JP7427923B2 - プロジェクションシステム - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクターによりスクリーン上に映像光を投射して映像を表示するプロジェクションシステムに係り、特に、投射された映像光を反射及び透過してその両側の面に映像を表示することが可能なプロジェクションシステムに関する。

映像を投射するプロジェクターは、フロントプロジェクターと、リアプロジェクターとに分類される。フロントプロジェクターは反射型スクリーンを部屋の壁際に配置し、液晶表示素子や投射レンズ等を含むプロジェクターユニットを部屋内に配置して、投射レンズからスクリーンへ向かって映像光を投射し、スクリーンに映像を表示する。観視者はスクリーンで反射した映像を見る。一方、リアプロジェクターは、プロジェクターユニットが部屋などのボックス型の空間の内部に配置され、さらに透過型スクリーンが設けられているものである。観視者は空間の外側からスクリーンを透過した映像を見るようになっている。

一般に、プロジェクターは、光源から送られた光束を光変調素子で変調して光学像を形成し、この光学像を投射光学系によりスクリーンに投射する構成となっている。反射型スクリーンに投射された光束は、反射型スクリーンの表面で拡散して反射される。これにより、反射型スクリーンのフロント側にて映像を表示することができる。透過型スクリーンでは投射された光束は、透過型スクリーンを透過して拡散される。これにより、透過型スクリーンによって映像を表示することができる。

投射された映像をスクリーンの両側から視認できるようにするため、または投射された映像とスクリーンの背後の物体とを重ね合わせて視認できるようにするために、スクリーンを従来のスクリーンに代えて、半透明とすることが提案されている。このスクリーンでは、スクリーンに光束を投射することにより、反射光と透過光とが生成されリアとフロントの両側から視認することができる（例えば、特許文献１、２）。

特許文献１には、透過タイプのホログラムスクリーンをハーフミラーと組み合わせることにより、ホログラムスクリーンの両側から映像光を観察するスクリーンが提案されている。しかしながら、ホログラムスクリーンは偏光選択性を有しておらず、環境光などの非映像光と映像光とを区別できないため、明るい環境光下で映像を鮮明に表示するのは困難である。一方、ハーフミラーを用いたスクリーンでは、一部視野を遮る構造にならざるを得ず、原理上、大型化も困難である。

特許文献２のスクリーンは、反射型スクリーンを構成するために、特定の偏光成分の光を選択的に反射するコレステリック液晶を用いている。また、透過型スクリーンを構成するために、反射型スクリーンを透過した光を回折する背面側回折層を用いている。このため、次のような不都合がある。反射型スクリーンにコレステリック液晶を用いているために、反射型スクリーンに入射する光の指向性が液晶による光の旋光性によって制約される。 また、透過型スクリーンにおいて光の出射方向を制御するための回折層を必要とするため、部品点数が増加する。さらに、回折層を用いたために、スクリーン上の輝度ムラを生じやすくなる。

また、コレステリック液晶構造を有する偏光分離フィルムは、入射角依存性が大きく、入射角によって反射強度、色再現性が異なるため、反射型スクリーンでは、プロジェクターから広角で光を入射した場合（入射角が大きい場合）に正面輝度が低下して、鮮明な映像を表示することが難しい。また、透過型スクリーンでも、映像が白っぽく見え、鮮明度が低くなる。また、円偏光板であるコレステリック液晶構造を有する偏光分離フィルムと、直線偏光板である吸収型偏光板とを組み合わせているため、位相差板を介在させる必要があり、部品点数が増加する。

さらに、特許文献２のスクリーンでは、プロジェクターが配設されている側と配設されていない側の両側から視認可能とすることを目的としているが、外光や照明光などの環境光（非映像光）の透過性の制御については考慮されておらず、従って外景や室内の視認性を切り替えることについても記載されていない。

特許第３４８２９６３号公報 特開２００６－２２７５８１号公報

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フロント側とリア側の双方へ同時に映像を表示することが可能であり、かつ非映像光による透過性をユーザニーズに対応して変化させ、多様な用途に適用できるプロジェクションシステムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るプロジェクションシステムは、プロジェクターユニットとスクリーンとからなるプロジェクションシステムであって、
前記プロジェクターユニットは、プロジェクターと、偏光子と、前記偏光子の透過軸切替え制御部を備え、
前記スクリーンは、偏光分離素子を含み、前記偏光分離素子の少なくとも片側の面に調光フィルムを備え、
前記透過軸切替え制御部は、前記偏光子の透過軸を、前記偏光分離素子で定まるＴＭ偏光軸に一致する透過軸と、前記偏光分離素子で定まるＴＥ偏光軸に一致する透過軸とに、所定値以下の周期で切替える機能を有し、
前記プロジェクターから照射された映像光は、前記偏光子を透過後、前記スクリーン上に投射され映像として表示され、
前記調光フィルムは、印加する電圧によってヘイズを２段階以上に切替え可能な調光層を有する、ことを特徴とする

上記プロジェクションシステムでは、前記プロジェクターユニットは、さらに映像出力制御部と、同期信号制御部と、を備え、
前記映像出力制御部は、前記プロジェクターから２種類の映像光を切り替えて放射する機能を有し、
前記同期信号制御部は、前記透過軸切替え制御部が前記偏光子の透過軸を切替える周期に同期した周期で、前記映像出力制御部に前記プロジェクターから２種類の映像光を切り替えて放射させる機能を有する、ことを特徴とすることが好ましい。

あるいは、上記プロジェクションシステムでは、前記プロジェクターユニットは、さらに映像出力制御部と、同期信号制御部と、を備え、
前記映像出力制御部は、前記プロジェクターから１種類の映像光を出力する時間と、映像光を出力しない時間と、を切り替える機能を有し、
前記同期信号制御部は、前記透過軸切替え制御部が前記偏光子の透過軸を切替える周期に
同期した周期で、前記映像出力制御部に前記プロジェクターから１種類の映像光を出力する時間と、映像光を出力しない時間と、を切り替えさせる機能を有する、ことを特徴とすることが好ましい。

上記のプロジェクションシステムで、前記所定値以下とは、１００ｍｓｅｃ以下である、ことを特徴とする。

あるいは、上記プロジェクションシステムでは、前記スクリーンは、空間を仕切る間仕切部に配設される、ことを特徴とする。

あるいは、上記プロジェクションシステムでは、前記間仕切部は、少なくとも二次元の曲面を有し、前記スクリーンは、前記曲面に適合する状態で前記間仕切部に配設される、ことを特徴とする。

あるいは、上記プロジェクションシステムでは、前記間仕切部は、車内と車外を仕切る車窓である、ことを特徴とする。

本発明のプロジェクションシステムによれば、フロント側とリア側の双方へ同時に映像を表示することが可能であり、かつ非映像光による透過性をユーザニーズに対応して変化させることができる。

本開示のプロジェクションシステムの第一実施形態に係る、（ａ）全体的な構成と機能を示す模式側面図、（ｂ）（ａ）の一部のプロジェクターユニットを例示する模式斜視図である。 本開示のプロジェクションシステムに係り、本開示のプロジェクションシステムの第一実施形態を用いて、フロント側とリア側の両側の面に同じ映像（左右反転）を表示する場合のタイミングチャートである。 本開示のプロジェクションシステムに係る、プロジェクターユニットの変形例を例示する模式斜視図である。 本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態に係る、（ａ）全体的な構成と機能を示す模式側面図、（ｂ）（ａ）の一部のプロジェクターユニットを例示する模式斜視図である。 本開示のプロジェクションシステムに係り、本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態を用いて、フロント側とリア側の両側の面に異なる映像を表示する場合のタイミングチャートである。 本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態が備えるプロジェクターユニットの変形例を部分的に例示する模式斜視図である。 本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態が備えるプロジェクターユニットの比較例としてのプロジェクターユニットを、部分的に例示する模式斜視図である。 本開示のプロジェクションシステムに係り、プロジェクションシステムの第二実施形態を用いて、リア側に映像を表示する場合の、（ａ）模式側面図、（ｂ）（ａ）のタイミングチャートである。 本開示のプロジェクションシステムに係り、プロジェクションシステムの第二実施形態を用いて、フロント側に映像を表示する場合の、（ａ）模式側面図、（ｂ）（ａ）のタイミングチャートである。 本開示のプロジェクションシステムの第三実施形態に係る、全体的な構成と機能を示す模式側面図である。 本開示のプロジェクションシステムの第四実施形態に係る、全体的な構成と機能を示す模式側面図である。 ＰＮＬＣ型調光層を備えるノーマルモードの調光フィルムの構造と挙動を示す模式断面図である。（ａ）電源オンで透明時、（ｂ）電源オンで半透明時。 ＰＮＬＣ型調光層を備えるノーマルモードの調光フィルムの構造と挙動を示す模式断面図である。電源オフで遮光時。 ワイヤグリッド偏光子の構造と偏光特性を説明するための模式斜視図である。

以下、本開示のプロジェクションシステムに係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付ける。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じではない。

図１は、本開示のプロジェクションシステムの第一実施形態に係る、（ａ）全体的な構成と機能を示す模式側面図、（ｂ）（ａ）の一部のプロジェクターユニットを例示する模式斜視図である。

第一実施形態に係るプロジェクションシステム１００は、プロジェクターユニット６０とスクリーン４０からなり、プロジェクターユニット６０は、プロジェクター６１と、偏光子６２と、偏光子６２の透過軸切替え制御部６０ａを備えている。また、スクリーン４０は、偏光分離素子３０を含み、偏光分離素子３０の片側（図１ではプロジェクターユニット６０に対向する側）の面に調光フィルム１０を備えている。図示しないが、調光フィルム１０の入射側には反射防止膜を設けてもよい。

図１（ｂ）に拡大して示すように、第一実施形態に係るプロジェクションシステム１００では、偏光子６２の透過軸の切替え方法が偏光子６２の回転によるので、透過軸切替え制御部６０ａは、モーター６３と、モーター６３の回転制御部６４と、からなる。

透過軸切替え制御部６０ａは、偏光子６２の透過軸を、偏光分離素子３０で定まるＴＭ偏光軸に一致する透過軸と、同じくＴＥ偏光軸に一致する透過軸とに、１００ｍｓｅｃ以下の周期で周期的に切替える機能を有している。
以下、偏光子６２を適宜切替え型偏光子６２と呼称する。

前記のように、切替え型偏光子６２は、偏光分離素子３０で定まるＴＭ偏光軸に一致する透過軸と、偏光分離素子３０で定まるＴＥ偏光軸に一致する透過軸とに切替えられる直線偏光子であり、リアプロジェクションとする場合（例えば後述の図８）は、図１（ｂ）のＴＭ部を映像光Ｅが通過するようにし、フロントプロジェクションとする場合（例えば後述の図９）は、図１（ｂ）のＴＥ部を映像光Ｅが通過するように１００ｍｓｅｃ以下の周期で周期的に回転する。

さらに、プロジェクター６１から照射された映像光Ｅは、切替え型偏光子６２を透過後、スクリーン４０上に投射され映像として表示されるが、調光フィルム１０は、印加する電圧によってヘイズ（白濁度）を２段階以上に切替えることが可能な調光層１３を有している。

偏光分離素子３０は、無偏光の光の電場の振動方向を２方向に分離し、それぞれ透過光、反射光とする素子であり、ワイヤグリッド（ＷＧ）偏光子、及びアメリカ３Ｍ社のＤＢＥＦ（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）を例示することができる。

図１４は、ワイヤグリッド偏光子の構造と偏光特性を説明するための模式斜視図である。ワイヤグリッド偏光子９０は、使用波長域に対して透明なフィルムやガラスなどの透明性基材９１上にアルミニウムなどの金属膜のグリッドパターン９２を形成した構造からなり、グリッド周期を波長よりも十分小さくすることで、電場の振動方向がグリッドの周期方向（図１４でＺ方向）であるＴＭ偏光９４を透過し、グリッドの長手方向（図１４でＸ方向）であるＴＥ偏光９５を反射する偏光素子となる。尚、図１４で入射光９３はグリッドパターン９２側から入射しているが、透明性基材側９１から入射しても偏光特性は同じである。特開２００６－２０１７８２号公報には、プラスチック基板上の大面積ワイヤグリッド偏光子とその製造方法が提案されている。

ＤＢＥＦは、屈折率の異なる樹脂薄膜層を多層積層し、複屈折原理と薄膜干渉原理を利用する偏光素子である。ワイヤグリッド偏光子と同様にＴＭ偏光を透過し、ＴＥ偏光を反射させるため、表示装置のバックライトユニットに搭載され、光利用効率を向上させて輝度を増加させることに使用されている。
以下、本願では、偏光分離素子３０として、ワイヤグリッド偏光子３０を例示して説明する。

偏光子６２としては、一般に用いられる、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムのような親水性高分子フィルムにヨウ素または二色性染料を吸着させて延伸させ、一方向に引き延ばして形成される偏光子を用いることができる。図１（ｂ）の形態では、該偏光子により、延伸方向が異なる２つの領域を有する円形状の切替え型偏光子６２として構成され、上記のように回転させることによって、切替え型偏光子６２を透過する直線偏光の偏光軸が、前記のワイヤグリッド偏光子によって定まるＴＭ偏光、またはＴＥ偏光の偏光軸と一致するように回転によって切替えられる機能を有する。

調光フィルム１０としては、液晶型、エレクトロクロミック型、ＳＰＤ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ＝懸濁粒子デバイス）型を例示することができる。これらの素子は、電圧により光透過性が変化し、かつ該変化が可逆的であるという共通の特徴を有する。

例えば、液晶型の調光フィルムは、液晶分子に印加される電圧の大きさに応じて液晶分子の配向状態を変え、光を散乱する白濁状態と、光を透過する透明状態とを可逆的に変化させることができる。調光フィルムの白濁度は通常ヘイズ（Ｈａｚｅ）と呼ばれ、本開示のプロジェクションシステムで用いる調光フィルム１０は、印加する電圧によってヘイズを２段階以上に切替えることができる調光層１３を有する。

従って、本開示のプロジェクションシステムは、スクリーン４０を構成する調光層１３に電圧を印加可能な交流電源１６と、交流電源１６からの電圧を印加するか否かを切り替えるスイッチ１７を備える。尚、交流電源は、その実効電圧を変化させうる可変電源であることが好ましい。これは、後述のように、光の透過・散乱の程度を制御し、ヘイズを多様に変化させることができるからである。

液晶型調光フィルムの調光層に用いられる高分子液晶にはいくつかの種類があるが、代表的なものとして高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれるタイプと、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれるタイプが提案されている。

液晶型調光フィルムにはノーマルモードとリバースモードの２型式がある。図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、ＰＮＬＣ型調光層を備えるノーマルモードの調光フィルム１０ａ、１０ｂの構造と挙動を示す模式断面図である。ＰＮＬＣ型では、液晶分子１５は高分子ネットワーク１４と呼ばれる３次元網目構造の内部に形成された空隙内に配置されている。尚、図示しないが、ＰＤＬＣ型では、液晶分子を含む液晶材料は高分子マトリックスの中に分散配置されている。

図１２に示すように、ノーマルモードの調光フィルム１０ａ、１０ｂは、調光層１３を両側から透明導電膜による透明電極１２ａ、１２ｂを介して第一透明性フィルム基材１１ａ、第二透明性フィルム基材１１ｂで鋏持した構造となっている。尚、図示しないが、リバースモードの調光フィルムは、調光層と透明電極との層間にさらに配向膜を備え、電源のオン／オフに対する応答がノーマルモードの調光フィルムとは逆になる。

以下、本願では、調光フィルム１０として、液晶型で、ＰＮＬＣ型調光層を備えるノーマルモードの調光フィルムを例示して説明する。ＰＤＬＣ型調光層であっても同様の説明となる。

図１２（ａ）は交流電源１６オンで透明時、（ｂ）は交流電源１６オンで半透明時の状態を示している。図１２（ａ）の調光フィルム１０ａでは交流電源１６の実効電圧が高く、液晶分子１５は電界に沿って配列し、光散乱がなくなって低ヘイズ状態となり、入射光８０はほぼそのまま透過光８１となっている。

図１２（ｂ）の調光フィルム１０ｂでは交流電源１６の実効電圧が図１２（ａ）よりも低く、液晶分子１５はややランダムに配列し、入射光８０は高分子と液晶の界面で散乱され、反射散乱光８２と透過散乱光８３が生じ、調光フィルム１０ｂは半透明状態となっている。尚、図１２（ｂ）では、便宜上、透過光８１を調光フィルム１０ｂの中央付近、反射散乱光８２と透過散乱光８３を調光フィルム１０ｂの周辺領域にまとめて図示しているが、これらは位置的に区分できるものではなく、透過成分と散乱成分、反射成分と散乱成分は均等に分布し、それぞれ拡散透過光、拡散反射光となる。

図１３は、ＰＮＬＣ型調光層を備えるノーマルモードの調光フィルムの構造と、図１２とは別の挙動を示す模式断面図であり、電源オフで遮光時の状態を示している。図１３の調光フィルム１０ｃには電圧が印加されないため、液晶分子はもっともランダムに配列し、入射光は高分子と液晶の界面で散乱され、ほぼすべて反射散乱光８２となり、調光フィルム１０ｃは遮光状態となっている。尚、本願で「遮光状態」とは可視光域でスクリーンの反対側が観視できない状態を意味する。

図２は、本開示のプロジェクションシステムに係り、図１の本開示のプロジェクションシステムの第一実施形態１００を用いて、フロント側とリア側の両側の面に左右反転した同じ映像を表示する場合のタイミングチャートである。

切替え型偏光子６２（図１参照）の回転により、時刻０～ｔ_１、ｔ_２～ｔ_３、ｔ_４～ｔ_５、・・・には、ＬＥＤ等を光源としプロジェクター６１から照射される、映像Ａ用の無偏光の映像光Ｅが切替え型偏光子６２のＴＥ偏光部を通過しＴＥ偏光となり、時刻ｔ_１～ｔ_２、ｔ_３～ｔ_４、・・・には、同じく映像Ａ用の無偏光の映像光Ｅが切替え型偏光子６２のＴＭ偏光部を通過しＴＭ偏光となるように、切替え型偏光子６２の透過軸を周期的に変化させる。この変化の周波数をＦとすると、周期１／Ｆは１００ｍｓｅｃ以下であるようにする。０～ｔ_１、ｔ_１～ｔ_２、ｔ_２～ｔ_３、・・・はいずれも同じ長さであり、従ってそれぞれ半周期の長さとなる。ここで、切替え型偏光子６２の透過軸は、それぞれワイヤグリッド偏光子３０のＴＥ／ＴＭどちらの偏光軸と一致するか、により定まる。

図２のタイミングチャートで本開示のプロジェクションシステムの第一実施形態１００
を使用する方法では、フロント側とリア側の映像は左右反転しているものの元は同じ映像であり、フロント側とリア側の切り替えは、前記のように切替え型偏光子６２の回転によるので、プロジェクター６１から照射される映像光Ｅを切り替える必要はない。

調光フィルム１０（図１参照）を半透明状態（図１２（ｂ））にしておくと、映像光Ｅの、切替え型偏光子６２のＴＥ偏光部を通過したＴＥ偏光は、半透明の調光フィルム１０に入射し、調光フィルム１０を通過時にＸ－Ｙ平面内で散乱する成分を多く含む散乱光となるが、そのうちのＴＥ偏光成分はワイヤグリッド偏光子３０で反射され、さらに調光フィルム１０へ戻って散乱し拡散反射光６８となる（図１参照）。

ところで、人の目の時間分解能は約５０～１００ｍｓｅｃ程度であり、この時間よりも短い光の点滅は残像効果により連続点灯しているように知覚される。従って、周期１／Ｆが１００ｍｓｅｃ以下であれば、拡散反射光６８はフロント側で連続した映像として視認される。すなわち、映像光Ｅを残像視覚範囲内の周期で時分割すれば、調光フィルム１０とワイヤグリッド偏光子３０をスクリーン４０とするフロントプロジェクションが実現する。

前記のフロントプロジェクションにおいて、交流電源１６の電圧が低すぎると、調光フィルム１０の透明性が不足する。逆に交流電源１６の電圧が高すぎると、調光フィルム１０による散乱性が不足し、スクリーンとして必要な広角な観視性が不足する。

一方、外光や照明光などの非映像光も調光フィルム１０で散乱され、ワイヤグリッド偏光子３０で反射されるが、非映像光はもともと無偏光であるため、切替え型偏光子６２を通過したＴＥ偏光のみが散乱され反射される映像光に比べて、散乱光の比率が高くなる。このため、本開示のプロジェクションシステムで用いるスクリーンは鏡面性が低くなり、従来のフロントプロジェクションでしばしば問題となる照明光や視認側の背景の映り込みを軽減することができる。

言い換えれば、光源の特性、フロントプロジェクションの使用目的に応じて、交流電源の実効電圧を好適に選択し、光の透過・散乱の程度を制御し、最適なヘイズとなるようにする。尚、切替え型偏光子６２を通過後はＴＥ偏光成分のみとなっているので、調光フィルム１０で散乱してもＴＭ偏光成分は僅かであり、ワイヤグリッド偏光子３０によるＴＭ透過光は僅かである。

同様にして、時刻ｔ_１～ｔ_２、ｔ_３～ｔ_４、・・・（図２参照）に切替え型偏光子６２のＴＭ偏光部を通過したＴＭ偏光は、半透明の調光フィルム１０に入射し、調光フィルム１０を通過時にＹ－Ｚ平面内で散乱する成分を多く含む散乱光となり、その一部はワイヤグリッド偏光子３０を透過し、拡散透過光６７となる（図１参照）。

ここで、周期１／Ｆは１００ｍｓｅｃ以下であるので、上記のフロントプロジェクションと同様に、拡散透過光６７はリア側で連続した映像としてスクリーン４０上に表示され視認される。すなわち、映像光Ｅを残像視覚範囲の周期で時分割すれば、調光フィルム１０とワイヤグリッド偏光子３０をスクリーン４０とするリアプロジェクションが実現する。

前記のリアプロジェクションにおいても、フロントプロジェクションと同様に、交流電源１６の電圧が低すぎると、半透明の調光フィルム１０ｂの透明性が不足する。逆に交流電源１６の電圧が高すぎると、半透明の調光フィルム１０ｂの散乱性が不足し、スクリーンとして必要な広角な観視性が不足する。

一方、外光や照明光などの非映像光も調光フィルム１０で散乱され、ワイヤグリッド偏光
子３０を透過するが、非映像光はもともと無偏光であるため、切替え型偏光子６２を通過したＴＭ偏光のみが散乱され透過する映像光に比べて散乱光の比率が高くなる。このため、本開示のプロジェクションシステムで用いるスクリーンは鏡面性が低くなり、従来のリアプロジェクションでしばしば問題となる視認側の外景の映り込みが軽減され、映像のコントラストを高めることができる。

言い換えれば、光源の特性、リアプロジェクションの使用目的に応じて、交流電源の実効電圧を好適に選択し、映像光及び非映像光の透過・散乱の程度を制御し、最適なヘイズとして、映像光及び非映像光のコントラストが最良となるようにする。尚、切替え型偏光子６２を通過後はＴＭ偏光成分のみとなっているので、調光フィルム１０で散乱してもＴＥ偏光成分は僅かであり、ワイヤグリッド偏光子３０によるＴＥ反射光は無視できるレベルとなる。

以上のように、ワイヤグリッド偏光子の片側の面に調光フィルムを備えた形態であっても、切替え型偏光子６２（図１参照）の回転により、切替え型偏光子６２の透過軸を、ワイヤグリッド偏光子３０で定まるＴＭ偏光軸に一致する透過軸と、同じくＴＥ偏光軸に一致する透過軸とに、１００ｍｓｅｃ以下の周期で周期的に切替えることにより、フロント側とリア側の双方へ同時に映像を表示し視認することが可能となる。但し、その映像は左右反転したものとなるので、文字を含まない意匠効果等、相応の用途に用いることができる。

図３は、本開示のプロジェクションシステムに係る、プロジェクターユニットの変形例６０Ｌを例示する模式斜視図である。図１（ｂ）ではＴＥ偏光／ＴＭ偏光の切り替えを回転型の切替え型偏光子６２によるとしたが、図３のように、直線的な往復運動で切り替えるリニア型の偏光子６２Ｌであってもよい。ここで、符号６３Ｌは直線的な運動をもたらすリニア型モーターであり、符号６４Ｌはリニア運動制御部であり、符号６０Ｌａは、６３Ｌと６４Ｌを合わせたリニア型の切替え型偏光子６２Ｌの透過軸切替え制御部となる。また、リニア型のプロジェクターユニット６０Ｌは、後述の本開示のプロジェクションシステムの第二～第四実施形態に用いてもよい。

図４は、本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態に係る、（ａ）全体的な構成と機能を示す模式側面図、（ｂ）（ａ）の一部のプロジェクターユニットを例示する模式斜視図である。

第二実施形態に係るプロジェクションシステム２００は、図１の第一実施形態に係るプロジェクションシステム１００の構成に加えて、さらに映像出力制御部６５と、同期信号制御部６６と、を備えている。

映像出力制御部６５は、プロジェクター６１から２種類の映像光を切り替えて照射する機能を有し、同期信号制御部６６は透過軸切替え制御部６０ａ（モーター６３及び回転制御部６４）が切替え型偏光子６２の透過軸を切替える周期に同期した周期で、映像出力制御部６５が、プロジェクター６１から２種類の映像光を切り替えて照射する同期信号を生成する機能を有する。

図５は、本開示のプロジェクションシステムに係り、図４のプロジェクションシステムの第二実施形態２００を用いて、フロント側とリア側の両側の面に異なる映像を表示する場合のタイミングチャートである。

以下、図２の本開示のプロジェクションシステムの第一実施形態１００と異なる点のみを述べ、同様の部分は省略する。

切替え型偏光子６２（図４参照）の回転により、時刻０～ｔ_１、ｔ_２～ｔ_３、ｔ_４～ｔ_５、・・・には、プロジェクター６１から照射される、映像Ａ用の無偏光の映像光Ｅ’が切替え型偏光子６２のＴＥ偏光部を通過し、時刻ｔ_１～ｔ_２、ｔ_３～ｔ_４、・・・には、映像Ｂ用の無偏光の映像光Ｅ’が切替え型偏光子６２のＴＭ偏光部を通過するように、切替え型偏光子６２の透過軸を周期的に変化させる。この変化の周波数をＦとすると、図２の場合と同様に、周期１／Ｆは１００ｍｓｅｃ以下であるようにする。０～ｔ_１、ｔ_１～ｔ_２、ｔ_２～ｔ_３、・・・はいずれも同じ長さであり、それぞれ半周期となる。切替え型偏光子６２の透過軸は、ワイヤグリッド偏光子３０のＴＥ／ＴＭどちらの偏光軸と一致するか、により定まる。

図５では、図２の場合とは違い、映像Ａと映像Ｂは異なるものであるので、プロジェクター６１から照射される映像光Ｅ’を映像Ａ用のものと映像Ｂ用のものに切り替える必要がある。この切り替えは映像出力制御部６５（図４参照）により行う。

さらに、切替え型偏光子６２の透過軸の切り替え（ＴＥ／ＴＭ）と、映像光Ｅ’の切り替え（映像Ａ用／映像Ｂ用）とを同期する必要がある。この制御は同期信号制御部６６により行う。

以上のように、ワイヤグリッド偏光子の片側の面に調光フィルムを備えた形態であっても、切替え型偏光子６２の回転による透過軸の切り替え（ワイヤグリッド偏光子３０で定まるＴＥ／ＴＭ）と、映像光Ｅ’の切り替え（映像Ａ用／映像Ｂ用）とを、いずれも、１００ｍｓｅｃ以下の周期で行い、それらを同期させることにより、フロント側とリア側の双方へ異なる映像を同時にスクリーン４０上に表示し、視認することが可能となる。

図６は、本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態が備えるプロジェクターユニットの変形例であり、切替え型偏光子６２と、プロジェクターと、映像出力制御部６５’と、の部分を例示する模式斜視図である。

図４の形態では、映像Ａ用と映像Ｂ用との映像光Ｅ’の照射は、１つのプロジェクター６１から、映像出力制御部６５により切り替えて行っていたが、図６の形態のように、２つのプロジェクター６１ａ、６１ｂから、映像出力制御部６５’により切り替えて行ってもよい。但し、プロジェクター６１ａ、６１ｂには位置的な偏差があるため、それらの映像光が切替え型偏光子６２の同じ部分に入射したとしても、照射方向に差異が生じスクリーン上の表示位置に偏差が生まれる。かような偏差が問題とならない用途であれば図６の形態を用いることができる。尚、図６の形態であっても切替え型偏光子６２は１００ｍｓｅｃ以下の周期で透過軸の切り替えを行う必要がある。

図７は、本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態が備えるプロジェクターユニットの比較例であり、偏光子６２’と、プロジェクターと、映像出力制御部６５’’の部分と、を例示する模式斜視図である。

図７の形態では、図６の形態と同様に２つのプロジェクター６１ａ、６１ｃを備えるが、それらの映像光は偏光子６２’の同じ部分に入射するのではなく、それぞれ偏光子６２’のＴＥ部、ＴＭ部に別々に入射する。従って、本開示のプロジェクションシステムのように、偏光子の透過軸の切り替えを行う必要はない。しかしながら、２つの映像光の、偏光子６２’のＴＥ部、ＴＭ部への入射位置には大きな偏差があるため、それらの映像光のスクリーン上の表示位置も大きな偏差が生じ、用途は限定されたものとなり、スクリーンは大型とならざるを得ない。

図８は、本開示のプロジェクションシステムに係り、プロジェクションシステムの第二実施形態を用いて、リア側にのみ映像を表示する場合の、（ａ）模式側面図、（ｂ）（ａ）のタイミングチャートである。

図８ではリアプロジェクションとしてのみ用いるので、図５のフロント側とリア側の両面プロジェクションの場合と比較すると、時刻０～ｔ_１、ｔ_２～ｔ_３、ｔ_４～ｔ_５、・・・には、プロジェクター６１から映像光Ｅ’’を照射しない点のみが異なる。（時刻ｔ_１～ｔ_２、ｔ_３～ｔ_４、・・・には、映像Ａ用の映像光を照射すると例示している。）このようなタイミングチャートであっても、周期１／Ｆは残像視覚範囲内の１００ｍｓｅｃ以下であるので、拡散透過光７７はリア側で連続した映像Ａとして視認される。

図９は、本開示のプロジェクションシステムに係り、プロジェクションシステムの第二実施形態を用いて、フロント側にのみ映像を表示する場合の、（ａ）模式側面図、（ｂ）（ａ）のタイミングチャートである。

図９ではフロントプロジェクションとしてのみ用いるので、図５のフロント側とリア側の両面プロジェクションの場合と比較すると、時刻ｔ_１～ｔ_２、ｔ_３～ｔ_４、・・・には、プロジェクター６１から映像光Ｅ’’を照射しない点のみが異なる。（時刻０～ｔ_１、ｔ_２～ｔ_３、ｔ_４～ｔ_５、・・・には、映像Ａ用の映像光を照射すると例示している。）このようなタイミングチャートであっても、周期１／Ｆは残像視覚範囲内の１００ｍｓｅｃ以下であるので、拡散反射光７８はフロント側で連続した映像Ａとして視認される。

尚、図８、図９ではフロント側、またはリア側の片側のみのプロジェクションとして用いるために、周期的にプロジェクター６１から映像光Ｅ’’を照射しない時間を設けたが、映像光Ｅ’’は連続的に照射し、切替え型偏光子６２のＴＥ側（図８のリアプロジェクションの場合）、またはＴＭ側（図９のフロントプロジェクションの場合）を遮光性の半円板として、切替え型偏光子６２を周期１／Ｆで回転させてもよい。

図１０は、本開示のプロジェクションシステムの第三実施形態に係る、全体的な構成と機能を示す模式側面図である。本開示のプロジェクションシステムの第三実施形態３００は、図１の本開示のプロジェクションシステムの第一実施形態１００の変形例でもあり、第一実施形態１００と比較すると、ワイヤグリッド偏光子３０を中央として、調光フィルム１０の対面に第二の調光フィルム１０’を備え、調光フィルム１０、ワイヤグリッド偏光子３０、第二の調光フィルム１０’でスクリーン５０を構成している点が異なる。

図１１は、本開示のプロジェクションシステムの第四実施形態に係る、全体的な構成と機能を示す模式側面図である。本開示のプロジェクションシステムの第四実施形態４００は、図４の本開示のプロジェクションシステムの第二実施形態２００の変形例でもあり、第二実施形態２００と比較すると、ワイヤグリッド偏光子３０を中央として、調光フィルム１０の対面に第二の調光フィルム１０’を備え、調光フィルム１０、ワイヤグリッド偏光子３０、第二の調光フィルム１０’でスクリーン５０を構成している点が異なる。

図１０、図１１の第三実施形態、第四実施形態のプロジェクションシステムを用いても、それぞれ第一実施形態、第二実施形態のプロジェクションシステムで説明した使用方法と同様の使用方法が可能であるとともに、後述のように、追加機能を利用した使用方法も可能である。

尚、以上の説明において、調光フィルムとワイヤグリッド偏光子は、いずれも透明性の接着剤等で積層したものとしてきたが、必ずしも積層した形態である必要はなく、上記の組み合わせであれば、分離して配置したものであってもよい。
以下、第一～第四実施形態のプロジェクションシステムの具体的な利用例を説明する。

店舗用の窓に、本開示のプロジェクションシステムで用いるスクリーン４０または５０を配設し、営業時間外は第一、第二、第三、第四実施形態を用いたリアプロジェクションとして、店舗外へ向けた公告投影を行う。また営業時間内は第一、第二、第三、第四実施形態を用いたフロントプロジェクションとして、店舗内の顧客へのプレゼンテーションツールとして利用する。

室内を仕切るパーテーションに、本開示のプロジェクションシステムで用いるスクリーン４０または５０を配設し、第一、第二、第三、第四実施形態を用いたリアプロジェクションとして、パーテーション内の内景とともに、パーテーション外へ向けた公告投影を行う。

車内と車外を仕切る窓に、本開示のプロジェクションシステムで用いるスクリーン４０または５０を配設し、第一、第二、第三、第四実施形態を用いたリアプロジェクションとして、営業車では車外へ向けた公告投影を行うことや、病気などの緊急時には車外に注意喚起するような投影を行う。また、第一、第二、第三、第四実施形態を用いたフロントプロジェクションとして、車内にバーチャルリアリティ空間をつくり、運転者の利便性や同乗者の娯楽性を高める。

会議室の窓に、本開示のプロジェクションシステムで用いるスクリーンを配設し、第一、第二、第三、第四実施形態を用いたリア／フロント両用プロジェクションとして、公開性の会議とすることができる。また、第三、第四実施形態（図１０、図１１）で第二調光フィルム１０’側の電源スイッチ１７’のみをオフとし、第二調光フィルム１０’は遮光状態のフロントプロジェクションとして、秘匿性の会議とすることができる。

また、第三、第四実施形態（図１０、図１１）で第二調光フィルム１０’の電源スイッチ１７’をオフとし遮光状態とすることにより、第二調光フィルム１０’に赤外線カット機能による冷房効率改善や、紫外線カット機能を付与することができる。

以上が本発明の実施形態である。本発明に係るプロジェクションシステムは、上記実施形態の説明に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において任意に変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、スクリーンは平面状であることを想定している。本発明に係るプロジェクションシステムは、これに限定されるものではなく、スクリーンを二次元又は三次元の曲面状を有していてもよい。上述した調光フィルムは、可撓性に富むため貼付先の形状に追従しやすいという利点を有する。したがって、曲面状の窓や被投影体が持つ形状に適合する状態で調光フィルムを貼付させることが可能になる。

１００・・・・第一実施形態のプロジェクションシステム
２００・・・・第二実施形態のプロジェクションシステム
２００－（Ｒ）・・・・第二実施形態のシステムによるリアプロジェクション
２００－（Ｆ）・・・・第二実施形態のシステムによるフロントプロジェクション
３００・・・・第三実施形態のプロジェクションシステム
４００・・・・第四実施形態のプロジェクションシステム
１０・・・・・調光フィルム
１０’・・・・第二の調光フィルム
１０ａ・・・・調光フィルム（透明時）
１０ｂ・・・・調光フィルム（半透明時）
１０ｃ・・・・調光フィルム（遮光時）
１１ａ・・・・第一透明性フィルム基材
１１ｂ・・・・第二透明性フィルム基材
１２ａ、１２ｂ・・・・透明電極
１３・・・・・調光層（ＰＮＬＣ型）
１４・・・・・高分子ネットワーク
１５・・・・・液晶分子
１６、１６’・・・・交流電源
１７、１７’・・・・スイッチ
３０・・・・・偏光分離素子（ワイヤグリッド偏光子）
４０、５０・・・・・スクリーン
６０、６０Ｌ、７０・・・・・プロジェクターユニット
６０ａ、６０Ｌａ・・・偏光子の透過軸切替え制御部
６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ・・・・・プロジェクター
６２・・・・・切替え型偏光子（回転型）
６２’・・・・切替え不要な偏光子
６２Ｌ・・・切替え型偏光子（リニア型）
６３・・・・・モーター
６３Ｌ・・・リニア型モーター
６４・・・・・回転制御部
６４Ｌ・・・リニア動作制御部
６５、６５’、６５’’・・・映像出力制御部
６６・・・・・同期信号制御部
６７、６７’、７７・・・・・拡散透過光
６８、６８’、７８・・・・・拡散反射光
８０・・・・・入射光
８１・・・・・透過光
８２・・・・・反射散乱光
８３・・・・・透過散乱光
９０・・・・・ワイヤグリッド偏光子
９１・・・・・透明性基材
９２・・・・・金属膜のグリッドパターン
９３・・・・・入射光
９４・・・・・ＴＭ偏光
９５・・・・・ＴＥ偏光
Ｐ_１、Ｐ_２・・・・視認者
Ｅ、Ｅ’、Ｅ’’・・・・映像光

Claims (7)

1. プロジェクターユニットとスクリーンとからなるプロジェクションシステムであって、
   前記プロジェクターユニットは、
   プロジェクターと、偏光子と、前記偏光子の透過軸切替え制御部を備え、
   前記スクリーンは、偏光分離素子を含み、前記偏光分離素子の少なくとも片側の面に調光フィルムを備え、
   前記透過軸切替え制御部は、前記偏光子の透過軸を、前記偏光分離素子で定まるＴＭ偏光軸に一致する透過軸と、前記偏光分離素子で定まるＴＥ偏光軸に一致する透過軸とに、所定値以下の周期で切替える機能を有し、
   前記プロジェクターから照射された映像光は、前記偏光子を透過後、前記スクリーン上に投射され映像として表示され、
   前記調光フィルムは、印加する電圧によって光の透過と散乱の程度を制御してヘイズを２段階以上に切替え可能な調光層を有する、
   ことを特徴とするプロジェクションシステム。
2. 前記プロジェクターユニットは、
   さらに映像出力制御部と、同期信号制御部と、を備え、
   前記映像出力制御部は、前記プロジェクターから２種類の映像光を切り替えて放射する機能を有し、
   前記同期信号制御部は、前記透過軸切替え制御部が前記偏光子の透過軸を切替える周期に同期した周期で、前記映像出力制御部に前記プロジェクターから２種類の映像光を切り替えて放射させる機能を有する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクションシステム。
3. 前記プロジェクターユニットは、
   さらに映像出力制御部と、同期信号制御部と、を備え、
   前記映像出力制御部は、前記プロジェクターから１種類の映像光を出力する時間と、映像光を出力しない時間と、を切り替える機能を有し、
   前記同期信号制御部は、前記透過軸切替え制御部が前記偏光子の透過軸を切替える周期に同期した周期で、前記映像出力制御部に前記プロジェクターから１種類の映像光を出力する時間と、映像光を出力しない時間と、を切り替えさせる機能を有する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクションシステム。
4. 前記所定値以下とは、１００ｍｓｅｃ以下であること、
   を特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のプロジェクションシステム。
5. 前記スクリーンは、空間を仕切る間仕切部に配設される、
   ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のプロジェクションシステム。
6. 前記間仕切部は、少なくとも二次元の曲面を有し、
   前記スクリーンは、前記曲面に適合する状態で前記間仕切部に配設される、
   ことを特徴とする、請求項５に記載のプロジェクションシステム。
7. 前記スクリーンが配設される間仕切部は、車内と車外を仕切る車窓である、
   ことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のプロジェクションシステム。