JP4507506B2

JP4507506B2 - Image display system

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Publication number: JP4507506B2
Application number: JP2003108919A
Authority: JP
Inventors: 弘志林; 正康柿沼; 和人下田; 科栗木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: JP2004317638A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、明光下でプロジェクターの投影画像を鮮明かつ明瞭に見ることができる画像表示システム、及びこの画像表示システム等に有効な光学膜とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、会議等において発言者が資料を提示する方法としてオーバーヘッドプロジェクターやスライドプロジェクターが広く用いられている。また、一般家庭においても液晶を用いたビデオプロジェクターや動画フィルムプロジェクターが普及しつつある。
【０００３】
この種のプロジェクターとしては、例えば、光源から出射された光線を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光線に分離して所定の光路に収束させる照明光学系と、ＲＧＢ各色の光束をそれぞれ光変調する液晶パネル（ライトバルブ）と、光変調されたＲＧＢ各色の光束を合成する光合成部とを備え、光合成部により合成されたカラー画像を投射レンズによりスクリーンに拡大投影するものがある。
【０００４】
また、最近では、光源に狭帯域三原色光源、例えばＲＧＢ各色の狭帯域光を発するレーザー発振器を使用し、液晶パネルの代わりにグレーティングライトバルブ（ＧＬＶ：ＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ）を用いてＲＧＢ各色の光束を空間的に変調するプロジェクターも開発されている。
【０００５】
このようなプロジェクターに対して、投影画像を表示するスクリーンには大別して透過型と反射型がある。透過型スクリーンは、スクリーン背後のプロジェクター（リアプロジェクター）から照射される画像光を透過して透過光により投影画像を見ることができるようにしたものであり、反射型スクリーンは、スクリーン前方のプロジェクター（フロントプロジェクター）から照射される画像光を反射して反射光により投影画像を見ることができるようにしたものである。
【０００６】
反射型のスクリーンとしては、プロジェクターからの画像光を反射し散乱するビーズスクリーンや白スクリーンが用いられているが、このようなスクリーンは、画像光以外の光すなわち外光も反射し、外光のレベルとともに黒レベル（黒色映像輝度）も上昇するため、外光レベルの高い明光下ではコントラスト（＝白レベル／黒レベル）の低い映像しか表示することができず、部屋を暗くする必要があった。これに対して、スクリーンに入射し反射する光を低減する光吸収層を設けて黒レベルの低下を図ることによって、外光の存在下でのコントラスト性能を向上させるスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３１０３８０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような反射層の前に光吸収層を設けた構成では、外光のみならず画像光も光吸収層によって低減されてしまうため、スクリーンゲインが低下するとともに、明光下のコントラストの向上にも限界があった。このため、明るくコントラストの高い映像を表示するためには、光源パワーの大きいプロジェクターを用いるか、部屋を暗くして外光レベルを低く抑える必要があった。
【０００９】
一方、プロジェクターも、例えば狭帯域三原色光源を用いたプロジェクターを使用すると、色再現性に優れた鮮明な映像を得ることができる。しかしながら、プロジェクターの光源パワーを大きくすると、消費電力が大きくなるとともに、例えばレーザープロジェクターの場合は安全対策を施す必要があり、特に家庭用として用いる場合には簡便性に欠ける問題があった。
【００１０】
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、太陽光などの強い外光がある環境でも、コントラストが高く鮮明な投影画像をスクリーンに表示することができる画像表示システムと、その画像表示システムを実現することができる光学膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、低消費電力型で簡便かつ安全に取り扱うことができ、明光下でもコントラストが高く鮮明な投影画像をスクリーンに表示することができる画像表示システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、画像表示システムにおいて、特定波長の赤色光を出射するレーザー発振器，特定波長の緑色光を出射するレーザー発振器，特定波長の青色光を出射するレーザー発振器を用いて画像光を投射する投影装置と、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなり、前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備え、前記画像光により画像を表示するスクリーンと、前記スクリーンが設置される映写環境の採光部に設けられ、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した前記選択反射膜と同一構成の光学多層膜からなり、前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除いた可視波長領域の光を採光する光学膜とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明においては、映写環境の外光は、映写環境に入射する際に採光部の光学膜を通ることによって、投影装置から投射される画像光と同じ特定波長領域の光が除去される。このような外光の下で投影装置から画像光がスクリーンに投射されると、スクリーンは特定波長領域の光を選択して反射するよう構成されているので、画像光を反射し、特定波長領域の成分が除かれた外光は反射しない。したがって、外光が存在する明るい環境下で、外光のノイズのない鮮明な投影画像の表示が可能になる。
【００１４】
また請求項１の画像表示システムにおいて、スクリーンが、前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備えたことにより、投影装置からの画像光を反射し、それ以外の波長領域の光からなる外光を透過させて反射しないスクリーンを得ることが可能となる。
【００１５】
また請求項１の画像表示システムにおいて、選択反射膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることにより、各層の膜厚設計にて前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な選択反射膜が得られる。
【００１６】
また請求項１の画像表示システムにおいて、光学膜が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した前記選択反射膜と同一構成の光学多層膜からなることにより、前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することになる。
【００１７】
また、外光が光学膜に入射すると、前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光成分は反射され、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の成分は透過する。したがって、外光から前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光成分を除去することが可能となる。
【００１８】
また、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層することによって、各層の膜厚設計にて前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な光学膜が得られる。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、光学膜を構成する光学多層膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明においては、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層することによって、各層の膜厚設計にて特定波長領域の光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な光学膜を得るために、このような高屈折率層及び低屈折率層には、無機材料の場合には、高屈折率層に例えばＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等、低屈折率層に例えばＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等が用いられる。有機材料の場合には、高屈折率層及び低屈折率層に屈折率の異なる熱硬化性樹脂等の透明樹脂を用いてもよい。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、採光部が、窓及び照明機器の少なくとも１つであることを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明においては、光学膜を窓に取り付けることにより、特定波長領域の光成分のない太陽光を採光することが可能となる。同様にして、部屋の照明機器から特定波長領域の光成分のない明かりを採光することが可能となる。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、選択反射膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明においては、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層することによって、各層の膜厚設計にて特定波長領域の光を選択して反射し、それ以外の光を透過させることが可能な選択反射膜を得るために、このような高屈折率層及び低屈折率層には、無機材料の場合には、高屈折率層に例えばＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等、低屈折率層に例えばＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等が用いられる。有機材料の場合には、高屈折率層及び低屈折率層に屈折率の異なる熱硬化性樹脂等の透明樹脂を用いてもよい。
【００２５】
請求項５の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、スクリーンが、前記選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項５の発明においては、特定波長領域の成分が除かれた外光をスクリーンで吸収することができ、外光が存在する明るい環境下でも、高コントラストの鮮明な投影画像を表示するスクリーンが得られる。
【００２７】
なお、請求項１の画像表示システムにおいて、スクリーンが、光学多層膜に代えて特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、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吸収特性を有する選択吸収層と、選択吸収層を透過した特定波長領域の光を反射する反射層とを備えることとしてもよい（構成Ａ）。
【００２８】
構成Ａの発明においては、スクリーンは、選択吸収層と反射層によって投影装置から投射された画像光を反射し、特定波長領域の成分が除かれた外光を吸収する。これにより、外光が存在する明るい環境下で、高コントラストの鮮明な投影画像を表示することが可能となる。なお、選択吸収層の背後に形成される反射層としては、波長域によらず均等に可視光を反射するアルミニウム等の層であってもよいし、特定波長領域を主に反射する選択反射膜であってもよい。
【００２９】
また構成Ａの画像表示システムにおいて、選択吸収層が、特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対して高吸収特性を有し、所定の波長領域以外の光に対して高透過特性を有する選択吸収色素を含有することとしてもよい。
【００３０】
これにより、特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対してのみ吸収特性を有し、それ以外の波長領域の光に対しては透過特性を有する選択吸収色素を組み合わせることで、特定波長領域の光を透過させ、それ以外の波長領域の光を吸収する選択吸収層を実現することが可能となる。
【００３１】
請求項６の発明は、請求項１の画像表示システムにおいて、前記投影装置は、所定レベル以下の画像光を投射する低光源パワーの投影装置であることを特徴とする。
【００３２】
請求項６の発明においては、スクリーンに投射される画像光のレベルが低いものであっても、スクリーンにおいて外光のみ吸収され画像光はほとんど反射されるため、明光下においてコントラストの高い映像を表示することができる一方、投影装置に低パワーの光源を用いることにより、より安全な低レベルのレーザー光が使用可能となり、取り扱いの容易な簡便な画像表示システムを提供することが可能となる。
【００３３】
なお、従来投影装置には発光レベルが低くて使用できなかった例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源も使用してもよい。
【００３４】
請求項７の発明は、請求項６の画像表示システムにおいて、画像光の所定レベルがレーザークラス２以下を満足するレベルであることを特徴とする。
【００３５】
請求項７の発明においては、レーザーのような狭帯域波長域光を画像光として用いることにより、高輝度、高コントラストの映像を色再現性よくスクリーンに表示することができ、かつその光源パワーを使用の際に安全上問題のないレーザークラス２以下にすることで、安全性、簡便性及び映像表示性能に優れた画像表示システムを実現でき、プレゼンテーション等にまた家庭用としても好適な画像表示システムを提供することが可能となる。
【００３６】
請求項８の発明は、請求項６の画像表示システムにおいて、画像光の所定レベルがレーザークラス１を満足するレベルであることを特徴とする。
【００３７】
請求項８の発明においては、現行の狭帯域三原色光源を用いたＧＬＶプロジェクターの設計において、レーザークラス１に分類される、４００ルーメン以下の画像光、例えば、３０〜１５０ルーメンの、従来より低レベルの画像光によって、明光下で明るく高コントラストの映像が表示される。これにより、消費電力の低減が可能となるとともに、発光ダイオードのような低パワー光源を用いたプロジェクターも実現可能となる。
【００３８】
なお請求項１の画像表示システムにおいて、スクリーンの選択反射膜が前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することにより、投影装置からスクリーンに投射される三原色波長域光によって、鮮明かつ高コントラストのカラー画像をスクリーン上に見ることが可能となる。
【００３９】
また請求項１の画像表示システムにおいて、光学膜が前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することにより、光学膜が赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光を選択して反射することで、高コントラストのカラー画像をスクリーン上に表示するための選択反射膜として好適な光学膜が実現し、赤色、緑色及び青色の三原色以外の波長領域の光を選択して透過させることで、赤色、緑色及び青色の三原色波長領域の光を除去するフィルターとして好適な光学膜が実現する。
【００４０】
【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、本発明の画像表示システムの一実施の形態を概略的に示すもので、投影装置であるプロジェクター１と、プロジェクター光の波長領域の光に対する反射率が高く、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対する反射率が低いスクリーン２と、プロジェクター１とスクリーン２が設置される室内の採光部の窓３に張られ、プロジェクター光の波長領域の光に対して高反射特性を有し、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜４とで構成されている。なお、図中符号５は太陽光、６は太陽光５が光学膜４を透過した後の透過光、７は太陽光５が光学膜４で反射される反射光、８はスクリーン２に表示された映像を鑑賞する視聴者である。
【００４１】
この画像表示システムでは、プロジェクター１から投射される画像光の波長領域に合わせて、スクリーン２および光学膜４が設計されるもので、プロジェクター１のタイプは限定されないが、ここでは、プロジェクター１をグレーティングライトバルブ（ＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ、以下ＧＬＶという。）を用いた回折格子型プロジェクターとした場合について説明する。
【００４２】
図２に、ＧＬＶを用いた回折格子型プロジェクターを概略的に示す。図２において、プロジェクター１は、光源としてレーザー発振器１０を備えている。このレーザー発振器１０は、例えば、波長６４２ｎｍの赤色光を出射するレーザー発振器１０Ｒ、波長５３２ｎｍの緑色光を出射するレーザー発振器１０Ｇ、及び波長４５７ｎｍの青色光を出射するレーザー発振器１０Ｂから構成される。
【００４３】
また、プロジェクター１は、レーザー発振器１０から出射された光を画像光としてスクリーン２に導くための光学系として、コリメータレンズ１１、シリンドリカルレンズ１２、ＧＬＶ１３、体積型ホログラム素子１４、ガルバノミラー１５及び投影レンズ１６を備えている。
【００４４】
コリメータレンズ１１は、赤色用コリメータレンズ１１Ｒ、緑色用コリメータレンズ１１Ｇ及び青色用コリメータレンズ１１Ｂからなり、それぞれ各レーザー発振器１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから出射され赤色光、緑色光、青色光を平行光とする。コリメータレンズ１１によって平行光とされた各色光はシリンドリカルレンズ１２によってＧＬＶ１３に集光される。
【００４５】
すなわち、この回折格子型プロジェクターでは、単一の光源からの光を利用しているのではなく、各レーザー発振器１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂによって３色の光をそれぞれ独立して出射する光源を備えている。また、各レーザー発振器１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂによって出射された光が、コリメータレンズ１１を介して直接シリンドリカルレンズ１２に入射するよう構成されている。
【００４６】
ＧＬＶ１３では、各色用に複数の微小なリボンが形成されたリボン列を備えており、ＧＬＶ１３に集光された各色光は、画像信号に応じてＧＬＶ１３のリボン列が駆動されることによって空間的に変調される。
【００４７】
ＧＬＶ１３によって変調された各色光は、再びシリンドリカルレンズ１２に入射し、平行光とされて体積型ホログラム素子１４に入射する。体積型ホログラム素子１４は、第１の体積型ホログラム素子１４ａと第２の体積型ホログラム素子１４ｂからなり、例えば、第１の体積型ホログラム素子１４ａにより赤色光が回折され、第２の体積型ホログラム素子１４ｂにより青色光が赤色光と同じ方向に回折される。また、第１の体積型ホログラム素子１４ａ及び第２の体積型ホログラム素子１４ｂでは、緑色光が回折されずに直進して透過し、赤色光と同じ方向に出射される。このようにして、体積型ホログラム素子１４の作用により、赤、緑、青の各色光が合成されて同じ方向に出射される。すなわち、この回折格子型プロジェクターでは、第１の体積型ホログラム素子１４ａと第２の体積型ホログラム素子１４ｂによって光合成部が構成されている。
【００４８】
体積型ホログラム素子１４によって同じ方向に出射された三原色波長域光は、ガルバノミラー１５によって所定の方向に走査され、投影レンズ１６を介して画像光としてスクリーン２に投射される。
【００４９】
上記のように構成されたプロジェクター１に対して、スクリーン２はプロジェクター１からの画像光である三原色波長域光のみ反射するよう設計されたものが使用される。このように設計可能なスクリーン２としては、例えば、本出願人と同一の出願人より特願２００２−０７０７９９号等にて提案されている、プロジェクター光の波長領域の光に対して高反射特性を有し、その他の可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備えたスクリーンを挙げることができる。このスクリーンの構成例を図３に示す。
【００５０】
図３において、スクリーン２は、スクリーン基板２０上に高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌが交互に積層された選択反射膜２１を備え、この選択反射膜２１の上に光拡散層２２を有し、その上に保護膜２３が形成されている。スクリーン基板２０は、スクリーン２の支持体となるとともに、選択反射膜２１を透過した光を吸収するよう構成され、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂に黒色微粒子を含有させて構成することができる。また、基板中に黒色微粒子を含有させずに基板裏面に黒色塗料を塗布したり、黒フィルムを貼着したりしてもよい。なお、スクリーン基板２０は、ＰＥＴ以外にも、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）等のポリマー材料により構成することもできる。
【００５１】
選択反射膜２１は、高屈折率材料からなる高屈折率層Ｈと低屈折率材料からなる低屈折率層Ｌとを交互に積層した光学多層膜であり、プロジェクター１の画像光に合わせて、三原色波長域光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有するように、各層の構成がマトリクス法に基づいたシミュレーションにより膜厚設計されている。
【００５２】
高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌは、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）等の高屈折率材料、及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等の低屈折率材料により、蒸着やスパッタリング等の真空薄膜形成方法を用いて形成することができる。また、この外にも、高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌは、熱硬化性樹脂等の溶剤材料を用いて塗布方法により形成することができる。例えば、高屈折率層Ｈは熱硬化性樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７１０２）により、低屈折率層Ｌは熱硬化性樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７２１５）により形成することができる。これにより、三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、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透過特性を有する光学多層膜を容易に製造することができる。
【００５３】
光拡散層２２は、選択反射膜２１によって反射された光を散乱させるもので、これによって視野特性が大幅に改善される。光拡散層２２は、例えば、ガラス、ポリマー等の透明体で、所望の直径数μｍ〜数ｍｍ程度の大きさの球状のビーズが配置されてなり、選択反射膜２１上に貼り付けられる。また、市販の凹凸構造の拡散板を用いてもよい。保護膜２３は、選択反射膜２１及び光拡散層２２を外部から保護するものであり、これにより水分による劣化や、擦れ、引っ掻き等による傷付きを防ぎ、耐久性及び品質を向上させることができる。なお、ここでは、選択反射膜２１の上に光拡散層２２を設けているが、選択反射膜２１の背後に拡散層を設けてもよい。この場合の拡散層は、例えば、スクリーン基板に拡散構造となる凹凸形状を設けることによって形成される。
【００５４】
上記のように構成されたスクリーン２は、図４にそのスクリーン光学特性を示すように、プロジェクター１の光源の光である波長６４２ｎｍの赤色光、波長５３２ｎｍの緑色光、波長４５７ｎｍの青色光に対して特に反射率が高く、その前後の波長領域の光は反射率が低くスクリーン２に吸収されるようになっている。このように、スクリーン２は、プロジェクター１からの画像光の三原色波長域光をそれ以外の波長領域光より特に高反射率で反射することができるため、高コントラスト、高輝度で投影画像を表示することができる。
【００５５】
しかしながら、窓３から太陽光５などの強い外光が室内に入射するような映写環境では、太陽光５は図５に示すようなスペクトルを有するため、スクリーン２において、図６に示すように太陽光５の三原色波長域成分が反射され、反射強度の強い部分（図中丸印で示す。）がノイズとなって、映像が全体的に白っぽくなり、コントラストが低下する。
【００５６】
これを防ぐために、映写環境の採光部となる太陽光５が入射する窓３に、プロジェクター１の画像光と同じ波長域光、すなわち三原色波長域光を透過させない光学膜４がフィルターとして設置される。窓３に対する光学膜４の設置方法としては、例えば窓ガラスに貼り付ける方法が挙げられる。
【００５７】
このような光学膜４としては、例えばプロジェクター１の画像光に合わせてスクリーン２で設計された選択反射膜が好ましく用いられる。光学膜４の構成例を図７に示す。図７において、フィルム基板４０上に、スクリーン２の選択反射膜２１と同様にして膜厚設計された高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌを交互に積層してなる光学多層膜４１を備え、この光学多層膜４１の上に透明な保護膜４２が形成されている。
【００５８】
フィルム基板４０は、光学膜４の支持体となる高分子基材であり、透過率の高い、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）等のポリマー材により構成することができる。これにより、いろいろな形状の部位に貼付などの方法により容易に取り付け可能な光学膜を得ることが可能となる。
【００５９】
光学多層膜４１は、選択反射膜２１と同様にして形成される。すなわち、蒸着やスパッタリング等の真空薄膜形成方法、又は塗布方法により、高屈折率材料により形成された薄膜である高屈折率層Ｈと、低屈折率材料により形成された薄膜である低屈折率層Ｌとを交互に重ねて得られる。真空薄膜形成方法の場合、高屈折材料はＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等、低屈折率材料はＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等が用いられる。塗布方法の場合、各層は溶剤材料、例えば高屈折率層Ｈは熱硬化型樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７１０２）により成膜され、低屈折率層Ｌは熱硬化型樹脂ＪＳＲ製オプスター（ＪＮ７２１５）により成膜され、加熱または紫外線照射により硬化される。いずれも各層の構成を、光学多層膜がプロジェクター１から投射される画像光の波長領域の光、すなわち三原色波長域光に対して高反射特性を有し、少なくとも三原色波長域を除く可視波長域光に対しては高透過特性を有するように膜厚設計したものであり、各層の厚みは数十ｎｍ〜数μｍとされる。これにより、三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、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透過特性を有する光学多層膜を容易に製造することができる。光学膜４の光学特性を図８に示す。この光学特性は透過特性の観点から見たものであり、選択反射膜２１と同じ光学特性を有する。
【００６０】
このように構成された光学膜４は、フィルム基板４０の裏面に接着剤を設けて、窓ガラスに貼り付けて用いることができる。また、窓３に掛けるスクリーンタイプにして設置してもよい。この他、光学膜４を取り付ける方法としては種々考えられるが、要は光学膜４を透過した太陽光５の透過光６が室内に採りこまれるようにすればよい。
【００６１】
図５に示すようなスペクトルを有する太陽光５が、図８に示すような光学特性を有する光学膜４に入射すると、スクリーン２で反射される波長域光は光学膜４で反射されて除外され、透過後の太陽光は、図９に示すようなスペクトルを有する透過光６となる。この透過光６がスクリーン２に照射されても、図４に示すようなスクリーンの反射特性により、図１０に示すような低反射強度の光のみとなり、視聴者８は太陽光５の影響をほとんど受けずに、コントラストが高く、鮮明な映像を見ることができる。また、透過光６は、三原色波長域光以外の可視光を有するため、室内（映写環境）が暗くなることはない。
【００６２】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態の画像表示システムにおいては、プロジェクター１から投射される画像光の波長領域に合わせて、画像光の波長領域の光のみ反射するよう構成されたスクリーン２に対して、画像光の波長領域の光を透過させないよう構成された光学膜４を太陽光が射し込む窓３等（採光部）に設けることにより、スクリーン２で反射してノイズとなる外光成分を予め取り除くことができ、明るい映写環境で高コントラストの鮮明な映像をスクリーン２上に見ることができる。
【００６３】
なお、上記の実施の形態では、スクリーンとして選択反射膜を備えたものを例示したが、この他に、本出願人と同一の出願人により特願２００２−３３１９９３号にて提案されたスクリーンも、プロジェクターに合わせて画像光の波長領域の光のみ反射するよう設計可能なスクリーンとして挙げることができる。このスクリーンは、スクリーン基板上に、画像光の波長領域の光を透過し、画像光以外の波長領域の光を吸収するよう構成された選択吸収層と、選択吸収層を透過した画像光を反射する反射層とを備えてなり、この選択吸収層は、所定の波長領域の光に対してのみ吸収特性を有し、それ以外の波長領域の光に対しては透過特性を有する選択吸収色素を組み合わせて含有させることにより形成される。
【００６４】
また、画像光の波長領域の光成分を取り除く光学膜４は、室内の照明機器に取り付けることもできる。取付け方法としては、図１１に示すように、照明本体５０に貼付したり、直接成膜する方法がある。また、図１２に示すように、照明機器の外装５１の内部又は外部に設けてもよい。
【００６５】
このように、光学膜４を照明機器に取り付けることにより、照明からの光は画像光の波長域である三原色波長域の光が内部に反射され、それ以外の波長領域の光が室内に照射されるため、スクリーン２で反射される外光成分はなく、高コントラストで鮮明な映像を見ることができる。また、部屋の明るさは若干暗くなる程度である。
【００６６】
上記実施の形態は、フロントプロジェクター方式の場合であるが、一般的なリアプロジェクター方式においても、光学膜４により外光から三原色波長域成分を除去しておくことにより、同様にコントラストが高く鮮明な映像を表示することができる。
【００６７】
次に、本発明の画像表示システムの他の実施に形態について説明する。
前述した実施の形態の画像表示システムは、映写環境における外光のスペクトルを調整して外光によるノイズをさらに除去するものであるが、その実施の形態で説明したような、プロジェクターの画像光に合わせてその波長領域光を主に反射するよう設計されたスクリーンは、外光のスペクトルの調整の有無にかかわらず、外光の多くを吸収するため、従来のスクリーンと比較してひときわ高いコントラストとスクリーンゲインを実現することができる。ここで、プロジェクターの光源パワーを小さくした場合の本発明にかかるスクリーンと市販の白スクリーンのコントラストの違いを表１に示す。なお、表１において、プロジェクターはＧＬＶを用いたプロジェクターであり、外光は蛍光灯の光で１００ルクスであり、スクリーンゲインは本発明にかかるスクリーンが３．２、白スクリーンが１．０である。
【００６８】
【表１】

【００６９】
表１から明らかなように、市販の白スクリーンでは充分なコントラストが得られないような３０〜１５０ルーメンの低レベルの画像光に対しても、本発明にかかるスクリーンは８以上の高コントラストの映像を表示することができ、低光源パワーのプロジェクターと組合せた画像表示システムを実現することができる。
【００７０】
図１３は、このような画像表示システムの一実施の形態を示すもので、低光源パワーのプロジェクター１０１と、プロジェクター光の波長領域の光に対する反射率が高く、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対する吸収率が高いスクリーン１０２とで構成されており、プロジェクター１０１をパーソナルコンピュータ１０３に接続することによって、パーソナルコンピュータ１０３の画像データがプロジェクター１０１を介してスクリーン１０２上に充分鮮明な映像で拡大表示される。
【００７１】
このような画像表示システムにおいては、プロジェクター光の波長領域の光に対する反射率が高く、プロジェクター光以外の可視波長領域の光に対する吸収率が高いスクリーンを用いることにより、プロジェクターの光源パワーを小さくすることができ、低光源パワーのプロジェクターを用いることにより、消費電力を低減することができるとともに、レーザープロジェクターの場合、その光源パワーを「日本工業規格」の「レーザー製品の安全基準」で規定されているレーザークラス２以下の安全レベルにすることができ、より安全かつ簡便に使用可能な画像表示システムを得ることができる。また、発光ダイオードを光源としたＬＥＤプロジェクターも実現可能になる。
【００７２】
上述したように、本実施の形態の画像表示システムは、低光源パワーのプロジェクターであっても、明光下において高コントラストの映像を見ることができるものであるが、この場合も前述した実施の形態と同様に採光部にフィルター用の光学膜を設けることで外光のノイズを除去することができることは言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、映写環境の採光部にフィルターとして光学膜を設け、この光学膜の透過特性とスクリーンの反射特性を投影装置から投射される画像光の波長領域に合わせて設計することにより、外光が存在する明るい環境下で、外光のノイズのない鮮明な投影画像をスクリーンに表示して鑑賞することができる。
【００７４】
また、画像光の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過する光学膜を採光部のフィルターとして設置することにより、画像光と同じ波長領域の光を除外した外光を映写環境に取り込むことができる。
【００７５】
また、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えることにより、画像光の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過する光学膜を得ることができる。
【００７６】
また、選択反射膜を備えることにより、投影装置の画像光に合わせて高コントラストの画像を表示するよう設計可能なスクリーンを得ることができる。
【００７７】
また、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した光学多層膜を備えることにより、画像光の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過するスクリーン用選択反射膜を得ることができる。
【００７８】
また、選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を設けることにより、明光下にて高コントラストの画像を表示可能なスクリーンを得ることができる。
【００７９】
また、低光源パワーの投影装置と、この投影装置から投射される画像光の波長領域に合わせて選択反射特性が設計されたスクリーンとを組み合わせて用いることにより、明光下において高コントラストの映像を表示でき、かつ安全性及び簡便性に優れた画像表示システムを実現することができる。
【００８０】
また、スクリーンの選択反射膜が前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することにより、外光が存在する明るい環境下で、鮮明なカラー画像をスクリーンに表示して見ることができる。
【００８１】
また、光学膜が前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することにより、高コントラストのカラー画像を表示するためのスクリーンとして、また三原色波長領域の光を除去するフィルターとして有用な光学膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示システムの一実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】ＧＬＶを用いた回折格子型プロジェクターを概略的に示す図である。
【図３】本発明にかかるスクリーンの構成例を示す断面図である。
【図４】本発明にかかるスクリーンの光学特性を示す図である。
【図５】太陽光のスペクトルを示す図である。
【図６】図４の光学特性を有するスクリーンによる、図５のスペクトルを有する太陽光の反射強度を示す図である。
【図７】本発明にかかる光学膜の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる光学膜の光学特性を示す図である。
【図９】図８の光学特性を有する光学膜を透過した後の太陽光のスペクトルを示す図である。
【図１０】図４の光学特性を有するスクリーンによる、図９に示す光の反射強度を示す図である。
【図１１】光学膜を照明本体に設ける例を示す図である。
【図１２】光学膜を照明機器の外装に設ける例を示す図である。
【図１３】本発明の画像表示システムの他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１，１０１‥‥プロジェクター、２，１０２‥‥スクリーン、３‥‥窓、４‥‥光学膜、５‥‥太陽光、６‥‥透過光、７‥‥反射光、１０‥‥レーザー発振器、１３‥‥ＧＬＶ、１４‥‥体積型ホログラム素子、２０‥‥スクリーン基板、２１‥‥選択反射膜、２２‥‥光拡散層、２３、４２‥‥保護膜、４０‥‥フィルム基板、４１‥‥光学多層膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an image display system that enables a projected image of a projector to be clearly and clearly seen under bright light, an optical film effective for the image display system, and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, overhead projectors and slide projectors have been widely used as methods for presenting materials by speakers in meetings and the like. In general households, video projectors and moving picture film projectors using liquid crystals are becoming popular.
[0003]
  As this type of projector, for example, an illumination optical system that separates light beams emitted from a light source into light beams of each color of red (R), green (G), and blue (B) and converges them on a predetermined optical path, and RGB A liquid crystal panel (light valve) that light-modulates each color beam and a light combining unit that combines the light-modulated RGB color beams, and enlarges and projects the color image combined by the light combining unit onto the screen using a projection lens. There is something.
[0004]
  Recently, a narrow band three primary color light source, such as a laser oscillator that emits narrow band light of each RGB color, is used as a light source, and a luminous light valve (GLV: Grating Light Valve) is used instead of a liquid crystal panel. Spatial modulation projectors have also been developed.
[0005]
  In contrast to such projectors, screens for displaying projected images are roughly classified into transmission types and reflection types. The transmissive screen transmits image light emitted from a projector behind the screen (rear projector) so that a projected image can be seen by the transmitted light. The reflective screen is a projector (front projector) The image light emitted from the front projector) is reflected so that the projected image can be seen by the reflected light.
[0006]
  As the reflection type screen, a bead screen or a white screen that reflects and scatters image light from a projector is used. However, such a screen reflects light other than image light, that is, external light. Since the black level (black video brightness) increases with the level, only images with low contrast (= white level / black level) can be displayed under bright light with high external light level, and the room must be darkened. . On the other hand, a screen has been proposed that improves the contrast performance in the presence of external light by providing a light absorbing layer that reduces the light incident on and reflected by the screen to reduce the black level (for example, , See Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3103802
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the configuration in which the light absorption layer is provided in front of the reflection layer as described above, not only external light but also image light is reduced by the light absorption layer, so that the screen gain is lowered and the contrast under bright light is reduced. There was a limit to improvement. For this reason, in order to display a bright and high-contrast image, it has been necessary to use a projector with a large light source power or to darken the room to keep the external light level low.
[0009]
  On the other hand, when a projector using, for example, a narrow band three primary color light source is used, a clear image with excellent color reproducibility can be obtained. However, when the light source power of the projector is increased, the power consumption is increased and, for example, in the case of a laser projector, it is necessary to take a safety measure.
[0010]
  The present invention has been made in response to the above-mentioned problems of the prior art, and is an image display system capable of displaying a high-contrast and clear projected image on a screen even in an environment where there is strong external light such as sunlight. An object of the present invention is to provide an optical film capable of realizing the image display system and a manufacturing method thereof.
[0011]
  It is another object of the present invention to provide an image display system that can be handled easily and safely with a low power consumption type, and can display a clear projected image with high contrast even under bright light on a screen.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  That is, the invention of claim 1 is an image display system,Using a laser oscillator that emits red light of a specific wavelength, a laser oscillator that emits green light of a specific wavelength, and a laser oscillator that emits blue light of a specific wavelengthA projection device for projecting image light;It consists of an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated, and has high reflection characteristics for red light, green light, and blue light of the specific wavelength, and at least the above Equipped with a selective reflection film with high transmission characteristics for light in the visible wavelength range excluding specific wavelengths of red light, green light and blue lightA screen for displaying an image with the image light, and a lighting part of a projection environment in which the screen is installed,It consists of an optical multilayer film having the same structure as the selective reflection film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately stacked, and is highly resistant to red light, green light, and blue light of the specific wavelength. It has reflection characteristics, and has high transmission characteristics for light in the visible wavelength region excluding specific wavelengths of at least the red light, green light, and blue light,at leastSpecific wavelengths of the red light, green light, and blue lightAnd an optical film that collects light in the visible wavelength region excluding.
[0013]
  According to the first aspect of the present invention, outside light in the projection environment passes through the optical film of the daylighting unit when entering the projection environment, so that light in the same specific wavelength region as the image light projected from the projection device is removed. The When image light is projected from the projection device onto the screen under such external light, the screen is configured to select and reflect light in a specific wavelength region. The outside light from which the component is removed is not reflected. Therefore, it is possible to display a clear projection image free from noise of external light in a bright environment where external light exists.
[0014]
  AlsoThe image display system according to claim 1.The screen has a high reflection characteristic with respect to red light, green light, and blue light of the specific wavelength, and is high with respect to light in a visible wavelength region excluding specific wavelengths of the red light, green light, and blue light. By providing the selective reflection film having transmission characteristics, it is possible to obtain a screen that reflects image light from the projection device and transmits external light composed of light in other wavelength regions and does not reflect it.
[0015]
  Further, in the image display system according to claim 1, the selective reflection film is composed of an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. A selective reflection film capable of selectively reflecting red light, green light, and blue light of the specific wavelength and transmitting other light can be obtained.
[0016]
  In the image display system according to claim 1,Optical filmBy comprising an optical multilayer film having the same configuration as the selective reflection film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately stacked, the red light, the green light, and the blue light having the specific wavelength are formed. Thus, it has a high reflection characteristic and has a high transmission characteristic for light in the visible wavelength region excluding specific wavelengths of at least the red light, green light, and blue light.
[0017]
When external light is incident on the optical film, the red light, green light, and blue light components of the specific wavelength are reflected, and at least the components in the visible wavelength region excluding the specific wavelengths of the red light, green light, and blue light are To Penetrate. Therefore, it is possible to remove the red light, green light, and blue light components of the specific wavelength from the external light.
[0018]
  In addition, by alternately laminating the high refractive index layer and the low refractive index layer, the red, green, and blue light of the specific wavelength is selected and reflected by the thickness design of each layer, and other light is reflected. An optical film that can be transmitted is obtained.
[0019]
  Claim2The invention of claim1In the image display system ofConfigure optical filmThe high refractive index layer of the optical multilayer film contains niobium oxide, tantalum oxide or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride.
[0020]
  Claim2In the invention, by alternately laminating the high refractive index layer and the low refractive index layer, it is possible to select and reflect light in a specific wavelength region in the film thickness design of each layer and transmit other light. Possible optical filmTo getFor such a high refractive index layer and a low refractive index layer, in the case of an inorganic material, for example, Nb₂O₅TiO₂, Ta₂O₅For example, SiO in the low refractive index layer₂, MgF₂Etc. are used. In the case of organic materials, transparent resins such as thermosetting resins having different refractive indexes for the high refractive index layer and the low refractive index layerMay be used.
[0021]
  Claim3The image display system according to claim 1 is characterized in that the daylighting unit is at least one of a window and a lighting device.
[0022]
  Claim3In this invention, by attaching the optical film to the window, it is possible to collect sunlight having no light component in a specific wavelength region. Similarly, it is possible to extract light having no light component in a specific wavelength region from the lighting device in the room.
[0023]
  Claim4The invention of claim1In the image display system, the high refractive index layer of the selective reflection film contains niobium oxide, tantalum oxide, or titanium oxide, and the low refractive index layer contains silicon oxide or magnesium fluoride.
[0024]
  Claim4In the invention, by alternately laminating the high refractive index layer and the low refractive index layer, it is possible to select and reflect light in a specific wavelength region in the film thickness design of each layer and transmit other light. Possible selective reflection filmTo getFor such a high refractive index layer and a low refractive index layer, in the case of an inorganic material, for example, Nb₂O₅TiO₂, Ta₂O₅For example, SiO in the low refractive index layer₂, MgF₂Etc. are used. In the case of organic materials, transparent resins such as thermosetting resins having different refractive indexes for the high refractive index layer and the low refractive index layerMay be used.
[0025]
  Claim5The invention of claim1In this image display system, the screen includes an absorption layer that absorbs light transmitted through the selective reflection film.
[0026]
  Claim5In the invention, the screen can absorb the outside light from which the component in the specific wavelength region is removed, and can display a high-contrast clear projected image even in a bright environment where the outside light exists.
[0027]
  In additionThe image display system according to claim 1, wherein the screen comprises:Instead of optical multilayer filmA selective absorption layer having high transmission characteristics with respect to light in a specific wavelength range and at least high absorption characteristics with respect to light in the visible wavelength range excluding the specific wavelength range, and light in the specific wavelength range transmitted through the selective absorption layer With reflective layer to reflect(Configuration A).
[0028]
  Configuration AIn the invention, the screen reflects the image light projected from the projection device by the selective absorption layer and the reflection layer, and absorbs the external light from which the component in the specific wavelength region is removed. This makes it possible to display a high-contrast clear projected image in a bright environment where external light exists. The reflective layer formed behind the selective absorption layer may be a layer of aluminum or the like that reflects visible light evenly regardless of the wavelength range, or a selective reflection film that mainly reflects a specific wavelength range. It may be.
[0029]
  Configuration AIn this image display system, the selective absorption layer has a high absorption characteristic for light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region, and a selective absorption dye having a high transmission property for light other than the predetermined wavelength region ContainingMay be.
[0030]
  ThisBy combining a selective absorption dye having absorption characteristics only for light in a predetermined wavelength region other than the specific wavelength region and transmission characteristics for light in other wavelength regions, light in the specific wavelength region is combined. It is possible to realize a selective absorption layer that transmits light and absorbs light in other wavelength regions.
[0031]
  Claim6The invention ofClaim 1In the image display system,The projector isProjector with low light source power for projecting image light below predetermined levelIsIt is characterized by that.
[0032]
  Claim6In this invention, even if the level of the image light projected on the screen is low, only the external light is absorbed on the screen and the image light is almost reflected, so that an image with high contrast can be displayed under bright light. On the other hand, by using a low-power light source for the projector, YoTherefore, a safe and low-level laser beam can be used, and a simple image display system that is easy to handle can be provided.
[0033]
  For example, a light source such as a light emitting diode (LED), which has not been used for a conventional projection apparatus due to a low light emission level, may be used.
[0034]
  Claim7The invention of claim6In the image display system, the predetermined level of image light is a level satisfying laser class 2 or lower.
[0035]
  Claim7In this invention, by using a narrow-band wavelength light such as a laser as image light, it is possible to display a high-brightness, high-contrast image on a screen with good color reproducibility, and when using the light source power. Therefore, it is possible to realize an image display system excellent in safety, simplicity, and video display performance by providing a laser class 2 or less, which is not problematic in terms of safety, and to provide an image display system suitable for presentations and for home use. It becomes possible.
[0036]
  Claim8The invention of claim6'sIn the image display system, the predetermined level of image light is a level satisfying laser class 1.
[0037]
  Claim8In the invention of the present invention, in the design of the GLV projector using the current narrow band three primary color light source, image light of 400 lumens or less, for example, 30 to 150 lumens, lower level image light than conventional, which is classified as laser class 1 Thus, a bright and high-contrast image is displayed under bright light. Thereby, power consumption can be reduced and a projector using a low power light source such as a light emitting diode can be realized.
[0038]
  Claim 1In the image display system ofThe selective reflection film of the screen has high reflection characteristics with respect to the red light, green light and blue light of the specific wavelength, and at least the light in the visible wavelength region excluding the specific wavelengths of the red light, green light and blue light. On the other hand, by having high transmission characteristics,With the three primary color wavelength band lights projected from the projection device onto the screen, a clear and high-contrast color image can be seen on the screen.
[0039]
  In the image display system according to claim 1,Optical filmHas high reflection characteristics for red light, green light and blue light of the specific wavelength, and high transmission characteristics for light in the visible wavelength region excluding specific wavelengths of at least the red light, green light and blue light. By havingThe optical film selects and reflects light in the three primary wavelength regions of red, green and blue, thereby realizing an optical film suitable as a selective reflection film for displaying a high-contrast color image on the screen. By selecting and transmitting light in a wavelength region other than the three primary colors of green and blue, an optical film suitable as a filter for removing light in the three primary color wavelength regions of red, green, and blue is realized.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
  FIG. 1 schematically shows an embodiment of an image display system according to the present invention. A projector 1 that is a projection device and a visible wavelength other than the projector light that has a high reflectance with respect to light in the wavelength region of the projector light. A screen 2 having a low reflectance with respect to light in a region, and a window 3 of a daylighting unit in a room where the projector 1 and the screen 2 are installed, and has high reflection characteristics with respect to light in the wavelength region of the projector light, The optical film 4 has high transmission characteristics with respect to light in the visible wavelength region other than light. In the figure, reference numeral 5 is sunlight, 6 is transmitted light after the sunlight 5 has passed through the

optical film

4, 7 is reflected light from which the sunlight 5 is reflected by the

optical film

4, and 8 is displayed on the screen 2. A viewer who appreciates the video.
[0041]
  In this image display system, the screen 2 and the optical film 4 are designed according to the wavelength region of the image light projected from the projector 1, and the type of the projector 1 is not limited, but here the projector 1 is grating. A case where a diffraction grating type projector using a light valve (Grating Light Valve, hereinafter referred to as GLV) is described.
[0042]
  FIG. 2 schematically shows a diffraction grating projector using GLV. In FIG. 2, the projector 1 includes a laser oscillator 10 as a light source. The laser oscillator 10 includes, for example, a laser oscillator 10R that emits red light having a wavelength of 642 nm, a laser oscillator 10G that emits green light having a wavelength of 532 nm, and a laser oscillator 10B that emits blue light having a wavelength of 457 nm.
[0043]
  The projector 1 is a collimator lens 11, a cylindrical lens 12, a GLV 13, a volume hologram element 14, a galvano mirror 15, and a projection lens as an optical system for guiding light emitted from the laser oscillator 10 to the screen 2 as image light. 16 is provided.
[0044]
  The collimator lens 11 is composed of a red collimator lens 11R, a green collimator lens 11G, and a blue collimator lens 11B. . Each color light converted into parallel light by the collimator lens 11 is condensed on the GLV 13 by the cylindrical lens 12.
[0045]
  That is, this diffraction grating projector does not use light from a single light source, but includes light sources that independently emit light of three colors by the

laser oscillators

10R, 10G, and 10B. . Further, the light emitted from each of the

laser oscillators

10R, 10G, and 10B is directly incident on the cylindrical lens 12 via the collimator lens 11.
[0046]
  The GLV 13 includes a ribbon row in which a plurality of minute ribbons are formed for each color, and each color light condensed on the GLV 13 is spatially driven by driving the ribbon row of the GLV 13 according to an image signal. Modulated.
[0047]
  Each color light modulated by the GLV 13 is incident on the cylindrical lens 12 again, converted into parallel light, and incident on the volume hologram element 14. The volume hologram element 14 includes a first volume hologram element 14a and a second volume hologram element 14b. For example, red light is diffracted by the first volume hologram element 14a and the second volume hologram element 14a is diffracted. The blue light is diffracted in the same direction as the red light by the element 14b. Further, in the first volume hologram element 14a and the second volume hologram element 14b, the green light passes straight without being diffracted and is emitted in the same direction as the red light. In this manner, red, green, and blue color lights are combined and emitted in the same direction by the action of the volume hologram element 14. That is, in this diffraction grating projector, the first volume hologram element 14a and the second volume hologram element 14b constitute a light combining unit.
[0048]
  The three primary color wavelength band lights emitted in the same direction by the volume hologram element 14 are scanned in a predetermined direction by the galvanometer mirror 15 and projected onto the screen 2 through the projection lens 16 as image light.
[0049]
  In contrast to the projector 1 configured as described above, the screen 2 is designed so as to reflect only the light of the three primary color wavelength bands, which is the image light from the projector 1. As the screen 2 that can be designed in this way, for example, the same applicant as the present applicant proposes a high reflection characteristic with respect to light in the wavelength region of the projector light proposed in Japanese Patent Application No. 2002-070799. And a screen provided with a selective reflection film having high transmission characteristics with respect to light in other visible wavelength regions. A configuration example of this screen is shown in FIG.
[0050]
  In FIG. 3, the screen 2 includes a selective reflection film 21 in which high refractive index layers H and low refractive index layers L are alternately stacked on a screen substrate 20, and a light diffusion layer 22 is provided on the selective reflection film 21. And a protective film 23 is formed thereon. The screen substrate 20 serves as a support for the screen 2 and is configured to absorb light transmitted through the selective reflection film 21. For example, the screen substrate 20 can be configured by containing black fine particles in a resin such as polyethylene terephthalate (PET). . Moreover, you may apply | coat a black coating material to the back surface of a board | substrate, without making black fine particle contain in a board | substrate, or may affix a black film. In addition to PET, the screen substrate 20 can be made of a polymer material such as polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyolefin (PO), or the like.
[0051]
  The selective reflection film 21 is an optical multilayer film in which a high refractive index layer H made of a high refractive index material and a low refractive index layer L made of a low refractive index material are alternately laminated. According to the image light of the projector 1, The thickness of each layer is designed by simulation based on the matrix method so that it has high reflection characteristics for light in the three primary color wavelength ranges and high transmission characteristics for light in the visible wavelength range excluding at least the three primary color wavelength ranges. Has been.
[0052]
  The high refractive index layer H and the low refractive index layer L are made of niobium oxide (Nb₂O₅), Titanium oxide (TiO₂), Tantalum oxide (Ta₂O₅) And other high refractive index materials, and silicon oxide (SiO₂), Magnesium fluoride (MgF)₂) And the like, and can be formed using a vacuum thin film forming method such as vapor deposition or sputtering. In addition, the high refractive index layer H and the low refractive index layer L can be formed by a coating method using a solvent material such as a thermosetting resin. For example, the high refractive index layer H can be formed by thermosetting resin JSR Opstar (JN7102), and the low refractive index layer L can be formed by thermosetting resin JSR Opster (JN7215). Accordingly, an optical multilayer film having high reflection characteristics with respect to light in the three primary color wavelength regions and high transmission characteristics with respect to light in the visible wavelength regions excluding at least the three primary color wavelength regions can be easily manufactured.
[0053]
  The light diffusion layer 22 scatters the light reflected by the selective reflection film 21, thereby greatly improving the visual field characteristics. The light diffusion layer 22 is, for example, a transparent material such as glass or polymer, and spherical beads having a desired diameter of about several μm to several mm are arranged on the selective reflection film 21. Moreover, you may use the diffusion plate of a commercially available uneven structure. The protective film 23 protects the selective reflection film 21 and the light diffusion layer 22 from the outside, thereby preventing deterioration due to moisture, scratches due to rubbing, scratching, etc., and improving durability and quality. . Here, although the light diffusion layer 22 is provided on the selective reflection film 21, a diffusion layer may be provided behind the selective reflection film 21. In this case, the diffusion layer is formed, for example, by providing a concavo-convex shape serving as a diffusion structure on the screen substrate.
[0054]
  As shown in FIG. 4, the screen 2 configured as described above is responsive to red light having a wavelength of 642 nm, green light having a wavelength of 532 nm, and blue light having a wavelength of 457 nm as light from the light source of the projector 1. In particular, the reflectance is high, and the light in the wavelength region before and after that has a low reflectance and is absorbed by the screen 2. As described above, the screen 2 can reflect the light of the three primary colors in the image light from the projector 1 with a particularly high reflectance than the light in the other wavelength regions, and thus displays a projected image with high contrast and high brightness. be able to.
[0055]
  However, in a projection environment in which strong external light such as sunlight 5 enters the room 3 from the window 3, the sunlight 5 has a spectrum as shown in FIG. The three primary color wavelength band components of the light 5 are reflected, and a portion having a strong reflection intensity (indicated by a circle in the figure) becomes noise, so that the entire image becomes whitish and the contrast is lowered.
[0056]
  In order to prevent this, an optical film 4 that does not transmit light in the same wavelength range as the image light of the projector 1, that is, light in the three primary color wavelength ranges, is installed as a filter in the window 3 into which sunlight 5 that is a daylighting part of the projection environment enters. . As an installation method of the optical film 4 with respect to the window 3, the method of affixing on a window glass is mentioned, for example.
[0057]
  As such an optical film 4, for example, a selective reflection film designed on the screen 2 according to the image light of the projector 1 is preferably used. A configuration example of the optical film 4 is shown in FIG. In FIG. 7, an optical multilayer film 41 formed by alternately laminating high refractive index layers H and low refractive index layers L having a film thickness designed in the same manner as the selective reflection film 21 of the screen 2 is provided on a film substrate 40. A transparent protective film 42 is formed on the optical multilayer film 41.
[0058]
  The film substrate 40 is a polymer base material that serves as a support for the optical film 4 and has a high transmittance, such as polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES). ) And a polymer material such as polyolefin (PO). As a result, it is possible to obtain an optical film that can be easily attached to various shaped parts by a method such as sticking.
[0059]
  The optical multilayer film 41 is formed in the same manner as the selective reflection film 21. That is, a high refractive index layer H that is a thin film formed of a high refractive index material by a vacuum thin film forming method such as vapor deposition or sputtering, or a coating method, and a low refractive index layer that is a thin film formed of a low refractive index material It is obtained by alternately overlapping L. In the case of the vacuum thin film forming method, the high refractive material is Nb.₂O₅TiO₂, Ta₂O₅Etc., the low refractive index material₂, MgF₂Etc. are used. In the case of the coating method, each layer is formed of a solvent material, for example, the high refractive index layer H is formed by a thermosetting resin JSR OPSTAR (JN7102), and the low refractive index layer L is formed by a thermosetting resin JSR OPSTAR (JN7215). Filmed and cured by heating or UV irradiation. In any case, the optical multilayer film has a high reflection characteristic with respect to the light in the wavelength region of the image light projected from the projector 1, that is, the light in the three primary colors, and is in the visible wavelength region except at least the three primary colors. In contrast, the film thickness is designed so as to have high transmission characteristics, and the thickness of each layer is set to several tens of nanometers to several micrometers. Accordingly, an optical multilayer film having high reflection characteristics with respect to light in the three primary color wavelength regions and high transmission characteristics with respect to light in the visible wavelength regions excluding at least the three primary color wavelength regions can be easily manufactured. The optical characteristics of the optical film 4 are shown in FIG. This optical characteristic is viewed from the viewpoint of transmission characteristics, and has the same optical characteristics as the selective reflection film 21.
[0060]
  The optical film 4 configured as described above can be used by providing an adhesive on the back surface of the film substrate 40 and affixing it to a window glass. Further, it may be installed in a screen type that hangs on the window 3. In addition, various methods for attaching the optical film 4 are conceivable. In short, the transmitted light 6 of the sunlight 5 transmitted through the optical film 4 may be taken into the room.
[0061]
  When sunlight 5 having a spectrum as shown in FIG. 5 is incident on an optical film 4 having optical characteristics as shown in FIG. 8, light in the wavelength band reflected by the screen 2 is reflected by the optical film 4 and excluded. The transmitted sunlight becomes the transmitted light 6 having a spectrum as shown in FIG. Even if the transmitted light 6 is irradiated on the screen 2, due to the reflection characteristics of the screen as shown in FIG. 4, only the light having a low reflection intensity as shown in FIG. You can see clear images with high contrast. Further, since the transmitted light 6 has visible light other than the three primary color wavelength band lights, the room (projection environment) does not become dark.
[0062]
  As apparent from the above description, the image display system of the present embodiment is configured to reflect only light in the wavelength region of the image light in accordance with the wavelength region of the image light projected from the projector 1. By providing an optical film 4 configured so as not to transmit light in the wavelength region of the image light to the screen 2 in a window 3 or the like (lighting unit) through which sunlight enters, the screen 2 is reflected by the screen 2 and becomes noise. The light component can be removed in advance, and a clear image with high contrast can be seen on the screen 2 in a bright projection environment.
[0063]
  In the above embodiment, the screen provided with the selective reflection film is exemplified. However, in addition to this, the screen proposed in Japanese Patent Application No. 2002-331993 by the same applicant as the present applicant, It can be cited as a screen that can be designed to reflect only light in the wavelength region of image light in accordance with the projector. This screen reflects on the screen substrate a selective absorption layer configured to transmit light in the wavelength region of the image light and absorb light in a wavelength region other than the image light, and the image light transmitted through the selective absorption layer. The selective absorption layer comprises a selective absorption dye having absorption characteristics only for light in a predetermined wavelength region and transmission characteristics for light in other wavelength regions. It is formed by containing in combination.
[0064]
  Further, the optical film 4 for removing the light component in the wavelength region of the image light can be attached to an indoor lighting device. As an attachment method, as shown in FIG. 11, there are a method of attaching to the illumination main body 50 or a direct film formation. Moreover, as shown in FIG. 12, you may provide inside or the exterior 51 of the illuminating device.
[0065]
  In this way, by attaching the optical film 4 to the illumination device, the light from the illumination is reflected in the light of the three primary color wavelength regions, which are the wavelength regions of the image light, and the light in the other wavelength regions is irradiated indoors. Therefore, there is no external light component reflected by the screen 2, and a clear image with high contrast can be seen. Moreover, the brightness of the room is only slightly dark.
[0066]
  The above embodiment is a case of the front projector system, but also in a general rear projector system, by removing the three primary color wavelength band components from the external light by the optical film 4, the contrast is similarly high and clear. Video can be displayed.
[0067]
  Next, another embodiment of the image display system of the present invention will be described.
  The image display system of the above-described embodiment adjusts the spectrum of the external light in the projection environment to further remove noise due to the external light. However, the image light of the projector as described in the embodiment is used. In addition, screens designed to mainly reflect light in the wavelength region absorb much of the external light regardless of whether the spectrum of the external light is adjusted or not, and therefore have a significantly higher contrast than conventional screens. Screen gain can be realized. Here, Table 1 shows the difference in contrast between the screen according to the present invention and the commercially available white screen when the light source power of the projector is reduced. In Table 1, the projector is a GLV projector, the external light is 100 lux with fluorescent light, and the screen gain is 3.2 for the screen according to the present invention and 1.0 for the white screen. .
[0068]
[Table 1]

[0069]
  As is apparent from Table 1, the screen according to the present invention has a high contrast image of 8 or more, even for a low level image light of 30 to 150 lumens where a sufficient contrast cannot be obtained with a commercially available white screen. Can be displayed, and an image display system combined with a projector with low light source power can be realized.
[0070]
  FIG. 13 shows an embodiment of such an image display system. A projector 101 with low light source power and light in the visible wavelength region other than the projector light have high reflectivity for light in the wavelength region of the projector light. By connecting the projector 101 to the personal computer 103, the image data of the personal computer 103 is enlarged and displayed as a sufficiently clear image on the screen 102 via the projector 101. The
[0071]
  In such an image display system, the light source power of the projector is reduced by using a screen that has a high reflectance for light in the wavelength region of the projector light and a high absorption rate for light in the visible wavelength region other than the projector light. It is possible to reduce power consumption by using a projector with low light source power, and in the case of a laser projector, the light source power is regulated by “Safety Standards for Laser Products” of “Japanese Industrial Standards”. The safety level can be reduced to laser class 2 or lower, and an image display system that can be used more safely and easily can be obtained. Also, an LED projector using a light emitting diode as a light source can be realized.
[0072]
  As described above, the image display system according to the present embodiment can view a high-contrast image under bright light even with a low light source power projector. It goes without saying that external light noise can be removed by providing a filter optical film in the daylighting section.
[0073]
【The invention's effect】
  As mentioned above,BookAccording to the invention, an optical film is provided as a filter in the daylighting part of the projection environment, and the transmission characteristic of the optical film and the reflection characteristic of the screen are designed in accordance with the wavelength region of the image light projected from the projection device. In a bright environment where light is present, a clear projected image free from external light noise can be displayed on the screen for viewing.
[0074]
  AlsoBy installing an optical film that reflects light in the wavelength region of the image light and transmits light in the other wavelength regions as a filter for the daylighting part, external light that excludes light in the same wavelength region as the image light is projected. Can be incorporated into the environment.
[0075]
  AlsoBy providing an optical multilayer film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately stacked, an optical film that reflects light in the wavelength region of image light and transmits light in other wavelength regions can be obtained. it can.
[0076]
  AlsoBy providing the selective reflection film, a screen that can be designed to display a high-contrast image in accordance with the image light of the projection device can be obtained.
[0077]
  AlsoBy providing an optical multilayer film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately laminated, a selective reflection film for a screen that reflects light in the wavelength region of image light and transmits light in other wavelength regions is provided. Obtainable.
[0078]
  AlsoBy providing an absorption layer that absorbs light transmitted through the selective reflection film, a screen capable of displaying a high-contrast image under bright light can be obtained.
[0079]
  AlsoBy using a combination of a projector with low light source power and a screen with selective reflection characteristics designed for the wavelength range of image light projected from the projector, high contrast images can be displayed under bright light. In addition, an image display system excellent in safety and convenience can be realized.
[0080]
  Further, the selective reflection film of the screen has a high reflection characteristic with respect to the red light, green light and blue light having the specific wavelength, and at least in the visible wavelength region excluding the specific wavelengths of the red light, green light and blue light. By having high transmission characteristics for light,A bright color image can be displayed on a screen in a bright environment where there is external light.
[0081]
  In addition, the optical film has a high reflection characteristic with respect to red light, green light, and blue light of the specific wavelength, and at least with respect to light in a visible wavelength region excluding specific wavelengths of the red light, green light, and blue light. By having high transmission characteristicsAn optical film useful as a screen for displaying a high-contrast color image and as a filter for removing light in the three primary color wavelength regions can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of an image display system of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a diffraction grating projector using GLV.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a screen according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing optical characteristics of a screen according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing a spectrum of sunlight.
6 is a diagram showing the reflection intensity of sunlight having the spectrum of FIG. 5 by the screen having the optical characteristics of FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of an optical film according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing optical characteristics of an optical film according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing the spectrum of sunlight after passing through the optical film having the optical characteristics of FIG.
10 is a diagram showing the reflection intensity of light shown in FIG. 9 by a screen having the optical characteristics of FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which an optical film is provided on an illumination main body.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which an optical film is provided on an exterior of a lighting device.
FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the image display system of the present invention.
[Explanation of symbols]
  1,101 ... projector, 2,102 ... screen, 3 ... window, 4 ... optical film, 5 ... sunlight, 6 ... transmitted light, 7 ... reflected light, 10 ... laser oscillator, 13 GLV, 14 Volume hologram element, 20 Screen substrate, 21 Selective reflective film, 22 Light diffusion layer, 23, 42 Protective film, 40 Film substrate, 41 Optical Multilayer film

Claims

特定波長の赤色光を出射するレーザー発振器，特定波長の緑色光を出射するレーザー発振器，特定波長の青色光を出射するレーザー発振器を用いて画像光を投射する投影装置と、
高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなり、前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する選択反射膜を備え、前記画像光により画像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンが設置される映写環境の採光部に設けられ、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した前記選択反射膜と同一構成の光学多層膜からなり、前記特定波長の赤色光，緑色光，青色光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記赤色光，緑色光，青色光それぞれの特定波長を除いた可視波長領域の光を採光する光学膜と
を備えた画像表示システム。 A laser oscillator that emits red light of a specific wavelength, a laser oscillator that emits green light of a specific wavelength, a projection apparatus that projects image light using a laser oscillator that emits blue light of a specific wavelength ;
It consists of an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated, and has high reflection characteristics for red light, green light, and blue light of the specific wavelength, and at least the above A selective reflection film having high transmission characteristics with respect to light in a visible wavelength region excluding specific wavelengths of red light, green light, and blue light, and a screen for displaying an image by the image light;
It is provided in the daylighting part of the projection environment where the screen is installed, and consists of an optical multilayer film having the same configuration as the selective reflection film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated, High reflectivity for specific wavelengths of red, green, and blue light, and at least high transmission for visible wavelengths except for the specific wavelengths of red, green, and blue light. and, images display system and an optical film for lighting at least the red light, green light, light in the visible wavelength region other than the specific wavelengths of blue light.

前記光学膜を構成する光学多層膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有する請求項１記載の画像表示システム。The high refractive index layer is niobium oxide of the optical multilayer film constituting the optical film contains tantalum oxide or titanium oxide, image display 請 Motomeko 1, wherein the low refractive index layer you containing silicon oxide or magnesium fluoride system.

前記採光部が、窓及び照明機器の少なくとも１つである請求項１記載の画像表示システム。The lighting unit, a window and at least Tsudea Ru請 Motomeko one image display system according to the lighting device.

前記選択反射膜の高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタルまたは酸化チタンを含有し、低屈折率層が酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムを含有する請求項１記載の画像表示システム。The high refractive index layer is niobium oxide selective reflection film, containing tantalum oxide or titanium oxide, an image display system 請 Motomeko 1, wherein the low refractive index layer you containing silicon oxide or magnesium fluoride.

前記スクリーンが、前記選択反射膜を透過した光を吸収する吸収層を備えた請求項１記載の画像表示システム。The screen, the image display system 請 Motomeko 1, further comprising an absorbing layer for absorbing light transmitted through the selective reflection film.

前記投影装置は、所定レベル以下の画像光を投射する低光源パワーの投影装置である請求項１記載の画像表示システム。 The image display system according to claim 1 , wherein the projection device is a low light source power projection device that projects image light of a predetermined level or less.

前記所定レベルがレーザークラス２以下を満足するレベルである請求項６記載の画像表示システム。Wherein the predetermined level is Ru levels der satisfies Laser Class 2 or less 請 Motomeko 6 image display system according.

前記所定レベルがレーザークラス１を満足するレベルである請求項６記載の画像表示システム。Wherein the predetermined level is Ru levels der satisfies Laser Class 1 請 Motomeko 6 image display system according.