コントラストは格段に向上し、滲みのない鮮明なカラー画像が表示できる。また、光の拡散により視野角が広く取れる。

実施例１の構成を示す図 画素部が円形の例を示す図 実施例２の構成を示す図 比視感度を示す図

符号の説明

１ レーザ光用スクリーン
２ 画素部
３ 光吸収部

Claims (11)

1. レーザ光により走査されて可視光の画像を表示するスクリーンであって、
   それぞれ光を拡散する拡散材が添加され、２次元に配置された複数の画素部と、
   前記複数の画素部における各画素部の周囲に配置されて各画素部を互いに隔離する隔離部と、
   を備えたことを特徴とするレーザ光用スクリーン。
2. 請求項１に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   前記隔離部は、光吸収体であることを特徴とするレーザ光用スクリーン。
3. 請求項１に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   前記隔離部は、光反射体であることを特徴とするレーザ光用スクリーン。
4. 請求項１に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   前記隔離部は、画素部側から光反射体と光吸収体が順に配置されたものであることを特徴とするレーザ光用スクリーン。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   前記画素部は、球体であることを特徴とするレーザ光用スクリーン。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   前記各画素部に、前記添加材とともに、赤外線のレーザ光が照射されると第２次高調波を発光する波長変換材料を添加したことを特徴とするレーザ光用スクリーン。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   前記各画素部に、前記拡散材とともに、青色、青紫色あるいは紫外線のレーザ光が照射されると白色光を発光する材料を添加したことを特徴とするレーザ光用スクリーン。
8. 請求項７に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   赤色，緑色，青色の光をそれぞれ発光する画素部が所要の２次元パターンに配置されるように、前記各画素部の上に、赤色，緑色，青色の各フィルタを配置したことを特徴とするレーザ光用スクリーン。
9. 請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
   赤色，緑色，青色の光をそれぞれ発光する画素部が所要の２次元パターンに配置されるように、前記各画素部に、前記拡散材とともに、青色、青紫色あるいは紫外線のレーザ光が照射されると光の３源色である赤色，緑色，青色の光をそれぞれ発光する波長変換材料を添加したことを特徴とするレーザ光用スクリーン。
10. 請求項９に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
    前記波長変換材料の添加量を人間の比視感度を考慮して調整したことを特徴とするレーザ光用スクリーン。
11. 請求項８または９に記載のレーザ光用スクリーンにおいて、
    前記各画素部の開口率を、人間の比視感度を考慮して調整したことを特徴とするレーザ光用スクリーン。