JP5397911B2 - Reflective recursive front screen and reflective stereoscopic display screen - Google Patents
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Description
本発明は、反射型再帰性フロントスクリーンおよび反射型立体表示用スクリーンに関する。 The present invention relates to a reflective recursive front screen and a reflective stereoscopic display screen.
従来より、特定の角度領域内からの入射光を特定の角度領域内に拡散させる拡散フィルムからなるスクリーンが存在している。
例えば、特許文献1には、拡散フィルムが複数枚積層された構造で、積層するフィルムの拡散角度領域が重複し、プロジェクタ光に対する拡散光強度分布特性が均一なプロジェクションディスプレイ用スクリーンが開示されている。
また、特許文献2には、拡散光強度分布特性の任意制御が可能であり、かつ拡散角度領域が特定の角度領域からの入射光に対して変化しない拡散フィルムからなるプロジェクションディスプレイ用スクリーンが開示されている。
Conventionally, there is a screen made of a diffusion film that diffuses incident light from within a specific angle region into the specific angle region.
For example, Patent Document 1 discloses a projection display screen that has a structure in which a plurality of diffusion films are laminated, the diffusion angle regions of the laminated films overlap, and the diffused light intensity distribution characteristics with respect to projector light are uniform. .
Further,
特許文献1および2に開示されたスクリーンは、観察角度による明るさの変化が少なく、高品位の画像を表示することができるものである。
このようなスクリーンに対し、多人数が、それぞれ見ている方向からパーソナルプロジェクターを用いて同一のスクリーンに異なる画像を投影しても、自分が投影した映像を他人が投影した画像とクロストークすることなしに、高品位に、自分だけが見ることができるスクリーンも望まれている。
更に、スクリーンを見る角度によって、見える画像が急峻に切り換えられることを応用し、右目では右目用の画像、左目では左目用の画像を見ることができる3D用のスクリーンも望まれている。
The screens disclosed in
Even if a large number of people project different images on the same screen using a personal projector from the direction they are looking at, such a screen crosstalks with the image projected by another person. There is also a need for a high-quality screen that only you can see.
In addition, a 3D screen that allows the right eye to see the right eye image and the left eye to see the left eye image is also desired by applying the fact that the visible image is switched sharply depending on the viewing angle of the screen.
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、多人数が、それぞれ見ている方向からパーソナルプロジェクターを用いて同一のスクリーンに異なる画像を投影しても、自分が投影した映像を他人が投影した画像とクロストークすることなしに、高品位に、自分だけが見ることができる反射型再帰性フロントスクリーンおよび、この反射型再帰性フロントスクリーンを応用した反射型立体表示用スクリーンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even if a large number of people project different images on the same screen using a personal projector from each viewing direction, the image projected by the other person To provide a reflective recursive front screen that can be seen only by itself without cross-talking with the projected image, and a reflective stereoscopic display screen using the reflective recursive front screen. With the goal.
上記目的を達成するため、本発明に係る反射型再帰性フロントスクリーンは、再帰特性を有する反射型スクリーンを備え、該反射型スクリーンは、反射面の表面構造が投影された画像を該画像が投影された方向へ拡散させて反射する反射拡散特性を有する猫の目レンズ反射スクリーンまたは1次元の猫の目レンズ反射スクリーンであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a reflective recursive front screen according to the present invention includes a reflective screen having recursive characteristics, and the reflective screen projects an image on which a surface structure of a reflective surface is projected. It is characterized by being a cat-eye lens reflecting screen or a one-dimensional cat-eye lens reflecting screen having a reflection diffusion characteristic of diffusing and reflecting in a specified direction.
本発明では、反射型スクリーンは、反射面の表面構造が投影された画像を画像が投影された方向へ拡散させて反射する反射拡散特性を有することにより、画像を投影した位置のみでなく広い範囲で反射された画像を見ることができる。
これにより、従来は各自が投影しているパーソナルプロジェクターの投影レンズに向って光が反射するため、画像を投影している人の目には、画像が反射されず画像を見ることができなかったが、画像を投影している人の目の位置を含む範囲に画像を拡散させて反射すれば、画像を投影している人が、自分が投影した画像を見ることができる。
In the present invention, the reflective screen has a reflection / diffusion characteristic in which an image on which the surface structure of the reflection surface is projected is diffused and reflected in the direction in which the image is projected. You can see the reflected image.
As a result, conventionally, light is reflected toward the projection lens of the personal projector on which each person is projecting. Therefore, the image is not reflected and cannot be seen by the eyes of the person projecting the image. However, if the image is diffused and reflected in a range including the position of the eyes of the person projecting the image, the person projecting the image can see the image projected by himself / herself.
また、反射型スクリーンは猫の目レンズ反射スクリーンであることにより、レンズ表面および反射面のどちらか一方、または両方の表面形状を荒らすことによって、再帰性を伴った反射拡散特性を発現させることができる。 In addition, since the reflective screen is a cat's eye lens reflective screen, it is possible to express reflective diffusion characteristics with recursion by roughening the surface shape of one or both of the lens surface and the reflective surface. it can.
また、反射型スクリーンは、1次元の猫の目レンズ反射スクリーンであることにより、シリンドリカルレンズ表面および焦点面に配置した円筒反射面の表面のうち少なくとも一方を荒らすことによって、一方向の再帰性を有する拡散特性が得られる。 In addition, the reflective screen is a one-dimensional cat-eye lens reflective screen, so that at least one of the cylindrical lens surface and the cylindrical reflective surface arranged on the focal plane is roughened, thereby providing one-way recurrence. The diffusion characteristics possessed are obtained.
また、本発明に係る反射型再帰性フロントスクリーンでは、前記反射面には、2次関数曲面の凹凸が形成されていてもよい。
このように、反射面には、2次関数曲面の凹凸が形成されていることにより、拡散角度範囲内では均一な拡散特性を有するため、ホットスポットを回避した輝度むらのない均一な画像を表示することができると共に、拡散角度の端の部分は急峻に拡散しなくなるトップハット的拡散特性となり、クロストークを回避することができる。
In the reflective recursive front screen according to the present invention, the reflective surface may have a quadratic curved surface asperity.
In this way, the unevenness of the quadratic function curved surface is formed on the reflection surface, so that it has uniform diffusion characteristics within the diffusion angle range, so a uniform image with no brightness unevenness avoiding hot spots is displayed. In addition, the end portion of the diffusion angle has a top-hat diffusion characteristic that does not diffuse steeply, and crosstalk can be avoided.
また、本発明に係る反射型再帰性フロントスクリーンでは、前記反射型スクリーンは、反射拡散特性に異方性を有していてもよい。
このように、反射型スクリーンは、反射型スクリーンは、反射拡散特性に異方性を有していることにより、例えば縦方向の視野角と、横方向の視野角を独立に制御して、見ている人の方向に光強度を集中させ、輝度を上げることができる。
In the reflective recursive front screen according to the present invention, the reflective screen may have anisotropy in reflection diffusion characteristics.
As described above, the reflective screen has anisotropy in the reflection / diffusion characteristics, so that, for example, the vertical viewing angle and the horizontal viewing angle are independently controlled to be viewed. The light intensity can be concentrated in the direction of the person who is, and the brightness can be increased.
また、本発明に係る反射型立体表示用スクリーンは、上記のいずれかの反射型再帰性フロントスクリーンが湾曲状態に形成され、異なる2方向から異なる画像を投影し、前記反射型スクリーンによって反射された前記異なる画像間の境界の一方の側に観察者の右目、他方の側に前記観察者の左目を位置させること特徴とする。 Also, in the reflective stereoscopic display screen according to the present invention, any one of the above-described reflective recursive front screens is formed in a curved state, projects different images from two different directions, and is reflected by the reflective screen. The right eye of the observer is positioned on one side of the boundary between the different images, and the left eye of the observer is positioned on the other side.
本発明では、反射型再帰性フロントスクリーンは、画像が投影される面が曲面状に形成されているため、異なる画像の境界が全て一致する位置が発現する。そして、この境界の片側に観察者の右目、もう片側に観察者の左目を設置することにより、高品位な立体画像を見ることができる。 In the present invention, the reflection type recursive front screen has a curved surface on which the image is projected, so that the position where all the boundaries of the different images coincide with each other appears. A high-quality stereoscopic image can be seen by installing the observer's right eye on one side of the boundary and the observer's left eye on the other side.
本発明によれば、複数の観察者が異なる方向から同一の反射型再帰性フロントスクリーンに画像を投影しても、それぞれ投影した画像のみを他の観察者が投影した画像とクロストークすることなく見ることができる。 According to the present invention, even when a plurality of viewers project images on the same reflective recursive front screen from different directions, only the projected images do not cross-talk with images projected by other viewers. Can see.
以下、本発明の実施形態による反射型再帰性フロントスクリーンについて、図1および図2に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態による反射型再帰性フロントスクリーン1は、内部屈折率分布構造拡散フィルム2が複数積層されたスクリーン積層体3と、スクリーン積層体3と密着積層される反射型スクリーン4とを備えている。
Hereinafter, a reflective recursive front screen according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, the reflective recursive front screen 1 according to the present embodiment includes a
内部屈折率分布構造拡散フィルム2は、内部屈折率分布構造に形成され、所定の角度領域内からの入射光をこの所定の角度領域内のみに入射角無依存に均一に拡散させて、この所定の角度範囲外から入射する入射光を、全く拡散させずガラスのように直進透過させる特性を有している。
ここで、この所定の角度領域を拡散角度領域Aとして以下説明する。
スクリーン積層体3を構成する複数の内部屈折率分布構造拡散フィルム2は、その拡散角度領域がオーバーラップしないように積層されている。そして、スクリーン積層体3は、複数の内部屈折率分布構造拡散フィルム2がそれらの拡散角度領域がオーバーラップしないように内部屈折率分布構造拡散フィルム2が重ね合わされていることにより、異なる拡散角度領域に入射された入射光を、それぞれその拡散角度領域に拡散させることができる。
The internal refractive index distribution
Here, the predetermined angle region will be described as a diffusion angle region A below.
The plurality of internal refractive index distribution
例えば、スクリーン積層体3が4枚の拡散フィルム2a〜2dが積層されている構造の場合、第1内部屈折率分布構造拡散フィルム2aの横拡散角度領域Aaは−15°〜15°、第2内部屈折率分布構造拡散フィルム2bの横拡散角度領域Abは30°〜80°、第3内部屈折率分布構造拡散フィルム2cの横拡散角度領域Acは−80°〜−30°、第4内部屈折率分布構造拡散フィルム2dの縦拡散角度領域Adは−15°〜15°とされている。
なお、スクリーン積層体3の構造は上述した構造以外のものでもよい。
For example, when the
The structure of the
図2に示すように、反射型スクリーン4には、再帰性反射ミラーの機能を一方向に限定した2面直交合わせ鏡フィルム(例えば、頂角90°反射型・金属膜コーティング・プリズムシート)が使用されている。
横方向のみの再帰性で良い場合、ミラー構成は、トリプルミラースクリーンや、猫の目レンズ反射スクリーンより非常に簡単な構造の2面直交合わせ鏡フィルムでよく、製造容易であり、安価となる。2面直交合わせ鏡フィルムを用いる場合、再帰性は2面直交合わせ鏡フィルムの2面の反射鏡で反射した光によって生じるので、2面の反射面の形状の内、1面のみ荒らすことによって、再帰性を伴った拡散特性が発現する。もちろん2面の両方を荒らしても良い。
スクリーン積層体3と反射型スクリーン4とは、透明光学接着剤によって密着されている。
As shown in FIG. 2, the
When only the recursiveness in the horizontal direction is sufficient, the mirror structure may be a double mirror film having a simpler structure than a triple mirror screen or a cat's eye lens reflecting screen, which is easy to manufacture and inexpensive. When using a two-sided orthogonal mirror film, recursion is caused by light reflected by the two reflecting mirrors of the two-sided orthogonal mirror film, so that only one of the two reflecting surface shapes is roughened. Diffusion characteristics with recursion are developed. Of course, both sides may be roughened.
The
上述した反射型再帰性フロントスクリーン1に、一の観察者がパーソナルプロジェクターによって一の方向から画像を投影すると、積層された内部屈折率分布構造拡散フィルム2a〜2dのうち、例えば第一内部屈折率分布構造拡散フィルム2aのみが、この一の方向からの光を入射角度範囲内に拡散する。そして、その他の第2乃至第4内部屈折率分布構造拡散フィルム2b,2c,2dは全て、一の方向から入射された入射光をガラスのように直進透過させる特性を示すため、光は拡散せず、存在しないときと同様な光学特性となる。
When one observer projects an image from one direction on the reflective recursive front screen 1 with a personal projector, among the laminated internal refractive index distribution
そして、第一内部屈折率分布構造拡散フィルム2aの出射拡散は限定された角度内に限定された均一な拡散特性であると共に、この出射拡散光が反射型スクリーン4によって、投影している観察者の目と、パーソナルプロジェクターの投影レンズのスクリーンに対する角度分だけ拡散される。このため、画像を投影している観察者のみが、自分が投影した画像を見ることができる。
The exit diffusion of the first internal refractive index distribution
なお、他の観察者が一の観察者と異なる他の方向から画像を投影すると、他の内部屈折率分布構造拡散フィルム2(例えば第2内部屈折率分布構造拡散フィルム2b)のみが他の方向からの入射光をその入射角度範囲内に拡散する。そして、反射型スクリーン4の再帰性ミラーによって他の観察者の方向へ出射拡散光が戻ってくる。この場合においても投影している他の観察者の目と、パーソナルプロジェクターの投影レンズのスクリーンに対する角度分だけ拡散される。このため、画像を投影している他の観察者のみが、自分が投影した画像を見ることができる。
Note that when another observer projects an image from another direction different from the one observer, only the other internal refractive index distribution structure diffusion film 2 (for example, the second internal refractive index distribution
次に、上述した反射型再帰性フロントスクリーンの効果について図面を用いて説明する。
本実施形態による反射型再帰性フロントスクリーン1によれば、多人数が、同一のスクリーンを用いて、それぞれ各自が見ている方向から、パーソナルプロジェクターにより、異なる画像を投影しても、自分が投影した映像が、自分以外が投影した画像とクロストークなしに、高品位に、自分だけに見える効果を奏する。
Next, the effect of the above-described reflective recursive front screen will be described with reference to the drawings.
According to the reflective recursive front screen 1 according to the present embodiment, even if a large number of people use the same screen and project different images with a personal projector from the direction they are viewing, they themselves project. The high-quality images can be seen only by yourself without crosstalk with images projected by other than yourself.
次に、上述した反射型立体表示用スクリーンを応用した反射型立体表示用スクリーンについて説明する。
本実施形態による反射型立体表示用スクリーンは、図1に示す反射型再帰性フロントスクリーン1が有している複数の限定された拡散角度領域の境界が、急峻であることを利用すしており、反射型再帰性フロントスクリーン1を曲面に湾曲させることによって、メガネ無しの2眼式、または多眼式の反射型立体表示用スクリーンが実現する。
反射型再帰性フロントスクリーン1は画像が投影される面が平面状に形成されているため、観察者がスクリーンを横切ると、異なる画像の境界がスクリーンの端から移動するように見えるが、反射型立体表示用スクリーンは画像が投影される面を曲面状に形成されているため、異なる画像の境界が全て一致する位置が発現する。この境界の片側に観察者の右目、もう片側に観察者の左目を設置すると、高品位な立体画像を見ることができる。
このような境界を複数つくることによって、多眼式への拡張も考えられる。
上述した本実施形態による反射型立体表示用スクリーンでは、3D用のメガネなしに容易に立体映像を投影することができる。
Next, a reflective stereoscopic display screen to which the above-described reflective stereoscopic display screen is applied will be described.
The reflective stereoscopic display screen according to the present embodiment utilizes the fact that the boundaries of a plurality of limited diffusion angle regions possessed by the reflective recursive front screen 1 shown in FIG. 1 are steep, By curving the reflective recursive front screen 1 into a curved surface, a binocular or multi-lens reflective stereoscopic display screen without glasses is realized.
The reflection type recursive front screen 1 has a plane on which an image is projected, so that when an observer crosses the screen, the boundary between different images appears to move from the edge of the screen. Since the 3D display screen is formed with a curved surface on which an image is projected, a position where all the boundaries of different images coincide with each other appears. If a viewer's right eye is installed on one side of this boundary and the viewer's left eye is installed on the other side, a high-quality stereoscopic image can be seen.
By creating a plurality of such boundaries, expansion to the multi-view type is also conceivable.
The reflective stereoscopic display screen according to the present embodiment described above can easily project a stereoscopic image without 3D glasses.
以上、本発明による反射型再帰性フロントスクリーン1および反射型立体表示用スクリーンの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、反射型スクリーン4に2面直交合わせ鏡フィルムを使用しているが、2面直交合わせ鏡フィルムに代わって猫の目レンズ反射スクリーンとしても良い。猫の目レンズ反射スクリーンとする場合、レンズ表面か、もしくは反射面のどちらか一方、または両方の表面形状を荒らすことによって、再帰性を伴った拡散特性が発現させることができる
As described above, the embodiments of the reflective recursive front screen 1 and the reflective stereoscopic display screen according to the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be appropriately selected without departing from the scope of the present invention. It can be changed.
For example, in the embodiment described above, a two-surface orthogonal alignment mirror film is used for the
また、上述した実施形態では、反射型スクリーン4に2面直交合わせ鏡フィルムを使用しているが、2面直交合わせ鏡フィルムに代わって、トリプルミラースクリーン(コーナーキューブアレイ)としてもよい。
トリプルミラーの反射面は3面あり、再帰性反射は、この3面のミラーで反射した光線によって実現するので、この3面のうち少なくとも1面のみ、表面形状を荒らせば、再帰性を伴った拡散特性が発現する。
In the embodiment described above, a two-surface orthogonal alignment mirror film is used for the
The reflection surface of the triple mirror has three surfaces, and the retroreflection is realized by the light beam reflected by the three surfaces of the mirror. Therefore, if the surface shape of only one of the three surfaces is roughened, the retroreflection is accompanied. Diffusion characteristics are manifested.
また、上述した実施形態では、反射型スクリーン4に2面直交合わせ鏡フィルムを使用しているが、2面直交合わせ鏡フィルムに代わって、1次元の猫の目レンズ反射スクリーン(シリンドリカルレンズの焦点面に、円筒型反射ミラーを配置したエレメントをレンティキュラーレンズのようにアレイに配置したフィルム)を使用してもよい。
In the above-described embodiment, the two-surface orthogonal alignment mirror film is used for the
また、反射型スクリーン4を1次元の猫の目レンズ反射スクリーンとすると、シリンドリカルレンズ表面または、焦点面に配置した円筒反射面の表面のどちらか、または両方を荒らすことによって、一方向の再帰性を有する拡散特性が得られる。
また、2面直交合わせ鏡フィルムは、正面入射の場合のみ入射してくる光の全てを入射してきた方向に反射できるため、正面以外からの入射の場合、一部の光は2面の反射面のどちらか一方のみにしか当たらず、反射効率が低下すると共に、迷光が発生しクロストークの原因となることがある。これに対し、反射型スクリーン4が1次元の猫の目レンズ反射スクリーンであれば、シリンドリカルレンズの開口がスクリーン全体をカバーし、レンズのNA内への入射の場合、全ての光を入射方向に反射することができる。
Further, when the
In addition, since the two-surface orthogonal matching mirror film can reflect all the incident light only in the case of front incidence in the incident direction, some light is reflected by two reflection surfaces when incident from other than the front. Only one of them may hit, and the reflection efficiency may be reduced, and stray light may be generated, causing crosstalk. On the other hand, if the
また、上述した実施形態では、反射型スクリーン4に2面直交合わせ鏡フィルムを使用しているが、2面直交合わせ鏡フィルムに代わって表面に2次関数曲面の凹凸が形成されている反射型スクリーンとしてもよい。
ホットスポットを回避し輝度むらのない均一な画像を表示するためには、拡散角度範囲内において均一に拡散させる必要があり、さらにクロストークを回避するには、拡散角度の端の部分は急峻に拡散しなくなるトップハット的拡散特性を発現することが望ましい。
In the above-described embodiment, a two-surface orthogonal alignment mirror film is used for the reflection-
In order to avoid hot spots and display a uniform image without uneven brightness, it is necessary to diffuse uniformly within the diffusion angle range, and to avoid crosstalk, the end of the diffusion angle is steep. It is desirable to develop a top hat-like diffusion characteristic that does not diffuse.
そして、3Dメガネを使用しない反射型立体表示用スクリーンとしても、観察者の右目用の拡散角度範囲と左目用拡散角度範囲をクロストークなく分離し、ホットスポットのない均一な画像を見せるためにトップハット的拡散特性を実現する表面形状に、反射型スクリーン4の反射面を形成することが重要である。
具体的にこのようなトップハット的拡散特性を実現する表面形状としては、2次曲面のパラボリック反射面を細かくアレイ状に形成し、凹面と凸面を用いてなだらかにつなげた形状がよい。そして、それぞれのパラボリック反射鏡の大きさをランダムに分布させることによって、干渉による角度に対する輝度むらおよび色むらを回避することができ、理想的なトップハット的拡散特性を反射型として得ることができる。トップハット的拡散特性の拡散幅も、形状により非常に制御性よく実現可能である。
And even as a reflective stereoscopic display screen that does not use 3D glasses, it is top for separating the observer's right eye diffusion angle range and left eye diffusion angle range without crosstalk, and to show a uniform image without hot spots. It is important to form the reflective surface of the
Specifically, a surface shape that realizes such top-hat diffusion characteristics is preferably a shape in which parabolic reflection surfaces of a quadratic curved surface are formed in an array shape and are smoothly connected using concave and convex surfaces. Then, by randomly distributing the sizes of the respective parabolic reflectors, it is possible to avoid luminance unevenness and color unevenness with respect to the angle due to interference, and it is possible to obtain ideal top-hat diffusion characteristics as a reflection type. . The diffusion width of the top hat diffusion characteristic can also be realized with very good controllability depending on the shape.
また、上述した反射型スクリーン4は、反射拡散特性に異方性を有していてもよい。例えば、縦方向の視野角および横方向の視野角をそれぞれ制御して、観察者の方向に光強度を集中させて輝度を上げることができる。
また、反射型立体表示用スクリーンにおいては、横方向の視差変化を細かくし縦方向の視差変化を荒くしたい場合、または縦方向視差を表示しない場合には、横方向には拡散角を小さくし、縦方向へは大きく拡散することができる。
具体的には、2次曲面のパラボリック反射鏡の開口を縦方向と横方向で変化させることで、トップハット的拡散特性の縦拡散角度と横拡散角度をそれぞれ制御可能にすることができる。また、2次曲面のパラボリック反射鏡の縦方向の曲率と横方向の曲率をそれぞれ制御してもよい。
Further, the
In addition, in the reflection type stereoscopic display screen, when it is desired to make the parallax change in the horizontal direction fine and make the parallax change in the vertical direction rough, or when not displaying the vertical parallax, the diffusion angle is reduced in the horizontal direction, It can diffuse greatly in the vertical direction.
Specifically, the vertical diffusion angle and the horizontal diffusion angle of the top hat diffusion characteristics can be controlled by changing the opening of the parabolic reflector having a quadric surface in the vertical direction and the horizontal direction. Moreover, you may control the curvature of the vertical direction and the curvature of a horizontal direction of the parabolic reflector of a quadric surface, respectively.
1 反射型再帰性フロントスクリーン
2 内部屈折率分布構造拡散フィルム
3 スクリーン積層体
4 反射型スクリーン
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