JP2010197783A - Screen - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost, simply constituted screen which can be easily made large in size, and is configured to obtain bright, high-contrast images. <P>SOLUTION: The screen includes: a plurality of structures 13; a light-transmissive transmission layer 14; and a light-reflective reflection part 15. The structure 13 is constituted of an isorefractive material in which a refractive index with respect to first polarized light having a first polarizing direction is nearly equal to that of second polarized light having a second polarization direction vertical to the first polarization direction. The transmission layer 14 is constituted of a birefringent material in which a refractive index with respect to the first polarized light and a refractive index with respect to the second polarized light are different from each other. The refractive index of the structure 13 with respect to the first polarized light is made smaller than that of the transmission layer 14 with respect to the first polarized light, and a difference between the refractive index of the transmission layer 14 with respect to the first polarized light and the refractive index of the structure 13 with respect to the first polarized light is made larger than a difference between the refractive index of the transmission layer 14 with respect to the second polarized light and the refractive index of the structure 13 with respect to the second polarized light. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、スクリーン、特に、画像信号に応じた光を反射させることにより画像を表示するスクリーンの技術に関する。   The present invention relates to a technology for a screen, and more particularly, a screen that displays an image by reflecting light according to an image signal.

いわゆるフロント投写型のプロジェクターは、投写光を反射させる反射型のスクリーンと組み合わせて用いられる。室内照明による照明光などの外光が存在する環境下では、投写光とともにスクリーンで反射した外光が観察者の方向へ進行することにより、画像のコントラストが低下する場合がある。例えば、特許文献1には、外光の吸収、及び画像のコントラスト向上のための光吸収層を用いる技術が提案されている。特許文献2には、反射層及び光吸収層のパターンを設け、反射層により白色映像輝度を確保し、光吸収層により黒色映像輝度を確保することで画像のコントラストの向上を図る技術が提案されている。特許文献3には、投写光が持つ特定の波長領域の光を選択的に反射し、かつ外光と投写光との光線角度の違いを利用することにより輝度及びコントラストの向上を図る技術が提案されている。特許文献4には、液晶型のプロジェクターから投写される特定の偏光成分を透過させる偏光板を用いて、コントラストの向上を図る技術が提案されている。   A so-called front projection type projector is used in combination with a reflection type screen that reflects projection light. In an environment where external light such as illumination light from room lighting exists, the external light reflected by the screen together with the projection light travels in the direction of the observer, which may reduce the contrast of the image. For example, Patent Document 1 proposes a technique using a light absorbing layer for absorbing external light and improving image contrast. Patent Document 2 proposes a technique for improving the contrast of an image by providing a pattern of a reflection layer and a light absorption layer, ensuring white image luminance by the reflection layer, and ensuring black image luminance by the light absorption layer. ing. Patent Document 3 proposes a technique for improving brightness and contrast by selectively reflecting light in a specific wavelength region possessed by projection light and utilizing a difference in light beam angle between external light and projection light. Has been. Patent Document 4 proposes a technique for improving contrast by using a polarizing plate that transmits a specific polarization component projected from a liquid crystal projector.

特開平6−75302号公報JP-A-6-75302 特開2005−121964号公報JP 2005-121964 A 特開2005−115243号公報JP 2005-115243 A 特開平10−3125号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-3125

光吸収層により反射率を抑える場合、外光のみならず投写光の反射率も低下するため、画像の輝度が低下することとなる。スクリーンにおける光線角度の違いを利用する従来の技術では、ルーバーやプリズム等の微細構造を設けることとなる。スクリーンの全体について微細構造を形成することは困難であって、構造が複雑となるため高コストとなり、スクリーンの大型化も困難となる。また、偏光板を用いる場合も、スクリーンの全体に相当する面積の偏光板を形成することは非常に困難であって、複数の偏光板を貼り合わせることとなるため、コストが高くなるという難点がある。本発明は、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを提供することを目的とする。   When the reflectance is suppressed by the light absorption layer, the reflectance of not only the external light but also the projected light is lowered, and the luminance of the image is lowered. In the conventional technique using the difference in the light beam angle on the screen, a fine structure such as a louver or a prism is provided. It is difficult to form a fine structure for the entire screen, and the structure becomes complicated, resulting in high costs and an increase in the size of the screen. Also, in the case of using a polarizing plate, it is very difficult to form a polarizing plate having an area corresponding to the entire screen, and a plurality of polarizing plates are bonded together, which increases the cost. is there. It is an object of the present invention to provide a screen for obtaining a bright and high-contrast image with a simple configuration, low cost, easy enlargement of the screen.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスクリーンは、平面上に並列させた複数の構造体と、構造体へ入射する光を透過させる透過層と、透過層及び構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、構造体は、第1の偏光方向の第1偏光についての屈折率と、第1の偏光方向に垂直な第2の偏光方向の第2偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、透過層は、第1偏光についての屈折率と第2偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、構造体の第1偏光についての屈折率が、透過層の第1偏光についての屈折率より小さく、かつ、透過層の第1偏光についての屈折率と、構造体の第1偏光についての屈折率との差が、透過層の第2偏光についての屈折率と、構造体の第2偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a screen according to the present invention includes a plurality of structures arranged in parallel on a plane, a transmission layer that transmits light incident on the structure, a transmission layer, and a structure. A reflector that reflects light traveling through the interface of the body, and the structure has a refractive index of the first polarization in the first polarization direction and a second polarization perpendicular to the first polarization direction. The birefringence is configured using an isorefractive material having substantially the same refractive index for the second polarized light in the direction, and the transmission layer has different refractive indexes for the first polarized light and the second polarized light. The refractive index for the first polarization of the structure is smaller than the refractive index for the first polarization of the transmission layer, and the refractive index of the transmission layer for the first polarization The difference from the refractive index for the first polarization is related to the second polarization of the transmission layer. The refractive index of, being greater than the difference between the refractive index for the second polarization of the structure.

透過層及び構造体の界面へ臨界角以上の入射角で入射した光のうち、第1偏光の成分は、界面で全反射する。界面での全反射を利用して第1偏光の成分と第2偏光の成分とを分離させることにより、特定の偏光方向の偏光である投写光を、外光のうち投写光とは異なる偏光成分から分離させる。界面へ臨界角以下の入射角で入射した光は、界面を透過する。互いに異なる入射角の光同士を、界面での全反射を利用して分離させることにより、所定の角度範囲で進行させた投写光を、投写光とは異なる角度範囲で進行する外光とを分離させる。複数の構造体及び透過層による偏光選択と角度選択との両立を可能とすることで、簡易な構成により効率良く投写光を反射させるとともに、外光の反射を低減させることが可能となる。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを得られる。   Of the light incident on the interface between the transmission layer and the structure at an incident angle greater than the critical angle, the first polarized light component is totally reflected at the interface. By separating the first polarized light component and the second polarized light component using total reflection at the interface, the projection light that is polarized light in a specific polarization direction is converted into a polarized light component different from the projection light in the external light. Separate from. Light incident on the interface at an incident angle less than the critical angle passes through the interface. By separating light of different incident angles using total reflection at the interface, projection light traveling in a predetermined angle range is separated from external light traveling in an angle range different from the projection light Let By making both polarization selection and angle selection compatible with a plurality of structures and transmission layers, it is possible to efficiently reflect projection light and reduce external light reflection with a simple configuration. As a result, it is possible to obtain a screen for obtaining a bright and high-contrast image, with a simple structure and at a low cost, easily increasing the size of the screen.

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、界面で全反射した第1偏光の成分を反射させることが望ましい。これにより、第1偏光を射出するプロジェクターからの投写光を効率良く反射させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the reflecting portion reflects the component of the first polarized light that is totally reflected at the interface. Thereby, the projection light from the projector which inject | emits 1st polarized light can be reflected efficiently.

また、本発明の好ましい態様としては、界面を通過した第2偏光の成分を吸収する光吸収部を有することが望ましい。これにより、外光のうち、投写光とは異なる偏光成分である第2偏光の成分の反射を低減させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a light absorbing portion that absorbs the component of the second polarized light that has passed through the interface. Thereby, reflection of the component of the 2nd polarization | polarized-light component which is a polarization component different from projection light among external light can be reduced.

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、界面を通過した第2偏光の成分を反射させることが望ましい。これにより、第2偏光を射出するプロジェクターからの投写光を効率良く反射させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the reflecting portion reflects the component of the second polarized light that has passed through the interface. Accordingly, it is possible to efficiently reflect the projection light from the projector that emits the second polarized light.

また、本発明の好ましい態様としては、界面で全反射した第1偏光の成分を吸収する光吸収部を有することが望ましい。これにより、外光のうち、投写光とは異なる偏光成分である第1偏光の成分の反射を低減させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a light absorption part that absorbs the component of the first polarized light totally reflected at the interface. Thereby, reflection of the component of the 1st polarization | polarized-light component which is a polarization component different from projection light among external light can be reduced.

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、金属部材を用いて構成されることが望ましい。これにより、反射による偏光方向の回転を抑制可能とし、反射部で反射させた投写光を効率良くスクリーンから射出させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the reflecting portion is configured using a metal member. As a result, rotation of the polarization direction due to reflection can be suppressed, and the projection light reflected by the reflecting portion can be efficiently emitted from the screen.

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、反射させる光を散乱させる散乱構造を備えることが望ましい。反射部で反射した投写光を散乱させることで、スクリーンに像を表示させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the reflecting portion has a scattering structure that scatters the light to be reflected. An image can be displayed on the screen by scattering the projection light reflected by the reflecting portion.

さらに、本発明に係るスクリーンは、平面上に並列させた複数の構造体と、構造体へ入射する光を透過させる透過層と、透過層及び構造体の界面を経て進行する光を散乱させる散乱構造と、構造体を透過した光を吸収する光吸収部と、を有し、構造体は、第1の偏光方向の第1偏光についての屈折率と、第1の偏光方向に垂直な第2の偏光方向の第2偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、透過層は、第1偏光についての屈折率と第2偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、構造体の第1偏光についての屈折率が、透過層の第1偏光についての屈折率より小さく、かつ、透過層の第1偏光についての屈折率と、構造体の第1偏光についての屈折率との差が、透過層の第2偏光についての屈折率と、構造体の第2偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とする。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを得られる。   Furthermore, the screen according to the present invention includes a plurality of structures arranged in parallel on a plane, a transmission layer that transmits light incident on the structure, and scattering that scatters light traveling through the interface between the transmission layer and the structure. A structure and a light absorption part that absorbs light transmitted through the structure, the structure having a refractive index for the first polarization in the first polarization direction and a second perpendicular to the first polarization direction. The refractive index of the second polarized light in the polarization direction is substantially the same, and the transmission layer has a refractive index different from the refractive index of the first polarized light and the refractive index of the second polarized light. A birefringent material is used, the refractive index for the first polarization of the structure is smaller than the refractive index for the first polarization of the transmission layer, and the refractive index for the first polarization of the transmission layer and the structure The difference from the refractive index for the first polarization of the body is the second polarization of the transmission layer. The refractive index of about, being greater than the difference between the refractive index for the second polarization of the structure. As a result, it is possible to obtain a screen for obtaining a bright and high-contrast image, with a simple structure and at a low cost, easily increasing the size of the screen.

また、本発明の好ましい態様としては、界面は、平面に垂直な断面において二次曲線と略同じ形状をなし、散乱構造は、二次曲線の焦点位置を略中心として形成されることが望ましい。これにより、界面で全反射させた投写光を効率良く散乱させることができる。   As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the interface has substantially the same shape as the quadratic curve in a cross section perpendicular to the plane, and the scattering structure is formed with the focal position of the quadratic curve as a substantial center. Thereby, the projection light totally reflected at the interface can be efficiently scattered.

また、本発明の好ましい態様としては、透過層の第2偏光についての屈折率と、構造体の第2偏光についての屈折率とが略同じであることが望ましい。透過層及び構造体の界面へ入射した第2偏光の成分は、界面を直進して構造体へ進行する。これにより、界面で全反射させる第1偏光の成分と、第2偏光の成分とを分離させることができる。   As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the refractive index of the transmissive layer for the second polarized light and the refractive index of the structure for the second polarized light are substantially the same. The component of the second polarized light incident on the interface between the transmission layer and the structure travels straight through the interface and proceeds to the structure. As a result, the first polarized light component and the second polarized light component that are totally reflected at the interface can be separated.

また、本発明の好ましい態様としては、複数の構造体は、平面上の二次元方向へアレイ状に配置されることが望ましい。これにより、二次元方向についての偏光選択と角度選択とを可能とし、さらに高いコントラストを得ることができる。   As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the plurality of structures are arranged in an array in a two-dimensional direction on a plane. Thereby, it is possible to select the polarization and angle in the two-dimensional direction, and to obtain a higher contrast.

さらに、本発明に係るスクリーンは、平面上に並列させた複数の構造体と、構造体へ入射する光を透過させる透過層と、透過層及び構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、構造体は、第1の偏光方向の第1偏光についての屈折率と、第1の偏光方向に垂直な第2の偏光方向の第2偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、透過層は、第1偏光についての屈折率と第2偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、構造体の第1偏光についての屈折率が、透過層の第1偏光についての屈折率より小さく、かつ、透過層の第1偏光についての屈折率と、構造体の第1偏光についての屈折率との差が、透過層の第2偏光についての屈折率と、構造体の第2偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とする。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを得られる。   Furthermore, the screen according to the present invention includes a plurality of structures arranged in parallel on a plane, a transmission layer that transmits light incident on the structure, and reflection that reflects light traveling through the interface between the transmission layer and the structure. And the structure has a refractive index for the first polarized light in the first polarization direction and a refractive index for the second polarized light in the second polarization direction perpendicular to the first polarization direction. The transmission layer is configured using different birefringent materials, the transmission layer is configured using an isorefractive material in which the refractive index for the first polarized light and the refractive index for the second polarized light are substantially the same, and The refractive index for one polarization is smaller than the refractive index for the first polarization of the transmissive layer, and the difference between the refractive index for the first polarization of the transmissive layer and the refractive index for the first polarization of the structure is: The refractive index for the second polarization of the transmission layer and the second polarization of the structure. Wherein the greater than the difference between the refractive index. As a result, it is possible to obtain a screen for obtaining a bright and high-contrast image, with a simple structure and at a low cost, easily increasing the size of the screen.

本発明の実施例1に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。It is sectional drawing which represented typically the screen which concerns on Example 1 of this invention. 複数の構造体を模式的に表した斜視図である。It is a perspective view showing a plurality of structures typically. Z軸に略平行に進行した光の振る舞いを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the behavior of the light which advanced substantially parallel to the Z-axis. Z軸に対して斜めに進行した光の振る舞いを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the behavior of the light which advanced diagonally with respect to the Z-axis. 反射部に散乱構造を設けたスクリーンの断面図である。It is sectional drawing of the screen which provided the scattering structure in the reflection part. 本発明の実施例2に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。It is sectional drawing which represented typically the screen which concerns on Example 2 of this invention. 複数の構造体を模式的に表した斜視図である。It is a perspective view showing a plurality of structures typically. 実施例2の比較例について説明する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a comparative example of Example 2. FIG. Z軸に略平行に進行した光の振る舞いを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the behavior of the light which advanced substantially parallel to the Z-axis. Z軸に対して斜めに進行した光の振る舞いを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the behavior of the light which advanced diagonally with respect to the Z-axis. 変形例に係る複数の構造体を模式的に表した斜視図である。It is a perspective view showing a plurality of structures concerning a modification typically. 本発明の実施例3に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。It is sectional drawing which represented typically the screen which concerns on Example 3 of this invention. 散乱構造の好ましい大きさについて説明する図である。It is a figure explaining the preferable magnitude | size of a scattering structure. 本発明の実施例4に係るスクリーンを模式的に表した断面図である。It is sectional drawing which represented typically the screen which concerns on Example 4 of this invention.

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係るスクリーン10を模式的に表した断面図である。スクリーン10は、不図示のプロジェクターからの投写光を反射させる反射型のスクリーンである。基材11は、スクリーン10の各構成を支持する板状部材である。光吸収部12は、基材11上の全体に設けられている。光吸収部12は、入射した光を吸収する。光吸収部12は、光吸収材料、例えば、光吸収性樹脂を用いて構成されている。構造体13は、山型の断面形状をなしている。構造体13は、等屈折性材料により構成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a screen 10 according to the first embodiment of the present invention. The screen 10 is a reflective screen that reflects projection light from a projector (not shown). The base material 11 is a plate-like member that supports each configuration of the screen 10. The light absorption unit 12 is provided on the entire substrate 11. The light absorption unit 12 absorbs incident light. The light absorption part 12 is comprised using light absorption material, for example, light absorption resin. The structure 13 has a mountain-shaped cross-sectional shape. The structure 13 is made of an isorefractive material.

図2は、複数の構造体13を模式的に表した斜視図である。複数の構造体13は、特定の方向へ並列させて配置されている。ここで、複数の構造体13を並列させる方向をX軸方向とする。複数の構造体13が配置された平面上において、X軸方向に垂直な方向を、Y軸方向とする。また、X軸方向及びY軸方向に垂直な方向を、Z軸方向とする。各構造体13は、Y軸方向に長い柱形状をなしている。図1に示すスクリーン10の断面は、XZ断面である。構造体13のX軸方向についての幅は、スクリーン10上に表示される一画素の幅より小さいことが望ましく、例えば、数十から数百μm程度とする。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the plurality of structures 13. The plurality of structures 13 are arranged in parallel in a specific direction. Here, the direction in which the plurality of structures 13 are arranged in parallel is defined as the X-axis direction. A direction perpendicular to the X-axis direction on the plane on which the plurality of structures 13 are arranged is defined as a Y-axis direction. A direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction is taken as a Z-axis direction. Each structure 13 has a long column shape in the Y-axis direction. The cross section of the screen 10 shown in FIG. 1 is an XZ cross section. The width of the structure 13 in the X-axis direction is preferably smaller than the width of one pixel displayed on the screen 10, for example, about several tens to several hundreds μm.

透過層14は、複数の構造体13に対して光が入射する側に設けられている。透過層14は、構造体13へ入射する光を透過させる。透過層14は、複屈折性材料により構成されている。反射部15は、互いに隣り合う構造体13同士の谷間であって、光吸収部12上に設けられている。反射部15は、入射する光を反射させる。反射部15は、高反射性材料により構成されている。光吸収部12上のうち、反射部15が設けられた部分以外の部分には、構造体13と同一の部材で構成された層16が設けられている。なお、反射部15は、反射による偏光方向の回転を抑制可能であることが望ましく、高反射部材として例えば金属部材を用いることが望ましい。これにより、反射部15で反射させた投写光を効率良くスクリーン10から射出させることが可能となる。   The transmissive layer 14 is provided on the light incident side with respect to the plurality of structures 13. The transmissive layer 14 transmits light incident on the structure 13. The transmission layer 14 is made of a birefringent material. The reflection part 15 is a valley between adjacent structures 13 and is provided on the light absorption part 12. The reflector 15 reflects incident light. The reflector 15 is made of a highly reflective material. On the light absorbing portion 12, a layer 16 made of the same member as the structural body 13 is provided in a portion other than the portion where the reflecting portion 15 is provided. In addition, it is desirable for the reflection part 15 to be able to suppress the rotation of the polarization direction due to reflection, and it is desirable to use, for example, a metal member as the highly reflective member. As a result, the projection light reflected by the reflecting portion 15 can be efficiently emitted from the screen 10.

ここで、第1の偏光方向の第1偏光がs偏光、第1の偏光方向に垂直な第2の偏光方向の第2偏光がp偏光であるとする。透過層14は、複屈折性材料により構成され、s偏光についての屈折率ne1と、p偏光についての屈折率no1とが異なる(ne1≠no1)。構造体13は、等屈折性材料により構成され、s偏光についての屈折率ne2と、p偏光についての屈折率no2とが同じである(ne2=no2)。また、構造体13のs偏光についての屈折率ne2は、透過層14のs偏光についての屈折率ne1より小さい(ne2<ne1)とする。透過層14のp偏光についての屈折率no1と、構造体13のp偏光についての屈折率no2とは、略同じ(no1≒no2)とする。 Here, it is assumed that the first polarization in the first polarization direction is s-polarization and the second polarization in the second polarization direction perpendicular to the first polarization direction is p-polarization. Transmitting layer 14 is formed of a birefringent material, the refractive index n e1 for s-polarized light, and a refractive index n o1 for p-polarized light different (n e1n o1). The structure 13 is made of an isorefractive material, and the refractive index n e2 for s-polarized light is the same as the refractive index n o2 for p-polarized light (n e2 = n o2 ). In addition, the refractive index n e2 for the s-polarized light of the structure 13 is smaller than the refractive index n e1 for the s-polarized light of the transmission layer 14 (n e2 <n e1 ). The refractive index n o1 for p-polarized light transmission layer 14, the refractive index n o2 for p-polarized light of the structure 13, is substantially the same (n o1n o2).

複屈折性材料としては、例えば、Dejima Optical Films社のLiquid Crystalline Polymerフィルム(異常光についての屈折率n=1.66、常光についての屈折率n=1.51)を用いる。等屈折性材料としては、例えば、TAC(Tri−Acetyl Cellulose、n=1.52)を用いる。複屈折性材料としては、例えば、重合性液晶からなるフィルムを用いても良い。なお、透過層14のp偏光についての屈折率no1と、構造体13のp偏光についての屈折率no2とは、差が例えば0.01程度ある場合は、略同じとみなすことができる。 As the birefringent material, for example, a Liquid Crystalline Polymer film (refractive index n e = 1.66 for extraordinary light, refractive index n o = 1.51 for ordinary light) manufactured by Dejima Optical Films is used. The equal refractive material, e.g., TAC (Tri-Acetyl Cellulose, n o = 1.52) is used. As the birefringent material, for example, a film made of a polymerizable liquid crystal may be used. Incidentally, the refractive index n o1 for p-polarized light transmission layer 14, the refractive index n o2 for p-polarized light of the structure 13, if the difference there is for example the degree 0.01, can be regarded as substantially the same.

図3は、Z軸に略平行に進行してスクリーン10へ入射した投写光及び外光の振る舞いを説明する断面図である。プロジェクターからは、s偏光である投写光L2が投写されるものとする。なお、透過層14への入射によるs偏光とp偏光との屈折角の差は微小であるため、屈折によって生じるs偏光とp偏光との光線の分離については図示しないものとする。   FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the behavior of the projection light and the external light that have traveled substantially parallel to the Z axis and entered the screen 10. It is assumed that projection light L2 that is s-polarized light is projected from the projector. Since the difference in refraction angle between s-polarized light and p-polarized light due to incidence on the transmissive layer 14 is very small, the separation of light rays between s-polarized light and p-polarized light caused by refraction is not shown.

s偏光については、構造体13と透過層14とで屈折率差が生じる。Z軸に略平行に進行し、透過層14及び構造体13の界面へ臨界角以上の入射角で入射した投写光L2は、その屈折率差により、界面で全反射する。反射部15は、透過層14から直接反射部15へ入射した光の他、界面で一回又は複数回全反射した投写光L2を反射させる。これにより、スクリーン10は、投写光L2を効率良く反射させる。投写光L2の偏光軸と透過層14の遅延軸とを一致させることにより、偏光状態を変化させずに投写光L2を透過層14へ透過させ、スクリーン10から効率良く投写光L2を射出させることができる。   For s-polarized light, a difference in refractive index occurs between the structure 13 and the transmission layer 14. The projection light L2 that travels substantially parallel to the Z-axis and enters the interface between the transmission layer 14 and the structure 13 at an incident angle greater than the critical angle is totally reflected at the interface due to the difference in refractive index. The reflection unit 15 reflects the projection light L2 that is totally reflected once or a plurality of times at the interface, in addition to the light directly incident on the reflection unit 15 from the transmission layer 14. Thereby, the screen 10 reflects the projection light L2 efficiently. By making the polarization axis of the projection light L2 coincide with the delay axis of the transmission layer 14, the projection light L2 is transmitted to the transmission layer 14 without changing the polarization state, and the projection light L2 is efficiently emitted from the screen 10. Can do.

p偏光については、構造体13と透過層14とで屈折率差が殆ど生じない。Z軸に略平行に進行した外光のうちのp偏光成分L1は、透過層14及び構造体13の界面を直進する。界面を通過し、構造体13及び層16を透過したp偏光成分L1は、光吸収部12へ吸収される。これにより、スクリーン10は、投写光L2とは異なる偏光成分であるp偏光成分L1の反射を低減させることができる。スクリーン10は、界面でのs偏光の全反射を利用することで、特定の偏光方向の偏光である投写光を、外光のうち投写光とは異なる偏光成分を分離させる。外光のうち投写光とは異なる偏光成分の反射を低減させることにより、コントラストを最大2倍にまで向上させることができる。   For p-polarized light, there is almost no difference in refractive index between the structure 13 and the transmission layer 14. The p-polarized light component L1 out of the external light traveling substantially parallel to the Z axis travels straight through the interface between the transmission layer 14 and the structure 13. The p-polarized component L1 that has passed through the interface and transmitted through the structure 13 and the layer 16 is absorbed by the light absorption unit 12. Thereby, the screen 10 can reduce reflection of the p-polarized light component L1, which is a polarized light component different from the projection light L2. The screen 10 uses the total reflection of s-polarized light at the interface to separate projection light that is polarized light in a specific polarization direction from polarized light components different from the projection light in the external light. By reducing the reflection of the polarized light component different from the projection light in the external light, the contrast can be improved up to twice as much.

図4は、Z軸に対して斜めに大きく傾けられた方向へ進行してスクリーン10へ入射した外光の振る舞いを説明する断面図である。透過層14及び構造体13の界面へ臨界角以下の入射角で入射した外光L3は、p偏光成分、s偏光成分のいずれも界面を通過する。界面を通過し、構造体13及び層16を透過した外光L3は、光吸収部12へ吸収される。スクリーン10は、互いに異なる角度範囲の光同士を、界面での全反射を利用して分離させることで、スクリーン10に対して垂直に近い角度範囲で進行させた投写光と、投写光とは異なる角度範囲で進行する外光とを分離させる。   FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the behavior of external light that travels in a direction that is greatly inclined obliquely with respect to the Z axis and enters the screen 10. The external light L3 that has entered the interface between the transmission layer 14 and the structure 13 at an incident angle equal to or less than the critical angle passes through both the p-polarized component and the s-polarized component. The external light L3 that has passed through the interface and transmitted through the structure 13 and the layer 16 is absorbed by the light absorption unit 12. The screen 10 separates light in different angle ranges using total reflection at the interface, so that the projection light that has traveled in an angle range near to the screen 10 is different from the projection light. Separates external light traveling in an angular range.

スクリーン10は、複数の構造体13及び透過層14による偏光選択と角度選択との両立を可能とすることで、簡易な構成により効率良く投写光を反射させるとともに、外光の反射を低減させることが可能となる。スクリーン10は、偏光板を不要とすることで、大型化を容易にできる。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーン10の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得られるという効果を奏する。   The screen 10 enables both the selection of polarization and the angle selection by the plurality of structures 13 and the transmission layer 14 to efficiently reflect the projection light with a simple configuration and reduce the reflection of external light. Is possible. The screen 10 can be easily enlarged by eliminating the need for a polarizing plate. Thereby, it is easy to increase the size of the screen 10 at a low cost with a simple configuration, and it is possible to obtain a bright and high-contrast image.

スクリーン10は、透過層14のp偏光についての屈折率no1と、構造体13のp偏光についての屈折率no2とが略同じである場合に限られない。スクリーン10は、少なくとも、透過層14のs偏光についての屈折率ne1と、構造体13のs偏光についての屈折率ne2との差が、透過層14のp偏光についての屈折率no1と、構造体13のp偏光についての屈折率no2との差よりも大きければ良いものとする。 The screen 10 is not limited to the case where the refractive index no1 for the p-polarized light of the transmission layer 14 and the refractive index no2 for the p-polarized light of the structure 13 are substantially the same. Screen 10, at least, a refractive index n e1 for s-polarized light transmitting layer 14, the difference between the refractive index n e2 for s-polarized light of the structure 13, the refractive index n o1 for p-polarized light transmitting layer 14 The difference between the structure 13 and the refractive index no2 for the p-polarized light is sufficient .

スクリーン10は、第1の偏光方向の第1偏光をp偏光、第2の偏光方向の第2偏光をs偏光として構成しても良い。この場合、プロジェクターからは、p偏光である投写光を投写させる。スクリーン10は、スクリーン10に対して垂直に近い角度範囲の投写光を効率良く反射可能とする場合に限られず、一定の角度範囲の投写光を効率良く反射可能な構成であれば良く、適宜変形しても良い。   The screen 10 may be configured such that the first polarization in the first polarization direction is p-polarization and the second polarization in the second polarization direction is s-polarization. In this case, projection light that is p-polarized light is projected from the projector. The screen 10 is not limited to being able to efficiently reflect projection light in an angle range near to the screen 10, but may be any configuration as long as it can efficiently reflect projection light in a certain angle range. You may do it.

スクリーン10は、図5に断面図を示すように、反射部15の表面に散乱構造17を設けても良い。散乱構造17は、反射させる光を散乱させる。散乱構造17は、反射部15の表面に微細な凹凸を施すことにより形成される。反射部15で反射した投写光を散乱させることで、スクリーン10に像を表示させることができる。   As shown in the sectional view of FIG. 5, the screen 10 may be provided with a scattering structure 17 on the surface of the reflecting portion 15. The scattering structure 17 scatters the light to be reflected. The scattering structure 17 is formed by providing fine irregularities on the surface of the reflecting portion 15. An image can be displayed on the screen 10 by scattering the projection light reflected by the reflecting portion 15.

図6は、本発明の実施例2に係るスクリーン20を模式的に表した断面図である。図7は、複数の構造体22を模式的に表した斜視図である。本実施例に係るスクリーン20は、界面を通過した光を反射させ、界面で全反射した光を吸収することを特徴とする。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。反射部21は、基材11上の全体に設けられている。構造体22は、二等辺三角形の断面形状をなしている。構造体22は、等屈折性材料により構成されている。複数の構造体22は、X軸方向へ並列させて配置されている。また、各構造体22は、Y軸方向に長い三角柱形状をなしている。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the screen 20 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view schematically showing a plurality of structures 22. The screen 20 according to the present embodiment is characterized in that it reflects light that has passed through the interface and absorbs light that has been totally reflected at the interface. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The reflecting portion 21 is provided on the entire base material 11. The structure 22 has an isosceles triangular cross-sectional shape. The structure 22 is made of an isorefractive material. The plurality of structures 22 are arranged in parallel in the X-axis direction. Each structure 22 has a triangular prism shape that is long in the Y-axis direction.

透過層23は、複数の構造体22に対して光が入射する側に設けられている。透過層23は、複屈折性材料により構成されている。光吸収部24は、互いに隣り合う構造体22同士の谷間に充填させて設けられている。複数の構造体22と反射部21との間には、構造体22と同一の部材で構成された層25が設けられている。   The transmissive layer 23 is provided on the light incident side with respect to the plurality of structures 22. The transmission layer 23 is made of a birefringent material. The light absorbing portion 24 is provided by being filled in the valleys between the adjacent structures 22. A layer 25 made of the same member as that of the structure 22 is provided between the plurality of structures 22 and the reflection portion 21.

図8は、本実施例の比較例として、実施例1のスクリーン10(図1参照)に本実施例で説明する構造体22及び透過層23を適用する場合の断面図である。二等辺三角形の断面形状をなす構造体22を用いる場合、構造体22と透過層23と界面での全反射を繰り返すごとに、界面に対する投写光の入射角は徐々に小さくなる。界面に対する入射角が臨界角以下となると、投写光は、界面を通過する。投写光の一部は、構造体22及び層16を透過した後、光吸収部12へ吸収されることとなる。このため、画像の輝度の低下が生じる場合がある。   FIG. 8 is a cross-sectional view in the case where the structure 22 and the transmissive layer 23 described in the present embodiment are applied to the screen 10 of the first embodiment (see FIG. 1) as a comparative example of the present embodiment. When the structure 22 having an isosceles triangular cross-sectional shape is used, the incident angle of the projection light with respect to the interface gradually decreases as the total reflection at the interface between the structure 22 and the transmission layer 23 is repeated. When the incident angle with respect to the interface becomes equal to or smaller than the critical angle, the projection light passes through the interface. A part of the projection light passes through the structure 22 and the layer 16 and is then absorbed by the light absorption unit 12. For this reason, the luminance of the image may be reduced.

図9は、Z軸に略平行に進行して、本実施例に係るスクリーン20へ入射した投写光及び外光の振る舞いを説明する断面図である。構造体22の屈折率及び透過層23の屈折率は、実施例1の場合と同様に設定されているとする。本実施例のスクリーン20は、プロジェクターからの投写光L4が、第2偏光であるp偏光とする。Z軸に略平行に進行し、透過層23及び構造体22の界面へ入射した投写光L4は、界面を通過する。反射部21は、界面を通過し、構造体22及び層25を透過した投写光L4を反射させる。   FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the behavior of projection light and external light that have traveled substantially parallel to the Z axis and entered the screen 20 according to the present embodiment. Assume that the refractive index of the structure 22 and the refractive index of the transmission layer 23 are set in the same manner as in the first embodiment. In the screen 20 of the present embodiment, the projection light L4 from the projector is p-polarized light that is the second polarized light. The projection light L4 that travels substantially parallel to the Z axis and enters the interface between the transmission layer 23 and the structure 22 passes through the interface. The reflection unit 21 reflects the projection light L4 that has passed through the interface and transmitted through the structure 22 and the layer 25.

Z軸に略平行に進行した外光のうちの第1偏光成分であるs偏光成分L5は、透過層23及び構造体22の界面で全反射する。s偏光成分L5の一部は、界面のうち光吸収部24に近い位置で全反射した後、光吸収部24へ吸収される。また、s偏光成分L5の一部は、界面における一回又は複数回の全反射により界面に対する入射角が臨界角以下となり、界面を通過する。構造体22及び層25を透過したs偏光成分L5の一部は、反射部21で反射した後、光吸収部24へ吸収される。これにより、スクリーン20は、投写光L4とは異なる偏光成分であるs偏光成分L5の反射を低減させることができる。スクリーン20は、界面でのs偏光の全反射を利用することで、特定の偏光方向の偏光である投写光を、外光のうち投写光とは異なる偏光成分を分離させる。   Of the external light that has traveled substantially parallel to the Z axis, the s-polarized light component L5 that is the first polarized light component is totally reflected at the interface between the transmission layer 23 and the structure 22. A part of the s-polarized component L5 is totally reflected at a position close to the light absorption unit 24 in the interface and then absorbed by the light absorption unit 24. Further, a part of the s-polarized component L5 passes through the interface because the incident angle with respect to the interface becomes a critical angle or less due to one or more total reflections at the interface. A part of the s-polarized component L5 that has passed through the structure 22 and the layer 25 is reflected by the reflection unit 21 and then absorbed by the light absorption unit 24. Thereby, the screen 20 can reduce the reflection of the s-polarized component L5, which is a polarized component different from the projection light L4. The screen 20 uses the total reflection of s-polarized light at the interface to separate projection light that is polarized light in a specific polarization direction from polarized light components different from the projection light in the external light.

図10は、Z軸に対して斜めに大きく傾けられた方向へ進行してスクリーン20へ入射した外光の振る舞いを説明する断面図である。透過層23及び構造体22の界面へ臨界角以下の入射角で入射した外光L6は、p偏光成分、s偏光成分のいずれも界面を通過する。界面を通過し、構造体22及び層25を透過した外光L6の一部は、反射部21で反射した後、光吸収部24へ吸収される。なお、外光L5、L6の一部は、反射部21で反射した後、光吸収部24へ入射せず、スクリーン20から射出することとなる。この場合、スクリーン20から射出する外光L5、L6は、投写光L4とは異なる方向へ進行することとなるため、画像のコントラスト低下への影響を少なくできる。   FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the behavior of external light that travels in a direction that is greatly inclined obliquely with respect to the Z axis and enters the screen 20. The external light L6 incident on the interface between the transmission layer 23 and the structure 22 at an incident angle less than the critical angle passes through both the p-polarized component and the s-polarized component. A part of the external light L6 that has passed through the interface and transmitted through the structure 22 and the layer 25 is reflected by the reflection unit 21 and then absorbed by the light absorption unit 24. Note that some of the external lights L5 and L6 are reflected by the reflection unit 21 and then enter the light absorption unit 24 and exit from the screen 20. In this case, since the external lights L5 and L6 emitted from the screen 20 travel in a direction different from the projection light L4, the influence on the contrast reduction of the image can be reduced.

スクリーン20は、互いに異なる角度範囲の光同士を分離させることで、スクリーン20に対して垂直に近い角度範囲で進行させた投写光と、投写光とは異なる角度範囲で進行する外光とを分離させる。本実施例の場合も、簡易な構成で低コスト、スクリーン20の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得ることができる。   The screen 20 separates the light beams having different angle ranges from each other, thereby separating the projection light that has traveled in an angle range that is nearly perpendicular to the screen 20 and the external light that travels in an angle range different from the projection light. Let In the case of this embodiment as well, it is possible to obtain a bright and high-contrast image with a simple configuration at a low cost and easily increasing the size of the screen 20.

スクリーン20は、第1の偏光方向の第1偏光をp偏光、第2の偏光方向の第2偏光をs偏光として構成しても良い。この場合、プロジェクターからは、s偏光である投写光を投写させる。スクリーン20は、スクリーン20に対して垂直に近い角度範囲の投写光を効率良く反射可能とする場合に限られず、一定の角度範囲の投写光を効率良く反射可能な構成であれば良く、適宜変形しても良い。本実施例の場合も、反射部21に散乱構造を設けることとしても良い。構造体は、断面形状が実施例1及び2で説明するものである場合に限られず、適宜変形しても良い。   The screen 20 may be configured such that the first polarized light in the first polarization direction is p-polarized light and the second polarized light in the second polarization direction is s-polarized light. In this case, projection light that is s-polarized light is projected from the projector. The screen 20 is not limited to being able to efficiently reflect projection light in an angular range near to the screen 20, but may be any configuration as long as it can efficiently reflect projection light in a certain angle range. You may do it. Also in the case of the present embodiment, the reflecting portion 21 may be provided with a scattering structure. The structure is not limited to the case where the cross-sectional shape is described in the first and second embodiments, and may be appropriately modified.

図11は、変形例に係る複数の構造体30を模式的に表した斜視図である。複数の構造体30は、本実施例に係るスクリーン20に適用される。本変形例の複数の構造体30は、平面上の二次元方向であるX軸方向及びY軸方向へアレイ状に配置される。各構造体30は、四角錐形状をなしている。二次元方向へ構造体30を並列させることにより、二次元方向についての偏光選択と角度選択とを可能とし、さらに高いコントラストを得ることができる。なお、二次元方向へ並列させる構造体は四角錐形状である場合に限られず、いずれの形状としても良い。   FIG. 11 is a perspective view schematically showing a plurality of structures 30 according to the modification. The plurality of structures 30 are applied to the screen 20 according to the present embodiment. The plurality of structures 30 of the present modification are arranged in an array in the X-axis direction and the Y-axis direction, which are two-dimensional directions on a plane. Each structure 30 has a quadrangular pyramid shape. By arranging the structures 30 in the two-dimensional direction, it is possible to select the polarization and the angle in the two-dimensional direction, and to obtain a higher contrast. Note that the structures to be juxtaposed in the two-dimensional direction are not limited to a quadrangular pyramid shape, and may have any shape.

図12は、本発明の実施例3に係るスクリーン40を模式的に表した断面図である。本実施例に係るスクリーン40は、透過層42及び構造体41の界面が、XZ断面において二次曲線と略同じ形状をなすことを特徴とする。上記の実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。透過層42及び構造体41の界面の二次曲線は、光吸収部12側が凸とされている。XZ断面において、構造体41は、互いに隣り合う二次曲線と光吸収部12とに囲まれた部分である。透過層42は、一つの二次曲線とXY面とに囲まれた部分である。構造体41は、等屈折性材料により構成されている。複数の構造体41は、平面上の二次元方向であるX軸方向及びY軸方向へアレイ状に配置される。透過層42は、複屈折性材料により構成されている。   FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the screen 40 according to the third embodiment of the present invention. The screen 40 according to the present embodiment is characterized in that the interface between the transmission layer 42 and the structure 41 has substantially the same shape as the quadratic curve in the XZ section. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The quadratic curve at the interface between the transmission layer 42 and the structure 41 is convex on the light absorption unit 12 side. In the XZ cross section, the structure 41 is a portion surrounded by the adjacent quadratic curve and the light absorbing portion 12. The transmissive layer 42 is a portion surrounded by one quadratic curve and the XY plane. The structure 41 is made of an isorefractive material. The plurality of structures 41 are arranged in an array in the X-axis direction and the Y-axis direction, which are two-dimensional directions on a plane. The transmission layer 42 is made of a birefringent material.

散乱構造43は、透過層42のうち、二次曲線の焦点位置を中心として設けられている。散乱構造43は、入射した光を散乱させる。散乱構造43としては、透過層42を構成する部材とは異なる屈折率の部材からなる粒状体を分散させて構成されている。   The scattering structure 43 is provided around the focal position of the quadratic curve in the transmission layer 42. The scattering structure 43 scatters incident light. The scattering structure 43 is configured by dispersing particles made of a member having a refractive index different from that of the member constituting the transmission layer 42.

構造体41の屈折率及び透過層42の屈折率は、実施例1の場合と同様に設定されているとする。本実施例のスクリーン40は、プロジェクターからの投写光L7が、第1偏光であるs偏光とする。Z軸に略平行に進行し、透過層42及び構造体41の界面へ臨界角以上の入射角で入射した投写光L7は、界面で全反射し、散乱構造43の方向へ進行する。投写光L7のうち界面で全反射した成分、透過層42を透過して直接散乱構造43の方向へ進行した成分は、散乱構造43にて散乱する。投写光L7を散乱構造43にて散乱させることで、スクリーン40に像を表示させることができる。   Assume that the refractive index of the structure 41 and the refractive index of the transmission layer 42 are set in the same manner as in the first embodiment. In the screen 40 of the present embodiment, the projection light L7 from the projector is s-polarized light that is the first polarization. The projection light L7 that travels substantially parallel to the Z axis and enters the interface between the transmission layer 42 and the structure 41 at an incident angle greater than the critical angle is totally reflected at the interface and travels toward the scattering structure 43. Of the projection light L 7, the component totally reflected at the interface and the component transmitted through the transmission layer 42 and proceeding directly toward the scattering structure 43 are scattered by the scattering structure 43. An image can be displayed on the screen 40 by scattering the projection light L 7 by the scattering structure 43.

Z軸に略平行に進行した外光のうちp偏光成分L8は、透過層42及び構造体41の界面を通過し、光吸収部12へ入射する。これにより、スクリーン40は、投写光L7とは異なる偏光成分であるp偏光成分L8の反射を低減させることができる。Z軸に対して大きく傾けられた方向へ進行してスクリーン40へ入射した外光は、p偏光成分、s偏光成分のいずれも界面を通過し、光吸収部12へ吸収される。このように、本実施例の場合も、複数の構造体41及び透過層42による偏光選択と角度選択との両立が可能となる。   Of the external light that has traveled substantially parallel to the Z-axis, the p-polarized component L8 passes through the interface between the transmission layer 42 and the structure 41 and enters the light absorption unit 12. Thereby, the screen 40 can reduce reflection of the p-polarized light component L8, which is a polarized light component different from the projection light L7. External light that travels in a direction greatly inclined with respect to the Z axis and enters the screen 40 passes through the interface of both the p-polarized component and the s-polarized component, and is absorbed by the light absorbing unit 12. As described above, also in this embodiment, it is possible to achieve both polarization selection and angle selection by the plurality of structures 41 and the transmission layer 42.

図13は、散乱構造43の好ましい大きさについて説明するものである。透過層42及び構造体41の界面の二次曲線が、y=axであるとする。界面へ臨界角以上の入射角で入射する投写光L9は、界面での全反射により、二次曲線の焦点位置の方向へ進行する。画像の輝度を向上させるには、界面のうち臨界角以上となる位置へ入射する投写光L9のみならず、界面に対して臨界角未満となる位置へ進行する投写光L10も散乱構造43へ入射可能であることが望ましい。 FIG. 13 illustrates a preferred size of the scattering structure 43. It is assumed that the quadratic curve at the interface between the transmissive layer 42 and the structure 41 is y = ax 2 . Projection light L9 incident on the interface at an incident angle greater than the critical angle travels in the direction of the focal position of the quadratic curve due to total reflection at the interface. In order to improve the brightness of the image, not only the projection light L9 incident on the interface at a position greater than the critical angle, but also the projection light L10 traveling to a position less than the critical angle relative to the interface is incident on the scattering structure 43. It is desirable to be possible.

y=axの二次曲線のうち位置xにおける法線と、y軸に平行な直線とがなす角度θは、arctan(1/2ax)となる。また、入射側媒質の屈折率がn、射出側媒質の屈折率がnである界面における臨界角θは、arcsin(n/n)である。散乱構造43を半径rの円形状とする場合に、界面に対して臨界角未満となる位置へ進行する投写光L10が入射する位置を占めるような半径rは、θ=θを満たすxとして与えられる。従って、散乱構造43は、arcsin(n/n)=arctan(1/2ar)を満足する半径rとすることが望ましい。 Of the quadratic curve of y = ax 2, the angle θ x formed by the normal line at the position x and the straight line parallel to the y-axis is arctan (1 / 2ax). The critical angle θ c at the interface where the refractive index of the incident side medium is n 1 and the refractive index of the emission side medium is n 2 is arcsin (n 2 / n 1 ). When the scattering structure 43 has a circular shape with a radius r, the radius r that occupies the position where the projection light L10 that travels to a position that is less than the critical angle with respect to the interface enters x satisfying θ x = θ c. As given. Therefore, it is desirable that the scattering structure 43 has a radius r that satisfies arcsin (n 2 / n 1 ) = arctan (1/2 ar).

本実施例の場合も、簡易な構成で低コスト、スクリーン40の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得ることができる。散乱構造43は、散乱剤を分散させたものに代えて、入射した光を反射させる反射材を分散させたものとしても良い。   In the case of this embodiment as well, it is possible to obtain a bright and high-contrast image with a simple configuration at low cost and easily increasing the size of the screen 40. The scattering structure 43 may be a dispersion of a reflecting material that reflects incident light, instead of a dispersion of a scattering agent.

図14は、本発明の実施例4に係るスクリーン50を模式的に表した断面図である。本実施例に係るスクリーン50は、複屈折性材料により構成されている構造体51と、等屈折性材料により構成されている透過層52とを備えることを特徴とする。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。層53は、構造体51と同一の部材で構成されている。本実施例に係るスクリーン50は、実施例1に係るスクリーン10とは構造体51、透過層52、層53の材料が異なる他は、実施例1に係るスクリーン10と同様に構成されている。   FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a screen 50 according to the fourth embodiment of the present invention. The screen 50 according to the present embodiment includes a structure 51 made of a birefringent material and a transmissive layer 52 made of an isorefractive material. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The layer 53 is composed of the same member as the structure 51. The screen 50 according to the present embodiment is configured in the same manner as the screen 10 according to the first embodiment except that the material of the structure 51, the transmission layer 52, and the layer 53 is different from the screen 10 according to the first embodiment.

透過層52は、等屈折性材料により構成され、s偏光についての屈折率ne1と、p偏光についての屈折率no1とが同じである(ne1=no1)。構造体51は、複屈折性材料により構成され、s偏光についての屈折率ne2と、p偏光についての屈折率no2とが異なる(ne2≠no2)。また、構造体51のs偏光についての屈折率ne2は、透過層52のs偏光についての屈折率ne1より小さい(ne2<ne1)とする。透過層52のp偏光についての屈折率no1と、構造体51のp偏光についての屈折率no2とは、略同じ(no1≒no2)とする。 Transmitting layer 52 is formed of a constant refractive material, the refractive index n e1 for s-polarized light, is the same as the refractive index n o1 for p-polarized light (n e1 = n o1). The structure 51 is made of a birefringent material, and has a refractive index n e2 for s-polarized light and a refractive index n o2 for p-polarized light ( ne 2 ≠ no 2 ). In addition, the refractive index n e2 for the s-polarized light of the structure 51 is smaller than the refractive index n e1 for the s-polarized light of the transmission layer 52 (n e2 <n e1 ). The refractive index n o1 for p-polarized light transmission layer 52, the refractive index n o2 for p-polarized light of the structure 51, is substantially the same (n o1n o2).

スクリーン50へ入射した投写光及び外光の振る舞いは、実施例1における図3の場合と同様である。本実施例の場合も、簡易な構成で低コスト、スクリーン50の大型化を容易とし、明るく高いコントラストの画像を得ることができる。スクリーン50は、透過層52のp偏光についての屈折率no1と、構造体51のp偏光についての屈折率no2とが略同じである場合に限られない。スクリーン50は、少なくとも、透過層52のs偏光についての屈折率ne1と、構造体51のs偏光についての屈折率ne2との差が、透過層52のp偏光についての屈折率no1と、構造体51のp偏光についての屈折率no2との差よりも大きければ良いものとする。上記実施例2に係るスクリーン20の場合も、本実施例に係るスクリーン50と同様に、複屈折性材料により構成された構造体と、等屈折性材料により構成された透過層とを備える構成に変形しても良い。 The behavior of the projection light and the external light incident on the screen 50 is the same as in the case of FIG. In the case of this embodiment as well, it is possible to obtain a bright and high-contrast image with a simple configuration at low cost and easily increasing the size of the screen 50. The screen 50 is not limited to the case where the refractive index no1 for the p-polarized light of the transmission layer 52 and the refractive index no2 of the structure 51 for the p-polarized light are substantially the same. Screen 50 includes at least a refractive index n e1 for s-polarized light transmitting layer 52, the difference between the refractive index n e2 for s-polarized light of the structure 51, the refractive index n o1 for p-polarized light transmitting layer 52 The difference between the structure 51 and the refractive index no2 for the p-polarized light is sufficient . Also in the case of the screen 20 according to the second embodiment, similarly to the screen 50 according to the present embodiment, the structure includes a structure formed of a birefringent material and a transmission layer formed of an isotropic material. It may be deformed.

以上のように、本発明に係るスクリーンは、フロント投写型のプロジェクターからの投写光を用いて画像を表示する場合に適している。   As described above, the screen according to the present invention is suitable for displaying an image using projection light from a front projection type projector.

10 スクリーン、11 基材、12 光吸収部、13 構造体、14 透過層、15 反射部、16 層、17 散乱構造、20 スクリーン、21 反射部、22 構造体、23 透過層、24 光吸収部、25 層、30 構造体、40 スクリーン、41 構造体、42 透過層、43 散乱構造、50 スクリーン、51 構造体、52 透過層、53 層   10 screen, 11 base material, 12 light absorption part, 13 structure, 14 transmission layer, 15 reflection part, 16 layer, 17 scattering structure, 20 screen, 21 reflection part, 22 structure, 23 transmission layer, 24 light absorption part , 25 layers, 30 structures, 40 screens, 41 structures, 42 transmission layers, 43 scattering structures, 50 screens, 51 structures, 52 transmission layers, 53 layers

Claims (12)

平面上に並列させた複数の構造体と、
前記構造体へ入射する光を透過させる透過層と、
前記透過層及び前記構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、
前記構造体は、第1の偏光方向の第1偏光についての屈折率と、前記第1の偏光方向に垂直な第2の偏光方向の第2偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、
前記透過層は、前記第1偏光についての屈折率と前記第2偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、
前記構造体の前記第1偏光についての屈折率が、前記透過層の前記第1偏光についての屈折率より小さく、かつ、前記透過層の前記第1偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第1偏光についての屈折率との差が、前記透過層の前記第2偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第2偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とするスクリーン。
A plurality of structures arranged in parallel on a plane;
A transmission layer that transmits light incident on the structure;
A reflection part that reflects light traveling through the interface between the transmission layer and the structure,
The structure has an equal refractive index in which the refractive index for the first polarized light in the first polarization direction and the refractive index for the second polarized light in the second polarization direction perpendicular to the first polarization direction are substantially the same. It is composed using a sex material,
The transmission layer is configured by using birefringent materials having different refractive indices for the first polarized light and the second polarized light,
The refractive index of the structure for the first polarization is smaller than the refractive index of the transmission layer for the first polarization, and the refractive index of the transmission layer for the first polarization, and the structure of the structure The difference between the refractive index for the first polarized light and the refractive index for the second polarized light of the structure is larger than the difference between the refractive index for the second polarized light of the structure and the screen. .
前記反射部は、前記界面で全反射した前記第1偏光の成分を反射させることを特徴とする請求項1に記載のスクリーン。   The screen according to claim 1, wherein the reflection unit reflects the component of the first polarized light that is totally reflected at the interface. 前記界面を通過した前記第2偏光の成分を吸収する光吸収部を有することを特徴とする請求項2に記載のスクリーン。   The screen according to claim 2, further comprising a light absorbing portion that absorbs the component of the second polarized light that has passed through the interface. 前記反射部は、前記界面を通過した前記第2偏光の成分を反射させることを特徴とする請求項1に記載のスクリーン。   The screen according to claim 1, wherein the reflection unit reflects the component of the second polarized light that has passed through the interface. 前記界面で全反射した前記第1偏光の成分を吸収する光吸収部を有することを特徴とする請求項4に記載のスクリーン。   The screen according to claim 4, further comprising a light absorbing portion that absorbs the component of the first polarized light that is totally reflected at the interface. 前記反射部は、金属部材を用いて構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のスクリーン。   The screen according to claim 1, wherein the reflection portion is configured using a metal member. 前記反射部は、反射させる光を散乱させる散乱構造を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のスクリーン。   The screen according to claim 1, wherein the reflection unit includes a scattering structure that scatters light to be reflected. 平面上に並列させた複数の構造体と、
前記構造体へ入射する光を透過させる透過層と、
前記透過層及び前記構造体の界面を経て進行する光を散乱させる散乱構造と、
前記構造体を透過した光を吸収する光吸収部と、を有し、
前記構造体は、第1の偏光方向の第1偏光についての屈折率と、前記第1の偏光方向に垂直な第2の偏光方向の第2偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、
前記透過層は、前記第1偏光についての屈折率と前記第2偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、
前記構造体の前記第1偏光についての屈折率が、前記透過層の前記第1偏光についての屈折率より小さく、かつ、前記透過層の前記第1偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第1偏光についての屈折率との差が、前記透過層の前記第2偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第2偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とするスクリーン。
A plurality of structures arranged in parallel on a plane;
A transmission layer that transmits light incident on the structure;
A scattering structure that scatters light traveling through the interface between the transmission layer and the structure;
A light absorption part that absorbs light transmitted through the structure,
The structure has an equal refractive index in which the refractive index for the first polarized light in the first polarization direction and the refractive index for the second polarized light in the second polarization direction perpendicular to the first polarization direction are substantially the same. It is composed using a sex material,
The transmission layer is configured by using birefringent materials having different refractive indices for the first polarized light and the second polarized light,
The refractive index of the structure for the first polarization is smaller than the refractive index of the transmission layer for the first polarization, and the refractive index of the transmission layer for the first polarization, and the structure of the structure The difference between the refractive index for the first polarized light and the refractive index for the second polarized light of the structure is larger than the difference between the refractive index for the second polarized light of the structure and the screen. .
前記界面は、前記平面に垂直な断面において二次曲線と略同じ形状をなし、
前記散乱構造は、前記二次曲線の焦点位置を略中心として形成されることを特徴とする請求項8に記載のスクリーン。
The interface has substantially the same shape as a quadratic curve in a cross section perpendicular to the plane,
The screen according to claim 8, wherein the scattering structure is formed with a focal position of the quadratic curve as a substantial center.
前記透過層の前記第2偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第2偏光についての屈折率とが略同じであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のスクリーン。   The refractive index of the transmissive layer for the second polarized light and the refractive index of the structure for the second polarized light are substantially the same. screen. 複数の前記構造体は、前記平面上の二次元方向へアレイ状に配置されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のスクリーン。   The screen according to claim 1, wherein the plurality of structures are arranged in an array in a two-dimensional direction on the plane. 平面上に並列させた複数の構造体と、
前記構造体へ入射する光を透過させる透過層と、
前記透過層及び前記構造体の界面を経て進行する光を反射させる反射部と、を有し、
前記構造体は、第1の偏光方向の第1偏光についての屈折率と、前記第1の偏光方向に垂直な第2の偏光方向の第2偏光についての屈折率とが互いに異なる複屈折性材料を用いて構成され、
前記透過層は、前記第1偏光についての屈折率と前記第2偏光についての屈折率とが略同じである等屈折性材料を用いて構成され、
前記構造体の前記第1偏光についての屈折率が、前記透過層の前記第1偏光についての屈折率より小さく、かつ、前記透過層の前記第1偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第1偏光についての屈折率との差が、前記透過層の前記第2偏光についての屈折率と、前記構造体の前記第2偏光についての屈折率との差よりも大きいことを特徴とするスクリーン。
A plurality of structures arranged in parallel on a plane;
A transmission layer that transmits light incident on the structure;
A reflection part that reflects light traveling through the interface between the transmission layer and the structure,
The structure includes a birefringent material having a refractive index for the first polarized light in the first polarization direction and a refractive index for the second polarized light in the second polarization direction perpendicular to the first polarization direction. Configured with
The transmission layer is configured using an isorefractive material in which a refractive index for the first polarized light and a refractive index for the second polarized light are substantially the same,
The refractive index of the structure for the first polarization is smaller than the refractive index of the transmission layer for the first polarization, and the refractive index of the transmission layer for the first polarization, and the structure of the structure The difference between the refractive index for the first polarized light and the refractive index for the second polarized light of the structure is larger than the difference between the refractive index for the second polarized light of the structure and the screen. .
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