WO2015068431A1 - スクリーンおよび表示撮像装置 - Google Patents
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Abstract
映像光の光利用効率を向上する。本発明の一態様のスクリーン（２）は、水平偏光を散乱する偏光散乱層（３）と、水平偏光を遮断し、垂直偏光を通過させる偏光層（５）と、偏光散乱層と偏光層との間に配置される反射層（４）とを備える。反射層は、スクリーンに投影される水平偏光の映像光を選択的に反射するように、波長または偏光方向に応じて光を反射する。
Description
本発明は、スクリーンおよび表示撮像装置に関する。
スクリーンを透明体とし、このスクリーンに映像を映す、いわゆる「透明スクリーン」技術は以前より知られている。また、偏光選択性をもった透明スクリーン（偏光散乱フィルム）と偏光板とカメラとを用いて、スクリーンを観察する観察者等の撮像を行う方法が既知の技術として知られている。
特許文献１には、液晶プロジェクタを被写体（人）と同じ側に配置し、偏光板が設置されたカメラを被写体とは対向する側に配置する反射型の表示撮影装置が開示されている。この表示撮影装置は、具体的には、偏光散乱板に、被写体と同じ側に配置されている液晶プロジェクタで映像を映している。さらに、この表示撮影装置は、上記偏光散乱板を挟んで、被写体と対向する位置に配置されている、偏光板付きのカメラで、被写体の撮像を行う。
特許文献２には、偏光によって映像光とカメラで撮像するための光とを区別する手法が開示されている。
しかしながら、上記特許文献１および２にて開示されている構成では、偏光散乱板が持つ偏光散乱の偏光選択性は十分ではないため、偏光散乱板に十分な散乱特性を付与することが困難である。そのために、映像源からの光を偏光散乱で散乱しても、ほとんどの光は散乱されながら、偏光板方向へ抜けていくことになる。従って、光利用効率が悪化する。
本発明の目的は、映像光の光利用効率を向上することができるスクリーンおよび投影表示装置を提供することである。
本発明の一態様に係るスクリーンは、投影される第１偏光方向の映像光を反射するスクリーンであって、上記第１偏光方向の偏光を散乱する偏光散乱層と、上記第１偏光方向の偏光を遮断し、上記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の偏光を通過させる偏光層と、上記偏光散乱層と上記偏光層との間に配置される反射層とを備え、上記反射層は、上記映像光を選択的に反射するように、波長または偏光方向に応じて光を反射する。
本発明の一態様によれば、スクリーンは映像光の光利用効率を向上することができる。
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図１～図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
以下、本発明の実施の形態について、図１～図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
（投影表示装置１の構成）
図１は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置１の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、反射型の投影表示装置１（表示撮像装置）は、スクリーン２、観察者８を撮影するカメラ６（撮像装置）、およびスクリーン２に映像光を投射するプロジェクター７（投影装置）を備える。
図１は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置１の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、反射型の投影表示装置１（表示撮像装置）は、スクリーン２、観察者８を撮影するカメラ６（撮像装置）、およびスクリーン２に映像光を投射するプロジェクター７（投影装置）を備える。
本実施形態の投影表示装置１は反射型の投影表示装置であるため、スクリーン２に対して同じ側に、プロジェクター７と観察者８とが配置されることとなる。また、カメラ６は、スクリーン２の背面側（観察者８とは反対側）に、スクリーン２に近接するよう配置される。
投影表示装置１をＴＶ会議システム（対話装置）の表示撮像装置として用いた場合、観察者８から見てスクリーンの範囲内（例えば中央）にカメラ６が位置する。そのため、スクリーンに投影された映像を見る観察者８の視線は、実質的にカメラ６に向いている。それゆえ、カメラ６で撮像された映像を見る遠方の対話者は、観察者８と視線が一致するように感じる。すなわち、投影表示装置１を視線一致（アイコンタクト）モニターとして利用することができる。以下より、反射型の投影表示装置１を構成する各部材について説明する。
（環境光）
環境光は、例えば照明などの光、自然光、およびそれらの光が観察者８または物体で反射された光のことである。環境光は、図１に示している様に、図面の紙面に平行な偏光成分および垂直な偏光成分を含んでいる。
環境光は、例えば照明などの光、自然光、およびそれらの光が観察者８または物体で反射された光のことである。環境光は、図１に示している様に、図面の紙面に平行な偏光成分および垂直な偏光成分を含んでいる。
（プロジェクター７）
プロジェクター７から出射される映像光は、図１に示している様に、図面の紙面に平行な偏光（ここでは水平偏光と呼ぶ）である。プロジェクターにも様々な方式があるが、偏光やホログラムの回折効率を考慮した場合、プロジェクター７として、偏光方向および波長を限定することができる、レーザー光源を備えるレーザープロジェクターを用いる事が好ましい。レーザ光源は、波長の単一性がよく、かつビーム広がり角が狭い。そのため、レーザ光源を用いたプロジェクター７は、後述の反射型のホログラムフィルム４によって反射される映像光を生成するのに適している。この他に、レンズを使用したレンズ結像光学系のプロジェクターを用いてもよいが、その際には、偏光を制御するために、偏光板、またはワイヤーグリッド偏光板などを使用してもよい。
プロジェクター７から出射される映像光は、図１に示している様に、図面の紙面に平行な偏光（ここでは水平偏光と呼ぶ）である。プロジェクターにも様々な方式があるが、偏光やホログラムの回折効率を考慮した場合、プロジェクター７として、偏光方向および波長を限定することができる、レーザー光源を備えるレーザープロジェクターを用いる事が好ましい。レーザ光源は、波長の単一性がよく、かつビーム広がり角が狭い。そのため、レーザ光源を用いたプロジェクター７は、後述の反射型のホログラムフィルム４によって反射される映像光を生成するのに適している。この他に、レンズを使用したレンズ結像光学系のプロジェクターを用いてもよいが、その際には、偏光を制御するために、偏光板、またはワイヤーグリッド偏光板などを使用してもよい。
（カメラ６）
カメラ６は、観察者８（被写体）またはスクリーン２より観察者８側にある他の被写体を撮影するものである。カメラ６は、スクリーン２を通過した環境光を受光する。カメラ６は、周りを筺体に囲まれている。
カメラ６は、観察者８（被写体）またはスクリーン２より観察者８側にある他の被写体を撮影するものである。カメラ６は、スクリーン２を通過した環境光を受光する。カメラ６は、周りを筺体に囲まれている。
（スクリーン２）
スクリーン２は、観察者８が映像光を見ることができるように、観察者８側に映像光を散乱させる。一方、スクリーン２は、映像光がカメラ６側に透過することを防ぎ、環境光をカメラ６側に透過させる。また、スクリーン２は、カメラ６側からの環境光を観察者８側に透過させる。そのため、観察者８は、スクリーン２に投影された映像と、スクリーン２の向こう側とを視認することができる。
スクリーン２は、観察者８が映像光を見ることができるように、観察者８側に映像光を散乱させる。一方、スクリーン２は、映像光がカメラ６側に透過することを防ぎ、環境光をカメラ６側に透過させる。また、スクリーン２は、カメラ６側からの環境光を観察者８側に透過させる。そのため、観察者８は、スクリーン２に投影された映像と、スクリーン２の向こう側とを視認することができる。
スクリーン２は、偏光散乱層３としての偏光散乱フィルムと、ホログラムフィルム４（反射層）と、偏光層５としての偏光板とを備えている。また、偏光散乱層３がプロジェクター７側に配置されるように、偏光散乱層３、ホログラムフィルム４、および偏光層５が、観察者８側からこの順番で積層されている。
（偏光散乱層３）
偏光散乱層３は、映像光を散乱させるものである。本実施形態で使用している偏光散乱層３は、偏光散乱異方性（偏光方向によってその散乱度が異なる特性）を有する偏光散乱フィルムである。偏光散乱フィルムは、偏光散乱フィルムの平面に平行で、かつ互いに直交する透過軸と散乱軸とを有する。偏光散乱フィルムは、偏光方向が透過軸に一致する光を散乱せずに透過させる一方、偏光方向が散乱軸に一致する光の一部を散乱する。ここでは、偏光散乱層３の散乱軸は図面の紙面に平行であり、偏光散乱層３の透過軸は図面の紙面に垂直である。偏光方向が散乱軸に一致する偏光（ここでは水平偏光と呼ぶ）に対する偏光散乱層３の散乱度は、偏光方向が透過軸に一致する偏光（ここでは垂直偏光と呼ぶ）に対する偏光散乱層３の散乱度より高い。ここで、散乱度は例えばヘイズ値によって表すことができる。
偏光散乱層３は、映像光を散乱させるものである。本実施形態で使用している偏光散乱層３は、偏光散乱異方性（偏光方向によってその散乱度が異なる特性）を有する偏光散乱フィルムである。偏光散乱フィルムは、偏光散乱フィルムの平面に平行で、かつ互いに直交する透過軸と散乱軸とを有する。偏光散乱フィルムは、偏光方向が透過軸に一致する光を散乱せずに透過させる一方、偏光方向が散乱軸に一致する光の一部を散乱する。ここでは、偏光散乱層３の散乱軸は図面の紙面に平行であり、偏光散乱層３の透過軸は図面の紙面に垂直である。偏光方向が散乱軸に一致する偏光（ここでは水平偏光と呼ぶ）に対する偏光散乱層３の散乱度は、偏光方向が透過軸に一致する偏光（ここでは垂直偏光と呼ぶ）に対する偏光散乱層３の散乱度より高い。ここで、散乱度は例えばヘイズ値によって表すことができる。
偏光散乱層３の散乱軸は、映像光の偏光方向に合うように配置される。そのため、偏光散乱層３は、環境光に含まれる垂直偏光よりも、映像光（水平偏光）をより高い率で散乱する。
（ホログラムフィルム４）
反射層は、観察者８側から偏光散乱層３を透過した光を、観察者８側に反射させるものである。本実施形態では反射層として、反射型のホログラムフィルム４（反射型ホログラム、例えばリップマンホログラム）を使用している。図２に示している様に、偏光散乱層３を介して、ホログラムフィルム４の表面４ｆ側から入射されるプロジェクター７からの映像光は、ホログラムフィルム４で回折され、観察者８の方向に反射される。
反射層は、観察者８側から偏光散乱層３を透過した光を、観察者８側に反射させるものである。本実施形態では反射層として、反射型のホログラムフィルム４（反射型ホログラム、例えばリップマンホログラム）を使用している。図２に示している様に、偏光散乱層３を介して、ホログラムフィルム４の表面４ｆ側から入射されるプロジェクター７からの映像光は、ホログラムフィルム４で回折され、観察者８の方向に反射される。
反射型のホログラムフィルム４は、屈折率が異なる２種類の層が交互に積層したものである。反射型のホログラムフィルム４は、屈折率の差により生じる回折現象によって、所定の波長範囲の光を反射し、該波長範囲以外の光を透過させる。反射型のホログラムフィルム４は、反射する光の波長選択性が強い（反射する波長範囲が狭い）。反射型のホログラムフィルム４は、プロジェクター７の光源が出射する光に対応する波長範囲の光を主として反射し、該波長範囲以外の光を透過させることができる。このようにプロジェクター７の光源が出射する光の強度がピークである波長は、反射型のホログラムフィルム４が反射する所定の波長範囲に含まれることが好ましい。なお、反射型のホログラムフィルム４は、複数の離れた波長範囲の光を、それぞれ反射することができる。そのため、カラーの映像を投影するプロジェクター７の複数の光源が出射する光の波長（例えばＲ：λ１、Ｇ：λ２、Ｂ：λ３）に対応して、反射型のホログラムフィルム４は、互いに離れた複数の波長範囲の光を反射する。複数の波長範囲のうち、第１波長範囲には波長λ１が含まれ、第２波長範囲には波長λ２が含まれ、第３波長範囲には波長λ３が含まれる。反射型のホログラムフィルム４は、波長λ１、λ２、λ３（第１～第３波長範囲）を除く大部分の波長の光を透過させる。まとめると、反射型のホログラムフィルム４は、プロジェクター７が使用する波長の光を選択的に反射し、環境光に含まれる他の波長の光を透過させる。
（偏光層５）
偏光層５は、カメラ６での撮像に不必要な光、すなわち映像光を、選択的に遮断するものである。偏光層５は、具体的には、水平偏光を遮断する偏光板である。偏光層５は、水平偏光である映像光と、環境光に含まれる水平偏光とを遮断（吸収または反射）する。偏光層５は、環境光のうち、垂直偏光のみを透過させる。映像光は偏光層５によって遮断されるので、映像光はカメラ６には入射しない。偏光層５の透過軸が偏光散乱層３の透過軸に対して平行になるよう、偏光層５および偏光散乱層３は配置される。
偏光層５は、カメラ６での撮像に不必要な光、すなわち映像光を、選択的に遮断するものである。偏光層５は、具体的には、水平偏光を遮断する偏光板である。偏光層５は、水平偏光である映像光と、環境光に含まれる水平偏光とを遮断（吸収または反射）する。偏光層５は、環境光のうち、垂直偏光のみを透過させる。映像光は偏光層５によって遮断されるので、映像光はカメラ６には入射しない。偏光層５の透過軸が偏光散乱層３の透過軸に対して平行になるよう、偏光層５および偏光散乱層３は配置される。
なお、偏光層５は、水平偏光を反射（遮断）し、垂直偏光を透過させる偏光選択性誘電体ミラーであってもよい。この場合、偏光選択性誘電体ミラーである偏光層５は、水平偏光である映像光を観察者８側に反射（遮断）し、環境光のうち、垂直偏光のみを透過させる。これによって、反射型のホログラムフィルム４を通過してしまった映像光の一部は、偏光選択性誘電体ミラーである偏光層５によって反射され、映像の表示に利用される。
（スクリーン２の詳細な構成について）
図２は、反射型の投影表示装置１に備えられたスクリーン２の概略構成を示す断面図である。図示されているように、スクリーン２において、偏光散乱層３、ホログラムフィルム４、および偏光層５が、観察者８側からこの順に積層されている。ここで、偏光散乱層３およびホログラムフィルム４は、接着剤９によって互いに接着されている。接着剤９は、偏光散乱層３およびホログラムフィルム４の間で層を形成する。
図２は、反射型の投影表示装置１に備えられたスクリーン２の概略構成を示す断面図である。図示されているように、スクリーン２において、偏光散乱層３、ホログラムフィルム４、および偏光層５が、観察者８側からこの順に積層されている。ここで、偏光散乱層３およびホログラムフィルム４は、接着剤９によって互いに接着されている。接着剤９は、偏光散乱層３およびホログラムフィルム４の間で層を形成する。
反射型のホログラムフィルム４の中の２種類の層の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２とする。また、硬化した接着剤９の屈折率をｎ６とする。
偏光散乱層３（偏光散乱フィルム）は、屈折率異方性を有する基材１０と、該基材１０の中に分散された散乱性微粒子１１とを備える。基材１０において、透過軸における屈折率はｎ３であり、散乱軸における屈折率はｎ４である。ｎ３とｎ４とは互いに異なる。また、散乱性微粒子１１の屈折率は、偏光方向に関係なく、ｎ５である。ｎ５とｎ４とは互いに異なる。散乱性微粒子１１の界面における屈折率の差（散乱性微粒子１１と基材１０との屈折率の差）が大きければ、散乱性微粒子１１の界面における反射率および屈折が大きくなる。ここで、｜ｎ４－ｎ５｜＞｜ｎ３－ｎ５｜を満たす。そのため、散乱軸における散乱性微粒子１１の界面（表面）における反射率（または屈折率の差）は、透過軸における散乱性微粒子１１の界面における反射率（または屈折率の差）より、大きい。また、透過軸における散乱性微粒子１１の界面における反射率（または屈折率の差）は小さい方が好ましいので、実質的にｎ３＝ｎ５であることが好ましい。偏光散乱層３は、基材１０と散乱性微粒子１１との屈折率の差に応じて、散乱性微粒子１１による反射および／または屈折によって、光を散乱させる。これにより、偏光散乱層３では、偏光方向が透過軸に一致する偏光の散乱度より、偏光方向が散乱軸に一致する偏光の散乱度が大きい。
偏光散乱層３を通過した光は、接着剤９の層に入射する。偏光方向が透過軸に沿った偏光は、接着剤９と偏光散乱層３との界面で反射されないことが好ましい。一方、偏光方向が散乱軸に沿った偏光は、接着剤９と偏光散乱層３との界面で反射されることが好ましい。それゆえ、｜ｎ４－ｎ６｜＞｜ｎ３－ｎ６｜を満たすことが好ましく、さらには実質的にｎ６＝ｎ３であることが好ましい。このような接着剤９を用いることにより、偏光散乱層３を通過した映像光（水平偏光）の一部を接着剤９と偏光散乱層３との界面で観察者８側に反射することができる。
なお、偏光散乱層３の接着剤９側の表面３ｓに微細な凹凸形状を設けてもよい。これにより、接着剤９と偏光散乱層３との界面で、映像光（水平偏光）にのみ大きな散乱を与えることができる。例えば、偏光散乱層３の接着剤９側の表面を、縦方向に平行なレンチキュラーレンズ形状とすることができる。この場合、接着剤９と偏光散乱層３との界面で、映像光（水平偏光）にのみ大きな屈折（レンズ効果）を与えることができる。そのため、スクリーン２に映る映像光を視認できる視野角を横方向に効率的に広くすることができる。
偏光散乱層３（偏光散乱フィルム）の基材１０としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレン－テレフタラート）を用いることができる。この場合、例えば透過軸の屈折率はｎ３＝１．６とし、散乱軸の屈折率はｎ４＝１．７５とすることができる。接着剤９としては、例えばアクリル系の接着剤（屈折率１．５６）、シリコーン系の接着剤、またはエポキシ系の接着剤等を用いることができる。
また、ホログラムフィルム４を補強して信頼性を向上するために、ホログラムフィルム４を保護する保護フィルムを、ホログラムフィルム４と接着剤９との間に設けてもよい。また、ホログラムフィルム４は、反射型であるため、作製が比較的容易である。
図３は、偏光散乱層３の基材１０の屈折率と、偏光散乱層３と接着剤９との界面における反射率Ｒとの関係を示す図である。図３は、接着剤９の屈折率ｎ６＝１．５である場合の反射率Ｒを示す。
偏光散乱層３の基材１０の屈折率が、接着剤９の屈折率と同じ１．５である場合、界面反射は生じない。またこの場合、偏光散乱層３と接着剤９との界面が凹凸形状であっても散乱が生じない。よって、偏光散乱層３の基材１０の透過軸における屈折率ｎ３と、接着剤９の屈折率ｎ６との差は、小さい方がよい。
一方、接着剤９の屈折率ｎ６と偏光散乱層３の基材１０の屈折率との差が大きくなればなるほど、界面の反射率Ｒは大きくなり、散乱も発生し易くなる。よって、偏光散乱層３の基材１０の散乱軸における屈折率ｎ４と、接着剤９の屈折率ｎ６との差は、大きい方がよい。
（効果）
観察者８側からスクリーン２に入射した映像光（水平偏光）は、偏光散乱層３の中で散乱される。偏光散乱フィルムの散乱特性は一般的に十分とは言えないので、多くの映像光は偏光散乱層３を通過する。偏光散乱層３を通過した映像光の一部は、接着剤９と偏光散乱層３との界面で反射される。さらに接着剤９を通過した映像光は、反射型のホログラムフィルム４による回折効果によって、観察者８側に反射される。接着剤９および反射型のホログラムフィルム４によって観察者８側に反射された映像光は、偏光散乱層３によって再度散乱される。スクリーン２では映像光が偏光散乱層３によって２回散乱されるので、スクリーン２は、従来の構成に比べて、より多くの映像光を散乱することができる。すなわち、映像光の光利用効率を大きく向上させることができる。これは、プロジェクター７の光出力および消費電力を低減することに寄与する。また、一部の映像光がホログラムフィルム４を通過したとしても、偏光層５が水平偏光である映像光を遮断する。また、反射型のホログラムフィルム４は、映像光に対応する波長の光を高い反射率で選択的に反射することができる。そのため、偏光散乱層３の散乱によって一部の映像光の偏光方向がずれた場合であっても、反射型のホログラムフィルム４によって偏光方向がずれた該映像光を観察者８側に反射することができる。そのため、カメラ６に映像光が入射することを防ぐことができる。そのため、投影表示装置１は、スクリーン２に映される映像の品位を向上し、さらにカメラ６が撮像する画像の品位をも向上することができる。
観察者８側からスクリーン２に入射した映像光（水平偏光）は、偏光散乱層３の中で散乱される。偏光散乱フィルムの散乱特性は一般的に十分とは言えないので、多くの映像光は偏光散乱層３を通過する。偏光散乱層３を通過した映像光の一部は、接着剤９と偏光散乱層３との界面で反射される。さらに接着剤９を通過した映像光は、反射型のホログラムフィルム４による回折効果によって、観察者８側に反射される。接着剤９および反射型のホログラムフィルム４によって観察者８側に反射された映像光は、偏光散乱層３によって再度散乱される。スクリーン２では映像光が偏光散乱層３によって２回散乱されるので、スクリーン２は、従来の構成に比べて、より多くの映像光を散乱することができる。すなわち、映像光の光利用効率を大きく向上させることができる。これは、プロジェクター７の光出力および消費電力を低減することに寄与する。また、一部の映像光がホログラムフィルム４を通過したとしても、偏光層５が水平偏光である映像光を遮断する。また、反射型のホログラムフィルム４は、映像光に対応する波長の光を高い反射率で選択的に反射することができる。そのため、偏光散乱層３の散乱によって一部の映像光の偏光方向がずれた場合であっても、反射型のホログラムフィルム４によって偏光方向がずれた該映像光を観察者８側に反射することができる。そのため、カメラ６に映像光が入射することを防ぐことができる。そのため、投影表示装置１は、スクリーン２に映される映像の品位を向上し、さらにカメラ６が撮像する画像の品位をも向上することができる。
一方、観察者８側からスクリーン２に入射した環境光に含まれる垂直偏光は、偏光散乱層３および接着剤９を通過する。反射型のホログラムフィルム４は、環境光に含まれる一部の波長の光（プロジェクター７が使用する波長に対応する光）を反射するが、環境光に含まれる他の大部分の波長の光を通過させる。ホログラムフィルム４を通過した環境光の垂直偏光は、偏光層５を通過し、カメラ６に到達する。これにより、カメラ６は映像光を除く環境光（すなわち被写体）を撮影することができる。
なお、偏光散乱層３の散乱特性が十分ではないために、偏光散乱層３は偏光方向が透過軸に一致する偏光（垂直偏光）の一部に微小な散乱（微散乱）を与えてしまうことがある。垂直偏光は偏光層５を通過するので、散乱された垂直偏光は撮影された画像にぼけを生じさせる。投影表示装置１では、カメラ６はスクリーン２に隣接するよう配置されている。このように、カメラ６と偏光散乱層３との距離が短いため、投影表示装置１は、垂直偏光の微小な散乱の影響（ぼけ）を小さくすることができる。
また、カメラ６側からスクリーン２に入射する環境光のうち、垂直偏光であり、かつホログラムフィルム４によって反射されない波長の光は、スクリーン２を通過して観察者８に到達する。そのため、スクリーン２は、透明スクリーンとしても機能する。
また、反射型のホログラムフィルム４は、そのホログラムの製造時に回折光（反射光）の進行方向を設定することができる。それゆえ、投影表示装置１は、映像の視野角を所望の角度に設定することができる。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、実施形態１のホログラムフィルム４の代わりに、反射層として偏光選択性誘電体ミラーを用いる。なお、説明の便宜上、以下の実施形態においては上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明の他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、実施形態１のホログラムフィルム４の代わりに、反射層として偏光選択性誘電体ミラーを用いる。なお、説明の便宜上、以下の実施形態においては上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
（投影表示装置２１の構成）
図４は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置２１の概略構成を示す断面図である。図４に示す様に、反射型の投影表示装置２１（表示撮像装置）は、スクリーン２２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図４は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置２１の概略構成を示す断面図である。図４に示す様に、反射型の投影表示装置２１（表示撮像装置）は、スクリーン２２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
（スクリーン２２）
スクリーン２２は、偏光散乱層３と、偏光選択性誘電体ミラー２４（反射層）と、偏光層５とを備えている。また、偏光散乱層３がプロジェクター７側に配置されるように、偏光散乱層３、偏光選択性誘電体ミラー２４および偏光層５が、観察者８側からこの順番で積層されている。
スクリーン２２は、偏光散乱層３と、偏光選択性誘電体ミラー２４（反射層）と、偏光層５とを備えている。また、偏光散乱層３がプロジェクター７側に配置されるように、偏光散乱層３、偏光選択性誘電体ミラー２４および偏光層５が、観察者８側からこの順番で積層されている。
（偏光選択性誘電体ミラー２４）
本実施形態では反射層として、偏光選択性誘電体ミラー２４（偏光選択性ミラー）を使用している。偏光選択性誘電体ミラー２４は、偏光方向に応じて選択的に光を反射する偏光選択性ミラーであり、映像光と同じ水平偏光を反射し、垂直偏光を透過させる。偏光選択性誘電体ミラー２４は、映像光さえ反射すればよいので、映像光に用いられる波長（プロジェクター７の複数の光源が出射する光の波長（例えばＲ：λ１、Ｇ：λ２、Ｂ：λ３））を主として反射する性質（波長選択性）を併せ持つことが好ましい。プロジェクター７の複数の光源が出射する光の強度がピークである複数の波長は、偏光選択性誘電体ミラー２４が水平偏光を反射する所定の波長範囲に含まれる。偏光選択性誘電体ミラー２４として、例えば、３Ｍ社製のＤ－ＢＥＦフィルム等を使用することができる。
本実施形態では反射層として、偏光選択性誘電体ミラー２４（偏光選択性ミラー）を使用している。偏光選択性誘電体ミラー２４は、偏光方向に応じて選択的に光を反射する偏光選択性ミラーであり、映像光と同じ水平偏光を反射し、垂直偏光を透過させる。偏光選択性誘電体ミラー２４は、映像光さえ反射すればよいので、映像光に用いられる波長（プロジェクター７の複数の光源が出射する光の波長（例えばＲ：λ１、Ｇ：λ２、Ｂ：λ３））を主として反射する性質（波長選択性）を併せ持つことが好ましい。プロジェクター７の複数の光源が出射する光の強度がピークである複数の波長は、偏光選択性誘電体ミラー２４が水平偏光を反射する所定の波長範囲に含まれる。偏光選択性誘電体ミラー２４として、例えば、３Ｍ社製のＤ－ＢＥＦフィルム等を使用することができる。
（効果）
偏光散乱層３を介して偏光選択性誘電体ミラー２４に入射されるプロジェクター７からの映像光は、偏光選択性誘電体ミラー２４によって、観察者８の方向に反射される。偏光選択性誘電体ミラー２４で反射された水平偏光（映像光）は、再び偏光散乱層３において散乱される。それゆえ、映像光の光利用効率を大きく向上させることができる。
偏光散乱層３を介して偏光選択性誘電体ミラー２４に入射されるプロジェクター７からの映像光は、偏光選択性誘電体ミラー２４によって、観察者８の方向に反射される。偏光選択性誘電体ミラー２４で反射された水平偏光（映像光）は、再び偏光散乱層３において散乱される。それゆえ、映像光の光利用効率を大きく向上させることができる。
一方、偏光選択性誘電体ミラー２４に入射される環境光のうち、水平偏光は偏光選択性誘電体ミラー２４によって反射され、垂直偏光は偏光選択性誘電体ミラー２４を透過する。偏光選択性誘電体ミラー２４を通過した環境光の垂直偏光は、偏光層５を通過し、カメラ６に到達する。これにより、カメラ６は映像光を除く環境光（すなわち被写体）を撮影することができる。
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、反射層として反射型のホログラムフィルムおよび偏光選択性誘電体ミラーの両方を用いる。
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、反射層として反射型のホログラムフィルムおよび偏光選択性誘電体ミラーの両方を用いる。
（投影表示装置３１の構成）
図５は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置３１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置３１は、スクリーン３２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図５は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置３１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置３１は、スクリーン３２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
（スクリーン３２）
スクリーン３２は、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、偏光層５とを備えている。ホログラムフィルム４は、偏光選択性誘電体ミラー２４に対して偏光散乱層３側に配置されているが、ホログラムフィルム４と偏光選択性誘電体ミラー２４との配置は逆でもよい。ホログラムフィルム４と偏光選択性誘電体ミラー２４とは、反射層として機能する。ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４の構成は、実施形態１、２のものと同じである。
スクリーン３２は、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、偏光層５とを備えている。ホログラムフィルム４は、偏光選択性誘電体ミラー２４に対して偏光散乱層３側に配置されているが、ホログラムフィルム４と偏光選択性誘電体ミラー２４との配置は逆でもよい。ホログラムフィルム４と偏光選択性誘電体ミラー２４とは、反射層として機能する。ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４の構成は、実施形態１、２のものと同じである。
（効果）
本実施形態では、ホログラムフィルム４を通過してしまった映像光を偏光選択性誘電体ミラー２４で反射することができる。そのため、より映像光の光利用効率を向上させることができる。
本実施形態では、ホログラムフィルム４を通過してしまった映像光を偏光選択性誘電体ミラー２４で反射することができる。そのため、より映像光の光利用効率を向上させることができる。
また、偏光選択性誘電体ミラー２４による反射では、入射角と反射角とが等しい。一方、反射型のホログラムフィルム４による反射（回折）では、映像光の入射角と反射角とが異なる。そのため、ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４は映像光を反射する方向が異なるので、反射光が偏光散乱層３で散乱される方向も異なる。それゆえ、２つの反射層（ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４）を組み合わせることによって、より広い角度範囲に映像光を散乱させることができる。よって、ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４によって視野角を所望の範囲に制御し、投影表示装置３１の視野角を拡大することができる。
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、偏光散乱層の内部にレンズを形成し、視野角を向上させる。
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、偏光散乱層の内部にレンズを形成し、視野角を向上させる。
（投影表示装置４１の構成）
図６は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置４１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置４１は、スクリーン４２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図６は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置４１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置４１は、スクリーン４２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
スクリーン４２は、偏光散乱層４３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、偏光層５とを備えている。
（偏光散乱層４３）
偏光散乱層４３は、偏光散乱フィルムであるが、屈折率異方性を有する基材１０と、レンチキュラーレンズ４３ａ（レンズ形状体）とを含む。基材１０において、透過軸における屈折率はｎ３であり、散乱軸における屈折率はｎ４である。基材１０の中には、散乱性微粒子１１が分散されていてもよいし、分散されていなくてもよい。レンチキュラーレンズ４３ａの屈折率は、偏光方向に関わらず、基材１０の透過軸と同じｎ３である。レンチキュラーレンズ４３ａは、半円筒状の複数のレンズが互いに平行に配置された形状を有する。レンチキュラーレンズ４３ａの半円筒状の形状が延びる方向は、スクリーンにおける垂直方向でも水平方向でも構わない。
偏光散乱層４３は、偏光散乱フィルムであるが、屈折率異方性を有する基材１０と、レンチキュラーレンズ４３ａ（レンズ形状体）とを含む。基材１０において、透過軸における屈折率はｎ３であり、散乱軸における屈折率はｎ４である。基材１０の中には、散乱性微粒子１１が分散されていてもよいし、分散されていなくてもよい。レンチキュラーレンズ４３ａの屈折率は、偏光方向に関わらず、基材１０の透過軸と同じｎ３である。レンチキュラーレンズ４３ａは、半円筒状の複数のレンズが互いに平行に配置された形状を有する。レンチキュラーレンズ４３ａの半円筒状の形状が延びる方向は、スクリーンにおける垂直方向でも水平方向でも構わない。
レンチキュラーレンズ４３ａの屈折率は、透過軸において、基材１０の屈折率ｎ３と同じである。そのため、レンチキュラーレンズ４３ａと基材１０との界面では、偏光方向が透過軸に沿った偏光（垂直偏光）は屈折も反射もされない。
一方、レンチキュラーレンズ４３ａの屈折率は、散乱軸において、基材１０の屈折率ｎ４と異なる。そのため、レンチキュラーレンズ４３ａと基材１０との界面では、偏光方向が散乱軸に沿った偏光（水平偏光）は屈折および反射される。レンチキュラーレンズ４３ａは微小なレンズ形状の集合体であるので、レンチキュラーレンズ４３ａと基材１０との界面による屈折および反射は、映像光（水平偏光）を散乱する効果を与える。レンチキュラーレンズ４３ａは、反射層（ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４）によって反射された偏光も、屈折および反射する。このように、偏光散乱層４３の中に形成されたレンチキュラーレンズ４３ａは偏光選択性を有する。
レンチキュラーレンズ４３ａの表面形状を変化させれば、偏光が散乱される方向も変化する。それゆえ、レンチキュラーレンズ４３ａの表面形状を調整することにより、映像光を所望の視野角に散乱させることができ、また視野角を拡大することができる。
ここでは、偏光散乱層４３の中に形成されるレンズ形状体をレンチキュラーレンズ４３ａとしたが、これに限らず、レンズ形状体として任意の形状の多数のマイクロレンズを形成してもよい。また、レンズ形状体として、微細な凹凸形状を形成してもよい。レンズ形状体は、偏光散乱層４３の全体に渡って形成される。
〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、カメラが配置されていない領域を覆う光吸収層をスクリーンに設ける。
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、カメラが配置されていない領域を覆う光吸収層をスクリーンに設ける。
（投影表示装置５１の構成）
図７は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置５１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置５１は、スクリーン５２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図７は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置５１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置５１は、スクリーン５２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
（スクリーン５２）
スクリーン５２は、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、偏光層５と、光吸収層５６とを備えている。ここでは、光吸収層５６は、偏光層５のカメラ６側に配置されているが、これに限らず、光吸収層５６は、偏光層５と反射層（ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４）との間に設けられてもよい。
スクリーン５２は、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、偏光層５と、光吸収層５６とを備えている。ここでは、光吸収層５６は、偏光層５のカメラ６側に配置されているが、これに限らず、光吸収層５６は、偏光層５と反射層（ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４）との間に設けられてもよい。
（光吸収層５６）
光吸収層５６は、スクリーン５２におけるカメラ６が配置されていない領域を覆う。光吸収層５６は、カメラ６が撮像する可視光を吸収する（すなわち黒い）。なお、光吸収層５６が偏光層５より観察者８側に配置される場合でも、光吸収層５６は、カメラ６に対応した領域には設けられない（すなわち該領域において光を透過させる）。なお、光吸収層５６は、カメラ６の背面側（観察者８とは反対側）をも覆うように設けられてもよい。なお、スクリーン５２は、光吸収層５６を備えるので、透明スクリーンではない。
光吸収層５６は、スクリーン５２におけるカメラ６が配置されていない領域を覆う。光吸収層５６は、カメラ６が撮像する可視光を吸収する（すなわち黒い）。なお、光吸収層５６が偏光層５より観察者８側に配置される場合でも、光吸収層５６は、カメラ６に対応した領域には設けられない（すなわち該領域において光を透過させる）。なお、光吸収層５６は、カメラ６の背面側（観察者８とは反対側）をも覆うように設けられてもよい。なお、スクリーン５２は、光吸収層５６を備えるので、透明スクリーンではない。
（効果）
光吸収層５６によって、観察者８とは反対側（カメラ６側）からスクリーン５２に入射する光は遮蔽される。また、カメラ６が配置されている領域においては、カメラ６によって、観察者８とは反対側からスクリーン５２に入射する光は遮蔽される。そのため、映像光がない場合（黒表示の場合）、スクリーン５２は反対側からの環境光を透過しないので、投影表示装置５１は、良好な黒表示を行うことができる。また、投影表示装置５１はコントラストの高い表示を行うことができる。
光吸収層５６によって、観察者８とは反対側（カメラ６側）からスクリーン５２に入射する光は遮蔽される。また、カメラ６が配置されている領域においては、カメラ６によって、観察者８とは反対側からスクリーン５２に入射する光は遮蔽される。そのため、映像光がない場合（黒表示の場合）、スクリーン５２は反対側からの環境光を透過しないので、投影表示装置５１は、良好な黒表示を行うことができる。また、投影表示装置５１はコントラストの高い表示を行うことができる。
なお光吸収層５６がない場合、観察者８はスクリーンの向こうのカメラを視認することができてしまう。カメラが視認できることは、観察者８にとって、スクリーンに表示された映像に集中する妨げになる。
一方、本実施形態の投影表示装置５１では、光吸収層５６およびカメラ６によって光が吸収されるので、観察者８に対するカメラ６の視認性を下げることができる。すなわち、投影表示装置５１は、観察者８にカメラ６を視認できないようにすることができる。それゆえ、投影表示装置５１は、観察者８にカメラを意識させないアイコンタクトモニターとして利用することができる。
〔実施形態６〕
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、実施形態５の光吸収層と偏光層との間に波長板を設ける。
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、実施形態５の光吸収層と偏光層との間に波長板を設ける。
（投影表示装置６１の構成）
図８は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置６１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置６１は、スクリーン６２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。なお、カメラ６の筐体（レンズ以外の部分）は、反射において偏光状態を維持する材質（例えば金属）とすることができる。
図８は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置６１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置６１は、スクリーン６２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。なお、カメラ６の筐体（レンズ以外の部分）は、反射において偏光状態を維持する材質（例えば金属）とすることができる。
（スクリーン６２）
スクリーン６２は、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、偏光層５と、１／４波長板６６と、光吸収層５６とを備えている。１／４波長板は、偏光層５よりカメラ６側、かつ光吸収層５６より観察者８側に配置される。なお、ここでは光吸収層５６を設けたが、なくてもよい。
スクリーン６２は、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、偏光層５と、１／４波長板６６と、光吸収層５６とを備えている。１／４波長板は、偏光層５よりカメラ６側、かつ光吸収層５６より観察者８側に配置される。なお、ここでは光吸収層５６を設けたが、なくてもよい。
（１／４波長板６６）
１／４波長板６６（π／２位相差板）は、環境光または映像光の波長範囲の中心波長（またはＧに対応する波長λ２）または特定波長に対して１／４波長のずれ（π／２の位相差）を与える。１／４波長板６６の遅相軸は、偏光層５（偏光板）の透過軸に対して、４５°傾けられている。そのため、１／４波長板６６は、偏光層５を通過した垂直偏光を、円偏光に変換する。
１／４波長板６６（π／２位相差板）は、環境光または映像光の波長範囲の中心波長（またはＧに対応する波長λ２）または特定波長に対して１／４波長のずれ（π／２の位相差）を与える。１／４波長板６６の遅相軸は、偏光層５（偏光板）の透過軸に対して、４５°傾けられている。そのため、１／４波長板６６は、偏光層５を通過した垂直偏光を、円偏光に変換する。
（効果）
カメラ６に入射する光の一部は、カメラ６の筐体の表面で観察者８側に反射される。もしカメラ６によって反射された光が観察者８側に戻ると、カメラ６の領域とそれ以外の領域（吸収層５６が配置された領域）とで輝度差が生じ、観察者８は、カメラ６を視認することができてしまう。
カメラ６に入射する光の一部は、カメラ６の筐体の表面で観察者８側に反射される。もしカメラ６によって反射された光が観察者８側に戻ると、カメラ６の領域とそれ以外の領域（吸収層５６が配置された領域）とで輝度差が生じ、観察者８は、カメラ６を視認することができてしまう。
本実施形態では、観察者８側から入射され偏光層５を通過した環境光（垂直偏光）は、１／４波長板６６によって円偏光に変換される。カメラ６の筐体の反射においては、円偏光の偏光状態は維持される。カメラ６の筐体で反射された円偏光は、再度１／４波長板６６に入射する。再度入射した円偏光は、１／４波長板６６によって直線偏光（水平偏光）に変換される。このとき、１／４波長板６６を通過した光は、最初の垂直偏光から９０°偏光方向が変化した水平偏光に変換されている。そのため、１／４波長板６６を通過した水平偏光は、偏光層５によって遮断（吸収）される。
それゆえ、本実施形態の投影表示装置６１は、カメラ６による観察者８側への反射光を低減することができる。よって、投影表示装置６１は、観察者８に対するカメラの視認性を下げることができる。また、投影表示装置６１は、良好な黒表示および高いコントラストを実現することができる。
〔実施形態７〕
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、液晶によってスクリーンの透明／不透明を切り替える。
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、液晶によってスクリーンの透明／不透明を切り替える。
（投影表示装置７１の構成）
図９は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置７１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置７１は、スクリーン７２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図９は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置７１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置７１は、スクリーン７２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
（スクリーン７２）
スクリーン７２は、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層３と、第１偏光板７５（第１偏光層）と、液晶層７６と、第２偏光板７７（第２偏光層）とを備える。液晶層７６は、２つの偏光板（第１偏光板７５および第２偏光板７７）の間に配置される。さらに、スクリーン７２は、液晶層７６に対して設けられた電源７８を備える。
スクリーン７２は、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層３と、第１偏光板７５（第１偏光層）と、液晶層７６と、第２偏光板７７（第２偏光層）とを備える。液晶層７６は、２つの偏光板（第１偏光板７５および第２偏光板７７）の間に配置される。さらに、スクリーン７２は、液晶層７６に対して設けられた電源７８を備える。
（第１偏光板７５、液晶層７６、第２偏光板７７）
第１偏光板７５の吸収軸（透過軸に直交する軸）は、偏光散乱層３の散乱軸と平行である。第２偏光板７７の吸収軸は、第１偏光板７５の吸収軸と直交している。すなわち、第１偏光板７５と第２偏光板７７とは、クロスニコルの関係に配置されている。
第１偏光板７５の吸収軸（透過軸に直交する軸）は、偏光散乱層３の散乱軸と平行である。第２偏光板７７の吸収軸は、第１偏光板７５の吸収軸と直交している。すなわち、第１偏光板７５と第２偏光板７７とは、クロスニコルの関係に配置されている。
スクリーン７２は、電源７８によって液晶層７６の両端面に電圧を印加することができるように、構成されている。液晶層７６は、電圧印加／電圧無印加に応じて、通過する光の偏光方向を変化させる／変化させないが切り替えられる。電圧印加時に偏光方向を変化させるか、または電圧無印加時に偏光方向を変化させるかは、（すなわちノーマリブラックかノーマリホワイトかは）任意に設定することができる。液晶層は、ガラスに挟まれたセル構造でも、フィルム構造でもどちらでもよい。
（効果）
図１０は、電圧印加／電圧無印加に対応したスクリーン７２の透過状態を示す概略図である。図１０では、各層の散乱軸および吸収軸が図示されている。ここで、縦向きの矢印は水平偏光と同じ向きを、横向きの矢印は垂直偏光と同じ向きを示す。
図１０は、電圧印加／電圧無印加に対応したスクリーン７２の透過状態を示す概略図である。図１０では、各層の散乱軸および吸収軸が図示されている。ここで、縦向きの矢印は水平偏光と同じ向きを、横向きの矢印は垂直偏光と同じ向きを示す。
図１０の（ａ）では、液晶層７６は、光の偏光方向を変化させない第１状態にある。この場合、観察者８側からスクリーン７２に入射した垂直偏光（環境光の一部）は、第１偏光板７５を通過するが、第２偏光板７７によって遮断される。映像光（水平偏光）は、第１偏光板７５によって遮断される。そのため、カメラ６には光が到達しないので、この場合、カメラ６での撮像をＯＦＦにする。また、観察者８とは反対側から入射する環境光も、第２偏光板７７および第１偏光板７５によって遮断される。そのため、第１状態においては、スクリーン７２は、高いＯＤ値（光学濃度）を得ることができる、すなわち高いコントラストで良好な黒表示を行うことができる。
図１０の（ｂ）では、液晶層７６は、光の偏光方向を９０°変化させる第２状態にある。この場合、観察者８側からスクリーン７２に入射した垂直偏光（環境光の一部）は、第１偏光板７５を通過し、液晶層７６によって水平偏光に変換され、第２偏光板７７を通過する。同様に、観察者８とは反対側から入射する環境光の一部（水平偏光）も、第２偏光板７７を透過し、液晶層７６によって垂直偏光に変換され、第１偏光板７５を透過する。そのため、第２状態においては、スクリーン７２は透明スクリーンとして機能する。また、カメラ６の撮像をＯＮにし、カメラ６で被写体の撮像を行うことができる。
このように、投影表示装置７１は、映像光の表示におけるコントラストを重視する第１状態と、カメラ６による撮像および透明スクリーンの機能を有効にする第２状態とを切り替えるハイブリッド表示を行うことができる。
なお、以上では２つの偏光板（第１偏光板７５および第２偏光板７７）をクロスニコルに配置した場合について説明したが、パラレルニコルに配置した場合でも同様の効果が得られる。パラレルニコルに配置した場合、電圧印加／電圧無印加と第１状態／第２状態との関係が逆になるだけである。
図１１は、電圧印加／電圧無印加に対応したスクリーン７２ａの透過状態を示す概略図である。スクリーン７２ａでは、スクリーン７２と異なり、第１偏光板７５および第２偏光板７７がパラレルニコルに配置されている。
図１１の（ａ）では、液晶層７６は、光の偏光方向を変化させない第１状態にある。この場合、観察者８側からスクリーン７２に入射した垂直偏光（環境光の一部）は、第１偏光板７５および第２偏光板７７を通過する。同様に、観察者８とは反対側から入射する環境光の一部（垂直偏光）も、第２偏光板７７および第１偏光板７５を透過する。そのため、第１状態においては、スクリーン７２は透明スクリーンとして機能する。また、カメラ６の撮像をＯＮにし、カメラ６で被写体の撮像を行うことができる。
図１１の（ｂ）では、液晶層７６は、光の偏光方向を９０°変化させる第２状態にある。この場合、観察者８側からスクリーン７２に入射した垂直偏光（環境光の一部）は、第１偏光板７５を通過するが、液晶層７６によって水平偏光に変換され、第２偏光板７７によって遮断される。映像光（水平偏光）は、第１偏光板７５によって遮断される。そのため、カメラ６には光が到達しないので、この場合、カメラ６での撮像をＯＦＦにする。また、観察者８とは反対側から入射する環境光も、第２偏光板７７および第１偏光板７５によって遮断される。そのため、第２状態においては、スクリーン７２は、高いＯＤ値（光学濃度）を得ることができる、すなわち高いコントラストで良好な黒表示を行うことができる。
なお、図１０および図１１に示す場合において、第１偏光板７５の吸収軸を偏光散乱層３の散乱軸とは異なる（直交する）方向に配置することもできる。ただし、映像光がカメラ６に到達しないよう、この場合、第１偏光板７５におけるカメラ６に対応する領域においては、部分的に吸収軸が散乱軸と一致するように構成する。このように構成しても、コントラストを重視した状態と撮像を有効にする状態とを切り替えることができる。
〔実施形態８〕
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、実施形態７の液晶の代わりに、１／２波長板を配置する。
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、実施形態７の液晶の代わりに、１／２波長板を配置する。
（投影表示装置８１の構成）
図１２は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置８１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置８１は、スクリーン８２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図１２は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置８１の概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置８１は、スクリーン８２、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
（スクリーン８２）
スクリーン８２は、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層３と、第１偏光板７５（偏光層）と、１／２波長板８６と、第２偏光板７７とを備える。１／２波長板８６は、２つの偏光板（第１偏光板７５および第２偏光板７７）の間に配置される。１／２波長板８６は、第１偏光板７５および第２偏光板７７に対して回転可能に、支持されている。また、スクリーン８２は、第１偏光板７５（偏光層）および第２偏光板７７に対して１／２波長板８６を回転させる回転機構８８を備える。第１偏光板７５の透過軸は垂直方向に一致し、第２偏光板７７の透過軸は水平方向に一致する。第１偏光板７５および第２偏光板７７は、互いにクロスニコルに配置されているが、これに限らず、パラレルニコルに配置されてもよい。
スクリーン８２は、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層３と、第１偏光板７５（偏光層）と、１／２波長板８６と、第２偏光板７７とを備える。１／２波長板８６は、２つの偏光板（第１偏光板７５および第２偏光板７７）の間に配置される。１／２波長板８６は、第１偏光板７５および第２偏光板７７に対して回転可能に、支持されている。また、スクリーン８２は、第１偏光板７５（偏光層）および第２偏光板７７に対して１／２波長板８６を回転させる回転機構８８を備える。第１偏光板７５の透過軸は垂直方向に一致し、第２偏光板７７の透過軸は水平方向に一致する。第１偏光板７５および第２偏光板７７は、互いにクロスニコルに配置されているが、これに限らず、パラレルニコルに配置されてもよい。
（１／２波長板８６）
１／２波長板８６（π位相差板）は、環境光または映像光の波長範囲の中心波長（またはＧに対応する波長λ２）または特定波長に対して１／２波長のずれ（πの位相差）を与える。１／２波長板８６の高速軸は、第１偏光板７５の透過軸に対して少なくとも０°から４５°の角度範囲において回転可能である。
１／２波長板８６（π位相差板）は、環境光または映像光の波長範囲の中心波長（またはＧに対応する波長λ２）または特定波長に対して１／２波長のずれ（πの位相差）を与える。１／２波長板８６の高速軸は、第１偏光板７５の透過軸に対して少なくとも０°から４５°の角度範囲において回転可能である。
第１状態において、１／２波長板８６の高速軸が第１偏光板７５の透過軸と一致している。第２状態において、１／２波長板８６の高速軸が第１偏光板７５の透過軸に対して４５°傾いている。第１状態と第２状態とは、回転機構８８によって切り替えることができる。
（効果）
第１状態においては、第１偏光板７５を通過した偏光の偏光方向は、１／２波長板８６を通過しても変化しない。そのため、第１偏光板７５を通過した垂直偏光（環境光の一部）は、第２偏光板７７によって遮断される。観察者８とは反対側からスクリーン８２に入射する光についても同様である。それゆえ、第１状態においては、スクリーン８２は、高いＯＤ値を得ることができる、すなわち高いコントラストで良好な黒表示を行うことができる。
第１状態においては、第１偏光板７５を通過した偏光の偏光方向は、１／２波長板８６を通過しても変化しない。そのため、第１偏光板７５を通過した垂直偏光（環境光の一部）は、第２偏光板７７によって遮断される。観察者８とは反対側からスクリーン８２に入射する光についても同様である。それゆえ、第１状態においては、スクリーン８２は、高いＯＤ値を得ることができる、すなわち高いコントラストで良好な黒表示を行うことができる。
一方、第２状態においては、第１偏光板７５を通過した偏光の偏光方向は、１／２波長板８６によって９０°変化する。そのため、第１偏光板７５を通過した垂直偏光は、１／２波長板８６によって水平偏光に変換され、第２偏光板７７を通過する。観察者８とは反対側からスクリーン８２に入射する光についても同様である。それゆえ、第２状態においては、スクリーン８２は透明スクリーンとして機能する。また、カメラ６の撮像をＯＮにし、カメラ６で被写体の撮像を行うことができる。いずれの状態においても、映像光は第１偏光板７５によって遮断され、カメラ６には到達しない。
本実施形態の投影表示装置８１では、映像光の表示におけるコントラストを重視する第１状態と、カメラ６による撮像および透明スクリーンの機能を有効にする第２状態とを、回転機構８８によって切り替えることができる。
〔実施形態９〕
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。以下では、上述の実施形態を組み合わせた構成について説明する。
本発明のさらに他の実施形態について以下に説明する。以下では、上述の実施形態を組み合わせた構成について説明する。
図１３は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置９１ａの概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置９１ａは、実施形態１、７を組合わせたものに対応する。投影表示装置９１ａは、スクリーン９２ａ、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
スクリーン９２ａは、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、第１偏光板７５（偏光層）と、液晶層７６と、第２偏光板７７とを備える。さらに、スクリーン７２は、液晶層７６に対して設けられた電源（図示せず）を備える。ここで、液晶層７６および電源は、それぞれ１／２波長板８６および回転機構に置き換えられてもよい。
投影表示装置９１ａでは、ホログラムフィルム４によって映像光が反射されるので、光利用効率を向上することができる。また、液晶層７６の駆動によって映像光の表示におけるコントラストを重視する第１状態と、カメラ６による撮像および透明スクリーンの機能を有効にする第２状態とを切り替えることができる。
〔実施形態１０〕
図１４は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置９１ｂの概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置９１ｂは、実施形態２、７を組合わせたものに対応する。投影表示装置９１ｂは、スクリーン９２ｂ、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図１４は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置９１ｂの概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置９１ｂは、実施形態２、７を組合わせたものに対応する。投影表示装置９１ｂは、スクリーン９２ｂ、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
スクリーン９２ｂは、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層３と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、第１偏光板７５（偏光層）と、液晶層７６と、第２偏光板７７とを備える。さらに、スクリーン９２ｂは、液晶層７６に対して設けられた電源（図示せず）を備える。ここで、液晶層７６および電源は、それぞれ１／２波長板８６および回転機構に置き換えられてもよい。
投影表示装置９１ｂでは、偏光選択性誘電体ミラー２４によって映像光が反射されるので、光利用効率を向上することができる。また、液晶層７６の駆動によって映像光の表示におけるコントラストを重視する第１状態と、カメラ６による撮像および透明スクリーンの機能を有効にする第２状態とを切り替えることができる。
〔実施形態１１〕
図１５は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置９１ｃの概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置９１ｃは、実施形態３、７を組合わせたものに対応する。投影表示装置９１ｃは、スクリーン９２ｃ、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図１５は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置９１ｃの概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置９１ｃは、実施形態３、７を組合わせたものに対応する。投影表示装置９１ｃは、スクリーン９２ｃ、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
スクリーン９２ｃは、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、第１偏光板７５（偏光層）と、液晶層７６と、第２偏光板７７とを備える。さらに、スクリーン９２ｃは、液晶層７６に対して設けられた電源（図示せず）を備える。ここで、液晶層７６および電源は、それぞれ１／２波長板８６および回転機構に置き換えられてもよい。
投影表示装置９１ｃでは、ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４によって映像光が反射されるので、光利用効率を向上し、かつ視野角を拡大することができる。また、液晶層７６の駆動によって映像光の表示におけるコントラストを重視する第１状態と、カメラ６による撮像および透明スクリーンの機能を有効にする第２状態とを切り替えることができる。
〔実施形態１２〕
図１６は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置９１ｄの概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置９１ｄは、実施形態４、７を組合わせたものに対応する。投影表示装置９１ｄは、スクリーン９２ｄ、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
図１６は、本実施形態に係る反射型の投影表示装置９１ｄの概略構成を示す断面図である。反射型の投影表示装置９１ｄは、実施形態４、７を組合わせたものに対応する。投影表示装置９１ｄは、スクリーン９２ｄ、カメラ６およびプロジェクター７を備える。
スクリーン９２ｄは、観察者８側から以下の順に積層された、偏光散乱層４３と、ホログラムフィルム４と、偏光選択性誘電体ミラー２４と、第１偏光板７５（偏光層）と、液晶層７６と、第２偏光板７７とを備える。さらに、スクリーン９２ｄは、液晶層７６に対して設けられた電源（図示せず）を備える。ここで、液晶層７６および電源は、それぞれ１／２波長板８６および回転機構に置き換えられてもよい。
投影表示装置９１ｄでは、偏光散乱層４３のレンチキュラーレンズ４３ａによってより効率的に映像光を散乱させることができる。また、ホログラムフィルム４および偏光選択性誘電体ミラー２４によって映像光が反射されるので、光利用効率を向上し、かつ視野角を拡大することができる。また、液晶層７６の駆動によって映像光の表示におけるコントラストを重視する第１状態と、カメラ６による撮像および透明スクリーンの機能を有効にする第２状態とを切り替えることができる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るスクリーンは、投影される第１偏光方向の映像光を反射するスクリーンであって、上記第１偏光方向の偏光を散乱する偏光散乱層（３、４３）と、上記第１偏光方向の偏光を遮断し、上記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の偏光を通過させる偏光層（５、７５）と、上記偏光散乱層と上記偏光層との間に配置される反射層（４、２４）とを備え、上記反射層は、上記映像光を選択的に反射するように、波長または偏光方向に応じて光を反射する。
本発明の態様１に係るスクリーンは、投影される第１偏光方向の映像光を反射するスクリーンであって、上記第１偏光方向の偏光を散乱する偏光散乱層（３、４３）と、上記第１偏光方向の偏光を遮断し、上記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の偏光を通過させる偏光層（５、７５）と、上記偏光散乱層と上記偏光層との間に配置される反射層（４、２４）とを備え、上記反射層は、上記映像光を選択的に反射するように、波長または偏光方向に応じて光を反射する。
上記の構成によれば、偏光散乱層を通過した映像光を、反射層が偏光散乱層側に反射する。これにより、偏光散乱層は、外部から入射した映像光および反射層で反射された映像光を散乱する。それゆえ、映像光の光利用効率を向上することができる。映像光の光利用効率が高くなるため、ひいてはスクリーンは良好な表示を行うことができる、または、投影装置の光量を低減することができることにつながる。また、偏光層は、反射層を透過した第１偏光方向の偏光（映像光）を遮断し、第２偏光方向の偏光を通過させる。そのため、スクリーンは、環境光の一部を透過させることができる。
本発明の態様２に係るスクリーンでは、上記態様１において、上記反射層は、波長に応じて選択的に光を反射する反射型ホログラム（４）であってもよい。
上記の構成によれば、反射型ホログラムによって映像光に使用されている波長を選択的に反射（回折）することができる。それゆえ、偏光散乱層側に反射される映像光以外の光の割合を少なくすることができる。よって、映像の表示品位を向上することができる。
本発明の態様３に係るスクリーンでは、上記態様１において、上記反射層は、偏光方向に応じて選択的に光を反射する偏光選択性ミラー（２４）であってもよい。
上記の構成によれば、偏光選択性ミラーによって、偏光した映像光を選択的に反射することができる。偏光選択性ミラーは、上記第１偏光方向の偏光を反射し、上記第２偏光方向の偏光を通過させる。
本発明の態様４に係るスクリーンでは、上記態様１から３において、上記偏光散乱層は、上記第２偏光方向の偏光より、上記第１偏光方向の偏光をより大きく屈折させる偏光選択性を有するレンズ形状体を含む構成であってもよい。
本発明の態様５に係る表示撮像装置（投影表示装置）は、上記態様１から４のスクリーンと、上記スクリーンに隣接するように、上記スクリーンの上記偏光層側に設けられる撮像装置（カメラ６）とを備え、上記スクリーンは、上記反射層より上記撮像装置側に光吸収層を備え、上記光吸収層は、上記撮像装置が配置されていない領域に配置される構成であってもよい。
上記の構成によれば、光吸収層によって環境光を吸収することができるので、高いコントラストで良好な黒表示を行うことができる。また、観察者に対する撮像装置の視認性を下げることができる。また、撮像装置がスクリーンに隣接しているので、偏光散乱層によって第２偏光方向の光に微小な散乱が生じた場合でも、散乱が撮像に与える影響を小さくすることができる。
本発明の態様６に係る表示撮像装置は、上記態様１から４のスクリーンと、上記スクリーンの上記偏光層側に設けられる撮像装置とを備え、上記スクリーンは、上記偏光層より上記撮像装置側に、１／４波長板を備える構成であってもよい。
上記の構成によれば、１／４波長板によって、撮像装置によって反射された光が偏光層を通過しないように、光の偏光状態が変換される。それゆえ、撮像装置によって反射された光が観察者に視認されることを防ぐことができる。
本発明の態様７に係る表示撮像装置では、上記態様６において、上記撮像装置の筐体は、反射において偏光状態を維持する材質であってもよい。
本発明の態様８に係るスクリーンは、上記態様１から４において、上記偏光層を第１偏光層として、上記第１偏光層より観察者側に配置される第２偏光層と、上記第１偏光層と上記第２偏光層との間に配置される偏光変換層とを備え、上記偏光変換層は、通過する偏光の偏光方向を変化させない第１状態と、通過する偏光の偏光方向を変化させる第２状態とを切り替え可能である構成であってもよい。
上記の構成によれば、第１偏光層を通過した偏光の偏光方向を、偏光変換層によって第２偏光層を通過しない偏光方向にすれば、スクリーンは環境光を透過しない状態になる。そのため、スクリーンは、高いコントラストで良好な黒表示を行うことができる。一方、第１偏光層を通過した偏光の偏光方向を、偏光変換層によって第２偏光層を通過する偏光方向にすれば、スクリーンは環境光の一部を透過する状態になる。そのため、スクリーンは、透明スクリーンとして利用することができる。
本発明の態様９に係るスクリーンは、上記態様８において、上記偏光変換層は液晶層または１／２波長板である構成であってもよい。
本発明の態様１０に係る表示撮像装置は、上記態様１から４、８、９のスクリーンと、上記スクリーンの上記偏光層側に設けられる撮像装置と、上記スクリーンに上記第１偏光方向に偏光した映像光を投影する投影装置とを備える構成であってもよい。
本発明の態様１１に係る表示撮像装置は、上記態様５～７、１０において、上記投影装置は、光源としてレーザ光源を用いる構成であってもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、スクリーン、表示撮像装置に利用することができる。
１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１ａ～９１ｄ 投影表示装置（表示撮像装置）
２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、７２ａ、８２、９２ａ～９２ｄ スクリーン
３、４３ 偏光散乱層
４ ホログラムフィルム（反射型ホログラム）
５ 偏光層
６ カメラ（撮像装置）
７ プロジェクター（投影装置）
８ 観察者
９ 接着剤
１０ 基材
１１ 散乱性微粒子
２４ 偏光選択性誘電体ミラー（偏光選択性ミラー）
４３ａ レンチキュラーレンズ（レンズ形状体）
５６ 光吸収層
６６ １／４波長板
７５ 第１偏光板（第１偏光層）
７６ 液晶層
７７ 第２偏光板（第２偏光層）
７８ 電源
８６ １／２波長板
８８ 回転機構
２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、７２ａ、８２、９２ａ～９２ｄ スクリーン
３、４３ 偏光散乱層
４ ホログラムフィルム（反射型ホログラム）
５ 偏光層
６ カメラ（撮像装置）
７ プロジェクター（投影装置）
８ 観察者
９ 接着剤
１０ 基材
１１ 散乱性微粒子
２４ 偏光選択性誘電体ミラー（偏光選択性ミラー）
４３ａ レンチキュラーレンズ（レンズ形状体）
５６ 光吸収層
６６ １／４波長板
７５ 第１偏光板（第１偏光層）
７６ 液晶層
７７ 第２偏光板（第２偏光層）
７８ 電源
８６ １／２波長板
８８ 回転機構
Claims (5)
- 投影される第１偏光方向の映像光を反射するスクリーンであって、
上記第１偏光方向の偏光を散乱する偏光散乱層と、
上記第１偏光方向の偏光を遮断し、上記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の偏光を通過させる偏光層と、
上記偏光散乱層と上記偏光層との間に配置される反射層とを備え、
上記反射層は、上記映像光を選択的に反射するように、波長または偏光方向に応じて光を反射することを特徴とするスクリーン。 - 上記反射層は、波長に応じて選択的に光を反射する反射型ホログラムであることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
- 上記反射層は、偏光方向に応じて選択的に光を反射する偏光選択性ミラーであることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
- 請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリーンと、
上記スクリーンに隣接するように、上記スクリーンの上記偏光層側に設けられる撮像装置とを備え、
上記スクリーンは、上記反射層より上記撮像装置側に光吸収層を備え、
上記光吸収層は、上記撮像装置が配置されていない領域に配置されることを特徴とする表示撮像装置。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリーンと、
上記スクリーンの上記偏光層側に設けられる撮像装置とを備え、
上記スクリーンは、上記偏光層より上記撮像装置側に、１／４波長板を備えることを特徴とする表示撮像装置。
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