異方拡散スクリーン
【課題】 複数の映像投影装置を用いた立体映像システムにおいて、液晶プロジェクタ等が形成する規則的に配置された画素からなる映像をスクリーンに投影した際にモアレ干渉縞が発生することなく、かつクロストークが少ない立体映像投影用スクリーンを提供すること。
【解決手段】 少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有する立体映像投影用スクリーン２を提供する。
【解決手段】 少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有する立体映像投影用スクリーン２を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタ等の映像投影装置による投影映像の鑑賞に用いられるスクリーンに関し、特に、複数の映像投影装置を用いることで奥行き感のある立体映像を表示させるためのスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、立体映像を鑑賞するための手段として、偏光メガネを用いる方法や電子シャッターメガネを用いる方法、並びにカラーフィルターメガネを用いる方法等が利用されている。しかしながら、立体映像観賞用メガネを介した立体映像の鑑賞では、輝度が低下する、鑑賞者の数だけ立体映像観賞用メガネを揃える必要がある、特に視力矯正用メガネを着用する鑑賞者に対して立体映像観賞用メガネの装着に伴う不快感を与える、といった欠点がある。そこで、立体映像観賞用メガネの装着が不要な裸眼立体視のための技術が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水平方向に並べた複数のプロジェクタのような投射装置によってスクリーンのような光線制御子へ映像を投射する立体映像表示装置が開示されている。特許文献１に開示された立体映像表示装置は、視点位置ごとに異なる映像を表示させることで、裸眼による立体映像の鑑賞を可能にするものである。
【０００４】
その一方で、プロジェクタ等の映像投影装置による投影映像の鑑賞に用いられるスクリーンとしては、拡散層と、反射層と、を有する各種のスクリーンが提案されている。例えば、特許文献２には、光成形表面微細形状と、反射層と、を有する表示スクリーンが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、拡散角度に異方性のある光拡散フィルムと、反射層と、からなるスクリーンが開示されている。そのような光拡散フィルムの製造方法としては、ブラストガンを金型母材に対して寝かせた状態でサンドブラスト加工する方法が開示されており、平均凹凸間隔がＸ軸方向で０．１３ｍｍ、Ｙ軸方向で０．０７ｍｍの金型を作製し、該金型を用いて光拡散フィルムを作製し、該光拡散フィルムを用いて垂直方向の拡散角度が３２°で水平方向の拡散角度が５１°の異方性のあるスクリーンを作製した旨の実施例が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、スクリーンの上下方向での拡散に比して水平方向で相対的に拡散を大きくした反射型スクリーンが開示されている。そのようなスクリーンの水平方向視野角拡大層として、シリンドリカル形状やプリズム形状、並びにウェーブ形状の凸条が開示されている。また、特許文献５には、水平方向に等間隔に並べて配置したレンズアレイを有するスクリーンが開示されている。さらに、特許文献６には、複数の光ビームを垂直方向に分散させるホログラフィースクリーンを透過させる３次元画像生成装置が開示されている。
【０００７】
特許文献７には、特定の方向から入射した光のみが散乱し、該特定方向以外の他の方向から入射した光は透過するとともに、該特定方向から入射した光の散乱光強度の半値幅が２つの散乱面で異なる異方性散乱フィルムをスクリーンとして前面に配置した投射型画像表示装置が開示されている。そのようなフィルムの製造方法としてホログラフィック手法が開示されており、スクリーンの上下方向の拡散角度が３２°で左右方向の拡散角度が７５°、並びにスクリーンの上下方向の拡散角度が４２°で左右方向の拡散角度が１０３°の実施例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−８１４４０号公報
【特許文献２】特表２００２−５２３８０３号公報
【特許文献３】特開２００６−３３７９０６号公報
【特許文献４】国際公開２００４／１０４６９５号パンフレット
【特許文献５】特許第４４２７７１６号公報
【特許文献６】特表２０００−５０９５９１号公報
【特許文献７】特開２００５−２４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プロジェクタ等の映像投影装置を複数用い、視点位置によって異なる映像を表示させることで立体映像を鑑賞する立体映像上映システムにおいて、一つの視点に対して複数の映像が表示される（クロストーク）ことは、表示画像の品質を著しく劣化させるので好ましくない。また、スクリーンの拡散性を向上させるための手段としてレンズアレイ等の規則的な表面構造を用いることは、液晶プロジェクタ等が形成する規則的に配置された画素からなる映像をスクリーンに投影した際にモアレ干渉縞が発生することがあり、画質を損なう可能性があるので好ましくない。
【００１０】
そこで、本発明は、複数の映像投影装置を用いた立体映像システムにおいて、液晶プロジェクタ等で形成される規則的に配置された画素からなる映像をスクリーンに投影した際にモアレ干渉縞が発生することなく、かつクロストークが少ない投影用スクリーンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、前記の課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、地平面に対して水平方向への拡散性を極力抑える一方で、上下方向への拡散性は一般のスクリーンと同等程度に有するスクリーンが、モアレ干渉縞の発生と、クロストークと、を抑制することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の態様に係る投影用スクリーンは、少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有するものである。
【００１３】
また、表面凹凸構造の最小平均ピッチが２０マイクロメートル以下であることが望ましい。
【００１４】
また、表面凹凸構造のピーク間又はボトム間の距離（ピッチ）の平均値が最大となる方向がスクリーンの長辺と同じであることが望ましい。
【００１５】
また、表面凹凸構造を有する表層と、樹脂からなる基材層と、の少なくとも２層からなるものとすることができる。
【００１６】
また、本発明の態様に係るスクリーンは、光透過性であり、出射光の拡散角度の最小値が１度以下であるものとすることができる。
【００１７】
また、本発明の態様に係るスクリーンの一部は、着色されているものとすることができる。
【００１８】
また、本発明の態様に係るスクリーンの法線に対して１５度から当該スクリーンに入射し、１５度から出射する光の強度と、スクリーンの法線に対して０度からスクリーンに入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値は、０．９５以上であることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の態様に係るスクリーンの法線に対して３０度から当該スクリーンに入射し、３０度から出射する光の強度と、スクリーンの法線に対して０度からスクリーンに入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値は、０．８以上であることが望ましい。
【００２０】
また、本発明の態様に係るスクリーンは、少なくとも一方の面に反射層をさらに有するものとすることができる。
【００２１】
また、反射層が金属若しくは合金、金属酸化物、又は誘電体多層膜のいずれかからなることが望ましい。
【００２２】
また、金属がアルミニウムであることが望ましい。
【００２３】
本発明の態様に係る立体映像上映システムは、少なくとも２台以上の映像投影装置と、上述した投影用スクリーンと、を備えるものである。
【００２４】
また、映像投影装置が投影用スクリーンに対して観察者と反対側に設置されるものとすることができる。
【００２５】
また、映像投影装置が投影用スクリーンに対して観察者と同じ側に設置されるものとすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のスクリーンによれば、液晶プロジェクタ等で形成される規則的に配置された画素からなる映像をスクリーンに投影した際のモアレ干渉縞及びクロストークの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する背面投射型立体映像上映システムの一例を上方から見た場合の模式図である。
【図２】図１に記載された第１の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する背面投射型立体映像上映システムの一例を側方から見た場合の模式図である。
【図３】入射角度と出射角度の関係を示した図である。
【図４】第２の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する前面投射型立体映像上映システムの一例を上方から見た場合の模式図である。
【図５】図４に記載された第２の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する前面投射型立体映像上映システムの一例を側方から見た場合の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態（以下において、「本実施形態」又は「実施形態」という。）について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本実施形態は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。なお、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
【００２９】
（第1の実施形態）
図１は、上方から見た第1の実施形態に係る背面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図２は、側方から見た第1の実施形態に係る背面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、水平方向に並べられた複数の映像投影装置１によって投射された映像は、第1の実施形態に係る少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有する投影用スクリーン２を介して鑑賞者１００に対して表示される。
【００３０】
映像投影装置１はスクリーンに映像を投射する機能を有し、その表示形態、寸法、投射範囲は限定されない。映像投影装置１としてはプロジェクタを用いることが好ましいが、その方式は限定されず、例えば透過型液晶プロジェクタ、反射型液晶プロジェクタ、デジタル・ライト・プロセッシング（ＤＬＰ、登録商標）プロジェクタ、陰極線管（ＣＲＴ）プロジェクタ、及びＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）プロジェクタ等が挙げられる。その他の映像投影装置１としては液晶ディスプレイ、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機／無機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、電界放出型ディスプレイ、及び発光ダイオードディスプレイ等が挙げられる。
【００３１】
投影用スクリーン２は、光透過性で平面状の基材からなる基材層４を備え、基材層４の少なくとも一方の表面に表面凹凸構造を有する表層３が形成されている。具体的には、表面凹凸構造を有する表層３、及び基材層４の２層構成のスクリーン、あるいは表面凹凸構造を有する表層３、基材層４、及び着色層５の３層構成のスクリーンが、投影用スクリーン２として例示される。図１及び図２に示すように、投影用スクリーン２に対して、映像投影装置１を、表面凹凸構造を有する表層３側に設置して鑑賞することが好ましい。
【００３２】
基材層４としては、光透過性を有するシート、フィルム、膜、又は板等を用いることができる。基材層４の材質としては有機材料、無機材料、又は有機材料と無機材料からなる複合材料を用いることができる。ここで、有機高分子材料等の有機材料は、切断等の加工性に優れるため好ましい素材である。有機高分子としては、例えば、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコー ル、ポリビニルアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリスルホン、セルロース、トリアセチルセルロース、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロロビニル、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエーテルスルホン、ポリ（メタ）アクリレート、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、及びシクロオレフィンポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
投影用スクリーン２の表層３の表面凹凸構造は、多数の微細突起部からなる構造で、突起部の形状は、略円錐状、略球状、略楕円体状、略レンチキュラーレンズ状、及び略放物面状のいずれでもよく、また、突起部間は、連続的な曲面でつながっていてもよい。凸部の高さ及びピッチの少なくとも片方は非周期的であり、凸部の高さ及びピッチの両方が非周期的であることがモアレ防止のために好ましい。ここでいう「非周期的」とは、隣接する数個の突起部の高さ及びピッチの少なくとも片方がランダムであることを意味する。
【００３４】
投影用スクリーンが有する表層３の表面凹凸構造は、ある点を中心に各方向へライン走査したときに、表面凹凸構造のピーク間又はボトム間の距離（ピッチ）の平均値が最大となる方向（以下「長軸方向」ともいう。）と、最小となる方向（以下「短軸方向」ともいう。）と、が存在するとき異方性を有し、その異方度は、前記長軸方向の平均ピッチ（平均ピッチの最大値）と、前記短軸方向の平均ピッチ（平均ピッチの最小値）とから、次の式（１）によって求めることができる。
（異方度）＝（平均ピッチの最大値）／（平均ピッチの最小値）…（１）
上述したように、平均ピッチとは投影用スクリーン２の表面凹凸構造のピーク間又はボトム間のピッチの平均のことであり、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、レーザー顕微鏡、及び表面形状測定機等を用いて観察することで得ることができる。
【００３５】
表層３の表面凹凸構造は、具体的には、次のようにして形成することができる。まず、予め干渉露光によりスペックルパターンを形成したサブマスタ型を作製し、このサブマスタ型に電鋳などの方法で金属を被着することによりこの金属にスペックルパターンを転写してマスタ型を作製する。さらに、光透過性基材に、マスタ型を用いて紫外線硬化樹脂による腑形を行うことにより、光透過性基材の表面にスペックルパターンを転写する。このスペックルパターンが投影用スクリーン２の表層３の表面凹凸構造に対応する。スペックルパターンとは、コヒーレントな光が拡散板を通過した後の空間に干渉によって生成するランダムな強度を有する光分布パターンのことであるが、該空間に感光性樹脂層を有する基板を設置して露光及び現像することによって、ランダムな表面凹凸構造に変換され、該構造を有するサブマスタ型を製造することができる。以下では、このランダムな表面凹凸構造のこともスペックルパターンという。
【００３６】
表面凹凸構造の具体的なサイズとしては、アスペクト比は０．５〜３であることが好ましい。アスペクト比は、凸部高さと、凸部高さの１／２の位置における凸部の幅との比（高さ／幅）で定義される。
【００３７】
上記のサブマスタ型の詳細な製造方法については、例えば特許第３４１３５１９号公報に開示されている公知の方法を用いることができる。ホログラフ拡散体を通して拡散された干渉光により感光性媒体を露光し、現像することによって、スペックルパターンに由来する非周期的な表面凹凸構造を有するサブマスタ型を作製し、該サブマスタ型からスクリーンへと表面構造を転写することによって凹凸構造を有するスクリーンを得ることができる。スペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、投影用スクリーン２の表面凹凸構造が調節され、凹凸構造の平均ピッチを制御することができる。スペックルパターンの寸法・形状及び方向の調節方法については、例えば特許第３３９０９５４号公報に開示されている公知の方法を用いることができる。
【００３８】
また、スペックルパターンで特徴づけられた投影用スクリーン２の表面凹凸構造を有する表層３は、投影用スクリーン２のどちらか一方の面にのみ設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。
【００３９】
投影用スクリーン２の水平方向の拡散性を極力抑えるため、投影用スクリーン２の表面凹凸構造の異方度は２０以上が好ましく、より好ましくは２００以上であり、更に好ましくは４００以上である。このような異方度の高い投影用スクリーン２は、上述のサブマスタ型を作製する際の露光で用いるホログラフ拡散体として、異方度の高いスペックルパターンを有するホログラフ拡散体を使用することで得ることができる。なお、ホログラフ拡散体における「異方度」の定義も、上記式（１）で与えられる。投影用スクリーン２の異方度を高くするために用いられる異方度の高いスペックルパターンを有するホログラフ拡散体とは、具体的には、拡散角度の最小値が好ましくは０．１度以下であるもの、より好ましくは０．０５度以下であるもの、更に好ましくは０．０３度以下であるものをいう。また、拡散角度の最大値が好ましくは５度以上であるもの、より好ましくは１０度以上であるもの、更に好ましくは２０度以上であるものをいう。
【００４０】
投影用スクリーン２の表面凹凸構造の平均ピッチの最小値は、精細な画像を表示するためには１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０μｍ以下であり、更に好ましくは１０μｍ以下であり、よりさらに好ましくは５μｍ以下である。また、平均ピッチの最小値は、５８０ｎｍ（可視光の中心波長）以上であることが好ましく、７８０ｎｍ（可視光の上限波長）以上であることがより好ましい。
【００４１】
投影用スクリーン２が有する表面凹凸構造の長軸方向が投影用スクリーン２の長辺と同じになり、短軸方向が地平面に対して上下方向となるように投影用スクリーン２を設置すると、上下方向の視野角を広く確保することができ、好ましい。
【００４２】
投影用スクリーンは２層以上からなっていてもよく、例えば表面凹凸構造を有する表層３を紫外線硬化樹脂によって平滑な基材層４の上に賦形してもよい。
【００４３】
第１の実施形態の背面投射型立体映像上映システムの場合は、投影用スクリーン２は、画像を鑑賞者１００に対して表示させるために光透過性であり、出射光の拡散角度の最小値（水平方向）は１度以下であることが好ましく、より好ましくは０．２度以下、更に好ましくは０．１度以下である。
【００４４】
出射光の拡散角度は、例えば日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）やフォトン・インク（Ｐｈｏｔｏｎ Ｉｎｃ．）製のビームプロファイラ（ＮａｎｏＳｃａｎ）を用いて、投影用スクリーン２に対して法線方向から、投影用スクリーン２の表面凹凸構造を有する表層３に入射した光の出射角度に対する透過光強度の分布を測定し、出射光強度の最大値の半分以上の値となる拡散角度の範囲（半値幅）を求めることによって得られる。投影用スクリーン２に対する法線方向とは、投影用スクリーン２の表面に対して垂直な方向のことである。
【００４５】
表示画像のコントラストを向上させるために投影用スクリーン２の一部が着色されていてもよく、例えば投影用スクリーンの基材層４や表面凹凸構造を有する表層３に着色された素材を使用することができるほか、図１に示すように着色層５を設けてもよい。着色層５は、基材層４の表層３を貼った面と反対側の面に設けてもよい。あるいは、表面凹凸構造を有する表層３と、基材層４と、の間に設けてもよい。
【００４６】
投影用スクリーン２から出射する光の強度は、例えば日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）を用いて、図３に示すように、投影用スクリーン２の法線１０４に対して入射角度１０５から光を投影用スクリーン２に入射し、出射角度１０６から出射した光を測定することによって求めることが可能であり、ピークの値を出射光の強度とする。投影スクリーン２の面内の光の強度の分布を均一にするためには視野角の範囲において十分な透過性を持つことが好ましく、１５度から投影スクリーン２に入射し、１５度から出射する光の強度と、投影スクリーン２の法線に対して０度からの投影スクリーン２に入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．９５以上であることが好ましく、より好ましくは０．９７以上である。投影スクリーン２の端部まで光の強度の分布を均一にするためには、３０度から投影スクリーン２に入射し、３０度から出射する光の強度と、投影スクリーンの法線に対して０度からの投影スクリーン２に入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．８以上であることが好ましく、より好ましくは０．８５以上である。
【００４７】
以上説明した第１の実施形態に係る投影用スクリーン２を用いれば、液晶プロジェクタ等で形成される規則的に配置された画素からなる映像を投影用スクリーン２に投影した際に、モアレ干渉縞及びクロストークが発生しにくい。そのため、プロジェクタ等の映像投影装置１の設置の自由度が高めることが可能となる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図４は上方から見た第２の実施形態に係る前面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図５は側方から見た第２の実施形態に係る前面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図４に示すように、水平方向に並べられた複数の映像投影装置１によって投射された映像は、第２の実施形態に係る投影用スクリーン２によって反射されて鑑賞者１００に対して表示される。
【００４９】
投影用スクリーン２は、光透過性で平面状の基材からなる基材層４を備え、基材層４の少なくとも一方の表面に表面凹凸構造を有する表層３が形成されている。映像投影装置１によって投射された映像の強度を損なわずに鑑賞者１００に対して表示することが望ましいことから、投影用スクリーン２は反射層１５を有することが好ましい。具体的には、表面凹凸構造を有する表層３、基材層４、及び反射層１５の３層構成の投影用スクリーン２が例示される。これらの投影用スクリーン２に対して、映像投影装置１を、表面凹凸構造を有する表層３側に設置して鑑賞することが好ましい。
【００５０】
映像投影装置１、並びに投影用スクリーン２の表面凹凸構造を有する表層３及び基材層４の詳細については、第1の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００５１】
反射層１５の材質や厚み、スクリーン内での位置は限定されない。製造を容易にするためには反射層１５が投影用スクリーン２の一方の面に付与されていることが好ましく、その手段は限定されないが、例えば塗布、蒸着、スパッタリング、無電解メッキ、及び電鋳等が挙げられる。反射層１５の材質としては例えば金属若しくは合金、金属酸化物、又は誘電体多層膜等が挙げられる。金属としては、アルミニウムが可視光の反射率が高く、比較的安価なことから好ましいほか、銀や金、ロジウム、ニッケル、ステンレス、並びに白金等が挙げられる。
【実施例】
【００５２】
本実施形態を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例においては、投影用スクリーンの表面凹凸構造の長軸方向（拡散角度が低い方向）を地平面に対して水平に設置するものとし、特に断らない限り、角度は水平方向の角度を意味するものとする。
【００５３】
［実施例１］
実施例１に係る投影用スクリーンを製造する際には、特許第３４１３５１９号公報に記載のホログラフ拡散体を通して拡散された干渉光により感光性媒体を露光し、現像することによって、スペックルパターンに由来する非周期的な表面凹凸構造を有するサブマスタ型を作製した。該感光性媒体を露光する際のホログラフ拡散体としてスクリーンの地平面に対して上下方向となる方向の拡散角度が３０度、水平方向となる方向の拡散角度が０．０８度の拡散板を使用した。該サブマスタ型と、基材（厚さ８０ミクロンの東洋紡製ＰＥＴ基材Ａ４３００と）と、の間で、厚さ約２０マイクロメートルとなるように塗布した光硬化性樹脂（ノーランド社製光学用接着剤ＮＯＡ６３）を光硬化させた後、該サブマスタ型を剥離させることによって、表面凹凸構造を有する表層を基材上に形成した実施例１に係る投影用スクリーンを製造した。
【００５４】
スペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、以下の４種類の投影用スクリーンを得た。なお、スペックルパターンの方向は、製造する投影用スクリーンの上下及び水平方向を考慮して、調節される。
【００５５】
【表１】
【００５６】
［実施例２］
実施例１で得られた各スクリーンの拡散角度の最小値をフォトン・インク（Ｐｈｏｔｏｎ Ｉｎｃ．）製のビームプロファイラ（ＮａｎｏＳｃａｎ）を用い、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ社のヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザー１１０７Ｐを各スクリーンの表面凹凸構造を有する面から照射して測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００５７】
【表２】
【００５８】
［実施例３］
実施例１で得られた各スクリーンについて、日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）を用いてスクリーンの法線に対して０度からスクリーンに入射し、０度から出射する光の強度、１５度からスクリーンに入射し、１５度から出射する光の強度、３０度からスクリーンに入射し、３０度から出射する光の強度を測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００５９】
【表３】
【００６０】
［実施例４］
図１のように鑑賞者１００に対して投影用スクリーン２の背面に複数の映像投影装置１を水平に並べた立体映像上映システムを製作した。水平に並べられた複数の映像投影装置１は、鑑賞者１００の左右の目に異なる映像を写すことによって視差を生じさせ、映像を立体的に見せることができるものである。鑑賞者１００の位置がスクリーンに対して水平方向に移動したとしても、その位置に呼応した映像が左右の目に写るため、より実在感を演出することができる。
【００６１】
米国映画テレビ技術者協会の定める基準ＥＧ１８−１９９４によれば視野角の３０〜３６度がプロジェクタ用スクリーンとして適切サイズであることから、縦横比１６：９で８０インチのスクリーンに対して、視野角３０度となる視聴距離３．０メートルを設定した。ヒトの両目の間隔の平均が約６．５センチメートルであることから、スクリーン上の点から右目までの線１０１と左目までの線１０２のなす角度αは、スクリーン中央（視野角０度）で約１．２４度、スクリーンの端（視野角３０度）で約１．１６度、スクリーン中央と端の中点（視野角１５度）で約１．２２度となる。
【００６２】
片方の目に入射すべき映像が反対側の目にも入射してしまうことで発生するクロストークを解消するためには、それぞれの視野角においてスクリーンからの光が上述した角度αの範囲を超えて散乱しないことが求められる。クロストークの程度を見極めるため、実施例１で得られた各スクリーンの０度から入射し、０±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ０度から入射し、０度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【００６３】
また、本立体映像上映システムによって立体映像を表示させて観察し、立体感が得られているかどうかを判定した結果も併せて記載する。
【００６４】
【表４】
いずれのスクリーンにおいても良好な立体映像が観察された。
【００６５】
［比較例１］
実施例１と同様に、スペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、以下の４種類の投影用スクリーンを得た。感光性媒体を露光する際のホログラフ拡散体としてスクリーンの地平面に対して上下方向となる方向の拡散角度と、水平方向となる方向の拡散角度がともに５度の拡散板を使用した。
【００６６】
【表５】
【００６７】
［比較例２］
比較例１で得られた各スクリーンの拡散角度の最小値を日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）を用いて測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００６８】
【表６】
【００６９】
［比較例３］
比較例１で得られた各スクリーンについて、実施例３と同様にスクリーンの法線に対して０度から入射し、０度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度を測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００７０】
【表７】
【００７１】
［比較例４］
実施例４と同様に、製作した立体映像上映システムにおいてクロストークの程度を見極めるため、比較例１で得られた各スクリーンの０度から入射し、０±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ０度から入射し、０度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。また、立体感が得られているかどうかを確認した結果も併せて記載する。
【００７２】
【表８】
いずれのスクリーンも画像の滲みが著しく、とても鑑賞に堪えないものであった。
【００７３】
［実施例５］
実施例１で得られたスクリーンのうち、ＰＳ１７４−４の表面凹凸構造を有する面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着して反射層としたものをＰＳ１７４−４R、表面凹凸構造の無い面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着して反射層としたものをＰＳ１７４−４Ｆとした。次いで、図４のように投影用スクリーン２の前面にプロジェクタ１を水平に並べた立体映像上映システムを製作した。
【００７４】
スクリーンのサイズは８０インチとし、視聴距離は３．０メートルとした。クロストークの程度を見極めるため、各スクリーンの５度から入射し、５±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ５度から入射し、５度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【００７５】
また、本立体映像上映システムによって立体映像を表示させて観察し、立体感が得られているかどうかを判定した結果も併せて記載する。なお、図５における映像投影装置１と投影用スクリーン２と鑑賞者１００が上下方向になす角度は３０度であった。
【００７６】
【表９】
いずれのスクリーンにおいても良好な立体映像が観察されたが、ＰＳ１７４−４Ｆの方がより一層鮮明であった。
【００７７】
［比較例５］
比較例１で得られたスクリーンのうち、ＰＳ０５０−５の表面凹凸構造を有する面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着し、反射層を設けたものをＰＳ０５０−５R、表面凹凸構造の無い面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着し、反射層を設けたものをＰＳ０５０−５Ｆとした。次いで、実施例５と同様の立体映像上映システムを製作した。
【００７８】
クロストークの程度を見極めるため、各スクリーンの５度から入射し、５±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ５度から入射し、５度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【００７９】
また、実施例５と同様に立体感が得られているかどうかを確認した結果も併せて記載する。
【００８０】
【表１０】
いずれのスクリーンにおいても像の滲みが著しく、とても鑑賞に堪えないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、立体映像表示用装置で好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 映像投影装置
２ 投影用スクリーン
３ 表面凹凸構造を有する表層
４ 基材層
５ 着色層
１５ 反射層
１００ 鑑賞者
１０１ スクリーン上の点から鑑賞者の右目までの線
１０２ スクリーン上の点から鑑賞者の左目までの線
１０４ 法線
１０５ 入射角度
１０６ 出射角度
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタ等の映像投影装置による投影映像の鑑賞に用いられるスクリーンに関し、特に、複数の映像投影装置を用いることで奥行き感のある立体映像を表示させるためのスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、立体映像を鑑賞するための手段として、偏光メガネを用いる方法や電子シャッターメガネを用いる方法、並びにカラーフィルターメガネを用いる方法等が利用されている。しかしながら、立体映像観賞用メガネを介した立体映像の鑑賞では、輝度が低下する、鑑賞者の数だけ立体映像観賞用メガネを揃える必要がある、特に視力矯正用メガネを着用する鑑賞者に対して立体映像観賞用メガネの装着に伴う不快感を与える、といった欠点がある。そこで、立体映像観賞用メガネの装着が不要な裸眼立体視のための技術が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水平方向に並べた複数のプロジェクタのような投射装置によってスクリーンのような光線制御子へ映像を投射する立体映像表示装置が開示されている。特許文献１に開示された立体映像表示装置は、視点位置ごとに異なる映像を表示させることで、裸眼による立体映像の鑑賞を可能にするものである。
【０００４】
その一方で、プロジェクタ等の映像投影装置による投影映像の鑑賞に用いられるスクリーンとしては、拡散層と、反射層と、を有する各種のスクリーンが提案されている。例えば、特許文献２には、光成形表面微細形状と、反射層と、を有する表示スクリーンが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、拡散角度に異方性のある光拡散フィルムと、反射層と、からなるスクリーンが開示されている。そのような光拡散フィルムの製造方法としては、ブラストガンを金型母材に対して寝かせた状態でサンドブラスト加工する方法が開示されており、平均凹凸間隔がＸ軸方向で０．１３ｍｍ、Ｙ軸方向で０．０７ｍｍの金型を作製し、該金型を用いて光拡散フィルムを作製し、該光拡散フィルムを用いて垂直方向の拡散角度が３２°で水平方向の拡散角度が５１°の異方性のあるスクリーンを作製した旨の実施例が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、スクリーンの上下方向での拡散に比して水平方向で相対的に拡散を大きくした反射型スクリーンが開示されている。そのようなスクリーンの水平方向視野角拡大層として、シリンドリカル形状やプリズム形状、並びにウェーブ形状の凸条が開示されている。また、特許文献５には、水平方向に等間隔に並べて配置したレンズアレイを有するスクリーンが開示されている。さらに、特許文献６には、複数の光ビームを垂直方向に分散させるホログラフィースクリーンを透過させる３次元画像生成装置が開示されている。
【０００７】
特許文献７には、特定の方向から入射した光のみが散乱し、該特定方向以外の他の方向から入射した光は透過するとともに、該特定方向から入射した光の散乱光強度の半値幅が２つの散乱面で異なる異方性散乱フィルムをスクリーンとして前面に配置した投射型画像表示装置が開示されている。そのようなフィルムの製造方法としてホログラフィック手法が開示されており、スクリーンの上下方向の拡散角度が３２°で左右方向の拡散角度が７５°、並びにスクリーンの上下方向の拡散角度が４２°で左右方向の拡散角度が１０３°の実施例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−８１４４０号公報
【特許文献２】特表２００２−５２３８０３号公報
【特許文献３】特開２００６−３３７９０６号公報
【特許文献４】国際公開２００４／１０４６９５号パンフレット
【特許文献５】特許第４４２７７１６号公報
【特許文献６】特表２０００−５０９５９１号公報
【特許文献７】特開２００５−２４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プロジェクタ等の映像投影装置を複数用い、視点位置によって異なる映像を表示させることで立体映像を鑑賞する立体映像上映システムにおいて、一つの視点に対して複数の映像が表示される（クロストーク）ことは、表示画像の品質を著しく劣化させるので好ましくない。また、スクリーンの拡散性を向上させるための手段としてレンズアレイ等の規則的な表面構造を用いることは、液晶プロジェクタ等が形成する規則的に配置された画素からなる映像をスクリーンに投影した際にモアレ干渉縞が発生することがあり、画質を損なう可能性があるので好ましくない。
【００１０】
そこで、本発明は、複数の映像投影装置を用いた立体映像システムにおいて、液晶プロジェクタ等で形成される規則的に配置された画素からなる映像をスクリーンに投影した際にモアレ干渉縞が発生することなく、かつクロストークが少ない投影用スクリーンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、前記の課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、地平面に対して水平方向への拡散性を極力抑える一方で、上下方向への拡散性は一般のスクリーンと同等程度に有するスクリーンが、モアレ干渉縞の発生と、クロストークと、を抑制することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の態様に係る投影用スクリーンは、少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有するものである。
【００１３】
また、表面凹凸構造の最小平均ピッチが２０マイクロメートル以下であることが望ましい。
【００１４】
また、表面凹凸構造のピーク間又はボトム間の距離（ピッチ）の平均値が最大となる方向がスクリーンの長辺と同じであることが望ましい。
【００１５】
また、表面凹凸構造を有する表層と、樹脂からなる基材層と、の少なくとも２層からなるものとすることができる。
【００１６】
また、本発明の態様に係るスクリーンは、光透過性であり、出射光の拡散角度の最小値が１度以下であるものとすることができる。
【００１７】
また、本発明の態様に係るスクリーンの一部は、着色されているものとすることができる。
【００１８】
また、本発明の態様に係るスクリーンの法線に対して１５度から当該スクリーンに入射し、１５度から出射する光の強度と、スクリーンの法線に対して０度からスクリーンに入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値は、０．９５以上であることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の態様に係るスクリーンの法線に対して３０度から当該スクリーンに入射し、３０度から出射する光の強度と、スクリーンの法線に対して０度からスクリーンに入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値は、０．８以上であることが望ましい。
【００２０】
また、本発明の態様に係るスクリーンは、少なくとも一方の面に反射層をさらに有するものとすることができる。
【００２１】
また、反射層が金属若しくは合金、金属酸化物、又は誘電体多層膜のいずれかからなることが望ましい。
【００２２】
また、金属がアルミニウムであることが望ましい。
【００２３】
本発明の態様に係る立体映像上映システムは、少なくとも２台以上の映像投影装置と、上述した投影用スクリーンと、を備えるものである。
【００２４】
また、映像投影装置が投影用スクリーンに対して観察者と反対側に設置されるものとすることができる。
【００２５】
また、映像投影装置が投影用スクリーンに対して観察者と同じ側に設置されるものとすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のスクリーンによれば、液晶プロジェクタ等で形成される規則的に配置された画素からなる映像をスクリーンに投影した際のモアレ干渉縞及びクロストークの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する背面投射型立体映像上映システムの一例を上方から見た場合の模式図である。
【図２】図１に記載された第１の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する背面投射型立体映像上映システムの一例を側方から見た場合の模式図である。
【図３】入射角度と出射角度の関係を示した図である。
【図４】第２の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する前面投射型立体映像上映システムの一例を上方から見た場合の模式図である。
【図５】図４に記載された第２の実施形態に係る投影用スクリーンを具備する前面投射型立体映像上映システムの一例を側方から見た場合の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態（以下において、「本実施形態」又は「実施形態」という。）について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本実施形態は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。なお、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
【００２９】
（第1の実施形態）
図１は、上方から見た第1の実施形態に係る背面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図２は、側方から見た第1の実施形態に係る背面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、水平方向に並べられた複数の映像投影装置１によって投射された映像は、第1の実施形態に係る少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有する投影用スクリーン２を介して鑑賞者１００に対して表示される。
【００３０】
映像投影装置１はスクリーンに映像を投射する機能を有し、その表示形態、寸法、投射範囲は限定されない。映像投影装置１としてはプロジェクタを用いることが好ましいが、その方式は限定されず、例えば透過型液晶プロジェクタ、反射型液晶プロジェクタ、デジタル・ライト・プロセッシング（ＤＬＰ、登録商標）プロジェクタ、陰極線管（ＣＲＴ）プロジェクタ、及びＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）プロジェクタ等が挙げられる。その他の映像投影装置１としては液晶ディスプレイ、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機／無機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、電界放出型ディスプレイ、及び発光ダイオードディスプレイ等が挙げられる。
【００３１】
投影用スクリーン２は、光透過性で平面状の基材からなる基材層４を備え、基材層４の少なくとも一方の表面に表面凹凸構造を有する表層３が形成されている。具体的には、表面凹凸構造を有する表層３、及び基材層４の２層構成のスクリーン、あるいは表面凹凸構造を有する表層３、基材層４、及び着色層５の３層構成のスクリーンが、投影用スクリーン２として例示される。図１及び図２に示すように、投影用スクリーン２に対して、映像投影装置１を、表面凹凸構造を有する表層３側に設置して鑑賞することが好ましい。
【００３２】
基材層４としては、光透過性を有するシート、フィルム、膜、又は板等を用いることができる。基材層４の材質としては有機材料、無機材料、又は有機材料と無機材料からなる複合材料を用いることができる。ここで、有機高分子材料等の有機材料は、切断等の加工性に優れるため好ましい素材である。有機高分子としては、例えば、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコー ル、ポリビニルアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリスルホン、セルロース、トリアセチルセルロース、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロロビニル、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエーテルスルホン、ポリ（メタ）アクリレート、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、及びシクロオレフィンポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
投影用スクリーン２の表層３の表面凹凸構造は、多数の微細突起部からなる構造で、突起部の形状は、略円錐状、略球状、略楕円体状、略レンチキュラーレンズ状、及び略放物面状のいずれでもよく、また、突起部間は、連続的な曲面でつながっていてもよい。凸部の高さ及びピッチの少なくとも片方は非周期的であり、凸部の高さ及びピッチの両方が非周期的であることがモアレ防止のために好ましい。ここでいう「非周期的」とは、隣接する数個の突起部の高さ及びピッチの少なくとも片方がランダムであることを意味する。
【００３４】
投影用スクリーンが有する表層３の表面凹凸構造は、ある点を中心に各方向へライン走査したときに、表面凹凸構造のピーク間又はボトム間の距離（ピッチ）の平均値が最大となる方向（以下「長軸方向」ともいう。）と、最小となる方向（以下「短軸方向」ともいう。）と、が存在するとき異方性を有し、その異方度は、前記長軸方向の平均ピッチ（平均ピッチの最大値）と、前記短軸方向の平均ピッチ（平均ピッチの最小値）とから、次の式（１）によって求めることができる。
（異方度）＝（平均ピッチの最大値）／（平均ピッチの最小値）…（１）
上述したように、平均ピッチとは投影用スクリーン２の表面凹凸構造のピーク間又はボトム間のピッチの平均のことであり、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、レーザー顕微鏡、及び表面形状測定機等を用いて観察することで得ることができる。
【００３５】
表層３の表面凹凸構造は、具体的には、次のようにして形成することができる。まず、予め干渉露光によりスペックルパターンを形成したサブマスタ型を作製し、このサブマスタ型に電鋳などの方法で金属を被着することによりこの金属にスペックルパターンを転写してマスタ型を作製する。さらに、光透過性基材に、マスタ型を用いて紫外線硬化樹脂による腑形を行うことにより、光透過性基材の表面にスペックルパターンを転写する。このスペックルパターンが投影用スクリーン２の表層３の表面凹凸構造に対応する。スペックルパターンとは、コヒーレントな光が拡散板を通過した後の空間に干渉によって生成するランダムな強度を有する光分布パターンのことであるが、該空間に感光性樹脂層を有する基板を設置して露光及び現像することによって、ランダムな表面凹凸構造に変換され、該構造を有するサブマスタ型を製造することができる。以下では、このランダムな表面凹凸構造のこともスペックルパターンという。
【００３６】
表面凹凸構造の具体的なサイズとしては、アスペクト比は０．５〜３であることが好ましい。アスペクト比は、凸部高さと、凸部高さの１／２の位置における凸部の幅との比（高さ／幅）で定義される。
【００３７】
上記のサブマスタ型の詳細な製造方法については、例えば特許第３４１３５１９号公報に開示されている公知の方法を用いることができる。ホログラフ拡散体を通して拡散された干渉光により感光性媒体を露光し、現像することによって、スペックルパターンに由来する非周期的な表面凹凸構造を有するサブマスタ型を作製し、該サブマスタ型からスクリーンへと表面構造を転写することによって凹凸構造を有するスクリーンを得ることができる。スペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、投影用スクリーン２の表面凹凸構造が調節され、凹凸構造の平均ピッチを制御することができる。スペックルパターンの寸法・形状及び方向の調節方法については、例えば特許第３３９０９５４号公報に開示されている公知の方法を用いることができる。
【００３８】
また、スペックルパターンで特徴づけられた投影用スクリーン２の表面凹凸構造を有する表層３は、投影用スクリーン２のどちらか一方の面にのみ設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。
【００３９】
投影用スクリーン２の水平方向の拡散性を極力抑えるため、投影用スクリーン２の表面凹凸構造の異方度は２０以上が好ましく、より好ましくは２００以上であり、更に好ましくは４００以上である。このような異方度の高い投影用スクリーン２は、上述のサブマスタ型を作製する際の露光で用いるホログラフ拡散体として、異方度の高いスペックルパターンを有するホログラフ拡散体を使用することで得ることができる。なお、ホログラフ拡散体における「異方度」の定義も、上記式（１）で与えられる。投影用スクリーン２の異方度を高くするために用いられる異方度の高いスペックルパターンを有するホログラフ拡散体とは、具体的には、拡散角度の最小値が好ましくは０．１度以下であるもの、より好ましくは０．０５度以下であるもの、更に好ましくは０．０３度以下であるものをいう。また、拡散角度の最大値が好ましくは５度以上であるもの、より好ましくは１０度以上であるもの、更に好ましくは２０度以上であるものをいう。
【００４０】
投影用スクリーン２の表面凹凸構造の平均ピッチの最小値は、精細な画像を表示するためには１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０μｍ以下であり、更に好ましくは１０μｍ以下であり、よりさらに好ましくは５μｍ以下である。また、平均ピッチの最小値は、５８０ｎｍ（可視光の中心波長）以上であることが好ましく、７８０ｎｍ（可視光の上限波長）以上であることがより好ましい。
【００４１】
投影用スクリーン２が有する表面凹凸構造の長軸方向が投影用スクリーン２の長辺と同じになり、短軸方向が地平面に対して上下方向となるように投影用スクリーン２を設置すると、上下方向の視野角を広く確保することができ、好ましい。
【００４２】
投影用スクリーンは２層以上からなっていてもよく、例えば表面凹凸構造を有する表層３を紫外線硬化樹脂によって平滑な基材層４の上に賦形してもよい。
【００４３】
第１の実施形態の背面投射型立体映像上映システムの場合は、投影用スクリーン２は、画像を鑑賞者１００に対して表示させるために光透過性であり、出射光の拡散角度の最小値（水平方向）は１度以下であることが好ましく、より好ましくは０．２度以下、更に好ましくは０．１度以下である。
【００４４】
出射光の拡散角度は、例えば日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）やフォトン・インク（Ｐｈｏｔｏｎ Ｉｎｃ．）製のビームプロファイラ（ＮａｎｏＳｃａｎ）を用いて、投影用スクリーン２に対して法線方向から、投影用スクリーン２の表面凹凸構造を有する表層３に入射した光の出射角度に対する透過光強度の分布を測定し、出射光強度の最大値の半分以上の値となる拡散角度の範囲（半値幅）を求めることによって得られる。投影用スクリーン２に対する法線方向とは、投影用スクリーン２の表面に対して垂直な方向のことである。
【００４５】
表示画像のコントラストを向上させるために投影用スクリーン２の一部が着色されていてもよく、例えば投影用スクリーンの基材層４や表面凹凸構造を有する表層３に着色された素材を使用することができるほか、図１に示すように着色層５を設けてもよい。着色層５は、基材層４の表層３を貼った面と反対側の面に設けてもよい。あるいは、表面凹凸構造を有する表層３と、基材層４と、の間に設けてもよい。
【００４６】
投影用スクリーン２から出射する光の強度は、例えば日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）を用いて、図３に示すように、投影用スクリーン２の法線１０４に対して入射角度１０５から光を投影用スクリーン２に入射し、出射角度１０６から出射した光を測定することによって求めることが可能であり、ピークの値を出射光の強度とする。投影スクリーン２の面内の光の強度の分布を均一にするためには視野角の範囲において十分な透過性を持つことが好ましく、１５度から投影スクリーン２に入射し、１５度から出射する光の強度と、投影スクリーン２の法線に対して０度からの投影スクリーン２に入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．９５以上であることが好ましく、より好ましくは０．９７以上である。投影スクリーン２の端部まで光の強度の分布を均一にするためには、３０度から投影スクリーン２に入射し、３０度から出射する光の強度と、投影スクリーンの法線に対して０度からの投影スクリーン２に入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．８以上であることが好ましく、より好ましくは０．８５以上である。
【００４７】
以上説明した第１の実施形態に係る投影用スクリーン２を用いれば、液晶プロジェクタ等で形成される規則的に配置された画素からなる映像を投影用スクリーン２に投影した際に、モアレ干渉縞及びクロストークが発生しにくい。そのため、プロジェクタ等の映像投影装置１の設置の自由度が高めることが可能となる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図４は上方から見た第２の実施形態に係る前面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図５は側方から見た第２の実施形態に係る前面投射型立体映像上映システムの構成を示す模式図である。図４に示すように、水平方向に並べられた複数の映像投影装置１によって投射された映像は、第２の実施形態に係る投影用スクリーン２によって反射されて鑑賞者１００に対して表示される。
【００４９】
投影用スクリーン２は、光透過性で平面状の基材からなる基材層４を備え、基材層４の少なくとも一方の表面に表面凹凸構造を有する表層３が形成されている。映像投影装置１によって投射された映像の強度を損なわずに鑑賞者１００に対して表示することが望ましいことから、投影用スクリーン２は反射層１５を有することが好ましい。具体的には、表面凹凸構造を有する表層３、基材層４、及び反射層１５の３層構成の投影用スクリーン２が例示される。これらの投影用スクリーン２に対して、映像投影装置１を、表面凹凸構造を有する表層３側に設置して鑑賞することが好ましい。
【００５０】
映像投影装置１、並びに投影用スクリーン２の表面凹凸構造を有する表層３及び基材層４の詳細については、第1の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００５１】
反射層１５の材質や厚み、スクリーン内での位置は限定されない。製造を容易にするためには反射層１５が投影用スクリーン２の一方の面に付与されていることが好ましく、その手段は限定されないが、例えば塗布、蒸着、スパッタリング、無電解メッキ、及び電鋳等が挙げられる。反射層１５の材質としては例えば金属若しくは合金、金属酸化物、又は誘電体多層膜等が挙げられる。金属としては、アルミニウムが可視光の反射率が高く、比較的安価なことから好ましいほか、銀や金、ロジウム、ニッケル、ステンレス、並びに白金等が挙げられる。
【実施例】
【００５２】
本実施形態を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例においては、投影用スクリーンの表面凹凸構造の長軸方向（拡散角度が低い方向）を地平面に対して水平に設置するものとし、特に断らない限り、角度は水平方向の角度を意味するものとする。
【００５３】
［実施例１］
実施例１に係る投影用スクリーンを製造する際には、特許第３４１３５１９号公報に記載のホログラフ拡散体を通して拡散された干渉光により感光性媒体を露光し、現像することによって、スペックルパターンに由来する非周期的な表面凹凸構造を有するサブマスタ型を作製した。該感光性媒体を露光する際のホログラフ拡散体としてスクリーンの地平面に対して上下方向となる方向の拡散角度が３０度、水平方向となる方向の拡散角度が０．０８度の拡散板を使用した。該サブマスタ型と、基材（厚さ８０ミクロンの東洋紡製ＰＥＴ基材Ａ４３００と）と、の間で、厚さ約２０マイクロメートルとなるように塗布した光硬化性樹脂（ノーランド社製光学用接着剤ＮＯＡ６３）を光硬化させた後、該サブマスタ型を剥離させることによって、表面凹凸構造を有する表層を基材上に形成した実施例１に係る投影用スクリーンを製造した。
【００５４】
スペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、以下の４種類の投影用スクリーンを得た。なお、スペックルパターンの方向は、製造する投影用スクリーンの上下及び水平方向を考慮して、調節される。
【００５５】
【表１】
【００５６】
［実施例２］
実施例１で得られた各スクリーンの拡散角度の最小値をフォトン・インク（Ｐｈｏｔｏｎ Ｉｎｃ．）製のビームプロファイラ（ＮａｎｏＳｃａｎ）を用い、ＪＤＳ Ｕｎｉｐｈａｓｅ社のヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザー１１０７Ｐを各スクリーンの表面凹凸構造を有する面から照射して測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００５７】
【表２】
【００５８】
［実施例３］
実施例１で得られた各スクリーンについて、日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）を用いてスクリーンの法線に対して０度からスクリーンに入射し、０度から出射する光の強度、１５度からスクリーンに入射し、１５度から出射する光の強度、３０度からスクリーンに入射し、３０度から出射する光の強度を測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００５９】
【表３】
【００６０】
［実施例４］
図１のように鑑賞者１００に対して投影用スクリーン２の背面に複数の映像投影装置１を水平に並べた立体映像上映システムを製作した。水平に並べられた複数の映像投影装置１は、鑑賞者１００の左右の目に異なる映像を写すことによって視差を生じさせ、映像を立体的に見せることができるものである。鑑賞者１００の位置がスクリーンに対して水平方向に移動したとしても、その位置に呼応した映像が左右の目に写るため、より実在感を演出することができる。
【００６１】
米国映画テレビ技術者協会の定める基準ＥＧ１８−１９９４によれば視野角の３０〜３６度がプロジェクタ用スクリーンとして適切サイズであることから、縦横比１６：９で８０インチのスクリーンに対して、視野角３０度となる視聴距離３．０メートルを設定した。ヒトの両目の間隔の平均が約６．５センチメートルであることから、スクリーン上の点から右目までの線１０１と左目までの線１０２のなす角度αは、スクリーン中央（視野角０度）で約１．２４度、スクリーンの端（視野角３０度）で約１．１６度、スクリーン中央と端の中点（視野角１５度）で約１．２２度となる。
【００６２】
片方の目に入射すべき映像が反対側の目にも入射してしまうことで発生するクロストークを解消するためには、それぞれの視野角においてスクリーンからの光が上述した角度αの範囲を超えて散乱しないことが求められる。クロストークの程度を見極めるため、実施例１で得られた各スクリーンの０度から入射し、０±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ０度から入射し、０度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【００６３】
また、本立体映像上映システムによって立体映像を表示させて観察し、立体感が得られているかどうかを判定した結果も併せて記載する。
【００６４】
【表４】
いずれのスクリーンにおいても良好な立体映像が観察された。
【００６５】
［比較例１］
実施例１と同様に、スペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、以下の４種類の投影用スクリーンを得た。感光性媒体を露光する際のホログラフ拡散体としてスクリーンの地平面に対して上下方向となる方向の拡散角度と、水平方向となる方向の拡散角度がともに５度の拡散板を使用した。
【００６６】
【表５】
【００６７】
［比較例２］
比較例１で得られた各スクリーンの拡散角度の最小値を日本電色工業株式会社製の変角光度計（ＧＣ−５０００Ｌ）を用いて測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００６８】
【表６】
【００６９】
［比較例３］
比較例１で得られた各スクリーンについて、実施例３と同様にスクリーンの法線に対して０度から入射し、０度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度を測定したところ、以下のような結果が得られた。
【００７０】
【表７】
【００７１】
［比較例４］
実施例４と同様に、製作した立体映像上映システムにおいてクロストークの程度を見極めるため、比較例１で得られた各スクリーンの０度から入射し、０±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ０度から入射し、０度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。また、立体感が得られているかどうかを確認した結果も併せて記載する。
【００７２】
【表８】
いずれのスクリーンも画像の滲みが著しく、とても鑑賞に堪えないものであった。
【００７３】
［実施例５］
実施例１で得られたスクリーンのうち、ＰＳ１７４−４の表面凹凸構造を有する面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着して反射層としたものをＰＳ１７４−４R、表面凹凸構造の無い面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着して反射層としたものをＰＳ１７４−４Ｆとした。次いで、図４のように投影用スクリーン２の前面にプロジェクタ１を水平に並べた立体映像上映システムを製作した。
【００７４】
スクリーンのサイズは８０インチとし、視聴距離は３．０メートルとした。クロストークの程度を見極めるため、各スクリーンの５度から入射し、５±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ５度から入射し、５度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【００７５】
また、本立体映像上映システムによって立体映像を表示させて観察し、立体感が得られているかどうかを判定した結果も併せて記載する。なお、図５における映像投影装置１と投影用スクリーン２と鑑賞者１００が上下方向になす角度は３０度であった。
【００７６】
【表９】
いずれのスクリーンにおいても良好な立体映像が観察されたが、ＰＳ１７４−４Ｆの方がより一層鮮明であった。
【００７７】
［比較例５］
比較例１で得られたスクリーンのうち、ＰＳ０５０−５の表面凹凸構造を有する面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着し、反射層を設けたものをＰＳ０５０−５R、表面凹凸構造の無い面にアルミニウムを０．１ミリメートルの厚さに真空蒸着し、反射層を設けたものをＰＳ０５０−５Ｆとした。次いで、実施例５と同様の立体映像上映システムを製作した。
【００７８】
クロストークの程度を見極めるため、各スクリーンの５度から入射し、５±１度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５±１度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０±１度から出射する光の強度を、それぞれ５度から入射し、５度から出射する光の強度、１５度から入射し、１５度から出射する光の強度、３０度から入射し、３０度から出射する光の強度と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【００７９】
また、実施例５と同様に立体感が得られているかどうかを確認した結果も併せて記載する。
【００８０】
【表１０】
いずれのスクリーンにおいても像の滲みが著しく、とても鑑賞に堪えないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、立体映像表示用装置で好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 映像投影装置
２ 投影用スクリーン
３ 表面凹凸構造を有する表層
４ 基材層
５ 着色層
１５ 反射層
１００ 鑑賞者
１０１ スクリーン上の点から鑑賞者の右目までの線
１０２ スクリーン上の点から鑑賞者の左目までの線
１０４ 法線
１０５ 入射角度
１０６ 出射角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有する立体映像投影用スクリーン。
【請求項２】
前記表面凹凸構造のピーク間又はボトム間の最小平均ピッチが２０マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項３】
前記表面凹凸構造のピーク間又はボトム間のピッチの平均値が最大となる方向がスクリーンの長辺と同じであることを特徴とする、請求項１乃至２に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項４】
前記表面凹凸構造を有する表層と、樹脂からなる基材層と、の少なくとも２層からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項５】
光透過性であり、出射光の拡散角度の最小値が１度以下であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項６】
一部が着色されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項７】
当該スクリーンの法線に対して１５度から入射し、１５度から出射する光の強度と、当該スクリーンの法線に対して０度から入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．９５以上であることを特徴とする請求項５乃至６のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項８】
当該スクリーンの法線に対して３０度から入射し、３０度から出射する光の最大値と、当該スクリーンの法線に対して０度から入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．８以上であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項９】
少なくとも一方の面に反射層を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項１０】
前記反射層が金属若しくは合金、金属酸化物、又は誘電体多層膜のいずれかからなることを特徴とする請求項９に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項１１】
前記金属がアルミニウムであることを特徴とする請求項１０に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項１２】
少なくとも２台以上の映像投影装置と、請求項１乃至１１のいずれかに記載の投影用スクリーンと、を備える立体映像上映システム。
【請求項１３】
前記映像投影装置が前記投影用スクリーンに対して観察者と反対側に設置されることを特徴とする請求項１２に記載の立体映像上映システム。
【請求項１４】
前記映像投影装置が前記投影用スクリーンに対して観察者と同じ側に設置されることを特徴とする請求項１２に記載の立体映像上映システム。
【請求項１】
少なくとも一方の面に異方度が２０以上の非周期的な表面凹凸構造を有する立体映像投影用スクリーン。
【請求項２】
前記表面凹凸構造のピーク間又はボトム間の最小平均ピッチが２０マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項３】
前記表面凹凸構造のピーク間又はボトム間のピッチの平均値が最大となる方向がスクリーンの長辺と同じであることを特徴とする、請求項１乃至２に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項４】
前記表面凹凸構造を有する表層と、樹脂からなる基材層と、の少なくとも２層からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項５】
光透過性であり、出射光の拡散角度の最小値が１度以下であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項６】
一部が着色されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項７】
当該スクリーンの法線に対して１５度から入射し、１５度から出射する光の強度と、当該スクリーンの法線に対して０度から入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．９５以上であることを特徴とする請求項５乃至６のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項８】
当該スクリーンの法線に対して３０度から入射し、３０度から出射する光の最大値と、当該スクリーンの法線に対して０度から入射し、０度から出射する光の強度との比の最大値が０．８以上であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項９】
少なくとも一方の面に反射層を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項１０】
前記反射層が金属若しくは合金、金属酸化物、又は誘電体多層膜のいずれかからなることを特徴とする請求項９に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項１１】
前記金属がアルミニウムであることを特徴とする請求項１０に記載の立体映像投影用スクリーン。
【請求項１２】
少なくとも２台以上の映像投影装置と、請求項１乃至１１のいずれかに記載の投影用スクリーンと、を備える立体映像上映システム。
【請求項１３】
前記映像投影装置が前記投影用スクリーンに対して観察者と反対側に設置されることを特徴とする請求項１２に記載の立体映像上映システム。
【請求項１４】
前記映像投影装置が前記投影用スクリーンに対して観察者と同じ側に設置されることを特徴とする請求項１２に記載の立体映像上映システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８３５３８（Ｐ２０１２−８３５３８Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２９４６６（Ｐ２０１０−２２９４６６）
【出願日】平成２２年１０月１２日（２０１０．１０．１２）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１２日（２０１０．１０．１２）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
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