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JP2004219900A - Screen, optical film, glasses, and manufacturing method of screen - Google Patents

Screen, optical film, glasses, and manufacturing method of screen Download PDF

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JP2004219900A
JP2004219900A JP2003009436A JP2003009436A JP2004219900A JP 2004219900 A JP2004219900 A JP 2004219900A JP 2003009436 A JP2003009436 A JP 2003009436A JP 2003009436 A JP2003009436 A JP 2003009436A JP 2004219900 A JP2004219900 A JP 2004219900A
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Japan
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light
film
refractive index
wavelength region
screen
Prior art date
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Application number
JP2003009436A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Kubota
重夫 久保田
Junichi Osako
純一 大迫
Masayasu Kakinuma
正康 柿沼
Kazuto Shimoda
和人 下田
Shina Kuriki
科 栗木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a transmission type screen improvable in contrast without complex constitution. <P>SOLUTION: The screen 1 is constituted by sequentially arranging, in the traveling direction of image light L, a Fresnel lens 11, a selective transmission film 13 that transmits mainly the light in the wavelength range of the image light L, an absorbing layer 14 that absorbs 50 to 70% of the visible light wavelength region, and a diffusing layer 15. The selective transmission film 13 is an optical multi-layer film formed by alternately laminating a high refractive index layer and a low refractive index layer, and has also a structure holding a spacer layer consisting of the high refractive index layer between the reflecting mirrors consisting of the alternating layer of the high refractive index layer and the low refractive index layer. The optical film thickness ND of the spacer layer is set so as to satisfy ND = (n±1/2)λ, or ND = nλ, to the wavelength λ to be transmitted. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高コントラストの画像を表示可能な透過型のスクリーン及びその製造方法と、このスクリーンに有効な光学膜と、この光学膜をコーティングしたメガネに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、会議等では発表者が資料を提示する手段として、オーバーヘッドプロジェクタやスライドプロジェクタが広く用いられ、一般家庭ではビデオプロジェクタや動画フィルムプロジェクタが普及しつつある。これらプロジェクタ装置では、光源から出力された光がライトバルブ(Light Valve)により空間的に変調されて画像光とされ、この画像光がレンズ等の照明光学系を通じて投影用スクリーン上に投影される。
【0003】
この種のプロジェクタ装置には、カラー画像を表示させることができるものがあり、光源として三原色である赤色(Red=R)、緑色(Green=G)、青色(Blue=B)を含んだ白色光を発するランプが用いられ、ライトバルブとしては透過型の液晶パネルが用いられている。このプロジェクタ装置では、光源から出射された白色光が、照明光学系によって赤色光、緑色光および青色光の各色の光線に分離され、これら光線が所定の光路に収束される。これら光束が液晶パネルにより画像信号に応じて空間的に変調され、変調された光束が光合成部によってカラー画像光として合成され、合成されたカラー画像光が投影レンズにより投影用スクリーンに拡大投射される。
【0004】
また、最近、カラー画像を表示させることが可能なプロジェクタ装置として、光源に狭帯域三原色光源、例えばRGB三原色の各色の狭帯域光を発するレーザ発振器を用い、ライトバルブに回折格子型ライトバルブ(GLV:Grating Light Valve)を用いた装置が開発されている。このプロジェクタ装置では、レーザ発振器により出射された各色の光束が、画像信号に応じてGLVにより空間的に変調される。このように変調された光束は、前述したプロジェクタ装置と同様にして、光合成部によってカラー画像光として合成され、この合成されたカラー画像光が投影レンズにより投影用スクリーンに拡大投射される。
【0005】
ところで、プロジェクタ装置に用いられる投影用スクリーンは、その背面側から投影光を照射して前面側から見る透過方式と、前面側から投影光を照射しその反射した光を前面側から見る反射方式とに分けられる。いずれの方式においても、視認性の良好なスクリーンを実現するために、明るくて、かつ、コントラストの高い画像を得ることが望まれている。
【0006】
図8は従来の背面投射型表示装置の一例を示すもので、符号101はプロジェクタ装置である映像投射部、102は透過型スクリーン、103は反射ミラーである。この背面投射型では、透過型スクリーン102は、図9にも示すように、従来フレネルレンズ104とレンチキュラーレンズ105によって構成される。この構成による背面投射型表示装置においては、映像投射部101からの投射映像光Lはフレネルレンズ104により平行光となり、更に、レンチキュラーレンズ105によって左右に拡散される。このように、従来の背面投射型表示装置では、映像投射部102からの投影映像光Lは透過型スクリーン102に拡大投射されるようになっている。すなわち、観察者は、透過型スクリーン102の透過光として投影画像の観察を行なう。
【0007】
しかしながら、上述した背面投射型表示装置は、一般に明るい部屋で用いられることが多く、この場合、室内照明等の外光がレンチキュラーレンズの表面で反射され、これがスクリーンからの出射映像光と共に観察されることから画像のコントラストが低下してしまう問題点が生じていた。
【0008】
この対策として、例えば、レンチキュラーレンズ前面に別途スモーク板を設け、外光の一部を吸収させることが行なわれ、これによりコントラストの低下を抑制することが採られているが、構成が複雑であるとともに根本的な解決に至っていない。
【0009】
また、レンチキュラーレンズにおいて、黒レベルを下げるためにレンズ素子間にブラックストライプを設ける場合があるが、十分なレンズ効果をもたせるためには一定間隔以下にブラックストライプを形成できないことから、投射された画像のコントラスト向上に限界があるだけでなく、解像度が低いという問題もある。
【0010】
一方、本発明者らは、透過型スクリーンのコントラスト向上に有効な光学膜を求めて研究を重ねた結果、屈折率の異なる層を交互に積層することによって、三原色波長域光のようなプロジェクタ光の波長領域の光を主に透過する選択透過膜が得られることを見出した。屈折率の異なる層を交互に積層した積層構造は各種文献にあるが(例えば、特許文献1〜4参照。)、上記選択透過特性を有するものは未だ提示されていない。
【0011】
【特許文献1】
特開2002−207253号公報
【特許文献2】
特許第2661919号公報
【特許文献3】
特開平11−287908号公報
【特許文献4】
特開2002−23068号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の透過型スクリーンにおいては、外光がスクリーン表面で反射され、画像のコントラストが低下するという問題があり、それに対して従来なされた対策においても、解決すべき問題があった。
【0013】
本発明は、上記従来技術の問題点に対処してなされたもので、画像光の波長領域の光を主に透過する選択透過膜を用いて、複雑な構造を有することなくコントラストの高い画像を表示することができるスクリーン及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
また、本発明は、三原色波長領域の光を透過し、それ以外の可視波長領域の光を反射する選択透過膜を備えた光学膜及びメガネを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項1の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を備えたことを特徴とする。
【0016】
請求項2の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、選択透過膜が、特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2のスクリーンにおいて、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【0017】
請求項4の発明は、請求項3のスクリーンにおいて、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
【0018】
請求項5の発明は、請求項3のスクリーンにおいて、高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項3のスクリーンにおいて、低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする。
【0019】
請求項1〜6の発明においては、選択透過膜が画像光の波長領域の光を主に透過して、それ以外の可視波長領域の光を含む外光の進入を排除するため、コントラストの良好な画像を表示することが可能となる。
【0020】
請求項7の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、背面からの選択透過膜の透過光及び前面からの入射光を所定の吸収率で吸収する吸収層を備えたことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項7のスクリーンにおいて、吸収層の吸収率が50〜70%であることを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項7のスクリーンにおいて、吸収層が、Ndフィルターを含むことを特徴とする。
【0021】
請求項7〜9の発明においては、吸収層の画像光の透過光量と比較して、スクリーン表面での外光の反射光量を吸収層により大幅に低減することが可能となり、容易にコントラストの改善が可能となる。
【0022】
請求項10の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、投射される画像光を平行光にして選択透過膜に入射させるフレネルレンズを備えたことを特徴とする。これにより、画像光の入射角が大きくなるスクリーン周辺部の輝度の低下を防ぐことが可能となる。
【0023】
請求項11の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、選択透過膜の透過光を散乱する拡散層を備えたことを特徴とする。これにより、視認性の良好な広視野角の画像表示が可能となる。
【0024】
請求項12の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする。これにより、コントラストの良好なカラー画像が表示可能となる。
【0025】
請求項13の発明は、光学膜において、赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有する選択透過膜を備えたことを特徴とする。
【0026】
請求項14の発明は、請求項13の光学膜において、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【0027】
請求項15の発明は、請求項14の光学膜において、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、赤色光、緑色光及び青色光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
【0028】
請求項16の発明は、請求項14の光学膜において、高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする。
請求項17の発明は、請求項14の光学膜において、低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする。
【0029】
請求項13〜17の発明においては、赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域の光を主に透過させるフィルターとなるため、カラー画像を表示するシステム等においてコントラストの向上に有効に用いることが可能となる。
【0030】
請求項18の発明は、メガネにおいて、特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜がレンズ表面に成膜されていることを特徴とする。
【0031】
請求項19の発明は、請求項18のメガネにおいて、選択透過膜が、特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする。
請求項20の発明は、請求項19のメガネにおいて、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【0032】
請求項21の発明は、請求項20のメガネにおいて、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
【0033】
請求項22の発明は、請求項18のメガネにおいて、特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする。
【0034】
請求項18〜22の発明においては、目に届く光は主に三原色波長領域のような特定波長領域の光のみとすることができ、カラー画像の特定波長領域の光からなる映像を高コントラストで鑑賞可能となる。
【0035】
請求項23の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンの製造方法において、基板上に、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0036】
請求項24の発明は、請求項23のスクリーンの製造方法において、選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
【0037】
請求項25の発明は、請求項24のスクリーンの製造方法において、光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
【0038】
請求項23〜25の発明においては、基板上に画像光の波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を容易に形成することができ、選択透過膜を備えたスクリーンを容易に製造可能となる。
【0039】
請求項26の発明は、請求項23のスクリーンの製造方法において、選択透過膜が形成された基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0040】
請求項26の発明においては、選択透過膜が形成された基板の裏面、あるいは選択透過膜の上に吸収層を形成することで、選択透過膜と吸収層を積層したスクリーンを容易に製造可能となる。
【0041】
請求項27の発明は、請求項23のスクリーンの製造方法において、他の基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程と、選択透過膜が形成された基板と吸収層が形成された基板を貼り合わせる工程とを含むことを特徴とする。
【0042】
請求項27の発明においては、選択透過膜と吸収層をそれぞれ別の基板上に形成して、任意の向きに貼り合わせることで、選択透過膜と吸収層を積層したスクリーンを容易に製造可能となる。
【0043】
請求項28の発明は、請求項26又は27のスクリーンの製造方法において、吸収層の吸収率が50〜70%であることを特徴とする。これにより、スクリーン表面への画像光の透過光量と比較して、スクリーン表面での外光の反射光量を吸収層により大幅に低減することが可能となり、コントラストが改善されたスクリーンを容易に製造可能となる。
【0044】
請求項29の発明は、請求項26又は27のスクリーンの製造方法において、選択透過膜と吸収層との積層体の選択透過膜側にフレネルレンズを設置する工程を含むことを特徴とする。これにより、輝度ムラのないスクリーンを容易に製造することが可能となる。
【0045】
請求項30の発明は、請求項26又は27のスクリーンの製造方法において、選択透過膜と吸収層との積層体の吸収層側に拡散層を形成する工程を含むことを特徴とする。これにより、視認性の良好な広視野角の画像を表示するスクリーンを容易に製造することが可能となる。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明のスクリーンの第1の実施の形態を示すもので、スクリーン1の背面からプロジェクタ装置からの画像光Lが反射ミラー2を介して入射する背面投射型の装置において、スクリーン1は画像光Lの進行方向にしたがって順にフレネルレンズ11、基板12の一面に成膜された選択透過膜13、基板12の他面に形成された吸収層14、拡散層15が配置されて構成されている。
【0047】
フレネルレンズ11は、プロジェクタ装置からの投射光を平行光にするためのもので、透過型スクリーンにおいては一般的に設けられる。
【0048】
基板12は、選択透過膜13を成膜するためのもので、材質は特に限定されないが、透明であるものが好ましい。基板材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリオレフィン(PO)、ポリエチレンサルファイド(PES)などの高分子材料や、ガラス等を用いることができる。この基板12には、基板強度を向上させるためのハードコート層が形成されていてもよい。
【0049】
選択透過膜13は、画像光Lの波長領域、例えばRGBの三原色波長領域の光に対して高透過特性を有し、画像光L以外の波長領域の光に対して高反射特性を有するもので、図2に示すように、基板12上に高屈折率層Hと低屈折率層Lが交互に積層されて構成される。高屈折率層Hは高屈折率材料により形成される誘電体膜であり、低屈折率層Lは高屈折率材料より屈折率の低い低屈折率材料により形成される誘電体膜である。
【0050】
図2において、選択透過膜13は公知のファブリペロー型フィルターとして設計されるもので、スペーサー層20を反射鏡21で挟み込んだ構造を有する。ここで、反射鏡21は、高屈折率層Hと低屈折率層Lの交互層で構成される。一方、スペーサー層20は、反射鏡21の高屈折率層Hよりも膜厚の大きい高屈折率層Hからなり、屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、透過対象の画像光の波長λに対して、次式
ND=(n±1/2)λ …(1)
あるいは
ND=nλ …(2)
を満足するよう形成される。ただし、式(1)、(2)において、nは自然数である。
【0051】
例えば、画像光が波長457nm(青色)、532nm(緑色)、642nm(赤色)の狭帯域三原色波長域光のとき、これら3つの波長に対して上記の条件をすべて満たすスペーサー層20の光学膜厚NDとしては、ND=1.06μmを挙げることができる。この場合、ND=1.06μmは、λ=457nmに対しては略2.5倍で、式(1)の条件を満たし、λ=532nmに対しては略2倍で、式(2)の条件を満たし、λ=642nmに対しては略1.5倍で、式(1)の条件を満たしている。なお、式(2)は高次のλ膜であるが、λ膜もλ/2膜の一種であることはいうまでもない。
【0052】
図3は、スペーサー層20の光学膜厚NDが1.06μmである選択透過膜13の透過特性を示すもので、三原色波長域において高い透過率を示す。この分光透過率曲線には、400nmや700nm以上にもピークが存在するが、紫外カットフィルターや赤外カットフィルターを用いて、その影響を除けることも公知である。
【0053】
上記選択透過膜13において、高屈折率層Hには、屈折率が1.5以上、好ましくは2.0〜2.7の高屈折率材料、例えば酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、酸化チタン(TiO)等が用いられ、低屈折率層Lには、屈折率が1.5未満、好ましくは1.3〜1.5の低屈折率材料、例えば二酸化ケイ素(SiO)、フッ化マグネシウム(MgF)等が用いられる。このような高屈折率層H及び低屈折率層Lは、蒸着法やスパッタリング法等によるドライプロセスによって形成することができる。
【0054】
吸収層14は、スクリーン1の前面から入射する外光を吸収させるために設けられるもので、選択透過膜13が形成された基板12の裏面に形成される。その他に、選択透過膜13上に形成することもできる。その場合、基板12の裏面にフレネルレンズ11が配置されることになる。また、他の基板上に吸収層14を形成した後、選択透過膜13が形成された基板12に貼り合わせてもよい。このような吸収層14には、色素膜、偏光板、Ndフィルター(Neutral Density filter)等を用いることができるが、可視波長領域の光に対して均一な50〜70%の吸収率を有し、かつ表面反射の小さいものが望ましい。
【0055】
例えば、可視光域で均等な透過率を有するNdフィルターは、誘電膜と金属膜の積層で構成されるが、本出願人と同一の出願人により提案されているNdフィルター(特願2001−153731号)の膜設計によれば、可視光域での透過率を一定にするだけでなく、反射率を下げる機能を付加することも可能である。図4は、吸収層14としてこのNdフィルター30を基板12上に形成した場合の膜構成を示している。図4において、1層目のNb層31の層厚を5.4nm、2層目のSiO層32の層厚を89.5nm、3層目のNb層33の層厚を8.8nm、4層目のSiO層34の層厚を74.4nmとしたとき、図5に示すような光学特性を有するNdフィルター30が得られる。図5に示すように、この構成のNdフィルター30は、可視光域で均等な30%の透過率(70%の吸収率)を有する一方、反射率が1.9%と小さく、反射防止の効果も付加することができる。
【0056】
拡散層15は、選択透過膜13を透過した画像光を散乱して、視野を広げるとともに、自然な画像を視認できるように設けられるものである。このような拡散層15は、特に限定されるものではなく、表面に凹凸が設けられた拡散板や、ビーズの配列層や、マイクロレンズアレーを形成したフィルムなど従来公知のものを用いることができる。
【0057】
次に、上記スクリーンの製造方法について具体例を挙げて説明する。
まず、基板12として例えば厚み188μmのハードコート付きPETフィルムを準備し、選択透過膜13となる光学多層膜をスパッタリングにより成膜する。ここで、例えば高屈折率層HとしてNb層を、低屈折率層LとしてSiO層を交互に反応性ACスパッタリングにより成膜する。
【0058】
図6に示す選択透過膜13の層構成において、反射鏡21のNb層の層厚を47nm、SiO層の層厚を107nmとし、スペーサー層20となるNb層の層厚を445nmとすると、図7に示すような光学特性が得られる。この例では、GLVを用いたレーザ光源のプロジェクタ装置を考慮し、RGBの波長としてレーザ光源の波長457nm、532nm、642nmの透過率が高くなるように設計しており、457nm(B)の透過率は78.0%、532nm(G)の透過率は75.2%、642nm(R)の透過率は82.7%で、RGB各波長の平均透過率は78.6%となっている。これに対し、可視光域での平均反射率は59.1%となっている。
【0059】
選択透過膜13を成膜した基板12の裏面に、吸収層14として図4に示すような構成を有するNdフィルターを作製する。あるいは異なる基板上にNdフィルターを作製し、選択透過膜13を成膜した基板12と貼り合わせる。最後に、光源側にフレネルレンズ11を、反対側に拡散層15を配置することにより完成する。
【0060】
このようにプロジェクタ装置の画像光に合わせて設計された選択透過膜13を備えたスクリーン1に、プロジェクタ装置からの画像光Lが入射すると、画像光Lはフレネルレンズ11により平行光とされ、選択透過膜13をその画像光の波長域の平均透過率Tにしたがって透過し、さらに吸収率Aの吸収層14であるNdフィルターをその透過率(1−A)にしたがって透過した後、拡散層15によってスクリーン前方に散乱させられる。この透過光の散乱によって、視認性のよい画像が広視野角でスクリーンに表示される。
【0061】
一方、外光はスクリーン1の前面に入射すると、Ndフィルターにその吸収率Aにしたがって一部吸収され、その透過率(1−A)にしたがって一部透過する。Ndフィルターを透過した外光は、選択透過膜13にてその可視光域での平均反射率Rにしたがって反射し、再びNdフィルターに入射して吸収され、残りの透過光がスクリーン前方に散乱する。
【0062】
したがって、スクリーン1に投射される画像光を1とした場合の画像光の透過光量Xは、
X=T(1−A) …(3)
となり、スクリーン1に照射される外光を1とした場合の外光の反射光量Yは、
Y=R(1−A) …(4)
となる。ただし、外光のNdフィルターによる反射は、TやRに比べて小さいため無視している。
【0063】
ここで、選択透過膜13の光学特性が図7に示すものであり、Ndフィルターが図5に示す光学特性を有するものである場合には、T=78.6%、R=59.1%、A=70%であるため、これらの数値を式(3)、(4)に代入すると、画像光の透過光量X=0.236、外光の反射光量Y=0.053となり、コントラスト比X/Yで4.5改善されることがわかる。
【0064】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態においては、複雑な構造を有することなく、コントラストの改善が可能な透過型のスクリーンを得ることができる。
【0065】
なお、上記実施の形態においては、選択透過膜13として吸収のないすべて誘電体からなる多層膜を用いた設計を示しているが、金属膜のような吸収を有する薄膜を使用して、本発明の目的に適う設計をすることも可能である。
【0066】
また、プロジェクタ装置に合わせて設計された上記選択透過膜13は、メガネのレンズに成膜して、そのプロジェクタ装置の画像を鑑賞する際の鑑賞用メガネとすることもできる。この鑑賞用メガネを介してスクリーン上の投影画像を見ると、画像光の波長領域の光が主にメガネを透過するため、コントラストは飛躍的に向上する。
【0067】
さらに、基板上に上記選択透過膜を成膜した光学膜は、RGB三原色波長領域の光を主に透過させるフィルターとして各種方面に適用することができる。
【0068】
【発明の効果】
上述したように、請求項1〜12の発明によれば、画像光の波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を備えることにより、複雑な構造を有することなく透過型スクリーンにおけるコントラストを改善させることができる。
【0069】
請求項13〜17の発明によれば、三原色波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を備えることにより、カラー画像表示の際のコントラストを向上させるフィルターとして有効な光学膜を得ることができる。
【0070】
請求項18〜22の発明によれば、特定波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を備えることにより、特定波長領域の光からなる映像を高コントラストで鑑賞可能なメガネを得ることができる。
【0071】
請求項23〜30の発明によれば、基板上に画像光の波長領域の光を主に透過させる選択透過膜を形成することにより、コントラストの改善が可能な透過型のスクリーンを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスクリーンの第1の実施の形態を示す断面図である。
【図2】本発明にかかる選択透過膜の層構成を示す断面図である。
【図3】本発明にかかる選択透過膜の光学特性の一例を示す図である。
【図4】Ndフィルターの層構成の一例を示す断面図である。
【図5】Ndフィルターの光学特性の一例を示す図である。
【図6】本発明にかかる選択透過膜の一実施の形態を示す断面図である。
【図7】図6に示す選択透過膜の光学特性を示す図である。
【図8】従来の背面投射型表示装置の構成例を示す図である。
【図9】透過型スクリーンの従来例を示す図である。
【符号の説明】
1、102‥‥スクリーン、2、103‥‥反射ミラー、11、104‥‥フレネルレンズ、12‥‥基板、13‥‥選択透過膜、14‥‥吸収層、15‥‥拡散層、20‥‥スペーサー層、21‥‥反射鏡
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmissive screen capable of displaying a high-contrast image, a method of manufacturing the same, an optical film effective for the screen, and eyeglasses coated with the optical film.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, overhead projectors and slide projectors have been widely used as means by which presenters present materials in conferences and the like, and video projectors and moving image film projectors have become widespread in ordinary households. In these projector devices, light output from a light source is spatially modulated by a light valve (Light Valve) to be image light, and the image light is projected on a projection screen through an illumination optical system such as a lens.
[0003]
Some of this type of projector device can display a color image, and a white light including three primary colors of red (Red = R), green (Green = G), and blue (Blue = B) as a light source. And a transmissive liquid crystal panel is used as the light valve. In this projector device, white light emitted from a light source is separated into red, green, and blue light beams by an illumination optical system, and these light beams are converged on a predetermined optical path. These light beams are spatially modulated by a liquid crystal panel in accordance with an image signal, the modulated light beams are combined as color image light by a light combining unit, and the combined color image light is enlarged and projected on a projection screen by a projection lens. .
[0004]
Recently, as a projector device capable of displaying a color image, a narrow band three primary color light source, for example, a laser oscillator emitting narrow band light of each of the three primary colors RGB is used as a light source, and a diffraction grating light valve (GLV) is used as a light valve. : Grating Light Valve) has been developed. In this projector device, the luminous flux of each color emitted from the laser oscillator is spatially modulated by the GLV according to the image signal. The luminous flux modulated in this manner is combined as color image light by a light combining unit in the same manner as in the above-described projector device, and the combined color image light is enlarged and projected on a projection screen by a projection lens.
[0005]
By the way, the projection screen used in the projector apparatus is of a transmission type in which projection light is emitted from the back side and viewed from the front side, and a reflection type in which projection light is emitted from the front side and the reflected light is viewed from the front side. Divided into In any method, it is desired to obtain a bright and high-contrast image in order to realize a screen with good visibility.
[0006]
FIG. 8 shows an example of a conventional rear projection display device. Reference numeral 101 denotes a video projection unit which is a projector device, 102 denotes a transmission screen, and 103 denotes a reflection mirror. In this rear projection type, as shown in FIG. 9, the transmission type screen 102 includes a conventional Fresnel lens 104 and a lenticular lens 105. In the rear-projection type display device having this configuration, the projected image light L from the image projection unit 101 becomes parallel light by the Fresnel lens 104 and is further diffused right and left by the lenticular lens 105. As described above, in the conventional rear projection display device, the projection image light L from the image projection unit 102 is enlarged and projected on the transmission screen 102. That is, the observer observes the projected image as light transmitted through the transmission screen 102.
[0007]
However, the above-described rear projection display device is generally used in a bright room in general, and in this case, external light such as indoor lighting is reflected on the surface of the lenticular lens, and this is observed together with image light emitted from the screen. As a result, there has been a problem that the contrast of the image is reduced.
[0008]
As a countermeasure, for example, a separate smoke plate is provided on the front surface of the lenticular lens to absorb a part of the external light, thereby suppressing a decrease in contrast. However, the configuration is complicated. And the fundamental solution has not been reached.
[0009]
In a lenticular lens, a black stripe may be provided between lens elements in order to lower the black level. However, in order to provide a sufficient lens effect, a black stripe cannot be formed at a certain interval or less. Not only has a limitation in improving the contrast, but also has a problem that the resolution is low.
[0010]
On the other hand, the present inventors have repeatedly studied for an optical film that is effective for improving the contrast of a transmission screen, and as a result, by alternately stacking layers having different refractive indices, a projector light such as light of three primary color wavelength ranges is obtained. It has been found that a selectively permeable film that mainly transmits light in the wavelength range of 2 is obtained. There are various types of laminated structures in which layers having different refractive indices are alternately laminated (for example, see Patent Documents 1 to 4), but those having the above selective transmission characteristics have not been proposed yet.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-207253
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 26691919
[Patent Document 3]
JP-A-11-287908
[Patent Document 4]
JP-A-2002-23068
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional transmissive screen, there is a problem that external light is reflected on the screen surface and the contrast of an image is reduced, and there has been a problem to be solved in the conventional measures. .
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and uses a selective transmission film that mainly transmits light in a wavelength region of image light to form an image having high contrast without having a complicated structure. It is an object of the present invention to provide a screen capable of displaying and a manufacturing method thereof.
[0014]
Another object of the present invention is to provide an optical film and glasses provided with a selective transmission film that transmits light in the three primary color wavelength regions and reflects light in the other visible wavelength regions.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
That is, the invention according to claim 1 is a screen which displays an image by irradiating image light, has a high transmission characteristic with respect to light of a specific wavelength region corresponding to the image light, and has at least a visible wavelength region excluding the specific wavelength region. It is characterized by comprising a selective transmission film that does not have high transmission characteristics for light.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, the selective transmission film has a high reflection characteristic with respect to light in a visible wavelength region excluding a specific wavelength region.
According to a third aspect of the present invention, in the screen of the second aspect, the permselective film is formed by alternately stacking a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index. It is characterized by comprising an optical multi-layered film.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the screen of the third aspect, the optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a thickness larger than that of the front and rear high-refractive-index layers, and a refractive index of the spacer layer. Where N is the optical film thickness and D is the optical film thickness, and the following formula (1) or formula (2) is satisfied for each wavelength λ of light in a specific wavelength region.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the screen of the third aspect, the high refractive index material contains niobium oxide, titanium oxide, or tantalum oxide.
According to a sixth aspect of the present invention, in the screen of the third aspect, the low refractive index material contains silicon oxide or magnesium fluoride.
[0019]
In the inventions according to the first to sixth aspects, the selective transmission film mainly transmits light in the wavelength region of image light and eliminates the entrance of external light including light in the other visible wavelength region. It is possible to display a simple image.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, an absorption layer is provided which absorbs light transmitted through the selective transmission film from the rear surface and incident light from the front surface at a predetermined absorption rate.
According to an eighth aspect of the present invention, in the screen of the seventh aspect, the absorption rate of the absorbing layer is 50 to 70%.
According to a ninth aspect of the present invention, in the screen of the seventh aspect, the absorbing layer includes an Nd filter.
[0021]
According to the seventh to ninth aspects of the present invention, the amount of reflected external light on the screen surface can be significantly reduced by the absorbing layer as compared with the amount of transmitted image light of the absorbing layer, and the contrast can be easily improved. Becomes possible.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the screen according to the first aspect, further comprising a Fresnel lens that converts the projected image light into parallel light and makes it incident on the selective transmission film. As a result, it is possible to prevent a decrease in luminance at the periphery of the screen where the incident angle of the image light increases.
[0023]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, a diffusion layer for scattering light transmitted through the selectively permeable film is provided. This makes it possible to display an image with a wide viewing angle with good visibility.
[0024]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the screen according to the first aspect, the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region. As a result, a color image with good contrast can be displayed.
[0025]
According to the invention of claim 13, in the optical film, the optical film has a high transmission characteristic with respect to light in the three primary color wavelength regions of red light, green light and blue light, and has a high transmittance with respect to light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions. A selective transmission film having a reflection characteristic is provided.
[0026]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the optical film of the thirteenth aspect, the selective transmission film alternately includes a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index. It is characterized by comprising a laminated optical multilayer film.
[0027]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical film of the fourteenth aspect, the optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a thickness larger than that of the front and rear high-refractive-index layers. The optical film thickness ND when the ratio is N and the film thickness is D satisfies the following expression (1) or (2) for each wavelength λ of red light, green light and blue light. I do.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
[0028]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the optical film of the fourteenth aspect, the high refractive index material includes niobium oxide, titanium oxide, or tantalum oxide.
According to a seventeenth aspect, in the optical film of the fourteenth aspect, the low refractive index material contains silicon oxide or magnesium fluoride.
[0029]
In the inventions of claims 13 to 17, since the filter mainly transmits light in the three primary color wavelength regions of red light, green light and blue light, it can be effectively used for improving contrast in a system for displaying a color image or the like. Becomes possible.
[0030]
The invention according to claim 18 is the glasses, wherein the selectively permeable film having high transmission characteristics for light in a specific wavelength region and not having high transmission characteristics for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region is provided on the lens surface. It is characterized by being formed into a film.
[0031]
A nineteenth aspect of the present invention is the glasses according to the eighteenth aspect, wherein the selective transmission film has a high reflection characteristic with respect to light in a visible wavelength region excluding a specific wavelength region.
According to a twentieth aspect of the present invention, in the eyeglasses of the nineteenth aspect, the permselective film alternately laminates a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index. It is characterized by comprising an optical multi-layered film.
[0032]
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the spectacles of the twentieth aspect, the optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a thickness larger than that of the front and rear high-refractive-index layers, and a refractive index of the spacer layer. Where N is the optical film thickness and D is the optical film thickness, and the following formula (1) or formula (2) is satisfied for each wavelength λ of the light in the specific wavelength region.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
[0033]
The invention of claim 22 is the glasses of claim 18, wherein the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region.
[0034]
In the inventions of claims 18 to 22, light reaching the eyes can be mainly only light of a specific wavelength region such as the three primary color wavelength regions, and an image composed of light of a specific wavelength region of a color image can be displayed with high contrast. It can be viewed.
[0035]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a screen for displaying an image by irradiating the image light, the screen has a high transmission characteristic with respect to light in a specific wavelength region corresponding to the image light, and at least the specific wavelength region is formed. Excluding a step of forming a selectively permeable film having no high transmission characteristic for light in a visible wavelength region excluding the above.
[0036]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the twenty-third aspect, the permselective film includes a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index. It is characterized by comprising optical multilayer films alternately stacked.
[0037]
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the twenty-fourth aspect, the optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a thickness larger than that of the front and rear high-refractive-index layers. The optical film thickness ND, where N is the refractive index and D is the film thickness, satisfies the following expression (1) or (2) for each wavelength λ of the light in the specific wavelength region. I do.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
[0038]
In the invention according to claims 23 to 25, a selective transmission film mainly transmitting light in the wavelength region of image light can be easily formed on the substrate, and a screen having the selective transmission film can be easily manufactured. Become.
[0039]
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the twenty-third aspect, a step of forming an absorption layer having a predetermined absorptance for light in a visible wavelength region on the substrate on which the selectively permeable film is formed. It is characterized by the following.
[0040]
In the invention according to claim 26, by forming an absorbing layer on the back surface of the substrate on which the permselective film is formed or on the permselective film, it is possible to easily manufacture a screen in which the permselective film and the absorbing layer are laminated. Become.
[0041]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the twenty-third aspect, a step of forming an absorption layer having a predetermined absorptivity for light in a visible wavelength region on another substrate; Bonding the formed substrate and the substrate on which the absorption layer is formed.
[0042]
According to the twenty-seventh aspect of the present invention, the screen in which the permselective film and the absorption layer are laminated can be easily manufactured by forming the permselective film and the absorption layer on different substrates and bonding them in an arbitrary direction. Become.
[0043]
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen of the twenty-sixth or twenty-seventh aspect, the absorption rate of the absorbing layer is 50 to 70%. This makes it possible to significantly reduce the amount of external light reflected on the screen surface by the absorption layer, compared to the amount of image light transmitted to the screen surface, making it possible to easily manufacture a screen with improved contrast. It becomes.
[0044]
A twenty-ninth aspect of the present invention is the method for manufacturing a screen according to the twenty-sixth or twenty-seventh aspect, further comprising the step of installing a Fresnel lens on the permselective film side of the laminate of the permselective film and the absorbing layer. This makes it possible to easily manufacture a screen without luminance unevenness.
[0045]
The invention according to claim 30 is characterized in that, in the method for manufacturing a screen according to claim 26 or 27, a step of forming a diffusion layer on the absorption layer side of the laminate of the permselective film and the absorption layer is provided. As a result, it is possible to easily manufacture a screen that displays an image with good visibility and a wide viewing angle.
[0046]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a screen according to the present invention. In a rear projection type device in which image light L from a projector device enters from a back surface of a screen 1 via a reflection mirror 2, the screen 1 Is composed of a Fresnel lens 11, a permselective film 13 formed on one surface of a substrate 12, an absorption layer 14 formed on the other surface of the substrate 12, and a diffusion layer 15 arranged in this order in accordance with the traveling direction of the image light L. ing.
[0047]
The Fresnel lens 11 is for making the projection light from the projector apparatus parallel light, and is generally provided in a transmission screen.
[0048]
The substrate 12 is for forming the permselective film 13, and the material is not particularly limited, but is preferably transparent. As the substrate material, for example, a polymer material such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyolefin (PO), polyethylene sulfide (PES), glass, or the like can be used. The substrate 12 may be provided with a hard coat layer for improving the strength of the substrate.
[0049]
The selective transmission film 13 has a high transmission characteristic with respect to light in the wavelength region of the image light L, for example, light in the three primary color wavelength regions of RGB, and has a high reflection characteristic with respect to light in a wavelength region other than the image light L. As shown in FIG. 2, a high refractive index layer H and a low refractive index layer L are alternately stacked on a substrate 12. The high refractive index layer H is a dielectric film formed of a high refractive index material, and the low refractive index layer L is a dielectric film formed of a low refractive index material having a lower refractive index than the high refractive index material.
[0050]
In FIG. 2, the permselective film 13 is designed as a known Fabry-Perot type filter, and has a structure in which a spacer layer 20 is sandwiched between reflecting mirrors 21. Here, the reflecting mirror 21 is composed of alternating layers of a high refractive index layer H and a low refractive index layer L. On the other hand, the spacer layer 20 is made of a high refractive index layer H having a thickness larger than that of the high refractive index layer H of the reflecting mirror 21. For the wavelength λ of the target image light,
ND = (n ± 1/2) λ (1)
Or
ND = nλ (2)
Is formed to satisfy However, in Expressions (1) and (2), n is a natural number.
[0051]
For example, when the image light is light in a narrow band three primary color wavelength range of 457 nm (blue), 532 nm (green), and 642 nm (red), the optical film thickness of the spacer layer 20 that satisfies all of the above conditions for these three wavelengths. As ND, ND = 1.06 μm can be mentioned. In this case, ND = 1.06 μm is approximately 2.5 times for λ = 457 nm, which satisfies the condition of Expression (1), and is approximately twice for λ = 532 nm. The condition is satisfied, that is, approximately 1.5 times for λ = 642 nm, which satisfies the condition of Expression (1). The expression (2) is a high-order λ film, but it goes without saying that the λ film is also a kind of λ / 2 film.
[0052]
FIG. 3 shows the transmission characteristics of the selective transmission film 13 in which the optical thickness ND of the spacer layer 20 is 1.06 μm, and shows high transmittance in the three primary color wavelength ranges. Although this spectral transmittance curve has a peak at 400 nm or 700 nm or more, it is also known that the influence can be eliminated by using an ultraviolet cut filter or an infrared cut filter.
[0053]
In the selectively permeable film 13, the high refractive index layer H has a high refractive index material having a refractive index of 1.5 or more, preferably 2.0 to 2.7, such as niobium oxide (Nb). 2 O 5 ), Tantalum oxide (Ta) 2 O 5 ), Titanium oxide (TiO) 2 ) Is used, and a low refractive index material having a refractive index of less than 1.5, preferably 1.3 to 1.5, for example, silicon dioxide (SiO 2) is used for the low refractive index layer L. 2 ), Magnesium fluoride (MgF 2 ) Etc. are used. Such a high refractive index layer H and a low refractive index layer L can be formed by a dry process such as an evaporation method or a sputtering method.
[0054]
The absorption layer 14 is provided for absorbing external light incident from the front surface of the screen 1 and is formed on the back surface of the substrate 12 on which the permselective film 13 is formed. Alternatively, it can be formed on the permselective membrane 13. In that case, the Fresnel lens 11 is arranged on the back surface of the substrate 12. After the absorption layer 14 is formed on another substrate, the substrate may be bonded to the substrate 12 on which the permselective film 13 is formed. A dye film, a polarizing plate, a Nd filter (Neutral Density filter), and the like can be used for such an absorption layer 14, and the absorption layer 14 has a uniform absorption rate of 50 to 70% for light in the visible wavelength region. It is desirable that the surface reflection is small.
[0055]
For example, an Nd filter having a uniform transmittance in the visible light region is configured by laminating a dielectric film and a metal film, and an Nd filter proposed by the same applicant as the present applicant (Japanese Patent Application No. 2001-153731). According to the film design described in (1), not only can the transmittance in the visible light region be kept constant, but also the function of lowering the reflectance can be added. FIG. 4 shows a film configuration when the Nd filter 30 is formed on the substrate 12 as the absorption layer 14. In FIG. 4, the thickness of the first Nb layer 31 is 5.4 nm, and the thickness of the second Nb layer 31 is SiO. 2 The thickness of the layer 32 is 89.5 nm, the thickness of the third Nb layer 33 is 8.8 nm, and the thickness of the fourth SiO 2 When the thickness of the layer 34 is 74.4 nm, an Nd filter 30 having optical characteristics as shown in FIG. 5 is obtained. As shown in FIG. 5, the Nd filter 30 having this configuration has a uniform transmittance of 30% (absorbance of 70%) in the visible light region, but has a small reflectance of 1.9%, and has an anti-reflection property. Effects can also be added.
[0056]
The diffusion layer 15 is provided so as to scatter the image light transmitted through the selective transmission film 13 to widen the field of view and allow a natural image to be visually recognized. Such a diffusion layer 15 is not particularly limited, and a conventionally known diffusion layer such as a diffusion plate having an uneven surface, an array layer of beads, or a film on which a microlens array is formed can be used. .
[0057]
Next, a method for manufacturing the screen will be described with reference to specific examples.
First, for example, a PET film with a hard coat having a thickness of 188 μm is prepared as the substrate 12, and an optical multilayer film to be the permselective film 13 is formed by sputtering. Here, for example, Nb is used as the high refractive index layer H. 2 O 5 The layer is made of SiO 2 as the low refractive index layer L. 2 The layers are deposited alternately by reactive AC sputtering.
[0058]
In the layer structure of the selective transmission film 13 shown in FIG. 2 O 5 Layer thickness of 47 nm, SiO 2 The layer thickness is set to 107 nm, and Nb serving as the spacer layer 20 is formed. 2 O 5 When the thickness of the layer is 445 nm, optical characteristics as shown in FIG. 7 are obtained. In this example, in consideration of the projector device of the laser light source using the GLV, the transmittance of the laser light source at the wavelengths of 457 nm, 532 nm and 642 nm is designed as the RGB wavelength, and the transmittance of 457 nm (B) is set. Is 78.0%, the transmittance at 532 nm (G) is 75.2%, the transmittance at 642 nm (R) is 82.7%, and the average transmittance at each RGB wavelength is 78.6%. On the other hand, the average reflectance in the visible light region is 59.1%.
[0059]
On the back surface of the substrate 12 on which the permselective film 13 is formed, an Nd filter having a configuration as shown in FIG. Alternatively, an Nd filter is formed on a different substrate, and is bonded to the substrate 12 on which the permselective film 13 is formed. Finally, the Fresnel lens 11 is arranged on the light source side, and the diffusion layer 15 is arranged on the opposite side, thereby completing the process.
[0060]
When the image light L from the projector device is incident on the screen 1 having the selective transmission film 13 designed in accordance with the image light of the projector device as described above, the image light L is collimated by the Fresnel lens 11 and is selected. After transmitting through the transmission film 13 according to the average transmittance T in the wavelength region of the image light and further transmitting through the Nd filter which is the absorption layer 14 having the absorption rate A according to the transmittance (1-A), the diffusion layer 15 is formed. Is scattered in front of the screen. Due to the scattering of the transmitted light, an image with good visibility is displayed on the screen at a wide viewing angle.
[0061]
On the other hand, when the external light is incident on the front surface of the screen 1, it is partially absorbed by the Nd filter according to its absorption rate A, and partially transmitted according to its transmittance (1-A). External light transmitted through the Nd filter is reflected by the selective transmission film 13 in accordance with the average reflectance R in the visible light range, is again incident on the Nd filter and is absorbed, and the remaining transmitted light is scattered forward of the screen. .
[0062]
Therefore, when the image light projected on the screen 1 is 1, the transmitted light amount X of the image light is
X = T (1-A) (3)
When the external light applied to the screen 1 is set to 1, the reflected light amount Y of the external light is
Y = R (1-A) 2 … (4)
It becomes. However, the reflection of the external light by the Nd filter is ignored because it is smaller than T and R.
[0063]
Here, when the optical characteristics of the selective transmission film 13 are as shown in FIG. 7 and the Nd filter has the optical characteristics as shown in FIG. 5, T = 78.6% and R = 59.1%. , A = 70%, and when these numerical values are substituted into Expressions (3) and (4), the transmitted light amount of image light X = 0.236 and the reflected light amount of external light Y = 0.053, and the contrast ratio It can be seen that X / Y is improved by 4.5.
[0064]
As is clear from the above description, in the present embodiment, it is possible to obtain a transmission screen capable of improving contrast without having a complicated structure.
[0065]
In the above embodiment, the design using a multilayer film made of an all-dielectric material having no absorption as the permselective film 13 is shown, but the present invention is applied to the case where a thin film having absorption such as a metal film is used. It is also possible to design to meet the purpose of the above.
[0066]
Further, the selective transmission film 13 designed for the projector device can be formed on a lens of the eyeglasses to provide viewing glasses for viewing an image of the projector device. When the projected image on the screen is viewed through the viewing glasses, light in the wavelength region of the image light mainly passes through the glasses, so that the contrast is dramatically improved.
[0067]
Further, the optical film in which the above-mentioned selective transmission film is formed on a substrate can be applied to various fields as a filter mainly transmitting light in the RGB primary color wavelength region.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to twelfth aspects of the present invention, the contrast in the transmission screen is improved without having a complicated structure by providing the selective transmission film that mainly transmits light in the wavelength region of image light. Can be done.
[0069]
According to the invention of claims 13 to 17, by providing the selective transmission film that mainly transmits light in the three primary color wavelength regions, it is possible to obtain an optical film effective as a filter for improving contrast in displaying a color image. .
[0070]
According to the inventions of claims 18 to 22, by providing the selective transmission film that mainly transmits light in the specific wavelength region, it is possible to obtain glasses capable of viewing an image composed of light in the specific wavelength region with high contrast. .
[0071]
According to the twenty-third to thirty-third aspects of the present invention, a transmissive screen capable of improving contrast can be easily manufactured by forming a selective transmission film mainly transmitting light in a wavelength region of image light on a substrate. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a screen of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a layer configuration of a permselective membrane according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing an example of optical characteristics of a permselective film according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of an Nd filter.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of optical characteristics of an Nd filter.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing one embodiment of the permselective membrane according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing optical characteristics of the selectively permeable film shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a conventional rear projection display device.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional example of a transmission screen.
[Explanation of symbols]
1, 102 screen, 2, 103 reflection mirror, 11, 104 Fresnel lens, 12 substrate, 13 permselective film, 14 absorption layer, 15 diffusion layer, 20 layer Spacer layer, 21 ° reflector

Claims (30)

画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、
前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を備えたことを特徴とするスクリーン。
On a screen that displays an image by irradiating image light,
A selective transmission film having high transmission characteristics for light in a specific wavelength region corresponding to the image light, and having no high transmission characteristics for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. And screen.
前記選択透過膜が、前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする請求項1記載のスクリーン。2. The screen according to claim 1, wherein the selective transmission film has a high reflection characteristic with respect to light in a visible wavelength region excluding the specific wavelength region. 前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項2記載のスクリーン。The selective permeation film, comprising an optical multilayer film in which a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index are alternately laminated. 2. The screen according to 2. 前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする請求項3記載のスクリーン。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
The optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a larger thickness than the front and rear high-refractive-index layers in the middle, wherein the refractive index of the spacer layer is N and the film thickness is D. 4. The screen according to claim 3, wherein the thickness ND satisfies the following expression (1) or expression (2) for each wavelength λ of the light in the specific wavelength region.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
前記高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする請求項3記載のスクリーン。The screen according to claim 3, wherein the high refractive index material includes niobium oxide, titanium oxide, or tantalum oxide. 前記低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする請求項3記載のスクリーン。The screen according to claim 3, wherein the low refractive index material includes silicon oxide or magnesium fluoride. 背面からの前記選択透過膜の透過光及び前面からの入射光を所定の吸収率で吸収する吸収層を備えたことを特徴とする請求項1記載のスクリーン。2. The screen according to claim 1, further comprising an absorption layer that absorbs light transmitted through the selective transmission film from the rear surface and light incident from the front surface at a predetermined absorption rate. 前記吸収層の吸収率が50〜70%であることを特徴とする請求項7記載のスクリーン。The screen according to claim 7, wherein the absorption rate of the absorption layer is 50 to 70%. 前記吸収層が、Ndフィルターを含むことを特徴とする請求項7記載のスクリーン。The screen according to claim 7, wherein the absorption layer includes a Nd filter. 投射される画像光を平行光にして前記選択透過膜に入射させるフレネルレンズを備えたことを特徴とする請求項1記載のスクリーン。The screen according to claim 1, further comprising a Fresnel lens that converts the projected image light into parallel light and makes the parallel light enter the selective transmission film. 前記選択透過膜の透過光を散乱する拡散層を備えたことを特徴とする請求項1記載のスクリーン。The screen according to claim 1, further comprising a diffusion layer that scatters light transmitted through the selective transmission film. 前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項1記載のスクリーン。The screen according to claim 1, wherein the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region. 赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記三原色波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有する選択透過膜を備えたことを特徴とする光学膜。Red light, green light and blue light having a high transmission characteristic for light in the three primary color wavelength regions, and a selective transmission film having high reflection characteristics for light in the visible wavelength region excluding at least the three primary color wavelength regions. An optical film, characterized in that: 前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項13記載の光学膜。The selective permeation film, comprising an optical multilayer film in which a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index are alternately laminated. 14. The optical film according to 13. 前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、赤色光、緑色光及び青色光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする請求項14記載の光学膜。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
The optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a larger thickness than the front and rear high-refractive-index layers in the middle, wherein the refractive index of the spacer layer is N and the film thickness is D. The optical film according to claim 14, wherein the thickness ND satisfies the following expression (1) or expression (2) for each wavelength λ of red light, green light, and blue light.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
前記高屈折率材料が、酸化ニオブ、酸化チタン、又は酸化タンタルを含むことを特徴とする請求項14記載の光学膜。The optical film according to claim 14, wherein the high refractive index material includes niobium oxide, titanium oxide, or tantalum oxide. 前記低屈折率材料が、酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする請求項14記載の光学膜。The optical film according to claim 14, wherein the low refractive index material contains silicon oxide or magnesium fluoride. 特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜がレンズ表面に成膜されていることを特徴とするメガネ。A selective transmission film having high transmission characteristics for light in a specific wavelength region and not having high transmission characteristics for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region is formed on the lens surface. And glasses. 前記選択透過膜が、前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高反射特性を有することを特徴とする請求項18記載のメガネ。19. The glasses according to claim 18, wherein the selectively permeable film has a high reflection characteristic with respect to light in a visible wavelength region excluding the specific wavelength region. 前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項19記載のメガネ。The selective permeation film, comprising an optical multilayer film in which a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index are alternately laminated. 19. Glasses according to 19. 前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする請求項20記載のメガネ。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
The optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a larger thickness than the front and rear high-refractive-index layers in the middle, wherein the refractive index of the spacer layer is N and the film thickness is D. 21. The glasses according to claim 20, wherein the thickness ND satisfies the following expression (1) or expression (2) for each wavelength λ of the light in the specific wavelength region.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項18記載のメガネ。19. The glasses according to claim 18, wherein the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region. 画像光の照射により画像を表示するスクリーンの製造方法において、
基板上に、前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を持ち、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を持たない選択透過膜を形成する工程
を含むことを特徴とするスクリーンの製造方法。
In a method of manufacturing a screen for displaying an image by irradiation of image light,
On the substrate, a selective transmission film having high transmission characteristics for light in a specific wavelength region corresponding to the image light, and having no high transmission characteristics for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region is formed. A method for producing a screen, comprising the steps of:
前記選択透過膜が、高屈折率材料からなる高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率材料からなる低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項23記載のスクリーンの製造方法。The selective permeation film, comprising an optical multilayer film in which a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material having a lower refractive index are alternately laminated. 24. The method for producing a screen according to 23. 前記光学多層膜が、中間に前後の高屈折率層より膜厚の大きい高屈折率材料からなるスペーサー層を有し、該スペーサー層の屈折率をN、膜厚をDとしたときの光学膜厚NDが、前記特定波長領域の光の各波長λに対して下記の式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする請求項24記載のスクリーンの製造方法。
ND=(n±1/2)λ …(1)
ND=nλ …(2)
(式中、nは自然数を示す。)
The optical multilayer film has a spacer layer made of a high-refractive-index material having a larger thickness than the front and rear high-refractive-index layers in the middle, wherein the refractive index of the spacer layer is N and the film thickness is D. The method according to claim 24, wherein the thickness ND satisfies the following expression (1) or (2) for each wavelength λ of the light in the specific wavelength region.
ND = (n ± 1/2) λ (1)
ND = nλ (2)
(Where n represents a natural number)
前記選択透過膜が形成された基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項23記載のスクリーンの製造方法。
24. The method for manufacturing a screen according to claim 23, further comprising a step of forming an absorption layer having a predetermined absorptance on light in a visible wavelength region on the substrate on which the selective transmission film is formed.
他の基板上に、可視波長領域の光に対して所定の吸収率を有する吸収層を形成する工程と、
前記選択透過膜が形成された基板と前記吸収層が形成された基板を貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする請求項23記載のスクリーンの製造方法。
Forming an absorption layer having a predetermined absorptivity for light in the visible wavelength region on another substrate,
24. The method for manufacturing a screen according to claim 23, further comprising: bonding a substrate on which the selectively permeable film is formed and a substrate on which the absorption layer is formed.
前記吸収層の吸収率が50〜70%であることを特徴とする請求項26又は27記載のスクリーンの製造方法。28. The method according to claim 26, wherein the absorption rate of the absorbing layer is 50 to 70%. 前記選択透過膜と吸収層との積層体の選択透過膜側にフレネルレンズを設置する工程を含むことを特徴とする請求項26又は27記載のスクリーンの製造方法。28. The screen manufacturing method according to claim 26, further comprising a step of installing a Fresnel lens on the permselective film side of the laminate of the permselective film and the absorbing layer. 前記選択透過膜と吸収層との積層体の吸収層側に拡散層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項26又は27記載のスクリーンの製造方法。28. The method for manufacturing a screen according to claim 26, further comprising a step of forming a diffusion layer on the absorption layer side of the laminate of the permselective film and the absorption layer.
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