JP2016200784A - スクリーン及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペックル及びモアレを低減することができるスクリーンを提供する。【解決手段】スクリーン１は、マイクロレンズ１１ａからなる光学素子が複数配置された第１反射面１１と、マイクロレンズ１３ａからなる光学素子が複数配置された第２反射面１３を備えている。第１反射面１１及び第２反射面１３は対向して配置されている。第１反射面１１におけるマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと第２反射面１３におけるマイクロレンズ１３ａの配列ピッチの比率は「素数」対「素数」になっている。【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン及び表示装置に関するものである。

表示すべき画像に対応する光を光源装置からスクリーンに照射して表示させる表示装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。そのような表示装置に用いられる光源装置としてレーザーが用いられる。特許文献１に開示されている表示装置は、レーザー光を走査ミラーで反射させ、光線のラスター走査により透過型のスクリーンに画像を表示させる。このような表示装置として、例えばヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイなどがある。

ところで、レーザーからの光をマイクロレンズアレイやフライアイレンズを通すことによってひとつの光束を複数の光束に分割する際、通常、分割された光は偏光方向が同一方向に揃っている。光学系の中で特定の条件が整うと、分割された光がそれぞれ迷光の原因となって光学系の途中で光が強めあう点と弱めあう点が発生してスペックルが生じる場合がある。スペックルは光が強めあう点と弱めあう点の輝点間の（標準偏差）／（平均値）で定義される。スペックルは、いろいろな光学系で発生することが知られている。

特許文献１に開示されているスクリーンは、入射光の一部を透過する反射層をマイクロレンズアレイの表面に有しており、複数の反射面を持っていることでスペックルを減少させることができるとされている。

特表２０１０−５３９５２５号公報 特開２０１３−２５４０３１号公報

特許文献１に開示されているスクリーンは、スペックルを減少できるが、規則的な繰り返しパターンであるためにモアレ（干渉縞）が発生するという問題があった。

本発明の目的は、スペックル及びモアレの発生を低減することができるスクリーン及びそれを用いた表示装置を提供することである。

本発明の実施形態に係るスクリーンは、マイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ又は四角錐構造からなる光学素子が複数配置された第１反射面及び第２反射面を備え、上記第１反射面及び上記第２反射面は対向して配置されており、上記第１反射面における上記光学素子の配列ピッチと上記第２反射面における上記光学素子の配列ピッチの比率は「素数」対「素数」であるものである。

本発明の実施形態に係る表示装置は、本発明の実施形態のスクリーンと、表示すべき画像に対応する光を上記スクリーンに照射する光源装置と、を備えたものである。

本発明の実施形態のスクリーン及び表示装置はスペックル及びモアレの発生を低減することができる。

スクリーンの一実施形態を説明するための模式的な断面図である。 同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。 スクリーンの参考例を説明するための模式的な断面図である。 同参考例のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。 第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。 第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチ及び曲率を変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。 スクリーンの他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。 同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロコーナーキューブの配置例を説明するための平面図である。 第２面及び第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。 スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。 第２面に配置されたマイクロレンズのピッチ及び曲率半径と、第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。 スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。 同実施形態のスクリーンの第２面及び第３面における四角錐構造の配置例を説明するための平面図である。 スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。 スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。 スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面における反射率分布を説明するための模式的な平面図である。 表示装置の一実施形態を説明するための模式的な構成図である。

本発明の実施形態のスクリーンは、上記第１反射面における上記光学素子の配列ピッチと上記第２反射面における上記光学素子の配列ピッチの比率が「素数」対「素数」になっている。これにより、本発明の実施形態のスクリーンは第１反射面の光学素子と第２反射面の光学素子の頂点位置同士の重なりを低減できる。ここで「素数」とは、「２，３，５，…」のような、「１より大きい整数で、１とその数以外で割り切れない自然数」である。また、「１.１，１.２，１.３，…」のような「１よりも大きく、１と自身以外で割り切れない小数」であってもよい。

本発明の実施形態のスクリーンにおいて、上記第１反射面の反射率と上記第２反射面の反射率の合計反射率は５０％以下、好ましくは３０％以下である。これにより、光透過性を有するスクリーンを形成できる。ここで言う「光透過性を有する」とは、第１反射面側から入射する光と第２反射面側から入射する光のうち少なくとも一方の光に対して透過性を有することを意味する。例えば、「表示すべき画像に対応する光」が照射される面とは「反対側の面から入射する光（例えば太陽光）」の透過性を有する。

なお、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、上記合計反射率は５０％を超えていてもよいし、商品によっては１００％もありうる。ここで、合計反射率が１００％とは全反射を意味する。つまり、本発明の実施形態のスクリーンは全反射スクリーンであってもよい。ここで全反射スクリーンとは、「表示すべき画像に対応する光」が照射される面から入射する光を全反射し、その面とは「反対側の面から入射する光」をわずかに透過することを意味する。なお、本発明の実施形態のスクリーンは、反射面が奥行き方向に対して複数あることが通常の反射型スクリーンやミラーとは異なっている。

また、本発明の実施形態のスクリーンにおいて、例えば、上記第１反射面及び上記第２反射面の少なくとも一方の面は、面内において反射率分布を有しているようにしてもよい。これにより、モアレを見えにくくすることができる。例えば、第１反射面について、中央部の反射率を比較的高く設定し、周縁部の反射率を中央部よりも僅かに低く設定する。また、第２反射面について、中央部の反射率を比較的低く設定し、周縁部の反射率を中央部よりも僅かに高く設定する。この場合、第１反射面の周縁部の反射率は、第２反射面の中央部の反射率よりも高く設定される場合もあるし、その反対の場合もある。また、第１反射面の全体の反射率と第２反射面の全体の反射率は、同じ場合もある（反射面が平面構造の場合）し、異なる場合（曲面構造の場合は、観察者に近い側の反射率が低くなる）もある。

本発明の実施形態の表示装置において、例えば、上記スクリーンの上記第１反射面及び上記第２反射面の少なくとも一方の面において上記光学素子は上記四角錐構造であり、上記四角錐構造は上記スクリーンにおいて上記光源装置からの光の入射面側に凸形状になるように配置されているようにしてもよい。これにより、光源装置からの光の入射面とは反対側の面からスクリーンに入射する光の一部を反射させることができる。

さらに、例えば、上記四角錐構造は上記第１反射面と上記第２反射面のうち上記入射面とは反対側の面に配置されている反射面に少なくとも配置されているようにすれば、上記反対側の面からスクリーンに入射する光の一部をより効率よく反射させることができる。

図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、スクリーンの一実施形態を説明するための模式的な断面図である。図２は、この実施形態のスクリーンの第２面（第１反射面）及び第３面（第２反射面）におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。

スクリーン１は、例えば基材３、基材５及び基材７を備えている。基材３、基材５及び基材７はそれぞれ光透過性を有する材料で形成されている。
基材３の材料は、例えば、ガラス（窓用ガラスを含む）、樹脂材料からなる基板やシート（ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリオレフィン、耐熱性樹脂：ＯＲＧＡ（登録商標））などである。
基材５の材料は、例えば基材３の材料と同じである。ただし、基材５の材料は基材３の材料とは異なっていてもよい。
基材７の材料は、例えば、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、光・熱硬化性樹脂、高分子材料、ガラス材料、成形可能なガラス材料やセラミック材料などである。

スクリーン１の平面サイズは例えば５０ｍｍ×５０ｍｍ（ミリメートル）程度である。例えば、基材３、基材５、基材７の厚みは順に１.０ｍｍ程度、０.０３ｍｍ程度、１.０ｍｍ程度である。

スクリーン１には、第１面９、第２面１１（第１反射面）、第３面１３（第２反射面）及び第４面１５が形成されている。第１面９は、基材３の基材５とは反対側の表面である。第２面１１は、基材３と基材５の境界の面である。第３面１３は、基材５と基材７の境界の面である。第４面は、基材７の基材５とは反対側の表面である。第１面９と第２面１１、第２面１１と第３面１３、第３面１３と第４面１５はそれぞれ対向して配置されている。

第２面１１に複数のマイクロレンズ１１ａが配置されている。第３面１３に複数のマイクロレンズ１３ａが配置されている。複数のマイクロレンズ１１ａ，１３ａは例えば正六角形が平面充填された六角緻密（ハニカム状）にそれぞれ配列されている。スクリーン１において、マイクロレンズ１３ａの配列方向はマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して例えば９０度回転している（図２を参照。）。

マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列のピッチは、例えば５０μｍ〜１００μｍ〜３００μｍ程度である。
また、マイクロレンズ１１ａの配列方向とマイクロレンズ１３ａの配列方向がなす角度は９０度に限定されない。これらの配列方向がなす角度は任意であり、例えば１５°、４５°、７０°などでもよい。

また、この実施形態ではマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列の一例として「正六角形が平面充填された六角緻密（ハニカム状）」を記載したが、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの配列は六角緻密に限定されるものではない。例えば、マイクロレンズ１１ａ，１３ａの形状は、三角形や四角形などの多角形、円形や楕円形などであってもよい。そして、そのような平面形状を有するマイクロレンズ１１ａ，１３ａが緻密に又は間隔をもって配列されていてもよい。

マイクロレンズ１１ａのピッチｄｘ１１ａは例えば３００μｍ（マイクロメートル）程度である。マイクロレンズ１３ａのピッチｄｙ１３ａは例えば１８０μｍ程度である。マイクロレンズ１１ａのピッチｄｘ１１ａとマイクロレンズ１３ａのピッチｄｙ１３ａの比率は５：３（「素数」対「素数」）である。

マイクロレンズ１１ａのレンズ深さ（レンズ高さ）は例えば２４.５μｍ程度である。マイクロレンズ１３ａのレンズ深さは例えば８.７μｍ程度である。
マイクロレンズ１１ａの曲率半径及びマイクロレンズ１３ａの曲率半径は、例えば、ともに６２５μｍ程度である。

第２面１１の反射率と第３面１３の反射率は、基材３、基材５、基材７の各材料によって決定されうる。例えば、スクリーン１での第２面１１の反射率は１５％程度、第３面１３の反射率は３０％程度である。

スクリーン１では、第２面１１におけるマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと第３面１３におけるマイクロレンズ１３ａの配列ピッチの比率が「素数」対「素数」になっている。これにより、スクリーン１はマイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａの頂点位置同士の重なりを低減できる。したがって、スクリーン１は、モアレパターンの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン１は、スペックルの発生を低減したり、防止したりすることができる。

また、凹凸を有する反射面（第２面１１及び第３面１３）が２面形成されていることにより、スクリーン１は視野角を広げることができる。なお、第２面１１、第３面１３に配置されるマイクロレンズ１１ａ，１３ａの配置もしくは形状又はそれらの両方を変更によって視野角を調整することができる。これにより、視野角調整機能の設計の自由度が向上した。

また、発生したモアレの距離を観察すると、モアレを発生させる距離を変更することができた。その結果、全体のモアレを消去することができた。例えば、ピッチｄｘ１１ａ，ｄｙ１３ａ＝１００μｍの場合はモアレ発生距離が約１ｍであった。また、ピッチｄｘ１１ａ，ｄｙ１３ａ＝３００μｍの場合は発生距離が約０.１ｍ（１０ｃｍ）であった。

スクリーン１は、光学素子が配置されている反射面として第２面１１（第１反射面）及び第３面１３（第２反射面）の２面を備えていることや、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列ピッチ比が「素数」対「素数」であることで、モアレが観察されないようにした。

図３は、スクリーンの参考例を説明するための模式的な断面図である。図４は、この参考例のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロレンズの配置例を説明するための平面図である。図３及び図４において、図１及び図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

この参考例のスクリーン１０１は、第２面１１におけるマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと、第３面におけるマイクロレンズ１３ａの配列ピッチが同じになっている。

図５は、第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図５において、ピッチ及び曲率（曲率半径）の単位はμｍである。また、図５において「六角緻密」とは図２に示されたマイクロレンズの配列を意味している。また、「六角緻密９０°回転」とは、図２に示されるように、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列方向が９０°回転していることを意味している。また、「六角緻密０°回転」とは、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列方向と第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列方向が同じであることを意味している。

図５において、効果「◎」は「モアレが観察されなかった」を意味する。効果「○」は「モアレが見る角度によってはわずかに観察された」を意味する。効果「△」は「モアレが僅かに観察された」を意味する。
図５の結果から、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列ピッチと第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列ピッチ比が「素数」対「素数」である場合に、モアレ低減の効果が得られたことがわかった。

図６は、第２面及び第３面に配置されたマイクロレンズアレイのピッチ及び曲率を変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図６中の語句の意味及び単位は図５と同じである。なお、「六角緻密６０°回転」、「六角緻密４５°回転」とは、第２面１１のマイクロレンズ１１ａの配列方向に対して第３面１３のマイクロレンズ１３ａの配列方向が６０°又は４５°だけ回転していることを意味している。

図６の結果から、第２面１１と第３面１３とでマイクロレンズの曲率が異なっても、配列ピッチの比率が整数倍に近いと、上記「○」程度の効果があるが十分ではないことがわかった。つまり、配列ピッチの比は「素数」対「素数」に変更するのがよいことがわかった。また、回転角度を「３６０°／多角形の辺数」の値の整数倍に変更しても、特段の大きな改善効果がないことがわかった。つまり、マイクロレンズ１１ａの配列方向とマイクロレンズ１３ａの配列方向がなす角度は、「３６０°／多角形の辺数」の値の整数倍ではない角度（「３６０°／多角形の辺数」×小数）であることが好ましいことがわかった。

図７は、スクリーンの他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図８は、この実施形態のスクリーンの第２面及び第３面におけるマイクロコーナーキューブの配置例を説明するための平面図である。図７及び図８において、図１及び図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

スクリーン２１では、図１及び図２を参照して説明したスクリーン１と比較して、マイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａに替えて光学素子としてマイクロコーナーキューブ１１ｂとマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。第２面１１に複数のマイクロコーナーキューブ１１ｂが配置されている。第３面１３に複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。

マイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂは例えば正三角錐形状を有している。複数のマイクロコーナーキューブ１１ｂと複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂは例えば正三角形が平面充填された三角緻密にそれぞれ配列されている。スクリーン２１において、マイクロコーナーキューブ１３ｂの配列方向はマイクロコーナーキューブ１１ｂの配列方向に対して例えば９０度回転している（図８を参照。）。

マイクロコーナーキューブ１１ｂのピッチｄｘ１１ｂは例えば３００μｍ程度である。マイクロコーナーキューブ１３ｂのピッチｄｙ１３ｂは例えば２００μｍ程度である。マイクロコーナーキューブ１１ｂのピッチｄｘ１１ｂとマイクロコーナーキューブ１３ｂのピッチｄｙ１３ｂの比率は３：２（「素数」対「素数」）である。

スクリーン２１では、第２面１１におけるマイクロコーナーキューブ１１ｂの配列ピッチと第３面１３におけるマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列ピッチの比率が「素数」対「素数」になっている。これにより、スクリーン２１はマイクロコーナーキューブ１１ｂとマイクロコーナーキューブ１３ｂの頂点位置同士の重なりを低減できる。したがって、スクリーン２１は、モアレパターンの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン２１は、スペックルの発生を低減したり、防止したりすることができる。

また、スクリーン２１は、図１及び図２を参照して説明したスクリーン１と同様に、第２面１１、第３面１３に配置されるマイクロコーナーキューブ１１ｂ，１３ｂの配置もしくは形状又はそれらの両方を変更によって視野角を調整することができる。

図９は、第２面及び第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図９において、ピッチの単位はμｍである。また、図９において「三角緻密」とは図８に示されたマイクロコーナーキューブの配列を意味している。また、「三角緻密９０°回転」とは、図８に示されるように、第２面１１のマイクロコーナーキューブ１１ｂの配列方向に対して第３面１３のマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列方向が９０°回転していることを意味している。

図９における効果の程度を表す印は図５と同じである。図９の結果から、ピッチの組み合わせは「素数」対「素数」の組み合わせがよいことがわかった。

図１０は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１０において、図１及び図７と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

スクリーン３１では、図１及び図２を参照して説明したスクリーン１と比較して、第３面１３に配置された複数のマイクロレンズ１３ａに替えて、図７及び図８を参照して説明したスクリーン２１と同様の複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂが配置されている。複数のマイクロレンズ１１ａの配列は図２と同様である。複数のマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列は図８と同様である。

マイクロレンズ１３ａの配列ピッチは例えば３００μｍ程度である。マイクロコーナーキューブ１３ｂの配列ピッチは例えば２００μｍ程度である。マイクロレンズ１３ａの配列ピッチとマイクロコーナーキューブ１３ｂの配列ピッチの比率は３：２（「素数」対「素数」）である。

スクリーン３１は、スクリーン１及びスクリーン２１と同様に、スペックル及びモアレ発生の減少、ならびに視野角調整機能の設計の自由度の向上を実現できる。このように、光学素子としてマイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、後述する四角錐構造が組み合わされている構成であっても、本発明の実施形態は上記作用及び効果が得られる。

図１１は、第２面に配置されたマイクロレンズのピッチ及び曲率半径と、第３面に配置されたマイクロコーナーキューブのピッチを変化させたときのスクリーンのスペックル及びモアレ解消機能の程度について調べた結果を示す図表である。図１１中の語句の意味及び単位は、図５及び図９と同じである。

図１１における効果の程度を表す印は図５と同じである。図１１の結果から六角形（マイクロレンズ）と三角形（マイクロコーナーキューブ）の組み合わせは非常に効果があることがわかった。

図１２は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１３は、この実施形態のスクリーンの第２面及び第３面における四角錐構造の配置例を説明するための平面図である。図１２及び図１３において、図１及び図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

スクリーン４１では、図１及び図２を参照して説明したスクリーン１と比較して、マイクロレンズ１１ａとマイクロレンズ１３ａに替えて光学素子として四角錐構造１１ｃと四角錐構造１３ｃが配置されている。第２面１１に複数の四角錐構造１１ｃが配置されている。第３面１３に複数の四角錐構造１３ｃが配置されている。

四角錐構造１１ｃと四角錐構造１３ｃは例えば正四角錐形状を有している。複数の四角錐構造１１ｃと複数の四角錐構造１３ｃは例えば正方形が平面充填された正方形緻密（格子状）にそれぞれ配列されている。スクリーン４１において、四角錐構造１３ｃの配列方向は四角錐構造１１ｃの配列方向に対して例えば４５度回転している（図１３を参照。）。

四角錐構造１１ｃのピッチｄｘ１１ｃは例えば３００μｍ程度である。四角錐構造１３ｃのピッチｄ１３ｃは例えば２００μｍ程度である。四角錐構造１１ｃのピッチｄｘ１１ｂと四角錐構造１３ｃのピッチｄ１３ｃの比率は３：２（「素数」対「素数」）である。

スクリーン４１では、第２面１１における四角錐構造１１ｃの配列ピッチと第３面１３における四角錐構造１３ｃの配列ピッチの比率が「素数」対「素数」になっている。これにより、スクリーン４１は四角錐構造１１ｃと四角錐構造１３ｃの頂点位置同士の重なりを低減できる。したがって、スクリーン４１は、モアレパターンの発生を低減したり、防止したりすることができる。また、スクリーン４１は、スペックルの発生を低減したり、防止したりすることができる。

また、スクリーン４１は、図１及び図２を参照して説明したスクリーン１と同様に、第２面１１、第３面１３に配置される四角錐構造１１ｃ，１３ｃの配置もしくは形状又はそれらの両方を変更によって視野角を調整することができる。

また、図１２に示されるように、スクリーン４１は、四角錐構造１１ｃ、四角錐構造１３ｃの凸構造が表示すべき画像に対応する光（光源装置からの光）の入射側に凸形状になるように配置されることが好ましい。ただし、表示すべき画像に対応する光に対するスクリーン４１の向きはこれに限定されない。

四角錐構造１１ｃ、四角錐構造１３ｃの凸構造が表示すべき画像に対応する光の入射側に配置されている場合、表示すべき画像に対応する光とは反対側から入射する光（例えば太陽光）に対して四角錐構造１１ｃ、四角錐構造１３ｃは凹形状に配置される。四角錐構造１１ｃ、四角錐構造１３ｃの凹形状に入射した光は、その入射方向と全く同じ方向に光反射される。この効果により、スクリーン４１がシースルースクリーンとして使用されるときに、例えば太陽光の一部（基材３，５，７の反射率で決定される反射率：光量）は太陽光の入射方向と同じ方向に反射されるので、太陽光の逆光が低減又は防止される。なお、四角錐構造１１ｃの配列と四角錐構造１３ｃの配列について、配列ピッチ及び高さが互いに異なっていることが好ましい。

図１４は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１４において、図１及び図１２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

スクリーン５１では、図１及び図２を参照して説明したスクリーン１と比較して、第３面１３に配置された複数のマイクロレンズ１３ａに替えて、図１２及び図１３を参照して説明したスクリーン４１と同様の複数の四角錐構造１３ｃが配置されている。複数のマイクロレンズ１１ａの配列は図２と同様である。複数の四角錐構造１３ｃの配列は図８と同様である。

マイクロレンズ１３ａの配列ピッチは例えば３００μｍ程度である。四角錐構造１３ｃの配列ピッチは例えば２００μｍ程度である。マイクロレンズ１３ａの配列ピッチと四角錐構造１３ｃの配列ピッチの比率は３：２（「素数」対「素数」）である。

この実施形態のスクリーン５１のように、例えば第２面１１にマイクロレンズ１１ａが配置され、第３面１３に四角錐構造１３ｃが配置されるようにしてもよい。この場合、第３面１３に配置された四角錐構造１３ｃは第２面１１側に凸形状を有することが好ましい。そして、スクリーン５１は、表示すべき画像に対応する光の入射側に第２面１１が位置し、反対側から入射する光（例えば太陽光）の入射側に第３面１３が位置するように配置されることが好ましい。これにより、太陽光の逆光を効率よく低減又は防止できる。

図１５は、スクリーンのさらに他の実施形態を説明するための模式的な断面図である。図１５において、図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

スクリーン６１は、図１に示された基材３、基材５及び基材７に加えて、基板６３と基板６５を備えている。基板６３と基板６５は基材３、基材５及び基材７を挟み込むようにして配置されている。基板６３は基材３側に配置されている。基板６５は基材７側に配置されている。基板６３及び基板６５はそれぞれ光透過性を有する材料で形成されている。

例えば、基板６３，６５の材料は、ガラス（窓用ガラスを含む）、樹脂材料からなる基板やシート（ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリオレフィン、耐熱性樹脂：ＯＲＧＡ（登録商標））、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、光・熱硬化性樹脂、高分子材料、成形可能なガラス材料やセラミック材料などである。基板６３，６５の厚みは例えば１.０ｍｍ程度である。

スクリーン６１は、図１に示されたスクリーン１と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、スクリーン６１は、基板６３と基材３との間に平坦な第１面９（この実施形態では基板６３側から２番目の面）と、基材７と基板６５との間に平坦な第４面１５（この実施形態では基板６３側から２番目の面）にも反射面を有する。したがって、スクリーン６１は、光を反射する箇所（反射面の数）を多くすることができるので、モアレの発生を分散することができる。

図７、図１０、図１２又は図１４に示された実施形態のスクリーン２１，３１，４１，５１について、図１５に示されたスクリーン６１と同様に、基板６３と基板６５で挟み込まれた構成にすることは可能である。また、基材３側のみ又は基材７側のみに基板６３又は基板６５が配置された構成も可能である。

図１６は、スクリーンのさらに他の実施形態の第２面及び第３面における反射率分布を説明するための模式的な平面図である。この実施形態のスクリーンの断面図やマイクロレンズの配置は、図１及び図２と同様である。

この実施形態のスクリーン７１は、例えば図１及び図２を参照して説明したスクリーン１と同様にマイクロレンズ１１ａ，１３ａを備えているが、図１６では反射率分布のみが図示されている。

この実施形態のスクリーン７１では、第２面１１及び第３面１３は反射率分布を有している。例えば、第２面１１は、Ｘ方向について、中央部の反射率が比較的高く設定され、周縁部の反射率が中央部よりも僅かに低く設定されている。また、第３面１３は、Ｘ方向について、中央部の反射率が比較的低く設定され、周縁部の反射率が中央部よりも僅かに高く設定されている。これにより、モアレを見えにくくすることができる。

このような反射率分布は、例えば蒸着法において、基板の中央部と周縁部とで、蒸着源からの距離を異ならせて成膜される膜の厚みを異ならせることによって形成できる。例えば、基板の中央部に成膜される膜厚は、周縁部に成膜される膜厚よりも厚くなる。膜厚が厚いと反射率が高くなるか低くなるかは設計事項である。

なお、反射率分布を有する第２面１１及び第３面１３に配置される光学素子及びその配置状態は、図１及び図２を参照して説明したマイクロレンズ１１ａ，１３ａ及びその配置状態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、反射率分布を有する第２面１１及び第３面１３に配置される光学素子及びその配置状態は、上述のスクリーンの実施形態において説明された光学素子及びその配置状態のいずれかと同様であってもよい。また、反射率分布を有する第２面１１及び第３面１３を備えたスクリーンについて、図１５に示された基板６３，６５を備えた構成を適用することも可能である。

また、本発明のスクリーンの実施形態は、第１反射面及び第２反射面の少なくとも一方が反射率分布を有していれば、モアレを見えにくくすることができる。また、反射率分布は図１６に示されたものに限定されず、反射率分布は、モアレを見えにくくすることができる分布状態であればどのような分布状態であってもよい。

本発明の実施形態のスクリーンを備えた表示装置の一例を説明する。
図１７は表示装置の一実施形態を説明するための模式的な構成図である。

表示装置８１は、スクリーン１と光源装置８３を備えている。スクリーン１は、例えば図１及び図２を参照して説明した実施形態のものである。

光走査型の光源装置８３は、例えば光源８５と全反射ミラー８７と光偏向器８９を備えている。レーザー光を平行光として射出する光源８５から射出されたレーザー光は全反射ミラー８７で反射されて光偏向器８９に入射する。光偏向器８９に入射した光は光偏向器８９によって偏向走査される。光偏向器８９によって偏向走査された光はスクリーン１に照射される。光偏向器８９は入射した光が所定の走査角度の範囲内で走査されるように振動されている。

光源装置８３からスクリーン１の一表面１ａ側に照射された光の一部はスクリーン１で反射され、視認者に認識される。
また、一表面１ａとは反対側の裏面１ｂからスクリーン１に入射した光の一部は、スクリーン１を透過して視認者に認識される。

スクリーン１はスペックル及びモアレの発生を低減又は防止できるので、表示装置８１はスペックル及びモアレの発生が低減又は防止された画像を表示できる。なお、スクリーン１に替えて、上記実施形態のスクリーン２１，３１，４１，５１，６１，７１が配置された構成であっても、同様の作用及び効果が得られる。

表示装置８１は例えばヘッドアップディスプレイとして用いられる。ヘッドアップディスプレイにおいて、スクリーン１は、いわゆるコンバイナー（combiner）として使用される。ヘッドアップディスプレイは例えば特許文献２に開示されている。

以上、本発明の実施例が説明されたが本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明のスクリーンの実施形態において、第１反射面及び第２反射面に配置される光学素子の設計上の解は、ピッチが小さい方が好ましい。例えば、光学素子がマイクロレンズである場合、曲率半径が同じでピッチが大きい場合は、レンズサグ量（レンズ高さ）が大きくなるために、光が谷部に侵入してしまい光が観察者側に戻ってこなくなる。

なお、上記のレンズ設計結果及び考察から、反射面として機能するマイクロレンズアレイは、設計上は曲率半径Ｒが大きい（曲率が緩やか）である方がよいと考えられがちであるが、曲率半径Ｒは観察者側の視野角を制御する重要な設計事項である。したがって、一概に曲率半径について大小を論じることはできない。

また、反射面に配置される光学素子は、必ずしも整った形状のマイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、四角錐構造である必要はない。例えば、マイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ、四角錐構造の形状において、先端構造が一部平坦構造である物（設計）も有効である。

さらには、言うまでもないが、マイクロレンズの曲率やマイクロコーナーキューブの底面角度は一定である必要ない。例えばマイクロレンズで言えば、非球面構造や自由曲面構造であってもよい。マイクロコーナーキューブや四角錐構造の反射面は、平面である必要はなく、曲面の構造であってもよい。

また、第２面１１（第１反射面）と第３面１３（第２反射面）において、四角錐構造の場合は、底面が正方形である必要はなく、長方形であってもよいし、楕円形状であってもよい。なお、第２面１１における光学素子の配列方向と、第３面１３における光学素子の配列方向は、例えば図２に示すように、互いにある角度をもっている方が効果はある（θ方向にズレていることがよい）。

また、第２面１１（第１反射面）と第３面１３（第２反射面）において、光学素子は平面充填されているが、光学素子の配置領域の中に光学素子が配置されていない領域（隙間）があってもよい。

また、本発明の実施形態のスクリーンの用途はヘッドアップディスプレイに限定されない。また、本発明の実施形態の表示装置はヘッドアップディスプレイに限定されない。本発明の実施形態の表示装置は、スクリーンと、表示すべき画像に対応する光をスクリーンに照射する光源装置とを備えた表示装置に適用できる。本発明の実施形態のスクリーンは、例えばショーウインドウや透明窓、自動車のフロントガラスやリヤガラス、電話ボックスやエスカレータ側面などの透明壁、展示物の保護ガラスなど、透明部材に適用できる。

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ スクリーン
１１ 第２面（第１反射面）
１３ 第３面（第２反射面）
１１ａ，１３ａ マイクロレンズ（光学素子）
１１ｂ，１３ｂ マイクロコーナーキューブ（光学素子）
１１ｃ，１３ｃ 四角錐構造（光学素子）
８１ 表示装置
８３ 光源装置

Claims (7)

1. マイクロレンズ、マイクロコーナーキューブ又は四角錐構造からなる光学素子が複数配置された第１反射面及び第２反射面を備え、
   前記第１反射面及び前記第２反射面は対向して配置されており、
   前記第１反射面における前記光学素子の配列ピッチと前記第２反射面における前記光学素子の配列ピッチの比率は「素数」対「素数」であるスクリーン。
2. 前記第１反射面の反射率と前記第２反射面の反射率の合計反射率は５０％以下、好ましくは３０％以下である、請求項１に記載のスクリーン。
3. 該スクリーンは全反射スクリーンである、請求項１に記載のスクリーン。
4. 前記第１反射面及び前記第２反射面の少なくとも一方の面は、面内において反射率分布を有している、請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリーン。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のスクリーンと、
   表示すべき画像に対応する光を前記スクリーンに照射する光源装置と、を備えた表示装置。
6. 前記スクリーンの前記第１反射面及び前記第２反射面の少なくとも一方の面において前記光学素子は前記四角錐構造であり、
   前記四角錐構造は前記スクリーンにおいて前記光源装置からの光の入射面側に凸形状になるように配置されている、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記四角錐構造は、前記第１反射面と前記第２反射面のうち前記入射面とは反対側の面に配置されている反射面に少なくとも配置されている、請求項６に記載の表示装置。