JP2006343475A - スクリーン及び画像投影システム - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクトに収納可能な２つの光学特性を持ったスクリーンを実現すること。
【解決手段】 光学特性の異なる２種類のスクリーン面を同一シートの同じ側に形成して、１つの収納筒に巻き取って形成できる構造とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高輝度ＣＲＴや液晶プロジェクタなどからの光画像を投影するプロジェクタ用スクリーン、およびこれらで構成される画像投影システムに関する。

高輝度ＣＲＴや液晶プロジェクタなどを用いて光画像を投影して画像を表示するプロジェクションシステムは、大画面で高精細な画像を簡便に表示できるため、複数の使用者との情報コミュニケーションツールとして多様に利用されるようになってきた。このプロジェクタ用スクリーンには、光反射率の高い白色素材や光反射膜を表面に被覆した構造にすることで光利用効率を向上させたり、表面にビーズを散布して光拡散により複数の観察者に対する視認性を向上させたりする工夫がされてきた。また、偏光板を有する面と偏光板を有さない面の、特性の異なるスクリーン面を切り替えることが可能なスクリーンも開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０８−２０１９１８号公報（第２頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に開示されている特性の異なったスクリーン面を切り替えて使用することが可能なスクリーンにおいては、必ず片側のスクリーン面が表に出る構造となっており、収納保管がし辛いという課題を有していた。

また、これら２種類のスクリーン面を両方とも同時に収納しようとすると、収納筒を各スクリーン面に個別に設けなければならないという課題を有していた。

そこで、本発明は、１つの収納筒に特性の異なるスクリーン面を同時に収納することが可能なスクリーンを提供することを目的とする。

本発明のスクリーンは、光学特性の異なる２種類のスクリーン面を同一シートの同じ側に形成して、１つの収納筒に巻き取って形成できる構造である。また、スクリーンの巻き取り方向に平行な両側端に、巻き取り可能でありバネ性を持ったバネ支持体を結合した。このような構成によって、巻き取り方向に長いスクリーンの側端が内側に巻き込まれることがなくなり、スクリーン面前面を平滑な投影面とすることが可能となり、投影画質を向上させることができた。

さらにまた、特性の異なるスクリーン面の境界からスクリーンを折り曲げて使用できるようにした。これにより、使用するスクリーン面の大きさを一定にした状態で画像投影することができるようになった。そして、この折り曲げ部にスクリーンを下方向に引っ張る作用を持った錘を設けることによって、スクリーンを折り曲げても投影面を平滑に保つことができる。また、この錘はスクリーンの表裏を挟んで構成されたスリット構造とし、スクリーンがこのスリット内部を自在に通過することが可能となる構造とした。

さらに、バネ性を持ったバネ支持体を特性の異なるスクリーンの境界で分離した構造とすることによって、折り曲げ部近傍まで平滑な投影面とすることが可能となった。

本発明によれば、特性の異なった２種類のスクリーンを１つの収納筒に収めることが可能となり、スクリーンの収納スペースを小さくできるという効果を有する。

本発明によれば、例えば用途に合わせて指向性を持った明るい高輝度な画像投影と、視角の広い自然観のある画像投影とを有したスクリーンを１つのスクリーンで同時に実現することができるために、１枚のスクリーンを多用途に用いることができるという効果を有する。

本発明のスクリーンは、第一の光学特性を持った第一スクリーンと、第一の光学特性とは異なる第二の光学特性を持った第二スクリーンが投影面を同じ方向に向けて同一面上に形成されるとともに、第一スクリーンと第二スクリーンをともに巻き取って収納するための収納筒を備えている。さらに、第一スクリーンを引き出した状態と、第二スクリーンが収納筒に巻き取られた状態を同時に維持するように、ストッパー機構を設けた。

このような構成により、特性の異なった２種類のスクリーンを１つの収納筒に収めることが可能となり、スクリーンの収納スペースを小さくできるという効果を有する。すなわち、指向性を持った明るい高輝度な画像投影に適したスクリーンと、視角の広い自然観のある画像投影に適したスクリーンをともに備えているので、１つのスクリーン製品で同時に実現することができる。

さらに、スクリーンの投影面の裏側に、第一スクリーンを支える第一アーム構造と第二スクリーンを支える第二アーム構造を設けた。ここで、第一アーム構造と第二アーム構造はそれぞれＸ字形状をなす一対のアームで構成され、第一アーム構造の一対のアームと第二アーム構造の一対のアームをアーム留めにより回転自在に結合した。さらに、第一アーム構造の一対のアームは、その一端は前記アーム留めに、他端は第一スクリーンの引き出し方向の端辺に接続されている。このような構成では、引き上げ式のスクリーン構成にも適用することができる。

また、第一スクリーンを引き出した状態で、第一スクリーンの表面に張力を与える錘部を備えることとした。このとき、第一スクリーンの先端部に先端支持体を設け、錘部が第一スクリーンに固定されずに回動自在になるようにした。これにより、先端支持体は錘部が落下することを防げるようになる。具体的には、錘部を柱状錘体と柱状錘体に接続された錘枠体で構成し、柱状錘体と柱状錘体が形成する間隙を第一スクリーンが通過自在になるようにする。ここで、第二スクリーンが投影面となる場合には、錘部は柱状錘体が上になるような状態となり、第一スクリーンは柱状錘体で折り返された状態になる。柱状錘体を円柱形状とすると、錘部自体の移動やスクリーンの通過が容易になる。

また、第一スクリーンと第二スクリーンのそれぞれを個別に支える巻き取り可能なバネ性の支持体を設けた。すなわち、スクリーン面を支持するバネ性の支持体は、第一スクリーンと第二スクリーンの境界近傍で分断されており、この分断位置でスクリーンが折り曲げ可能になっている。このとき、第一スクリーンの先端部に先端支持体が設け、第一スクリーンが投影面となる状態では第一スクリーンの表面に張力を与え、第二スクリーンが投影面となる状態では収納筒に固定されるように構成する。

上述した各構成で、スクリーン面に指向性光拡散面を用いることができる。このような構成により、会議室などの照明光を点けた状態でも、鮮明なスクリーン画像を観察することが可能となり、画像投影環境を著しく改善することができる。また、その結果、輝度の低いプロジェクタを用いても明るい画像が得られるために、プロジェクタ作製における熱設計や光源設計の負担を軽減できる。

一方、スクリーン面に等方性光拡散面を暗室内で用いることによって、高輝度、高視角で自然観のある画像投影を行うことができるために、良好な画質の映像投影ができる。

上述したいずれかの構成のスクリーンと、このスクリーンに光画像を投影する光画像投影器を備える画像投影システムによれば、表示の用途に合わせて最適な画像投影を行うことが可能になる。

以下に本発明によるプロジェクタ用スクリーンの実施例を説明する。

本実施例のスクリーンの構成を図１に示す。図１（ａ）は第一の光学特性を持った第一スクリーンのみが収納筒から引き出された状態を示し、図１（ｂ）は第一スクリーンと第二の光学特性を持った第二スクリーンとが収納筒から引き出された状態を示している。図１（ｂ）に示すように、第一の光学特性を持った第一スクリーン１と、第二の光学特性を持った第二スクリーンは投影面を同じ方向に向けて連続して形成されている。そして、第一スクリーン１の引き出し側端部には、先端支持枠４が取り付けられており、第一スクリーン１と第二スクリーンとの引き出された部分を重力方向に引っ張る錘の役割を果たしている。この先端支持枠４によってスクリーンの左右方向への巻き力を規制することができるために、スクリーン面を平滑に保って画像を投影することができる。さらに、先端支持枠４は、第一スクリーン１と第二スクリーン２を収納筒３に全て収納するときに、第一スクリーン１の端部が収納筒５の中に全て入り込んでしまうことを防止する機能をも持っている。この第一スクリーン１と第二スクリーン２は、共通の支持シート状に光学特性の異なるスクリーンシートを並べて接合して形成しても良いし、光学特性の異なるスクリーンシートを端部でつなぎ合わせて形成しても良い。

一方、第一スクリーン１と第二スクリーン２とは、収納筒３の内部に巻き取られて収納することができるようになっている。収納筒３は通常良く知られている内部巻き取り構造をしている。すなわち、収納筒３の内部には第二スクリーン２の一方の端部を固定すると同時に巻き取りの芯となる巻き取り軸が回転自在に取り付けられている。そして、この巻き取り軸は、収納筒３の内側に一端を固定され他端が巻き取り軸に固定されたゼンマイなどの回転力を持ったバネによってスクリーンが引き出されたときに常にそのスクリーンを巻き取る方向に回転力が作用するようになっている。さらに、スクリーンを引き出したときに、巻き取り軸の巻取り力に対してスクリーンを固定するためのストッパー機構と、その解除機構が設けられている。このようにして形成されたスクリーンは、収納筒３からスクリーンを引き出すと、ストッパー機構が作用してスクリーンを任意の引き出し位置で固定する。また、スクリーンを引き出した状態で解除機構を作用させると、巻取り軸の巻き取り力によって、スクリーンは自動的に巻き取り軸に巻き取られて収納される。また、収納筒３には引っ掛け構造５が形成されており、この引っ掛け構造５をフックなどに引っ掛けることによってスクリーンを吊り下げて用いることができる。

図１（ａ）に示すように、第一スクリーン１を引き出した状態でストッパーを作用させると、第一スクリーン１だけを使用することができる。また、図１（ｂ）に示すように、第二スクリーン２まで引き出した状態でストッパーを作用させると、第二スクリーン２を使用することができる。もちろん、この場合は第一スクリーン１と第二スクリーン２とを同時に使用することも可能である。

このとき、第一スクリーン１として指向性光拡散特性を持ったスクリーンを用い、第二スクリーンとして完全光拡散特性を持ったスクリーンを用いることによって２種類の投影特性を持ったスクリーンを１つのスクリーンによって実現できる。例えば、指向性光拡散特性を持った第一スクリーンは、明るいが視角が狭いために会議などの業務用途で使用するのに適している。また、完全光拡散特性を持った第二スクリーンは視角が広く自然観のある画像を投影することができるがゲインが小さいために、比較的広く照明が制限された部屋で映画などの鑑賞に用いるのに適している。図１（ｂ）に示すようにしてこのような用い方を行なう場合は、通常第一スクリーン１または第二スクリーン２のどちらか一方にだけ画像を投影して用いることが多い。

また、第一スクリーン１と第二スクリーン２にゲインの異なる光拡散特性を持ったものを用い、図１（ｂ）のように第一スクリーン１と第二スクリーン２とを全て引き出して用い、各々のスクリーンに異なった映像を投影することによって種々の映像演出を行なうこともできる。

本実施例のスクリーンの構成を図２に示す。図２（ａ）は第一の光学特性を持った第一スクリーン１のみが収納筒から引き出された状態を示し、図１（ｂ）は第一スクリーンと第二の光学特性を持った第二スクリーン２が収納筒から引き出された状態を示している。本実施例が図１に示した実施例と異なっている点は、収納筒３を床に設置して、スクリーン面を上部に引き上げて用いる点である。実施例１と同様の作用を有する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例では収納筒３を床置きにするために、スクリーン面を引き出したときに、スクリーンが倒れないように収納筒３には倒れ防止のために支持ベース６が取り付けられている。この支持ベース６はスクリーンが倒れないような構造であればどのような構造であっても良く、支持脚構造などを取っても良い。

図２に示したスクリーンに用いるスクリーン面の持ち上げ構造の１例を図３に示す。図３は図２のスクリーンを裏面から示す模式図である。ここでは、スクリーン面を引き上げる構造である上に、スクリーン面は機械的剛性がないフィルム状をしているために、引き上げ時にフィルム面を支持する構造が必要となる。そのため、フィルム面を支持するためのアーム構造を有している。このアーム構造は、第一上部アーム８ａと第二上部アーム８ｂ、第一下部アーム１０ａと第二下部アーム１０ｂとから構成されており、第一上部アーム８ａと第一下部アーム１０ａとは第一アーム留め９ａで回転自在に結合されている。同様に、第二上部アーム８ｂと第二下部アーム１０ｂとは第二アーム留め９ｂで回転自在に結合されている。

一方、第一上部アーム８ａの他端は第一上部留め７ａで先端支持枠４に回転自在に結合されている。同様に、第二上部アーム８ｂの他端は第二上部留め７ｂで先端支持枠４に回転自在に結合されている。さらに、第一下部アーム１０ａの他端は第一下部留１１ａで収納筒３の内面に回転自在に結合されている。また、第二下部アーム１０ｂの他端は第二下部留１１ｂで収納筒３の内面に回転自在に結合されている。

第一下部アーム１０ａと第二下部アーム１０ｂには各々第一ピン１２と第二ピン１４とが設けられており、第一下部アーム１０ａの第一ピン１２にはアーム固定バー１３が回転自在であり脱落しないように結合されている。また、アーム固定バー１３には第一フック１５と第二フック１６とが形成されている。この第一フック１５と第二フック１６は、アーム固定バー１３に設けられた凹部であり第二ピン１４に嵌め合うようになっている。

このようなアーム構造を設けることによって、スクリーン面を収納筒３から引き出したときに、上各アームが収納筒３と先端支持枠４との間で機械的剛性を保ち、スクリーン面を平滑に安定して支持することができる。このとき、第一スクリーン１だけを全て引き出した位置でアーム固定バー１３に設けられた第一フック１５を第二ピン１４に嵌め込むことによって、上記アームが重力方向に押し下げられる力を規制し、固定することが可能となる。また、第二スクリーン２だけを全て引き出した位置でアーム固定バー１３に設けられた第二フック１６を第二ピン１４に嵌め込むことによって、上記アームが重力方向に押し下げられる力を規制し、固定することが可能となる。

ここでは、折り畳み式のアーム構造の例を示したが、収納筒３と先端支持枠４との間を伸縮自在の直線状アームで結合して支持する良く知られている伸縮式のアーム構造でスクリーン面を支持しても良い。

また、図３で示した構成に、スクリーン面の巻き取り方向に平行でスクリーン面の両側端に巻き取り可能なバネ支持体を取り付けてもよい。この構成を図４に模式的に示す。スクリーン面の前記両側端の長さが長くなると、先端支持枠４と上記巻取り軸だけではスクリーン面を平滑に保つことが困難になり、スクリーン面の前記両側端が内側にカールしてしまう。そこで、バネ支持体１７ａと１７ｂを設け、このようなスクリーン面両側端のカールを回避するものである。このバネ支持体１７ａ、１７ｂとしては、例えばバネ用ステンレス鋼などを薄板状に加工したものを用いることができる。ステンレス鋼の最適板厚はバネ支持体１７ａ、１７ｂの幅にも依存するが０．１〜０．６ｍｍ程度が望ましい。このようにして形成されたバネ支持体１７は収納筒３の内部にスクリーン面が巻き取られるときは、スクリーン面と一緒に巻き取ることができる。一方、収納筒３からスクリーン面を引き出すときは、自身が持っているバネ性によって真っ直ぐに伸びようとするために、先端支持枠４と上記巻き取り軸と強調してスクリーン面を平滑に保つ作用を持っている。バネ支持体１７ａ、１７ｂとしては、バネ用ステンレス鋼などのバネ用金属材料以外にも、十分なバネ性と巻き取り特性を有しておれば、高分子材料を用いても良い。また、このバネ支持体１７ａ、１７ｂの幅方向に湾曲を持たせることによって、バネ支持体１７ａと１７ｂを伸ばした時に直線形状を維持する力が大きくなるためスクリーン面の平滑性をより良く保つことができる。

本実施例のスクリーンの断面図を図５に模式的に示す。図１や図２で示した構成では、第二スクリーンを使用するときはスクリーンの高さが通常のスクリーンの２倍となるために、第二スクリーンへの投影高さが高くなり使用上不具合が生じる場合がある。本実施例では、このような不具合を回避するために第二スクリーン２を用いる場合は、第一スクリーン１を第二スクリーン２の背面に折り曲げられる構造とした。

本実施例のスクリーンは円柱錘１９と錘枠２０が留め枠２１で結合された錘を有している。この錘はスリット構造を有している。すなわち、円柱錘１９と錘枠２０と留め枠２１で構成されるスリット状の隙間にスクリーン面が通せるようになっている。円柱錘１９と錘枠２０はテフロン（デュポン社商品名）などのフッ素系高分子材料やポリエーテルエーテルケトンなどの滑りの良い材料で形成されており、スクリーン面を挟み込んで滑らかに移動できる。また、円柱錘１９は自由に回転できるようになっており、移動を滑らかにすると同時にスクリーン面の損傷を防いでいる。図５に示した例では、錘枠２０は直方体となっているが、錘枠２０も円柱にすることでさらに円滑な錘の移動が可能になる。

図５（ａ）に第一スクリーン１だけを収納筒３から引き出した状態を示してある。このとき、先端支持枠４があるため錘は抜け落ちることがなく、スクリーン面を下側に引っ張って平坦にする作用をしている。図５（ｂ）は、第二スクリーン２まで収納筒３から引き出し、第一スクリーン１は折り曲げた状態になっている。先端支持枠４には図示しない穴が開口してあり、収納筒３に設けられた掛けピン１８に通して第一スクリーン１が支持されている。このとき、錘は第一スクリーン１と第二スクリーン２との境界近傍に移動しており、第一スクリーン１と第二スクリーン２とを重力方向に引っ張って平坦に保つ作用をしている。また、本実施例においてもスクリーン面の両端にはバネ支持体２２が結合されており、スクリーンのカールを防止している。

本実施例のスクリーンの断面図を図６に模式的に示す。本実施例においては、スクリーン面の両端にバネ支持体が結合されているが、このバネ支持体は第一スクリーン１と第二スクリーン２との境界２３で分離されている。つまり、第一スクリーン１はバネ支持体２２ａで、第二スクリーン２はバネ支持体２２ｂで両端を支持されている。

図６（ａ）は第一スクリーン１だけが収納筒３から引き出された状態を示している。このとき、スクリーン面は先端支持枠４とバネ支持体２２ａで引っ張られ平坦に保持されている。図６（ｂ）は第二スクリーン２まで収納筒３から引き出され、第一スクリーン１と第二スクリーン２との境界２３で折り曲げられて先端支持枠４に開口された図示しない穴を掛けピン１８に掛けた状態を示している。バネ支持体は境界２３で分離して、バネ支持体２２ａと２２ｂが各々独立に第一スクリーン１と第二スクリーンを引っ張るために、折り曲げた状態でも両スクリーンを平坦に保つことが可能となる。

本発明のスクリーンを示す斜視図である。 本発明のスクリーンを示す斜視図である。 本発明のスクリーンを示す斜視図である。 本発明のスクリーンを示す斜視図である。 本発明のスクリーンを示す側面図である。 本発明のスクリーンを示す側面図である。

符号の説明

１ 第一スクリーン
２ 第二スクリーン
３ 収納筒
４ 先端支持枠
５ 引っ掛け構造
６ 支持ベース

Claims (12)

1. 第一の光学特性を持った第一スクリーンと、前記第一の光学特性とは異なる第二の光学特性を持った第二スクリーンを備え、前記第一スクリーンと前記第二スクリーンが投影面を同じ方向に向けて同一面上に形成され、
   第一スクリーンと第二スクリーンをともに巻き取って収納するための収納筒を備えることを特徴とするスクリーン。
2. 前記第一スクリーンを引き出した状態と、前記第二スクリーンが前記収納筒に巻き取られた状態を同時に維持するように、ストッパー機構が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
3. 前記第一スクリーンを支える第一アーム構造と前記第二スクリーンを支える第二アーム構造が前記投影面の裏側に設けられ、前記第一アーム構造と前記第二アーム構造はそれぞれＸ字形状をなす一対のアームで構成され、前記第一アーム構造の一対のアームと前記第二アーム構造の一対のアームがアーム留めにより回転自在に結合されたことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
4. 前記第一アーム構造の一対のアームは、その一端は前記アーム留めに、他端は前記第一スクリーンの引き出し方向の端辺に接続されたことを特徴とする請求項３に記載のスクリーン。
5. 前記第一スクリーンを引き出した状態で、前記第一スクリーンの表面に張力を与える錘部を備えることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
6. 前記第一スクリーンの先端部には先端支持体が設けられ、前記錘部は前記第一スクリーンに固定されずに回動自在に形成され、前記先端支持体は前記錘部が落下することを防いでいることを特徴とする請求項５に記載のスクリーン。
7. 前記錘部は柱状錘体と前記柱状錘体に接続された錘枠体を備え、前記柱状錘体と前記柱状錘体が形成する間隙を前記第一スクリーンが通過自在であることを特徴とする請求項６に記載のスクリーン。
8. 前記第二スクリーンが投影面となる場合には、前記錘部は前記柱状錘体が上になるような状態となり、前記第一スクリーンは前記柱状錘体で折り返された状態となることを特徴とする請求項７に記載のスクリーン。
9. 前記柱状錘体が円柱形状であることを特徴とする請求項８に記載のスクリーン。
10. 前記第一スクリーンと前記第二スクリーンを支える巻き取り可能なバネ性の支持体を有し、前記バネ性の支持体は、前記第一スクリーンと前記第二スクリーンの境界近傍で分断されており、この分断位置でスクリーンが折り曲げ可能であることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
11. 前記第一スクリーンの先端部には先端支持体が設けられ、前記第一スクリーンが投影面となる状態では前記第一スクリーンの表面に張力を与え、前記第二スクリーンが投影面となる状態では前記収納筒に固定されることを特徴とする請求項６に記載のスクリーン。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のスクリーンと、前記スクリーンに光画像を投影する光画像投影器と、を備えることを特徴とする画像投影システム。

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