JPH11258696A - 指向性反射スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指向性反射スクリーンの輝度を向上させ、か
つ、面内の輝度ムラを抑さえる。 【解決手段】 基板上に複数の鏡が配設された合わせ鏡
群と、該合わせ鏡群の稜線方向に光線を拡散反射する光
拡散反射手段とを備えた指向性反射スクリーンであっ
て、前記合わせ鏡の群と光拡散反射手段とが圧接されて
いるものである。また、合わせ鏡群を形成した基板と蒲
鉾状レンズ群を形成した基板を合わせて、両者の間隙を
大気より低い圧力にすることで圧接するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特殊な眼鏡を着用
することなく立体視を可能にする画像表示装置にに関
し、特に、指向性反射スクリーンに適用して有効な技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、両眼視差を用いた立体視を特殊な
眼鏡を着用することなく可能にする立体画像表示装置
（ディスプレイ装置）として画像投影手段と指向性の反
射または透過スクリーンを組み合わせた装置が知られて
いる。その中でも、鑑賞者に対して水平方向の集光手段
として合わせ鏡群を用いた指向性反射スクリーンについ
ては、例えば、「三次元画像工学」大越孝敬著，朝倉書
店２８頁及び９１〜９７頁に開示されている。

【０００３】それらを図１４及び図１５に示す。図１４
に示すスクリーンは、２面直交合わせ鏡群１０１Ａによ
って水平方向には光学的に集光して、さらに、鏡面に適
度の凹凸１０１Ｂを与え、垂直方向に若干の拡散性を与
えてある。図１５に示すスクリーンは、２面直交合わせ
鏡群１０１Ａにレンチキュラ板１０２を組み合せること
で垂直方向に拡散性を与えている。２面直交合わせ鏡群
１０１Ａでは、図１６に示すように、光線は入射してき
た方向に反射する。

【０００４】従って、液晶プロジェクター等の画像投影
手段により発せられた図１４及び図１５に照射された映
像信号は、反射して水平方向には画像投影手段の位置に
集光する。ゆえに、図１１に示すように、２個のプロジ
ェクタからなる画像投影手段を鑑賞者１１の右眼及び左
眼の直上または直下に配置し、併せて両眼視差の原理に
基づく立体画像信号となる一対の映像信号を照射するこ
とによって、立体映像を鑑賞することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の立体ディス
プレイ装置用の指向性反射スクリーンは一枚の板によっ
て構成されていた。しかしながら、前記複数の機能を一
枚の板で形成することは製造上困難であった。また、前
記の機能を複数の板によって形成し接着材等で貼り合わ
せることは、接着箇所を画像信号が透過するため、スク
リーン反射率の低下や透過率の面内ムラを生じる等の画
質劣化の原因となっていた。

【０００６】本発明は、指向性反射スクリーンにおける
前記課題を克服し、光学特性の優れた指向性反射スクリ
ーンを提供し、高画質の立体画像表示装置を可能にする
ものである。

【０００７】本発明の他の目的は、指向性反射スクリー
ンの輝度を向上させることが可能な技術を提供すること
にある。本発明の他の目的は、指向性反射スクリーンの
面内の輝度ムラを抑さえることが可能な技術を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、高輝度で面内の輝度
ムラのない指向性反射スクリーンを用いた画像表示装置
を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の
目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によ
って明らかになるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。 （１）基板上に複数の鏡が配設された合わせ鏡群と、該
合わせ鏡群の稜線方向に光線を拡散反射する光拡散反射
手段とを備えた指向性反射スクリーンであって、前記合
わせ鏡の群の稜線と光拡散反射手段とが圧接されている
ものである。

【０００９】（２）基板上に複数の鏡が配設された合わ
せ鏡群と、該合わせ鏡群の稜線方向に光線を拡散反射す
る光拡散反射手段とを備えた指向性反射スクリーンであ
って、前記圧接手段が前記合わせ鏡の群の稜線と光拡散
反射手段との間隙は大気圧より低い圧力になっている。

【００１０】（３）前記合わせ鏡の群の稜線と光拡散反
射手段とを圧接させる圧接手段が真空ポンプで排気され
て大気圧より低い圧力とする。

【００１１】（４）前記光拡散反射手段が独立の基板に
形成される。

【００１２】（５）前記光拡散反射手段が蒲鉾状レンズ
群からなる。

【００１３】（６）前記蒲鉾状レンズ群が基板上に配設
され、前記蒲鉾状レンズ群を構成する面と合せ鏡群とを
圧接されてなる。

【００１４】（７）前記指向性反射スクリーンを構成す
る基板が高分子樹脂材料で構成される。

【００１５】（８）前記指向性反射スクリーンが、前記
合わせ鏡群の稜線方向に凹面構造である。

【００１６】（９）前記指向性反射スクリーンが、前記
合わせ鏡群の稜線に対して垂直方向に凹面構造である。

【００１７】（１０）前記指向性反射スクリーンと画像
投影手段からなる画像表示装置である。

【００１８】（１１）前記画像投影手段より投影される
投影画像が偏光性を有し、かつ、前記指向性反射スクリ
ーンが前記投影画像が選択的に反射し易くする偏光手段
を有する。

【００１９】（１２）前記指向性反射スクリーンの偏光
手段が、偏光性を有する板である。

【００２０】（１３）前記指向性反射スクリーンの偏光
板が合わせ鏡群を有する基板と合わせ鏡群の稜線方向に
光線を拡散する光線拡散手段を有する基板の間にある。

【００２１】（１４）前記指向性反射スクリーンが垂直
凹面形状又は水平凹面形状に構成されている。

【００２２】（１５）前記画像投影手段からは鑑賞者の
左眼及び右眼に入射される画像が独立に投影され、それ
らの画像に両眼視差を付けて鑑賞者に立体画像を認知さ
せる手段を備えたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（実施
例）について図面を参照して詳補に説明する。なお、実
施の形態（実施例）を説明するための全図において、同
一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの
説明は省略する。

【００２４】（実施例１）図１は本発明の実施形態１の
指向性反射スクリーンの概略構成を示す全体斜視図であ
り、図２は図１のＡ−Ａ’で切った断面図である。図１
及び図２において、１は合わせ鏡群、１Ａは合わせ鏡構
造面を支持する第１の基板、１Ｂは合わせ鏡構造面、１
Ｃは合わせ鏡群の稜線、２は合わせ鏡群１の稜線方向に
光線を拡散する蒲鉾状レンズ群（光線拡散手段）、２Ａ
は蒲鉾状レンズ群を支持する第２の基板、２Ｂは蒲鉾状
レンズ、３は接着剤、４は排気口となるカラス管（排気
管と接続する部材）、５は排気管、６は真空ポンプ、７
は真空室、７Ａは真空封止材である。

【００２５】図１及び図２に示すように、本実施例１の
指向性反射スクリーン１０Ａは、第１の基板１Ａ上に複
数の合わせ鏡構造面１Ｂが配設された合わせ鏡群１と、
この合わせ鏡群１の稜線１Ｃの方向に光線を拡散反射す
る蒲鉾状レンズ２Ｂを第２の基板２Ａに配設した蒲鉾状
レンズ群２とを備えた指向性反射スクリーン１０Ａであ
って、前記合わせ鏡群１と蒲鉾状レンズ群２とを真空室
７により圧接させ、この圧接された状態で接着剤３で固
定されてなる。

【００２６】本実施例１の指向性反射スクリーン１０Ａ
の作製方法は、まず、第１の基板１Ａの上に合わせ鏡構
造面１Ｂを配設した合わせ鏡群１を構成する。この合わ
せ鏡群１は、例えば、第１の基板として、アクリル樹脂
基板を用い、その表面に圧縮成形法で蛇腹状の凹凸構造
を形成し、その上にアルミニウム（Ａl）を蒸着して合
わせ鏡構造１Ｂを作製する。ここで、凹凸構造の合わせ
鏡構造面１Ｂの頂角は９０゜とした。これにより、合わ
せ鏡群１に入射した光は、水平方向には入射方向に反射
し、プロジェクタの光出射位置に集光する。

【００２７】次に、第２の基板２Ａ上に前記合わせ鏡群
１の稜線１Ｃの方向に光線を拡散する蒲鉾状レンズ群
（光線拡散手段）２を構成する。この蒲鉾状レンズ群２
は、例えば、第２の基板として、透光性のアクリル樹脂
基板を用い、その表面にやはり圧縮成形法により蒲鉾状
の凹凸構造（蒲鉾状レンズ２Ｂ）を形成する。

【００２８】次に、前記合わせ鏡群１の稜線と蒲鉾状レ
ンズ群２の谷線を直交させて、凹凸構造が形成されてい
る面を内向きにして合わせ、周囲を接着剤３で封止す
る。この封止した周辺部の一端に排気口（穴）４Ａをあ
け、この排気口４Ａにガラス管４を差し込み、このガラ
ス管４、排気管５を介して真空ポンプ６により真空排気
する。このようにして前記合わせ鏡群１の稜線と蒲鉾状
レンズ群２との間隙が大気圧より低い圧力にして真空室
７を形成する。これにより前記合わせ鏡群１の稜線と蒲
鉾状レンズ群２とが圧接され、図３に示すように、この
圧接された状態で前記ガラス管４をガスバーナーＧＢで
溶融して真空封止材７Ａを形成し、前記排気口４Ａを封
止する。ガラス管４の無用の部分を切断し、本実施例１
の指向性反射スクリーンを作製する。

【００２９】本実施例１では、合わせ鏡群１の稜線方向
に光線を拡散する光線拡散手段として、合わせ鏡群１の
稜線と垂直の方向に谷線を設けた蒲鉾状のレンズ群２を
用いたが、回折格子を用いてもよい。

【００３０】本実施例１では、前記圧接部１３に縦横の
溝が形成されているため、２枚の基板間隙は均等に減圧
され、画面内に輝度のムラがない良好な指向性反射スク
リーンが得られた。

【００３１】次に、本実施例１の指向性反射スクリーン
１０Ａの動作について説明する。図４に示す右眼用プロ
ジェクタ１２Ａ及び左眼用プロジェクタ１２Ｂからなる
画像投影手段１２からの投影画像は、図５に示すよう
に、前記合わせ鏡群１と前記蒲鉾状のレンズ群基板２か
らなる指向性反射スクリーン１０Ａに入射し、１と２の
基板の圧接部１３を２度通過して反射する。すなわち、
この圧接部１３は、光線経路となるためスクリーンの反
射特性に深く関与し、立体画像投影装置の画質を大きく
左右する。本実施例１の指向性反射スクリーン１０Ａ
は、複数の基板を一体化する際に接着剤等の反射特性の
劣化要因がないため、高い反射率が得られる。また、第
１，第２の基板間隔は、合わせ鏡群１の稜線方向の拡散
の状況に影響する。本実施例１の指向性反射スクリーン
１０Ａでは、前記合わせ鏡群１の稜線と蒲鉾状レンズ群
２との間隙が大気圧より低い圧力にして真空室７を設け
たので、第１及び第２の２枚の基板は均等な圧力で圧接
され、間隔は面内均一であり、一様な拡散特性を得るこ
とができる。

【００３２】前記圧接部１３を一つの空間として良好に
真空排気するためには、両基板の圧接面側の少なくとも
いずれかに一方に溝が形成されていることが好ましい。
この溝は、真空排気を好適に行うため、特に形成しても
良いが、合わせ鏡群１や合わせ鏡群１の稜線方向に光線
を拡散させる手段である蒲鉾状レンズ群２、回折格子等
を基板表面に形成することによって生じる凹凸面を用い
ると、製造工程が簡略化され好ましい。さらにまた、図
６のように周辺部に長い排気溝１０Ｅを設けると真空排
気がさらに円滑となるため好適である。

【００３３】本実施例１の指向性反射スクリーン１０Ａ
を用いた立体画像表示装置は、図４に示すように、本実
施例１の指向性反射スクリーン１０Ａと、両眼視差を鑑
賞者１１に生ぜしめる右眼用プロジェクタ１２Ａ及び左
眼用プロジェクタ１２Ｂと組み合わせて立体画像表示装
置が得られる。

【００３４】以上説明したように、本実施例１によれ
ば、前記合わせ鏡群１の稜線と蒲鉾状レンズ群２の表面
との空間が真空室７になっているので、反射特性の劣化
要因がなくなり、反射効率を向上することができる。

【００３５】また、第１及び第２の基板を一体化する際
に接着剤等の反射特性の劣化要因がないため、高い反射
率が得られる。これにより、高輝度で面内の輝度ムラの
ない指向性反射スクリーンが得られる。

【００３６】前記実施形態（実施例）１では、前記合わ
せ鏡群１と蒲鉾状レンズ群２の表面とを真空室７により
圧接させる手段として、真空室７を用いたが、外部から
圧力を加えて圧着させてもよい。

【００３７】（実施例２）図７は本発明の実施例２の偏
光板付指向性反射スクリーンの概略構成を示す断面図で
あり、１０Ｂは偏光板付指向性反射スクリーン、２０は
偏光板である。

【００３８】図７に示すように、本実施例２の偏光板付
指向性反射スクリーン１０Ｂは、前記実施例１の蒲鉾状
レンズ群２の表面にさらに偏光板２０をを設けたもので
ある。画像投影装置として液晶プロジェクター等の投影
画像が偏光性を有する場合に好適である。

【００３９】前記実施例１の指向性反射スクリーン１０
Ａと同様な手法で合わせ鏡群１と蒲鉾状レンズ群２を形
成した基板の間に偏光板２０を挿入し、周囲を接着剤３
にて封止する。封止した周囲の一端に排気口（穴）４Ａ
を開け、ガラス管４、排気管管５を介して真空ポンプ６
に接続し真空排気することにより圧接して真空封止材７
で封止する。

【００４０】本実施例２の偏光板付指向性反射スクリー
ン１０Ｂを液晶プロジェクタ等の投影画像が偏光性を有
する画像投影装置と組み合わせて投射型画像表示装置を
得ることができる。

【００４１】ここで、偏光板付指向性反射スクリーン１
０Ｂに用いた偏光板は、偏光した投影画像が選択的に反
射し易い方向に配置する。このように配置することで、
スクリーンにおける投影画像の減衰率は、室内照明等か
ら発する迷光の減衰率と比して小さいため、灯光下の室
内においても高い信号対雑音比特性を有する画像表示装
置が得られた。

【００４２】（実施例３）図８は本発明の実施例３の垂
直凹面型指向性反射スクリーンの概略構成を示す断面図
であり、３０は台座である。

【００４３】図８に示すように、本実施例３の垂直凹面
型指向性反射スクリーン１０Ｃは、合わせ鏡群１の稜線
を地面に対して垂直方向に、蒲鉾状レンズ群２のレンズ
線を地面に対して水平方向となるように台座３０に設置
された構造になっている。このような構成により、水平
方向に指向性、垂直方向に拡散性の反射特性を示し、図
４に示すように、画像投影手段１２と組合せることで立
体画像投影装置が得られる。

【００４４】ここで、本実施例３の垂直凹面型指向性反
射スクリーン１０Ｃは、蒲鉾状レンズ群２の垂直方向に
拡散性の反射特性を有しており、全体スクリン面からの
拡散反射光が重なる部分において、全画面が鑑賞可能と
なる。この場合の拡散反射範囲は、拡散性が無い場合の
反射光線の上下に概略均等に現れる。スクリーンが垂直
方向に平坦（図９参照）場合には、拡散性がない場合の
反射光線は、図９の実線で示したように、スクリーン反
射後に発散する。図９において、Ｓ１０は合わせ鏡群、
Ｓ１４は反射スクリーンである。

【００４５】従って、図９に示す平板型の指向性スクリ
ーンでは、画像投影手段１２から投射された光線が反射
される範囲が、光線入射位置によって拡散範囲が大きく
異なり、拡散反射光が重なる部分は小さく、鑑賞範囲が
限定される。これに対して図１０に示すように、垂直方
向にスクリーンを凹面化すると、より多くの範囲におい
て、拡散反射光が重なるため、スクリーンが平坦な場合
と比べて、広い鑑賞範囲を得ることができる。

【００４６】（実施例４）図１１は本発明の実施例４の
水平凹面型指向性反射スクリーンの概略構成を示す断面
図、図１２はその作用を説明するための図であり、
（ａ）は正面入射の場合、（ｂ）は斜め入射の場合であ
る。

【００４７】図１１に示すように、合わせ鏡群１の稜線
を地面に対して水平方向に、蒲鉾状レンズ群２のレンズ
を地面に対して垂直方向となるように台座３０に設置さ
れた構成になっている。

【００４８】本実施例４の水平凹面型指向性反射スクリ
ーン１０Ｄは、図１２（ａ）に示すように、合わせ鏡群
１に対して正面から光を入射した場合、全ての光線は鏡
面に２回反射して入射光方向の方向に指向性反射する。
しかしながら、図１２（ｂ）に示すように、光線が合わ
せ鏡群１に対して斜めに入射した場合には、１回しか反
射しない光線が発生し、指向性反射の確率を低下させ
る。この指向性反射の確率は入射角θが大きくなる程低
くなけ、θが４５度の時には０になる。スクリーンが水
平方向に平坦である場合、スクリーンの端部では光線は
斜めから入射することなり、中心部に比べて反射率が低
下することとなる。

【００４９】従って、図１１に示すように、水平方向に
凹面化すると、スクリーンの端部の入射角θが小さくな
り、スクリーンの中心部と端部の輝度変化を小さく抑え
ることができる。

【００５０】前記各実施例１乃至４において、基板の材
質としては、圧接のための排気や水平方向、垂直方向に
凹面構造をもたせるため適度な弾力性を有する高分子樹
脂材料が好ましい。具体的には、ポリカーボネート、ア
クリル樹脂、塩化ビニール樹脂、フッソ樹脂等の材料が
好ましい。

【００５１】なお、本発明は前記実施例のような立体画
像表示装置に限るものではない。すなわち、画像投影手
段１２として複数のプロジェクタ１２Ａ、１２Ｂを用い
ず、図１３に示すがごとく、一つの画像投影装置を用い
た場合には、限られた鑑賞位置において、投影画像が鑑
賞可能な画像表示装置を得ることができる。

【００５２】以上、本発明について実施例を用いて具体
的に説明しだが、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の要旨を変更しない範囲において種々変
更し得ることはいうまでもない。

【００５３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。 （１）指向性反射スクリーンの輝度を向上させことがで
きる。 （２）指向性反射スクリーンの面内の輝度ムラを抑さえ
ることができる。 （３）高輝度で面内の輝度ムラのない指向性反射スクリ
ーンを得ることができる。 （４）高輝度で面内の輝度ムラのない指向性反射スクリ
ーンを用いた画像表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の指向性反射スクリーンの
概略構成を示す全体斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’で切った断面図である。

【図３】本実施例１の指向性反射スクリーンの作製方法
を説明するための図である。

【図４】本実施例１の指向性反射スクリーンを用いた立
体画像表示装置の概略構成を示す図である。

【図５】本実施例１の指向性反射スクリーンの作用を説
明するための図である。

【図６】本実施例１の指向性反射スクリーンの変形例を
示す図である。

【図７】本発明の実施例２の偏光板付指向性反射スクリ
ーンの概略構成を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例３の垂直凹面型指向性反射スク
リーンの概略構成を示す断面図である。

【図９】本実施例３の垂直凹面型指向性反射スクリーン
の作用を説明するための図である。

【図１０】本実施例３の垂直凹面型指向性反射スクリー
ンの作用を説明するための図である。

【図１１】本発明の実施例４の水平凹面型指向性反射ス
クリーンの概略構成を示す断面図である。

【図１２】本実施例４の水平凹面型指向性反射スクリー
ンの作用を説明するための図である。

【図１３】本発明に係る画像表示装置の構成概略図であ
る。

【図１４】従来の指向性反射スクリーンの構造概略図で
ある。

【図１５】従来の別の指向性反射スクリーンの構造概略
図である。

【図１６】従来の指向性反射スクリーンの作用を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１…合わせ鏡群、１Ａ…基板、１Ｂ…合わせ鏡群構造
面、２…蒲鉾状レンズ群（光線拡散手段）、２Ａ…基
板、２Ｂ…蒲鉾状レンズ群、２Ｃ…蒲鉾状レンズ群構造
面、３…接着剤、４…カラス管、４Ａ…排気口、５…排
気管、６…真空ポンプ、７…真空室、１０Ａ…指向性反
射スクリーン、１０Ｂ…偏光板付指向性反射スクリー
ン、１０Ｃ…垂直凹面型指向性反射スクリーン、１０Ｄ
…水平凹面型指向性反射スクリーン、１０Ｅ…真空排気
のための溝、１２…画像投影手段、１２Ａ…右眼用プロ
ジェクタ、１２Ｂ…左眼用プロジェクタ、１３…圧接
部、２０…偏光板、３０…台座。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に複数の鏡が配設された合わせ鏡
   群と、該合わせ鏡群の稜線方向に光線を拡散反射する光
   拡散反射手段とを備えた指向性反射スクリーンであっ
   て、前記合わせ鏡の群の稜線と光拡散反射手段とが圧接
   されていることを特徴とする指向性反射スクリーン。
2. 【請求項２】 基板上に複数の鏡が配設された合わせ鏡
   群と、該合わせ鏡群の稜線方向に光線を拡散反射する光
   拡散反射手段とを備えた指向性反射スクリーンであっ
   て、前記圧接手段が前記合わせ鏡の群の稜線と光拡散反
   射手段との間隙は大気圧より低い圧力になっていること
   を特徴とする指向性反射スクリーン。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の指向性反射スクリーン
   にいて、前記合わせ鏡の群の稜線と光拡散反射手段とを
   圧接させる圧接手段が真空ポンプで排気された大気圧よ
   り低い圧力とすることをことを特徴とする指向性反射ス
   クリーン。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記
   載の指向性反射スクリーンにおいて、前記光拡散反射手
   段が独立の基板に形成されることを特徴とする指向性反
   射スクリーン。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のうちいずれか１項に記
   載の指向性反射スクリーンにおいて、前記画像投影手段
   より投影される投影画像が偏光性を有し、かつ、前記指
   向性反射スクリーンが前記投影画像が選択的に反射し易
   くする偏光手段を有することを特徴とする指向性反射ス
   クリーン。
6. 【請求項６】 請求項５項に記載の指向性反射スクリー
   ンにおいて、前記指向性反射スクリーンの偏光板が合わ
   せ鏡群を有する基板と合わせ鏡群の稜線方向に光線を拡
   散する光線拡散手段を有する基板の間にあることを特徴
   とする指向性反射スクリーン。