JP2015079167A - 反射型投影表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】映像光が反射型スクリーンに対して垂直方向下側から投影されるときの、映像の天井への映り込みを改善できる反射型投影表示システムを提供する。【解決手段】反射型投影表示システム１００は、スクリーン面を垂直乃至は略垂直とした反射型スクリーン１０と、反射型スクリーン１０に対して垂直方向Ｄｖの下側から映像光Ｌを投影する映像源２０とを備え、映像光は、垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い偏光光を含む。例えば、垂直方向Ｄｖが偏光方向Ｄｐとなった偏光光である。映像がフルカラー表示のとき、偏光光は、映像光の赤色成分、緑色成分及び青色成分のうち、少なくとも緑色成分とするのが好ましい。緑色は人間の目に最も明るさを感じさせやすい光のため、効果的に映り込みを改善することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、映像源から投影され反射型スクリーンで反射された映像光を観察する反射型投影表示システムに関する。

近年、反射型スクリーンに映像を投影する映像源として、至近距離からの投影で大画面表示できる短焦点型の映像投影装置（プロジェクタとも言う）が普及している。このような短焦点型の映像投影装置は、従来の映像投影装置に比べて、反射型スクリーンに対して垂直方向下側から大きな角度で斜めに投影することができる。このため、映像源として、短焦点型の映像投影装置を用いると、映像源及び反射型スクリーンを備えた反射型投影表示システムを省スペースで実現することができる（特許文献１）。

ここで、図５の側面図に示す従来の反射型投影表示システム２００では、壁面３３にスクリーン面を平行にして設置された反射型スクリーン１０の垂直方向下側の至近距離に設置された映像源３０からの映像光Ｌが、反射型スクリーン１０で反射されて正面方向の観察者Ｖが観察できる様子を示している。図中、Ｚ軸方向が垂直方向Ｄｖであり、ＸＹ平面に平行な方向が水平方向Ｄｈである。

図６は、反射型スクリーン１０の層構成の一例を示す断面図である。同図に例示される反射型スクリーン１０は、その映像源３０側となる図面左側の正面側から図面右側の背面側に向かって順に、表面機能層１１、基材層１２、レンズ層１３、反射部１４、光吸収層１５を備えている。表面機能層１１は例えば防眩機能やハードコート機能を有し、基材層１２は表面機能層１１など各層を支持し、レンズ層１３はフレネルレンズ作用を有し、反射部１４はレンズ層１３のレンズ面で映像光Ｌを反射させ、光吸収層１５は不要な光を吸収する作用を有する。
このような反射型スクリーン１０は、そのレンズ層１３によって、反射型スクリーン１０の下側から斜めに入射する映像光Ｌでも、反射型スクリーン１０の正面方向の観察者Ｖに向けて進行方向が偏向され、映像を良好に観察することを可能にしている。

特開２０１３−６８６７６号公報

しかしながら、図５に示すように、反射型スクリーン１０に対して、その垂直方向下側から斜めに投影された映像光Ｌの一部は反射型スクリーン１０の表面で反射して反射光Ｌｒとなり観察者Ｖ側には届かずに天井３２に到達し、天井３２に映像が表示される映り込みが生じてしまう。
これを、図６に示した反射型スクリーン１０で言うと、映像光Ｌはレンズ層１３を通過して反射部１４で反射されて観察者Ｖ側に向かう光もあるが、レンズ層１３に到達する前に、反射型スクリーン１０の最表面１０ｓで反射される反射光Ｌｒもあり、この光が天井３２に到達して、映り込みが発生する。

すなわち、本発明の課題は、映像光が反射型スクリーンに対して垂直方向下側から投影されるときの、映像の天井への映り込みを改善できる反射型投影表示システムを提供することである。

そこで、本発明による反射型投影表示システムは、以下の構成とした。
（１）スクリーン面を垂直乃至は略垂直とした反射型スクリーンと、この反射型スクリーンに対して垂直方向下側から映像光を投影する映像源とを備え、
前記映像光は、前記垂直方向の偏光成分が水平方向の偏光成分よりも多い偏光光を含む、反射型投影表示システム。
（２）前記映像光は赤色成分、緑色成分及び青色成分を有し、前記偏光光は少なくとも前記緑色成分である、前記（１）の反射型投影表示システム。

本発明の反射型投影表示システムによれば、映像光が反射型スクリーンに対して垂直方向下側から投影されるときの、映像の天井への映り込みを改善することができる。

本発明による反射型投影表示システムの一実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図。 物質の境界面での光の反射率のＰ偏光光とＳ偏光光の違いを模式的に説明するグラフ。 反射型スクリーンの層構成の一例を示す断面図。 三原色の映像光を合成する色合成プリズム及びその周辺を説明する説明図。 従来の反射型投影表示システムにおける、映像の天井への映り込みを説明する側面図。 反射型スクリーンの層構成の一例を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は概念図であり、構成要素の縮尺関係、縦横比等は誇張されていることがある。
なお、「偏光方向」とは、本発明においては、その光の電場の振動方向のことを意味する。
「垂直方向」とは、地面に対する垂直方向であり、重力によって物体が落下する方向に平行な方向を意味する。
「水平方向」とは、垂直方向と直交する方向を意味する。
「下側」とは、垂直方向において物体が落下する側を意味する。「下側」とは、注目する対象物の高度よりも低い高度であれば水平方向の相対位置は問わず、その真下以外に、その前後及び左右も含む。

先ず、図１は、本発明の反射型投影表示システムをその一実施形態で説明する図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は観察者Ｖ側からみた正面図である。
同図では、地面に対して垂直方向をＺ軸方向とし、地面に平行な床３１に反射型スクリーン１０に向かって立った観察者Ｖに対して左右方向をＸ軸方向とし、前後方向をＹ軸方向としてある。反射型スクリーン１０のスクリーン面は、平面でＸＺ面に平行な面であり、床３１に垂直な面である。
なお、図１以外の図面においても、座標軸が明示されている図面については、その座標軸のとり方は図１と同様である。

本発明による反射型投影表示システム１００は、スクリーン面を垂直乃至は略垂直とした反射型スクリーン１０と、反射型スクリーン１０に対して垂直方向Ｄｖの下側から映像光Ｌを投影する映像源２０とを、少なくとも備える。

スクリーン面とは、反射型スクリーン１０のうち映像を表示可能な領域である。本発明における図面では、スクリーン面の大きさは反射型スクリーン１０と同じとして図示してある。
反射型スクリーン１０のスクリーン面が垂直乃至は略垂直であるとは、スクリーン面の正面側が凹むように湾曲しているなど、完全な平面ではないものもあり得るからである。また、スクリーン面が平面の場合でも、スクリーン面を観察者Ｖの位置に対応させて、斜め下側に向けてわずかに傾斜させるなどの設置もあるからである。

しかも、本発明においては、映像光Ｌは、垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い偏光光を含ようになっている。
例えば、この特定の偏光光は、映像光Ｌの赤色成分、緑色成分及び青色成分のうち、少なくとも緑色成分の光である。
本発明においては、理解を容易にする観点から、この垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い偏光光の偏光方向について、垂直方向Ｄｖと同じ方向であるとして、それを偏光方向Ｄｐで図示及び説明する。

反射型スクリーン１０は、本実施形態においては、スクリーン面が垂直方向の寸法に対して水平方向の寸法が大きい横長の長方形形状で、平面をなし、床３１に垂直となっている。反射型スクリーン１０は、例えば、スクリーン面が横縦比１６：９の１００インチ型のものである。

映像源２０の反射型スクリーン１０に対する配置位置は、本実施形態では、垂直方向Ｄｖにおいては、反射型スクリーン１０のスクリーン面下端よりも下側で、且つ水平方向Ｄｈにおいては、左右方向（Ｘ軸方向）がスクリーン面の幾何学的中心であるスクリーン中心ＣｔＳと一致し、前後方向（Ｙ軸方向）は当然だが反射型スクリーン１０の正面側となる配置となっている。

映像源２０は、従来の反射型投影表示システムならば、一般的なプロジェクタ、それも、とくに、至近距離から投影可能な短焦点型のプロジェクタなどを採用できるところであるが、本実施形態においては、特にその映像光Ｌとして、垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い偏光光を投影できるようにしたものを用いる。
こうした映像源２０は、垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い偏光光を含む映像光Ｌを投影できるようにしたものであれば、特に制限はない。例えば、偏光方向Ｄｐが垂直方向Ｄｖとなった直線偏光の映像光Ｌを、投影レンズをとおして投影できものを用いることができる。
したかって、映像源２０の映像生成方式では、例えば、ＤＬＰ（登録商標）方式、ＬＣＤ方式、ＬＣＯＳ方式など、特に制限はない。映像源２０については、後ほど詳述する。

＜物質の境界面での反射率と光の偏光状態＞
次に、映像光Ｌを垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い偏光光とすることで、映像の天井３２への映り込みを改善することができる原理について説明する。

図２は、物質の境界面に入射する入射光について、その反射率のＰ偏光光とＳ偏光光の違いを模式的に示すグラフである。光の反射率は、いわゆるフレネルの式により、入射光の入射角θｉによって異なり、また、入射光の偏光状態によっても異なる。
Ｐ偏光光とは、その偏光方向が入射面に平行（Ｐａｒａｌｌｅｌ）な偏光光であり、Ｓ偏光光とは、その偏光方向が入射面に垂直な偏光光である。
「入射面」とは、入射光（映像光Ｌ）が入射する物質境界面に垂直な面であって入射光（映像光Ｌ）をその面内に含む面である。

同図に示すように、入射角θｉが０°ではなく有限であるとき、常にＳ偏光光の反射率Ｒｓが、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐよりも大きく、入射角θｉの全領域ではないが、おおよそ入射角θｉが０°から大きくなるほど、或る入射角θｉまでは、その差は大きくなる。前記或る入射角θｉとは、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐが極小値となる角度である。ただし、入射角θｉが０°の垂直入射のときは、Ｐ偏光光の反射率ＲｐとＳの反射率Ｒｓは同じである。

入射光が無偏光光であるときは、その入射光はＰ偏光光とＳ偏光光が半々の合成光として扱うことができるから、無偏光光の入射光に対する反射率は、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐと、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓとの平均値となる。

こうした光の反射率が、光の偏光状態によって異なることを利用して、映像光Ｌが反射型スクリーン１０で反射されるときの入射面によって規定されるところのＰ偏光光をＳ偏光光よりも偏光成分としてより多く含む偏光光の映像光Ｌとすることによって、反射型スクリーン１０での映像光Ｌの反射光Ｌｒを低減でき、その結果、映像の天井３２への映り込みを改善することができることになる。

本発明において、「Ｐ偏光光をＳ偏光光よりも偏光成分としてより多く含む偏光光」とは、Ｐ偏光光がＳ偏光光より多く含まれていれば、含まれるＳ偏光光の量がゼロではなく有限の量であってもよい。ただし、Ｓ偏光光の割合は少ない方が、映り込みの改善効果がより大きくなる点で好ましい。

《反射型スクリーン１０》
反射型スクリーン１０としては、従来公知のものを適宜採用することができる。図３は、反射型スクリーン１０の一例を示す断面図である。

同図に例示される反射型スクリーン１０は、その映像源２０側となる図面左側の正面側から図面右側の背面側に向かって順に、表面機能層１１、基材層１２、レンズ層１３、反射部１４、光吸収層１５を備えている。表面機能層１１は例えば防眩機能やハードコート機能を有し、基材層１２は表面機能層１１など各層を支持し、レンズ層１３はフレネルレンズ作用を有し、反射部１４はレンズ層１３のレンズ面で映像光Ｌを反射させ、光吸収層１５は不要な光を吸収する作用を有する。
このような反射型スクリーン１０は、そのフレネルレンズを構成するレンズ層１３によって、図面下側から斜めに入射する映像光Ｌでも、反射型スクリーン１０の正面方向の観察者Ｖに向けて進行方向が偏向され、映像を良好に観察することを可能にしている。
とくに、短焦点で斜め下側から映像光Ｌを投影する反射型投影表示システム１００においては、反射型スクリーン１０は、フレネルレンズを構成するレンズ層１３を有することが好ましい。

以下、図３の反射型スクリーン１０について、構成要素ごとにさらに詳述する。

＜表面機能層１１＞
表面機能層１１は、反射型スクリーン１０において映像光Ｌが入光する最表面１０ｓを構成する層であり、反射型スクリーン１０の観察者Ｖ側の最表層となる層である。表面機能層１１としては、例えば、反射防止機能、防眩機能、紫外線吸収機能、防汚機能、帯電防止機能、耐指紋機能など、用途に応じて必要とされる１又は複数の機能を担う層である。表面機能層１１は、例えば基材層１２の面に塗工形成することで形成される。具体例を挙げれば、紫外線や電子線で硬化させることができるアクリル系の電離放射線硬化性樹脂の塗料によって、ハードコート機能を有する表面機能層１１が形成される。

＜基材層１２＞
基材層１２は表面機能層１１、レンズ層１３など各層を支持し、反射型スクリーン１０の基材となる透明又は半透明のフィルム状乃至はシート状物として構成される層である。
基材層１２としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体（ＭＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂を用いることができる。
基材層１２の厚みは、特に制限はないが、フィルム乃至はシート状の場合、例えば２５〜３００μｍとすることができ、板状の場合、例えば１〜５ｍｍとすることができる。厚みが薄すぎると、剛性が低下しすぎて加工性の低下や他の層の支持機能の低下が生じることがあり、厚みが厚過ぎると剛性の点で過剰性能となることがあるからである。
基材層１２は、光拡散剤の添加によって光拡散層を兼用することもできる。

＜レンズ層１３＞
レンズ層１３は、フレネルレンズ作用を有する層である。レンズ層１３が有するフレネルレンズは、映像源２０から発散光束となって投影された映像光Ｌを、反射型スクリーン１０の観察者Ｖ側に向かう略平行光束となるように、光の進行方向を偏向できる機能を有する。
フレネルレンズは、同図の場合、複数の単位レンズが、その延在方向（紙面に垂直な方向）に直交する断面における断面形状が略三角形形状をしており、この三角形形状において、頂点１３ｔと、頂点１３ｔを挟んで一方の辺に対応するレンズ面１３ａと、他方の辺に対応する非レンズ面１３ｂとを有する。単位レンズの断面形状は、映像源２０からの映像光Ｌが反射されて観察者Ｖ側に向くように設定される。
単位レンズの配列ピッチは例えば２０〜２００μｍとすることができる。配列ピッチが、この範囲よりも大きいと、モアレの発生、成形型作成時の切削バイトの消耗、離型性の悪化などが生じることがあり、この範囲よりも小さいと、光の回折や、加工精度の点で製
造がしにくくなることがあるからである。

フレネルレンズは、用途に応じて、その柱状の単位レンズ要素が同心円状又は円弧状に配列するサーキュラーフレネルレンズでもよいし、直線状に延びる単位レンズ要素が平行に配列するリニアフレネルレンズでもよい。サーキュラーフレネルレンズの方が、リニアフレネルレンズよりも、映像光Ｌをスクリーン面全体として、より観察者Ｖ側に向けられるという光学的性能の点で好ましいが、コストの観点から、リニアフレネルレンズとしてもよい。
サーキュラーフレネルレンズの場合、フレネルレンズの光学的中心であるフレネル中心は、映像を表示可能な部分であるスクリーン面の領域外であってもよい。
レンズ層１３は、アクリル系などの電離放射線硬化性樹脂と成形型を用いて、いわゆる２Ｐ法（フォトポリマー法）によって、基材層１２上に形成することができる。

＜反射部１４＞
反射部１４は、映像光Ｌを反射する機能を有する層である。図３の場合、反射部１４は、レンズ層１３の少なくともレンズ面１３ａの部分に対して形成されている。反射部１４は、光反射性材料によって形成することができる。光反射性材料としては、アルミニウム、銀などの金属乃至は合金の蒸着膜、或いは、白色顔料や銀色を呈する金属顔料を樹脂バインダ中に分散させた塗料乃至はインクの塗膜を用いることができる。

蒸着膜はアルミニウムの場合では、厚みは、例えば６０〜８０ｎｍとすることができる。厚みがこの範囲を超えると密着性が低下することがあり、この範囲未満となると反射率が低下し、光が素抜けすることがあるからである。
白色顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などを用いることができ、銀色を呈する金属顔料としては、アルミニウム、クロム、銀などの金属粒子を用いることができる。樹脂バインダの樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂などを用いることができる。
反射部１４を、非レンズ面１３ｂを除いてレンズ面１３ａに選択的に形成するには、蒸着法、スプレー塗装法などの、非接触で、且つ被形成面への形成材料の飛来方向に方向性を持たせることができる形成法が好ましい。ただし、スプレー塗装法では樹脂バインダを必要とし、樹脂バインダ中の光反射性材料によって光が乱反射して反射率が低下したり、拡散反射率が高くなったり、正面輝度が低下したりするため、蒸着法の方がスプレー塗装法よりも好ましい。

＜光吸収層１５＞
光吸収層１５は、不要な光を吸収する機能を有する層である。図３の場合、光吸収層１５は、レンズ層１３の非レンズ面１３ｂとともに、レンズ面１３ａ上の反射部１４も被覆するように形成されている。光吸収層１５は、カーボンブラックなどの黒色顔料を樹脂バインダ中に含む暗色の塗料乃至はインクの塗膜として形成することができる。樹脂バインダの樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂などを用いることができる。

＜その他の層＞
図示はしないが、反射型スクリーン１０は、上記説明した以外に、公知のその他の層を有することがある。例えば、映像光Ｌを適度に拡散させる光拡散層、両側の層を接合するための接合層、機械的強度を増す補強層などである。

《映像源２０》
映像源２０は、従来の反射型投影表示システムならば、一般的なプロジェクタ、それも、とくに、至近距離から投影可能な短焦点型のプロジェクタなどを採用できるところであるが、本発明においては、特にその映像光Ｌとして、垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い偏光光を含む映像光Ｌを投影できるようにしたものを用いる。
こうした映像源２０としては、例えば、偏光方向Ｄｐが垂直方向Ｄｖとなった直線偏光の映像光Ｌを、投影レンズをとおして投影できようにしたものを用いることができる。

したかって、例えば、映像源２０の映像生成方式としては、
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）による複数のミラーを用いるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；登録商標）方式（ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ；登録商標）方式とも呼ばれる）、
透過型液晶パネルを用いるＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）方式、
反射型液晶パネルを用いるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）方式、など特に制限はない。
また、これらは、カラー表示の場合、１つの映像生成素子を用いた単板方式の他、赤、緑、青の三原色毎に独立した合計３つの映像生成素子を用いた３板方式など、特に制限はない。

例えば、偏光方向Ｄｐが垂直方向Ｄｖとなった直線偏光の映像光Ｌを、投影レンズをとおして投影できようにするには、例えば、映像生成方式がＤＬＰ方式のように原理的に偏光を利用しない映像源２０とする場合は、映像光Ｌは、そのままでは無偏光光となる。このため、映像生成素子からの映像光Ｌが投影レンズに到達するまでの映像生成素子と投影レンズとの間に、偏光子を配置する。この偏光子の透過軸の方向を調整することで、垂直方向Ｄｖを偏光方向Ｄｐとすることができる。

一方、映像生成方式がＬＣＤ方式やＬＣＯＳ方式のように原理的に偏光を利用する映像源２０とする場合は、もともと、映像光Ｌは偏光光となっている。つまり、映像生成素子の液晶パネルからの光は、偏光子を通過させることによって、はじめて目的とする映像情報を目視可能な状態で含んだ映像光Ｌとなる。しかし、この映像光Ｌは、液晶パネルを使った結果として、或る方向が偏光方向Ｄｐとなった偏光光となるだけであって、その偏光方向は、映像の天井３２への映り込みを改善するために、意図的に垂直方向Ｄｖを偏光方向Ｄｐとするものではない。
したがって、こうした偏光を利用する映像生成素子を用いた映像源２０においては、その映像生成素子からの光の通路に設置されている偏光子及び映像生成素子に入光する光を偏光する偏光子の両方について、それらの透過軸の方向を調整することで、垂直方向Ｄｖを偏光方向Ｄｐとすることができる。

＜三原色と特定の偏光光を含む映像光Ｌ＞
表示する映像が無色又は単色ではなく、フルカラー表示で、映像光Ｌに三原色の光が用いられる場合、特定の偏光光とする映像光Ｌは、三原色の全て光でなくてもよい。
これは、人間の目には緑色が最も感じやすいために、緑色の映像光Ｌについてのみ特定の偏光光とすることで、他の赤色や青色のいずれか１色又は２色について、特定の偏光光とする場合に比べて、映像の天井３２への映り込みをより効果的に改善することができるからである。
つまり、三原色の赤色成分、緑色成分及び青色成分のうち１色についてのみ、特定の偏光光の映像光Ｌとするならば、それは緑色が最も効果的である。

ただ、より好ましくは、１色よりは２色を、２色よりは３色について、特定の偏光光とするのがよく、この点では、三原色の赤色成分、緑色成分及び青色成分の全ての映像光Ｌについて、特定の偏光光とするのがよい。

図４は、映像源２０が、映像光Ｌに三原色の光が用いられ、且つ合計３つの映像生成素子２２を用いた３板方式の場合に、その赤色成分ＬＲ、緑色成分ＬＧ、及び、青色成分ＬＢのうち、緑色成分ＬＧについて、特定の偏光光の映像光Ｌを、投影レンズ２４をとおして投影可能な装置を、三原色の光を合成する色合成プリズム２１及びその周辺の光学系の一形態例を模式的に示す説明図である。色合成プリズム２１には、ダイクロイックプリズムを用いることができる。
ここでは、緑色成分ＬＧの偏光光は、色合成プリズム２１にとってはＰ偏光光である。赤色成分ＬＲ、及び、青色成分ＬＢも偏光光であるが、これは、色合成プリズム２１にとってのＳ偏光光である。同図では、Ｐ偏光光はＰで示し、Ｓ偏光光はＳで示す。
図４に例示する色合成プリズム２１を中心とした光学系の、地面に対する空間配置は、ＸＹＺ座標で示すように、色合成プリズム２１にとってのＰ偏光光が、垂直方向Ｄｖの偏光成分が水平方向Ｄｈの偏光成分よりも多い特定の偏光光に該当し、Ｓ偏光光は当該特定の偏光光には該当しない場合である。つまり、色合成プリズム２１にとってのＰ偏光光が、反射型スクリーン１０にとってのＰ偏光光でもある形態例である。

図４に例示する光学系では、色合成プリズム２１に対して図面左側から入光する緑色成分ＬＧは、映像生成素子２２に入光したＳ偏光光が、映像生成素子２２で変調されて偏光方向が９０°回転して偏光子２３を通過してＰ偏光光となって、映像生成素子２２から出光した直線偏光光である。
同様に、色合成プリズム２１に対して図面上側から入光する赤色成分ＬＲ、及び、図面下側から入光する青色成分ＬＢは、映像生成素子２２に入光したＰ偏光光が、映像生成素子２２で変調されて偏光方向が９０°回転して偏光子２３を通過してＳ偏光光となって、映像生成素子２２から出光した直線偏光光である。
色合成プリズム２１は、その原理から、Ｐ偏光光をそのまま通過させる。つまり、緑色成分ＬＧは通過させる。一方、Ｓ偏光光は色合成プリズム２１に進入したのち、９０°進路を偏向されて出光する。つまり、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢは、進路を９０°曲げられる。

以上の結果、緑色成分ＬＧはそのまま投影レンズ２４に進み、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢは色合成プリズム２１で互いに緑色成分ＬＧとともに色合成されて、投影レンズ２４に進むことになる。
こうして、投影レンズ２４をとおる映像光Ｌは、その色成分において、緑色成分ＬＧはＰ偏光光であって、同図の空間配置の場合は、その偏光方向Ｄｐが垂直方向Ｄｖと一致することになる。一方、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢはＳ偏光光で、その偏光方向Ｄｐが水平方向Ｄｈであって、紙面に垂直なＸ軸方向と一致することになる。
こうして、映像源２０は、三原色の色のうち、緑色成分ＬＧのみを特定の偏光光として含む映像光Ｌを投影することが可能となる。

本発明においては、三原色の色合成方式は特に制限はなく、色合成プリズム２１以外を用いる構成、例えば、ダイクロイクックミラーを用いる構成などてもよく、また、色合成プリズム２１を用いる場合でも２個の色合成プリズム２１を用いてもよい。また、図４では、映像生成素子２２として透過型液晶パネルを用いるＬＣＤ方式の例で説明したが、反射型液晶パネルを用いるＬＣＯＳ方式など各種ある。こうして、緑色成分ＬＧ以外に、赤色成分ＬＲ又は青色成分ＬＢ、或いは、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢも特定の偏光光の映像光Ｌとすることが可能となる。

《Ｃ》変形形態
本発明においては、反射型投影表示システム１００は、上述した形態以外の形態を適宜採用することができる。以下、その一部を説明する。

＜映像源２０と透過型スクリーン１０との位置関係＞
図１に例示した実施形態では、映像源２０は、垂直方向Ｄｖにおいては、透過型スクリーン１０のスクリーン面下端よりも下側であり、水平方向Ｄｈにおいては、左右方向が透過型スクリーン１０のスクリーン中心ＣｔＳと同じであった。
しかし、本発明においては、映像源２０と透過型スクリーン１０との位置関係は、映像光Ｌが本発明で規定する特定の偏光光を含んでいない場合に、映像の天井３２への映り込みが生じるような位置関係であれば、特に限定されない。したがって、映像源２０は、垂直方向Ｄｖにおいては、スクリーン中心ＣｔＳとスクリーン面下端との間であってもよく、また、映像源２０は水平方向Ｄｈにおいては、スクリーン中心ＣｔＳに対して右方向又は左方向にずれた位置であってもよい。
このように本発明においては、映像源２０と反射型スクリーン１０との用途に応じた多様な位置関係においても、映像の天井３２への映り込みを改善することができる。

以下、実施例及び比較例によって、本発明をさらに詳述する。

＜実施例１：三原色中の緑色成分ＬＧのみ映り込み対策＞
先ず、反射型スクリーン１０は、次のようにして作成されたものである。基材層１２として厚さ５ｍｍのＭＢＳ（メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体）製の光拡散板に、紫外線硬化型のアクリル系電離放射線硬化性樹脂を用いた２Ｐ法によって形成した配列ピッチ１００μｍのサーキュラーフレネルレンズを有するレンズ層１３を積層した。次いで、レンズ層１３の背面側にアルミニウムを真空蒸着して厚さ８０ｎｍの反射部１４を形成し、この反射部１４の背面に黒色塗料を塗布して光吸収層１５を形成して、反射型スクリーン１０を作成した。基材層１２の正面側の面が、反射型スクリーン１０の最表面１０ｓとなる。なお、レンズ面１３ａの反射率は８０％、拡散反射率は５％でる。スクリーン面の大きさは、１００インチ型で、縦１２５０ｍｍ、横２２００ｍｍである。

映像源２０は、映像生成素子が透過型液晶パネルの３板式で、映像光Ｌとして赤色成分ＬＲ、緑色成分ＬＧ及び青色成分ＬＢによってフルカラー表示可能なもので、このうち緑色成分ＬＧについてのみ、映り込み対策がなされた装置を用いた。具体的には、前述図４の色合成プリズム２１を用いた三原色光の合成にて、緑色成分ＬＧが色合成プリズム２１に対してＰ偏光となっており、この直線偏光であるＰ偏光の偏光方向Ｄｐが垂直方向Ｄｖとなるような色合成プリズム２１を含めた光学系を有する空間配置とした映像源２０である。一方、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢは、色合成プリズム２１に対してＳ偏光となっており、その偏光方向Ｄｐは水平方向Ｄｈとなる。

この結果、天井３２への映り込みは、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢは残るが、明るさに最も影響する緑色成分ＬＧが減少するため、映り込みが効果的に改善された。

＜実施例２：三原色全てに映り込み対策＞
透過型スクリーン１０は実施例１と同じである。
映像源２０は、映像生成素子が透過型液晶パネル一枚の単板式でフルカラー表示可能なものであり、色合成プリズム２１などによる色合成は不要なタイプである。映像生成素子の変調光の出光側に配置される偏光子の透過軸を調整して、その直線偏光の偏光方向Ｄｐが垂直方向Ｄｖとなるように偏光子を調整した光学系の映像源２０である。
この結果、天井３２への映り込みは、赤色成分ＬＲ、緑色成分ＬＧ及び青色成分ＬＢの全色で減少し、映り込みが実施例１に比べて、より効果的に改善された。

＜比較例１：三原色中の赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢに映り込み対策＞
実施例１において、映像源２０の色合成プリズム２１を含めた光学系の空間配置を、水平方向Ｄｈを回転軸にして９０°回転させるように調整して、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢの色合成プリズム２１に対するＳ偏光の偏光方向Ｄｐを垂直方向Ｄｖとし、緑色成分ＬＧのＰ偏光が水平方向Ｄｈとなる光学系の映像源２０を用いた。その他は、実施例１と同様である。
この結果、天井３２への映り込みは、赤色成分ＬＲ及び青色成分ＬＢの２色で減少したが、明るさに最も影響する緑色成分ＬＧの映り込みが減少してないため、実施例１ほど映り込みは改善しなかった。

＜比較例２：三原色全てが円偏光で映り込み対策未実施＞
実施例１において、映像源２０として、パッシブ方式の眼鏡で三次元表示に対応可能な装置で、映像光Ｌの三原色全てが円偏光で投影される装置を用いた。その他は、実施例１と同様である。円偏光のため、映像光Ｌは偏光光ではあるが、その偏光成分は垂直方向Ｄｖと水平方向Ｄｈとが同じ強度となるために、本発明の特定の偏光光には該当しない。
この結果、天井３２への映り込みは、三原色の全てで生じており、改善しなかった。

＜比較例３：三原色全てが無偏光＞
実施例１において、映像源２０として、映像生成素子がＤＬＰ（登録商標）方式の単板式でフルカラー表示可能なものを用いた。ＤＬＰ方式では、偏光子が不要なため、映像光Ｌは無偏光である。
この結果、天井３２への映り込みは、三原色の全てで生じている。

１０ 反射型スクリーン
１０ｓ スクリーンの最表面
１１ 表面機能層
１２ 基材層
１３ レンズ層
１３ａ レンズ面
１３ｂ 非レンズ面
１３ｔ 頂点
１４ 反射部
１５ 光吸収層
２０ 映像源
２１ 色合成プリズム
２２ 映像生成素子
２３ 偏光子
２４ 投影レンズ
３０ （従来の）映像源
３１ 床
３２ 天井
３３ 壁面
１００ 反射型投影表示システム
２００ 従来の反射型投影表示システム
ＣｔＳ スクリーン中心
Ｄｈ 水平方向
Ｄｐ 偏光方向
Ｄｖ 垂直方向
Ｌ 映像光
Ｌｒ 反射光
Ｓ Ｓ偏光光
Ｐ Ｐ偏光光
Ｖ 観察者

Claims (2)

1. スクリーン面を垂直乃至は略垂直とした反射型スクリーンと、この反射型スクリーンに対して垂直方向下側から映像光を投影する映像源とを備え、
   前記映像光は、前記垂直方向の偏光成分が水平方向の偏光成分よりも多い偏光光を含む、反射型投影表示システム。
2. 前記映像光は赤色成分、緑色成分及び青色成分を有し、前記偏光光は少なくとも前記緑色成分である、請求項１に記載の反射型投影表示システム。

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