JP2012042599A - 反射型再帰性フロントスクリーンおよび反射型立体表示用スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】多人数が、それぞれ見ている方向からパーソナルプロジェクターを用いて同一のスクリーンに異なる画像を投影しても、自分が投影した映像を他人が投影した画像とクロストークすることなしに、高品位に、自分だけが見ることができる。
【解決手段】所定の入射角度領域内において入射角無依存のトップハット的拡散特性を有すると共に前記所定の入射角度領域外において拡散せずに透明となる特性を有する内部屈折率分布構造拡散フィルムからなる複数のスクリーンが積層されたスクリーン積層体が、再帰反射特性を有する反射フィルムに密着積層されている。前記複数のスクリーンは、前記入射角度領域がそれぞれ異なっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型再帰性フロントスクリーンおよび反射型立体表示用スクリーンに関する。

従来より、特定の角度領域内からの入射光を特定の角度領域内に拡散させる拡散フィルムからなるスクリーンが存在している。
例えば、特許文献１には、拡散フィルムが複数枚積層された構造で、積層するフィルムの拡散角度領域が重複し、プロジェクタ光に対する拡散光強度分布特性が均一なプロジェクションディスプレイ用スクリーンが開示されている。
また、特許文献２には、拡散光強度分布特性の任意制御が可能であり、かつ拡散角度領域が特定の角度領域からの入射光に対して変化しない拡散フィルムからなるプロジェクションディスプレイ用スクリーンが開示されている。

特開２００７−１７１５２３号公報 特開２００６−８４５６３号公報

特許文献１および２に開示されたスクリーンは、観察角度による明るさの変化が少なく、高品位の画像を表示することができるものである。
このようなスクリーンに対し、多人数が、それぞれ見ている方向からパーソナルプロジェクターを用いて同一のスクリーンに異なる画像を投影しても、自分が投影した映像を他人が投影した画像とクロストークすることなしに、高品位に、自分だけが見ることができるスクリーンも望まれている。
更に、スクリーンを見る角度によって、見える画像が急峻に切り換えられることを応用し、右目では右目用の画像、左目では左目用の画像を見ることができる３Ｄ用のスクリーンも望まれている。

本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、多人数が、それぞれ見ている方向からパーソナルプロジェクターを用いて同一のスクリーンに異なる画像を投影しても、自分が投影した映像を他人が投影した画像とクロストークすることなしに、高品位に、自分だけが見ることができる反射型再帰性フロントスクリーンおよび、この反射型再帰性フロントスクリーンを応用した反射型立体表示用スクリーンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る反射型再帰性フロントスクリーンは、所定の入射角度領域内において入射角無依存のトップハット的拡散特性を有すると共に前記入射角度領域外において拡散せずに透明となる特性を有する１枚の内部屈折率分布構造拡散フィルムからなるスクリーンおよび同一の前記内部屈折率分布構造拡散フィルムが複数積層されたスクリーンのうち一方のスクリーンが互いに前記入射角度領域がオーバーラップしないように複数積層されたスクリーン積層体と、再帰反射特性を有し前記積層体が密着積層される反射フィルムと、備えることを特徴とする。

本発明では、スクリーン積層体は、複数のスクリーンがその入射角度領域がオーバーラップしないように積層されている。これにより、反射型再帰性フロントスクリーンにある方向から観察者がパーソナルプロジェクターなどで画像を投影すると、複数積層されたスクリーンのうち１枚のスクリーンを構成する内部屈折率分布構造拡散フィルムのみが、その入射角度範囲と画像が投影される方向とが一致するため光を拡散する。この他の内部屈折率分布構造拡散フィルムは、この方向からの入射光をガラスのように直進透過する特性を示すため、入射された光は、拡散せずに内部屈折率分布構造拡散フィルムが存在していない場合と同様の光学特性となる。

そして、この内部屈折率分布構造拡散フィルムの出射拡散は所定角度領域内に限定された均一な拡散特性であり、また、出射拡散光は再帰性ミラーによって入射された方向に反射されるため、入射角度領域と出射角度領域はほぼ一致して、観察者の方向へ、所定角度領域内で均一に拡散され戻ってくることになる。
よって、パーソナルプロジェクターで投影している観察者のみが、均一な輝度分布の高品位な画像を見ることができる。これにより、複数の観察者が異なる方向から同一の反射型再帰性フロントスクリーンに画像を投影しても、それぞれ投影した画像のみを他の観察者が投影した画像とクロストークすることなく見ることができる。

また、本発明に係る反射型再帰性フロントスクリーンでは、前記内部屈折率分布構造拡散フィルムは、前記所定の入射角度領域内に入射される入射光線の入射方向および前記内部屈折率分布構造拡散フィルムの拡散方向の２直線が含まれる平面内のみに拡散が生じ、かつ、前記所定の入射角度領域外で拡散せずに透明となる特性を有し、前記スクリーン積層体は、隣接する前記スクリーンの拡散方向が互いに略直交していることが好ましい。
このように、スクリーン積層体は、拡散方向が互いに略直交するスクリーンが積層されていることにより、例えば、縦方向の拡散角度範囲と、横方向の拡散角度範囲を独立に制御することができる。

また、本発明に係る反射型再帰性フロントスクリーンでは、前記反射フィルムは、トリプルミラースクリーンまたは、猫の目レンズ反射スクリーンとしてもよい。
このように、前記反射フィルムは、トリプルミラースクリーン（コーナーキューブアレイ）または、猫の目レンズ反射スクリーンとすることにより、どちらも２次元的再帰性を持っているため、縦方向と横方向の限定された拡散角度領域を複数作ることができる。
これにより、横方向だけでなく上下方向にも多人数で使用でき、各自がそれぞれ投影した画像のみを見ることができる。
立体表示の場合は、スクリーンをドーム型にすることによって、横方向だけでなく、縦方向の動体視差も実現できる。

また、本発明に係る反射型再帰性フロントスクリーンでは、前記反射フィルムは、反射再帰特性が１方向に限定された２面直交合わせ鏡フィルムまたは、１次元の猫の目レンズ反射スクリーンとしてもよい。
このように、前記反射フィルムは、反射再帰特性が１方向に限定された２面直交合わせ鏡フィルムまたは、１次元の猫の目レンズ反射スクリーンとすることにより、横方向のみの再帰性で良い場合、ミラー構成をトリプルミラースクリーンや猫の目レンズ反射スクリーンより非常に簡単な構造とすることができるため、容易に製造することができると共に、安価にすることができる。
更に、スクリーン積層体の構成も、横方向にのみ限定された拡散角度範囲を実現できれば良いことにより、積層される内部屈折率分布構造拡散フィルムの枚数を少なくすることができるため、容易に製造することができると共に、安価にすることができる。

また、本発明に係る反射型立体表示用スクリーンは、上記のいずれかの反射型再帰性フロントスクリーンが湾曲状態に形成され、異なる２方向から異なる画像を投影し、前記反射フィルムによって反射された前記異なる画像間の境界の一方の側に観察者の右目、他方の側に前記観察者の左目を位置させること特徴とする。

本発明では、反射型再帰性フロントスクリーンは、画像が投影される面が曲面状に形成されているため、異なる画像の境界が全て一致する位置が発現する。そして、この境界の片側に観察者の右目、もう片側に観察者の左目を設置することにより、高品位な立体画像を見ることができる。

本発明によれば、複数の観察者が異なる方向から同一の反射型再帰性フロントスクリーンに画像を投影しても、それぞれ投影した画像のみを他の観察者が投影した画像とクロストークすることなく見ることができる。

本発明の実施形態による反射型再帰性フロントスクリーンの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態による反射型再帰性フロントスクリーンについて、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態による反射型再帰性フロントスクリーン１は、１枚の内部屈折率分布構造拡散フィルム２からなるスクリーンが複数積層されたスクリーン積層体３と、スクリーン積層体３と密着積層される反射フィルム４とを備えている。
本実施形態では、内部屈折率分布構造拡散フィルム２とスクリーンは同一のものであるため、以下、スクリーンも内部屈折率分布構造拡散フィルム２と称して説明する。

内部屈折率分布構造拡散フィルム２は、内部屈折率分布構造に形成され、所定の角度領域内からの入射光をこの所定の角度領域内のみに入射角無依存に均一に拡散させて、この所定の角度範囲外から入射する入射光を、全く拡散させずガラスのように直進透過させる特性を有している。
ここで、この所定の角度領域を拡散角度領域Ａとして以下説明する。
スクリーン積層体３を構成する複数の内部屈折率分布構造拡散フィルム２は、その拡散角度領域がオーバーラップしないように積層されている。そして、スクリーン積層体３は、複数の内部屈折率分布構造拡散フィルム２がそれらの拡散角度領域がオーバーラップしないように内部屈折率分布構造拡散フィルム２が重ね合わされていることにより、異なる拡散角度領域に入射された入射光を、それぞれその拡散角度領域に拡散させることができる。

例えば、スクリーン積層体３が４枚の内部屈折率分布構造拡散フィルム２ａ〜２ｄが積層されている構造の場合、第１内部屈折率分布構造拡散フィルム２ａの横拡散角度領域Ａａは−１５°〜１５°、第２内部屈折率分布構造拡散フィルム２ｂの横拡散角度領域Ａｂは３０°〜８０°、第３内部屈折率分布構造拡散フィルム２ｃの横拡散角度領域Ａｃは−８０°〜−３０°、第４内部屈折率分布構造拡散フィルム２ｄの縦拡散角度領域Ａｄは−１５°〜１５°とされている。
なお、内部屈折率分布構造拡散フィルム２の横拡散角度領域および縦拡散角度領域は上述した数値以外の領域としてもよく、積層される内部屈折率分布構造拡散フィルム２の枚数も４枚以外の枚数としてもよい。

反射フィルム４には、再帰性反射ミラーの機能を一方向に限定した２面直交合わせ鏡フィルム（例えば、頂角９０°反射型・金属膜コーティング・プリズムシート）が使用されている。
スクリーン積層体３と反射フィルム４とは、透明光学接着剤５によって密着されている。

上述した反射型再帰性フロントスクリーン１に、一の観察者がパーソナルプロジェクターによって一の方向から画像を投影すると、積層された内部屈折率分布構造拡散フィルム２ａ〜２ｄのうち、例えば第一内部屈折率分布構造拡散フィルム２ａのみが、この一の方向からの光を入射角度範囲内に拡散する。そして、その他の第２乃至第４内部屈折率分布構造拡散フィルム２ｂ，２ｃ，２ｄは全て、一の方向から入射された入射光をガラスのように直進透過させる特性を示すため、光は拡散せず、存在しないときと同様な光学特性となる。

そして、第一内部屈折率分布構造拡散フィルム２ａの出射拡散は限定された角度内に限定された均一な拡散特性であると共に、この出射拡散光が反射フィルム４の再帰性ミラーによって入射された方向へ反射されることにより、入射角度領域と出射角度領域はほぼ一致する。このため、出射拡散光は、画像を投影した一の観察者の方向へ、限定された角度範囲内で均一に拡散され戻ってくる。よって、一の観察者のみが、均一な輝度分布の高品位な画像を見ることができる。

なお、他の観察者が一の観察者と異なる他の方向から画像を投影すると、他の内部屈折率分布構造拡散フィルム２（例えば第２内部屈折率分布構造拡散フィルム２ｂ）のみが他の方向からの入射光をその入射角度範囲内に拡散する。そして、反射フィルム４の再帰性ミラーによって他の観察者の方向へ出射拡散光が戻ってくる。

次に、上述した反射型再帰性フロントスクリーンの効果について図面を用いて説明する。
本実施形態による反射型再帰性フロントスクリーンによれば、多人数が、同一のスクリーンを用いて、それぞれ各自が見ている方向から、パーソナルプロジェクターにより、異なる画像を投影しても、自分が投影した映像が、自分以外が投影した画像とクロストークなしに、高品位に、自分だけに見える効果を奏する。

次に、上述した反射型立体表示用スクリーンを応用した反射型立体表示用スクリーンについて説明する。
本実施形態による反射型立体表示用スクリーンは、図１に示す反射型再帰性フロントスクリーン１が有している複数の限定された拡散角度領域の境界が、急峻であることを利用すしており、反射型再帰性フロントスクリーン１を曲面に湾曲させることによって、メガネ無しの２眼式、または多眼式の反射型立体表示用スクリーンが実現する。
反射型再帰性フロントスクリーン１は画像が投影される面が平面状に形成されているため、観察者がスクリーンを横切ると、異なる画像の境界がスクリーンの端から移動するように見えるが、反射型立体表示用スクリーンは画像が投影される面を曲面状に形成されているため、異なる画像の境界が全て一致する位置が発現する。この境界の片側に観察者の右目、もう片側に観察者の左目を設置すると、高品位な立体画像を見ることができる。
このような境界を複数つくることによって、多眼式への拡張も考えられる。
上述した本実施形態による反射型立体表示用スクリーンでは、３Ｄ用のメガネなしに容易に立体映像を投影することができる。

以上、本発明による反射型再帰性フロントスクリーンおよび反射型立体表示用スクリーンの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上述した実施形態では、スクリーン積層体３は、１枚の内部屈折率分布構造拡散フィルム２からなるスクリーンが複数積層されて形成されているが、複数の同一の内部屈折率分布構造拡散フィルム２が積層されたスクリーンが複数積層されて形成されていてもよい。
また、上述した実施形態では、拡散特性は２次元的もしくは、１次元的であるが、例えば、縦方向と拡散角度範囲と、横方向の拡散範囲を独立に制御したい場合、請求項１に記載の拡散特性が１次元的な一方向のみである拡散フィルムを、その拡散方向が直交するように積層することによって、独立制御を容易に実現できることになる。

また、上述した実施形態では、反射フィルム４には再帰性反射ミラーの機能を一方向に限定した２面直交合わせ鏡フィルムが使用されているが、２面直交合わせ鏡フィルムに代わって、トリプルミラースクリーン（コーナーキューブアレイ）や、猫の目レンズ反射スクリーンを使用してもよい。これらはどちらも２次元的再帰性を持っているため、縦方向と横方向の限定された拡散角度領域を複数作ることができる。

また、上述した実施形態では、反射フィルム４には再帰性反射ミラーの機能を一方向に限定した２面直交合わせ鏡フィルムが使用されているが、２面直交合わせ鏡フィルムに代わって、１次元の猫の目レンズ反射スクリーン（シリンドリカルレンズの焦点面に、円筒型反射ミラーを配置したエレメントをレンティキュラーレンズのようにアレイに配置したフィルム）を使用してもよい。
このようにすることによって、横方向のみの再帰性で良い場合、ミラー構成をトリプルミラースクリーンや猫の目レンズ反射スクリーンより非常に簡単な構造とすることができるため、容易に製造することができると共に、安価にすることができる。
更に、スクリーン積層体３の構成も、横方向にのみ限定された拡散角度範囲を実現できれば良いことにより、積層される内部屈折率分布構造拡散フィルム２の枚数を少なくすることができるため、容易に製造することができると共に、安価にすることができる。

また、２面直交合わせ鏡フィルムは、正面入射の場合のみ入射してくる光の全てを入射してきた方向に反射できるため、正面以外からの入射の場合、一部の光は２面の反射面のどちらか一方のみにしか当たらず、反射効率が低下すると共に、迷光が発生しクロストークの原因となることがある。これに対し、反射フィルム４が１次元の猫の目レンズ反射スクリーンであれば、シリンドリカルレンズの開口がスクリーン全体をカバーし、レンズのＮＡ内への入射の場合、全ての光を入射方向に反射することができる。

１ 反射型再帰性フロントスクリーン
２ 内部屈折率分布構造拡散フィルム
３ スクリーン積層体
４ 反射フィルム

Claims (5)

1. 所定の入射角度領域内において入射角無依存のトップハット的拡散特性を有すると共に前記入射角度領域外において拡散せずに透明となる特性を有する１枚の内部屈折率分布構造拡散フィルムからなるスクリーン、および同一の前記内部屈折率分布構造拡散フィルムが複数積層されたスクリーンのうち一方のスクリーンが、互いに前記入射角度領域がオーバーラップしないように複数積層されたスクリーン積層体と、
   再帰反射特性を有し前記積層体が密着積層される反射フィルムと、備えることを特徴とする反射型再帰性フロントスクリーン。
2. 前記内部屈折率分布構造拡散フィルムは、前記所定の入射角度領域内に入射される入射光線の入射方向および前記内部屈折率分布構造拡散フィルムの拡散方向の２直線が含まれる平面内のみに拡散が生じ、かつ、前記所定の入射角度領域外で拡散せずに透明となる特性を有し、
   前記スクリーン積層体は、隣接する前記スクリーンの拡散方向が互いに略直交していることを特徴とする請求項１に記載の反射型再帰性フロントスクリーン。
3. 前記反射フィルムは、トリプルミラースクリーンまたは、猫の目レンズ反射スクリーンであることを特徴する請求項１又は２に記載の反射型再帰性フロントスクリーン。
4. 前記反射フィルムは、反射再帰特性が１方向に限定された２面直交合わせ鏡フィルムまたは、１次元の猫の目レンズ反射スクリーンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射型再帰性フロントスクリーン。
5. 請求項１乃至４に記載の反射型再帰性フロントスクリーンが湾曲状態に形成され、異なる２方向から異なる画像を投影し、前記反射フィルムによって反射された前記異なる画像間の境界の一方の側に観察者の右目、他方の側に前記観察者の左目を位置させること特徴とする反射型立体表示用スクリーン。

Images