JP6395372B2 - マルチ画面表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投写型映像表示装置を複数組み合わせて大画面を構成するマルチ画面表示装置に関するものである。

一般的に、大画面を構成する技術として、背面投写型映像表示装置を複数組み合わせて大画面を構成するマルチ画面表示装置が知られている。映像を結像表示する透過型スクリーン部のみを壁面から露出させ、その他の部分を壁面内に埋め込んで、スクリーン外枠近傍に通気孔を設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、個々の背面投写型映像表示装置に、筐体内部の発熱部の冷却のためにファンを設け、外部に熱を排出する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、別の投写型映像表示装置として、前面投写型映像表示装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載の前面投写型映像表示装置では、筐体の天面に窓が設けられる。当該筐体には、光学エンジンである斜め投射光学系が収容される。斜め投射光学系は、筐体上に設置されたスクリーンに、当該窓を介して、映像光を投写する。

また、特許文献３には、スクリーンに入射する映像光または外光のうち、主に映像光を選択して、観察者の方向へ当該映像光を反射させる構成が示される。具体的には、特許文献３に記載の前面投写型映像表示装置では、スクリーンに、反射面を含むフレネル溝が形成される。そして、スクリーンに対し斜めから入射する映像光が、観察者の方向へ向かうように、当該反射面は、当該映像光を反射させるように構成される。

特開平８−１４００２４号公報 特開２００１−３４３７０８号公報 特開２００２−８２３８７号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の技術では、映像を結像表示する透過型スクリーン部のみを壁面から露出させ、その他の部分を壁面内に埋め込む構成とした場合、背面投写型表示装置から排出される熱が壁面内の半密閉空間内を循環することで、熱が籠もり、背面投写型表示装置が有する冷却機構だけでは十分に冷却できないという問題点があった。

また、背面投写型映像表示装置の背面側にメンテナンスのためにスペースを設けた場合であっても、当該スペースに排気された熱が、背面スペースの半密閉空間内を循環することで熱が籠もり、背面投写型表示装置が有する冷却機構だけでは十分に冷却できないという問題点があった。これらについては、背面投写型映像表示装置を複数組み合わせて大画面を構成するマルチ画面表示装置においても、同様の問題点があった。

特許文献３に記載の技術では、以下のような問題点がある。具体的には、特許文献３に記載の技術では、スクリーンのうちフレネル溝が形成されている面を、映像光の入射面とする構成の場合、フレネル溝の反射面に、映像光以外の光も照射される可能性が高い。そのため、映像光以外の光が、反射面に反射して、観察者の方向へ向かった場合、映像の品質が劣化するという問題点がある。

そこで、特許文献３では、スクリーンのうちフレネル溝が形成されてない面を、映像光の入射面とする構成も開示されている。この構成の場合、以下の問題点がある。特許文献３に記載の技術では、スクリーンのうちフレネル溝が形成されてない面は、平面である。そのため、映像光の一部の光量が平面により反射してしまい、観察者（視聴位置）に届く映像光の光量が低下する。そこで、映像光の光量の低下を防ぐために、上記平面に反射防止のための構成を施す必要がある。しかしながら、特許文献３には、上記平面に施す反射防止のための具体的な構成が開示されていない。

そこで、本発明は、マルチ画面表示装置において、投写型表示装置内の発熱部を十分に冷却することができるとともに、スクリーンに対し斜めに映像光が入射される場合、視聴位置に向かう映像光の光量の低下を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係るマルチ画面表示装置は、前面投写型の投写型映像表示装置であって、特定方向に延在するスクリーンと、前記特定方向に対して斜めの方向である斜め方向に伝搬する映像光を前記スクリーンに向けて出射する光学エンジンと、前記光学エンジンを冷却する冷却機構とを備え、前記スクリーンは、透光性を有する第１透過層および第２透過層により構成され、前記第１透過層は、前記スクリーンにおいて、該第１透過層の主面が該スクリーンの表面となるように配置され、前記第１透過層の前記主面側には、前記光学エンジンが出射する前記斜め方向に伝搬する前記映像光である斜め映像光を透過させる構造を有する凹凸層が形成され、前記凹凸層の表面の断面形状は、周期曲線が重畳された疑似的に非周期的に見える周期曲線からなり、前記スクリーンのうち前記表面と反対側の背面には、前記斜め映像光を、該斜め映像光が示す映像を観察者が視聴するための視聴位置へ反射させる反射部と、前記スクリーンの前記表面から該スクリーンの前記背面へ伝搬する光のうち前記斜め映像光以外の光の少なくとも一部を吸収する光吸収部とが形成され、スクリーンは、連結部材により、光学エンジンに固定されている投写型映像表示装置を複数組み合わせて大画面を構成するマルチ画面表示装置であって、各前記投写型映像表示装置は、前記スクリーンの背面側を支持する支持板をさらに備え、各前記投写型映像表示装置の前記支持板同士が水平方向に連結されることで前記投写型映像表示装置が複数組み合わせられる。

本発明によれば、投写型映像表示装置は、特定方向に延在するスクリーンと、特定方向に対して斜めの方向である斜め方向に伝搬する映像光をスクリーンに向けて出射する光学エンジンと、光学エンジンを冷却する冷却機構とを備えた。

したがって、スクリーンの表面側である室内に光学エンジンを配置することが可能となる。室内において温湿度を十分に管理することで、投写型映像表示装置およびマルチ画面表示装置において、投写型映像表示装置が備える冷却機構だけで発熱部である光学エンジンを十分に冷却することができる。

また、スクリーンは、透光性を有する第１透過層および第２透過層により構成される。第１透過層は、スクリーンにおいて、当該第１透過層の主面が当該スクリーンの表面となるように配置される。

また、第１透過層の主面側には、光学エンジンが出射する斜め映像光を透過させる構造を有する凹凸層が形成される。スクリーンの背面には、斜め映像光を、視聴位置へ反射させる反射部が形成される。

これにより、光学エンジンが出射する斜め映像光は、凹凸層を透過する。凹凸層を透過した斜め映像光は、第１透過層および第２透過層の内部を透過して、スクリーンの背面へ伝搬する。

また、スクリーンの背面には、斜め映像光を、視聴位置へ反射させる反射部が形成される。そのため、斜め映像光は、反射部により反射して、視聴位置へ伝搬する。すなわち、反射部により、斜め映像光を効率的に視聴位置へ伝搬することができる。

以上により、スクリーンに対し斜めに映像光が入射される構成において、視聴位置に向かう映像光の光量の低下を抑制することができる。凹凸層の表面の断面形状は、周期曲線が重畳された疑似的に非周期的に見える周期曲線からなるため、数値制御加工機等において、金型表面を加工するためのプログラムを容易に作成することが可能となる。スクリーンは、連結部材により、光学エンジンに固定されているため、スクリーンに対する光学エンジンの相対位置を精度よく設定することができる。すなわち、スクリーンおよび光学エンジンの位置を精度よく設定することができる。その結果、光学エンジンから斜め上方のスクリーンに近接投写される映像の歪み等を、工場出荷前の調整時において、精度良く調整することができる。また、投写型映像表示装置の設置時には、光学エンジンとスクリーンとの相対位置が維持される。そのため、スクリーンに投写される映像の歪みの調整に手間がかからない投写型映像表示装置を提供することが可能となる。各投写型映像表示装置は、スクリーンの背面側を支持する支持板をさらに備え、各投写型映像表示装置の支持板同士が水平方向に連結されることで投写型映像表示装置が複数組み合わせられる。したがって、支持板により、スクリーンの平面性を保持した状態で大画面を構成することができる。

本発明の実施の形態１に係る投写型映像表示装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係るマルチ画面表示装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るマルチ画面表示装置の正面図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリーンの断面図である。 凹凸層の形成方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る投写型映像表示装置の断面図である。 本発明の実施の形態２に係るマルチ画面表示装置の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るマルチ画面表示装置の正面図である。 変形例Ａに係るスクリーンの断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。

なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型映像表示装置１０００の断面図である。具体的には、図１は、投写型映像表示装置１０００を側面から視た際の、投写型映像表示装置１０００の断面図である。

図１において、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の各々は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ，Ｙ，Ｚ方向の各々も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（−Ｘ方向）とを含む方向をＸ軸方向ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（−Ｙ方向）とを含む方向をＹ軸方向ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（−Ｚ方向）とを含む方向をＺ軸方向ともいう。また、以下においては、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、ＸＺ面ともいう。

図２は、本発明の実施の形態１に係る投写型映像表示装置１０００の斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る投写型映像表示装置１０００の正面図である。

図１、図２および図３に示すように、投写型映像表示装置１０００は、光学エンジン１００と、スクリーン２００とを備える。

スクリーン２００は、例えば、光を反射する反射型のスクリーンである。スクリーン２００は、特定方向であるＸ軸方向およびＺ軸方向に延在する。すなわち、スクリーン２００は、ＸＺ面に平行な方向に延在する。

スクリーン２００は、光学エンジン１００の上方に配置される。スクリーン２００は、表面２００ａと、背面２００ｂとを有する。表面２００ａは、映像光Ｌ１が照射される面である。背面２００ｂは、スクリーン２００のうち表面２００ａと反対側の面である。映像光Ｌ１は、映像を構成する光である。

光学エンジン１００は、映像光Ｌ１を出射する映像投射装置である。光学エンジン１００は、スクリーン２００の表面２００ａに対して斜めの方向から、映像光Ｌ１を出射する。以下においては、スクリーン２００が延在する特定方向に対して斜めの方向を、斜め方向ＤＲ１ともいう。すなわち、光学エンジン１００は、斜め方向ＤＲ１に伝搬する映像光Ｌ１をスクリーン２００に向けて出射する。つまり、光学エンジン１００は、スクリーン２００の方向へ、すなわち、斜め上方の方向へ、映像光Ｌ１を出射する。

光学エンジン１００は、光源１１０と、画像形成素子１２０と、照明光学系１３０と、投写光学系５０と、投写窓６１と、冷却機構５４と、筐体６０とを含む。筐体６０に、光源１１０と、画像形成素子１２０と、照明光学系１３０と、投写光学系５０と、投写窓６１と、冷却機構５４が収容される。

光源１１０は、光を出射する。光源１１０は、例えば、高圧水銀ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源またはレーザー光源等である。

照明光学系１３０は、光源１１０が出射した光を、画像形成素子１２０に効率良く照射させる。照明光学系１３０は、例えば、レンズである。

画像形成素子１２０は、例えば、透過型液晶素子、反射型液晶素子またはデジタルミラーデバイス等である。画像形成素子１２０は、当該画像形成素子１２０に照射された光を変調することにより、映像光を生成する。画像形成素子１２０は、生成した映像光を、投写光学系５０へ出射する。

投写光学系５０は、映像光Ｌ１を広角に投写する短焦点の光学系である。投写光学系５０は、スクリーン２００の斜め下方に近接して設けられる。投写光学系５０は、画像形成素子１２０が出射した映像光を、映像光Ｌ１として、スクリーン２００の表面２００ａへ導く。すなわち、投写光学系５０は、斜め上方の方向へ映像光Ｌ１を放射状に出射する。つまり、投写光学系５０は、斜め上方の方向のスクリーン２００へ、映像光Ｌ１を近接して（近距離で）投写する。

具体的には、投写光学系５０は、非球面ミラー５１と、投射レンズ５２とから構成される。投射レンズ５２は、画像形成素子１２０が出射する映像光を、非球面ミラー５１に照射する。非球面ミラー５１は、当該非球面ミラー５１に照射された映像光を反射して、映像光Ｌ１として、スクリーン２００の表面２００ａへ投写する。

以下においては、非球面ミラー５１から、ＸＺ面におけるスクリーン２００の上端に向かう映像光Ｌ１を、映像光Ｌ１ｕともいう。また、以下においては、非球面ミラー５１から、ＸＺ面におけるスクリーン２００の下端に向かう映像光Ｌ１を、映像光Ｌ１ｄともいう。前述の斜め方向ＤＲ１は、非球面ミラー５１から、映像光Ｌ１ｕと映像光Ｌ１ｄとの間の領域へ向かう方向である。

また、以下においては、斜め方向ＤＲ１に伝搬する映像光Ｌ１を、斜め映像光ＮＬまたは斜め映像光ともいう。すなわち、投写光学系５０を含む光学エンジン１００は、斜め映像光ＮＬを出射する。

冷却機構５４は、吸気ファンまたは排気ファンを備え、筐体６０に対して吸気および排気を行う。冷却機構５４は、温湿度を十分に管理された室内の空気を吸気して、筐体６０内に冷たい空気を導入し、発熱部である光学エンジン１００を構成する各部品を冷却する。そして、冷却機構５４は、温められた空気を筐体６０の外部へ排気する。

スクリーン２００は、アクリル樹脂系材料を用いて形成され、高平坦なフロートガラス（ガラス材料）製の支持板２０２の表面にアクリル樹脂系の粘着貼合材２０１を介して貼り付けられる。

スクリーン２００は、映像光Ｌ１を視聴位置Ｐ１へ反射させる。視聴位置Ｐ１とは、映像光が示す映像を観察者７が視聴するための位置である。視聴位置Ｐ１は、Ｙ軸方向において、スクリーン２００の表面２００ａと対向する位置である。具体的には、スクリーン２００は、映像光Ｌ１を、映像光Ｌ１ａとして、視聴位置Ｐ１へ反射させる。なお、スクリーン２００の構成については後述する。

次に、実施の形態１に係るマルチ画面表示装置２０００について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るマルチ画面表示装置２０００の斜視図であり、図３は、本発明の実施の形態１に係るマルチ画面表示装置２０００の正面図である。

図２と図３に示すように、マルチ画面表示装置２０００は、複数（例えば３つ）の投写型映像表示装置１０００を組み合わせて構成される。複数の投写型映像表示装置１０００が備えるスクリーン２００は、複数の投写型映像表示装置１０００の全体として一体形成された単一部材である。すなわち、１つのスクリーン２００が、複数の投写型映像表示装置１０００のスクリーンを構成する。

複数の投写型映像表示装置１０００は水平方向に並べて配置され、中央の投写型映像表示装置１０００の支持板２０２の左端と左側の投写型映像表示装置１０００の支持板２０２の右端が連結される。また、中央の投写型映像表示装置１０００の支持板２０２の右端と右側の投写型映像表示装置１０００の支持板２０２の左端が連結される。スクリーン２００は、連結された複数の支持板２０２の表面全体に粘着貼合材２０１を介して貼り付けられる。

これにより、映像光Ｌ１が投写されるスクリーン２００の表面上には継ぎ目がない。これに加えて、スクリーン２００は、高平坦なフロートガラス製の支持板２０２で支持されているため、部分的な画面歪みおよびフォーカスずれのないパノラマ状で迫力ある高品質な大画面映像を投写することが可能となる。

次に、スクリーン２００の構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係るスクリーン２００の断面図である。図４を参照して、スクリーン２００は、透過層２１１（第１透過層）と、透過層２１２（第２透過層）とを含む。

透過層２１１および透過層２１２の各々は、透光性を有する。スクリーン２００は、着色剤が添加された透過層２１１および拡散剤が添加された透過層２１２が共押出成型にて形成される。すなわち、スクリーン２００は、着色剤が添加された透過層２１１および拡散剤が添加された透過層２１２による２層構成を有する。着色剤が添加された透過層２１１および拡散剤が添加された透過層２１２によりスクリーン基材２１０が構成される。

透過層２１１は、着色された着色層である。透過層２１１は、主面２１１ａを有する。透過層２１１は、スクリーン２００において、透過層２１１の主面２１１ａがスクリーン２００の表面２００ａとなるように配置される。

透過層２１２は、主面２１２ｂを有する。透過層２１２は、スクリーン２００において、透過層２１２の主面２１２ｂがスクリーン２００の背面２００ｂ側となるように配置される。詳細は後述するが、透過層２１２は、主面２１２ｂ側に照射される光を拡散して反射するように構成される。

スクリーン基材２１０の表面層には凹凸層２２０が形成される。すなわち、透過層２１１の主面２１１ａ側には、凹凸層２２０が形成される。凹凸層２２０は、可視光の反射を大幅に低減するモスアイ構造を有する。凹凸層２２０は、光学エンジン１００が出射する斜め映像光ＮＬを透過させる構造を有する。

次に、凹凸層２２０の形成方法について説明する。図５は、凹凸層２２０の形成方法を説明するための図である。図５を参照して、まず、図５（ａ）の正弦波ＬＮ１に、図５（ｂ）の正弦波ＬＮ２を重畳させることにより、図５（ｃ）の疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３が生成される。

正弦波ＬＮ１は、例えば、振幅が約５０マイクロメートルの正弦波である。正弦波ＬＮ２は、例えば、振幅が約５マイクロメートルの正弦波である。すなわち、正弦波ＬＮ１の振幅は正弦波ＬＮ２の振幅の１０倍である。

なお、本明細書において、「第１パラメータ値は第２パラメータ値のｋ（自然数）倍である」旨を示す表現（以下、表現Ａという）は、以下の意味を示す。表現Ａは、「第１パラメータ値は第２パラメータ値のちょうどｋ倍である」ことを示す。また、表現Ａは、「第１パラメータ値と、第２パラメータ値のｋ倍の値とは、わずかな値だけ異なる」ことも示す。例えば、表現Ａは、「第１パラメータ値と、第２パラメータ値のｋ倍の値とは、当該第２パラメータ値のｋ倍の値の１０％未満の値だけ異なる」ことを示す。すなわち、本明細書において、表現Ａは、「第１パラメータ値は第２パラメータ値の約ｋ倍である」ことを示す。

ここで、表現Ａにおいて、第１パラメータ値が正弦波ＬＮ１の振幅であり、第２パラメータ値が正弦波ＬＮ２の振幅であるとする。この場合、上記の「正弦波ＬＮ１の振幅は正弦波ＬＮ２の振幅の１０倍である」という表現は、「正弦波ＬＮ１の振幅と、正弦波ＬＮ２の振幅のｋ倍の値とは、当該正弦波ＬＮ２の振幅のｋ倍の値の１０％未満の値だけ異なる」旨、すなわち、「正弦波ＬＮ１の振幅は、正弦波ＬＮ２の振幅の約１０倍である」旨を示す。

なお、正弦波ＬＮ１および正弦波ＬＮ２の振幅は、上記の値に限定されない。正弦波ＬＮ１の振幅は、例えば、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲内の値であってもよい。また、正弦波ＬＮ２の振幅は、例えば、１マイクロメートル〜１０マイクロメートルの範囲内の値であってもよい。この場合においても、正弦波ＬＮ１の振幅は正弦波ＬＮ２の振幅の１０倍である。

また、正弦波ＬＮ１の周期は正弦波ＬＮ２の周期の１０倍である。すなわち、疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３は、振幅および周期の両方が異なる複数の正弦波を組み合わせることにより生成される。当該複数の正弦波は、正弦波ＬＮ１および正弦波ＬＮ２から構成される。つまり、振幅および周期の両方が異なる複数の正弦波を組み合わせることにより、擬似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３が生成される。そのため、数値制御加工機等において、金型表面を加工するためのプログラムを容易に作成することが可能となる。

なお、振幅および周期の両方に限定されず、正弦波ＬＮ１，ＬＮ２の振幅および周期の一方のみが異なる構成（以下、構成Ａという）としてもよい。構成Ａでは、正弦波ＬＮ１，ＬＮ２の振幅および周期の他方は同じである。すなわち、構成Ａでは、疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３は、振幅および周期の一方が異なる複数の正弦波を組み合わせることにより生成される。当該複数の正弦波は、正弦波ＬＮ１および正弦波ＬＮ２から構成される。

構成Ａにおいて、正弦波ＬＮ１および正弦波ＬＮ２において振幅のみが異なる場合、正弦波ＬＮ１の振幅は正弦波ＬＮ２の振幅の１０倍である。また、構成Ａにおいて、正弦波ＬＮ１および正弦波ＬＮ２において周期のみが異なる場合、正弦波ＬＮ１の周期は正弦波ＬＮ１の周期の１０倍である。

疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３は、算術平均粗さが、数マイクロメートルから数十マイクロメートルの曲線である。算術平均粗さとは、表面（曲線）の粗さを示すパラメータである。具体的には、疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３は、算術平均粗さが１マイクロメートルから１００マイクロメートルの範囲内の値で示される曲線である。

なお、疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３は、正弦波ＬＮ１，ＬＮ２という２つの正弦波を組み合わせたものとしたがこれに限定されない。疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３は、３つ以上の正弦波を組み合わせることにより生成されてもよい。

図５（ｄ）は、疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３の一部を示す、図５（ｃ）の領域Ｒ１を拡大して示す図である。疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３に、図５（ｅ）の周期的な周期曲線ＬＮ４を重畳させることにより、凹凸曲線ＬＮ５が生成される。すなわち、凹凸曲線ＬＮ５は、疑似的に非周期的に見せた周期曲線ＬＮ３と、周期曲線ＬＮ４とを重畳させることにより生成される。

周期曲線ＬＮ４は、微細なモスアイ構造を有する曲線である。モスアイ構造とは、可視光の反射を大幅に低減させる構造である。モスアイ構造を有する面は、当該面に照射された光の大部分を透過させる。周期曲線ＬＮ４の有する微細なモスアイ構造は、例えば、算術平均粗さが、数十ナノメートルから数百ナノメートルの曲線により構成される構造である。具体的には、周期曲線ＬＮ４は、例えば、算術平均粗さが２０ナノメートルから９００ナノメートルの範囲内の値で示される曲線である。

以上のようにして生成された凹凸曲線ＬＮ５は、モスアイ構造を有する。凹凸層２２０は、凹凸曲線ＬＮ５により構成される。具体的には、凹凸層２２０は、モスアイ構造を有する凹凸曲線ＬＮ５により構成される面により形成された層である。したがって、凹凸層２２０は、モスアイ構造を有する。

なお、凹凸曲線ＬＮ５は、以上のようにして作成されるため、凹凸曲線ＬＮ５を生成するための加工プログラムを容易に作成することができる。以下においては、凹凸層２２０を生成するための金型を、凹凸形成用金型ともいう。

なお、凹凸形成用金型は、数値により制御される数値制御加工機により、精密加工を施されることにより作成される。凹凸形成用金型は、透過層２１１の主面２１１ａを加工するための押出ロール金型である。凹凸形成用金型は、スクリーン基材２１０を生成するための２層押出成型ラインに設置される。２層押出成型ラインにより生成されたスクリーン基材２１０の透過層２１１の主面２１１ａに、凹凸形成用金型を直接押圧するロール転写法により、透過層２１１の主面２１１ａ側に、凹凸層２２０が形成される。

なお、凹凸層２２０を形成する方法は、ロール転写法に限定されない。凹凸層２２０を形成する方法は、例えば、ＵＶ（Ultraviolet）硬化樹脂を使用したＵＶ硬化法であってもよい。

再び、図４を参照して、スクリーン基材２１０の背面層には、フレネルレンズ２３０が形成される。すなわち、スクリーン２００の背面２００ｂには、フレネルレンズ２３０が形成される。

フレネルレンズ２３０は、ＸＺ面において行列状に配列された複数のプリズム部２３から構成される。各プリズム部２３は、反射部２３ａと、光吸収部２３ｂとから構成される。すなわち、フレネルレンズ２３０には、反射部２３ａと光吸収部２３ｂとが交互に配置される。つまり、スクリーン２００の背面２００ｂには、フレネルレンズ２３０に含まれる各プリズム部２３の光吸収部２３ｂが形成される。

透過層２１１の凹凸層２２０を透過した斜め映像光ＮＬは、透過層２１１の内部と透過層２１２の内部とを透過して、各プリズム部２３の反射部２３ａに照射される。

反射部２３ａは、光を反射する面で構成される。各プリズム部２３の反射部２３ａは、当該反射部２３ａに照射される斜め映像光ＮＬを、当該斜め映像光ＮＬが示す映像を観察者７が視聴するための視聴位置Ｐ１（−Ｙ方向）へ反射させるように構成される。

なお、フレネルレンズ２３０における反射部２３ａの位置により、当該反射部２３ａに斜め映像光ＮＬが照射される角度が異なる。そのため、各反射部２３ａは、当該反射部２３ａの位置に応じて、斜め映像光ＮＬを視聴位置Ｐ１（−Ｙ方向）へ反射させるように構成される。すなわち、各反射部２３ａの配置角度は、フレネルレンズ２３０における当該反射部２３ａの位置に応じて、微妙に異なる。

なお、各反射部２３ａの配置角度は異なる構成としたが、これに限定されない。各反射部２３ａの配置角度は全て同じとする構成としてもよい。この構成の場合、各反射部２３ａの配置角度は、例えば、フレネルレンズ２３０の中央部に配置される反射部２３ａが、斜め映像光ＮＬを視聴位置Ｐ１（−Ｙ方向）へ反射させるための配置角度に設定される。

光吸収部２３ｂは、光を吸収する部材である。

なお、凹凸層２２０を透過した光は、スクリーン２００の表面２００ａから背面２００ｂへ伝搬する。そのため、各プリズム部２３には、スクリーン２００の表面２００ａから背面２００ｂへ伝搬する、凹凸層２２０を透過した様々な光が照射される。以下においては、スクリーン２００の表面２００ａから背面２００ｂへ伝搬する、凹凸層２２０を透過した様々な光を、内部透過光ともいう。

各プリズム部２３の光吸収部２３ｂは、当該光吸収部２３ｂに照射される光を吸収する。各プリズム部２３の光吸収部２３ｂは、内部透過光のうち斜め映像光ＮＬ以外の光の少なくとも一部を吸収する。

具体的には、各プリズム部２３の光吸収部２３ｂは、当該プリズム部２３に照射される内部透過光のうち、当該プリズム部２３に照射される斜め映像光ＮＬ以外の光であって、かつ、当該光吸収部２３ｂに照射される光を吸収する。すなわち、各プリズム部２３の光吸収部２３ｂは、当該プリズム部２３に照射される内部透過光のうち、当該プリズム部２３に照射される斜め映像光ＮＬ以外の光の少なくとも一部を吸収する。

次に、フレネルレンズ２３０の形成方法について説明する。フレネルレンズ２３０は、フレネルレンズ金型を用いて、ＵＶ硬化法により形成される。フレネルレンズ金型とは、フレネルレンズ２３０を形成するための平板状の金型である。

具体的には、ＵＶ硬化樹脂をフレネルレンズ金型に供給した状態で、紫外線の照射により、当該ＵＶ硬化樹脂を硬化させる。これにより、フレネルレンズ２３０が形成される。そして、スクリーン基材２１０の透過層２１２に、フレネルレンズ２３０が貼り付けられる。

そして、透過層２１２にフレネルレンズ２３０が形成されたスクリーン基材２１０を円筒状に曲げた状態で、アルミ蒸着を行うアルミ蒸着機に設置する。これにより、アルミが蒸着された反射部２３ａが形成される。

次に、アルミが蒸着された面上の一部を黒色化させる。当該黒色化には、黒色塗装、黒色印刷、黒色樹脂の充填等の工程が行われる。これにより、光吸収部２３ｂが形成される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、投写型映像表示装置１０００は、特定方向に延在するスクリーン２００と、特定方向に対して斜めの方向である斜め方向に伝搬する映像光Ｌ１をスクリーン２００に向けて出射する光学エンジン１００と、光学エンジン１００を冷却する冷却機構５４とを備えた。

したがって、スクリーン２００の表面側である室内に光学エンジン１００を配置することが可能となる。室内において温湿度を十分に管理することで、投写型映像表示装置１０００およびマルチ画面表示装置２０００において、投写型映像表示装置１０００が備える冷却機構５４だけで発熱部である光学エンジン１００を十分に冷却することができる。

また、スクリーン２００は、透光性を有する透過層２１１および透過層２１２が形成される。透過層２１１は、スクリーン２００において、透過層２１１の主面２１１ａがスクリーン２００の表面２００ａとなるように配置される。

また、透過層２１１の主面２１１ａ側には、光学エンジン１００が出射する斜め映像光を透過させる構造を有する凹凸層２２０が形成される。スクリーン２００の背面２００ｂには、斜め映像光を、視聴位置Ｐ１へ反射させる反射部２３ａが形成される。

これにより、光学エンジン１００が出射する斜め映像光は、凹凸層２２０を透過する。凹凸層２２０を透過した斜め映像光は、透過層２１１および透過層２１２の内部を透過して、スクリーン２００の背面２００ｂへ伝搬する。

また、スクリーン２００の背面２００ｂには、斜め映像光を、視聴位置Ｐ１へ反射させる反射部２３ａが形成される。そのため、斜め映像光は、反射部２３ａにより反射して、視聴位置Ｐ１へ伝搬する。すなわち、反射部２３ａにより、斜め映像光を効率的に視聴位置Ｐ１へ伝搬することができる。

以上により、スクリーン２００に対し斜めに映像光が入射される構成において、視聴位置に向かう映像光の光量の低下を抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、スクリーン２００は、上記のように構成される。そのため、光学エンジン１００が出射した斜め映像光の大部分は、凹凸層２２０が有するモスアイ構造により、一定の反射防止効果を得て、スクリーン２００の内部を効率良く透過する。斜め映像光は、透過層２１１および透過層２１２の内部を透過した後、フレネルレンズ２３０の反射部２３ａにより、観察者７に向けて、効率良く反射される。

そして、当該斜め映像光は、再び、凹凸層２２０の主面（ベース面）を透過する。これにより、斜め映像光が示す映像には、所定の視野角が付与される。その後、斜め映像光は、モスアイ構造を有する凹凸層２２０の界面により、一定の反射防止効果を得て、観察者７に向けて、効率良く出射される。

一方、光学エンジン１００が出射した斜め映像光の一部の界面反射損失である迷光成分Ｌｂ１は、凹凸層２２０の主面（ベース面）により、所定の発散角を持って上方に拡散反射される。そのため、迷光成分Ｌｂ１による反射像は、天井面ＴＪ１０上に結像しにくい。その結果、迷光成分Ｌｂ１は、迷光として認識されにくいという効果がある。

また、明るい環境下においては、スクリーン２００の表面層にある凹凸層２２０が有する微細なモスアイ構造による一定の反射防止効果により、外光の反射が抑えられる。明るい環境下とは、日中、外光照明のある環境等である。

さらに、例えば、天井照明などの上方から入射する外光が、スクリーン２００の内部に透過した外光成分は、透過層２１１を透過することにより光量が減少する。また、当該外光成分は、透過層２１２を拡散透過した後、背面層のフレネルレンズ２３０の光吸収部２３ｂにより、当該外光成分の大部分は吸収される。

さらに、光吸収部２３ｂに吸収されなかった残りの外光成分は、再び、拡散剤が添加された透過層２１２の拡散透過作用と着色剤が添加された透過層２１１の減光作用とにより微弱な光となる。また、当該残りの外光成分は、凹凸層２２０の主面（ベース面）により、所定の発散角を持って拡散される。そのため、映像のコントラストの低下を抑制することが可能となる。

以上により、明るい環境下においても、高輝度、高コントラストおよび高解像度の映像を提供することができる。

また、本実施の形態では、上記構成により、光学エンジン１００の筐体６０の奥行きを小さくすることができる。そのため、筐体６０による威圧感を、観察者に与えることを防ぐことができる。

なお、斜め方向に映像光の投写を行う広角投写系に、表面に凹凸のあるマットタイプのスクリーンを組み合わせて使用する構成も考えられる。しかしながら、この構成の場合、視野角が広い分、スクリーンの正面輝度は低い。また、日中の環境下、外光照明がある明るい環境下等においては、投影された映像光に外光が重なる。そのため、映像が白浮きしてコントラスト、映像の解像感等の表示品質が損なわれる。そのため、マットタイプのスクリーンを使用する場合、照明を落とした比較的暗い室内で使用せざるを得ないという問題点がある。

また、比較的表面が平滑な、アルミ反射スクリーン等の正反射型スクリーンが使用される構成の場合、以下の問題点がある。具体的には、例えば、下方に設置された広角投射系から投影される映像光は、正反射型スクリーンの正面に位置する観察者に向かわない。そのため、スクリーンの正面輝度が得られない上、上方に正反射される成分が多く、天井面に反射像が映り込むという問題点がある。

また、入射する映像光または外光のうち主に映像光を分離選択して観察者の方向に拡散反射するフレネルレンズなどの選択的反射手段を備えた表面選択反射型スクリーンを使用する構成の場合、以下の問題点がある。具体的には、複数の選択的反射手段それぞれの入射面によって投写レンズの瞳像も反射され、スクリーン上に輝線状の迷光として認識される。その結果、映像の品質を損なうという問題点があった。

また、表面は比較的平滑であり、かつ、内面にフレネルレンズなどの選択的反射手段を有した内面選択反射型スクリーンを使用する構成の場合、以下の問題点がある。具体的には、例えば、下方に設置された短焦点広角投射系から投影される映像光は主に内面の選択的反射手段により、スクリーン正面の観察者の方向に反射されるが、映像光の一部は比較的平滑な表面で正反射する成分が多い。

そのため、正反射型スクリーンと同様、天井面に反射像が映り込むという問題点がある。また、上方の天井側に短焦点広角投射系を配置した場合は、床面側に、迷光が強く映写されるという問題点がある。

そこで、本実施の形態に係る投写型映像表示装置１０００は、上記のように構成される。そのため、上記の各種のスクリーンを使用した構成における問題点を解決することができる。

各投写型映像表示装置１０００は、スクリーン２００の背面側を支持する支持板２０２をさらに備え、マルチ画面表示装置２０００においては、各投写型映像表示装置１０００の支持板２０２同士が水平方向に連結されることで投写型映像表示装置１０００が複数組み合わせられる。したがって、支持板２０２により、スクリーン２００の平面性を保持した状態で大画面を構成することができる。

複数の投写型映像表示装置１０００が備えるスクリーン２００は、複数の投写型映像表示装置１０００の全体として一体形成された単一部材であるため、映像光Ｌ１が投写されるスクリーン２００の表面上に継ぎ目がなく、パノラマ状で迫力ある高品質で高コントラストな大画面を違和感なく視聴することが可能となる。

支持板２０２は、ガラス材料を用いて形成され、スクリーン２００の背面に固定されたため、温湿度環境の変化が生じた場合にも、ガラス材料を用いて形成された支持板２０２に貼り付けられたスクリーン２００自体が反り難くなり、画面歪みおよび部分的なフォーカスずれに起因する映像品質の劣化が起こり難くなる。

＜実施の形態２＞
図６は、本発明の実施の形態２に係る投写型映像表示装置１０００Ａの断面図である。具体的には、図６は、投写型映像表示装置１０００Ａを側面から視た際の、投写型映像表示装置１０００Ａの断面図である。

図７は、本発明の実施の形態２に係るマルチ画面表示装置２０００Ａの斜視図である。図８は、本発明の実施の形態２に係るマルチ画面表示装置２０００Ａの正面図である。

図６〜図８に示すように、投写型映像表示装置１０００Ａは、図１の投写型映像表示装置１０００と比較して、連結部材３００をさらに備える点と支持板２０２の材質が異なっている。投写型映像表示装置１０００Ａのそれ以外の構成は、投写型映像表示装置１０００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

支持板２０２は、スクリーン２００のスクリーン基材２１０と同様にアクリル樹脂系材料（樹脂材料）を用いて形成される。このため、スクリーン基材２１０と支持板２０２は、同等の線膨張係数および飽和吸水特性を有する。また、スクリーン２００は、支持板２０２の表面にアクリル樹脂系の粘着貼合材２０１を介して貼り付けられる。

スクリーン２００は、連結部材３００により、光学エンジン１００に固定されている。すなわち、スクリーン２００と光学エンジン１００とは、連結部材３００により、一体化される。

具体的には、連結部材３００は、部材３１０，部材３２０とから構成される。部材３１０は、板状の部材である。部材３１０は、スクリーン２００の背面２００ｂに貼り付けられる。部材３２０は、板状の部材である。部材３２０は、ピン７０により、部材３１０に固定される。すなわち、部材３２０および部材３１０は、スクリーン２００に固定される。

また、部材３２０は、ピン７０により、光学エンジン１００の筐体６０に固定される。すなわち、部材３１０に固定された部材３２０は、光学エンジン１００の筐体６０に固定される。以上の構成により、スクリーン２００は、連結部材３００により、光学エンジン１００に固定されている。

以上説明したように、本実施の形態によれば、スクリーン２００は、連結部材３００により、光学エンジン１００に固定されている。すなわち、スクリーン２００と光学エンジン１００とは、連結部材３００により、一体化される。

これにより、スクリーン２００に対する光学エンジン１００の相対位置を精度よく設定することができる。すなわち、スクリーン２００および光学エンジン１００の位置を精度よく設定することができる。その結果、光学エンジン１００から斜め上方のスクリーン２００に近接投写される映像の歪み等を、工場出荷前の調整時において、精度良く調整することができる。

また、投写型映像表示装置１０００Ａの設置時には、光学エンジン１００とスクリーン２００との相対位置が維持される。そのため、スクリーン２００に投写される映像の歪みの調整に手間がかからない投写型映像表示装置１０００Ａを提供することが可能となる。

また、スクリーン基材２１０（すなわち、透過層２１１および透過層２１２）と支持板２０２は、同等の線膨張係数および飽和吸水特性を有する樹脂材料であるアクリル樹脂系材料を用いて形成され、支持板２０２は、スクリーン２００の背面に固定されたため、温湿度環境の環境変化が生じた場合にも、スクリーン２００と支持板２０２の伸縮差が生じ難い。そのため、映像光Ｌ１が投写されるスクリーン２００自体が反り難くなり、画面歪みおよび部分的なフォーカスずれに起因する映像品質の劣化が起こり難くなる。

（変形例Ａ）
なお、実施の形態１の投写型映像表示装置１０００、または、実施の形態２の投写型映像表示装置１０００Ａにおいて、スクリーン２００の代わりに以下のスクリーン２００Ａが使用されてもよい。スクリーン２００Ａのサイズおよび形状は、スクリーン２００と同様である。以下、スクリーン２００Ａについて詳細に説明する。

図９は、変形例Ａに係るスクリーン２００Ａの断面図である。図９を参照して、スクリーン２００Ａは、図４のスクリーン２００と比較して、スクリーン基材２１０の代わりにスクリーン基材２１０Ａを含む点が異なる。スクリーン２００Ａのそれ以外の構成は、スクリーン２００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

スクリーン２００Ａは、スクリーン２００と同様に、表面２００ａと、背面２００ｂとを有する。

スクリーン基材２１０Ａは、スクリーン基材２１０と比較して、透過層２１１の代わりに透過層２１１Ａを含む点が異なる。スクリーン基材２１０Ａのそれ以外の構成は、スクリーン基材２１０と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

透過層２１１Ａは、透光性を有する。スクリーン２００Ａは、透過層２１１Ａおよび透過層２１２が貼り合わされて構成される。

具体的には、透過層２１１Ａは、基材部２１１ｎと、樹脂シート８４と、凹凸層２２０とを含む。

基材部２１１ｎは、透過層２１１と同様に、着色された層である。基材部２１１ｎは、凹凸面２１１ｓを有する。凹凸面２１１ｓは、疑似的に非周期的に見せた周期的な曲線からなる。樹脂シート８４は、軟質の薄いシートである。樹脂シート８４の表面には、モスアイ構造を有する凹凸層２２０が形成されている。凹凸層２２０は、前述の図５（ｅ）の周期曲線ＬＮ４により構成される。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

２３ａ 反射部、２３ｂ 光吸収部、５４ 冷却機構、１００ 光学エンジン、２００，２００Ａ スクリーン、２０２ 支持板、２１１，２１１Ａ，２１２ 透過層、２２０ 凹凸層、３００ 連結部材、１０００，１０００Ａ 投写型映像表示装置、２０００，２０００Ａ マルチ画面表示装置。

Claims (4)

1. 前面投写型の投写型映像表示装置であって、
   特定方向に延在するスクリーンと、
   前記特定方向に対して斜めの方向である斜め方向に伝搬する映像光を前記スクリーンに向けて出射する光学エンジンと、
   前記光学エンジンを冷却する冷却機構と、
   を備え、
   前記スクリーンは、透光性を有する第１透過層および第２透過層により構成され、
   前記第１透過層は、前記スクリーンにおいて、該第１透過層の主面が該スクリーンの表面となるように配置され、
   前記第１透過層の前記主面側には、前記光学エンジンが出射する前記斜め方向に伝搬する前記映像光である斜め映像光を透過させる構造を有する凹凸層が形成され、
   前記凹凸層の表面の断面形状は、周期曲線が重畳された疑似的に非周期的に見える周期曲線からなり、
   前記スクリーンのうち前記表面と反対側の背面には、前記斜め映像光を、該斜め映像光が示す映像を観察者が視聴するための視聴位置へ反射させる反射部と、前記スクリーンの前記表面から該スクリーンの前記背面へ伝搬する光のうち前記斜め映像光以外の光の少なくとも一部を吸収する光吸収部とが形成され、
   前記スクリーンは、連結部材により、前記光学エンジンに固定されている、投写型映像表示装置を複数組み合わせて大画面を構成するマルチ画面表示装置であって、
   各前記投写型映像表示装置は、前記スクリーンの背面側を支持する支持板をさらに備え、
   各前記投写型映像表示装置の前記支持板同士が水平方向に連結されることで前記投写型映像表示装置が複数組み合わせられる、マルチ画面表示装置。
2. 前記複数の投写型映像表示装置が備える前記スクリーンは、前記複数の投写型映像表示装置の全体として一体形成された単一部材である、請求項１記載のマルチ画面表示装置。
3. 前記支持板は、ガラス材料を用いて形成され、前記スクリーンの背面に固定された、請求項１または請求項２記載のマルチ画面表示装置。
4. 前記第１透過層、前記第２透過層および前記支持板は、同等の線膨張係数および飽和吸水特性を有する樹脂材料を用いて形成され、
   前記支持板は、前記スクリーンの背面に固定された、請求項１または請求項２記載のマルチ画面表示装置。

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