JP4158511B2 - 遮光装置及び画像表示システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば窓などに取付けられて、屋外から屋内に入射する光を所定の偏光状態とする遮光装置、及び、このような遮光装置と反射型スクリーンと前面投射型表示装置とを備える表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置として、画像に応じた投射光をスクリーンに投射することによって大画面の画像表示を得るようにされた投射型表示装置、いわゆるプロジェクタが広く普及している。
【０００３】
そして、このようなプロジェクタの１つとして、前面投射型表示装置、いわゆるフロントプロジェクタが知られている。このフロントプロジェクタは、反射型スクリーンに対して、その前面側から投射光を投射することにより、画像の表示を行う。
【０００４】
そして、このようなフロントプロジェクタとともに用いられる反射型スクリーンとしては、ホワイトスクリーン、金属スクリーン及びビーズスクリーンなどが実用化されている。
【０００５】
ホワイトスクリーンは、反射型スクリーンとしてはごく一般的なものであって、例えば反射面には、表面が無地の白色樹脂シートを用いている。そして、このホワイトスクリーンとしては、白色樹脂シートの表面に、無地またはマット状の加工を施したものが知られている。
【０００６】
金属スクリーンは、拡散材入り樹脂層、または、マット状加工が施されたフィルムを金属反射層上にラミネートして構成したものである。また、ビーズスクリーンは、白色樹脂シート、または、アルミなどの反射層となる面上に、直径が例えば０．０５ｍｍ（５０μｍ）程度のガラスビーズを敷き詰めて構成したものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２３６２１１公報
【特許文献２】
特表２００１−５１２８４５公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような前面投射型表示装置（フロントプロジェクタ）と、ホワイトスクリーン、金属スクリーン、または、ビーズスクリーンなどの反射型スクリーンとを用いて画像表示を行うにあたっては、外光の影響によって、表示画像の品質の一つであるコントラストが低下するという問題がある。すなわち、反射型スクリーンの周囲が明るい環境下においては、外光が反射型スクリーンによって反射されて観察者の瞳に入射してしまい、表示画像について十分なコントラストが得られなくなる。
【０００９】
例えば、上述のようなフロントプロジェクタ及び反射型スクリーンからなる表示システムを屋内（室内）に設置した場合について考える。この場合において、屋内には、フロントプロジェクタからの投射光以外に、いわゆる外光が反射型スクリーンにも到達する。すなわち、例えば太陽光などの屋外からの光や、照明器具などから照射される屋内照明光が反射型スクリーンにも到達し、この反射型スクリーンによって反射される。
【００１０】
このように、反射型スクリーンによって反射された外光の反射光の明るさが、フロントプロジェクタからの投射光の明るさに対して相応に明るい環境下では、反射型スクリーン上に表示される画像について、充分なコントラストが得られなくなる。
【００１１】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、フロントプロジェクタと反射型スクリーンとを有する表示システムを使用して画像表示を行う場合などにおいて、反射型スクリーンに到達する外光が明るい環境下であっても、充分に高いコントラストの画像が得られるようにすることができる遮光装置を提供し、また、これら反射型スクリーン、前面投射型表示装置及び遮光板からなる表示システムを提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る所定の第１の方向の直線偏光とは異なる偏光状態の投射光を投射する前面投射型表示装置と、上記前面投射型表示装置からの投射光を投射され、この投射光の偏光状態と異なる偏光状態の光を吸収するとともに、この投射光の偏光状態の光を反射することにより画像表示を行う反射型スクリーンとを備えている画像表示システムに用いられる遮光装置は、所定の第１の方向の偏光成分を透過させるとともにこの第１の方向に直交する第２の方向の偏光成分を反射する外層と、第１の方向の偏光成分を透過させるとともに第２の方向の偏光成分を吸収する内層とを備え、これら外層及び内層が互いに貼り合わせられており、外層が屋外側に向けられ内層が屋内側に向けられて設置される。
【００１３】
この遮光装置においては、屋外からこの遮光装置を透過して屋内に入射する外光を、所定の第１の方向の偏光成分とすることができるとともに、屋内からこの遮光装置を透過して屋外に出射する光の偏光状態と異なる偏光状態の屋内からの光を吸収するので、屋内からは屋外が見えるが、屋外からは屋内を見ることはできないという状態を実現することができる。
【００１４】
そして、本発明に係る画像表示システムは、所定の第１の方向の偏光成分を透過させるとともにこの第１の方向に直交する第２の方向の偏光成分を反射する外層と第１の方向の偏光成分を透過させるとともに上記第２の方向の偏光成分を吸収する内層とが互いに貼り合わせられて構成され外層が屋外側に向けられ内層が屋内側に向けられて設置された遮光板と、第１の方向の直線偏光とは異なる偏光状態の投射光を投射する前面投射型表示装置と、この前面投射型表示装置からの投射光を投射されこの投射光の偏光状態と異なる偏光状態の光を吸収するとともにこの投射光の偏光状態の光を反射することにより画像表示を行う反射型スクリーンとを備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
この画像表示システムにおいては、屋外から遮光板を透過して屋内に入射した外光は、前面投射型表示装置からの投射光及び反射型スクリーンが反射する光の偏光状態とは異なる偏光状態であるので、反射型スクリーンにおいて反射されない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
この実施の形態においては、本発明に係る遮光装置を遮光板として用い、投射光を投射するフロントプロジェクタ（前面投射型表示装置）と、このフロントプロジェクタから投射された投射光を反射させることで画像を表示する反射型スクリーンとを備えた表示システムについて説明する。
【００１８】
〔遮光装置（遮光板）の構成〕
本発明に係る遮光装置であって本発明に係る表示システムにおける遮光板は、図１に示すように、図１中矢印Ｐで示す第１の方向の偏光成分を透過させるとともに、この第１の方向に直交する図１中矢印Ｓで示す第２の方向の偏光成分を反射する外層１１を有している。この外層１１は、いわゆる反射型偏光板であり、表裏いずれの方向からの入射光に対しても、上述したように、第１の方向の偏光成分を透過させ、第２の方向の偏光成分を反射する。
【００１９】
そして、この遮光板は、外層１１に貼り合わせられた内層１２を有している。この内層１２は、図１中矢印Ｐで示す第１の方向の偏光成分を透過させるとともに、この第１の方向に直交する図１中矢印Ｓで示す第２の方向の偏光成分を吸収する。この内層１２は、いわゆる偏光板であり、表裏いずれの方向からの入射光に対しても、上述したように、第１の方向の偏光成分を透過させ、第２の方向の偏光成分を吸収する。
【００２０】
そして、この遮光板は、外層１１が屋外側に向けられ、内層１２が屋内側に向けられた状態で、家屋の窓などの開口部を閉蓋する状態で設置される。すなわち、家屋の開口部を通って屋外から屋内に入射する光は、この遮光板を透って入射することとなる。
【００２１】
したがって、屋外の光のうち、第１の方向の偏光成分は屋内に入射するが、第２の方向の偏光成分はこの遮光板に反射されるので屋内に入射することがない。また、屋内の光のうち、第１の方向の偏光成分は屋外に出射するが、第２の方向の偏光成分はこの遮光板に吸収されるので屋外に出射することがない。
【００２２】
家屋の開口部に取付けられたこの遮光板を屋外から見た場合、この遮光板に反射された屋外光のうちの第２の方向の偏光成分と、この遮光板を透過してきた屋内光のうちの第１の方向の偏光成分とが見えることになる。この場合、屋外光のほうが屋内光よりも強ければ、屋外からは遮光板が略々ミラーのように見えることになって、屋内の様子を見ることはできない。
【００２３】
また、家屋の開口部に取付けられたこの遮光板を屋内から見た場合、この遮光板を透過してきた屋外光のうちの第１の方向の偏光成分のみが見えることになる。したがって、屋内からは屋外の様子が常に見えることになる。
【００２４】
〔反射型スクリーンの構成〕
本発明に係る表示システムの反射型スクリーンは、外光による表示画像のコントラストの低下を改善するため、例えば、反射型スクリーン上で、外光を吸収し、または、観察者側に反射させないようにする一方で、フロントプロジェクタ（前面投射型表示装置）からの投射光のみを選択的に反射させるようにしている。すなわち、外光に対して投射光のみを選択的に反射させるようにしている。
【００２５】
なお、本明細書において、「外光」とは、前面投射型表示装置が配置される室内（屋内）において、この前面投射型表示装置から投射される投射光以外の光のことであり、例えば、室内の照明装置が発する光、窓などの開口部から遮光板を透して入射する屋外光、壁等における反射光のことをいう。
【００２６】
本発明に係る表示システムにおける反射型スクリーンは、図２に示すように、裏面（背面）から表面（前面）に向かって、基板５、遮光層４、コレステリック液晶（ＣＬＣ：Cholesteric Liquid Crystal）ポリマーからなるコレステリック液晶層（ＣＬＣ層）３、ビーズ拡散層２が順次積層されて構成されている。なお、ここでいう反射型スクリーン１の表面とは、フロントプロジェクタである前面投射型表示装置からの投射光が投射される面であり、観察者が見る側の面のことをいう。また、裏面は、投射光が投射される面の反対側の面となり、観察者側からは見えない面をいう。
【００２７】
ＣＬＣ層３は、コレステリック液晶をポリマー化したシート状の素材から形成されている。このＣＬＣ層３を形成するコレステリック液晶は、特定方向の円偏光の光を選択して反射するように設定される。これにより、反射型スクリーン１における円偏光選択機能が与えられることになる。また、この反射型スクリーン１においては、コレステリック液晶層３自体が、反射層として機能することになる。
【００２８】
コレステリック液晶（ＣＬＣ：Cholesteric Liquid Crystal）は、周知のように、個々の平面上では液晶分子軸の配列が同一方向ではあるが、次の平面では、分子軸の配列方向が少しずれ、さらに次の液晶分子軸では、この配列方向がずれていくという構造を有している。すなわち、多面的な構造を有したうえで、分子が配列される平面を進むのにしたがって分子軸の角度がずれていくという構造を有している。すなわち、分子軸が平面を進むのにしたがってねじれていく、いわゆるカイラル構造を有している。
【００２９】
また、上記した分子軸のねじれのピッチについて、波長レベルでは選択反射特性を示すことも広く知られている。
【００３０】
【数１】

【００３１】
コレステリック液晶は、分子軸のねじれ方向によって決定される方向の円偏光を選択的に反射する特性を有する。また、コレステリック液晶は、ポリマー化することで、温度依存性の少ない安定したフィルムとすることが可能である。また、厚さ方向において、分子軸のねじれのピッチが異なるコレステリック液晶を積層する、もしくは連続的に変化させることで選択反射波長域を調整することも可能となる。
【００３２】
したがって、コレステリック液晶は、以下の特徴を有する。
（１）反射機能を有する。
（２）円偏光選択機能を有する。
（２）波長選択性を有する。
【００３３】
また、コレステリック液晶層３の投射光が照射される前面とは反対側の背面側には、光吸収層４が配置されている。これにより、コレステリック液晶層３にて選択反射される所定方向の円偏光の光以外の光成分は、コレステリック液晶層３を透過して、光吸収層４によって吸収され、漏れ反射することがない。また、コレステリック液晶層３によって選択反射されなかった波長の光も、コレステリック液晶層３を透過して、光吸収層４によって吸収される。遮光層４は、ＣＬＣ層３の裏面側に備えられ、反射型スクリーン１の表面側から入射して、この遮光層４にまで達した光を吸収する作用を有する。すなわち、この反射型スクリーン１においては、円偏光の選択及び波長の選択がなされる。
【００３４】
そして、前面投射型表示装置からの投射光は、一般的には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３原色の光から構成されている。したがって、この投射光は、必ずしも、可視光の波長域の全域で均一な強度とはなっていない。また、この投射光の分光強度分布は、外光の分光強度分布には必ずしも一致していない。したがって、本実施の形態における反射型スクリーンとしては、投射光において分光強度が高い波長域について選択反射をするように、コレステリック液晶を設定すれば、表示画像のコントラストを向上させることができる。
【００３５】
ビーズ拡散層２は、図２に示すように、ＣＬＣ層３上に、例えば、ガラスなどからなるビーズ６が多数配列された層を貼り合わせることによって形成される。このように、拡散層としてビーズ拡散層２を用いた場合には、光拡散効果が得られるとともに、いわゆる再帰反射機能も得られることになる。この反射型スクリーン１においては、再帰反射機能を利用して、前面投射型表示装置からの投射光が反射されて観察者の瞳に到達するように、光の反射角度を調整している。これによって、ランダムな入射角度分布を持つ外光については、観察者の瞳に到達する反射光強度を低減させることが可能となる。
【００３６】
なお、この場合において、ビーズ拡散層２を形成するビーズ６の屈折率を１．５乃至１．９５程度とすることにより、このビーズ屈折率に応じた再帰反射性が得られる。そして、前面投射型表示装置からの投射光の入射方向に観察者が居るようにすれば、前面投射型表示装置の投射方向以外から反射型スクリーン１に入射した外光などは、その入射方向に反射され、観察者に向けて反射される光量が少なくなる。そして、この再帰反射性により、前面投射型表示装置からの投射光は、この投射光の入射方向に居る観察者側に戻る。すなわち、外光についての角度選択性が与えられることになる。
【００３７】
このようにして、本実施の形態では、反射型スクリーンにおける入射光の入射角度による選択機能を実現することができる。また、反射光について拡散効果が与えられることにより、反射型スクリーン１の面積がある程度以上のサイズであるとしても、表示画像の面積全体で均一な明るさを保つことができる。
【００３８】
なお、遮光機能を反射型スクリーン１における適当な位置に付加することにより、前面投射型表示装置からの投射光に相当する入射角度分布の光のみを反射させ、それ以外の入射角度の外光を吸収する構造を実現することもできる。
【００３９】
上述のように形成される反射型スクリーン１の表面から入射してきた入射光１０は、まず、ビーズ拡散層２をなすビーズ６に入射し、ＣＬＣ層３に到達する。そして、ＣＬＣ層３においては、予め設定された特定方向の円偏光の光成分が選択的に反射され、これ以外の光成分はＣＬＣ層３を透過する。また、反射された特定方向の円偏光の光についても、前面投射型表示装置からの投射光において強度の強い波長域で選択反射される。すなわち、ＣＬＣ層３では、特定方向の円偏光で、かつ、前面投射型表示装置からの投射光に対応する波長域の光成分が選択的に反射される。
【００４０】
そして、ＣＬＣ層３にて反射されずに透過した光は、遮光層４において吸収されるので、反射型スクリーン１の表面側へ反射されて出射することはない。
【００４１】
一方、ＣＬＣ層３において反射された光成分は、再度、ビーズ拡散層２を通過することになる。前述したように、ビーズ拡散層２は、反射光をある拡がりを有する拡散光として出射するとともに、再帰反射性を有する。再帰反射性とは、反射光について、入射光の入射方向とほぼ同じ方向に反射させる性質をいう。
【００４２】
したがって、この場合においては、ＣＬＣ層３にて反射され、ビーズ拡散層２を通過した光は、ある拡がりを有する拡散光として反射され、再帰反射性により、入射光１０とほぼ同じ方向に向かって反射されることになる。すなわち、入射光１０の入射角ａと反射光の出射角ｂとの角度差は、ある角度範囲内となされる。
【００４３】
また、本発明に係る反射型スクリーンは、図３に示すように、前面側より、１／４波長板７、吸収型直線偏光板８、拡散反射板９及び基板５を順に積層させた構造によっても構成することができる。この場合にも、円偏光選択反射特性を有する反射型スクリーン１を実現することができる。すなわち、１／４波長板と吸収型直線偏光板の組み合わせにより円偏光板となるため、反射型スクリーン１への入射光の偏光状態により、一方向の円偏光は吸収型直線偏光板８を通過し、拡散反射板９で反射され、再び吸収型直線偏光板８を通過する。そして、他方向の円偏光は、吸収型直線偏光板８でカットされる。
【００４４】
この反射型スクリーン１において、１／４波長板７は、ポリカーボネート等の延伸フィルムからなる。この１／４波長板７は、例えば、１／４波長板と１／２波長板とを積層した構造等、複数の位相差板を積層することにより、広い波長範囲で１／４波長板として機能させることが可能となる。
【００４５】
なお、１／４波長板７の表面には、アンチグレア処理を施してある。さらに反射防止膜を付加することにより、表示品位を向上させることが可能である。
【００４６】
吸収型直線偏光板８としては、ＰＶＡフィルムにヨウ素等の２色性色素を配向させた構成のものを使用することができる。また、１／４波長板７及び吸収型直線偏光板８については、一般的な延伸フィルムに代えて、液晶ポリマーの配向処理によって形成される１／４波長板、コーティングすることにより偏光板の機能を発揮する材料などを用いることも可能である。
【００４７】
拡散反射板９としては、アルミニウム板の表面に、いわゆるヘアライン加工等の拡散処理を施したものを使用することができる。
【００４８】
なお、上述したような偏光選択性を利用して外光の反射光を抑制することについては、直線偏光を前提として偏光選択性を利用することも考えられる。直線偏光に対する偏光選択性を利用して反射型スクリーンにおける外光の反射光量を抑えようとする場合、後述する前面投射型表示装置からの投射光の偏光方向と、反射型スクリーンが反射する偏光の偏光方向とを一致させる必要がある。また、これらの偏光方向を、本発明に係る遮光装置を経て反射型スクリーンに至る外光の偏光方向（第１の方向）に直交する第２の方向とする必要がある。
【００４９】
〔前面投射型表示装置の構成〕
次に、本発明に係る表示システムを構成するものとして、上述した反射型スクリーン１とともに用いられる前面投射型表示装置について説明する。上述したように、反射型スクリーン１は、偏光選択性を有し、特定方向の円偏光や直線偏光の光を選択して反射する。したがって、前面投射型表示装置としては、反射型スクリーン１が選択反射する方向の円偏光や直線偏光の投射光を投射する必要がある。以下、このための前面投射型表示装置の構成について説明する。
【００５０】
図４は、本実施の形態としての前面投射型表示装置の内部構成例を示している。
【００５１】
この図４に示す前面投射型表示装置２０としては、例えば、メタルハライドランプ等からなる光源となるランプ２１が、リフレクタ２２（放物面鏡）の焦点位置に配置されている。ランプ２１から照射された光は、リフレクタ２２により反射されて光軸にほぼ平行な平行光束となるようにコリメートされて、リフレクタ２２の開口部から出射される。
【００５２】
上記リフレクタ２２の開口部から出射された光束は、マルチレンズアレイ２３に入射される。このマルチレンズアレイ２３を透過することで、光束が効率よく、かつ均一に後述するライトバルブの有効開口に照射される。
【００５３】
マルチレンズアレイ２３を透過した光束は、ミラー２４により光路を９０°偏向されて、ダイクロイックミラー２５以降の色分離／合成光学系に入射される。
【００５４】
まず、ダイクロイックミラー２５は、赤色の光束Ｒを透過させ、緑色の光束Ｇ及び青色の光束Ｂを反射させる。このダイクロイックミラー２５を透過した赤色の光束Ｒは、ミラー２６により光路を９０°偏向され、赤色用のライトバルブ２８の前のコンデンサレンズ２７に導かれる。
【００５５】
一方、ダイクロイックミラー２５にて反射された緑色及び青色の光束Ｇ，Ｂはダイクロイックミラー２９により分離されることになる。すなわち、このダイクロイックミラー２９においては、緑色の光束Ｇは反射されて進行方向を９０°偏向され、緑色用のライトバルブ３１前のコンデンサレンズ３０に導かれる。
【００５６】
また、青色の光束Ｂは、ダイクロイックミラー２９を透過して直進し、リレーレンズ３２、ミラー３３、リレーレンズ３４、ミラー３５を介して青色用のライトバルブ３７前のコンデンサレンズ３６に導かれる。
【００５７】
このようにして、赤、緑、青色の各光束Ｒ，Ｇ，Ｂは、各々のコンデンサレンズ２７，３０，３６を通過して、各色用のライトバルブ２８，３１，３７に入射される。
【００５８】
これら各色のライトバルブ２８，３１，３７は、例えば、それぞれ液晶パネルが備えられるとともに、液晶パネルの前段に入射した光の偏光方向を一定方向に揃えるための入射側偏光板を有している。また、液晶パネルの後段には、出射された光の所定の偏光面を持つ光成分のみ透過させるいわゆる検光子が配置され、液晶を駆動する回路の電圧により、光の強度を表示画像に応じて変調するようになされている。
【００５９】
そして、ライトバルブ２８，３１，３７により光変調された各色の光束は、光合成素子（ダイクロイックプリズム）３８に対して、３方向から入射される。この光合成素子は、４分割された立方体状のプリズムと、該分割面に形成された反射膜３８ａ，３８ｂとが組み合わされて構成されている。
【００６０】
光合成素子３８における赤色の光束Ｒは、反射膜３８ａで反射され、また青色の光束Ｂは、反射膜３８ｂで反射されて、投射レンズ４１に向けて出射される。緑色の光束Ｇは、光合成素子３８内を直進して透過し、投射レンズ４１に向けて出射される。これにより、各光束Ｒ，Ｇ，Ｂが１つの光束に合成された状態で、投射レンズ４１に向けて出射される。
【００６１】
そして、この実施の形態においては、図４に示すように、光合成素子３８から投射レンズ４１に入射する光路上に、偏光軸回転素子３９及び１／４波長板が設けられている。
【００６２】
一般的に、液晶パネルを光変調素子として用いる前面投射型表示装置においては、液晶パネルが直線偏光を利用することから、直線偏光の投射光を投射する。そこで、この本実施の形態のように、例えば、投射レンズ４１に入射する光束を１／４波長板４０を透過させることで、投射レンズ４１に入射する光束を円偏光に変換することが可能となる。これにより、投射レンズ４１からの投射光も、円偏光となる。
【００６３】
なお、直線偏光の光が１／４波長板を通過することで円偏光に変換されるのは周知であることから、ここでの１／４波長板による偏光変換の原理についての説明は省略する。また、投射光を直線偏光とする場合には、１／４波長板４０を設ける必要はない。
【００６４】
そして、この前面投射型表示装置からの投射光は、上述した反射型スクリーン１により反射される光の偏光状態であるように設定する。例えば、１／４波長板４０による移相方向により決まる投射光の円偏光の状態が、反射型スクリーン１のＣＬＣ層３に対応して反射される方向の円偏光であるように設定する。
【００６５】
また、図４に示すように、ダイクロイックプリズム（光合成素子３８）によって色合成を行う構成の場合には、緑色の光束Ｇと、青色、赤色の光束Ｂ，Ｒとで、出射光の偏光軸が直交している場合がある。このままでは、円偏光変換には不都合であるが、このような場合には、緑色の光束Ｇの偏光軸を回転させ、青色、赤色の光束Ｂ，Ｒと一致させることのできる素子を、例えば、投射レンズ４１に入射する光束の光路上に配置すればよい。これが図４に示す偏光軸回転素子３９に相当する。このように、適当な波長域のみ選択して偏光軸を回転させる素子は、周知となっているものであり、例えば、カラーリンク社より「カラーセレクト」の名称で、すでに商品化もされている。
【００６６】
投射レンズ４１は、光合成素子３８側から入射された光束を投射光に変換して、本実施の形態の反射型スクリーン１の前面に対して投射する。
【００６７】
なお、図４に示した本実施の形態の前面投射型表示装置の構成は、あくまでも一例である。特に、前面投射型表示装置としての色分離／合成光学系の構成は、周知のように多様に存在するものであり、本発明に係る前面投射型表示装置においても、これらの各種の色分離／合成光学系を備えたものであってもよいものである。また、図４に示した前面投射型表示装置は、透過型のライトバルブ（液晶パネル）を備えた構成とされているが、例えば、反射型ライトバルブを備えた構成であってもよい。
【００６８】
〔照明装置の構成〕
また、本発明に係る表示システムは、反射型スクリーン１に表示される画像のコントラストを低下させない照明装置を有することとしてもよい。
【００６９】
この照明装置は、図５に示すように、蛍光ランプ、ハロゲンランプ等の光源を多うランプカバーをＣＬＣ偏光板２０ａによって構成したり、または、図６に示すように、通常のランプカバー６０ａの外面部を、偏光板２０ａによって被って構成することができる。この場合において、偏光板２０ａは、ランプカバー６０ａの外面部に、コレステリック液晶ポリマー（ＣＬＣ）をコーティングして形成してもよい。
【００７０】
この照明装置においては、反射型スクリーン１において反射されない方向の円偏光のみが外方側に放射され、他方向の円偏光は、光源内部に戻されて再利用される。
【００７１】
なお、投射光において分光強度が低い波長域について、分光強度の高い照明光を発する照明装置を積極的に採用することも可能である。すなわち、投射光の分光強度が低い波長域において、分光強度の高い照明光による室内照明を行うことにより、表示画像のコントラストを向上させることができる。前面投射型表示装置の光源として、レーザ光のような急峻な分光強度分布を有するものを用いるとともに、外光が可視光の波長域の全域に亘って均一な強度スペクトルを有している場合、波長選択機能を最も有効に利用できる。
【００７２】
そして、前面投射型表示装置の光源には、一般的に、超高圧水銀ランプ（ＵＨＰランプ）や、メタルハライドランプ等の放電ランプが用いられる。このような放電ランプからの放射光には、色分離、照明の過程で有効に使われない光成分が含まれており、前面投射型表示装置を構成する部材で吸収される。
【００７３】
ここで、一例として、図７に、ＵＨＰランプの分光分布特性を、ＲＧＢ三原色の波長帯域とともに示す。この図７からも分かるように、超高圧水銀ランプの分光分布において、緑色（Ｇ）と赤色（Ｒ）の境界においてピークが得られている帯域は、有効に使用されない光成分である。
【００７４】
そこで、このような画像表示にとって不要な光成分を吸収してしまうのではなく、室内の照明光として利用することもできる。すなわち、前面投射型表示装置から、この不要光が照明光として外部に拡散出射されるようにして、前面投射型表示装置を照明装置としても兼用させることができる。そして、このような前面投射型表示装置を構成するには、例えば、画像表示には使用されない帯域の不要光が前面投射型表示装置の筐体を透して外部に出射されるようにする。そのうえで、筐体の外装部分に拡散材を用いて、内部の光が外部に拡散して出射されるようにすればよいのである。
【００７５】
〔表示システムの構成〕
次に、図８を参照して、上述した遮光板と、前面投射型表示装置２０と、反射型スクリーン１とを備えた表示システムについて説明する。室内５０においては、前面側表示装置２０が天井面５３に取り付けられて設置されている。そして、前面投射型表示装置２０は、壁面５２に取り付けられた反射型スクリーン１に対して、投射光を投射するように、その配置方向などが調整されている。なお、前面投射型表示装置２０の機能は、例えば、図４に示した構成により実現されるようにすればよい。
【００７６】
そして、前面側表示装置２０からは前述もしたように、反射型スクリーン１にて反射される円偏光の投射光が投射されることになるので、スクリーンが選択的に投射光を反射することとなる。これが、反射型スクリーン１に表示される画像についての、外光によるコントラストの低下の防止のための一要素となる。
【００７７】
また、前面側表示装置２０の筐体からは、例えば、図９に示すように、Ｒ−Ｇの境界波長域、Ｂ−Ｇの境界波長域の強度が強く、ＲＧＢ三原色に対応する投射光とは異なる分布特性を有する照明光が発せられ、室内５０内に拡散される。この照明光は、投射光とは異なる分光分布を示すことから、この点においても、表示画像の外光によるコントラストの低下防止が図られることになる。
【００７８】
このうえで、さらに、反射型スクリーン１の波長選択性を利用して、照明光の反射をより有効に抑えるようにすれば、外光による表示画像のコントラスト低下はさらに防止される。すなわち、反射型スクリーン１のＣＬＣ層３に用いられるコレステリック液晶の選択反射波長域を前面側表示装置２０からの投射光の分光分布に合わせ、また逆に、Ｒ−Ｇの境界波長域、Ｂ−Ｇの境界波長域において選択反射しない設定とする。これにより、前面側表示装置２０からの照明光についての、反射型スクリーン１における反射量はさらに少なくなり、外光による表示画像のコントラスト低下はより防止されることになる。ちなみに、照明光が壁面５２、天井面５３、床面５４等の室内面に反射して反射型スクリーン１に到達する外光も、反射型スクリーン１のＣＬＣ層３の選択反射波長域以外で強度が高い。このため、ＣＬＣ層３にて反射される外光はわずかなものとなる。
【００７９】
また、さらに図８においては、前面側表示装置２０の筐体表面において、投射光の出射方向に対応する方向に対して、ＣＬＣ偏光板２０ａを貼り付け、または、コレステリック液晶ポリマー（ＣＬＣ）をコーティングして円偏光選択素子を設けている。
【００８０】
このＣＬＣ偏光板２０ａとしては、例えばコレステリック液晶をシート化したものを用いることができ、このコレステリック液晶には、例えば、反射型スクリーン１のＣＬＣ層３に用いられるコレステリック液晶と同じ分子軸のねじれ方向を与えているものである。
【００８１】
これにより、前面側表示装置２０から反射型スクリーン１側に到達する照明光は、ＣＬＣ偏光板２０ａを透過することになる。そして、ＣＬＣ偏光板２０ａを透過した光は、ＣＬＣ偏光板２０ａの分子軸のねじれ方向に応じて、投射光とは逆方向の円偏光の光のみとなる。このため、ＣＬＣ偏光板２０ａを透過した光が反射型スクリーン１に到達しても、反射型スクリーン１のＣＬＣ３層を透過し、遮光層において吸収されることになる。このようにして、前面側表示装置２０にＣＬＣ偏光板２０ａを設ければ、外光による表示画像のコントラスト低下をさらに有効に防止することができる。
【００８２】
また、前面側表示装置２０の筐体表面にＣＬＣ偏光板２０ａを貼り付け、または、コレステリック液晶ポリマー（ＣＬＣ）をコーティングすることにより、一方向の円偏光を透過させ、他方向の円偏光を光源側に戻すことで、光の再利用が可能となる。
【００８３】
また、前面側表示装置２０の筐体表面に貼り付けるＣＬＣ偏光板２０ａに代えて、１／４波長板と直線偏光板とで構成される円偏光選択素子を貼り付けるようにしてもよい。吸収型直線偏光板を用いると、照明光の光利用効率が問題となり得るが、その場合には、反射型直線偏光板を用いることにより、一方向の円偏光を透過させ、他方向の円偏光は反射させて光源側に戻し、光を再利用することが可能となる。
【００８４】
また、この図８に示す室内５０には、窓に対していわゆるブラインドカーテンとして、遮光板５１を取り付けている。この遮光板５１は、上述した本発明に係る遮光装置の構成を有するものである。
【００８５】
したがって、窓から室内５０に進入しようとする外光は、遮光板５１によって、投射光と異なる偏光状態（直線偏光）の光のみとなって、室内５０に入ってくることになる。したがって、遮光板５１を介してこの室内５０に進入してきた光が反射型スクリーン１に到達しても、ＣＬＣ層３にて反射されることなく吸収されることになる。このようにして、遮光板５１を窓に取り付けることによって、外光による表示画像のコントラスト低下を防止することができる。
【００８６】
上述の説明は、前面投射型表示装置２０が照明装置の機能を有する場合について述べているが、上述したように、前面投射型表示装置からの投射光とは異なる分光分布を示す照明光、あるいは、前面投射型表示装置２０からの投射光と逆方向の円偏光である照明光を発する単体の照明装置を構成し、この照明装置を用いても、上述した前面側表示装置２０と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る遮光装置においては、屋外からこの遮光装置を透過して屋内に入射する外光を、所定の第１の方向の偏光成分とすることができるとともに、屋内からこの遮光装置を透過して屋外に出射する光の偏光状態と異なる偏光状態の屋内からの光を吸収するので、屋内からは屋外が見えるが、屋外からは屋内を見ることはできないという状態を実現することができる。
【００８８】
また、本発明に係る表示システムにおいては、屋外から遮光板を透過して屋内に入射した外光は、前面投射型表示装置からの投射光及び反射型スクリーンが反射する光の偏光状態とは異なる偏光状態であるので、反射型スクリーンにおいて反射されない。
【００８９】
すなわち、本発明は、フロントプロジェクタと反射型スクリーンとを有する表示システムを使用して画像表示を行う場合などにおいて、反射型スクリーンに到達する外光が明るい環境下であっても、充分に高いコントラストの画像が得られるようにすることができる遮光装置を提供し、また、これら反射型スクリーン、前面投射型表示装置及び遮光板からなる表示システムを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遮光装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る表示システムを構成する反射型スクリーンの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】上記反射型スクリーンの構造の他の例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る表示システムを構成する前面投射型表示装置の内部構成例を示す平面図である。
【図５】本発明に係る表示システムを構成する照明装置の構成を示す断面図である。
【図６】上記照明装置の構成の他の例を示す断面図である。
【図７】上記前面投射型表示装置の光源（ＵＨＰランプ）の分光分布特性を示す分光分布図である。
【図８】本発明に係る表示システムの構成を示す側面図である。
【図９】上記照明装置の分光分布特性を示す分光分布図である。
【符号の説明】
１ 反射型スクリーン、２ ビーズ拡散層、３ ＣＬＣ層、４ 遮光層、５ 基板、７，４０ １／４波長板、８ 吸収型直線偏光板、９ 拡散反射板、１０入射光、１１ 外層、１２ 内層、２０ 前面投射型表示装置、５０ 室内、５１ 遮光板

Claims (6)

1. 所定の第１の方向の直線偏光とは異なる偏光状態の投射光を投射する前面投射型表示装置と、上記前面投射型表示装置からの投射光を投射され、この投射光の偏光状態と異なる偏光状態の光を吸収するとともに、この投射光の偏光状態の光を反射することにより画像表示を行う反射型スクリーンとを備えている画像表示システムに用いられる遮光装置において、
   上記所定の第１の方向の偏光成分を透過させるとともに、この第１の方向に直交する第２の方向の偏光成分を反射する外層と、
   上記第１の方向の偏光成分を透過させるとともに、上記第２の方向の偏光成分を吸収する内層とを備え、
   上記外層及び上記内層は、互いに貼り合わせられており、外層が屋外側に向けられ、内層が屋内側に向けられて設置される遮光装置。
2. 所定の第１の方向の偏光成分を透過させるとともにこの第１の方向に直交する第２の方向の偏光成分を反射する外層と、上記第１の方向の偏光成分を透過させるとともに上記第２の方向の偏光成分を吸収する内層とが互いに貼り合わせられて構成され、外層が屋外側に向けられ内層が屋内側に向けられて設置された遮光板と、
   上記第１の方向の直線偏光とは異なる偏光状態の投射光を投射する前面投射型表示装置と、
   上記前面投射型表示装置からの投射光を投射され、この投射光の偏光状態と異なる偏光状態の光を吸収するとともに、この投射光の偏光状態の光を反射することにより画像表示を行う反射型スクリーンと
   を備えている画像表示システム。
3. 上記前面投射型表示装置と上記反射型スクリーンとが設置される室内に設けられ、少なくとも上記反射型スクリーンを照明する照明光については、偏光変換手段により、該反射型スクリーンにおいて吸収される偏光状態とする照明装置を備えている請求項２記載の画像表示システム。
4. 上記前面投射型表示装置は、円偏光状態の投射光を投射し、
   上記反射型スクリーンは、コレステリック液晶からなる層を有する反射層を備え、上記円偏光状態の投射光を反射する請求項２記載の画像表示システム。
5. 上記反射型スクリーンは、前面側より、１／４波長板、吸収型直線偏光板及び拡散反射板の順に積層された構造を有し、投射された光束のうちの一方向の円偏光成分を該１／４波長板によって一の方向の直線偏光となして該吸収型直線偏光板を透過させ該拡散反射板によって反射し、投射された光束のうちの他方向の円偏光成分を該１／４波長板によって上記一の方向に直交する他の方向の直線偏光となして該吸収型直線偏光板によって吸収する請求項４記載の画像表示システム。
6. 上記前面投射型表示装置は、色分離／合成光学系と、投射レンズと、これら色分離／合成光学系及び投射レンズ間の光路上に配置された１／４波長板とを備えて構成されている請求項４記載の画像表示システム。

Images