JP2025020720A - screen - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、プロジェクタにより映像または画像が投影されるスクリーンに関する。The present invention relates to a screen onto which a video or image is projected by a projector.
プロジェクタにより映像をスクリーンに投影するシステムにおいて、入射された光を再帰反射するスクリーンが用いられる場合がある。入射された光を再帰反射するスクリーンを用いることで、コントラスト比の向上を図ることができる。例えば、特許文献１には、コーナーキューブリフレクタ（ＣＣＲ：Corner Cube Reflector）がアレイ状に配置されたスクリーンが開示されている。ＣＣＲに入射した光は、直交する３つの面で反射することで、投影機の方向に出射する。In a system in which a projector projects an image onto a screen, a screen that retroreflects incident light may be used. By using a screen that retroreflects incident light, it is possible to improve the contrast ratio. For example,
しかしながら、ＣＣＲでは、３方の端部のエリアにおいて、入射する光は２面でしか反射しない。このため、端部のエリアに入射した光は所望の方向へ出射しないことになり、十分な光利用効率が得られない場合がある。However, in a CCR, the incident light is reflected by only two surfaces in the three end areas. As a result, the light that enters the end areas does not exit in the desired direction, and sufficient light utilization efficiency may not be achieved.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光利用効率を向上させることが可能なスクリーンを得ることを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above, and aims to obtain a screen that can improve light utilization efficiency.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プロジェクタから自身の表面に入射される光を反射させて出射するスクリーンであって、複数の微小光学系を備え、前記複数の微小光学系のうちの少なくとも１つの前記微小光学系は、第１の面、第２の面、第３の面、第４の面、第５の面および第６の面を有し、前記第１の面は、前記第２の面および前記第３の面と交差し、前記第２の面は前記第１の面および前記第３の面と交差し、前記第３の面は前記第１の面および前記第２の面と交差し、前記第４の面は、前記第１の面と前記第２の面とが交差する辺である第１の辺と交差するとともに前記第１の面および前記第２の面に交差し、前記第５の面は、前記第１の面と前記第３の面とが交差する辺である第２の辺と交差するとともに前記第１の面および前記第３の面に交差し、前記第６の面は、前記第２の面と前記第３の面とが交差する辺である第３の辺と交差するとともに前記第２の面および前記第３の面に交差し、前記第１の辺の２つの端点のうち前記第１の面、前記第２の面および前記第３の面が交差する交点の反対側となる端点と、前記第１の辺と前記第４の面とが交差する点との間の前記第１の辺に沿った長さは、前記第１の辺の長さの半分より短く、前記第２の辺の２つの端点のうち前記交点の反対側となる端点と、前記第２の辺と前記第５の面とが交差する点との間の前記第２の辺に沿った長さは、前記第２の辺の長さの半分より短く、前記第３の辺の２つの端点のうち前記交点の反対側となる端点と、前記第３の辺と前記第３の面とが交差する点との間の前記第３の辺に沿った長さは、前記第３の辺の長さの半分より短いことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention provides a screen that reflects and emits light incident on its surface from a projector, the screen comprising a plurality of micro-optical systems, at least one of the plurality of micro-optical systems having a first surface, a second surface, a third surface, a fourth surface, a fifth surface, and a sixth surface, the first surface intersects with the second surface and the third surface, the second surface intersects with the first surface and the third surface, the third surface intersects with the first surface and the second surface, the fourth surface intersects with a first side that is a side where the first surface and the second surface intersect and also intersects with the first surface and the second surface, and the fifth surface intersects with a second side that is a side where the first surface and the third surface intersect and also intersects with the first surface and the third surface. The sixth surface intersects with a third side, which is the side where the second surface and the third surface intersect, and also intersects with the second surface and the third surface; the length along the first surface between one of the two end points of the first surface, which is opposite the intersection point where the first surface, the second surface, and the third surface intersect, and the point where the first surface intersects with the fourth surface, is shorter than half the length of the first surface; the length along the second surface between one of the two end points of the second surface, which is opposite the intersection point, and the point where the second surface intersects with the fifth surface, is shorter than half the length of the second surface; and the length along the third surface between one of the two end points of the third surface, which is opposite the intersection point, and the point where the third surface intersects with the third surface, is shorter than half the length of the third surface.
本発明によれば、光利用効率を向上させることができるという効果を奏する。The present invention has the effect of improving light utilization efficiency.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
図１は、本発明にかかる実施例１のスクリーンを構成する微小光学系の構成例を示す図である。本実施例のスクリーンは、図１に示す微小光学系１を１つの単位とし、これを複数配列することによりスクリーンを構成する。本実施例のスクリーンは、例えば、プロジェクタから自身の表面に入射される光を反射させて出射するスクリーンである。微小光学系１の表面には薄い金属膜などの高反射材を付着させるなどして光を反射する機能をもたせる。Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a micro-optical system that constitutes a screen according to a first embodiment of the present invention. The screen of this embodiment is constituted by arranging a plurality of
図１に示すように、本実施例の微小光学系１は、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３を備える。第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３は、互いに直交し、３つの面で構成される一般的なＣＣＲと同等であり、このＣＣＲを第１の微小光学系とも呼ぶ。本実施例の微小光学系１は、第１の微小光学系の３方の端部に、第１の微小光学系より小さな３つの第２の微小光学系１１，１２，１３がそれぞれ設けられている。第２の微小光学系１１，１２，１３も直交する３つの面で構成され、ＣＣＲと同等である。本実施例では、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３は例えば平面であり、第２の微小光学系１１，１２，１３を構成する面も例えば平面である。第２の微小光学系１１，１２，１３を個別に区別せずに示すときには、第２の微小光学系と呼ぶ。 As shown in FIG. 1, the
第２の微小光学系１１の紙面に向かって左側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって左側の面である第１の面Ｓ１の一部であり、第２の微小光学系１１の紙面に向かって右側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって右側の面である第２の面Ｓ２の一部である。すなわち、第２の微小光学系１１は、第１の面Ｓ１の一部と、第２の面Ｓ２の一部と、境界面Ｂ１とを有する。第２の微小光学系１２の紙面に向かって左側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって左側の面である第１の面Ｓ１の一部であり、第２の微小光学系１２の底面は、第１の微小光学系の底面である第３の面Ｓ３の一部である。すなわち、第２の微小光学系１２は、第１の面Ｓ１の一部と、第３の面Ｓ３の一部と、境界面Ｂ２とを有する。第２の微小光学系１３の紙面に向かって右側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって右側の面である第２の面Ｓ２の一部であり、第２の微小光学系１３の底面は、第１の微小光学系の底面である第３の面Ｓ３の一部である。すなわち、第２の微小光学系１３は、第２の面Ｓ２の一部と、第３の面Ｓ３の一部と、境界面Ｂ３とを有する。境界面Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、第２の微小光学系を構成する３つの面のうち、第１の微小光学系を構成する第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３と共通しない面であり、微小光学系１を正面からみた正面図における中心側に位置する面である。以下、境界面Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を個別に区別せずに示すときには、境界面と呼ぶ。 The left surface of the second
このように、本実施例の微小光学系１は、境界面Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３をそれぞれ第４の面、第５の面および第６の面とすると、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２、第３の面Ｓ３、第４の面、第５の面および第６の面を有し、第１の面Ｓ１は、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３と交差し、第２の面Ｓ２は第１の面Ｓ１および第３の面Ｓ３と交差し、第３の面Ｓ３は第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２と交差する。また、第４の面（境界面Ｂ１）は、第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２とが交差する辺である第１の辺と交差するとともに第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２に交差し、第５の面（境界面Ｂ２）は、第１の面Ｓ１と第３の面Ｓ３とが交差する辺である第２の辺と交差するとともに第１の面Ｓ１および第３の面Ｓ３の面に交差し、第６の面（境界面Ｂ３）は、第２の面Ｓ２と第３の面Ｓ３とが交差する辺である第３の辺と交差するとともに第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３に交差する。 Thus, if boundary surfacesB1 ,B2 , andB3 are defined as the fourth surface, the fifth surface, and the sixth surface, respectively, the
また、第１の辺の２つの端点のうち第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３が交差する交点の反対側となる端点と、第１の辺と第４の面とが交差する点との間の第１の辺に沿った長さである第１の長さは、第１の辺の長さの半分より短い。第２の辺の２つの端点のうち交点の反対側となる端点と、第２の辺と第５の面とが交差する点との間の第２の辺に沿った長さである第２の長さは、第２の辺の長さの半分より短い。第３の辺の２つの端点のうち交点の反対側となる端点と、第３の辺と前記第３の面とが交差する点との間の第３の辺に沿った長さである第３の長さは、第３の辺の長さの半分より短い。なお、図１では、第２の微小光学系１１，１２，１３の大きさが同一である例を示しているが、第２の微小光学系１１，１２，１３のうちの少なくとも１つの大きさが、他の第２の微小光学系１１，１２，１３の大きさと異なっていてもよい。すなわち、第１の辺の長さに対する第１の長さの比と、第２の辺の長さに対する第２の長さの比と、第３の辺の長さに対する第３の長さの比とは、同一でなくてもよい。 In addition, a first length, which is a length along the first side between an end point of the first side opposite to the intersection point where the first surfaceS1 , the second surface S2, and the third surfaceS3 intersect, and a point where the first side intersects with the fourth surface, is shorter than half the length of the first side. A second length, which is a length along the second side between an end point of the second side opposite to the intersection point and a point where the second side intersects with the fifth surface, is shorter than half the length of the second side. A third length, which is a length along the third side between an end point of the third side opposite to the intersection point and a point where the third side intersects with the third surface, is shorter than half the length of the third side. 1 shows an example in which the second
本実施例では、図１に示すように、微小光学系１が第２の微小光学系１１，１２，１３を有することで、光利用効率を向上させることができる。図２は、本実施例の微小光学系１の原理を説明するための図である。図２に示したＣＣＲ２００は、通常の直交する３つの面を有するＣＣＲである。ＣＣＲ２００は、エリア２０１では、入射した光が直交する３つの面で反射するが、エリア２０２では入射した光が２つの面でしか反射しないため、エリア２０２に入射した光は所望の方向に出射せず利用できないことになる。このため、エリア２０２は不要なエリアであり、本実施例では、図２に示すように、エリア２０２の代わりに第２の微小光学系１１，１２，１３を設けることで、第２の微小光学系１１，１２，１３に入射した光を所望の光へ出射させることができる。光線追跡のシミュレーション結果等に基づく経験則によれば、ＣＣＲ２００に正面から光を入射させた場合に、２／３程度の光が所望の方向に出射するため利用できることになり、１／３程度の光が利用できない。すなわち、ＣＣＲ２００を構成する３つの面の合計の面積のうち、１／３程度の面積に相当する部分で反射する光を利用することができない。なお、第２の微小光学系１１，１２，１３においても、それぞれの３方の端部には入射した光を利用できないエリアが発生するが、図２に示したＣＣＲ２００のエリア２０２よりは狭いエリアとなる。したがって、第２の微小光学系１１，１２，１３を設けることで、図２に示した通常のＣＣＲ２００に比べて光利用効率を向上させることができる。In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
なお、第２の微小光学系１１，１２，１３のサイズは、エリア２０２に相当するサイズであることが好ましいが、それより小さくても大きくてもよい。大きすぎる場合には、第２の微小光学系１１，１２，１３が元の第１の微小光学系に近づいてしまい光利用効率を向上させる効果が薄れると考えられるため、上述したように、例えば、第１の長さが第１の辺の長さの半分より短く、第２の長さが第２の辺の長さの半分より短く、第３の長さが第３の辺の長さの半分より短い範囲としている。第１の長さ、第２の長さ、第３の長さが、それぞれ第１の辺の長さ、第２の辺の長さ、第３の辺の長さの半分程度までであれば、第２の微小光学系１１，１２，１３を設けない場合に比べて光利用効率が向上すると想定される。The size of the second
本実施例の微小光学系１を複数配列することで本実施例のスクリーンが構成される。なお、スクリーンを構成する複数の微小光学系１のうちの少なくとも１つが本実施例の微小光学系１であればよい。図３は、微小光学系１の配列の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、例えば、上下の向きを逆にした１組の微小光学系１を、正面からみた形状がひし形となるように配置する。この１組の微小光学系１をユニット２とし、図３（ｂ）に示すように、複数のユニット２を配列することでスクリーンを構成する。図３（ｂ）に示した例では上下の端部に微小光学系１が配置されることで端部を直線状にしており、このようにユニット２と微小光学系１とを組み合わせて配置してもよい。図３（ｂ）は、スクリーンの一部を示しており、スクリーンの大きさに応じた数のユニット２が配列される。図３に示した例では、スクリーンを構成する複数の微小光学系１の形状は全て同一としている。図３は、微小光学系１の配置の一例であり、微小光学系１の配置方法は図３に示した例に限定されない。The screen of this embodiment is constructed by arranging a plurality of
次に、本実施例の微小光学系１を用いたシミュレーション結果について説明する。ここでは、図２に示した通常のＣＣＲ２００を比較例とし、比較例のＣＣＲ２００と本実施例の微小光学系１とのモデルを用いて光線追跡のシミュレーションを行った。シミュレーションでは、第２の微小光学系１１，１２，１３のサイズは、第１の微小光学系に対して、約２／５となるサイズとした。すなわち、ここでは、第２の微小光学系１１，１２，１３は第１の微小光学系と相似であるとし、第１の微小光学系と第２の微小光学系１１，１２，１３との相似比は５：２であるとした。図４および図５は、本実施例のシミュレーション結果を示す図である。図４（ａ）は、比較例のＣＣＲ２００に光を入射させた場合の出射光の強度分布を示しており、図４（ｂ）は、本実施例の微小光学系１に光を入射させた場合の出射光の強度分布を示している。図５は、比較例のＣＣＲ２００に光を入射させた場合の光利用効率と、本実施例の微小光学系１に光を入射させた場合の光利用効率とを示している。Next, the results of a simulation using the
また、図５に示したシミュレーションでは、微小光学系１を構成する各面は平面であり、互いに直交していると仮定した。すなわち、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２、第３の面Ｓ３、第４の面、第５の面および第６の面は平面であり、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３は、互いに直交し、第４の面、第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２は、互いに直交し、第５の面、第１の面Ｓ１および第３の面Ｓ３は、互いに直交し、第６の面、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３は、互いに直交しているとした。なお、シミュレーションでは、光線の入射方向は、各光学系がスクリーンを構成する場合にスクリーンに垂直に入射する方向、すなわち各光学系の入射側の３つの端部を含む面に直交する方向とした。 In addition, in the simulation shown in Fig. 5, it was assumed that each surface constituting the
図５において、入射本数は、シミュレーションにおいて各光学系に入力させた光線の数である。反射本数は、シミュレーションの結果として得られる各光学系で反射して出射した光線のうち、光線の入射方向を０°とした場合に、入射方向とのなす角が０°から４０°までの円錐状となる範囲に、出射した光の本数を示す。光利用効率の計算値は、上述した過去の経験則から、ＣＣＲ２００に入射した光の２／３が利用できるとして計算した結果を示している。本実施例の微小光学系１については、光利用効率の計算値は、ＣＣＲ２００と同様に入射した光の２／３が利用できるとともに、第２の微小光学系１１，１２，１３においてにおいても同様に２／３の光が利用できるとして計算した結果である。光利用効率のシミュレーション結果は、入射本数に対する反射本数（０°から４０°までの範囲に出射した光線の数）の比率を百分率で示したものである。図４および図５からわかるように、本実施例の微小光学系１では、比較例のＣＣＲ２００に比べて光利用効率が向上する。具体的には、図５に示すように、比較例のＣＣＲ２００が６６．４％の光利用効率であるのに対し、本実施例の微小光学系１では光利用効率が８６．１％に向上する。In FIG. 5, the number of incident rays is the number of rays input to each optical system in the simulation. The number of reflected rays indicates the number of rays reflected and emitted by each optical system obtained as a result of the simulation, which are emitted in a cone-shaped range of 0° to 40° when the incident direction of the rays is 0°. The calculated value of the light utilization efficiency shows the result of calculation based on the above-mentioned past empirical rule that 2/3 of the light incident on the CCR200 can be used. For the
なお、第２の微小光学系１１，１２，１３のサイズの第１の微小光学系のサイズに対する比は、２／５に限定されない。第２の微小光学系１１，１２，１３のサイズの第１の微小光学系のサイズに対する比を２／５程度とすると、ＣＣＲ２００を構成する３つの面の合計の面積の１／３に相当する部分に第２の微小光学系１１，１２，１３を配置することになる。このため、ＣＣＲ２００において２つの面でしか反射されないエリア２０２に対応する領域全体に第２の微小光学系１１，１２，１３が配置されることになり、光利用効率の向上の効果が大きくなる。一方で、上記のサイズの比を２／５未満とした場合であっても、上記のサイズの比を２／５程度とした場合より光利用効率は低下するものの、ＣＣＲ２００において２つの面でしか反射されないエリア２０２のうちの一部については光利用効率を向上させることができるため、同様に、第２の微小光学系１１，１２，１３を設けない場合に比べて光利用効率を向上させることができる。The ratio of the size of the second
なお、微小光学系１のサイズは、例えば、スクリーンに投影される映像の画素より小さいことが望ましい。また、本実施例の微小光学系１で構成されるスクリーンの材質としては、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、シクロオレフィンポリマー等のプラスチック材料や、ガラス、金属、セラミックス等を用いることができる。スクリーンの材質は、上記に限定されず、微小光学系１を形成可能な材料ならばどのようなものを用いてもよい。また、各微小光学系１の開口に丸いアパーチャーパターン（パターン部分は透過、パターン以外の部分は黒く光を透過させない）を設けることによって迷光を吸収し、光学の信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）を高くするようにしてもよい。The size of the
以上述べたように、本実施例では、ＣＣＲである第１の微小光学系の３方の端部に、第１の微小光学系より小さな３つのＣＣＲである第２の微小光学系１１，１２，１３を設けることで、通常のＣＣＲ２００に比べて光利用効率を向上させることができる。As described above, in this embodiment, by providing three second
次に実施例２について説明する。実施例１では、スクリーンを構成する微小光学系１の第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３が平面であり、第２の微小光学系１１，１２，１３を構成する面も平面である例を説明した。微小光学系１の各面を平面で構成すると、光の出射方向では映像が明るく見えるが、観察できる範囲すなわち視野角は極めて狭い。用途によっては、ある程度の範囲でスクリーンから出射する光の強度がなるべく均一になるように望まれる場合がある。すなわち、観察できる範囲を広げることがある。このため、本実施例では、微小光学系１を構成する面のうちの少なくとも一部を曲面とすることで、観察できる範囲の拡大を図る。 Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the first surface S1 , the second surface S2 and the third surface S3 of the
図６は、本実施例の微小光学系１における各面を説明するための図である。図６の左側には、本実施例の比較例として、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の３つの面を備えるＤ－ＣＣＲ（Diverted－ＣＣＲ）２００ａを示している。Ｄ－ＣＣＲ２００ａは、通常のＣＣＲであるＣＣＲ２００から、光を拡散させるための変更が施されたものを示す。本実施例では、Ｄ－ＣＣＲ２００ａは、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の３つの面のうち少なくとも１面を曲面とすることで、光を拡散させて観察できる範囲を広げる。Ｄ－ＣＣＲ２００ａは、光を拡散させることができるものの、実施例１のＣＣＲ２００と同様に、３方の端部で不要なエリアが存在する。このため、本実施例においても、実施例１と同様に図６の右側に示すように、微小光学系１には、第２の微小光学系１１，１２，１３が設けられる。 FIG. 6 is a diagram for explaining each surface in the
本実施例においても、第２の微小光学系１１の紙面に向かって左側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって左側の面である第１の面Ｓ１の一部であり、第２の微小光学系１１の紙面に向かって右側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって右側の面である第２の面Ｓ２の一部である。同様に、第２の微小光学系１２の紙面に向かって左側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって左側の面である第１の面Ｓ１の一部であり、第２の微小光学系１２の底面は、第１の微小光学系の底面である第３の面Ｓ３の一部である。同様に、第２の微小光学系１３の紙面に向かって右側の面は、第１の微小光学系の紙面に向かって右側の面である第２の面Ｓ２の一部であり、第２の微小光学系１３の底面は、第１の微小光学系の底面である第３の面Ｓ３の一部である。 In this embodiment, the left side surface of the second
したがって、第２の微小光学系１１，１２，１３を構成する面のうち上記の面は、第１の微小光学系を構成する第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の形状に依存して決定されることになり、残りの面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３（面ＳＳ１は境界面Ｂ３であり、面ＳＳ２は境界面Ｂ２であり、面ＳＳ３は境界面Ｂ１である）は、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３とは独立に形状を設定することが可能である。すなわち、図６の右側に示す微小光学系１は、図６の左側に示すＤ－ＣＣＲ２００ａである第１の微小光学系の内部に面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３が設けられたものに相当する。面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３は、全てを平面としてもよいし、少なくとも一部を曲面としてもよい。 Therefore, the above-mentioned surfaces among the surfaces constituting the second
次に、本実施例の光線追跡のシミュレーション結果について説明する。図７は、本実施例の微小光学系１における曲面率を示す最大傾斜角を説明するための図である。ここでは、図７に示した最大傾斜角θｓによって曲面率を示すこととする。図６および図７を用いて、最大傾斜角θｓについて説明する。図６に示すように、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の３つの面が交差する点を点Ｏとし、点Ｏ以外の第１の微小光学系の３つの端点を点Ａ，Ｂ，Ｃとする。すなわち、点Ａは、実施の形態１で述べた第１の辺の２つの端点のうち交点Ｏの反対側となる端点に相当し、点Ｂは、実施の形態１で述べた第２の辺の２つの端点のうち交点Ｏの反対側となる端点に相当し、点Ｃは、実施の形態１で述べた第３の辺の２つの端点のうち交点Ｏの反対側となる端点に相当する。点Ｄは、第３の面Ｓ３の入射側の辺の中点である。図７は、点Ｏと点Ｄとを通る切断面で切断した断面を概念的に示したものである。図７（ａ）は、第３の面Ｓ３が凹曲面となる場合の最大傾斜角θｓを示し、図７（ｂ）は、第３の面Ｓ３が凸曲面となる場合の最大傾斜角θｓを示している。図７に示すように、凹曲面、凸曲面のいずれの場合も、最大傾斜角θｓは、点Ｏにおける第３の面Ｓ３の接線３と、点Ｄと点Ｄを結ぶ直線４とのなす角の最大値である。図７に示した例では、第３の面Ｓ３の断面は円弧であるが、第３の面Ｓ３の断面は円弧に限定されない。なお、最大傾斜角θｓを、正負の符号を付して示す場合には、時計回りを正とする。このため、断面が円弧となる凹面の場合に、最大傾斜角θｓが正となる。 Next, the simulation result of the ray tracing of this embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram for explaining the maximum inclination angle indicating the curvature ratio in the
また、ここでは、面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３についても、図７と同様に最大傾斜角θｓを定義する。このため、例えば、第３の面Ｓ３と面ＳＳ３とで最大傾斜角θｓの値が同じであれば、面ＳＳ３の方が第３の面Ｓ３より曲率半径は小さくなる。面ＳＳ３（第４の面）の曲面率は、第３の面Ｓ３の曲面率と同じであってもよいし、異なっていてもよい。 7, the maximum inclination angle θs is also defined for the surfacesSS1 ,SS2 , andSS3 . Therefore, for example, if the third surfaceS3 and the surfaceSS3 have the same maximum inclination angle θs, the surfaceSS3 will have a smaller radius of curvature than the third surfaceS3 . The curvature ratio of the surfaceSS3 (fourth surface) may be the same as or different from the curvature ratio of the third surfaceS3 .
次に本実施例のシミュレーション結果について説明する。第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３と面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３との全ての面を断面が円弧上の曲面とした例について、光線追跡のシミュレーションを行った。具体的には、本実施例の微小光学系１において第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３と面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３との全ての面を、最大傾斜角θｓを＋４°としてシミュレーションを行った。また、比較例として、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の全てを凸曲面とした場合のＤ－ＣＣＲ２００ａと、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の全てを凹曲面とした場合のＤ－ＣＣＲ２００ａとの２つについてもシミュレーションを行った。比較例においても、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の最大傾斜角θｓを＋４°とした。なお、光の入射方向は、実際例１と同様であり、各光学系の入射側の３つの端部を含む面に直交する方向、すなわち、点Ａ、点Ｂおよび点Ｃを含む面に直交する方向とした。 Next, the simulation results of this embodiment will be described. A ray tracing simulation was performed for an example in which the first surface S1 , the second surface S2 and the third surface S3 and the surfaces SS1 , SS2 and SS3 were all curved surfaces with cross sections on a circular arc. Specifically, a simulation was performed for all surfaces in the
図８および図９は、本実施例のシミュレーション結果を示す図である。図８（ａ）は、比較例として全面を凸曲面としたＤ－ＣＣＲ２００ａに光を入射させた場合の出射光の強度分布を示しており、図８（ｂ）は、比較例として全面を凹曲面としたＤ－ＣＣＲ２００ａに光を入射させた場合の出射光の強度分布を示している。図８（ｃ）は、本実施例の微小光学系１に光を入射させた場合の出射光の強度分布を示している。図９は、比較例として全面を凹曲面としたＤ－ＣＣＲ２００ａに光を入射させた場合の光利用効率と、本実施例の微小光学系１に光を入射させた場合の光利用効率とを示している。Figures 8 and 9 show the simulation results of this embodiment. Figure 8(a) shows the intensity distribution of the emitted light when light is incident on D-CCR200a whose entire surface is a convex curved surface as a comparative example, and Figure 8(b) shows the intensity distribution of the emitted light when light is incident on D-CCR200a whose entire surface is a concave curved surface as a comparative example. Figure 8(c) shows the intensity distribution of the emitted light when light is incident on the
図９において、入射本数、出射本数および光利用効率の定義は、図５と同様である。図８および図９からわかるように、本実施例の微小光学系１では、比較例のＤ－ＣＣＲ２００ａに比べて光利用効率が向上する。なお、凹曲面と凸曲面との２つの比較例を比較すると、凹曲面の方が凸曲面より均一に光が拡散している。このため、本実施例のシミュレーションでは、本実施例の微小光学系１の各面を凹曲面とした。図９に示すように、凹曲面とした比較例が７０．４％の光利用効率であるのに対し、本実施例の微小光学系１では光利用効率が９５．０％に向上する。また、実施例１の図４および図５と、本実施例の図８および図９とを、比較するとわかるように、本実施例の方が実施例１に比べて、入射方向に対する角度が４０°以内の範囲において光の強度が均一化されており、光利用効率も向上している。図８および図９では、微小光学系１の全ての面を曲面とする例を説明したが、これに限らず、微小光学系１を構成する面のうち少なくとも１つの面を曲面とすることで、全ての面を平面とする場合に比べて光を拡散させることができる。In FIG. 9, the definitions of the number of incident rays, the number of emitted rays, and the light utilization efficiency are the same as in FIG. 5. As can be seen from FIG. 8 and FIG. 9, the light utilization efficiency is improved in the
また、高視野角を得るために、微小光学系１の表面を透明樹脂で充填してもよい。透明樹脂としては、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、シクロオレフィンポリマー等のプラスチック材料や、ガラス、透明セラミックス等を用いることができる。透明樹脂で充填する代わりに、透明樹脂等の基板の一面に微小光学系１を形成し、微小光学系１が形成されていない側の面すなわち裏面を、スクリーンの表面として用いてもよい。これにより、スクリーンの表面を透明樹脂で充填した場合と同様の効果を奏することができる。In order to obtain a wide viewing angle, the surface of the
次に実施例３について説明する。実施例２では、スクリーン２１を構成する微小光学系１から出射する光を拡散させる例を説明したが、光を拡散させるだけでなく、さらに微小光学系１から出射する光の中心の方向を所望の方向に設定することが要求される場合もある。Next, a third embodiment will be described. In the second embodiment, an example was described in which the light emitted from the
図１０は、本実施例のプロジェクションシステムの構成例を示す図である。図１０では、微小光学系１から出射する光を拡散させるとともに、微小光学系１から出射する光の中心の方向を所望の方向に設定することが要求される例を示している。図１０は、本実施例にかかるプロジェクションシステムを横方向すなわち水平方向からみた図を示している。図１０において、上下方向は、垂直方向を示している。図１０に示すように、プロジェクタ２２は、スクリーン２１の前方に配置される。図１０に示すように、観測者はプロジェクタ２２から出射されてスクリーン２１で反射された光を観測する。Figure 10 is a diagram showing an example of the configuration of the projection system of this embodiment. Figure 10 shows an example in which it is required to diffuse the light emitted from the
例えば、観測者が、図１０に示した映像視認可能範囲２３のどこにおいても、プロジェクタ２２から出射されてスクリーン２１で反射された光を良好に視認できるようにするためには、出射される光の分布を広げることが望ましい。具体的には、例えば、２θａを、プロジェクタ２２に入射した光がスクリーン２１で反射拡散される中心角となす方向を示す角度とし、プロジェクタ２２の位置と所望の映像視認可能範囲２３すなわち拡散角θｂを定める。拡散角θｂは、観測者がプロジェクタ２２から出射されてスクリーン２１で反射された光を良好に視認できる映像視認可能範囲２３を、スクリーン２１の反射点を中心とした角度で示したものであり、映像視認可能範囲２３は２θｂの範囲に対応する。なお、図１０に示した映像視認可能範囲２３およびプロジェクタ２２の配置位置は一例であり、映像視認可能範囲２３およびプロジェクタ２２の配置位置は図１０に示した例に限定されない。例えば、実施例１で述べた微小光学系１を用いると、プロジェクタ２２の方向では観察者がスクリーン２１で反射された光を良好に視認できるが、それ以外の方向では観察者がスクリーン２１で反射された光を視認できなくなる。For example, in order for an observer to be able to see well the light emitted from the
本実施例では、映像視認可能範囲２３およびプロジェクタ２２の配置位置を定めた後、微小光学系１から出射される光が映像視認可能範囲２３内で拡散されるように、微小光学系１の形状が設計される。実施例２で述べたように微小光学系１を構成する面を曲面とすることで光を拡散させることができるが、本実施例では、さらに、微小光学系１を構成する面に傾きを与えることで、微小光学系１から出射される光の中心方向を制御する。この際に、実施例１，２と同様に、第２の微小光学系１１，１２，１３を設けることで、第２の微小光学系１１，１２，１３を設けない場合に比べて光利用効率を向上させることができる。これにより、観察者により観察される映像の明るさを確保しつつ、視野角を広げることができる。In this embodiment, after the image
また、本実施例のスクリーン２１は、車両のピラー用のスクリーンとして用いられてもよい。例えば、ピラー用のスクリーンとして用いる場合には、微小光学系１のサイズは、観察者が微小光学系１を認識できない程度のサイズが好ましい。例えば、微小光学系１のサイズは、数百μｍ程度である。なお、微小光学系１のサイズは、これに限定されず、用途に応じて適宜サイズを設定すれば良い。The
図１１は、車両のピラーを示す図である。図１１に示すように、車両には、ピラー１０１，１０２，１０３が設けられている。これらのピラー１０１，１０２，１０３は、運転者の視野の妨げとなる。図１２は、ピラー１０１を車両内からみた図である。前方に設けられるピラー１０１は、進行方向の視野の妨げとなり、影響が大きい。Figure 11 is a diagram showing pillars of a vehicle. As shown in Figure 11,
そこで、ピラー１０１の外側を撮影するカメラを設け、カメラにより撮影された画像を車両内に設けられたプロジェクタ２２でピラー１０１に設けられたスクリーン２１に投影する技術が検討されている。本実施例のスクリーン２１は、ピラー１０１に貼付される、またはピラー１０１の一部として形成されることにより、車両内に設けられたプロジェクタ２２から投影された画像を車両内の所望の映像視認可能範囲２３に投影することができる。これにより、画像の明るさを確保しつつ、運転者の座席の高さが変更されても、運転車は画像を視認することができる。また、プロジェクタ２２を、天井、ヘッドレストをはじめとして車両内の任意の位置に設置することができる。なお、ここでは、本実施例のスクリーン２１が、ピラー１０１に設置される例を説明したが、これに限らず、本実施例のスクリーン２１がピラー１０２，１０３に設置され、ピラー１０２，１０３のそれぞれの外部を撮影した画像の投影に使用されてもよい。または、ピラー１０１，１０２，１０３の外部を撮影した画像だけでなく他の画像がプロジェクタ２２により投影される場合に、本実施例のスクリーン２１が用いられてもよい。Therefore, a technology is being considered in which a camera is provided to capture the outside of the
また、助手席側のドアの内側に本実施例のスクリーン２１を貼付するまたは助手席側のドアとスクリーン２１が一体化されて形成されてもよい。本実施例では、プロジェクタ２２を任意の位置に配置できるため、助手席に人がいる場合でも、助手席側のドアにプロジェクタ２２から投影された画像を運転者が視認することができる。The
本実施例では、図１０～図１２を用いて説明した例のように、微小光学系１から出射する光の中心の方向を所望の方向に設定することが望まれる場合も考慮し、微小光学系１を構成する面に傾きを与える。本実施例では、微小光学系１は実施例２と同様に微小光学系１を構成する面のうち少なくとも１つを曲面とするとともに、さらに、微小光学系１を構成する面のうち少なくとも１つを傾斜させる。例えば、図１０に示した例において、第３の面Ｓ３および面ＳＳ３を傾斜させる。なお、ここでは、実施例３の微小光学系１を図１０～図１２に示したスクリーン２１に用いる例を説明したが、同様に、実施例１および実施例２の微小光学系１を図１０～図１２に示したスクリーン２１に用いてもよい。 In this embodiment, as in the example described with reference to Figs. 10 to 12, in consideration of the case where it is desired to set the direction of the center of the light emitted from the
図１３は、本実施例の傾斜角の定義を示す図である。図１３における点Ｏ０は、傾斜がない場合に３つの面が交差する点を示す。すなわち、点Ｏ０は、通常のＣＣＲ２００において３つの面が交差する点に相当する。図１３における点Ｏ１は、傾斜角θｄが正の値の場合に、３つの面が交差する点を示し、図１３における点Ｏ２は、傾斜角θｄが負の値の場合に、３つの面が交差する点を示す。図１３における点Ｏ１および点Ｏ２は、それぞれ、図６における３つの面が交差する点Ｏの一例である。図１３に示すように、３つの面が交差する点が点Ｏ１である場合、傾斜角θｄは、点Ｏ０と点Ｄを結ぶ線３０と、点Ｏ１と点Ｄを結ぶ線３１とのなす角であり、微小光学系１の奥側（光の入射する側と反対側）に近づくにしたがって線３０より上に上がるように傾いている場合を正としている。３つの面が交差する点が点Ｏ２である場合も、傾斜角θｄは、同様に、点Ｏ０と点Ｄを結ぶ線３０と、点Ｏ２と点Ｄを結ぶ線とのなす角であるが、この場合、傾斜角θｄの値は負となる。 FIG. 13 is a diagram showing the definition of the inclination angle in this embodiment. Point O0 in FIG. 13 indicates the point where three surfaces intersect when there is no inclination. That is, point O0 corresponds to the point where three surfaces intersect in a
なお、ここでは、第３の面Ｓ３の傾斜角θｄを例に挙げて説明したが、傾斜させる面は第３の面Ｓ３に限定されない。すなわち、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３のうち少なくとも１つが、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３のうち自身を除く２つの面の交差する辺に直交する面に対して傾斜していてもよい。また、面ＳＳ３が、第１の辺に直交する面に対して傾斜していてもよいし、面ＳＳ２が、第２の辺に直交する面に対して傾斜していてもよいし、面ＳＳ１が、第３の辺に直交する面に対して傾斜していてもよい。 Here, the inclination angle θd of the third surfaceS3 has been described as an example, but the surface to be inclined is not limited to the third surfaceS3 . That is, at least one of the first surfaceS1 , the second surfaceS2, and the third surfaceS3 may be inclined with respect to a plane perpendicular to the intersecting side of the two surfaces other than the first surfaceS1 , the second surfaceS2 , and the third surfaceS3 . Also, the surfaceSS3 may be inclined with respect to a plane perpendicular to the first side, the surfaceSS2 may be inclined with respect to a plane perpendicular to the second side, or the surfaceSS1 may be inclined with respect to a plane perpendicular to the third side.
次に本実施例のシミュレーション結果について説明する。第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３と面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３との全ての面を曲面とし、第３の面Ｓ３および面ＳＳ３を傾斜させて、光線追跡のシミュレーションを行った。具体的には、本実施例の微小光学系１において第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３と面ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３との全ての面を、最大傾斜角θｓを＋４°とし、第３の面Ｓ３および面ＳＳ３の傾斜角θｄを＋５°としてシミュレーションを行った。また、比較例として、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の全てを凸曲面として第３の面Ｓ３を傾斜角θｄ＋５°で傾斜させた場合のＤ－ＣＣＲ２００ａと、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の全てを凹曲面として第３の面Ｓ３を、傾斜角θｄを＋５°として傾斜させた場合のＤ－ＣＣＲ２００ａとの２つについてもシミュレーションを行った。比較例においても、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の最大傾斜角θｓを＋４°とした。なお、光の入射方向は、実際例１と同様であり、各光学系の入射側の３つの端部を含む面に直交する方向とした。 Next, the simulation results of this embodiment will be described. The first surface S1 , the second surface S2 , the third surface S3 and the surfaces SS1 , SS2 , and SS3 were all curved surfaces, and the third surface S3 and the surfaces SS3 were inclined, and a simulation of ray tracing was performed. Specifically, in the
図１４は、本実施例のシミュレーション結果を示す図である。図１４（ａ）は、比較例として全面を凸曲面として第３の面Ｓ３を傾斜させたＤ－ＣＣＲ２００ａに光を入射させた場合の出射光の強度分布を示しており、図１４（ｂ）は、比較例として全面を凹曲面として第３の面Ｓ３を傾斜させたＤ－ＣＣＲ２００ａに光を入射させた場合の出射光の強度分布を示している。図１４（ｃ）は、本実施例の微小光学系１に光を入射させた場合の出射光の強度分布を示している。 Fig. 14 shows the simulation results of this embodiment. Fig. 14(a) shows the intensity distribution of the emitted light when light is incident on a D-
図１４（ｂ）に示した全面を凹曲面として第３の面Ｓ３を傾斜させたＤ－ＣＣＲ２００ａに光を入射させた場合の比較例では、光利用効率が６４．７９％であるのに対し、本実施例の微小光学系１では光利用効率は９１．０３％であった。したがって、本実施例の微小光学系１では、図１４（ｂ）に示した全面を凹曲面として第３の面Ｓ３を傾斜させたＤ－ＣＣＲ２００ａに光を入射させた場合の比較例より利用効率が向上する。また、第３の面Ｓ３を傾斜させることで、実施例２に比べて、１０°程度の角度範囲において微小光学系１で反射される光のゲインの差が少なく、より均一に光が広がっている。したがって、実施例３の微小光学系を用いたスクリーンを観察する観察者は、所望の範囲内でゲインの差が少ない映像を視認することができ、映像を見やすくなる。 In a comparative example in which light is incident on the D-
なお、ここでは、微小光学系１の各面を曲面とした上で、微小光学系１を構成する面のうちの少なくとも１つを傾斜させるようにしたが、これに限らず、微小光学系１の各面を平面とした上で、微小光学系１を構成する面のうちの少なくとも１つを傾斜させるようにしてもよい。Here, each surface of the
次に実施例４について説明する。本実施例では、スクリーン２１を構成する微小光学系１における第２の微小光学系１１，１２，１３のそれぞれの形状を個別に設定する例を説明する。実施例１および実施例２では、第２の微小光学系１１，１２，１３の形状を第１の微小光学系に連動して決定した。例えば、実施例３では、第３の面Ｓ３の傾斜角θｄと、第２の微小光学系１１の面ＳＳ３の傾斜角θｄとを同一としたが、第２の微小光学系１１，１２，１３のそれぞれの形状を個別に設定することも可能である。例えば、第３の面Ｓ３の傾斜角θｄを面ＳＳ３の傾斜角θｄと異ならせてもよい。 Next, a fourth embodiment will be described. In this embodiment, an example will be described in which the shapes of the second
本実施例では、第２の微小光学系１１，１２，１３のうち１つの第２の微小光学系のみに、光線を入射させるシミュレーションを行い、各第２の微小光学系１１，１２，１３の形状の影響を確認した。具体的には、１つの第２の微小光学系における境界面の傾斜角θｄを変えたシミュレーションを行った。なお、光の入射方向は、実際例１と同様であり、各光学系の入射側の３つの端部を含む面に直交する方向とした。In this example, a simulation was performed in which a light ray was incident on only one of the second
図１５は、第２の微小光学系の傾斜角θｄを変えた本実施例のシミュレーション結果を示す図である。図１５の上段には、図６の右側の図における上部の第２の微小光学系１１のみに光線を入射させ、第２の微小光学系１１の面ＳＳ３の傾斜角θｄを＋１°から＋４°まで＋１°刻みで変化させた場合のシミュレーション結果を示している。図１５の中段には、図６の右側の図における紙面に向かって左側の第２の微小光学系１２のみに光線を入射させ、第２の微小光学系１２の面ＳＳ２の傾斜角θｄを＋１°から＋４°まで＋１°刻みで変化させた場合のシミュレーション結果を示している。図１５の下段には、図６の右側の図における紙面に向かって右側の第２の微小光学系１３のみに光線を入射させ、第２の微小光学系１３の面ＳＳ１の傾斜角θｄを＋１°から＋４°まで＋１°刻みで変化させた場合のシミュレーション結果を示している。 FIG. 15 is a diagram showing the simulation results of this embodiment in which the inclination angle θd of the second micro-optical system is changed. The upper part of FIG. 15 shows the simulation results when the light beam is incident only on the second
図１５に示すように、光線を入射した第２の微小光学系によって、反射する光の強度分布が異なっている。すなわち、光線を入射した第２の微小光学系によって、ゲインが高くなる位置（方向）および広がり方が異なっている。また、傾斜角θｄによっても、ゲインが高くなる位置および広がり方が異なっている。したがって、スクリーンの用途に応じて、第２の微小光学系１１，１２，１３の傾斜角θｄをそれぞれ個別に設定することで、反射光を所望の方向に所望の広がり方で反射させることができる。As shown in FIG. 15, the intensity distribution of the reflected light differs depending on the second micro-optical system to which the light beam is incident. That is, the position (direction) where the gain is high and the way in which the light beam spreads differ depending on the second micro-optical system to which the light beam is incident. The position where the gain is high and the way in which the light beam spreads also differ depending on the inclination angle θd. Therefore, by individually setting the inclination angle θd of the second
図１６は、第２の微小光学系の曲面率を変えた本実施例のシミュレーション結果を示す図である。図１６に示した例では、各第２の微小光学系の全ての面を断面が円弧上の凹面の曲面とした例を示している。各面の曲面率を実施例２と同様に、最大傾斜角θｓで示す。図１６の上段には、図６における上部の第２の微小光学系１１のみに光線を入射させ、第２の微小光学系１１の面ＳＳ３の最大傾斜角θｓを＋１°から＋４°まで＋１°刻みで変化させた場合のシミュレーション結果を示している。図１６の中段には、図６における紙面に向かって左側の第２の微小光学系１２のみに光線を入射させ、第２の微小光学系１２の面ＳＳ２の最大傾斜角θｓを＋１°から＋４°まで＋１°刻みで変化させた場合のシミュレーション結果を示している。図１６の下段には、図６における紙面に向かって右側の第２の微小光学系１３のみに光線を入射させ、第２の微小光学系１３の面ＳＳ１の最大傾斜角θｓを＋１°から＋４°まで＋１°刻みで変化させた場合のシミュレーション結果を示している。 FIG. 16 is a diagram showing the results of a simulation of this embodiment in which the curvature ratio of the second micro-optical system is changed. In the example shown in FIG. 16, an example is shown in which all the surfaces of each second micro-optical system are curved surfaces whose cross sections are concave on a circular arc. The curvature ratio of each surface is shown by the maximum inclination angle θs, as in Example 2. The upper part of FIG. 16 shows the results of a simulation in which a light beam is incident only on the second
図１６に示すように、光線を入射した第２の微小光学系によって、図１５に示した例と同様に、反射する光の強度分布が異なっている。また、最大傾斜角θｓすなわち曲面率によっても、ゲインが高くなる位置および広がり方が異なっている。したがって、スクリーンの用途に応じて、第２の微小光学系１１，１２，１３の曲面率を個別に設定することで、反射光を所望の方向に所望の広がり方で反射させることができる。本実施例の微小光学系１も、実施例３の図１０～図１２に示したスクリーン２１に用いることができる。As shown in FIG. 16, the intensity distribution of the reflected light differs depending on the second micro-optical system to which the light beam is incident, as in the example shown in FIG. 15. The position at which the gain is high and the way in which the light spreads also differ depending on the maximum inclination angle θs, i.e., the curvature ratio. Therefore, by individually setting the curvature ratios of the second
以上のように、第２の微小光学系１１，１２，１３の形状を個別に設定し、これらを組み合わせて微小光学系１を構成することで、所望の方向に所望の広がり方で反射させたり、所望の方向の光の強度を高くしたりといった調整を行うことができる。すなわち、目的に応じて高い自由度で調整を行うことができる。As described above, by individually setting the shapes of the second
次に実施例５について説明する。本実施例では、形状の異なる２種類の微小光学系１を組み合わせてスクリーン２１を構成する例を説明する。以下では、２種類の微小光学系１のうち、一方をＡタイプ、他方をＢタイプと呼ぶこととする。本実施例では、Ａタイプのみ、Ｂタイプのみ、ＡタイプとＢタイプとの組み合わせについて、それぞれシミュレーションを行った結果を説明する。ＡタイプとＢタイプとの組み合わせは、上述したユニット２に相当する。Next, Example 5 will be described. In this example, an example will be described in which a
図１７は、本実施例のシミュレーションの条件を示す図である。図１７に示した、比較例は、第２の微小光学系１１，１２，１３を設けていないＤ－ＣＣＲ２００ａであり、Ａタイプは、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の３面を有し、Ｂタイプは、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ４の３面を有する。なお、第３の面Ｓ４は、第３の面Ｓ３と形状が異なるため、区別するためにＳの添え字を４としているが、Ｂタイプの微小光学系１における第３の面である。Ａタイプの第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２と、Ｂタイプの第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２とはそれぞれ同一であるが、Ａタイプの第３の面Ｓ３とＢタイプの第３の面Ｓ４とは傾斜角θｄが異なる。第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２、第３の面Ｓ３および第３の面Ｓ４はいずれも凹面の円弧状の曲面であり、最大傾斜角θｓは＋４°である。また、ＡタイプおよびＢタイプの第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２の傾斜角θｄは、－４°である。Ａタイプの第３の面Ｓ３の傾斜角θｄは＋５°であり、Ｂタイプの第３の面Ｓ４の傾斜角θｄは＋１°である。 17 is a diagram showing the conditions of the simulation of this embodiment. The comparative example shown in FIG. 17 is a D-CCR200a that does not have the second
「Ａタイプ＋Ｂタイプ」は、ＡタイプとＢタイプとを組み合わせたものであり、図１７に示すように、Ａタイプの第３の面Ｓ３の入射側の端辺とＢタイプの第３の面Ｓ４の入射側の端辺とが向き合うように接続されている。 "Type A + Type B" is a combination of Type A and Type B, and as shown in Figure 17, the incident side edge of the third surfaceS3 of Type A and the incident side edge of the third surfaceS4 of Type B are connected so as to face each other.
本実施例では、比較例と同様に、第１の微小光学系は、Ａタイプでは、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ３の３面を有し、Ｂタイプでは、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２および第３の面Ｓ４の３面を有する。第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２、第３の面Ｓ３および第３の面Ｓ４の最大傾斜角θｓおよび傾斜角θｄは比較例と同様である。本実施例では、さらに、第２の微小光学系１１，１２，１３が設けられている。第２の微小光学系１１の境界面Ｂ１は、第３の面Ｓ３と最大傾斜角θｓおよび傾斜角θｄが同一であるため図１７ではＳ３と記載している。第２の微小光学系１２の境界面Ｂ２は、第２の面Ｓ２と最大傾斜角θｓおよび傾斜角θｄが同一であるため図１７ではＳ２と記載している。第２の微小光学系１３の境界面Ｂ２は、第１の面Ｓ１と最大傾斜角θｓおよび傾斜角θｄが同一であるため図１７ではＳ１と記載と記載している。実施例５における「Ａタイプ＋Ｂタイプ」は、ユニット２に相当し、ユニット２は隣接する２つの微小光学系１で構成され、ユニット２を構成する２つの微小光学系１は、例えば、第３の面Ｓ３が互いに向き合うように隣接し、ユニット２を構成する２つの微小光学系１の第３の面Ｓ３は、第１の辺に直交する面に対して互いに異なる傾斜角θｄで傾斜している。なお、光の入射方向は、実際例１と同様であり、各光学系の入射側の３つの端部を含む面に直交する方向とした。 In this embodiment, as in the comparative example, the first micro-optical system has three surfaces, the first surface S1 , the second surface S2 and the third surface S3 in the A type, and has three surfaces, the first surface S1 , the second surface S2 and the third surface S4 in the B type. The maximum inclination angle θs and the inclination angle θd of the first surface S1 , the second surface S2 , the third surface S3 and the third surface S4 are the same as in the comparative example. In this embodiment, the second
図１８は、本実施例のシミュレーション結果を示す図である。図１８では、上段に比較例のシミュレーション結果を示し、下段に本実施例のシミュレーション結果を示している。Ａタイプ、Ｂタイプ、ＡタイプとＢタイプとの組み合わせのいずれの場合も、本実施例では比較例に比べて明るく見える範囲が広がっている。また、ＡタイプとＢタイプとを組み合わせると、Ａタイプ、Ｂタイプを単独で用いる場合より明るく見える範囲が広がっていることがわかる。したがって、本実施例の２種類の微小光学系１の組み合わせを複数用いてスクリーン２１を構成することで、観測者は、ある程度の範囲内で移動しても明るい映像を見ることができる。本実施例の微小光学系１も、実施例３の図１０～図１２に示したスクリーン２１に用いることができる。例えば、本実施例の微小光学系１を用いたスクリーン２１をピラー１０１，１０２，１０３に設けることで、画像の明るさを確保しつつ、運転者の座席の高さが変更されても、運転車は画像を視認することができる。Figure 18 is a diagram showing the simulation results of this embodiment. In Figure 18, the upper part shows the simulation results of the comparative example, and the lower part shows the simulation results of this embodiment. In all cases of type A, type B, and a combination of type A and type B, the range in which the image appears bright is wider in this embodiment than in the comparative example. It can also be seen that when type A and type B are combined, the range in which the image appears bright is wider than when type A and type B are used alone. Therefore, by configuring the
１ 微小光学系、２ ユニット、３ 接線、４，３１ 直線、１１，１２，１３ 第２の微小光学系、２１ スクリーン、２２ プロジェクタ、２３ 映像視認可能範囲、１０１，１０２，１０３ ピラー、２００ ＣＣＲ、２００ａ Ｄ－ＣＣＲ、２０１，２０２ エリア。1 Micro-optical system, 2 Unit, 3 Tangent, 4, 31 Straight line, 11, 12, 13 Second micro-optical system, 21 Screen, 22 Projector, 23 Image visible range, 101, 102, 103 Pillar, 200 CCR, 200a D-CCR, 201, 202 Area.
Claims (12)
Translated fromJapanese複数の微小光学系を備え、
前記複数の微小光学系のうちの少なくとも１つの前記微小光学系は、
第１の面、第２の面、第３の面、第４の面、第５の面および第６の面を有し、
前記第１の面は、前記第２の面および前記第３の面と交差し、前記第２の面は前記第１の面および前記第３の面と交差し、前記第３の面は前記第１の面および前記第２の面と交差し、
前記第４の面は、前記第１の面と前記第２の面とが交差する辺である第１の辺と交差するとともに前記第１の面および前記第２の面に交差し、前記第５の面は、前記第１の面と前記第３の面とが交差する辺である第２の辺と交差するとともに前記第１の面および前記第３の面に交差し、前記第６の面は、前記第２の面と前記第３の面とが交差する辺である第３の辺と交差するとともに前記第２の面および前記第３の面に交差し、
前記第１の辺の２つの端点のうち前記第１の面、前記第２の面および前記第３の面が交差する交点の反対側となる端点と、前記第１の辺と前記第４の面とが交差する点との間の前記第１の辺に沿った長さは、前記第１の辺の長さの半分より短く、
前記第２の辺の２つの端点のうち前記交点の反対側となる端点と、前記第２の辺と前記第５の面とが交差する点との間の前記第２の辺に沿った長さは、前記第２の辺の長さの半分より短く、
前記第３の辺の２つの端点のうち前記交点の反対側となる端点と、前記第３の辺と前記第３の面とが交差する点との間の前記第３の辺に沿った長さは、前記第３の辺の長さの半分より短い、
ことを特徴とするスクリーン。 A screen that reflects light incident on its surface from a projector and emits the light,
A plurality of micro-optical systems are provided,
At least one of the micro-optical systems of the plurality of micro-optical systems includes:
having a first surface, a second surface, a third surface, a fourth surface, a fifth surface, and a sixth surface;
the first surface intersects with the second surface and the third surface, the second surface intersects with the first surface and the third surface, and the third surface intersects with the first surface and the second surface;
the fourth surface intersects with a first side, which is a side where the first surface and the second surface intersect, and also intersects with the first surface and the second surface; the fifth surface intersects with a second side, which is a side where the first surface and the third surface intersect, and also intersects with the first surface and the third surface; the sixth surface intersects with a third side, which is a side where the second surface and the third surface intersect, and also intersects with the second surface and the third surface;
a length along the first side between one of two end points of the first side, which is an end point opposite to an intersection point where the first face, the second face, and the third face intersect, and a point where the first side intersects with the fourth face, is shorter than half the length of the first side;
a length along the second side between one of two end points of the second side that is opposite to the intersection point and a point where the second side and the fifth surface intersect is shorter than half the length of the second side;
a length along the third side between one of two end points of the third side that is opposite to the intersection point and a point where the third side and the third surface intersect is shorter than half the length of the third side;
A screen characterized by:
前記第１の面、前記第２の面および前記第３の面は、互いに直交し、
前記第４の面、前記第１の面および前記第２の面は、互いに直交し、
前記第５の面、前記第１の面および前記第３の面は、互いに直交し、
前記第６の面、前記第２の面および前記第３の面は、互いに直交する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。 the first surface, the second surface, the third surface, the fourth surface, the fifth surface, and the sixth surface are planar surfaces;
the first surface, the second surface, and the third surface are mutually perpendicular;
the fourth surface, the first surface, and the second surface are mutually perpendicular;
the fifth surface, the first surface, and the third surface are mutually perpendicular;
the sixth surface, the second surface, and the third surface are perpendicular to each other;
2. The screen according to claim 1 .
前記ユニットを構成する２つの前記微小光学系は、前記第３の面が互いに向き合うように隣接し、
前記ユニットを構成する２つの前記微小光学系の前記第３の面は、前記第１の辺に直交する面に対して互いに異なる傾斜角で傾斜していることを特徴とする請求項６に記載のスクリーン。 The plurality of micro-optical systems each constitute a unit with two adjacent optical systems,
The two micro-optical systems constituting the unit are adjacent to each other such that the third surfaces face each other,
7. The screen according to claim 6, wherein the third surfaces of the two micro-optical systems constituting the unit are inclined at different inclination angles with respect to a plane perpendicular to the first side.
Priority Applications (1)
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| JP2023124258AJP2025020720A (en) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | screen |
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| JP2025020720Atrue JP2025020720A (en) | 2025-02-13 |
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- 2023
- 2023-07-31JPJP2023124258Apatent/JP2025020720A/enactivePending
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