スクリーン及び投射システム
【課題】異なる位置から当該スクリーンを観察する観察者に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示可能にするスクリーン及び投射システムを提供する。
【解決手段】複数の反射部のうち第１部分によって第１の偏光状態の成分に対応する第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分によって第２の偏光状態の成分に対応する第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、第１方向側に位置する第１の観察者Ｒ１に対しては、第１投射光ＬＡに対応する画像を提供でき、第２方向側に位置する第２の観察者Ｌ１に対しては、第２投射光ＬＢに対応する画像を提供できる。
【解決手段】複数の反射部のうち第１部分によって第１の偏光状態の成分に対応する第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分によって第２の偏光状態の成分に対応する第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、第１方向側に位置する第１の観察者Ｒ１に対しては、第１投射光ＬＡに対応する画像を提供でき、第２方向側に位置する第２の観察者Ｌ１に対しては、第２投射光ＬＢに対応する画像を提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター等の画像投射装置からの投射光を反射して投影画像を映し出すスクリーン及び投射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、投影画像を反射させる反射スクリーンとして、スクリーン基板上に多数の凹形状又は凸形状の単位形状部を規則的に配置させるものが知られている（特許文献１参照）。なお、このスクリーンは、投射光のロスを抑えつつ、外光を効率よく遮断してコントラストの高い画像を得られるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スクリーン上に投射される画像について、異なる位置から当該スクリーンを観察する観察者に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示させたい、という要請がある。上記特許文献１のようなスクリーンでは、コントラストの高い画像を提供することは可能ではあるが、上記のような要請には必ずしも対応できるとは限らない。
【０００５】
そこで、本発明は、異なる位置から当該スクリーンを観察する観察者に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示可能にするスクリーン及び投射システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るスクリーンは、（ａ）基準面に沿って曲面をそれぞれ含む複数の立体的形状を有するスクリーン基板と、（ｂ）複数の立体的形状の各曲面上にそれぞれ形成されるとともに投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第１方向に射出させる第１部分と、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第２方向に射出させる第２部分とをそれぞれ有する複数の反射部とを備える。
【０００７】
上記スクリーンでは、複数の反射部のうち第１部分によって第１の偏光状態の成分が選択的に第１方向に射出され、第２部分によって第２の偏光状態の成分が選択的に第２方向に射出されるので、第１方向側に位置する第１の観察者に対しては、第１の偏光状態の成分に対応する画像を提供でき、第２方向側に位置する第２の観察者に対しては、第２の偏光状態の成分に対応する画像を提供できる。つまり、異なる位置でスクリーンを観察する観察者に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【０００８】
本発明の第１の側面では、第１部分は、複数の立体的形状の光入射側に形成され、投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第１の反射型偏光部材を有し、第２部分は、複数の立体的形状の光入射側に形成され、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第２の反射型偏光部材を有する。この場合、立体的形状の上方に２種類の反射型偏光部材を領域分割して形成することで、投射光を第１方向に進む画像光と第２方向に進む画像光とに確実に分離できる。また、この場合、第１及び第２部分が反射型偏光部材を有することで、第１及び第２部分の構造を比較的簡易にできる。
【０００９】
本発明の第２の側面では、第１及び第２部分は、複数の立体的形状の表面に形成され、投射光を反射する反射ミラー層を有し、第１部分は、反射ミラー層の光入射側に形成され、投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分を反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第１の透過吸収型偏光部材を有し、第２部分は、反射ミラー層の光入射側に形成され、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分を反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第２の透過吸収型偏光部材を有する。この場合、立体的形状の表面上に形成された反射ミラーの上方に２種類の透過吸収型偏光部材を領域分割して形成することで、投射光を第１方向に進む画像光と第２方向に進む画像光とに確実に分離できる。また、この場合、第１及び第２部分において、透過吸収型偏光部材により投射光の取捨選択がなされ、反射ミラー層により選択された投射光を進むべき方向に折り返すので、投射光の分離が効率的に行われる。
【００１０】
本発明の第３の側面では、第１及び第２部分は、複数の立体的形状の表面に形成され、第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過する偏光反射層を有し、第１部分は、偏光反射層の光入射側に形成され、投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分を偏光状態を保って通過させる通過部を有し、第２部分は、偏光反射層の光入射側に形成され、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分を第１の偏光状態に変化させる位相差部を有する。この場合、立体的形状の表面上に形成された偏光反射層の上方に通過部と位相差部とを領域分割して形成することで、投射光を第１方向に進む画像光と第２方向に進む画像光とに確実に分離できる。また、この場合、例えば第１部分の通過部と第２部分の位相差部とを一枚の板状の位相差板で構成でき、第１及び第２部分を比較的簡易に作製可能である。
【００１１】
本発明の具体的な側面では、複数の立体的形状において、各曲面の形状は、球面状の凹部又は凸部である。この場合、複数の立体的形状の形成が容易になり、各曲面の曲率に応じた発散度で画像光を射出させることができる。
【００１２】
本発明の別の側面では、複数の立体的形状において、第１部分と第２部分との比率は、当該各立体的形状のスクリーン基板の基準面上における位置に応じて異なる。この場合、スクリーン基板上の位置に応じて入射角が異なる場合にも適切な方向に画像光を射出させることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、スクリーン基板の中央側に位置する立体的形状ほど第１部分と第２部分との比率の偏りが少なく、周辺側に位置する立体的形状ほど当該比率の偏りが多い。この場合、スクリーン基板の周辺側で入射角が大きくなることに対応して、適切な方向に画像光を射出させることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、複数の立体的形状のうち隣接する一対の立体的形状間の間隔は、スクリーン基板の中央側から周辺側に向かって拡がっていく。この場合、スクリーン基板の周辺側で入射角が大きくなることに対応して、立体的形状の密度を調整して、画像光のロスを低減できる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、スクリーン基板の長手方向について中央側から一端側の方向の成分を含む方向を第１方向とし、スクリーン基板の長手方向について中央側から他端側の方向の成分を含む方向を第２方向とする。この場合、スクリーン基板の長手方向に関して投射光を分離できる。
【００１６】
本発明の第１の投射システムは、上述のスクリーンと、第１の偏光状態の投射光と第２の偏光状態の投射光とを、時分割でスクリーン上に投射する画像投射装置とを備える。この投射システムでは、立体的形状の上方に２種類の反射型偏光部材を領域分割して形成したスクリーンを用い、投射光を時分割で切り替える画像投射装置により、スクリーンの第１方向側に位置する第１の観察者と、スクリーンの第２方向側に位置する第２の観察者とに対して異なる画像を提供できる。
【００１７】
本発明の第２の投射システムは、上述のスクリーンと、第１の偏光状態の投射光と第２の偏光状態の投射光とをスクリーン上に重畳した状態で投射する画像投射装置と、を備える。この投射システムでは、立体的形状の上方に２種類の反射型偏光部材を領域分割して形成したスクリーンを用い、当該スクリーン上に第１の偏光状態の投射光と第２の偏光状態の投射光とを重ねて投射する画像投射装置により、スクリーンの第１方向側に位置する第１の観察者と、スクリーンの第２方向側に位置する第２の観察者とに対して異なる画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るスクリーン及び投射システムについて概念的に説明する平面図である。
【図２】（Ａ）は、スクリーン等を説明する正面図であり、（Ｂ）は、その中央部の微細構造を拡大した斜視図であり、（Ｃ）は、１つの立体的形状を説明する正面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、投射光のうちスクリーンの中央側に入射する第１及び第２の偏光状態の各成分についての光路を説明するための断面図である。
【図４】投射光のうちスクリーンの周辺側に入射する第１及び第２の偏光成分の光路を説明する断面図である。
【図５】スクリーンの周辺部に入射する投射光の反射を説明する図である。
【図６】第２実施形態に係るスクリーンについて概念的に説明する断面図である。
【図７】第３実施形態に係るスクリーンについて概念的に説明する断面図である。
【図８】第４実施形態に係るスクリーンについて概念的に説明する断面図である。
【図９】第５実施形態に係る投射システムについて概念的に説明する背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るスクリーン及びスクリーンを含む投射システムについて説明する。
【００２０】
〔Ａ．投射システムの構造〕
図１に示すように、本実施形態の投射システム１００は、プロジェクター５０と、スクリーン１０とを備える。
【００２１】
プロジェクター５０は、投射光ＰＰとして、図中に概念的に示すように、時分割で第１の偏光状態の第１投射光ＬＡと第２の偏光状態の第２投射光ＬＢとを交互に射出する。プロジェクター５０としては、時分割で投射画像を切換可能であればよく、液晶型のプロジェクターのほか種々の方式のものを採用できる。
【００２２】
スクリーン１０は、ＸＹ面に平行に延びており、図２（Ａ）に示すように、Ｘ方向すなわち水平方向を長手方向とし、Ｙ方向すなわち垂直方向を短手方向とする横長の長方形状を有する。スクリーン１０は、その前方側すなわち＋Ｚ側に設置されたプロジェクター５０からの投射光ＰＰを、前方側すなわち＋Ｚ側に反射光として射出させる反射型スクリーンである。つまり、プロジェクター５０からの投射光ＰＰがスクリーン１０の前面１０ａに投射され、前面１０ａ上に全体に亘って形成された微細凹凸構造ＦＳによって折り返されるように前方側に反射されることにより、画像投影がなされる。なお、前面１０ａ上の微細凹凸構造ＦＳについては、その光学的な設計により、スクリーン１０に向かって右側にいる第１の観察者Ｒ１に提供される画像と、スクリーン１０に向かって左側にいる第２の観察者Ｌ１に提供される画像とを異なるものにできるようになっている。すなわち、図１に示すように、スクリーン１０の横方向に関して中心軸ＣＸよりも＋Ｘ側にいる第１の観察者Ｒ１に対しては、投射光ＰＰのうち第１投射光ＬＡに対応する反射光ＬＲが射出され、中心軸ＣＸよりも−Ｘ側にいる第２の観察者Ｌ１に対しては、投射光ＰＰのうち第２投射光ＬＢに対応する反射光ＬＬが射出される。ここで、スクリーン１０の前面１０ａが全体として延びるＸＹ面は、微細凹凸構造ＦＳやこれに入射する投射光ＰＰにとっての基準面となっている。
【００２３】
なお、図２（Ａ）に示すように、プロジェクター５０は、例えば天吊り状態で高い位置に設置されており、プロジェクター５０のＺ方向に平行な光軸ＬＸは、スクリーン１０の上側に延びる延長平面において、スクリーン１０の長手方向に関する中心軸ＣＸと交差している。つまり、プロジェクター５０からの投射光ＰＰは、中心軸ＣＸを挟んで左右のＸ方向に関して対称な状態で投射されており、上下のＹ方向に関しては非対称な状態で投射されている。
【００２４】
〔Ｂ．スクリーンの構造〕
以下、図２（Ａ）、２（Ｂ）、３（Ａ）及び３（Ｂ）を参照して、スクリーン１０の構造について説明する。
【００２５】
まず、図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すように、スクリーン１０の前面１０ａには、微細凹凸構造ＦＳとして、球面状の凹部である多数の立体的形状２が形成されており、各立体的形状２の表面上には、これを覆う薄い層状の反射部３が形成されている。
【００２６】
図２（Ａ）中の部分拡大図に示すように、スクリーン１０の中央側の領域ＰＤ０において、各立体的形状２は、それぞれ正面視において略六角形となっており、立体的形状２間には平坦部分が生じないものとなっている。具体的に説明すると、破線で示すように、設計上の仮想的な円ＣＲに対応して半球状の凹面が形成されることで、多数の立体的形状２が形成されている。この際、円ＣＲは、互いに重なり合うように配列されている。つまり、例えばＸ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ１は、仮想的な円ＣＲの直径ｒよりも小さくなっているので、各立体的形状２は、六角形等の多角形の輪郭を有し、立体的形状２間には平坦部分が生じないものとなっている。なお、各立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ１は、Ｘ方向に延び±Ｙ方向に隣接する一対の列間で多少の差を設けてあり、列上の位置によっては各立体的形状２が六角形の輪郭を有しない場合も生じるものとなっている。
【００２７】
一方、スクリーン１０の周辺側の領域ＰＤ１において、各立体的形状２は、それぞれ正面視において略円形となっており、立体的形状２間に隙間状の平坦部分が生じている。この場合、設計上の仮想的な円ＣＲは、互いに殆ど重なり合わないように配列されている。つまり、Ｘ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ２は、仮想的な円ＣＲの直径ｒと同程度になっている。また、各立体的形状２については、上記のほか、種々の他の形状にすることができ、例えば周辺部のものについては長穴としてもよい。また、形状を変えることで、周辺部においても平坦部分が生じないようにしてもよい。
【００２８】
以上は局所的な説明であったが、スクリーン１０の右半分において、Ｘ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ２は、中心軸ＣＸから＋Ｘ方向に離れるほど大きくなる傾向を有するとともに立体的形状２が深くなっている。これにより、詳細は後述するが、中心軸ＣＸから＋Ｘ方向に離れて配置された立体的形状２及び反射部３に入射した投射光ＰＰを−Ｘ側にいる第２の観察者Ｌ１に向けて反射しやすくなり、第２投射光ＬＢに対応する反射光ＬＬを少ないムラで観察することができる。
【００２９】
スクリーン１０の左半分においても、Ｘ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ２は、中心軸ＣＸから−Ｘ方向に離れるほど大きくなるとともに立体的形状２が深くなる傾向を有している。これにより、詳細は後述するが、中心軸ＣＸから−Ｘ方向に離れて配置された立体的形状２に入射した投射光ＰＰを＋Ｘ側にいる第１の観察者Ｒ１に向けて反射しやすくなり、第１投射光ＬＡに対応する反射光ＬＲを少ないムラで観察することができる。
【００３０】
各立体的形状２上に形成された反射部３は、第１部分３ａと第２部分３ｂとに領域的に分割される（図２（Ｃ）参照）。左側の第１部分３ａは、図１の第１の観察者Ｒ１側のいる第１方向（具体的にはスクリーン１０に向かって右側に傾斜した方向）に向けて投射光ＰＰを反射し、右側の第２部分３ｂは、第２の観察者Ｌ１側のいる第２方向（具体的にはスクリーン１０に向かって左側に傾斜した方向）に向けて投射光ＰＰを反射する。これら第１及び第２部分３ａ，３ｂとは、特性の異なる反射型偏光素子になっており、詳細は後述するが、入射する投射光ＰＰの偏光状態に応じて受動的であるが反射の有無を相補的に切り替える。
【００３１】
以下、スクリーン１０の断面的な構造について説明する。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、図１のスクリーン１０の中央側すなわち中心軸ＣＸに近い領域ＰＤ０における断面構造を示している。
【００３２】
図示のように、スクリーン１０は、スクリーン基板１の表面上に多数の凹部として多数の立体的形状２の表面２ａ上に反射部３を層状に形成したものとなっている。つまり、反射部３は、各立体的形状２の表面２ａに沿った部分的な球殻形状を有するものとなっている。ここで、スクリーン基板１は、光吸収性の樹脂材料等で形成されている。
【００３３】
反射部３のうち第１部分３ａは、第１の反射型偏光部材である第１の偏光層Ｄ１で構成される。第１の偏光層Ｄ１は、入射した投射光ＰＰのうち第１の偏光状態の成分（第１投射光ＬＡ）を反射するとともに、他の成分である第２の偏光状態の成分（第２投射光ＬＢ）を透過させ又は吸収する。具体的には、第１の偏光層Ｄ１は、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡのみを反射し、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢを殆ど吸収する。なお、第１の偏光層Ｄ１で反射又は吸収されることなくこれを通過した投射光ＰＰは、スクリーン基板１に吸収される。第２部分３ｂは、第２の反射型偏光部材である第２の偏光層Ｄ２で構成される。第２の偏光層Ｄ２は、入射した投射光ＰＰのうち第２の偏光状態の成分（第２投射光ＬＢ）を反射するとともに、他の成分である第１の偏光状態の成分（第１投射光ＬＡ）を透過させ又は吸収する。具体的には、第２の偏光層Ｄ２は、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢのみを反射し、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡを殆ど吸収する。なお、第２の偏光層Ｄ２で反射又は吸収されることなくこれを通過した投射光ＰＰは、スクリーン基板１に吸収される。
【００３４】
第１の偏光層Ｄ１と第２の偏光層Ｄ２とは、例えば有機材料等で形成される。この場合、スクリーン１０上の第１部分３ａと第２部分３ｂとに対応する多数の小領域において第１の偏光層Ｄ１と第２の偏光層Ｄ２とをパターン配置した反射型偏光フィルムを準備し、この反射型偏光フィルムを立体的形状２の表面２ａ上に熱等を利用してプレスすることで、第１部分３ａとして第１の偏光層Ｄ１を形成し、第２部分３ｂとして第２の偏光層Ｄ２を形成することができる。また、第１の偏光層Ｄ１と第２の偏光層Ｄ２とは、例えばワイヤーグリッド型の偏光層で形成することもできる。具体的には、立体的形状２の表面２ａのうち第１部分３ａを形成すべき領域に縦のストライプ状の突起を形成し、当該表面２ａのうち第２部分３ｂを形成すべき領域に横のストライプ状の突起を形成し、各突起の上面にアルミを選択的に蒸着することで、反射型の偏光層となるべきワイヤーグリッドを形成することができる。或いは、同様の形状を有するストライプ状の突起をレジストその他のマスクで形成し、アルミを全体的に蒸着した後にレジストその他のマスクを除去することもできる。
【００３５】
図４は、図１のスクリーン１０の右の周辺側すなわち中心軸ＣＸから＋Ｘ方向に離れた領域ＰＤ１における断面構造を示している。この場合も、各立体的形状２の表面２ａ上に反射部３を層状に形成したものとなっているが、立体的形状２の深さが相対的に深くなっている。すなわち、図３（Ａ）等に示す中央側の反射部３の場合、立体的形状２の深さｅ１が比較的浅く、図４に示す周辺側の反射部３の場合、立体的形状２の深さｅ２が比較的深い（ｅ１＜ｅ２）。さらに、図３（Ａ）等に示す中央側の反射部３の場合、第１部分３ａと第２部分３ｂとの面積的な比率が略等しいが、図４に示す周辺側の反射部３の場合、第１部分３ａと第２部分３ｂとの面積的な比率が大きく異なっており、第１部分３ａのサイズの方が第２部分３ｂのサイズよりもかなり大きくなっている。これは、スクリーン１０の右の周辺側に入射した投射光ＰＰのうち第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けて反射しつつ、第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けても確実に反射できるようにしたものである。
【００３６】
なお、図１のスクリーン１０の左の周辺側すなわち中心軸ＣＸから−Ｘ方向に離れた位置における断面構造は、図４に示すものを左右反転させたものとなっており、スクリーン１０の左の周辺側に入射した投射光ＰＰのうち第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けて反射しつつ、第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けても確実に反射できるようにしている。
【００３７】
〔Ｃ．スクリーンの動作〕
以下、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して、スクリーン１０の中央側での動作について説明する。ここでは、投射光ＰＰは、光軸ＬＸに略平行すなわち±Ｚ方向に略平行な方向からスクリーン１０に入射するものとなる。
【００３８】
まず、図３（Ａ）に示すように、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部３のうち第１部分３ａに入射した第１投射光ＬＡａは、この第１部分３ａで反射される。この際、第１部分３ａの表面が球面状の凹形状有していることにより、ここで反射された第１投射光ＬＡａは、適度に拡散された状態で第１の観察者Ｒ１のいる右側に反射光ＬＲとして射出される。一方、反射部３のうち第２部分３ｂに入射した第１投射光ＬＡｂは、第２部分３ｂで吸収され或いはスクリーン基板１に透過して吸収される。つまり、第１投射光ＬＡは、第１の観察者Ｒ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００３９】
次に、図３（Ｂ）に示すように、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部３のうち第２部分３ｂに入射した第２投射光ＬＢｂは、この第２部分３ｂで反射される。この際、第２部分３ｂの表面が球面状の凹形状有していることにより、ここで反射された第２投射光ＬＢｂは、適度に拡散された状態で第２の観察者Ｌ１のいる左側に反射光ＬＬとして射出される。一方、反射部３のうち第１部分３ａに入射した第２投射光ＬＢａは、第１部分３ａで吸収され或いはスクリーン基板１に透過して吸収される。つまり、第２投射光ＬＢａは、第２の観察者Ｌ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００４０】
以下、図４を参照して、スクリーン１０の周辺側での動作について説明する。ここでは、投射光ＰＰは、光軸ＬＸすなわちＺ軸に対して大きく傾いた方向からスクリーン１０の右側の領域ＰＤ１（図２（Ａ）参照）に入射するものとなる。
【００４１】
まず、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部３のうち広く深い第１部分３ａに入射した第１投射光ＬＡは、この第１部分３ａで反射され、第１の観察者Ｒ１のいる右側に適度に拡散された反射光ＬＲとして射出される（図５参照）。なお、第２部分３ｂに入射した第１投射光ＬＡは、第２部分３ｂで吸収等されるため、第２の観察者Ｌ１に反射光として観察されない。
【００４２】
次に、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部３のうち狭く浅い第２部分３ｂに入射した第２投射光ＬＢは、この第２部分３ｂで反射され、第２の観察者Ｌ１のいる左側に適度に拡散された反射光ＬＬとして射出される。この際、立体的形状２が深いことから、第２部分３ｂが基準面のＸＹ面に対して大きく傾いた状態となり、第２部分３ｂからの反射光ＬＬは、Ｚ軸又は光軸ＬＸに対して大きく傾いた状態、すなわち大きな射出角度で左側に射出される（図５参照）。なお、第２投射光ＬＢは、第１部分３ａで吸収等されるため、第１の観察者Ｒ１に反射光として観察されない。
【００４３】
なお、投射光ＰＰがスクリーン１０の中央側の領域ＰＤ０を挟んで領域ＰＤ１の反対側に入射した場合、反射部３に入射した第１投射光ＬＡは、第１部分３ａで反射され、比較的大きな射出角度で第１の観察者Ｒ１のいる右側に適度に拡散された反射光ＬＲとして射出され（図５参照）、第２投射光ＬＢは、第２部分３ｂで反射され、比較的小さな射出角度で第２の観察者Ｌ１のいる左側に適度に拡散された反射光ＬＲとして射出される（図５参照）。
【００４４】
以上のように、本実施形態のスクリーン１０では、複数の反射部３のうち第１部分３ａによって第１の偏光状態の成分に対応する第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分３ｂによって第２の偏光状態の成分に対応する第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、第１方向側に位置する第１の観察者Ｒ１に対しては、第１投射光ＬＡに対応する画像を提供でき、第２方向側に位置する第２の観察者Ｌ１に対しては、第２投射光ＬＢに対応する画像を提供できる。つまり、異なる位置でスクリーン１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００４５】
〔第２実施形態〕
以下、図６（Ａ）及び６（Ｂ）により、第２実施形態に係るスクリーンについて説明する。なお、本実施形態に係るスクリーン１１０は、第１実施形態のスクリーン１０の変形例であるので、スクリーンの構造についてのみ図示し、スクリーン全体及び投射システム全体の図示を省略する。
【００４６】
図示のように、スクリーン１１０は、多数の立体的形状２の表面２ａ上に形成される反射部１０３を有する。反射部１０３は、多数の立体的形状２の表面２ａ上にアルミ蒸着等により形成されるミラー膜である反射ミラー層１３１を有する。また、反射部１０３は、反射ミラー層１３１上に第１の透過吸収型偏光部材である第１の偏光層Ｄ２１と、第２の透過吸収型偏光部材である第２の偏光層Ｄ２２とを有する。第１の偏光層Ｄ２１と、これの下地の反射ミラー層１３１の一部とは、第１部分１０３ａを構成し、第２の偏光層Ｄ２２と、これの下地の反射ミラー層１３１の残りの部分とは、第２部分１０３ｂとを構成する。
【００４７】
第１の偏光層Ｄ２１は、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡのみを透過させ、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢを吸収する。第２の偏光層Ｄ２２は、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢのみを透過させ、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡを吸収する。反射ミラー層１３１は、第１の偏光層Ｄ２１又は第２の偏光層Ｄ２２を透過した成分を反射する。
【００４８】
以下、スクリーン１１０の中央側での動作について説明する。まず、図６（Ａ）に示すように、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部１０３のうち第１部分１０３ａに入射した第１投射光ＬＡａは、第１の偏光層Ｄ２１を透過し反射ミラー層１３１で反射される。反射された第１投射光ＬＡａは、適度に拡散された状態で第１の観察者Ｒ１のいる右側に反射光ＬＲとして射出される。一方、反射部１０３のうち第２部分１０３ｂに入射した第１投射光ＬＡｂは、第２部分１０３ｂの第２の偏光層Ｄ２２で吸収される。つまり、第１投射光ＬＡｂは、第１の観察者Ｒ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００４９】
次に、図６（Ｂ）に示すように、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部１０３のうち第２部分１０３ｂに入射した第２投射光ＬＢｂは、第２の偏光層Ｄ２２を透過し反射ミラー層１３１で反射される。反射された第２投射光ＬＡｂは、適度に拡散された状態で第２の観察者Ｌ１のいる左側に反射光ＬＬとして射出される。一方、反射部１０３のうち第１部分１０３ａに入射した第２投射光ＬＢａは、第１部分１０３ａで吸収される。つまり、第２投射光ＬＢａは、第２の観察者Ｌ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００５０】
なお、図６（Ａ）及び６（Ｂ）では、スクリーン１１０の中央側についてのみ図示しスクリーン１１０の周辺側については、省略しているが、周辺側については、構造的には中央側と同じであるが、外観的な形状としては第１実施形態の場合と同様とすることができる。つまり、立体的形状２の深さや第１部分１０３ａと第２部分１０３ｂとの面積的な比率を変えることで、第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けて反射しつつ、第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けても確実に反射できるようにしている。
【００５１】
以上のように、本実施形態のスクリーン１１０においても、複数の反射部１０３のうち第１部分１０３ａによって第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分１０３ｂによって第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、異なる位置でスクリーン１１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００５２】
〔第３実施形態〕
以下、図７（Ａ）及び７（Ｂ）により、第３実施形態に係るスクリーンについて説明する。なお、本実施形態に係るスクリーン２１０は、第１実施形態のスクリーン１０等の変形例であるので、スクリーンの構造についてのみ図示し、スクリーン全体及び投射システム全体の図示を省略する。
【００５３】
図示のように、スクリーン２１０は、多数の立体的形状２の表面２ａ上に形成される反射部２０３を有する。反射部２０３は、多数の立体的形状２の表面２ａ上に第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過する偏光反射層２３２を有し、偏光反射層２３２の上方に一枚の板状の位相差板２３３を有する。なお、位相差板２３３は、スクリーン２１０の前面のうち立体的形状２が形成されていない端の部分（不図示）でスクリーン基板１に固定されている。位相差板２３３は、偏光反射層２３２上に第１の偏光状態で入射する成分を偏光状態を保って通過させる通過部Ｄ３１と、第２の偏光状態で入射する成分を第１の偏光状態に変化させる位相差部Ｄ３２とを有する。位相差板２３３は、偏光反射層２３２を覆うように形成されている。通過部Ｄ３１と、これの下地の偏光反射層２３２の一部とは、第１部分２０３ａを構成し、位相差部Ｄ３２と、これの下地の偏光反射層２３２の残りの部分とは、第２部分２０３ｂとを構成する。
【００５４】
反射部２０３のうち第１部分２０３ａにおいて、通過部Ｄ３１は第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡも、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢもそのまま透過させる。第２部分２０３ｂにおいて、位相差部Ｄ３２は、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡを第２の偏光状態に相当する水平偏光に変換し、水平偏光の第２投射光ＬＢ垂直偏光変換する。偏光反射層２３２は、通過部Ｄ３１又は位相差部Ｄ３２を透過した成分のうち、第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分である第２の偏光状態の成分を吸収又は透過する。
【００５５】
以下、スクリーン２１０の中央側での動作について説明する。まず、図７（Ａ）に示すように、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部２０３のうち第１部分２０３ａに入射した第１投射光ＬＡａは、通過部Ｄ３１を透過し偏光反射層２３２で反射される。反射された第１投射光ＬＡａは、適度に拡散され、かつ、位相差部Ｄ３２を経ることで水平偏光成分に変換された状態で第１の観察者Ｒ１のいる右側に反射光ＬＲとして射出される。一方、反射部２０３のうち第２部分２０３ｂに入射した第１投射光ＬＡｂは、第２部分２０３ｂの位相差部Ｄ３２で垂直偏光の状態から水平偏光の状態に変換される。偏光反射層２３２は、水平偏光の状態となった第１投射光ＬＡｂを吸収又は透過する。つまり、第１投射光ＬＡｂは、第１の観察者Ｒ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００５６】
次に、図７（Ｂ）に示すように、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部２０３のうち第２部分２０３ｂに入射した第２投射光ＬＢｂは、位相差部Ｄ３２で水平偏光の状態から垂直偏光の状態に変換され偏光反射層２３２で反射される。反射された第２投射光ＬＡｂは、適度に拡散され、かつ、通過部Ｄ３１を経て垂直偏光成分のままの状態で第２の観察者Ｌ１のいる左側に反射光ＬＬとして射出される。一方、反射部２０３のうち第１部分２０３ａに入射した第１投射光ＬＢａは、通過部Ｄ３１を透過し偏光反射層２３２に入射する。偏光反射層２３２は、水平偏光の第２投射光ＬＢａを吸収又は透過する。つまり、第２投射光ＬＢａは、第２の観察者Ｌ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００５７】
なお、図７（Ａ）及び７（Ｂ）では、スクリーン２１０の中央側についてのみ図示しスクリーン２１０の周辺側については、省略しているが、周辺側については、第１実施形態等の場合と同様の構造とすることができる。つまり、立体的形状２の深さや第１部分２０３ａと第２部分２０３ｂとの面積的な比率を変えることで、第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けて反射しつつ、第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けても確実に反射できるようにしている。
【００５８】
以上のように、本実施形態のスクリーン２１０においても、複数の反射部２０３のうち第１部分２０３ａによって第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分２０３ｂによって第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、異なる位置でスクリーン２１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００５９】
なお、上記では、一枚の板状の位相差板２３３が通過部Ｄ３１と位相差部Ｄ３２とを有するものとしているが、第２実施形態の場合と同様に、通過部Ｄ３１と位相差部Ｄ３２とが、偏光反射層２３２上において立体的形状２の曲面に沿うように形成されていてもよい。
【００６０】
〔第４実施形態〕
以下、図８により、第４実施形態に係るスクリーンについて説明する。なお、本実施形態に係るスクリーン３１０は、第１実施形態のスクリーン１０の変形例であるので、スクリーンの構造についてのみ図示し、スクリーン全体及び投射システム全体の図示を省略する。
【００６１】
図示のように、スクリーン３１０は、多数の立体的形状３０２を有するスクリーン基板３０１と、多数の立体的形状３０２の表面３０２ａ上に形成される反射部３０３とを有する。このうち、各立体的形状３０２は、半球状の凸面を有する。より具体的に説明すると、第１実施形態のスクリーン１０において凹状であった各立体的形状２に代えて、スクリーン３１０は、これと同様に配列された球面状の凸部である立体的形状３０２をスクリーン基板３０１において有するものとなっている。反射部３０３は、第１部分３０３ａとして第１の反射型偏光部材である第１の偏光層Ｄ１を有し、第２部分３０３ｂとして第２の反射型偏光部材である第２の偏光層Ｄ２を有する。これにより、スクリーン３１０は、図３（Ａ）及び３（Ｂ）等に示すスクリーン１０の場合と同様に動作する。ただし、図８に示すように、各立体的形状３０２が凹形状ではなく凸形状を有することに対応して、各立体的形状３０２の右側すなわち＋Ｘ側に第１部分３０３ａが形成され、左側すなわちＸ側に第２部分３０３ｂが形成されている。つまり、スクリーン１０の第１部分３ａと第２部分３ｂとの場合と比較して、第１部分３０３ａと第２部分３０３ｂとが左右の位置が逆転している。
【００６２】
以上のように、本実施形態のスクリーン３１０においても、複数の反射部３０３のうち第１部分３０３ａによって第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分３０３ｂによって第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、異なる位置でスクリーン３１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００６３】
〔第５実施形態〕
以下、図９により、第５実施形態に係る投射システムについて説明する。本実施形態の投射システム２００は、プロジェクター１５０と、スクリーン１０とを備える。なお、スクリーン１０に代えて、上記スクリーン１１０，２１０，３１０を適用することも可能である。
【００６４】
プロジェクター１５０は、上段側すなわち＋Ｙ側に設置される第１プロジェクター１５０ａと、下段側すなわち−Ｙ側に設置される第２プロジェクター１５０ｂとで構成されるスタック方式の画像投射装置である。第１プロジェクター１５０ａは、第１の偏光状態の第１投射光ＬＡをスクリーン１０に向けて射出する。一方、第２プロジェクター１５０ｂは、第２の偏光状態の第２投射光ＬＢをスクリーン１０に向けて射出する。つまり、プロジェクター１５０は、スクリーン１０上において、第１プロジェクター１５０ａによって形成される画像と第２プロジェクター１５０ｂによって形成される画像とを、重畳させた状態で表示させることができる。この場合も、スクリーン１０等を用いることで、異なる位置で観察する観察者に対して、第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂによって形成されるそれぞれ異なる内容の画像を表示することができる。
【００６５】
なお、上記では、プロジェクター１５０において、第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂを上下方向についてスタック方式で設置するものとしているが、第１投射光ＬＡによる画像と第２投射光ＬＢによる画像とをスクリーン１０上で重畳した状態で表示できれば、これ以外の方式で第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂを設置しているものであってもよい。例えば、第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂを並列的に設置して、各プロジェクター１５０ａ，１５０ｂで形成された投射光をダイクロイックミラー等で合成して１つの投射光として射出してもよい。
【００６６】
〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６７】
まず、上記において、立体的形状２の配列パターンは、種々変形可能であり、例えば円弧状のパターンで配列してもよく、全体で一様なパターンで配列してもよい。
【００６８】
また、第１及び第２部分３ａ，３ｂについて、輪郭やサイズ比適宜変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００…投射システム、 ５０…プロジェクター、 １０，１１０，２１０，３１０…スクリーン、 １０ａ…前面、 １…スクリーン基板、 ２…立体的形状、 ２ａ…表面、 ３…反射部、 ３ａ…第１部分、 ３ｂ…第２部分、 Ｄ１，Ｄ２…偏光層、 １３１…反射ミラー層、 Ｄ３１…通過部、 Ｄ３２…位相差部、 ＦＳ…微細凹凸構造、 ＰＰ…投射光、 ＬＡ…第１投射光、 ＬＢ…第２投射光、 Ｒ１，Ｌ１…観察者
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター等の画像投射装置からの投射光を反射して投影画像を映し出すスクリーン及び投射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、投影画像を反射させる反射スクリーンとして、スクリーン基板上に多数の凹形状又は凸形状の単位形状部を規則的に配置させるものが知られている（特許文献１参照）。なお、このスクリーンは、投射光のロスを抑えつつ、外光を効率よく遮断してコントラストの高い画像を得られるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スクリーン上に投射される画像について、異なる位置から当該スクリーンを観察する観察者に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示させたい、という要請がある。上記特許文献１のようなスクリーンでは、コントラストの高い画像を提供することは可能ではあるが、上記のような要請には必ずしも対応できるとは限らない。
【０００５】
そこで、本発明は、異なる位置から当該スクリーンを観察する観察者に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示可能にするスクリーン及び投射システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るスクリーンは、（ａ）基準面に沿って曲面をそれぞれ含む複数の立体的形状を有するスクリーン基板と、（ｂ）複数の立体的形状の各曲面上にそれぞれ形成されるとともに投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第１方向に射出させる第１部分と、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第２方向に射出させる第２部分とをそれぞれ有する複数の反射部とを備える。
【０００７】
上記スクリーンでは、複数の反射部のうち第１部分によって第１の偏光状態の成分が選択的に第１方向に射出され、第２部分によって第２の偏光状態の成分が選択的に第２方向に射出されるので、第１方向側に位置する第１の観察者に対しては、第１の偏光状態の成分に対応する画像を提供でき、第２方向側に位置する第２の観察者に対しては、第２の偏光状態の成分に対応する画像を提供できる。つまり、異なる位置でスクリーンを観察する観察者に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【０００８】
本発明の第１の側面では、第１部分は、複数の立体的形状の光入射側に形成され、投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第１の反射型偏光部材を有し、第２部分は、複数の立体的形状の光入射側に形成され、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第２の反射型偏光部材を有する。この場合、立体的形状の上方に２種類の反射型偏光部材を領域分割して形成することで、投射光を第１方向に進む画像光と第２方向に進む画像光とに確実に分離できる。また、この場合、第１及び第２部分が反射型偏光部材を有することで、第１及び第２部分の構造を比較的簡易にできる。
【０００９】
本発明の第２の側面では、第１及び第２部分は、複数の立体的形状の表面に形成され、投射光を反射する反射ミラー層を有し、第１部分は、反射ミラー層の光入射側に形成され、投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分を反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第１の透過吸収型偏光部材を有し、第２部分は、反射ミラー層の光入射側に形成され、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分を反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第２の透過吸収型偏光部材を有する。この場合、立体的形状の表面上に形成された反射ミラーの上方に２種類の透過吸収型偏光部材を領域分割して形成することで、投射光を第１方向に進む画像光と第２方向に進む画像光とに確実に分離できる。また、この場合、第１及び第２部分において、透過吸収型偏光部材により投射光の取捨選択がなされ、反射ミラー層により選択された投射光を進むべき方向に折り返すので、投射光の分離が効率的に行われる。
【００１０】
本発明の第３の側面では、第１及び第２部分は、複数の立体的形状の表面に形成され、第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過する偏光反射層を有し、第１部分は、偏光反射層の光入射側に形成され、投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分を偏光状態を保って通過させる通過部を有し、第２部分は、偏光反射層の光入射側に形成され、投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分を第１の偏光状態に変化させる位相差部を有する。この場合、立体的形状の表面上に形成された偏光反射層の上方に通過部と位相差部とを領域分割して形成することで、投射光を第１方向に進む画像光と第２方向に進む画像光とに確実に分離できる。また、この場合、例えば第１部分の通過部と第２部分の位相差部とを一枚の板状の位相差板で構成でき、第１及び第２部分を比較的簡易に作製可能である。
【００１１】
本発明の具体的な側面では、複数の立体的形状において、各曲面の形状は、球面状の凹部又は凸部である。この場合、複数の立体的形状の形成が容易になり、各曲面の曲率に応じた発散度で画像光を射出させることができる。
【００１２】
本発明の別の側面では、複数の立体的形状において、第１部分と第２部分との比率は、当該各立体的形状のスクリーン基板の基準面上における位置に応じて異なる。この場合、スクリーン基板上の位置に応じて入射角が異なる場合にも適切な方向に画像光を射出させることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、スクリーン基板の中央側に位置する立体的形状ほど第１部分と第２部分との比率の偏りが少なく、周辺側に位置する立体的形状ほど当該比率の偏りが多い。この場合、スクリーン基板の周辺側で入射角が大きくなることに対応して、適切な方向に画像光を射出させることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、複数の立体的形状のうち隣接する一対の立体的形状間の間隔は、スクリーン基板の中央側から周辺側に向かって拡がっていく。この場合、スクリーン基板の周辺側で入射角が大きくなることに対応して、立体的形状の密度を調整して、画像光のロスを低減できる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、スクリーン基板の長手方向について中央側から一端側の方向の成分を含む方向を第１方向とし、スクリーン基板の長手方向について中央側から他端側の方向の成分を含む方向を第２方向とする。この場合、スクリーン基板の長手方向に関して投射光を分離できる。
【００１６】
本発明の第１の投射システムは、上述のスクリーンと、第１の偏光状態の投射光と第２の偏光状態の投射光とを、時分割でスクリーン上に投射する画像投射装置とを備える。この投射システムでは、立体的形状の上方に２種類の反射型偏光部材を領域分割して形成したスクリーンを用い、投射光を時分割で切り替える画像投射装置により、スクリーンの第１方向側に位置する第１の観察者と、スクリーンの第２方向側に位置する第２の観察者とに対して異なる画像を提供できる。
【００１７】
本発明の第２の投射システムは、上述のスクリーンと、第１の偏光状態の投射光と第２の偏光状態の投射光とをスクリーン上に重畳した状態で投射する画像投射装置と、を備える。この投射システムでは、立体的形状の上方に２種類の反射型偏光部材を領域分割して形成したスクリーンを用い、当該スクリーン上に第１の偏光状態の投射光と第２の偏光状態の投射光とを重ねて投射する画像投射装置により、スクリーンの第１方向側に位置する第１の観察者と、スクリーンの第２方向側に位置する第２の観察者とに対して異なる画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るスクリーン及び投射システムについて概念的に説明する平面図である。
【図２】（Ａ）は、スクリーン等を説明する正面図であり、（Ｂ）は、その中央部の微細構造を拡大した斜視図であり、（Ｃ）は、１つの立体的形状を説明する正面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、投射光のうちスクリーンの中央側に入射する第１及び第２の偏光状態の各成分についての光路を説明するための断面図である。
【図４】投射光のうちスクリーンの周辺側に入射する第１及び第２の偏光成分の光路を説明する断面図である。
【図５】スクリーンの周辺部に入射する投射光の反射を説明する図である。
【図６】第２実施形態に係るスクリーンについて概念的に説明する断面図である。
【図７】第３実施形態に係るスクリーンについて概念的に説明する断面図である。
【図８】第４実施形態に係るスクリーンについて概念的に説明する断面図である。
【図９】第５実施形態に係る投射システムについて概念的に説明する背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るスクリーン及びスクリーンを含む投射システムについて説明する。
【００２０】
〔Ａ．投射システムの構造〕
図１に示すように、本実施形態の投射システム１００は、プロジェクター５０と、スクリーン１０とを備える。
【００２１】
プロジェクター５０は、投射光ＰＰとして、図中に概念的に示すように、時分割で第１の偏光状態の第１投射光ＬＡと第２の偏光状態の第２投射光ＬＢとを交互に射出する。プロジェクター５０としては、時分割で投射画像を切換可能であればよく、液晶型のプロジェクターのほか種々の方式のものを採用できる。
【００２２】
スクリーン１０は、ＸＹ面に平行に延びており、図２（Ａ）に示すように、Ｘ方向すなわち水平方向を長手方向とし、Ｙ方向すなわち垂直方向を短手方向とする横長の長方形状を有する。スクリーン１０は、その前方側すなわち＋Ｚ側に設置されたプロジェクター５０からの投射光ＰＰを、前方側すなわち＋Ｚ側に反射光として射出させる反射型スクリーンである。つまり、プロジェクター５０からの投射光ＰＰがスクリーン１０の前面１０ａに投射され、前面１０ａ上に全体に亘って形成された微細凹凸構造ＦＳによって折り返されるように前方側に反射されることにより、画像投影がなされる。なお、前面１０ａ上の微細凹凸構造ＦＳについては、その光学的な設計により、スクリーン１０に向かって右側にいる第１の観察者Ｒ１に提供される画像と、スクリーン１０に向かって左側にいる第２の観察者Ｌ１に提供される画像とを異なるものにできるようになっている。すなわち、図１に示すように、スクリーン１０の横方向に関して中心軸ＣＸよりも＋Ｘ側にいる第１の観察者Ｒ１に対しては、投射光ＰＰのうち第１投射光ＬＡに対応する反射光ＬＲが射出され、中心軸ＣＸよりも−Ｘ側にいる第２の観察者Ｌ１に対しては、投射光ＰＰのうち第２投射光ＬＢに対応する反射光ＬＬが射出される。ここで、スクリーン１０の前面１０ａが全体として延びるＸＹ面は、微細凹凸構造ＦＳやこれに入射する投射光ＰＰにとっての基準面となっている。
【００２３】
なお、図２（Ａ）に示すように、プロジェクター５０は、例えば天吊り状態で高い位置に設置されており、プロジェクター５０のＺ方向に平行な光軸ＬＸは、スクリーン１０の上側に延びる延長平面において、スクリーン１０の長手方向に関する中心軸ＣＸと交差している。つまり、プロジェクター５０からの投射光ＰＰは、中心軸ＣＸを挟んで左右のＸ方向に関して対称な状態で投射されており、上下のＹ方向に関しては非対称な状態で投射されている。
【００２４】
〔Ｂ．スクリーンの構造〕
以下、図２（Ａ）、２（Ｂ）、３（Ａ）及び３（Ｂ）を参照して、スクリーン１０の構造について説明する。
【００２５】
まず、図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すように、スクリーン１０の前面１０ａには、微細凹凸構造ＦＳとして、球面状の凹部である多数の立体的形状２が形成されており、各立体的形状２の表面上には、これを覆う薄い層状の反射部３が形成されている。
【００２６】
図２（Ａ）中の部分拡大図に示すように、スクリーン１０の中央側の領域ＰＤ０において、各立体的形状２は、それぞれ正面視において略六角形となっており、立体的形状２間には平坦部分が生じないものとなっている。具体的に説明すると、破線で示すように、設計上の仮想的な円ＣＲに対応して半球状の凹面が形成されることで、多数の立体的形状２が形成されている。この際、円ＣＲは、互いに重なり合うように配列されている。つまり、例えばＸ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ１は、仮想的な円ＣＲの直径ｒよりも小さくなっているので、各立体的形状２は、六角形等の多角形の輪郭を有し、立体的形状２間には平坦部分が生じないものとなっている。なお、各立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ１は、Ｘ方向に延び±Ｙ方向に隣接する一対の列間で多少の差を設けてあり、列上の位置によっては各立体的形状２が六角形の輪郭を有しない場合も生じるものとなっている。
【００２７】
一方、スクリーン１０の周辺側の領域ＰＤ１において、各立体的形状２は、それぞれ正面視において略円形となっており、立体的形状２間に隙間状の平坦部分が生じている。この場合、設計上の仮想的な円ＣＲは、互いに殆ど重なり合わないように配列されている。つまり、Ｘ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ２は、仮想的な円ＣＲの直径ｒと同程度になっている。また、各立体的形状２については、上記のほか、種々の他の形状にすることができ、例えば周辺部のものについては長穴としてもよい。また、形状を変えることで、周辺部においても平坦部分が生じないようにしてもよい。
【００２８】
以上は局所的な説明であったが、スクリーン１０の右半分において、Ｘ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ２は、中心軸ＣＸから＋Ｘ方向に離れるほど大きくなる傾向を有するとともに立体的形状２が深くなっている。これにより、詳細は後述するが、中心軸ＣＸから＋Ｘ方向に離れて配置された立体的形状２及び反射部３に入射した投射光ＰＰを−Ｘ側にいる第２の観察者Ｌ１に向けて反射しやすくなり、第２投射光ＬＢに対応する反射光ＬＬを少ないムラで観察することができる。
【００２９】
スクリーン１０の左半分においても、Ｘ方向に隣接する一対の立体的形状２の中心点ＣＣ間の距離ｄ２は、中心軸ＣＸから−Ｘ方向に離れるほど大きくなるとともに立体的形状２が深くなる傾向を有している。これにより、詳細は後述するが、中心軸ＣＸから−Ｘ方向に離れて配置された立体的形状２に入射した投射光ＰＰを＋Ｘ側にいる第１の観察者Ｒ１に向けて反射しやすくなり、第１投射光ＬＡに対応する反射光ＬＲを少ないムラで観察することができる。
【００３０】
各立体的形状２上に形成された反射部３は、第１部分３ａと第２部分３ｂとに領域的に分割される（図２（Ｃ）参照）。左側の第１部分３ａは、図１の第１の観察者Ｒ１側のいる第１方向（具体的にはスクリーン１０に向かって右側に傾斜した方向）に向けて投射光ＰＰを反射し、右側の第２部分３ｂは、第２の観察者Ｌ１側のいる第２方向（具体的にはスクリーン１０に向かって左側に傾斜した方向）に向けて投射光ＰＰを反射する。これら第１及び第２部分３ａ，３ｂとは、特性の異なる反射型偏光素子になっており、詳細は後述するが、入射する投射光ＰＰの偏光状態に応じて受動的であるが反射の有無を相補的に切り替える。
【００３１】
以下、スクリーン１０の断面的な構造について説明する。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、図１のスクリーン１０の中央側すなわち中心軸ＣＸに近い領域ＰＤ０における断面構造を示している。
【００３２】
図示のように、スクリーン１０は、スクリーン基板１の表面上に多数の凹部として多数の立体的形状２の表面２ａ上に反射部３を層状に形成したものとなっている。つまり、反射部３は、各立体的形状２の表面２ａに沿った部分的な球殻形状を有するものとなっている。ここで、スクリーン基板１は、光吸収性の樹脂材料等で形成されている。
【００３３】
反射部３のうち第１部分３ａは、第１の反射型偏光部材である第１の偏光層Ｄ１で構成される。第１の偏光層Ｄ１は、入射した投射光ＰＰのうち第１の偏光状態の成分（第１投射光ＬＡ）を反射するとともに、他の成分である第２の偏光状態の成分（第２投射光ＬＢ）を透過させ又は吸収する。具体的には、第１の偏光層Ｄ１は、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡのみを反射し、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢを殆ど吸収する。なお、第１の偏光層Ｄ１で反射又は吸収されることなくこれを通過した投射光ＰＰは、スクリーン基板１に吸収される。第２部分３ｂは、第２の反射型偏光部材である第２の偏光層Ｄ２で構成される。第２の偏光層Ｄ２は、入射した投射光ＰＰのうち第２の偏光状態の成分（第２投射光ＬＢ）を反射するとともに、他の成分である第１の偏光状態の成分（第１投射光ＬＡ）を透過させ又は吸収する。具体的には、第２の偏光層Ｄ２は、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢのみを反射し、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡを殆ど吸収する。なお、第２の偏光層Ｄ２で反射又は吸収されることなくこれを通過した投射光ＰＰは、スクリーン基板１に吸収される。
【００３４】
第１の偏光層Ｄ１と第２の偏光層Ｄ２とは、例えば有機材料等で形成される。この場合、スクリーン１０上の第１部分３ａと第２部分３ｂとに対応する多数の小領域において第１の偏光層Ｄ１と第２の偏光層Ｄ２とをパターン配置した反射型偏光フィルムを準備し、この反射型偏光フィルムを立体的形状２の表面２ａ上に熱等を利用してプレスすることで、第１部分３ａとして第１の偏光層Ｄ１を形成し、第２部分３ｂとして第２の偏光層Ｄ２を形成することができる。また、第１の偏光層Ｄ１と第２の偏光層Ｄ２とは、例えばワイヤーグリッド型の偏光層で形成することもできる。具体的には、立体的形状２の表面２ａのうち第１部分３ａを形成すべき領域に縦のストライプ状の突起を形成し、当該表面２ａのうち第２部分３ｂを形成すべき領域に横のストライプ状の突起を形成し、各突起の上面にアルミを選択的に蒸着することで、反射型の偏光層となるべきワイヤーグリッドを形成することができる。或いは、同様の形状を有するストライプ状の突起をレジストその他のマスクで形成し、アルミを全体的に蒸着した後にレジストその他のマスクを除去することもできる。
【００３５】
図４は、図１のスクリーン１０の右の周辺側すなわち中心軸ＣＸから＋Ｘ方向に離れた領域ＰＤ１における断面構造を示している。この場合も、各立体的形状２の表面２ａ上に反射部３を層状に形成したものとなっているが、立体的形状２の深さが相対的に深くなっている。すなわち、図３（Ａ）等に示す中央側の反射部３の場合、立体的形状２の深さｅ１が比較的浅く、図４に示す周辺側の反射部３の場合、立体的形状２の深さｅ２が比較的深い（ｅ１＜ｅ２）。さらに、図３（Ａ）等に示す中央側の反射部３の場合、第１部分３ａと第２部分３ｂとの面積的な比率が略等しいが、図４に示す周辺側の反射部３の場合、第１部分３ａと第２部分３ｂとの面積的な比率が大きく異なっており、第１部分３ａのサイズの方が第２部分３ｂのサイズよりもかなり大きくなっている。これは、スクリーン１０の右の周辺側に入射した投射光ＰＰのうち第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けて反射しつつ、第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けても確実に反射できるようにしたものである。
【００３６】
なお、図１のスクリーン１０の左の周辺側すなわち中心軸ＣＸから−Ｘ方向に離れた位置における断面構造は、図４に示すものを左右反転させたものとなっており、スクリーン１０の左の周辺側に入射した投射光ＰＰのうち第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けて反射しつつ、第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けても確実に反射できるようにしている。
【００３７】
〔Ｃ．スクリーンの動作〕
以下、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して、スクリーン１０の中央側での動作について説明する。ここでは、投射光ＰＰは、光軸ＬＸに略平行すなわち±Ｚ方向に略平行な方向からスクリーン１０に入射するものとなる。
【００３８】
まず、図３（Ａ）に示すように、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部３のうち第１部分３ａに入射した第１投射光ＬＡａは、この第１部分３ａで反射される。この際、第１部分３ａの表面が球面状の凹形状有していることにより、ここで反射された第１投射光ＬＡａは、適度に拡散された状態で第１の観察者Ｒ１のいる右側に反射光ＬＲとして射出される。一方、反射部３のうち第２部分３ｂに入射した第１投射光ＬＡｂは、第２部分３ｂで吸収され或いはスクリーン基板１に透過して吸収される。つまり、第１投射光ＬＡは、第１の観察者Ｒ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００３９】
次に、図３（Ｂ）に示すように、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部３のうち第２部分３ｂに入射した第２投射光ＬＢｂは、この第２部分３ｂで反射される。この際、第２部分３ｂの表面が球面状の凹形状有していることにより、ここで反射された第２投射光ＬＢｂは、適度に拡散された状態で第２の観察者Ｌ１のいる左側に反射光ＬＬとして射出される。一方、反射部３のうち第１部分３ａに入射した第２投射光ＬＢａは、第１部分３ａで吸収され或いはスクリーン基板１に透過して吸収される。つまり、第２投射光ＬＢａは、第２の観察者Ｌ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００４０】
以下、図４を参照して、スクリーン１０の周辺側での動作について説明する。ここでは、投射光ＰＰは、光軸ＬＸすなわちＺ軸に対して大きく傾いた方向からスクリーン１０の右側の領域ＰＤ１（図２（Ａ）参照）に入射するものとなる。
【００４１】
まず、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部３のうち広く深い第１部分３ａに入射した第１投射光ＬＡは、この第１部分３ａで反射され、第１の観察者Ｒ１のいる右側に適度に拡散された反射光ＬＲとして射出される（図５参照）。なお、第２部分３ｂに入射した第１投射光ＬＡは、第２部分３ｂで吸収等されるため、第２の観察者Ｌ１に反射光として観察されない。
【００４２】
次に、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部３のうち狭く浅い第２部分３ｂに入射した第２投射光ＬＢは、この第２部分３ｂで反射され、第２の観察者Ｌ１のいる左側に適度に拡散された反射光ＬＬとして射出される。この際、立体的形状２が深いことから、第２部分３ｂが基準面のＸＹ面に対して大きく傾いた状態となり、第２部分３ｂからの反射光ＬＬは、Ｚ軸又は光軸ＬＸに対して大きく傾いた状態、すなわち大きな射出角度で左側に射出される（図５参照）。なお、第２投射光ＬＢは、第１部分３ａで吸収等されるため、第１の観察者Ｒ１に反射光として観察されない。
【００４３】
なお、投射光ＰＰがスクリーン１０の中央側の領域ＰＤ０を挟んで領域ＰＤ１の反対側に入射した場合、反射部３に入射した第１投射光ＬＡは、第１部分３ａで反射され、比較的大きな射出角度で第１の観察者Ｒ１のいる右側に適度に拡散された反射光ＬＲとして射出され（図５参照）、第２投射光ＬＢは、第２部分３ｂで反射され、比較的小さな射出角度で第２の観察者Ｌ１のいる左側に適度に拡散された反射光ＬＲとして射出される（図５参照）。
【００４４】
以上のように、本実施形態のスクリーン１０では、複数の反射部３のうち第１部分３ａによって第１の偏光状態の成分に対応する第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分３ｂによって第２の偏光状態の成分に対応する第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、第１方向側に位置する第１の観察者Ｒ１に対しては、第１投射光ＬＡに対応する画像を提供でき、第２方向側に位置する第２の観察者Ｌ１に対しては、第２投射光ＬＢに対応する画像を提供できる。つまり、異なる位置でスクリーン１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００４５】
〔第２実施形態〕
以下、図６（Ａ）及び６（Ｂ）により、第２実施形態に係るスクリーンについて説明する。なお、本実施形態に係るスクリーン１１０は、第１実施形態のスクリーン１０の変形例であるので、スクリーンの構造についてのみ図示し、スクリーン全体及び投射システム全体の図示を省略する。
【００４６】
図示のように、スクリーン１１０は、多数の立体的形状２の表面２ａ上に形成される反射部１０３を有する。反射部１０３は、多数の立体的形状２の表面２ａ上にアルミ蒸着等により形成されるミラー膜である反射ミラー層１３１を有する。また、反射部１０３は、反射ミラー層１３１上に第１の透過吸収型偏光部材である第１の偏光層Ｄ２１と、第２の透過吸収型偏光部材である第２の偏光層Ｄ２２とを有する。第１の偏光層Ｄ２１と、これの下地の反射ミラー層１３１の一部とは、第１部分１０３ａを構成し、第２の偏光層Ｄ２２と、これの下地の反射ミラー層１３１の残りの部分とは、第２部分１０３ｂとを構成する。
【００４７】
第１の偏光層Ｄ２１は、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡのみを透過させ、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢを吸収する。第２の偏光層Ｄ２２は、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢのみを透過させ、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡを吸収する。反射ミラー層１３１は、第１の偏光層Ｄ２１又は第２の偏光層Ｄ２２を透過した成分を反射する。
【００４８】
以下、スクリーン１１０の中央側での動作について説明する。まず、図６（Ａ）に示すように、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部１０３のうち第１部分１０３ａに入射した第１投射光ＬＡａは、第１の偏光層Ｄ２１を透過し反射ミラー層１３１で反射される。反射された第１投射光ＬＡａは、適度に拡散された状態で第１の観察者Ｒ１のいる右側に反射光ＬＲとして射出される。一方、反射部１０３のうち第２部分１０３ｂに入射した第１投射光ＬＡｂは、第２部分１０３ｂの第２の偏光層Ｄ２２で吸収される。つまり、第１投射光ＬＡｂは、第１の観察者Ｒ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００４９】
次に、図６（Ｂ）に示すように、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部１０３のうち第２部分１０３ｂに入射した第２投射光ＬＢｂは、第２の偏光層Ｄ２２を透過し反射ミラー層１３１で反射される。反射された第２投射光ＬＡｂは、適度に拡散された状態で第２の観察者Ｌ１のいる左側に反射光ＬＬとして射出される。一方、反射部１０３のうち第１部分１０３ａに入射した第２投射光ＬＢａは、第１部分１０３ａで吸収される。つまり、第２投射光ＬＢａは、第２の観察者Ｌ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００５０】
なお、図６（Ａ）及び６（Ｂ）では、スクリーン１１０の中央側についてのみ図示しスクリーン１１０の周辺側については、省略しているが、周辺側については、構造的には中央側と同じであるが、外観的な形状としては第１実施形態の場合と同様とすることができる。つまり、立体的形状２の深さや第１部分１０３ａと第２部分１０３ｂとの面積的な比率を変えることで、第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けて反射しつつ、第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けても確実に反射できるようにしている。
【００５１】
以上のように、本実施形態のスクリーン１１０においても、複数の反射部１０３のうち第１部分１０３ａによって第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分１０３ｂによって第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、異なる位置でスクリーン１１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００５２】
〔第３実施形態〕
以下、図７（Ａ）及び７（Ｂ）により、第３実施形態に係るスクリーンについて説明する。なお、本実施形態に係るスクリーン２１０は、第１実施形態のスクリーン１０等の変形例であるので、スクリーンの構造についてのみ図示し、スクリーン全体及び投射システム全体の図示を省略する。
【００５３】
図示のように、スクリーン２１０は、多数の立体的形状２の表面２ａ上に形成される反射部２０３を有する。反射部２０３は、多数の立体的形状２の表面２ａ上に第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過する偏光反射層２３２を有し、偏光反射層２３２の上方に一枚の板状の位相差板２３３を有する。なお、位相差板２３３は、スクリーン２１０の前面のうち立体的形状２が形成されていない端の部分（不図示）でスクリーン基板１に固定されている。位相差板２３３は、偏光反射層２３２上に第１の偏光状態で入射する成分を偏光状態を保って通過させる通過部Ｄ３１と、第２の偏光状態で入射する成分を第１の偏光状態に変化させる位相差部Ｄ３２とを有する。位相差板２３３は、偏光反射層２３２を覆うように形成されている。通過部Ｄ３１と、これの下地の偏光反射層２３２の一部とは、第１部分２０３ａを構成し、位相差部Ｄ３２と、これの下地の偏光反射層２３２の残りの部分とは、第２部分２０３ｂとを構成する。
【００５４】
反射部２０３のうち第１部分２０３ａにおいて、通過部Ｄ３１は第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡも、第２の偏光状態に相当する水平偏光の第２投射光ＬＢもそのまま透過させる。第２部分２０３ｂにおいて、位相差部Ｄ３２は、第１の偏光状態に相当する垂直偏光の第１投射光ＬＡを第２の偏光状態に相当する水平偏光に変換し、水平偏光の第２投射光ＬＢ垂直偏光変換する。偏光反射層２３２は、通過部Ｄ３１又は位相差部Ｄ３２を透過した成分のうち、第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分である第２の偏光状態の成分を吸収又は透過する。
【００５５】
以下、スクリーン２１０の中央側での動作について説明する。まず、図７（Ａ）に示すように、プロジェクター５０（図１参照）から、投射光ＰＰのうち垂直偏光成分である第１投射光ＬＡが投射された場合、反射部２０３のうち第１部分２０３ａに入射した第１投射光ＬＡａは、通過部Ｄ３１を透過し偏光反射層２３２で反射される。反射された第１投射光ＬＡａは、適度に拡散され、かつ、位相差部Ｄ３２を経ることで水平偏光成分に変換された状態で第１の観察者Ｒ１のいる右側に反射光ＬＲとして射出される。一方、反射部２０３のうち第２部分２０３ｂに入射した第１投射光ＬＡｂは、第２部分２０３ｂの位相差部Ｄ３２で垂直偏光の状態から水平偏光の状態に変換される。偏光反射層２３２は、水平偏光の状態となった第１投射光ＬＡｂを吸収又は透過する。つまり、第１投射光ＬＡｂは、第１の観察者Ｒ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００５６】
次に、図７（Ｂ）に示すように、投射光ＰＰのうち水平偏光成分である第２投射光ＬＢが投射された場合、反射部２０３のうち第２部分２０３ｂに入射した第２投射光ＬＢｂは、位相差部Ｄ３２で水平偏光の状態から垂直偏光の状態に変換され偏光反射層２３２で反射される。反射された第２投射光ＬＡｂは、適度に拡散され、かつ、通過部Ｄ３１を経て垂直偏光成分のままの状態で第２の観察者Ｌ１のいる左側に反射光ＬＬとして射出される。一方、反射部２０３のうち第１部分２０３ａに入射した第１投射光ＬＢａは、通過部Ｄ３１を透過し偏光反射層２３２に入射する。偏光反射層２３２は、水平偏光の第２投射光ＬＢａを吸収又は透過する。つまり、第２投射光ＬＢａは、第２の観察者Ｌ１のいる＋Ｚ側に戻されることなく処理される。
【００５７】
なお、図７（Ａ）及び７（Ｂ）では、スクリーン２１０の中央側についてのみ図示しスクリーン２１０の周辺側については、省略しているが、周辺側については、第１実施形態等の場合と同様の構造とすることができる。つまり、立体的形状２の深さや第１部分２０３ａと第２部分２０３ｂとの面積的な比率を変えることで、第１投射光ＬＡを第１の観察者Ｒ１に向けて反射しつつ、第２投射光ＬＢを第２の観察者Ｌ１に向けても確実に反射できるようにしている。
【００５８】
以上のように、本実施形態のスクリーン２１０においても、複数の反射部２０３のうち第１部分２０３ａによって第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分２０３ｂによって第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、異なる位置でスクリーン２１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００５９】
なお、上記では、一枚の板状の位相差板２３３が通過部Ｄ３１と位相差部Ｄ３２とを有するものとしているが、第２実施形態の場合と同様に、通過部Ｄ３１と位相差部Ｄ３２とが、偏光反射層２３２上において立体的形状２の曲面に沿うように形成されていてもよい。
【００６０】
〔第４実施形態〕
以下、図８により、第４実施形態に係るスクリーンについて説明する。なお、本実施形態に係るスクリーン３１０は、第１実施形態のスクリーン１０の変形例であるので、スクリーンの構造についてのみ図示し、スクリーン全体及び投射システム全体の図示を省略する。
【００６１】
図示のように、スクリーン３１０は、多数の立体的形状３０２を有するスクリーン基板３０１と、多数の立体的形状３０２の表面３０２ａ上に形成される反射部３０３とを有する。このうち、各立体的形状３０２は、半球状の凸面を有する。より具体的に説明すると、第１実施形態のスクリーン１０において凹状であった各立体的形状２に代えて、スクリーン３１０は、これと同様に配列された球面状の凸部である立体的形状３０２をスクリーン基板３０１において有するものとなっている。反射部３０３は、第１部分３０３ａとして第１の反射型偏光部材である第１の偏光層Ｄ１を有し、第２部分３０３ｂとして第２の反射型偏光部材である第２の偏光層Ｄ２を有する。これにより、スクリーン３１０は、図３（Ａ）及び３（Ｂ）等に示すスクリーン１０の場合と同様に動作する。ただし、図８に示すように、各立体的形状３０２が凹形状ではなく凸形状を有することに対応して、各立体的形状３０２の右側すなわち＋Ｘ側に第１部分３０３ａが形成され、左側すなわちＸ側に第２部分３０３ｂが形成されている。つまり、スクリーン１０の第１部分３ａと第２部分３ｂとの場合と比較して、第１部分３０３ａと第２部分３０３ｂとが左右の位置が逆転している。
【００６２】
以上のように、本実施形態のスクリーン３１０においても、複数の反射部３０３のうち第１部分３０３ａによって第１投射光ＬＡが選択的に第１方向に射出され、第２部分３０３ｂによって第２投射光ＬＢが選択的に第２方向に射出されるので、異なる位置でスクリーン３１０を観察する観察者Ｒ１，Ｌ１に対して、それぞれ異なる内容の画像を表示できる。
【００６３】
〔第５実施形態〕
以下、図９により、第５実施形態に係る投射システムについて説明する。本実施形態の投射システム２００は、プロジェクター１５０と、スクリーン１０とを備える。なお、スクリーン１０に代えて、上記スクリーン１１０，２１０，３１０を適用することも可能である。
【００６４】
プロジェクター１５０は、上段側すなわち＋Ｙ側に設置される第１プロジェクター１５０ａと、下段側すなわち−Ｙ側に設置される第２プロジェクター１５０ｂとで構成されるスタック方式の画像投射装置である。第１プロジェクター１５０ａは、第１の偏光状態の第１投射光ＬＡをスクリーン１０に向けて射出する。一方、第２プロジェクター１５０ｂは、第２の偏光状態の第２投射光ＬＢをスクリーン１０に向けて射出する。つまり、プロジェクター１５０は、スクリーン１０上において、第１プロジェクター１５０ａによって形成される画像と第２プロジェクター１５０ｂによって形成される画像とを、重畳させた状態で表示させることができる。この場合も、スクリーン１０等を用いることで、異なる位置で観察する観察者に対して、第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂによって形成されるそれぞれ異なる内容の画像を表示することができる。
【００６５】
なお、上記では、プロジェクター１５０において、第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂを上下方向についてスタック方式で設置するものとしているが、第１投射光ＬＡによる画像と第２投射光ＬＢによる画像とをスクリーン１０上で重畳した状態で表示できれば、これ以外の方式で第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂを設置しているものであってもよい。例えば、第１及び第２プロジェクター１５０ａ，１５０ｂを並列的に設置して、各プロジェクター１５０ａ，１５０ｂで形成された投射光をダイクロイックミラー等で合成して１つの投射光として射出してもよい。
【００６６】
〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６７】
まず、上記において、立体的形状２の配列パターンは、種々変形可能であり、例えば円弧状のパターンで配列してもよく、全体で一様なパターンで配列してもよい。
【００６８】
また、第１及び第２部分３ａ，３ｂについて、輪郭やサイズ比適宜変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００…投射システム、 ５０…プロジェクター、 １０，１１０，２１０，３１０…スクリーン、 １０ａ…前面、 １…スクリーン基板、 ２…立体的形状、 ２ａ…表面、 ３…反射部、 ３ａ…第１部分、 ３ｂ…第２部分、 Ｄ１，Ｄ２…偏光層、 １３１…反射ミラー層、 Ｄ３１…通過部、 Ｄ３２…位相差部、 ＦＳ…微細凹凸構造、 ＰＰ…投射光、 ＬＡ…第１投射光、 ＬＢ…第２投射光、 Ｒ１，Ｌ１…観察者
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面に沿って曲面をそれぞれ含む複数の立体的形状を有するスクリーン基板と、
前記複数の立体的形状の各曲面上にそれぞれ形成されるとともに投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第１方向に射出させる第１部分と、前記投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第２方向に射出させる第２部分とをそれぞれ有する複数の反射部と、
を備えるスクリーン。
【請求項２】
前記第１部分は、前記複数の立体的形状の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第１の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第１の反射型偏光部材を有し、
前記第２部分は、前記複数の立体的形状の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第２の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第２の反射型偏光部材を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記第１及び第２部分は、前記複数の立体的形状の表面に形成され、前記投射光を反射する反射ミラー層を有し、
前記第１部分は、前記反射ミラー層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第１の偏光状態で入射する成分を前記反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第１の透過吸収型偏光部材を有し、
前記第２部分は、前記反射ミラー層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第２の偏光状態で入射する成分を前記反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第２の透過吸収型偏光部材を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記第１及び第２部分は、前記複数の立体的形状の表面に形成され、前記第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過する偏光反射層を有し、
前記第１部分は、前記偏光反射層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第１の偏光状態で入射する成分を偏光状態を保って通過させる通過部を有し、
前記第２部分は、前記偏光反射層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第２の偏光状態で入射する成分を前記第１の偏光状態に変化させる位相差部を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記複数の立体的形状において、各曲面の形状は、球面状の凹部又は凸部である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記複数の立体的形状において、前記第１部分と前記第２部分との比率は、当該各立体的形状の前記スクリーン基板の基準面上における位置に応じて異なる、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記スクリーン基板の中央側に位置する前記立体的形状ほど前記第１部分と前記第２部分との比率の偏りが少なく、周辺側に位置する前記立体的形状ほど当該比率の偏りが多い、請求項６に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記複数の立体的形状のうち隣接する一対の立体的形状間の間隔は、前記スクリーン基板の中央側から周辺側に向かって拡がっていく、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項９】
前記スクリーン基板の長手方向について中央側から一端側の方向の成分を含む方向を前記第１方向とし、前記スクリーン基板の長手方向について中央側から他端側の方向の成分を含む方向を前記第２方向とする、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記第１の偏光状態の投射光と前記第２の偏光状態の投射光とを、時分割で前記スクリーン上に投射する画像投射装置と、
を備える投射システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記第１の偏光状態の投射光と前記第２の偏光状態の投射光とを前記スクリーン上に重畳した状態で投射する画像投射装置と、
を備える投射システム。
【請求項１】
基準面に沿って曲面をそれぞれ含む複数の立体的形状を有するスクリーン基板と、
前記複数の立体的形状の各曲面上にそれぞれ形成されるとともに投射光のうち第１の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第１方向に射出させる第１部分と、前記投射光のうち第２の偏光状態で入射する成分に対応するものを選択的に第２方向に射出させる第２部分とをそれぞれ有する複数の反射部と、
を備えるスクリーン。
【請求項２】
前記第１部分は、前記複数の立体的形状の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第１の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第１の反射型偏光部材を有し、
前記第２部分は、前記複数の立体的形状の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第２の偏光状態で入射する成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過させる第２の反射型偏光部材を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記第１及び第２部分は、前記複数の立体的形状の表面に形成され、前記投射光を反射する反射ミラー層を有し、
前記第１部分は、前記反射ミラー層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第１の偏光状態で入射する成分を前記反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第１の透過吸収型偏光部材を有し、
前記第２部分は、前記反射ミラー層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第２の偏光状態で入射する成分を前記反射ミラー層側に透過させるとともに他の成分を吸収する第２の透過吸収型偏光部材を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記第１及び第２部分は、前記複数の立体的形状の表面に形成され、前記第１の偏光状態にある成分を反射するとともに他の成分を吸収又は透過する偏光反射層を有し、
前記第１部分は、前記偏光反射層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第１の偏光状態で入射する成分を偏光状態を保って通過させる通過部を有し、
前記第２部分は、前記偏光反射層の光入射側に形成され、前記投射光のうち前記第２の偏光状態で入射する成分を前記第１の偏光状態に変化させる位相差部を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記複数の立体的形状において、各曲面の形状は、球面状の凹部又は凸部である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記複数の立体的形状において、前記第１部分と前記第２部分との比率は、当該各立体的形状の前記スクリーン基板の基準面上における位置に応じて異なる、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記スクリーン基板の中央側に位置する前記立体的形状ほど前記第１部分と前記第２部分との比率の偏りが少なく、周辺側に位置する前記立体的形状ほど当該比率の偏りが多い、請求項６に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記複数の立体的形状のうち隣接する一対の立体的形状間の間隔は、前記スクリーン基板の中央側から周辺側に向かって拡がっていく、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項９】
前記スクリーン基板の長手方向について中央側から一端側の方向の成分を含む方向を前記第１方向とし、前記スクリーン基板の長手方向について中央側から他端側の方向の成分を含む方向を前記第２方向とする、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記第１の偏光状態の投射光と前記第２の偏光状態の投射光とを、時分割で前記スクリーン上に投射する画像投射装置と、
を備える投射システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記第１の偏光状態の投射光と前記第２の偏光状態の投射光とを前記スクリーン上に重畳した状態で投射する画像投射装置と、
を備える投射システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３３０８０（Ｐ２０１２−１３３０８０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４２６４（Ｐ２０１０−２８４２６４）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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