JP4270420B2

JP4270420B2 - 投影スクリーン

Info

Publication number: JP4270420B2
Application number: JP12660599A
Authority: JP
Inventors: 谷口幸夫; 渡辺一十六; 本田　　誠
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP2000321435A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影スクリーンに関し、特に、ホログラムを用いて異なる方向から入射する複数の色の光を同一方向に出射させるホログラム色補正板及びそれを用いた３板式又は３管式のプロジェクター若しくは３板式又は３管式プロジェクションＴＶの投影スクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
３板式プロジェクターの投影スクリーンには次の２つの機能が求められる：
▲１▼ 横方向拡散機能：出射光を横方向に拡散して視域を広げる機能、
▲２▼ 色補正機能：異なる方向からの異なる色の投影光を略同じ方向に向く光にする機能。
【０００３】
これらを実現する透過型のスクリーンに関しては従来種々の方法があるが、図６に示すように、両面がレンズ面のレンチキュラーレンズとフレネルレンズの組み合せからなるものが代表的なものである。レンチキュラーレンズは、図７に示すように、その両面のレンズの作用により、異なる方向から入射する異なる色の投影光（図では、０°入射の実線の光束と、１０°入射の破線の光束）を略同じ方向に向く光束に変換している。この場合、レンチキュラーレンズは、図８に示すように、溶融した樹脂をＴダイから押出機により押し出し、入射側レンズ面を成形する入光側金型ロールと出射側レンズ面を成形する出光側金型ロールとの間を通してシート両面にレンズ面を成形する溶融押し出し成形により作製する方法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の▲２▼の色補正機能を実現するために、両面がレンズ面のレンチキュラーレンズを用いる場合に、両面のレンズ面の位置合わせが重要である。図８に示すように、レンチキュラーレンズを押し出し成形により作製する場合に、一対の金型ロール（入光側金型ロールと出光側金型ロール）を相互に横移動させて成形される両面のレンズの位置合わせを行なっていたが、レンチキュラーレンズ面がファインピッチとなるに従い、このような位置合わせ方法は益々困難な方法となってきている。
【０００５】
また、レンチキュラーレンズの断面形状は、ピッチが変っても相似形を保つ必要があるため、ファインピッチとなるに従って厚みも薄くなる。ところが、上記の押し出し成形では成形後に延伸することができないため、薄く成形することに必然的に限界があり（一般的に、約０．５ｍｍ）、０．４ｍｍ程度以下のファインピッチの両面レンチキュラーレンズを溶融押し出し成形により製造することはできない。
【０００６】
それに代わる方法として、特許２，６９３，０９５号に示されているように、基材のフイルムの両面に紫外線硬化樹脂を塗布してレンズ面を形成する方法も提案されているが、位置合わせの困難さ等の理由で未だ実用化されていない。
【０００７】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムを用いて異なる方向から入射する複数の色の光を同一方向に出射させるようにする色補正板を用いた投影スクリーンを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の投影スクリーンは、投影側から、異なる方向から入射する複数の波長の光をホログラムによって波長に応じて異なる角度で回折させ、同一方向に出射させるホログラム色補正板、レンチキュラーレンズから構成されていることを特徴とするものである。
この場合、そのホログラム色補正板の投影側にフレネルレンズが配置されていてもよい。
【０００９】
また、そのホログラムは透過型であり、１つの波長の光をほとんど回折せずそのまま透過し、その他の波長の光は波長に応じて異なる角度で回折させるものであることが望ましい。
【００１０】
また、その複数の波長の光が赤色、緑色、青色の３原色の光であり、赤色の波長をそのまま透過し、緑色の光、青色の光を赤色の光と平行になるように回折させるものとすることができる。また、緑色の波長をそのまま透過し、赤色の光、青色の光を緑色の光と平行になるように回折させようにしてもよい。
【００１２】
また、そのホログラムは、複数の波長に対するホログラムが１層の感光材料に多重記録されているものであっても、複数の波長に対応する複数の層の感光材料から構成されていてもよい。
【００１３】
以上のホログラムは体積型ホログラムからなることが望ましい。
【００１５】
本発明においては、異なる方向から入射する複数の波長の光をホログラムによって波長に応じて異なる角度で回折させ、同一方向に出射させるので、ホログラム同士、ホログラムと投影スクリーンを構成するレンチキュラーレンズとのアライメントを必要とせずに、色ずれ、色にじみのない色合成、カラー画像合成ができる。その結果、分解能の高い投影スクリーンとするためにレンチキュラーレンズ面をファインピッチとしても、色ずれ、色にじみのない高分解能の投影スクリーンが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、ホログラムにより色補正機能が実現できること、その場合にアライメントが不要になることに着目してなされたものであり、両面レンズ面のレンチキュラーレンズシートの代わりに、レンチキュラーレンズとこのようなホログラム色補正板とを組み合せ、レンチキュラーレンズには横方向拡散機能（前記の▲１▼）、ホログラム色補正板には色補正機能（前記の▲２▼）を受け持たせて投影スクリーンを構成する。なお、ホログラムは、本来面分布を有さないものとすることができるので、上記のようにアライメントが不要になる。
【００１７】
以下、本発明のホログラム色補正板とそれを用いた投影スクリーンを実施例に基づいて説明する。
【００１８】
ホログラムには、レリーフ型と体積型があるが、この中、体積型は波長選択性、角度選択性が高いので、本発明においては、主として体積型を用いることが望ましい。また、体積型ホログラムの中、位相型は回折効率を高くすることができるので、本発明においては、体積位相型ホログラムを用いることが望ましい。これらに適したホログラム感光材料としては、銀塩感光材料、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマー等が使用できる。
【００１９】
さて、本発明のホログラム色補正板は、ホログラムの波長選択性、角度選択性を利用して、異なる方向から入射する複数の波長の光を合成して同一方向に出射させるために、その複数の波長の数をＮとするとき、Ｎ−１の波長に対してそれぞれ進行方向を変更するホログラムを作成し、それらのホログラムを多重化するか多層化し、残りの１波長の光はその多重化あるいは多層化したホログラムを透過させることにより、Ｎの波長の光を同一方向に出射させるようにしたものである。
【００２０】
実施例１
図２において、ホログラム感光材料１Ｇ、１Ｂとして、米国デュポン社製フォトポリマーＯＭＮＩＤＥＸを用い、３０ｃｍ角の大きさに切り出したフィルムを使用した。
【００２１】
そして、図２（ａ）に示すように、緑色光源として波長５４３ｎｍのＮｄＹＡＧレーザ２Ｇを用い、ハーフミラー３でレーザ２Ｇからのレーザ光を分割し、それぞれビーム拡大器４を通してビーム径を拡大し、一方のレーザ光をホログラム感光材料１Ｇに対して垂直に、他方のレーザ光を入射角θ＝３０°で同じ側からホログラム感光材料１Ｇに入射させて干渉させ、材料指定の後処理として超高圧水銀灯で紫外線露光後に１２０℃で２時間加熱することにより、緑色ホログラム１Ｇを作成した。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、青色光源として波長４８８ｎｍのアルゴンレーザ２Ｂを用い、ハーフミラー３でレーザ２Ｂからのレーザ光を分割し、それぞれビーム拡大器４を通してビーム径を拡大し、一方のレーザ光をホログラム感光材料１Ｂに対して垂直に、他方のレーザ光を図２（ａ）の場合とは反対側の入射角θ＝−３０°で同じ側からホログラム感光材料１Ｂに入射させて干渉させ、材料指定の後処理として超高圧水銀灯で紫外線露光後に１２０℃で２時間加熱することにより、青色ホログラム１Ｂを作成した。
【００２３】
その後、図１に示すように、この緑色ホログラム１Ｇと青色ホログラム１Ｂをアクリル樹脂の支持板５の上に、青色ホログラム１Ｂ、緑色ホログラム１Ｇの順に粘着剤を用いて貼り合わせて、本発明による１実施例のホログラム色補正板１０を構成した。この場合、ホログラム１Ｇ、１Ｂは面内均一なので、相互のアライメンは不要である。
【００２４】
このホログラム色補正板１０の支持板５側から赤色の平行光束６Ｒを垂直に入射させると同時に、緑色の平行光束６Ｇを入射角θ＝３０°で、青色の平行光束６Ｂを入射角θ＝−３０°で入射させたところ、ホログラム色補正板１０の支持板５と反対側に、透過した赤色の平行光束６Ｒと、ホログラム色補正板１０でその垂直方向に回折された緑色の平行光束６Ｇと青色の平行光束６Ｂとが垂直に合成されて出射され、白色光７Ｗとして見えた。
【００２５】
実施例２
図３に示すように、実施例１により作製されたホログラム色補正板１０の支持板５とは反対側にピッチ０．３ｍｍのレンチキュラーレンズ１１を組み合わせて本発明による１実施例の透過型スクリーン１２を構成した。この際、レンチキュラーレンズ１１のレンズ面をホログラム色補正板１０側に配置した。
【００２６】
得られた透過型スクリーン１２を用い、図４に示すように、緑色画像投影機１３Ｇ、赤色画像投影機１３Ｒ、青色画像投影機１３Ｂの３台のプロジェクターを赤色画像投影機１３Ｒを中心に配置して、緑色画像投影機１３Ｇからの投影光束１４Ｇが中心光線で３０°の入射角で、赤色画像投影機１３Ｒからの投影光束１４Ｒが中心光線で垂直に、青色画像投影機１３Ｂからの投影光束１４Ｂが中心光線で−３０°の入射角で透過型スクリーン１２にその支持板５側から入射し、かつ、そのスクリーン面に各投影像が位置ずれなく結像するように配置した。その結果、透過型スクリーン１２の背後からは、全拡散角αの角度範囲で、従来タイプ（図７）と同様に、色ずれ、色にじみのないカラー画像が観察できた。
【００２７】
実施例３
実施例１により作成された緑色ホログラム１Ｇと青色ホログラム１Ｂを、図５に示すように、フレネルレンズ１５の出射側の平面上に、青色ホログラム１Ｂ、緑色ホログラム１Ｇの順に粘着剤を用いて貼り合わせた。これを、実施例２の場合と同様に、フレネルレンズ１５とは反対側にピッチ０．３ｍｍのレンチキュラーレンズ１１を組み合わせて本発明による別の実施例の透過型スクリーン１６を構成した。この際、レンチキュラーレンズ１１のレンズ面をフレネルレンズ１５側に配置した。この場合も、ホログラム１Ｇ、１Ｂは面内均一なので、相互のアライメンは不要である。
【００２８】
得られた透過型スクリーン１６を用い、実施例２の場合と同様に緑色画像投影機１３Ｇ、赤色画像投影機１３Ｒ、青色画像投影機１３Ｂの３台のプロジェクターを配置し、透過型スクリーン１６のフレネルレンズ１５側から投影した。その結果、透過型スクリーン１６の背後からは、全拡散角αの角度範囲で、従来タイプ（図７）と同様に、色ずれ、色にじみのないカラー画像が観察できた。
【００２９】
ところで、以上の実施例においては、ホログラムで回折させずに透過させる色として赤色を選んでいる。通常の３板式のプロジェクター若しくは３板式プロジェクションＴＶにおいては、中心に配置される投影機は緑色画像投影機であり、その配置に従うなら、透過型スクリーン１２、１６のホログラムで回折させずに透過させる色としては緑色を選ぶのが素直である（もちろん、本発明において、図１のホログラム１Ｇを赤色ホログラムとし、中心から入射させる光束６Ｒを緑色光束とし、図４において、中心に配置される投影機１３Ｒを緑色画像投影機としてもよい。）。しかしながら、上記実施例において、ホログラムで回折させずに透過させる色として赤色を選んだことには理由がある。以下、この理由を簡単に説明する。
【００３０】
体積型ホログラムは、回折波長が長い程以下の困難がある：
▲１▼■感光材料を厚くする必要がある。Ｂ光の波長に対して厚さが５０μｍ必要なとき、Ｇ光の波長に対しては７０μｍ、Ｒ光の波長に対しては９０μｍとなる。
【００３１】
▲２▼ 入射角度幅が狭くなる（中心角からずれた光はより回折されなくなる）。Ｂ光の波長に対して回折効率が０％になる角度ずれが１．０４°のとき、Ｇ光の波長に対しては０．８８°、Ｒ光の波長に対しては０．７９°となる。
【００３２】
したがって、ホログラムで回折させる波長は極力短波長にするのが有利である。そのため、上記実施例においては、赤色の光を素通しにし、緑色、青色をホログラムにより回折させる構成にしている。
【００３３】
また、以上の実施例においては、緑色ホログラム１Ｇと青色ホログラム１Ｂは別々の層に記録されたものとしたが、１層にこの２つのホログラムを多重に記録したものでももちろんよい。
【００３４】
なお、以上の説明においては、使用するホログラムとしては透過型のホログラムを用いて透過型スクリーンを構成しているが、反射型ホログラムを用いて反射型スクリーンを構成することもできる。その場合には、ホログラムで回折されない波長の光を正反射させるために、ホログラムの背後に反射層を設ける必要がある。あるいは、その波長の光も同じ方向に回折するようにホログラムを構成する必要がある。
【００３５】
さらに、本発明による投影スクリーンに色分解像を投影する投影機としては、液晶表示装置、ＣＲＴ、マイクロミラーデバイス等を用いたものがあるが、本発明の投影スクリーンは、３板式プロジェクター若しくは３板式プロジェクションＴＶであれば、その何れも使用可能である。
【００３６】
以上、本発明のホログラム色補正板及びそれを用いた投影スクリーンを実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のホログラム色補正板及びそれを用いた投影スクリーンによると、異なる方向から入射する複数の波長の光をホログラムによって波長に応じて異なる角度で回折させ、同一方向に出射させるので、ホログラム同士、ホログラムと投影スクリーンを構成するレンチキュラーレンズとのアライメントを必要とせずに、色ずれ、色にじみのない色合成、カラー画像合成ができる。その結果、分解能の高い投影スクリーンとするためにレンチキュラーレンズ面をファインピッチとしても、色ずれ、色にじみのない高分解能の投影スクリーンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例のホログラム色補正板の構成と作用を説明するための図である。
【図２】図１のホログラム色補正板の構成要素のホログラムを作成するための光学配置を示す図である。
【図３】図１のホログラム色補正板を用いた本発明の１実施例の透過型スクリーンの断面図である。
【図４】図３の透過型スクリーンを用いた３板式プロジェクターの配置を示す図である。
【図５】図１のホログラム色補正板を用いた本発明の別の実施例の透過型スクリーンの断面図である。
【図６】従来のレンチキュラーレンズシートを用いた投影スクリーンと３板式プロジェクションＴＶを示す図である。
【図７】従来のレンチキュラーレンズシートによる色補正機能を説明するための図である。
【図８】従来のレンチキュラーレンズシートの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１Ｇ…緑色ホログラム（ホログラム感光材料）
１Ｂ…青色ホログラム（ホログラム感光材料）
２Ｇ…緑色レーザ
２Ｂ…青色レーザ
３…ハーフミラー
４…ビーム拡大器
５…支持板
６Ｒ…赤色光束
６Ｇ…緑色光束
６Ｂ…青色光束
７Ｗ…出射白色光
１０…ホログラム色補正板
１１…レンチキュラーレンズ
１２…透過型スクリーン
１３Ｇ…緑色画像投影機
１３Ｒ…赤色画像投影機
１３Ｂ…青色画像投影機
１４Ｇ…緑色投影光束
１４Ｒ…赤色投影光束
１４Ｂ…青色投影光束
１５…フレネルレンズ
１６…透過型スクリーン

Claims

投影側から、異なる方向から入射する複数の波長の光をホログラムによって波長に応じて異なる角度で回折させ、同一方向に出射させるホログラム色補正板、レンチキュラーレンズから構成されていることを特徴とする投影スクリーン。
前記ホログラム色補正板の投影側にフレネルレンズが配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影スクリーン。
前記ホログラムは透過型であり、１つの波長の光をほとんど回折せずそのまま透過し、その他の波長の光は波長に応じて異なる角度で回折させることを特徴とする請求項１又は２記載の投影スクリーン。
複数の波長の光が赤色、緑色、青色の３原色の光であり、赤色の波長をそのまま透過し、緑色の光、青色の光を赤色の光と平行になるように回折させることを特徴とする請求項３記載の投影スクリーン。
複数の波長の光が赤色、緑色、青色の３原色の光であり、緑色の波長をそのまま透過し、赤色の光、青色の光を緑色の光と平行になるように回折させることを特徴とする請求項３記載の投影スクリーン。
前記ホログラムは複数の波長に対するホログラムが１層の感光材料に多重記録されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の投影スクリーン。
前記ホログラムは、複数の波長に対応する複数の層の感光材料から構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の投影スクリーン。
前記ホログラムは体積型ホログラムからなることを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の投影スクリーン。