JP2006337944A - 半透過型反射スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】前方からの映像光を反射面により反射させて観察可能としながらも、裏面側の背景を前方から観察可能な半透過型反射スクリーンを提供する。
【解決手段】光を透過可能であり、略平行平板状に形成されたベース部１１と、ベース部１１の映像源側とは反対側である裏面側に突出してスクリーン面に沿って多数並べて配列され、光を透過可能な単位プリズム形状１２と、単位形状の裏面側頂部に設けられ、単位プリズム形状１２を通過した映像光を反射する反射層１３とを備え、単位プリズム形状１２は、隙間を空けて配列されており、単位プリズム形状１２同士が配列される間には、ベース部１１が露出した状態となっている背景透過部１４を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、前方からの映像光を反射面により反射させて観察可能な半透過型反射スクリーンに関するものである。

従来、反射型のスクリーンとして、透明シートの前面側に光透過拡散層、裏面側に光反射用のリニアフレネルレンズ面が設けられたものが知られていた（例えば、特許文献１）。また、特許文献２には、外光によるコントラストの低下を抑え、好適な視野角を得ることを可能にする反射スクリーンの構成が開示されている。さらに、特許文献３には、レンチキュラーレンズと反射部を設けた裏面の直交方向に配列されたリニアフレネルレンズの組み合わせによるスクリーンについて記載されている。

しかし、これらの反射型のスクリーンは、投影される映像光を観察可能とすることを目的としており、スクリーンを透してその背面側の状態を観察することはできない。したがって、このようなスクリーンを設置可能な場所が限られてしまう。特に、大型のスクリーンとなると、大きな壁を設置したような状態となり、常設するには向かない場合が多かった。

特許文献４には、透過型、反射型の両方に使用することができるスクリーンが提案されており、このスクリーンでは、背面側からの光を透過することが可能である。しかし、特許文献４に記載のスクリーンでは、表面に微細な凹凸が形成されていることから、透過して観察される裏面側の背景が滲んでしまい、背景を具体的に認識できるような状態で観察することが困難であり、単に光が透過するだけのものであった。なお、特許文献４に記載のスクリーンは、先にも述べたように、透過型と反射型の兼用である。したがって、透過型として使用したときに映像を観察可能とするために、拡散要素（表面の微細な凹凸）が必須であり、特許文献４に記載のスクリーンでは、背景を観察可能とすることは不可能であった。
特開平８−２９８７５号公報 特開平１０−６２８７０号公報 特開２００２−３１１５０７号公報 特開平９−１１４００３号公報

本発明の課題は、前方からの映像光を反射面により反射させて観察可能としながらも、裏面側の背景を前方から観察可能な半透過型反射スクリーンを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、映像源から投影された映像光を反射させて観察可能にするスクリーンであって、光を透過可能であり、略平行平板状に形成された基材層（１１，２１，３１，４１）と、前記基材層の前記映像源側とは反対側である裏面側に突出してスクリーン面に沿って１次元又は２次元方向に多数並べて配列され、光を透過可能な単位形状（１２，２２，３２，４２）と、前記単位形状の裏面側頂部に設けられ、前記単位形状を通過した前記映像光を反射する反射層（１３，２３，３３，４３）と、を備え、前記単位形状は、隙間を空けて配列されており、前記単位形状同士が配列される間には、前記基材層又は前記基材層と平行な平面が露出した状態となっている背景透過部（１４，２４，３４，４４）が設けられている半透過型反射スクリーン（１０，２０，３０，４０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、前記単位形状（１２，２２，３２，４２）は、スクリーン面に対して直交する断面における裏面側の幅より前記映像源側の幅が広い略楔形状であってスクリーン面に沿って多数並べて形成された単位プリズム形状であること、を特徴とする半透過型反射スクリーン（１０，２０，３０，４０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、前記単位プリズム形状（１２，２２，３２，４２）は、その並ぶ方向において非対称な第１のプリズム面（４２ａ）及び第２のプリズム面（４２ｂ）を有していること、を特徴とする半透過型反射スクリーン（４０）である。
請求項４の発明は、請求項３に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、前記第１のプリズム面（４２ａ）は、１種類の面により形成されており、前記第２のプリズム面（４２ｂ）は、少なくとも２種類の面（４２ｂ−１，４２ｂ−２）により形成されていること、を特徴とする半透過型反射スクリーン（４０）である。
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、前記第１のプリズム面（４２ｂ）は、１つの平面により形成されており、前記第２のプリズム面（４２ｂ）は、裏面に近い位置に形成された第１の平面（４２ｂ−１）と、前記第１の平面よりも映像源側に形成された第２の平面（４２ｂ−２）との２種類の平面を有しており、前記第１の平面は、前記第１のプリズム面と対称な平面により形成されており、前記第２の平面がスクリーン面の法線と成す角度は、前記第１の平面がスクリーン面の法線と成す角度よりも大きいこと、を特徴とする半透過型反射スクリーン（４０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、不使用時には、巻き上げることが可能であること、を特徴とする半透過型反射スクリーンである。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）単位形状は、隙間を空けて配列されており、単位形状同士が配列される間には、基材層又は基材層と平行な平面が露出した状態となっている背景透過部が設けられているので、前方からの映像光を反射面により反射させて観察可能としながらも、裏面側の背景を前方から観察可能とすることができる。

（２）単位形状は、スクリーン面に対して直交する断面における裏面側の幅より映像源側の幅が広い略楔形状であってスクリーン面に沿って多数並べて形成された単位プリズム形状であるので、映像光を効率よく反射することができる。また、型抜けがよく製造を容易にすることができる。

（３）単位プリズム形状は、その並ぶ方向において非対称な第１のプリズム面及び第２のプリズム面を有しているので、映像光の予定される方向に応じて、最適な形状とすることができる。したがって、映像光をより効率よく反射できる。

（４）第１のプリズム面は、１種類の面により形成されており、第２のプリズム面は、少なくとも２種類の面により形成されているので、映像光をより効率よく反射するためにより都合のよい形状とすることができる。

（５）第１のプリズム面は、１つの平面により形成されており、第２のプリズム面は、裏面に近い位置に形成された第１の平面と、第１の平面よりも映像源側に形成された第２の平面との２種類の平面を有しており、第１の平面は、第１のプリズム面と対称な平面により形成されており、第２の平面がスクリーン面の法線と成す角度は、第１の平面がスクリーン面の法線と成す角度よりも大きいので、下方に対する間口が広がることから、映像光をより確実に単位プリズム形状に取り入れることができる。

（６）不使用時には、巻き上げることが可能であるので、背景を観察可能なことと合わせて、より多くの場面で使用可能な反射スクリーンとすることができる。

前方からの映像光を反射面により反射させて観察可能としながらも、裏面側の背景を前方から観察可能にするという目的を、背景の歪みが非常に少なく鮮明に観察できる形態で実現した。

図１は、実施例１における半透過型反射スクリーン１０を有した投影システムを裏面上方から見た斜視図である。なお、図１を含め、以下に示す各図は、説明のため各部寸法、形状等を適宜誇張して示している。
本実施例における半透過型反射スクリーン１０は、映像光を投影するプロジェクター光学エンジン部（映像源）Ｌをスクリーン１０の中心に対して下方に設置し、映像光を上方斜めに投射させる配置として利用するスクリーンである。そして、映像光は、効率よく観察者側へ反射するとともに、背景を観察可能なフロントプロジェクタ用反射スクリーンとしたものである。
半透過型反射スクリーン１０は、ベース部１１，単位プリズム形状１２，反射層１３，背景透過部１４等を備えている。

図２は、実施例１における半透過型反射スクリーン１０の使用状態を示す垂直断面図である。
なお、図２では、映像源Ｌ，半透過型反射スクリーン１０をまとめて模式的に示しているので、実際とは配置関係が異なり、各光線の入射角度等が後述の説明における大小関係と異なる部分が含まれている。
ベース部１１は、単位プリズム形状１２を形成するときに必要な基材となる平行平板状の部分であり、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂製のシート又はフィルムから形成される光透過性のある基材層であり、本実施例では、ポリエチレンテレフタレートを使用している。また、このベース部１１には、必要に応じて所定の透過率に減じさせるようなグレー等の染料、顔料等で着色（ティント）が施されていてもよい。

単位プリズム形状１２は、図２の断面において、裏面側における幅より映像源側における幅が広い略楔形状となっている。単位プリズム形状１２は、スクリーン面に沿って所定の間隔を空けて（図２では上下方向に）多数並べてベース部１１の裏面側に突出して形成されている。また、単位プリズム形状１２は、上下方向において上下対称な形状となっており、上方、及び、下方の斜面がスクリーン面の法線となす角度は、５°であり、頂部の幅が４０μｍ、谷底から頂部までの高さが２００μｍとなっている。また、単位プリズム形状１２は、屈折率１．５６の紫外線硬化樹脂により形成されている。ここで、スクリーン面とは、スクリーン全体として見たときにおけるスクリーンの平面方向となる面を示すものであり、以下の説明中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。

反射層１３は、単位プリズム形状１２の頂部裏面側のみに設けられ、映像光を反射して前面側（映像源側）へ戻す層である。
本実施例における反射層１３は、スクリーン印刷によって単位プリズム形状１２の頂部裏面側のみに選択的に高反射インクを付けて形成されている。なお、本実施例に使用した高反射インクは、大日精化工業株式会社製のＦｕｎ−ＣｏａｔメタミラーＴ２７０を使用した。

背景透過部１４は、単位プリズム形状１２が並ぶ間に形成されており、ベース部１１が露出した部分である。背景透過部１４は、ベース部１１が露出することにより形成されているので、背景透過部１４の面は、半透過型反射スクリーン１０の最前面（ベース部１１の前面側の面）と平行な平面となっている。したがって、観察者は、背景透過部１４を透過して背景を歪みなく観察することができる。

次に、本実施例における半透過型反射スクリーン１０の製造方法について説明する。
（単位形状賦型工程）
まず、電離放射線硬化性樹脂をベース部１１上に塗布して、型を当てつけた状態において電離放射線を照射して硬化させることにより単位プリズム形状１２を賦型する。この単位プリズム形状賦型工程に使用する電離放射線硬化性樹脂は、紫外線、及び、電子線硬化性の樹脂、アクリレート、エポキシアクリレート、シリコンアクリレート、シロキサン等の多官能単量体を主成分とする光架橋型のものを用いるのがよい。ここで電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち分子を重合、架橋し得るエネルギ量子を有するものを意味し、通常、紫外線、電子線が用いられる。
なお、単位プリズム形状１２の形成は、電離放射線硬化による形成ではなく、アクリル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等を用いた熱溶融押出し成型により行ってもよい。

（反射層形成工程）
単位プリズム形状１２を形成した後、単位プリズム形状１２の楔形状の頂部に先に説明した高反射インクをスクリーン印刷により印刷して、反射層１３を形成した。

以上説明した半透過型反射スクリーン１０では、図２に示すように映像源Ｌから投影される映像光線Ｌ１，Ｌ２は、単位プリズム形状１２内を導波して単位プリズム形状１２の斜面部分で全反射を行う。空気の屈折率は、単位プリズム形状１２の屈折率よりも低いので、この斜面部分において臨界角よりも大きな角度で入射する光は、全反射する。
そして、単位プリズム形状１２の斜面部分で全反射した映像光は、反射層１３に到達して反射され、その後さらに全反射する等して観察可能な光線として観察者方向へ戻される。

一方、背景透過部１４が設けられているので、裏面側の背景からの光が透過して観察位置に到達する。したがって、観察位置からは、投影された映像に加えて、裏面側の背景も観察できる。
半透過型反射スクリーン１０に実際に映像光を投影すると、投影画像について観察することができ、さらに、裏面側の背景についても、はっきりと背景の形状が認識できた。
このように、本実施例によれば、前方からの映像光を反射面により反射させて観察可能としながらも、裏面側の背景を前方から同時に観察できる。また、この半透過型反射スクリーン１０は、上述したように容易に製造することができる。

図３は、実施例２における半透過型反射スクリーン２０を有した投影システムを裏面上方から見た斜視図である。
実施例２は、単位形状をシート面に沿って２次元方向に配置した他は、実施例１と同様な形態をしている。したがって、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
半透過型反射スクリーン２０は、ベース部２１，単位プリズム形状２２，反射層２３，背景透過部２４等を備えている。
単位プリズム形状２２は、光を透過可能な樹脂によってベース部２１の裏面側に突出して形成されており、裏面側の方がベース部２１側よりも尖っている四角錐台形状であり、スクリーン面に沿って２次元方向に千鳥格子状に間隔を空けて多数並べて配列されている。

図４は、単位プリズム形状２２を裏面側からスクリーン面の法線方向に沿って見た図である。
単位プリズム形状２２のスクリーン面に対して平行な断面形状は、半透過型反射スクリーン２０の使用状態における上下（垂直）方向寸法の方が左右（水平）方向寸法よりも大きくなっている。本実施例では、単位プリズム形状２２の上底部分の寸法ａ＝０．０４０ｍｍ，ｂ＝０．０８０ｍｍ，下底部分の寸法Ａ＝０．１００ｍｍ，Ｂ＝０．１４０ｍｍであり、その高さｈ（図３参照）＝０．２００ｍｍとなっている。

背景透過部２４は、単位プリズム形状２２が並ぶ間に形成されており、ベース部２１が露出した部分である。背景透過部２４は、ベース部２１が露出することにより形成されているので、背景透過部２４の面は、半透過型反射スクリーン２０の最前面（ベース部２１の前面側の面）と平行な平面となっている。単位プリズム形状２２がスクリーン面に沿って２次元方向に千鳥格子状に間隔を空けて多数並べて配列されているので、背景透過部２４についても、同様に２次元方向に千鳥格子状に間隔を空けて配列された形態となっている。したがって、観察者は、背景透過部２４を透過して背景を歪みなく観察できる。

先に述べたように、単位プリズム形状２２のスクリーン面に対して平行な断面形状は、半透過型反射スクリーンの使用状態における垂直方向寸法の方が水平方向寸法よりも大きくなっている。よって、単位プリズム形状２２の斜面部分に形成される全反射面の存在する密度は、水平方向の方が垂直方向よりも多くなっている。従って、水平方向の方が垂直方向よりも映像光線が全反射面により全反射させられる確率が高くなり、大きな出射角度で半透過型反射スクリーン２０から出射する映像光が多くなる。投影される映像光を反射するスクリーンでは、水平方向の視野角度を広くする方が、一般的な用途では好ましいとされ、一方、垂直方向の視野角度は、水平方向ほど広くする必要はない。そこで、本実施例では、水平方向の視野角度をより大きくするために、単位プリズム形状２２のスクリーン面に対して平行な断面形状を、半透過型反射スクリーンの使用状態における垂直方向寸法の方が水平方向寸法よりも大きくなるようにしているのである。

半透過型反射スクリーン２０に実際に映像光を投影すると、投影画像については上下左右いずれの方向からの外光の影響を受けることなく観察することができ、さらに、裏面側の背景についても、はっきりと背景の形状が認識できた。

図５は、実施例３における半透過型反射スクリーン３０を有した投影システムを裏面上方から見た斜視図である。
実施例３の半透過型反射スクリーン３０は、実施例２における単位プリズム形状２２の形状を変更した単位プリズム形状３２とした他は、実施例２の半透過型反射スクリーン２０と同様な形態をしている。従って、前述した実施例２と同様の機能を果たす部分には、末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
半透過型反射スクリーン３０は、ベース部３１，単位プリズム形状３２，反射層３３，背景透過部３４等を備えている。

単位プリズム形状３２は、光を透過可能な樹脂によってベース部３１の裏面側に突出して形成されており、裏面側の方がベース部３１側よりも尖っている錐台形状であり、スクリーン面に沿って２次元方向に千鳥格子状に間隔を空けて多数並べて配列されている。
図６は、単位プリズム形状３２を裏面側からスクリーン面の法線方向に沿って見た図である。
単位プリズム形状３２のスクリーン面に対して平行な断面形状は、ベース部３１に近い位置では長方形であって、裏面側に近くなるに従い略楕円形状となっており、半透過型反射スクリーンの使用状態における上下（垂直）方向寸法の方が左右（水平）方向寸法よりも大きくなっている。本実施例では、単位プリズム形状３２の上底部分では短半径ｃ＝０．０２０ｍｍ，長半径ｄ＝０．０４０ｍｍの楕円形状であり、下底部分では、寸法Ｃ＝０．１００ｍｍ，Ｄ＝０．１４０ｍｍの長方形であり、その高さｈ２（図５参照）＝０．２００ｍｍとなっている。また、単位プリズム形状３２は、屈折率１．５６の紫外線硬化樹脂により形成されている。

本実施例では、単位プリズム形状３２の形状に上述のような楕円錐台部分を含むようにしたので、垂直及び水平方向に加えて、これら以外の斜め方向に向いている全反射面を有することとなる。従って、この斜め方向に出射する映像光線についても制御することができる。また、裏面側の背景についても、はっきりと背景の形状が認識できた。

図７は、実施例４における反射スクリーン４０を示した断面図である。
実施例４は、実施例１における単位プリズム形状１２の形状を改良して単位プリズム形状４２とした例である。したがって、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図８は、単位プリズム形状４２の具体的な形状を示す図である。
単位プリズム形状４２は、その並ぶ方向（使用状態における上下方向）において非対称な形状となっており、上方に位置する第１のプリズム面４２ａと、下方に位置する第２のプリズム面４２ｂを有している。

第１のプリズム面４２ａは、１つの平面により形成されており、スクリーン面に対する法線との成す角度が５°である。
第２のプリズム面４２ｂは、裏面に近い位置に形成された第１の平面４２ｂ−１と、第１の平面４２ｂ−１よりも映像源側に形成された第２の平面４２ｂ−２との２種類の平面を有している。
第１の平面４２ｂ−１は、第１のプリズム面４２ａと対称な平面の一部により形成されており、スクリーン面に対する法線との成す角度が５°である。
第２の平面４２ｂ−２がスクリーン面の法線と成す角度は、１５°であり、第１の平面４２ｂ−１がスクリーン面の法線と成す角度よりも大きくなっている。
また、単位プリズム形状４２は、頂部の幅が４０μｍであり、谷底から頂部までの高さが２００μｍ、前面側の幅が１００μｍとなっている。

本実施例では、第２の平面４２ｂ−２がスクリーン面の法線と成す角度をより大きくしたことにより、第２の平面４２ｂ−２に対する外光の入射角度が小さくなるようにして、外光がこの第２の平面４２ｂ−２で全反射して観察者側へ戻ることを防止している。また、下方への間口が広がることにより、下方からの映像光が単位プリズム形状４２に入射し易くなっている。

本実施例によれば、第２の平面４２ｂ−２をさらに設けたことにより、上方からの外光の反射を防ぎながら、映像光を反射する作用をより高めることができる。したがって、裏面側の背景を観察可能としながらも、よりコントラストが高く、高輝度であって映り込みのない画像を観察することが可能となる。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
各実施例において、背景透過部は、ベース部を直接露出させている例を示したが、これに限らず、例えば、ベース部と平行な層が積層されていてもよい。

また、各実施例において、固定式の反射スクリーンの例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、不使用時に巻き上げて収納可能な巻き上げ式としてもよい。

実施例１における半透過型反射スクリーン１０を有した投影システムを裏面上方から見た斜視図である。 実施例１における半透過型反射スクリーン１０の使用状態を示す垂直断面図である。 実施例２における半透過型反射スクリーン２０を有した投影システムを裏面上方から見た斜視図である。 単位プリズム形状２２を裏面側からスクリーン面の法線方向に沿って見た図である。 実施例３における半透過型反射スクリーン３０を有した投影システムを裏面上方から見た斜視図である。 単位プリズム形状３２を裏面側からスクリーン面の法線方向に沿って見た図である。 実施例４における反射スクリーン４０を示した断面図である。 単位プリズム形状４２の具体的な形状を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０ 半透過型反射スクリーン
１１，２１，３１，４１ ベース部
１２，２２，３２，４２ 単位プリズム形状
４２ａ 第１のプリズム面
４２ｂ 第２のプリズム面
４２ｂ−１ 第１の平面
４２ｂ−２ 第２の平面
１３，２３，３３，４３ 反射層
１４，２４，３４，４４ 背景透過部

Claims (6)

1. 映像源から投影された映像光を反射させて観察可能にするスクリーンであって、
   光を透過可能であり、略平行平板状に形成された基材層と、
   前記基材層の前記映像源側とは反対側である裏面側に突出してスクリーン面に沿って１次元又は２次元方向に多数並べて配列され、光を透過可能な単位形状と、
   前記単位形状の裏面側頂部に設けられ、前記単位形状を通過した前記映像光を反射する反射層と、
   を備え、
   前記単位形状は、隙間を空けて配列されており、前記単位形状同士が配列される間には、前記基材層又は前記基材層と平行な平面が露出した状態となっている背景透過部が設けられている半透過型反射スクリーン。
2. 請求項１に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、
   前記単位形状は、スクリーン面に対して直交する断面における裏面側の幅より前記映像源側の幅が広い略楔形状であってスクリーン面に沿って多数並べて形成された単位プリズム形状であること、
   を特徴とする半透過型反射スクリーン。
3. 請求項１又は請求項２に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、
   前記単位プリズム形状は、その並ぶ方向において非対称な第１のプリズム面及び第２のプリズム面を有していること、
   を特徴とする半透過型反射スクリーン。
4. 請求項３に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、
   前記第１のプリズム面は、１種類の面により形成されており、
   前記第２のプリズム面は、少なくとも２種類の面により形成されていること、
   を特徴とする半透過型反射スクリーン。
5. 請求項３又は請求項４に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、
   前記第１のプリズム面は、１つの平面により形成されており、
   前記第２のプリズム面は、裏面に近い位置に形成された第１の平面と、前記第１の平面よりも映像源側に形成された第２の平面との２種類の平面を有しており、
   前記第１の平面は、前記第１のプリズム面と対称な平面により形成されており、
   前記第２の平面がスクリーン面の法線と成す角度は、前記第１の平面がスクリーン面の法線と成す角度よりも大きいこと、
   を特徴とする半透過型反射スクリーン。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の半透過型反射スクリーンにおいて、
   不使用時には、巻き上げることが可能であること、
   を特徴とする半透過型反射スクリーン。
   

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