JPH07503348A - ハイコントラスト前面映写ビデオディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビデオディスプレイシステムに関する。さらに詳しくは、前面映写ビ デオプロジェクタを使用したハイコントラスト・ビデオディスプレイシステムに 関する。

発明の背景 コンピュータイメージ、娯楽用ビデオ、ビデオ会議を提供するサービスは大型ス クリーンディスプレイを必要としており、これによってユーザがサービスの利点 や効果を最大限に生かせるようにしたいと考えている。大型ディスプレイスクリ ーンにおける問題点は、特に一般住宅で使用する場合、住居空間がビデオディス プレイスクリーンによって取られてしまうことにある。この問題の解決法として 、大型スクリーンの平面ディスプレイで、その奥行きがほとんどなく、壁に掛け て目立たないようなものが考えられる。

この解決法は、長年の研究にも拘わらず完全には実現していない。

もう一つの方法として、消費者用に市販されている背面映写テレビ（え了■受信 器がある。ＲＦＴＶ受信器は、かなりの輝度があって室内の周囲光にある程度耐 えながら、強いフントラストを保つことができる。しかしながら、このような受 信器はサイズが大きく、特にイメージ向上型のビデオ形態では多くの居住空間を 取ってしまう。

大型スクリーンビデオディスプレイにおいて、居住空間損失を最低限に抑さえる もう一つの方法に前面映写システムがある。前面映写システムは、光が拡散しな がら反射する後ろにあるビューエリア上にプロジェクタからの光を投射すること によってイメージを表示するものである。

前面映写システムにおける最も明らかな利点は、薄い壁掛は式のユニットである ビデオ映写スクリーンがビデオプロジェクタと分離している点である。このプロ ジェクタは室内でさまざまな位置に取付けることができるため、居住空間の損失 もある程度抑さえることができる。前面映写システムは、液晶、変形メディ乙ま たはレーザ映写技術などのビデオ映写技術を利用すれば、さらに認ましいシステ ムとなる。これらの技術を使用することによってプロジェクタは取るに足らない サイズまで縮小し、単独平面スクリーンビデオディスプレイの効果、および同デ ィスプレイに対するユーザの使いやすさのレベルとほぼ同等になる。さらに、プ ロジェクタのサイズを縮小すれば観賞する部屋の天井から簡単に吊り下げること ができ、居住空間を最大限に生かせるばかりでなく、観賞する室内を人が歩き回 ったとき投射光を遮断する可能性が低くなるという利点もある。

従来の前面映写システムでは、見るに耐えるコントラストを作るためには室内を 暗くする必要があるという大きな欠点があった。プロジェクタからの光と同時に 室内の周囲光もディスプレイシステムによって戻り、観賞者へのコントラストが 弱くなるため、室内を暗くすることは必要不可欠だった。室内の通常の照明状態 では、前面映写システムの画質は背面映写システムと比べると劣っている。故に 技術的熟練者は、特に家庭で使用する場合、背面映写ビデオディスプレイスクリ ーンを好むことを述べている。「Ｌ■パネルを利用したハイビジ讐ン′■背面プ ロジェクタ［’Ｈ４ｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ＴＶ　Ｒｅａｒ　Ｐｒｌ）ｊ ｅｃｔｏｒＵｓｉｎｇ　ＬＣＤＰａｎｅｌｓｌＪ　（横浜ら、（：）ｉ−３Ｑ７ １−１１７９１Ｑ、４〜７頁、正Ｅｌ１ｍ、　１９９１年）などを参照されたい 。

理想的には、前面映写ビデオシステムのイメージを見ている間、観賞者は明るい 照明が必要な作業は行わず暗い部屋で満足してるのが望ましいが、このようなこ とが現実的にありえるとは思えない。ビデオディスプレイを見ている間、観賞者 は照明の必要な作業、例えばテレビ番組表を読む、時計の時間を見る、他の観賞 者と会話などを行うことが考えられる。さらに電子会議中などでは、撮影するカ メラのために会議出席者への照明が必要になる。

本発明の目的は、周囲を暗くすることなく強いコントラストを作りだし、また従 来の背面映写ディスプレイシステムとは異なり、取られる居住空間を最小化する 前面映写ビデオディスプレイシステムを提供することにある。

発明のまとめ 本発明の上記および他の目的は、個別の構成要素の組合せが相互作用することに よって達成され、室内を暗くすることなく高いコントラストを有する前面映写ビ デオディスプレイシステムを実現することができる。本発明によると、このシス テムは、特定の前面映写ビデオプロジェクタ、偏光維持性映写スクリーン、偏光 フィルタ、および室内の光を覆う偏光レンズからなっている。

ビデオプロジェクタはイメージを生成し、映写スクリーンに投射する。投射され たイメージは３色の異なるサブイメージからなり、これは本発明の一部によって 、全てのサブイメージが特定の偏光方向に配列するように操作される。

ビデオプロジェクタから投射されたイメージに加えて、観賞する室内の照明器具 から照射された周囲光も映写スクリーンに当り、この光はディスプレイシステム のコントラストと全体的性能を大きく劣化させてしまう。室内周囲光の妨げとな る作用を減少させるため、本発明のシステムは偏光レンズを使用しており、この レンズは室内の照Ｆ！Ａ器具を覆って、照明器具から照射される光を、ビデオプ ロジェクタから投射されたイメージの偏光方向と直角の方向に偏光する。

映写スクリーン上で受ける前に、投射されたイメージ、および室内照明器具から 照射され偏光レンズを通った室内周囲光は、映写スクリーンの前に位置する偏光 フィルタに出合う。この偏光フィルタは、投射されたイメージの偏光方向に対し て平行、周囲光の偏光方向に対して直角に偏光され為。故に、投射されたイメー ジは実質上偏光フィルタによって送られるが、周囲光は実質上遮断され、よって 映写スクリーンに当たる投射イメージと周囲光の比率が増加しコントラストが向 上する。

映写スクリーンは、偏光を維持し角度を選択する特性がある。故に、スクリーン に当たる光は偏光と同じ方向に戻り、受けた角度と実質上同じ角度で反射する。

映写スクリーンから反射したとき、そしてもう一度偏光フィルタに出合ったとき 、フィルタに平行な偏光方向を持つ投射イメージおよび周囲光は観賞者に向かう 。

構成要素を組合せたこのシステムの結果、室内の周囲光状態を暗くすることなく 、前面映写ビデオディスプレイシステムで高いコントラストを実現できる。さら にこの前面映写システムは、照明された室内状態における従来の前面映写システ ムの実用性を長い間限定してきたコントラスト不良の問題を解決したため、本シ ステムのユーザは前面映写システム固有の利点を生かすことができる。具体的に は、前面映写システムは観賞室内における居住空間をほとんど取ることがない。

故に本発明のシステムは、居住空間を多く取ってしまう望ましくない背面映写シ ステムに替わるものである。

図面の簡単な説明 図１および図２は、本発明によるハイコントラスト前面映写ビデオディスプレイ の実施例を示したもの。ビデオプロジェクタはそれぞれ机上と天井に取付けられ ている。

図３は、本発明の一部による前面映写ビデオプロジェクタにおけるダイクロイッ クミラーと折畳みミラー、およびｔ■スライドの構成を示したもの。

図４は、市販映写スクリーンの縦型波形の構成を示す。このスクリーンは偏光を 維持し、表面に偏光子がラミネートされている。

図５は、本発明の一部に従い、観賞室内にある照明器具から照射された光を偏光 する偏光レンズの構造を示したものである。

発明の詳細な説明 本発明の主な目的は、室内を暗くすることなく高いフントラストの前面映写ビデ オディスプレイシステムを達成することにある。本発明はこの目的を、観賞室内 で組み立てる構成要素の組合せからなるシステムで連成している。これらのシス テム構成要素は互いに作用し、従来の前面映写ビデオシステムに固有であった暗 くない周囲状態でのコントラストの弱さを改善するものである。

本発明のハイコントラスト前面映写ビデオディスプレイシステム１００の具体的 な実施例を図１および図２に示す。本発明は室内が暗くない状態での従来の前面 映写システムのコントラスト不良という問題を解決するものである。これは本シ ステムの構成要素が組み合わされて相互作用し、システム内を通過する光を処理 する独自の構造を形成して高いコントラストができるためである。

コントラストとはビデオディスプレイシステムの性能を測定する基準であり、ス クリーン上に見られる最も明るい部分と最も暗い部分の比率を表す。望ましくな い周囲光は、イメージの暗い部分を何倍にも明るくし、よってコントラスト比を 大きく減少させてしまう作用がある。

図１に示したシステムにおいて、光は前面映写ビデオプロジェクタ１０から照射 されており、このプロジェクタは説明のため机上５に置かれている（電子会議で はこれが適切）。

龍に示したように、プロジェクタ１０は天井に取付けることも可能である。この プロジェクタ１０は、最終的に観賞者によって見られる投射イメージを作りだす 。この投射イメージは３つのサブイメージ（つまり赤色、青色、緑色）からなり 、これらは互いに、および縦と横方向に対して異なる偏光方向を有する可能性が ある。このプロジェクタは市販のものと似ているが、本発明に従い、全てのサブ イメージが特定の偏光方向、例えば横方向に実買上配列した投射イメージを生成 する。本発明のプロジェクタ１０に実施された修正については、下記のセクシ層 ンＡにより詳しく説明する。

プロジェクタｌＯから出て映写スクリーン四に投射されると、投射イメージは横 方向に偏光される。投射イイージに加え、室内の照明器具５ｏから照射された他 の周囲光も映写スクリーン加に当たる（下記のセクシ１ンＢ参照）。投射イメー ジと照明器具５ｏから照射された光を区別できるよう、本発明に従って偏光レン ズ３ｏを使用し、これは照明器具５０を覆う。偏光レンズ３０は、下記のセクシ ョンＤで説明するが、照ｇＡ器具５０から送られた光を投射イメージの偏光方向 に対して直交する方向に偏光する。この説明のため、実買上縦に偏光された照明 器具５０からの光は、偏光レンズ刃によって送られるとする。

さらに、偏光レンズ３０は縦に偏光された光を送るため、光沢面上でのグレアが 少なくなる。縦に偏光された光の方が読書しやすいため、読書のしやすさを維持 したまま周囲の照明を低くすることができる。　（「偏光は光の節約となる［Ｐ ｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　ＢｒｉｎｇｓＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｔｏＬｉｇｈ ｔｎｇｌＪ　、ＬｏｓＡｎｇｅｌｅｓＴｉｍｅｓ、　１％０年９月ｌＯ日）この 低下はかなり大きく、照明システムで消費電力を節減できると考える人もいる。

また、この周囲照明の減少は、前面映写イメージのコントラストを全体的に増加 することに役立つ。

映写スクリーン２０に到達する前に、横方向に偏光された投射イメージ、および 照明器具５０から照射され偏光レンズ３０を透過した縦方向に偏光されている周 囲光は、偏光フィルタ切に出合う　（下記のセクションＣで説明）。偏光フィル タ菊は偏光子のシートで、映写スクリーン２０の前に位置する。これは投射イメ ージの偏光方向と実質上配列した光が透過し、その他の光は拒否するよう投射イ メージと周囲光を明確に区別する。

このような区別機能を行うため、偏光フィルタ荀は投射イメージの光には平行で 、周囲光とは直交する偏光方向を持っている。故に、偏光フィルタ荀に出合った とき、投射イメージは実質上送られ、直交方向に偏光された周囲光は実質上拒否 される。

偏光フィルタ旬を透過した光は映写スクリーン２０に到達し、観賞者に向かって 反射する。投射イメージが偏光フィルタ荀を通って戻る際、観賞者に向かって最 大限反射することを確実にするため、映写スクリーン２０は偏光を維持するよう になっている。故に、映写スクリーン２０で受けた本質的に全ての光は、受けた ときの偏光と実質上同じ偏光で反射する。偏光フィルタ句に戻る際、投射された イメージは観賞者に送られ、偶然偏光フィルタ旬と平行に偏光された外部の周囲 光も同時に送られる。

下記のセクションＡからＤに、ハイコントラスト前面映写ビデオシステムを作る 各構成要素を説明し、セクションＥには本システムによって達成されたコントラ ストにおける向上を評価する。

Ａ、前面映写ビデオプロジェクタ 本発明のシステムの特定の実施例で、前面映写ビデオプロジェクタ１０にはシャ ープＸＶ−１００液晶ビデオプロジェクタを使用した。このプロジェクタはアク ティブマトリックス液晶パネルを有し、これは３つの色（青色、赤色、緑色）の それぞれを決定するものである。これらのサブイメージが組み合わされ、観賞者 によって見られる投射イメージが形成される。

これらのサブイメージを分離し組合せるために、図３に示したようにプロジェク タはダイクロイックミラー１３．１４．１７．１８、および折畳みミラー１１％ １５を使用する。サブイメージを変調するためにＬＣＤスライド１２．１６．１ ９を使用し、各Ｌ■スライドは外面にラミネートされた入出力偏光子を有する。

これらの偏光子は互いに直交し、■の列とカラムには４５度に配列される。その 結果、投射イメージの３つのサブイメージは縦と横に対して４５度に偏光される 。

原則として全てのサブイメージは変調後、同じ偏光方向になる可能性がある。し かしながら、現在では製造方法を単純化するため青色変調器が逆にされており、 これは青色サブイメージを赤色と緑色のサブイメージに対して直交するように偏 光することになる。

これは光源３から映写レンズ９に送られる青色サブイメージが、Ｌ■スライド１ ９で変調された後、ダイクロイックミラー１３で一度反射されるためである。変 調されたサブイメージが反射するたびに、その偏光方向が頭皮変換する。故に、 一度反射した青色サブイメージには偏光の頭皮変換が起こる。逆に言えば、赤色 サブイメージはＬ■スライド１２で変調された後、反射しないで映写レンズ９ま で通過し、緑色サブイメージはＤスライド１６で変調された後、折り畳みミラー １５とダイクロイックミラー１４で合わせて２回反射するため、もとの偏光に戻 ることになる。

これらのサブイメージを希望する偏光方向（ここでは説明のために横方向）に配 列するため、第１および第２二分の一波長相ｌｌおよびｎを使用した。第に分の 一波長相ツ１は、青色サブイメージの通り道にあ４μフスライド１９とダイクロ イックフィルタ１３の間に位置し、この部分の一波長Ｕｌは偏光という意味で赤 色と緑色サブイメージに一致するよう青色サブイメージを回転させる。前述した ように、Ｋつスライド上にラミネートされた偏光子の軸は縦と横方向に対して４ ５度であり、よってサブイメージも縦と横方向に対して４５度にする。映写レン ズ９上に置かれた第２二分の一波長板は、配列したサブイメージを偏光の横方向 にするための最後の回転を行うために使用される。

従来の前面映写ビデオプロジェクタに対するこれらの修正の結果、特定の偏光方 向を有する投射イメージが生成される。配列したサブイメージを有する投射イメ ージを出力する前面映写ビデオプロジェクタは現在入手可能である。そのような プロジェクタが使用された場合、第１波長幻１は不要である。しかし、投射イメ ージの偏光方向が希望する偏光方向に配向しない場合は第２波長板がやはり必要 になる。

Ｂ、映写スクリーン 本発明の実施例では、スクリーン上に当たる光の偏光を維持する映写スクリーン 茄が使用されている。このようなスクリーンとしては、Ｄａ−Ｌｉｔｅ　５ｃｒ ｅｅｎ社製造の”ＳｕｐｅｒＷｃｘｗｋｒ−Ｌｋ”と呼ばれるものなどがある。

のＡ−ＬｒｒＥＰｒ〜−１ｓＥｒｔｘんｗｅ、　１９９０年２月、４頁）このス クリーンには、アルミナイズドビニールおよび繊維積層板に波打ちパターンが型 押しされている。広告されているほどの特性ではないとはいえ、本システムでの 使用における本スクリーンの最も優れた点は、光が当たったときの偏光方向を高 度に保存する点である。アルミコーティングが施された表面を持つ標準の硬質凹 面映写スクリーンの偏光維持特性は、ステレオスコープ・ディスプレイ技術で認 められてきた。（「大量スクリーンの電気ステレオスコープ・ディスプレイ」【 ムｖｇｅ　！；ｃｒｅｅｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−５ｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃＤｉｓ ｐｌａｙｓＪ、Ｌｅｎｎｙ　Ｌｉｐｔｏｎ、　ＳＰ正、第１２５５巻、Ｌｖｇｅ −５ｃｒｅｅｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌ≠凾刀@ＩＩ、１０８〜１ １３ 頁、１９９０年。［液晶光バルブプロジェクタを利用したステレオスコープ大型 スクリーン」［５ｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　ｌｔｖｇｅ　５ｃｒｅｅｎ　Ｄｔｓ ｐｌａｙｓ　Ｕｓｉｎｇムｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａ撃魔■ @Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒｓｌ、Ｊ、Ｍ。

ル１声すら、ｓｐ正、第１２５５巻、Ｌａｒｇｅ−鑞ｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ 　Ｄｉｓｐｌａｙｓ■、１１４〜１２２頁、１９９０年。）図１または図２の偏 光フィルタ切によって送られた光、およびフィルタ近辺に入る他の外部光は、映 写スクリーン２ｏで受け取られ、受は取った偏光と同一方向に反射する。偏光フ ィルタ句近辺に入る外部光は、偏光フィルタ切妻偏光スクリーン２ｏの間の開口 部を不透明の遮光素材（図に示されていない）で覆うことにより防止することが できる。

これらの信号の偏光方向が映写スクリーン加で保持されるため、最初に偏光フィ ルタ荀で送られた投射イメージおよび室内の周囲光は、偏光フィルタ荀を通って 戻るときにも送られる。映写スクリーン茄は投射光を縦方向面の狭い角度に反射 するため、暗くない室内で無光沢表面と比べて遥かに良いコントラストを達成す ることができる。しかしながら、偏光維持機能により、偏光フィルタ切によって 送られた光の構成要素の輝度が、偏光フィルタ荀と映写スクリーン２ｏの間の往 復で本質的に一定になる。

光の輝度におけるこのような安定性は、偏光維持性のない映写スクリーンを使用 したシステムでは実現できない。（「映写タイプ液晶表示装置Ｊ　［Ｐｍｊｅｃ ｔｉｏｎ　Ｔｙｐｅ　ＬｊｑｕｉｄＣｒｙｓｕｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　５ｃｒｅｅ ｎｌ、　Ｙ、　Ｔａｋａｆｕｊｉ、米国特許４，９２８，１２３．１９９０年５ 月２２日）その謔■■V ステムにおいて、映写スクリーンで投射イメージと周囲光の偏光方向はランダム で新たに決定されるため、偏光フィルタ匍を通って戻るときに、フィルタの偏光 方向ともはや一致しないように修正された投射イメージと周囲光の一部は遮断さ れる。この偏光のランダムで新たな決定により、偏光維持性スクリーンを使用す る本発明のシステムによって可能な輝度よりも遥かに低くなる。

本発明の映写スクリーン茄は、図４に示したように有利な縦型波形の構造をして いる。

これは横方向の観賞角度約７０度まで広がる。縦方向の観賞角度はもっと狭く、 プロジェクタと観賞者はスクリーン中央から上下に等しく位置するのが理想的で ある。縦平面における反射特性は、投射イメージの輝度を増加し、観賞者に向か う周囲光の量を減少させる。

理想的には、映写スクリーン２０上に偏光子がラミネートされているのが望まし く、これは下記のセフシコンＣで説明するように、別の偏光フィルタ韻の必要性 を排除することができる。別の偏光フィルタ句は、その上に当たるある程度の光 を反射する傾向があるため、図４の構造には大きな利点がある。ラミネートされ た偏光子は、スクリーンと同様に光を反射する。ラミネートされた偏光子がスク リーン表面を忠実に沿っていくと、ラミネートされた偏光子の厚さが投射イメー ジの最低限の解像力を調整できる部分と比べて小さい場合、主なイメージに加わ る第２イメージが形成される。

これは投射イメージの輝度をわずかに増加するが、別のシート偏光子で見られる 明るい映写レンズの正反射を除去する。反射の問題を取り扱う他の方法を下記の セクションＣに説明する。

Ｃ９偏光フィルタ 偏光フィルタ句は本発明に使用される区別機能を有する装置で、横方向に偏光さ れた投射イメージを映写スクリーン２０に送り、縦方向に偏光された周囲光を映 写スクリーン冗に当たらないようにするものである。実施例において、本発明に 使用された偏光フィルタは直線偏光子（Ｐｏｌａｒｏｉｄ　ＨＮ３８Ｓ）で、効 率が高く、６７５−４５０ｎｍの優れた消光率を有する。消光率とは偏光子の効 果を測定する規準で、２つのそのような偏光子が配列したときの通過する入射光 の量、および２つの偏光子が交わるときにそれを通して漏れる入射光量の率と同 等である。

例えば、偏光子はフレームに取付け、映写スクリーン２ｏの近くに掛けることが できる。

具体的には、フレーム上部を映写スクリーン加を支持する三脚上部から突き出た キーストーンコレクタに掛け、フレームの下部はスクリーンケースに取付けてス クリーンに近くすることができる。キーストーンコレクタは、図１と図２に示し たように偏光フィルタ荀をスクリーン上部から数インチ離しく最高１４インチま で）、座っている観賞者に見えやすくし、プロジェクタｌＯのまぶしい反射が偏 光フィルタ切で観賞者に向かって直接反射することを防止する。

偏光フィルタ荀を傾けることにより、まぶしい反射は床に向かい観賞者から離れ るため、反射の望ましくない作用が減少する。プロジェクタ１０や室内の他の反 射する表面から発せられるまぶしい反射を偏光フィルタ句で減少させる方法とし て、反射防止膜をを有する偏光フィルタ旬を使用する方法がある。

Ｄ、偏光レンズ 高いコントラストを達成する前面映写ビデオディスプレイシステムで考えられる 観賞室内でのもう一つの問題点は、室内にある照明器具がら照射される周囲光で ある。受ける周囲光が大きいほど、コントラストは劣化する。室内に充分の照明 を行いながらビデオディスプレイのコントラストに対する周囲光の望ましくない 作用を減少させるため、偏光レンズ知を使用して室内照明器具５０を覆い、縦方 向に偏光された周囲光を通過して横方向に偏光された周囲光を照明器具に反射し て戻す。

室内照明器具５０から照射された光は偏光されず、よって縦方向と横方向に同等 に偏光された構成要素を有する。この光が偏光レンズ３０でフィルタされずに映 写スクリーンＷに向かって投射された場合、縦方向に偏光された周囲光の半分は 拒否され、残りの横方向に偏光された半分は投射イメージと共に映写スクリーン に送られる。故に、２倍までのコントラスト向上しか実現できない。

しかしながら、本発明の上述した要素と共に偏光レンズ（資）を使用することに よって、遥かに優れたコントラストを達成することが可能である。偏光レンズ（ 資）は、縦方向に偏光した周囲光を観賞室内に送り、横方向に偏光した光を照明 器具５０に反射して戻すことにより、照明器具から照射された周囲光に作用する 偏光フィルタである。故に、映写スクリーン２０に向けられた周囲光は、偏光フ ィルタ句で遮断される。周囲光は偏光フィルタ荀に対して直交して偏光するため 、コントラストでの大きな改善が達成できる。

偏光レンズ（資）を利用する本発明は、図５に示された発明の実施例に使用され ているが、多重層のプラスチック３１を含むという利点がある。各層は照明器具 から照射された光を部分的に偏光し、多重層はその効果を強化する。故に、総合 的効果は、縦方向に偏光された光が観賞室内に送られ、横方向に偏光された光が 反射して照明器具に戻る。実際には、縦方向に偏光されたとしている光は、光源 からの通り道と交わる縦方向の線で決定された平面において偏光するが、このよ うな光も本当に縦方向偏光で縦方向偏光子を通過する光を吸収するよう配向され た縦方向偏光子によって遮断される。光の半分は照明器具に反射するため、室内 の照明は大きく減少したように思える。しかしながら、照明器具に反射する光の ある程度は再利用され縦方向の偏光に変換される。そして変換された光は照明器 具から出て観賞室内に入る。

本前面映写ビデオディスプレイシステムでは、多重層プラスチック３１が偏光レ ンズ力として有利に使用されるが、これは高価で、光を吸収し、映写スクリーン に対して適切に配向することが困難な従来の直線偏光子の経済的な代理品となる ためである。多重層プラスチックはこれまで照明器具のカバーとして使用されて きたが、これはグレアをコントロールするもので偏光フィルタとしては使われて ぃなかった。（「偏光は光の節約となるＪ　［Ｐｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｒ ｉｎｇｓ　Ｃｏｎ５ｅｒｖａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｌｉｇｈｔｉｎｇｌ、Ｌｔｙｓ　 Ａｎｇｅｌｅ刀@”ｒｍｅｓ、１州年９月ｌＯ日。

「多重層偏光子と一般偏光照明への応用Ｊ　［Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　Ｐｏ１ａ ｒｉｚｒｉ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ刀@ｔ。

Ｇｅｎｅｒｍ　Ｐｏ１ａｒｉｚｅｄ　Ｌｉｇｈｔｉｎｇｌ、んｖｉｎ　Ｍ、　Ｍ ａｒｋｓ１１９５９年２月）本発明の中で、プラスチック多重層を使用すること により、照明器具から照射される光が観賞室内の他の要素と組み合い、高いコン トラストの前面映写ビデオディスプレイシステムができる。

Ｅ、コントラスト改善の評価 本発明の前面映写ビデオディスプレイシステムが達成するコントラスト性能の評 価を他の前面映写システムと比較して下記に示す。ビデオプロジェクタと映写ス クリーンからなる従来の前面映写ディスプレイシステムの設定を考え、周囲光が ない場合におけるスクリーン上投射イメージの最高および最低の輝度をそれぞれ ＢｏおよびＢ、としたとき、コントラスト率（ＣＲ，）は下記の方程式（１）の ように記載される。

故に、方程式（１）は、暗くされた状態で理想的に達成できるコントラストのレ ベルを示している。しかしながら、照明器具５ｏがら照射された無偏光の周囲光 がスクリーンの輝度を量Ｂ、で増加し、よって暗くない周囲状悪を起こし、コン トラスト率（ＣＲ，）は方程式（２）のように数学的に表すことが出きる。

ビデオプロジェクタｉｏと映写スクリーン２ｏの間に偏光フィルタ荀を加えるこ とによって、周囲光のある場合では２倍に近いコントラスト性能の改善が実現さ れる。これは無偏光の光の本質的に半分は観賞室内に入ることが妨げられるため である。この場合、コントラスト率（ＣＲｓ）は方程式（３）のように数学的に 表すことができる。

しかしながら、大型スクリーンディスプレイを使用したサービスの中で、電子会 議は最低限のコントラストで充分であるが、その電子会議の場合でも２倍の改善 は充分ではない可能性が高い。本発明の一部に従えば、偏光レンズ３ｏを使用し て投射光の偏光方向と直交する方向に周囲光を偏光することにより、さらに大き くコントラストを改善することができる。この周囲光の偏光は下記の方程式（４ ）のように表すことができる。

Ｂ、ｖおよびＢ、Ｉは、理想的にはそれぞれ縦方向および横方向に偏光した光を 通過させる偏光レンズを通してスクリーン上で見られる周囲光の輝度である。こ の２つが同等である場合はｐＪであり、光が縦方向に偏光された場合はＢ、！Ｏ ，Ｐｔｌである。偏光された周囲光による輝度Ｂ、を方程式（５）に示す。

８３°Ｂ　３Ｖ＋Ｂ　ＩＨ（５） 偏光レンズは周囲光の縦方向に偏光された構成要素を遮断するため、Ｂ、は方程 式（２）のＢ１で置き換えられる。しかしながら、Ｂ、、４は下記に示したよう にＢ、およびｐで表すことができる。

パラメータＰで特長づけられるように周囲光が部分的に偏光しているとき適用さ れるコントラスト率（ＣＲ，）のもっと一般的な数式を下記の法的式のに示す。

特殊なケースとして、周囲光が偏光されていないとき、つまりｐ−ｏのとき、０ ζはＣ−と同等になる。

理想的には、室内照明器具から観賞室内へ縦方向に偏光された光のみ送られるよ うに偏光レンズ（資）を利用すると、暗くした周囲状態を表す方程式１に示され たコントラスト率、偏光Ｐ＝１になり、暗くない周囲状態でも達成できる。具体 的に偏光分数Ｐは、偏光フィルタ３０が多重層のプラスチックを含んでいる場合 、０．７またはそれ以上になることができる。

故に、本発明による前面映写ビデオディスプレイシステムは、ビデオプロジェク タと映写スクリーンの間に偏光フィルタを加えることのみによって実現する２倍 の向上の代わりに、暗くない周囲状態において動作するビデオプロジェクタ１０ のコントラスト率の６倍のコントラスト率向上を実現することができる。本発明 の優れた点は、本ディスプレイシステムによって達成できるコントラスト性能の レベルが、コントラスト１５〜１を必要とする電子会議にさえも適切ではない従 来の前面映写システムと異なり、業界のＮＴＳＣおよびＨＤＴＶのそれぞれのコ ントラスト目標３０〜ｌおよび５０〜１を満たすという点暗くない周囲状態の室 内で高度のコントラストを達成する前面映写ビデオディスプレイシステムについ て記載した。このシステムは互いに作用し合う構成要素からなり、映写イメージ を最大限、照明器具からの照射光の作用を最小限にしてコントラストを向上させ る。このシステムの構成要素としては、イメージを偏光の指定方向に投射する前 面映写ビデオプロジェクタ；室内の照明器具からの偏光された光を投射されたイ メージと直交する方向に偏光する偏光レンズ；投射イメージに平行するよう偏光 された光を実質上送り、投射イメージに直交する光を実質上遮断する偏光フィル タ；および偏光維持性があり、観賞者が見る投射イメージを受ける映写スクリー ンを含む。

構成要素を組合せて使用する本システムは、暗くした周囲状態の必要性を軽減す ることにより、従来の前面映写ビデオディスプレイシステムにおける主な問題点 を克服するものである。観賞室内の居住空間を取ってしまうという固有の問題を 取り除くことにより、この前面映写システムは、居住空間を大きく損失するため 望ましくない背面映写システムに代わるものを提供する。

最後に、下記の特許請求の範囲の精神から逸脱することなく、上記以外にも本発 明の多様な実施例を作成することが可能である。

図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 観賞する部屋へ フロントページの続き （７２）発明者　スムート、ラニー、スタークスアメリカ合衆国、０７９６０　 ニューシャーシー州、モーリス　タウンシップ、エルダードライブ　１８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１観賞する室内において周囲を暗くすることなく高いコントラストを得る ことができる前面映写ビデオディスプレイシステムで、下記のものを含むもの： イメージを構成要素で投射する前面映写ビデオプロジェクタで、該構成要素が実 質上同じ偏光方向を有するもの； 該ビデオプロジェクタから該投射されたイメージを受けるための偏光維持性映写 スクリーン； 該ビデオプロジェクタと該映写スクリーンの間に位置する偏光フィルタで、該フ ィルタが該投射されたイメージの該構成要素と同じ方向に偏光されるもの；およ び観賞室内の照明器具を覆う偏光レンズで、該偏光レンズは該映写スクリーンに 向かう周囲光が実質上遮断されるように該偏光フィルタや該投射されたイメージ の該構成要素に対して直交に偏光されるもの。 請求項２請求項１記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、該投射された イメージの該構成要素と該偏光フィルタは実質上横方向に偏光されるもの。 請求項３請求項１記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、まぶしい反射 光が観賞者の目に入らないように偏光フィルタが該映写スクリーンにから離れる 方向に傾けるられるもの。 請求項４請求項３記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、偏光フィルタ が反射防止性であるもの。 請求項５請求項１記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、該前面映写ビ デオプロジエクタが３つの構成要素からなる投射イメージを生成するもので、第 １と第２構成要素は同一偏光を有し、第３構成要素は該第１と第２構成要素に対 して直交して偏光するもので、該プロジェクタは該第３構成要素を該第１と第２ 構成要素に一致させるように回転する第１二分の一波長板からなるもの。 請求項６請求項５記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、該プロジェク タが該第１、第２、第３構成要素を特定の偏光に回転するための第２二分の一波 長板からさらになるもの。 請求項７請求項１記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、該偏光フィル タは該偏光フィルタからの表面反射が該スクリーンの表面によって形成されるイ メージからある程度まで離れたイメージを形成するようにスクリーン表面を沿い 、これによって該偏光フィルタからの正反射の望ましくない作用を抑さえるもの 。 請求項８請求項１記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、該偏光レンズ が照明器具から照射される横方向に偏光された光を反射し、該偏光レンズが照明 器具から照射される縦方向に偏光された光を送るもの。 請求項９請求項８記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、該偏光レンズ が複数層のプラスチックからなるもの。 請求項１０観賞する室内において周囲を暗くすることなく高いコントラストを得 ることができる前面映写ビデオディスプレイシステムで、下記のものを含むもの ：イメージを構成要素で投射する前面映写ビデオプロジェクタで、該構成要素が 実質上同じ偏光方向を有するもの； 該ビデオプロジェクタから該投射されたイメージを受けるための偏光維持性映写 スクリーン； 該ビデオプロジェクタと該映写スクリーンの間に位置する偏光フィルタで、該フ ィルタが該投射されたイメージの該構成要素と同じ方向に偏光されるもの。 請求項１１請求項１０記載の前面映写ビデオディスプレイシステムで、観賞室内 の照明器具を覆う偏光レンズで、該偏光レンズは該照明器具から照射され該映写 スクリーンに向かう周囲光が実質上遮断されるように該偏光フィルタや該投射さ れたイメージの該構成要素に対して直交に偏光されるものからさらになるもの。