JP2005031502A - スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンの輝度差を改善する。
【解決手段】スクリーン表面に設けられる拡散フィルム１の裏面に粘着剤を介してフレネルレンズ３が積層され、このフレネルレンズ３にフレネルレンズ３よりできるだけ屈折率の低い粘着剤を介して、ベースフィルム上に成膜された反射層５が積層されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン上の輝度差を改善したスクリーンに関する。

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ヘッドプロジェクターやフロント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。これらのプロジェクターの映写方法は光源から出力された光を、例えば透過形の液晶パネル等によって光変調して画像光を形成し、この画像光をレンズ等の光学系を通して出射してスクリーン上に映写するものである。

例えば、スクリーン上にカラー画像を形成することができるプロジェクター装置は、光源から出射された光線を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に分離して所定の光路に収束させる照明光学系と、この照明光学系によって分離された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、液晶パネルにより光変調された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し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ようになっている。

また、最近では光源として狭帯域三原色光源を使用し、液晶パネルの代わりにグレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ：Grating Light Valve）を用いてＲＧＢ各色の光束を空間変調するタイプのプロジェクター装置も開発されている。

上述したプロジェクター装置からの投影画像を表示するスクリーンは、良好な視認性を得るために、一般にスクリーン表面に光を散乱させる拡散層が設けられている。この拡散層の拡散特性はスクリーン全面において均一で、図４に示すように、入射角０°で入射した光の散乱輝度分布は散乱角度０°の輝度を最大として左右対称となっている。なお、拡散層の拡散特性は通常、図４における最大輝度の半値幅ＦＷＨＭ（Full Width Half Maximum）又はその１／２のＨＷＨＭ（Half Width Half Maximum）となる拡散角で表される。

このように、拡散特性がスクリーン全面において均一であると、スクリーンゲインの向上を図った場合、中央部と周辺部の輝度の差が大きく、スクリーン中央は明るく見えるが、周辺部は暗い映像になる。その原因は、周辺部ではプロジェクター光の入射角が０°ではないため、プロジェクター光はスクリーン外側に向かって多く反射され、正面の視聴者方向に充分に反射しないためである。

上記スクリーンの輝度差の問題に関しては、例えばスクリーンの反射層の表面凹凸をスクリーン中央部から周辺部に向かって漸増させることによって反射光の光拡散性をスクリーンの中央部から周辺部に向かって漸増させ、スクリーン上の輝度差を改善するスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この他にも、スクリーンを２面直交合わせ鏡群で構成し、各合わせ鏡の傾斜角を調整することによって画面内で均一な輝度分布が得られるようにしたスクリーンが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−１４２６９９号公報 特開２０００−１６２７１０号公報

しかしながら、反射層の表面凹凸を調整したスクリーンでは、輝度分布は改善されるが、周辺部の反射光の最も強い角度成分は依然視聴者に対して外側方向を向いており、視聴に寄与しない反射光が多く、プロジェクターの光を有効に使えないことから全体の輝度を向上させることが困難であった。
また、合わせ鏡の傾斜角を調整したスクリーンでは、水平方向の輝度分布の均一化は図れるが、スクリーンの構造上、上下方向の輝度分布の均一化はできなかった。

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、単純な構成でプロジェクターの光を有効活用でき、中央部と周辺部の輝度差が改善されたスクリーンを提供することを目的とする。

すなわち、請求項１の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、画像光を反射する反射層とこの反射層で反射した光を散乱させる拡散層との間にフレネルレンズを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明においては、スクリーン周辺部で反射する画像光の主な反射方向をスクリーンの内側方向に向けることが可能となりスクリーンゲインの向上が可能となるとともにスクリーン全面の輝度分布の均一化が可能となる。

請求項２の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が異なる楕円拡散特性を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２のスクリーンにおいて、拡散層の縦方向の拡散角ＦＷＨＭが１０°〜５０°、横方向の拡散角ＦＷＨＭが６０°〜１８０°の範囲にあること特徴とする。

請求項２、３の発明においては、必要な視聴範囲の狭い縦方向の拡散範囲を絞ることで指向性を高めてスクリーンゲインを上げることが可能となるとともに、横方向の拡散範囲を広げて視認性を高めることが可能となる。また、縦方向の拡散範囲を絞ることで、スクリーン上方から入射する外光の影響を低減することができ、明光下のコントラストを高めることが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が同じ円拡散特性を有し、拡散角ＦＷＨＭが３０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする。
請求項４の発明においては、汎用の円拡散特性の拡散層を用いて、必要な視野角を確保しつつ、フレネルレンズ効果によりスクリーンゲイン、コントラスト及び輝度の均一性を高めることが可能となる。

請求項５の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、フレネルレンズと反射層が、フレネルレンズより屈折率の低い粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５のスクリーンにおいてフレネルレンズの凹凸が、粘着剤又は接着剤より屈折率の低い樹脂により覆われていることを特徴とする。

請求項５、６の発明においては、フレネルレンズとの屈折率差を大きくすることにより、フレネルレンズの境界での屈折が大きくなり充分なリニアフレネルレンズ効果を得ることが可能となる。

請求項７の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、反射層が、アルミニウム層を含むことを特徴とする。

請求項７の発明においては、アルミニウム層に入射する光は高反射率で反射される。アルミニウム層はベースフィルム上に蒸着等により形成することができる。このアルミニウム層にフレネルレンズを貼り付けた場合には、拡散層を透過した光が反射される。また、アルミニウム層の上に、特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、その他の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を形成した場合には、拡散層を透過した光のうち特定波長領域の光が選択的に反射される。これにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストをさらに向上させることが可能となる。なお、選択吸収層は、樹脂バインダーに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することができる。

請求項８の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、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光学膜を備えたことを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８のスクリーンにおいて、光学膜が、金属膜と誘電体膜を交互に積層してなることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項９のスクリーンにおいて、金属膜がニオブ、アルミニウム又は銀からなり、誘電体膜が酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素からなることを特徴とする。

請求項８〜１０の発明においては、拡散層を透過した光のうち特定波長領域の光が選択的に反射層で反射される。これにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストをさらに向上させることが可能となる。金属膜と誘電体膜の積層膜はベースフィルム上にスパッタリング法等により成膜することができる。

請求項１１の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜と、この光学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。
請求項１２の発明は、請求項１１のスクリーンにおいて、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てなることを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１２のスクリーンにおいて、高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタル又は酸化チタンからなり、低屈折率層が酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムからなることを特徴とする。

請求項１１〜１３の発明においては、拡散層を透過した光のうち特定波長領域の光が選択的に反射層で反射される。これにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストをさらに向上させることが可能となる。高屈折率層と低屈折率層の積層膜はベースフィルム上にスパッタリング法等により成膜することができる。

請求項１４の発明は、請求項１のスクリーンにおいて、フレネルレンズと拡散層が粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする。
請求項１４の発明においては、市販のフレネルレンズと拡散フィルムを貼り合わせるだけで、容易に輝度均一性に優れたスクリーンを得ることが可能となる。

請求項１５の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、画像光を反射する反射層とこの反射層で反射した光を散乱させる拡散層との間に、縦方向の集光特性を有するリニアフレネルレンズを備えたことを特徴とする。

請求項１５の発明においては、スクリーン上下の周辺部で反射する画像光の主な反射方向をスクリーンの内側方向に向けることが可能となり、画像光を無駄なく活用してスクリーンゲインの向上が可能となるとともにスクリーンの輝度分布の均一化が可能となる。

請求項１６の発明は、請求項１５のスクリーンにおいて、拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が異なる楕円拡散特性を有することを特徴とする。
請求項１７の発明は、請求項１６のスクリーンにおいて、拡散層の縦方向の拡散角ＦＷＨＭが１０°〜５０°、横方向の拡散角ＦＷＨＭが６０°〜１８０°の範囲にあること特徴とする。

請求項１６、１７の発明においては、縦方向の狭い視聴範囲にリニアフレネルレンズの集光特性を合わせ、かつ縦方向の拡散範囲を絞ることで、指向性を高めてスクリーンゲインを上げることが可能となるとともに、横方向の拡散範囲を広げて視認性を高めることが可能となる。また、縦方向の拡散範囲を絞ることで、スクリーン上方から入射する外光の影響を低減することができ、明光下のコントラストを高めることが可能となる。

請求項１８の発明は、請求項１５のスクリーンにおいて、拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が同じ円拡散特性を有し、拡散角ＦＷＨＭが３０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする。

請求項１８の発明においては、汎用の円拡散特性の拡散層を用いて、必要な視野角を確保しつつ、リニアフレネルレンズの集光特性によりスクリーンゲイン、コントラスト及び輝度の均一性を高めることが可能となる。

請求項１９の発明は、請求項１５のスクリーンにおいて、リニアフレネルレンズと反射層が、リニアフレネルレンズより屈折率の低い粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする。
請求項２０の発明は、請求項１９のスクリーンにおいて、リニアフレネルレンズの凹凸が、粘着剤又は接着剤より屈折率の低い樹脂により覆われていることを特徴とする。

請求項１９、２０の発明においては、リニアフレネルレンズとの屈折率差を大きくすることにより、リニアフレネルレンズの境界での屈折が大きくなり充分なリニアフレネルレンズ効果を得ることが可能となる。

請求項２１の発明は、請求項１５のスクリーンにおいて、反射層が、アルミニウム層を含むことを特徴とする。

請求項２１の発明においては、アルミニウム層に入射する光は高反射率で反射される。アルミニウム層はベースフィルム上に蒸着等により形成することができる。このアルミニウム層にリニアフレネルレンズを貼り付けた場合には、拡散層を透過した光が反射される。また、アルミニウム層の上に、特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、その他の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を形成した場合には、拡散層を透過した光のうち特定波長領域の光が選択的に反射される。これにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストをさらに向上させることが可能となる。なお、選択吸収層は、樹脂バインダーに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することができる。

請求項２２の発明は、請求項１５のスクリーンにおいて、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、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光学膜を備えたことを特徴とする。
請求項２３の発明は、請求項２２のスクリーンにおいて、光学膜が、金属膜と誘電体膜を交互に積層してなることを特徴とする。
請求項２４の発明は、請求項２３のスクリーンにおいて、金属膜がニオブ、アルミニウム又は銀からなり、誘電体膜が酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素からなることを特徴とする。

請求項２２〜２４の発明においては、拡散層を透過した光のうち特定波長領域の光が選択的に反射層で反射される。これにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストをさらに向上させることが可能となる。金属膜と誘電体膜の積層膜はベースフィルム上にスパッタリング法等により成膜することができる。

請求項２５の発明は、請求項１５のスクリーンにおいて、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜と、この光学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。
請求項２６の発明は、請求項２５のスクリーンにおいて、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てなることを特徴とする。
請求項２７の発明は、請求項２６のスクリーンにおいて、高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタル又は酸化チタンからなり、低屈折率層が酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムからなることを特徴とする。

請求項２５〜２７の発明においては、拡散層を透過した光のうち特定波長領域の光が選択的に反射層で反射される。これにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストをさらに向上させることが可能となる。高屈折率層と低屈折率層の積層膜はベースフィルム上にスパッタリング法等により成膜することができる。

請求項２８の発明は、請求項１５のスクリーンにおいて、リニアフレネルレンズと拡散層が粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする。
請求項２９の発明においては、市販のリニアフレネルレンズと拡散フィルムを貼り合わせるだけで、容易に輝度均一性に優れたスクリーンを得ることが可能となる。

請求項１、１５の発明によれば、拡散層とフレネルレンズないしリニアフレネルレンズを組み合わせて用いることにより、画像光を有効に活用でき、かつ輝度差の改善されたスクリーンを得ることができる。

請求項２、３、１６、１７の発明によれば、楕円拡散特性を有する拡散層を用いることにより、広視野角でかつスクリーンゲイン、コントラスト及び輝度の均一性の高いスクリーンを得ることができる。

請求項４、１８の発明によれば、円拡散特性を有する拡散層を用いることにより、必要な視野角を確保しつつ、フレネルレンズ効果（又はリニアフレネルレンズ効果）によりスクリーンゲイン、コントラスト及び輝度の均一性の高いスクリーンを得ることができる。

請求項５、６、１９、２０の発明によれば、フレネルレンズ（又はリニアフレネルレンズ）の境界に低屈折率の粘着剤（又は接着剤）あるいはより低屈折率の樹脂の層を形成することにより、フレネルレンズ（又はリニアフレネルレンズ）の境界での屈折を大きくすることができ、フレネルレンズ効果（又はリニアフレネルレンズ効果）を十分に発揮させることができる。

請求項７、２１の発明によれば、反射層が、アルミニウム層を含むことにより、アルミニウム層に入射する光を高反射率で反射することができ、輝度の高いスクリーンを得ることができる。

請求項８〜１０、２２〜２４の発明によれば、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、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光学膜を備えることにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストがさらに向上したスクリーンを得ることができる。

請求項１１〜１３、２５〜２７の発明によれば、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜と、この光学膜を透過した光を吸収する吸収層を備えることにより、拡散層を透過した外光の大部分を反射しないで吸収することが可能となり、明光下のコントラストがさらに向上したスクリーンを得ることができる。

請求項１４、２８の発明によれば、フレネルレンズ（又はリニアフレネルレンズ）と拡散層を粘着剤又は接着剤により貼り合わせることにより、容易に輝度均一性に優れ、かつゲインの大きいスクリーンを得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のスクリーンの第１の実施の形態を示すもので、スクリーン前面側から順に、拡散フィルム１、フレネルレンズ３、反射層５が積層されている。

拡散フィルム１は、反射層５で反射した光を一定の範囲に散乱させる機能を有し、スクリーン表面に設けられる。拡散フィルム１としては、図２に示すような横方向と縦方向の拡散角が等しい円拡散の拡散フィルム、あるいは図３に示すような縦方向の拡散角が横方向の拡散角より小さい楕円拡散の拡散フィルムが用いられる。円拡散の拡散フィルムの場合、そのスクリーンに要求される視野角によるが、図４におけるＦＷＨＭが３０°〜６０°であるものが好ましい。ＦＷＨＭが６０°より大きいと、スクリーン縦方向において視聴範囲から外れる無駄な拡散が多くなり、スクリーンゲインの低下をもたらす。図２は、ＦＷＨＭ４０°×４０°の拡散フィルムを示している。一方、楕円拡散の拡散フィルムの場合、横方向は広視野角を得るためにＦＷＨＭ６０°〜１８０°で、縦方向は視聴範囲が狭いのでスクリーンゲインを高めるためにＦＷＨＭ１０°〜５０°であるものが好ましい。図３は、ＦＷＨＭ８０°×１０°の拡散フィルムを示している。

フレネルレンズ３は、プロジェクター光の反射光を視聴範囲の方向に向けるために設けられもので、反射層５と拡散フィルム１との間に配置される。フレネルレンズ３は、拡散フィルム１及び反射層５とそれぞれ透明な粘着剤又は接着剤により貼り合わせられる。図５は、粘着剤７、９により積層された例を示している。なお、この例では反射層５はベースフィルム１１に形成されている。

反射層５とフレネルレンズ３を貼り合わせる粘着剤又は接着剤は、フレネルレンズ３よりできるだけ屈折率の低いものがよい。それはフレネルレンズ３の屈折率との差が少ないと、境界での屈折が少なくフレネルレンズの効果を充分に発揮できないからである。しかしながら、一般的な粘着剤の屈折率は低くとも１．４５程度のため、図６に示すように粘着剤９よりも屈折率の低い低屈折率樹脂１３でフレネルレンズ３の凹凸を覆い、それを粘着剤９で反射層５に貼り付けるようにしてもよい。図７にその積層例を示す。

また、図５及び図７におけるフレネルレンズ３と拡散フィルム1は一体成形することもできる。図８及び図９は、それぞれ拡散フィルムの裏面にフレネルレンズが一体成形されたフレネルレンズ型拡散フィルム１５を用いた構造を示している。

反射層５は、プロジェクターから投射される光を反射するためのもので、アルミニウム等の反射率の高い金属材料や光輝性顔料などの光を反射する材料を用いて、ベースフィルム１１上に蒸着法や塗布法により形成することができる。また、反射層５として、プロジェクター光の波長領域の光を主に反射する図１０に示すような選択反射特性の反射層を用いることもできる。この場合、外光の影響をさらに低減することができるため、スクリーンのコントラスト性能を向上させることができる。

このような選択反射特性を有する反射層５は、例えば本出願人と同一の出願人により提案された、波長に応じて反射／透過特性を有する光学膜（特願２００２−０７０５７２号等）、波長に応じて反射／吸収特性を有する光学膜（特願２００２−２５９０２７号）、あるいは波長に応じて吸収／透過特性を有する光学膜（特願２００２−３３１９９３号）を用いて構成することができる。

波長に応じて反射／透過特性を有する光学膜（特願２００２−０７０５７２号等）は、特定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もので、ベースフィルム１１上に蒸着やスパッタリング等の成膜法あるいは塗布法により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形成することができる。蒸着やスパッタリング等の成膜法では、例えば高屈折率層にＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等の高屈折率材料、低屈折率層にＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等の低屈折率材料が用いられる。塗布法では、例えば屈折率の異なる熱硬化性樹脂が用いられる。なお、反射層５としてこの光学多層膜を用いる場合は、光学多層膜を透過した光を吸収させるために、ベースフィルム１１の裏面に黒色塗料を塗布するかあるいはベースフィルム１１を黒色フィルムとする。これにより、プロジェクター光を反射し、それ以外の波長領域の光を吸収する反射層５を得ることができる。

波長に応じて反射／吸収特性を有する光学膜（特願２００２−２５９０２７号）は、特定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吸収特性を有するもので、ベースフィルム１１上にＡｌ、Ｎｂ、Ａｇ等の金属膜とＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の誘電体膜をスパッタリング法等により交互に積層することによって形成することができる。これにより、プロジェクター光を反射し、それ以外の波長領域の光を吸収する反射層５を得ることができる。

波長に応じて吸収／透過特性を有する光学膜（特願２００２−３３１９９３号）は、特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、その他の可視波長領域の光に対して高吸収特性を有するものであり、樹脂バインダーに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することができる。この光学膜を、ベースフィルム１１上に形成されたアルミニウム等の反射層の表面に積層することにより、プロジェクター光を反射し、それ以外の波長領域の光を吸収する反射層５を得ることができる。

上記反射層５が形成されるベースフィルム１１は、例えば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）、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の高分子材料により構成することができる。

また、反射層５は、ベースフィルム１１に形成してフレネルレンズ３と積層する方法以外に、図１１に示すように、フレネルレンズ３に蒸着、スパッタリング、塗布等の方法により成膜してもよい。

本実施の形態のスクリーンは、例えば次のようにして作成される。ともに屈折率１．６５のポリエステルからなる拡散フィルム１とフレネルレンズ３を屈折率１．４７の光学用粘着剤（巴川製紙製）７で貼り合わせ、さらにフレネルレンズ３側に、ベースフィルム１１に形成した反射層５を屈折率１．４７の光学用粘着剤（巴川製紙製）９により貼り合わせて、図５に示す積層構成のスクリーンを完成する。

また、図７に示す構成の作成例を挙げると、屈折率１．６５のポリエステルからなるフレネルレンズ３の凹凸を、屈折率１．３８の低屈折率樹脂（ソニーケミカル製）１３にて塗布により覆った後、この面に反射層５を屈折率１．４７の光学用粘着剤（巴川製紙製）９により貼り合わせるとともに、フレネルレンズ３の反対の面に屈折率１．４７の光学用粘着剤（巴川製紙製）７により屈折率１．６５のポリエステルからなる拡散フィルム１を貼り合わせる。

次に、図１２、１３に基づいて本実施の態の作用を説明する。なお、図１３は、図１２の円Ａ内の部分を拡大して示す断面図であり、スクリーンは図７に示す積層構成を有するものとして説明している。

図１２において、スクリーンＳにプロジェクターＰの光Ｌpが投射されると、図１３に示すように、プロジェクター光Ｌpは拡散フィルム１を透過し、所定の散乱角度範囲に拡散しつつフレネルレンズ３に入射する。フレネルレンズ３に入射したプロジェクター光Ｌpは、低屈折率樹脂層１３と接する凹凸の界面で屈折し、反射層５で反射した後、再びフレネルレンズ３との界面で屈折し、拡散フィルム１により拡散され、スクリーン表面より視聴者Ｗへの方向を中心として所定の散乱角度分布Ｂで放出される。

このようにして、プロジェクターＰからスクリーンＳに投射された光Ｌpは、フレネルレンズ３の効果によりスクリーン全面で散乱角度分布Ｂの中心光が視聴範囲内に収まるように反射されるため、視聴者Ｗはスクリーン全面において輝度の均一な映像を見ることができる。このとき、拡散フィルム１の拡散角が小さいほど散乱角度分布Ｂの中心の輝度は大きくなり、スクリーンゲインは大きくなるが、横方向の拡散角が小さいと視野角が狭くなり良好な視認性が得られなくなる。

このため、拡散フィルム１が円拡散特性を有する場合は、拡散角ＦＷＨＭは３０°〜６０°の範囲とする。ＦＷＨＭが３０°より小さいと、視野角が狭く映像が見ずらくなり、６０°より大きいと、スクリーンゲインが低くフレネルレンズ３による輝度均一効果があまり認められない。また、拡散フィルム１が楕円拡散特性を有する場合は、横方向のＦＷＨＭは６０°〜１８０°、縦方向のＦＷＨＭは１０°〜５０°の範囲とする。このように、横方向の拡散角を広く、縦方向の拡散角を狭くすることにより、広視野角で、かつフレネルレンズ３による輝度均一効果の大きい高輝度のスクリーンが得られる。さらに、縦方向の拡散角が小さいと、スクリーン上方から入射する照明光は拡散フィルム１を透過せずにスクリーン下方に反射される割合が多くなるため、外光の影響の少ない高コントラストのスクリーンを実現することができる。

また、反射層５に選択反射特性を有するものを用いた場合には、拡散フィルム１を透過する外光の影響も低減することができ、明光下のコントラストをさらに向上させることができる。
また、本実施の形態のスクリーンはフィルムを積層した構造であるので、ロール状にすることができ、ロールアップタイプの高性能スクリーンを製作することができる。

図１４は、本発明のスクリーンの第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と比較して、フレネルレンズ３の代わりに、縦方向（上下方向）のみ集光作用をするリニアフレネルレンズ２３が用いられている。他の構成部分は、第１の実施の形態と同じであり、重複する説明は省略する。

第２の実施の形態においては、リニアフレネルレンズ２３の縦方向の屈折効果によりスクリーンの縦方向に関してのみ図１２、１３に示すような作用をする。このため、横方向の視聴範囲を考慮することなく縦方向の視聴範囲に合わせてプロジェクター光の反射光を無駄なく集光させることが可能となる。

なお、第２の実施の形態においては、縦方向のリニアフレネルレンズのみ用いたが、縦方向のリニアフレネルレンズと、横方向のリニアフレネルレンズを重ねたリニアクロスフレネルレンズを用いてもよい。この場合には、縦方向の倍率と横方向の倍率を変えることができるため、縦方向の視聴範囲と横方向の視聴範囲にそれぞれ合わせてプロジェクター光の反射光を無駄なく集光させることが可能となり、ワイドな大型のスクリーンであっても輝度ムラのない高性能スクリーンを得ることができる。

本発明のスクリーンの第１の実施の形態を示す斜視図である。 拡散フィルムのＦＷＨＭ４０°×４０°の円拡散特性を示す図である。 拡散フィルムのＦＷＨＭ８０°×１０°の楕円拡散特性を示す図である。 拡散特性を説明する図である。 本発明にかかるスクリーンの一積層構成例を示す断面図である。 フレネルレンズ（又はリニアフレネルレンズ）の凹凸を低屈折率樹脂で覆った状態を示す断面図である。 本発明にかかるスクリーンの他の積層構成例を示す断面図である。 本発明にかかるスクリーンのフレネルレンズと拡散フィルムの一体型を用いた一積層構成例を示す断面図である。 本発明にかかるスクリーンのフレネルレンズと拡散フィルムの一体型を用いた他の積層構成例を示す断面図である。 本発明にかかるスクリーンに用いられる反射層の選択反射特性の一例を示すスペクトル図である。 本発明にかかるスクリーンのさらに他の積層構成例を示す断面図である。 本発明にかかるスクリーンの作用を説明する図である。 本発明にかかるスクリーンの内部の光の進行を説明する断面図である。 本発明のスクリーンの第２の実施の形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 拡散フィルム
３ フレネルレンズ
５ 反射層
７ 粘着剤
９ 粘着剤
１１ ベースフィルム
１３ 低屈折率樹脂
１５ フレネルレンズ
２３ リニアフレネルレンズ

Claims (28)

1. 画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、
   前記画像光を反射する反射層とこの反射層で反射した光を散乱させる拡散層との間にフレネルレンズを備えたことを特徴とするスクリーン。
2. 前記拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が異なる楕円拡散特性を有することを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
3. 前記拡散層の縦方向の拡散角ＦＷＨＭが１０°〜５０°、横方向の拡散角ＦＷＨＭが６０°〜１８０°の範囲にあること特徴とする請求項２載のスクリーン。
4. 前記拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が同じ円拡散特性を有し、拡散角ＦＷＨＭが３０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
5. 前記フレネルレンズと反射層が、フレネルレンズより屈折率の低い粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
6. 前記フレネルレンズの凹凸が、前記粘着剤又は接着剤より屈折率の低い樹脂により覆われていることを特徴とする請求項５記載のスクリーン。
7. 前記反射層が、アルミニウム層を含むことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
8. 前記反射層が、前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記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光学膜を備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
9. 前記光学膜が、金属膜と誘電体膜を交互に積層してなることを特徴とする請求項８記載のスクリーン。
10. 前記金属膜がニオブ、アルミニウム又は銀からなり、前記誘電体膜が酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項９記載のスクリーン。
11. 前記反射層が、前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜と、この光学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請求項１記載のスクリーン。
12. 前記光学膜が、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てなることを特徴とする請求項１１記載のスクリーン。
13. 前記高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタル又は酸化チタンからなり、前記低屈折率層が酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムからなることを特徴とする請求項１２記載のスクリーン。
14. 前記フレネルレンズと拡散層が粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
15. 画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、
    前記画像光を反射する反射層とこの反射層で反射した光を散乱させる拡散層との間に、縦方向の集光特性を有するリニアフレネルレンズを備えたことを特徴とするスクリーン。
16. 前記拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が異なる楕円拡散特性を有することを特徴とする請求項１５記載のスクリーン。
17. 前記拡散層の縦方向の拡散角ＦＷＨＭが１０°〜５０°、横方向の拡散角ＦＷＨＭが６０°〜１８０°の範囲にあること特徴とする請求項１６載のスクリーン。
18. 前記拡散層が、縦方向と横方向で拡散角が同じ円拡散特性を有し、拡散角ＦＷＨＭが３０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする請求項１５記載のスクリーン。
19. 前記リニアフレネルレンズと反射層が、リニアフレネルレンズより屈折率の低い粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする請求項１５記載のスクリーン。
20. 前記リニアフレネルレンズの凹凸が、前記粘着剤又は接着剤より屈折率の低い樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１９記載のスクリーン。
21. 前記反射層が、アルミニウム層を含むことを特徴とする請求項１５記載のスクリーン。
22. 前記反射層が、前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記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光学膜を備えたことを特徴とする請求項１５記載のスクリーン。
23. 前記光学膜が、金属膜と誘電体膜を交互に積層してなることを特徴とする請求項２２記載のスクリーン。
24. 前記金属膜がニオブ、アルミニウム又は銀からなり、前記誘電体膜が酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項２３記載のスクリーン。
25. 前記反射層が、前記画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有する光学膜と、この光学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請求項１５記載のスクリーン。
26. 前記光学膜が、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てなることを特徴とする請求項２５記載のスクリーン。
27. 前記高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタル又は酸化チタンからなり、前記低屈折率層が酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムからなることを特徴とする請求項２６記載のスクリーン。
28. 前記フレネルレンズと拡散層が粘着剤又は接着剤により貼着されていることを特徴とする請求項１５記載のスクリーン。
    

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