JP2012514771A - 高コントラストのフロント投射スクリーン - Google Patents

Abstract

光拡散型光学構造体を開示する。この光学構造体は、第１の方向では第１の視野角Ａ_Ｈで光を散乱させ、第１の方向に直交する第２の方向では第２の視野角Ａ_Ｖで光を散乱させる非対称な光拡散板を含む。Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖの比率は少なくとも２である。この光学構造体は、非対称な光拡散板によって散乱されない光を反射させる実質的に正反射性の反射板も含む。この実質的に正反射性の反射板は、可視における入射角が実質的に０度の場合における第１の平均反射率Ｒ_０と、可視における入射角が実質的に４５度の場合における第２の平均反射率Ｒ_４５とを有する。Ｒ_０／Ｒ_４５の比率は少なくとも約１．５である。この光学構造体は、この正反射板によって反射されない光を吸収する光吸収層も含む。

Description

本発明は広くは、投射スクリーンに関する。本発明は特に、コントラストが高く、場合によっては、水平方向の視野角が大きい非対称のフロント投射スクリーンに適用可能である。

ディスプレイ装置は一般に、観察者に対して情報を表示するものである。ディスプレイの性能は、そのディスプレイの様々な特徴の観点で説明される。このような特徴の１つは、室内若しくは路上の電球、又は太陽などの様々な光源から発せられる周囲光をディスプレイが吸収する能力である。一般に、ディスプレイに入射し、ディスプレイに吸収されない周囲光は、表示された情報に重畳し、その結果、画像のコントラストが低下する。周囲光によるコントラストの低下は一般にウォッシュアウトと称される。ウォッシュアウトは特に、周囲光が非常に明るい用途では懸案事項である。例えば、屋外用途では、太陽由来の周囲光がディスプレイのコントラストを大きく低下させ、表示された情報を観察者が識別しにくくなることがある。自動車で使用される計器パネルのようなディスプレイは、太陽光によるウォッシュアウトの影響を特に受けやすい。典型的には、ディスプレイをハウジング内に配置して、ディスプレイに当たる周囲光を軽減するようにする。このハウンジングは一般的には黒色に作って、ハウジングによって反射される光の量を軽減することによってウォッシュアウトを更に軽減する。

ディスプレイの別の特徴は視野角である。表示された情報は、水平及び垂直方向沿いの所定の範囲の視野角にわたって見やすいのが一般的には望ましい。ディスプレイの特徴の１つが向上すると、ディスプレイの他の１つ以上の特徴が低下する場合が多い。その結果、所定のディスプレイ用途の性能基準に最大限適合するように、ディスプレイ装置では特定の取捨選択が行われる。

したがって、最低限の性能基準に適合しつつ、全体的な性能の向上したディスプレイに対するニーズが依然として存在する。

広くは、本発明は投射スクリーンに関する。また、本発明は、高コントラストで画像を表示できる投射システムに関する。

１つの実施形態では、光拡散型光学構造体は、第１の方向では第１の視野角Ａ_Ｈで光を散乱させ、第１の方向に直交する第２の方向では第２の視野角Ａ_Ｖで光を散乱させる非対称な光拡散板を含み、Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖの比率が少なくとも約２である。この光拡散型光学構造体は、非対称な光拡散板によって散乱されない光を反射させる実質的に正反射性の反射板も含む。この実質的に正反射性の反射板は、入射角が実質的に０度の場合における第１の反射率Ｒ_０と、入射角が実質的に４５度の場合における第２の反射率Ｒ_４５とを有し、Ｒ_０／Ｒ_４５の比率は少なくとも約１．５である。また、光拡散型光学構造体は、実質的に正反射性の反射板によって反射されない光を吸収する光吸収層も含む。

別の実施形態では、投射システムは、第１の方向に概ね沿って画像光を像面に投射する画像投射光源を含む。第１の方向は、水平方向と角度θ_１をなす。この投射システムは、水平方向と角度θ_２をなす第２の方向に概ね沿って周囲光を発する周囲光源も含む。この投射システムは、像面内に配置されていると共に、水平方向沿いの第１の視野角Ａ_Ｈと垂直方向沿いの第２の視野角Ａ_Ｖを有する非対称な光拡散板も含む。Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖの比率は少なくとも２である。Ａ_Ｖはθ_１よりも大きく、かつθ_２よりも小さい。この投射システムは、非対称な光拡散板によって散乱されない光を反射させる実質的に正反射性の反射板も含む。この実質的に正反射性の反射板は、約θ_１の入射角における第１の反射率Ｒ_１と、約θ_２の入射角における第２の反射率Ｒ_２とを有し、Ｒ_１／Ｒ_２は少なくとも約１．５である。

本発明は、添付の図面に関連して以下の本発明の種々の実施形態の詳細な説明を考慮して、より完全に理解し正しく認識することができる。
投射システムの概略的側面図。 投射スクリーンの水平ゲイン曲線と垂直ゲイン曲線の概略的なプロット。 投射システムの概略的側面図。 光拡散板の概略的側面図。 測定した水平ゲインの曲線と測定した垂直ゲインの曲線のプロット。 構造化表面の概略的上面図。

本明細書において複数の図面で用いられる同じ参照符号は、同一又は同様の性質及び機能を有する同一又は同様の要素を指す。

本発明は広くは、投射スクリーンに関する。本開示は詳細には、画像プロジェクターからの光のような所望の光の方向を変えて観察者の方に向けると共に、周囲光源からの光のような所望でない光の方向を変えて観察者から離れるようにする非対称な投射スクリーンに関する。本開示は詳細には、屋外又は明るい環境で用いられるディスプレイ装置に適している。

図１は、投射システム１００の概略的側面図であり、３つの直交軸ｘ、ｙ、及びｚが概ね定められている。投射システム１００は、画像投射光源１１０、周囲光源１４０、並びに、非対称な光拡散板１７０、実質的に正反射性の反射板１５０、及び光吸収層１６０を含む光拡散型光学構造体１９０を含む。

画像投射光源１１０は、第１の方向１１２に概ね沿って画像光１１１を像面１２０に投射する。第１の方向１１２は、ｘ軸沿いの水平方向１３０と角度θ_１をなす。いくつかのケースでは、角度θ_１は実質的に０に等しい。いくつかのケースでは、角度θ_１は、約２０度未満、又は約１５度未満、又は約１０度未満、又は約５度未満、又は約３度未満である。

周囲光源１４０は、水平方向１３０と角度θ_２をなす第２の方向１４２に概ね沿って周囲光１４１を発する。いくつかのケースでは、角度θ_２は角度θ_１よりも実質的に大きい。いくつかのケースでは、角度θ_２は角度θ_１よりも少なくとも約２０度、又は少なくとも約３０度、又は少なくとも約４０度、又は少なくとも約５０度、又は少なくとも約６０度、又は少なくとも約７０度大きい。いくつかのケースでは、角度θ_２は、約４０度超、又は約５０度超、又は約６０度超、又は約７０超である。

非対称な光拡散板１７０は、ｘ方向と平行な水平方向１３０に沿って、かつｙ方向と平行な垂直方向１３２に沿ってなどの様々な方向に沿って様々に入射光を散乱させる。図２は、互いに直交する水平方向と垂直方向沿いにおける、非対称な光拡散板１７０のそれぞれの水平ゲイン曲線２１０と垂直ゲイン曲線２２０の概略的なプロットである。非対称な光拡散板１７０は、軸上、すなわち視野角０度に対応する最大ゲインｇ_０と、半値ゲインｇ_１＝ｇ_０／２を有し、この半値ゲインは、水平視野角Ａ_Ｈ（Ａ_Ｈ１〜Ａ_Ｈ２）と、垂直視野角Ａ_Ｖ（Ａ_Ｖ１〜Ａ_Ｖ２）を定める。Ａ_Ｈ１はプラスの水平視野角、Ａ_Ｈ２はマイナスの水平視野角とそれぞれ称してよく、Ａ_Ｖ１はプラスの垂直視野角、Ａ_Ｖ２はマイナスの垂直視野角とそれぞれ称してよい。図２の代表的なゲインプロットでは、ゲイン曲線２１０及び２２０のそれぞれは、軸上の視野方向を中心に左右対称となっている。一般に、ゲイン曲線２１０及び２２０は、軸上の視野方向を中心に左右対称であってもなくてもよい。例えば、いくつかのケースでは、プラスの視野角の輝度半値視野角に相当するプラスの視野角Ａ_Ｈ１は、マイナスの視野角の輝度半値視野角に相当するマイナスの視野角Ａ_Ｈ２と異なっていてもよい。

図１を再び参照すると、光拡散板１７０は非対称な拡散板であり、水平視野角Ａ_Ｈが垂直視野角Ａ_Ｖと異なることを意味する。いくつかのケースでは、非対称な光拡散板１７０は、水平方向などの第１の方向では光を第１の視野角Ａ_Ｈで散乱させ、垂直方向のように、第１の方向と直交する第２の方向では光を第２の視野角Ａ_Ｖで散乱させる。いくつかのケースでは、Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖの比率は少なくとも約２、又は少なくとも約２．２、又は少なくとも約２．５、又は少なくとも約２．７、又は少なくとも約３、又は少なくとも約３．２、又は少なくとも約３．５、又は少なくとも約３．７、又は少なくとも約４である。いくつかのケースでは、水平視野角Ａ_Ｈは垂直視野角Ａ_Ｖよりも少なくとも約４０度、又は少なくとも約５０度、又は少なくとも約６０度、又は少なくとも約７０度、又は少なくとも約８０度、又は少なくとも約９０度大きい。

非対称な光拡散板１７０は、像面１２０内に、垂直方向１３２に沿って配置されている。非対称な光拡散板１７０は画像光１１１を受光し、その画像光を散乱させて、第２の方向１１４に概ね沿って伝搬する散乱画像光１１３を形成する。いくつかのケースでは、方向１１２及び１１４は、ｘ軸を中心として左右対称となっている。いくつかのケースでは、第２の方向１１４は、水平方向１３０と角度θ_１をなす。いくつかのケースでは、散乱画像光１１３は、水平方向１３０と角度α_Ｖをなす所望の観察位置１８０を含むか、又は網羅する垂直の画像光円錐１１５を有する。

非対称な拡散板１７０は、周囲光１４１を受光し、その周囲光を散乱させて、第４の方向１４４に概ね沿って伝搬する散乱周囲光１４３を形成する。いくつかのケースでは、方向１４２及び１４４は、水平方向１３０を中心に左右対称となっている。いくつかのケースでは、第４の方向１４４は、水平方向１３０と角度θ_２をなす。いくつかのケースでは、散乱周囲光１４３は、所望の観察位置１８０を含まないか、又は網羅しない垂直の周囲光円錐１４５を有する。

いくつかのケースでは、観察位置１８０は、垂直の画像光円錐１１５に含まれているか、又は垂直の画像光円錐１１５内に配置されているが、垂直の周囲光円錐１４５に含まれたり、垂直の周囲光円錐１４５内に配置されたりはしない。このようなケースでは、観察位置１８０にいる観察者は、高コントラストの画像を見ることができる。その画像は、周囲光源１４０から発せられる周囲光を含んでいないか、ほんのわずかしか含んでいないからである。いくつかのケースでは、非対称な拡散板１７０の垂直視野角は、垂直の画像光円錐１１５が観察位置１８０を含むか、又は網羅するほど十分に大きく、垂直の周囲光円錐１４５が観察位置１８０を含まないほど十分に小さい。

図３に概略的に示されているように、角度α_Ｖが実質的に０に等しい場合のようないくつかのケースでは、非対称な拡散板１７０によって散乱される画像光は観察位置１８０に到達し、拡散板によって散乱される周囲光は、観察位置から離れるように伝搬する。このようなケースでは、拡散板１７０の半値垂直視野角（Ａ_Ｖ／２）はθ_１よりも大きく、かつθ_２よりも小さい。このようなケースでは、観察位置１８０にいる観察者には、コントラストの向上した表示画像が見える。

反射板１５０は、光拡散板１７０によって散乱されない画像光１５５を反射させる。いくつかのケースでは、反射板１５０は実質的に正反射の反射板である。このようなケースでは、反射板１５０によって反射される全ての光のうちのかなりの部分は正反射し、全ての反射光のうちのほんの一部が拡散反射する。例えば、このようなケースでは、可視波長における反射板１５０の総反射に対する正反射の比率は、少なくとも約０．７、又は少なくとも約０．７５、又は少なくとも約０．８、又は少なくとも約０．８５、又は少なくとも約０．９、又は少なくとも約０．９５であり、この可視波長は、電磁スペクトルの可視範囲内のいずれかの波長であることができる。いくつかのケースでは、この可視範囲は約４００ｎｍ〜約６９０ｎｍ、又は約４１０ｎｍ〜約６８０ｎｍ、又は約４２０ｎｍ〜約６７０ｎｍである。

反射板１５０は、水平方向と角度θ_１をなす第５の方向１５２沿いの反射画像光１５１として、画像光１５５を正反射させる。反射板１５０は、光拡散板１７０によって散乱されない周囲光１５６を反射させる。反射板１５０は、水平方向と角度θ_２をなす第６の方向１５４沿いの反射周囲光１５３として、周囲光１５６を正反射させる。いくつかのケースでは、観察位置１８０、画像投射光源１１０、及び周囲光源１４０の配置は、観察位置１８０にいる観察者が反射画像光１５１を受光すると共に見えるが、反射周囲光１５３は受光しないと共に見えないような配置である。このようなケースでは、正反射板１５０は、非対称な光拡散板１７０によって観察位置の方に散乱されない画像光１５５を反射させると共に、非対称な光拡散板１７０によって、観察位置から離れる方向に散乱されない周囲光１５６を反射させる。このようなケースでは、観察位置１８０にいる観察者は、コントラストの向上した画像を見ることができる。

いくつかのケースでは、正反射板１５０の反射率は、入射角度が増大しても変わらないか、又はほとんど変わらない。このようなケースでは、正反射板１５０は、可視における入射角約θ_１での第１の平均反射率Ｒ_１と、可視における入射角約θ_２での第２の平均反射率Ｒ_２を有し、Ｒ_１とＲ_２との差は約１０％以下、又は約５％以下、又は約２％以下である。いくつかのケースでは、角度θ_１は約０であり、角度θ_２は約４５度である。

いくつかのケースでは、正反射板１５０の反射率は、入射角の増大とともに変化、例えば低下する。角度θ_１が角度θ_２よりも実質的に小さいような場合のいくつかのケースでは、入射角の増大と共に低下する反射率を有する反射板１５０は、観察位置１８０のような観察位置に表示される画像のコントラストを向上させることができる。いくつかのケースでは、正反射板１５０は、可視における入射角約θ_１での第１の平均反射率Ｒ_１と、可視における入射角θ_２での第２の平均反射率Ｒ_２とを有し、Ｒ_１／Ｒ_２の比率は少なくとも約１．２、又は少なくとも約１．４、又は少なくとも約１．５、又は少なくとも約１．６、又は少なくとも約１．８、又は少なくとも約２、又は少なくとも約２．５、又は少なくとも約３である。いくつかのケースでは、角度θ_１は約０であり、角度θ_２は約４５度である。

いくつかのケースでは、正反射板１５０は、電磁スペクトルの可視領域などの領域において、実質的に平らな反射スペクトル有することができる。例えば、このようなケースでは、正反射板の反射率は、可視において、２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、又は５％以下変化する。いくつかのケースでは、４４０ｎｍなどの青色波長における反射板１５０の反射率と、６２０ｎｍなどの赤色波長における反射率との比率は、約０．８〜約１．２の範囲内、又は約０．９〜約１．１の範囲内である。

一般に、正反射板１５０は、ある用途において望ましいか、及び／又は実用的でありうるいずれかの正反射板であることができる。例えば、正反射板１５０は、アルミメッキフィルム、又は、反射偏光フィルム若しくは３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ ＥＳＲフィルムなどの多層ポリマー反射フィルムであることができる。

光吸収層１６０は、正反射板１５０によって反射されない画像光１６１及び周囲光１６２を吸収することによって、表示画像のコントラストを向上させることができる。光吸収層１６０は、ある用途において望ましいか、及び／又は実用的でありうるいずれかの光吸収材を含むことができる。例えば、層１６０は、カーボンブラック、黒色染料若しくはその他の暗色染料などの光吸収性染料、光吸収性顔料若しくはその他の暗色顔料、又は、結合剤物質に分散させた不透明粒子を含むことができる。好適な結合剤としては、熱可塑性樹脂、放射線硬化性若しくは熱硬化性アクリレート、エポキシ、シリコーン系物質、又は、その他の好適な結合剤物質が挙げられる。いくつかのケースでは、可視における光吸収層１６０の光吸収係数は、少なくとも約０．１逆マイクロメートル、又は少なくとも約０．２逆マイクロメートル、又は少なくとも約０．４逆マイクロメートル、又は少なくとも約０．６逆マイクロメートルである。

いくつかのケースでは、光学構造体１９０は任意の基材１８５を含む。いくつかのケースでは、基材１８５は主に、光学構造体内の他の構成要素を支えることができる。いくつかのケースでは、基材１８５は、１つ以上の追加的な光学機能をもたらすことができる。例えば、基材１８５は、光拡散体、広域光吸収体、吸収偏光体、反射偏光体、又は、ある用途で望ましい場合のある機能を有するその他のいずれかのフィルムであるか、それを含むことができる。基材１８５は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート、アクリル、アルミニウムシート、及びガラス、並びにこれらの複合物など、ある用途において好適又は実用的でありうるいずれかの物質であることができる。

一般に、光学構造体１９０は、光を非対称に散乱させるのが望ましい場合のあるいずれかの用途で利用することができる。例えば、光学構造体１９０は、フロント投射スクリーンであるか、又はその一部であることができる。

画像投射光源１１０は画像形成装置を含み、その装置によって形成された画像をディスプレイ又は像面１２０に投射する。プロジェクター１１０の出力光１１１は、ある用途において望ましい場合のあるいずれかの偏光を有することができる。例えば、いくつかのケースでは、出力光１１１は実質的に偏光されていない。このようなケースでは、第１の偏光状態を有する出力光１１１の強度の、第１の偏光状態と直角をなす第２の偏光状態を有する出力光の強度に対する比率は、約０．８〜約１．２、又は約０．８５〜約１．１５、又は約０．９〜約１．１、又は約０．９５〜約１．０５の範囲内である。いくつかのケースでは、出力光１１１は、例えば第１の方向に沿って、実質的に偏光されている。このようなケースでは、第１の偏光状態を有する出力光１１１の強度の、直交する偏光状態を有する出力光の強度に対する比率は、少なくとも約１００、又は少なくとも約５００、又は少なくとも約１０００である。いくつかのケースでは、出力光１１０は、偏光状態の組み合わせを含む。例えば、いくつかのケースでは、出力光１１０は、赤色光、緑色光、及び青色光を含むことができ、その青色光及び赤色光は１つの偏光状態を有し、緑色光は直交する偏光状態を有する。

一般に、画像投射光源１１０は、いずれかの画像形成装置を含むことができる。例えば、この画像形成装置は、反射型ディスプレイ、透過型ディスプレイ、若しくは発光型ディスプレイ、又は、半透過型ディスプレイのように様々なディスプレイタイプを組み合わせたものであることができる。例えば、いくつかのケースでは、反射型画像形成装置は、ＬＣＤ、又は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．のＤｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＬＰ）ディスプレイなどのデジタルマイクロミラーアレイディスプレイを含むことができる。

一般に、非対称な光拡散板１７０は、ある用途において望ましいか、又は実用的でありうるいずれかの非対称な拡散板であることができる。例えば、非対称な拡散板１７０は、バルク拡散板及び／又は表面拡散板であることができる。バルク拡散は、例えば、ホスト材料中にゲスト材料の小粒子を組み込むか、又は分散させることによって実現させることができ、この場合、ゲスト材料とホスト材料は異なる屈折率を有する。表面拡散は、例えば、拡散マットの表面を作ることによって実現させることができる。いくつかのケースでは、拡散板１７０はバルク拡散板であり、ゲスト材料とホスト材料との屈折率の差は、少なくとも約０．０１、又は少なくとも約０．０２、又は少なくとも約０．０３、又は少なくとも約０．０４である。

いくつかのケースでは、非対称な光拡散板１７０は、実質的に偏光無依存型であることができる。このようなケースでは、水平方向などの所定の方向沿いの２つの互いに直交する偏光入射光に関する、非対称な光拡散板の水平ゲイン曲線２１０のようなゲイン曲線は、実質的に同じである。例えば、このようなケースでは、水平方向沿いの２つの互いに直交する偏光入射光の水平ゲイン曲線２１０は、約１５％以下、又は約１０％以下、又は約５％以下異なる。別の例として、垂直方向沿いの２つの互いに直交する偏光入射光の垂直ゲイン曲線２２０は、約１５％以下、又は約１０％以下、又は約５％以下異なる。

いくつかのケースでは、非対称な光拡散板１７０は、構造化表面又は層を含むことができる。この構造化層は、ある用途において望ましい場合のある任意の形を有する構造を含むことができる。代表的な形としては、平面状、凹状、凸状、非球面、フレネル、長円、微細繊維、回折性、及び切り子面の形が挙げられる。例えば、図４は、ピッチ４３０を有するマイクロレンズのような複数の光学レンズ４２０を含む構造化表面４１０を含む非対称な光拡散板４７０の概略的側面図である。いくつかのケースでは、この光学レンズの少なくともいくつかは、例えば、画像投射光源１１０によって投射される画像のアスペクト比を変えるアナモルフィックレンズであることができる。いくつかのケースでは、アナモルフィックレンズは、円柱レンズのような細長いレンズであるか、細長いレンズを含むことができる。いくつかのケースでは、非対称な光拡散板１７０は、ランダムなピッチ４３０を有する細長い光学レンズのアレイ（円柱レンズのアレイなど）を含むことができる。図６は、構造化表面４１０と同じように、複数のレンズレット６２０を含む構造化表面６１０の概略的上面図である。各レンズレットは、幅ａ_１、長さａ_２、及びアスペクト比ａ_２／ａ_１を有する。いくつかのケースでは、このアスペクト比は約１．５〜約２００、又は約２〜約１００、又は約２〜約５０、又は約２〜約２５の範囲である。

いくつかのケースでは、非対称な光拡散板１７０はバルク拡散板であり、第２の物質内の第１の物質の細長い構造又は粒子（この２つの物質は異なる屈折率を有する）を複数含む。いくつかのケースでは、この細長い粒子は、垂直方向１３２沿いなどの同じ方向沿いに概ね配向されている。いくつかのケースでは、細長い粒子の長さは約５０ｎｍ〜約１００マイクロメートル、又は約１００ｎｍ〜約５０マイクロメートル、又は約２００ｎｍ〜約１０マイクロメートルの範囲である。いくつかのケースでは、細長い粒子のアスペクト比は、約５：１〜約１０００：１、又は約１０：１〜約２００：１、又は約２０：１〜約５０：１の範囲内である。

いくつかのケースでは、光学構造体１９０は一体型構造体であり、これは、構造体内の個々の構成要素が、例えば、１つ以上の接着層によって互いに結合していることを意味する。

開示しているシステム及び構造体の利点のいくつかについて、以下の実施例によって更に説明する。この実施例で列挙される特定の材料、量及び寸法、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈すべきではない。

（実施例１）：
拡散板１７０と同様の非対称な光拡散板を作製した。ポリプロペン（ＰＰ）（Ｅｘｘｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能なＰＰ１０２４）と、オーブンで乾燥した（１７６°Ｆ（８０℃）で１０分間）ポリスチレン（ＰＳ）（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）から入手可能なＳｔｙｒｏｎ ６８５Ｄ）のパレットを重量比約６０／４０（ＰＰ／ＰＳ）で混合し、押出成形機に加えた。この混合物を押出温度約４６０°Ｆ（２３８℃）、押出速度約３００ｌｂｓ／時（１３６ｋｇ／時）、ラインスピード毎分約５０フィート／分（０．２５４ｍ／秒）で溶融押出した。押出したフィルムの厚みは約１００マイクロメートルであった。押出の際に、溶融ＰＳの副相は引き伸ばされて、ウェブ又は押出方向沿いに概ね配向された細長い粒子になった。この細長い粒子は、平均直径が約１０００ナノメートル、平均アスペクト比が約１００である棒状の形状であった。細長いＰＳ粒子の屈折率は１．５８であった。ＰＰホストの屈折率は１．５０であった。

次に、押出したフィルムを、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能な高度正反射フィルム（ＥＳＲ）に積層した。このＥＳＲフィルムの、法線入射における約４００ｎｍ〜約１００ｎｍの波長範囲での反射率は、約９９％であった。ＥＳＲの反射率は、４５度の入射角においても約９９％のままであった。この積層は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能な光学的に透明な接着剤ＯＣＡ−８１７１を用いて行った。得られたフィルムの可視での反射率は、入射角０度では約９０％、入射角約４５度では約８０％であった。次に、同じ透明接着剤を用いて、得られた積層体を光吸収性ブラックフィルム（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能なＳｃｏｔｃｈＣａｌ Ｇｒａｐｈｉｃ Ｆｉｌｍ ７７２５）に積層した。得られたフロント投射スクリーンは、約３．５の軸上ゲイン、約１２０度の水平視野角Ａ_Ｈ、２５度の垂直視野角Ａ_Ｖという特性を有していた。

数種類の入射角θでこのスクリーンに入射する光に関しては、スクリーンの反射率ＲＲ_θはスクリーンと垂直に測定した。ＲＲ_４５／ＲＲ_０（４５度及び０度の水平入射角）の比率は約０．６６であった。ランバート拡散板の場合の同様の比率は約０．８２であり、これは、ランバート拡散板と比べて、このスクリーンの周囲光排除力が約１９％向上したことを示している。このスクリーンでは、水平入射角６０度における周囲光排除力は約２７％向上した。このスクリーンでは、垂直入射角４５度における周囲光排除力は約７２％向上した。ＲＲ_θの測定は、５００ルクスの周囲光の存在下で行った。このスクリーンの、水平に偏光した入射光に対する反射率と、垂直に偏光した入射光に対する反射率の差の平均は、約５％未満であった。

図５は、測定した水平ゲインの曲線５１０と、測定した垂直ゲインの曲線５２０を示している。

（実施例２）：
反射フィルムが、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能な狭帯域正反射フィルム（ｃ−ＥＳＲ）である以外は、実施例１の構成と同様の光学構造体を作製した。このｃ−ＥＳＲフィルムの、法線入射における約４００ｎｍ〜約１００ｎｍの波長範囲での反射率は、約９９％であった。このｃ−ＥＳＲフィルムの可視における入射角０での平均反射率の、入射角４５度での平均反射率に対する比率は約１．７であった。得られたフロント投射スクリーンは、約３．５の軸上ゲイン、約１２０度の水平視野角Ａ_Ｈ、約２５度の垂直視野角Ａ_Ｖという特性を有していた。

ＲＲ_４５／ＲＲ_０（４５度及び０度の水平入射角）の比率は約０．６２であった。ランバート拡散板の場合の同様の比率は約０．８２であり、これは、ランバート拡散板と比べて、このスクリーンの周囲光排除力が約２４％向上したことを示している。このスクリーンでは、水平入射角６０度における周囲光排除力は約３１％向上した。このスクリーンでは、垂直入射角４５度における周囲光排除力は約７９％向上し、垂直入射角約６０度における周囲光排除力は約８４％向上した。ＲＲ_θの測定は、５００ルクスの周囲光の存在下で行った。このスクリーンの、水平に偏光した入射光に対する反射率と、垂直に偏光した入射光に対する反射率との差の平均は、約５％未満であった。

本明細書で使用する場合、「垂直」、「水平」、「上方」、「下方」、「左」、「右」、「上側」及び「下側」、「前側」及び「後ろ側」、「時計回り」及び「反時計回り」などの用語、並びに、その他の類似の用語は、図に示されているような相対位置を指す。広くは、物理的実施形態は異なる配向を有することができ、その場合、用語は、装置の実際の配向に修正された相対位置を意味することを意図している。例えば、図１の構成体を、図の配向と比べて９０度回転しても、矢印方向１３０は依然として、「水平」方向沿いであるとみなされる。

上記に引用したすべての特許、特許出願及び他の公開を、それらがあたかも完全に再現されたものとして本明細書に援用するものである。本発明の様々な態様の説明を容易にするために本発明の特定の実施例を上記に詳細に説明したが、本発明は、それら実施例の詳細に限定されるものではないことを理解すべきである。むしろ添付の「特許請求の範囲」により規定されるように本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変形例、実施形態及び代替例を全て網羅しようとするものである。

Claims (24)

1. 第１の方向では第１の視野角Ａ_Ｈで光を散乱させ、前記第１の方向に直交する第２の方向では第２の視野角Ａ_Ｖで光を散乱させる非対称な光拡散板であって、Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖが少なくとも約２である、非対称な光拡散板と、
   前記非対称な光拡散板によって散乱されない光を反射させると共に、可視における入射角が実質的に０度の場合における第１の平均反射率Ｒ_０と、可視における入射角が実質的に４５度の場合における第２の平均反射率Ｒ_４５とを有する実質的に正反射性の反射板であって、Ｒ_０／Ｒ_４５が少なくとも約１．５である、実質的に正反射性の反射板と、
   前記正反射板によって反射されない光を吸収する光吸収層と、を含む、光拡散型光学構造体。
2. 請求項１に記載の光拡散型光学構造体を含む、フロント投射スクリーン。
3. 画像を表示平面に投射する画像形成装置と、
   前記表示平面内に配置された、請求項１に記載の光拡散型光学構造体と、を含む、投射システム。
4. 前記画像形成装置の出力光が実質的に偏光されない、請求項３に記載の投射システム。
5. 前記画像形成装置が、デジタルマイクロミラーアレイを含む、請求項３に記載の投射システム。
6. Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖの比率が少なくとも約２．５である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
7. Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖの比率が少なくとも約３である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
8. 前記非対称な光拡散板が、第１の材料内の細長い構造体を複数含み、前記細長い構造体が前記第２の方向沿いに概ね配向されている、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
9. 前記非対称な光拡散板が、実質的に偏光無依存型である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
10. ２つの互いに直交する偏光入射光に関する、前記非対称な光拡散板のゲイン曲線が約１０％以下異なる、請求項９に記載のフロント投射スクリーン。
11. ２つの互いに直交する偏光入射光に関する、前記非対称な光拡散板のゲイン曲線が約５％以下異なる、請求項９に記載のフロント投射スクリーン。
12. 可視波長における前記実質的に正反射性の反射板の総反射に対する正反射率の比が、少なくとも約０．７である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
13. 可視波長における前記実質的に正反射性の反射板の総反射に対する正反射率の比が、少なくとも約０．８である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
14. 可視波長における前記実質的に正反射性の反射板の総反射に対する正反射率の比が、少なくとも約０．９である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
15. 前記Ｒ_０／Ｒ_４５の比率が少なくとも約１．７である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
16. 前記Ｒ_０／Ｒ_４５の比率が少なくとも約２である、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
17. 前記実質的に正反射性の反射板が、可視において実質的に平らな反射スペクトルを含む、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
18. 前記実質的に正反射性の反射板の青色波長における反射率と、赤色波長における反射率との比が、約０．８〜約１．２の範囲である、請求項１７に記載の光拡散型光学構造体。
19. 前記実質的に正反射性の反射板の青色波長における反射率と、赤色波長における反射率との比が、約０．９〜約１．１の範囲である、請求項１７に記載の光拡散型光学構造体。
20. 前記非対称な光拡散板が複数の光学レンズを含む、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
21. 前記複数の光学レンズの少なくともいくつかが、アナモルフィックである、請求項２０に記載の光拡散型光学構造体。
22. 前記アナモルフィック光学レンズの少なくともいくつかが、円柱レンズを含む、請求項２１に記載の光拡散型光学構造体。
23. 前記非対称な光拡散板が、ランダムなピッチを有する細長い光学レンズのアレイを含む、請求項１に記載の光拡散型光学構造体。
24. 第１の方向に概ね沿って画像光を像面に投射する画像投射光源であって、前記第１の方向が、水平方向と角度θ_１をなす、画像投射光源と、
    前記水平方向と角度θ_２をなす第２の方向に概ね沿って周囲光を発する周囲光源と、
    前記像面内に配置されていると共に、前記水平方向沿いの第１の視野角Ａ_Ｈと、前記水平方向に直交する垂直方向沿いの第２の視野角Ａ_Ｖを有する非対称な光拡散板であって、Ａ_Ｈ／Ａ_Ｖが少なくとも約２であり、Ａ_Ｖ／２がθ_１よりも大きく、かつθ_２よりも小さい、非対称な光拡散板と、
    前記非対称な光拡散板によって散乱されない光を反射させると共に、可視における入射角約θ_１での第１の平均反射率Ｒ_１と、可視における入射角約θ_２での第２の平均反射率Ｒ_２とを有する実質的に正反射性の反射板であって、Ｒ_１／Ｒ_２が少なくとも約１．５である、実質的に正反射性の反射板と、を含む、投射システム。

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