JP2008181046A - Reflection type screen - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の投影機器に対して、被投影側に配置され、反射(結像)される映像光を観察する映写用スクリーンである反射型スクリーンに関する。 The present invention relates to a reflective screen that is a projection screen that is disposed on a projection side and observes reflected (imaged) image light with respect to various projection apparatuses.
会議や映写会などにおいて、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)や、16mmや8mmフィルムを用いる映写機などの機器が用いられていると共に、近年では、投影機本体の小型化や価格の低下などに伴って、ホームシアターなどの家庭用途の需要が増加してきており、投影システムが一般家庭で用いられることが多くなってきている。 Equipment such as OHP (overhead projector) and projectors using 16mm and 8mm film are used in conferences and projection meetings, and in recent years, as the projector itself has become smaller and the price has decreased, The demand for home use such as the above has increased, and projection systems are increasingly used in ordinary homes.
この場合、投影システムは家庭のリビングスペースなどに設置されることが多いが、このような場所は通常、外光や照明光などの環境光が入りやすい。このため、家庭用途の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能なものが望まれている。 In this case, the projection system is often installed in a home living space or the like, but such a place is usually susceptible to ambient light such as outside light or illumination light. For this reason, a projection screen used in a projection system for home use is desired to be able to realize a good video display even under bright ambient light.
これらの投影機器に対して被投影側に配置されるスクリーンとしては、各種タイプのものがあり、用途に応じて選択されて使用されている。このうち、スクリーンを放物面状に湾曲させない平板状であっても、周辺輝度の低下の小さい、かつ投影装置からの投射光の方向が限定されても、スクリーンを傾けるなどの必要のない反射型スクリーンとして、反射して視覚される映像光の指向性を制御するため、フレネルレンズ面を反射面とするタイプの反射型スクリーンに係る提案が公知である(例えば特許文献1参照)。 There are various types of screens arranged on the projection side with respect to these projection devices, and they are selected and used according to the application. Of these, even if the screen is a flat plate that does not bend in a parabolic shape, even if the decrease in peripheral luminance is small and the direction of the projection light from the projection device is limited, there is no need to tilt the screen. In order to control the directivity of image light reflected and viewed as a type screen, a proposal related to a reflection type screen having a Fresnel lens surface as a reflection surface is known (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1記載の発明は、投影装置から投射された映像を映し出す反射型スクリーンであって、前記投影装置からの投射光を反射する反射面を有し、前記反射面は、前記投影装置からの投射光を互いに平行させて一定の方向に反射させるように形成されている。しかし、特許文献1には、詳細な構成の記載はされていない。
The invention described in
特許文献等は以下の通り。
本発明は斯かる背景技術に鑑みてなされたもので、投影機からの映像光のロスを低減し、高輝度で作製の容易な反射型スクリーンを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a background art, and an object of the present invention is to provide a reflective screen that can reduce loss of image light from a projector and can be easily manufactured with high brightness.
本発明において上記課題を達成するために、まず請求項1の発明では、透明基板と光拡散層からなる拡散基材、光学的な中心がスクリーンより投射機側へずれているサーキュラー・フレネルレンズ、金属反射層からなり、前記光拡散層が略透明層部と光拡散層部とが一体となってヘイズ値が70%以上の層が1層以上積層されている反射型スクリーンとしたものである。
In order to achieve the above object in the present invention, first, in the invention of
また請求項2の発明では、前記サーキュラー・フレネルレンズのピッチが122μm以下で、高さが30μm以下であることを特徴とする請求項1記載の反射型スクリーンとしたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a reflective screen according to the first aspect, wherein the circular Fresnel lens has a pitch of 122 μm or less and a height of 30 μm or less.
また請求項3の発明では、前記拡散基材の屈折率が1.40以上で、前記サーキュラー・フレネルレンズの高さが30μm以下であることを特徴とする請求項1記載の反射型スクリーンとしたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a reflective screen according to the first aspect, wherein the refractive index of the diffusing substrate is 1.40 or more and the height of the circular Fresnel lens is 30 μm or less. Is.
また請求項4の発明では、請求項1ないし3何れか記載の反射型スクリーンの観察者面側にさらに反射防止膜層を付与したことを特徴とする反射型スクリーンとしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a reflective screen characterized in that an antireflection film layer is further provided on the viewer side of the reflective screen according to any one of the first to third aspects.
また請求項5の発明では、請求項1ないし4何れか記載の反射型スクリーンにさらに光吸収層を付与したことを特徴とする反射型スクリーンとしたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a reflective screen characterized in that a light absorbing layer is further added to the reflective screen according to any one of the first to fourth aspects.
また請求項6の発明では、前記光拡散層の半値視野角が20度以上である事を特徴とする請求項1ないし5何れか記載の反射型スクリーンとしたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the reflective screen according to any one of the first to fifth aspects, wherein the light diffusion layer has a half-value viewing angle of 20 degrees or more.
また請求項7の発明では、前記サーキュラー・フレネルレンズのライズ角が各輪帯部において85度以上である事を特徴とする請求項1ないし6何れか記載の反射型スクリーンとしたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the reflective screen according to any one of the first to sixth aspects, wherein a rise angle of the circular Fresnel lens is 85 degrees or more in each annular zone.
請求項1の発明は、頂角を一定にすることで金型に使用する治具を交換する手間が省けるため、量産性や品質を高めることができる。また、頂角を121°以下に制限し、且つライズ角は90°以下に制限したため、映像光のロスを考慮した高輝度で作製可能な反射型スクリーンに適したレンズ設計ができる。従って、請求項1の発明は、投影機からの映像光のロスを低減し、高輝度で作製の容易な反射型スクリーンを提供できるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to increase the mass productivity and the quality because the time for replacing the jig used for the mold can be saved by making the apex angle constant. In addition, since the apex angle is limited to 121 ° or less and the rise angle is limited to 90 ° or less, it is possible to design a lens suitable for a reflective screen that can be manufactured with high brightness in consideration of loss of image light. Therefore, the invention of
請求項2の発明は、サーキュラー・フレネルレンズのピッチを122μm以下に制限して、このレンズの高さを30μm以下にするので、さらに量産性に優れた反射型スクリーンを提供できるという効果がある。
The invention of
請求項3の発明は、光拡散層の屈折率を1.40以上にして、レンズの高さを30μm以下にするので、設計にゆとりを持たせることを可能にするという効果がある。
According to the invention of
請求項4の発明は、前記反射型スクリーンの観察者面に反射防止膜層を付与したことを特徴とし、外光の影響を低減することが可能である。 According to a fourth aspect of the present invention, an antireflection film layer is provided on the viewer's surface of the reflective screen, and the influence of external light can be reduced.
請求項5の発明は、前記反射型スクリーンに光吸収層を付与したことを特徴とし、明室内でもコントラストの高い映像を作り出す事が可能となる。
The invention of
請求項6の発明は、前記光拡散層において半値視野角が20度以上である事を特徴とし、高輝度、高視野角の反射型スクリーンを実現できる。
The invention according to
請求項7の発明は、前記サーキュラー・フレネルレンズのライズ角が各輪帯部において85度以上である事を特徴とすることで、外光を低減し、高コントラストの高い映像を作り出す事が可能となる。 The invention according to claim 7 is characterized in that the rise angle of the circular Fresnel lens is 85 degrees or more in each annular zone, so that it is possible to reduce the external light and produce a high-contrast image. It becomes.
本発明は、投射機側とは反対側の観察者側から、投射機からの映像光を入射させ、スクリーンの投射機側に設けられた反射素面で映像光を反射させることで観察者に映像光を供給する役目を果たす反射型スクリーンであって、少なくとも拡散機能を有している拡散基
材、入射光を観察者側へ略平行光とするはたらきを有する金属反射層を設けられた光学的な中心がスクリーンより投射機側へずれているサーキュラー・フレネルレンズを形成しているものである。
In the present invention, the image light from the projector is incident from the viewer side opposite to the projector side, and the image light is reflected by the reflecting element surface provided on the projector side of the screen, thereby allowing the viewer to view the image. A reflection type screen that serves to supply light, and is provided with a diffusion base material having at least a diffusion function, and a metal reflection layer having a function of making incident light substantially parallel to the viewer side This forms a circular Fresnel lens whose center is shifted from the screen toward the projector.
本発明の反射型スクリーンの模式断面模式図を、図1に示す。この反射型スクリーンは、透明基板0、光拡散層11、光拡散層11内の透明層部1、光拡散層部2、およびサーキュラー・フレネルレンズ3、金属反射層4からなり、プロジェクターから入射した光線が、はじめに透明基板0を通過し、その後光拡散層部11で1次拡散した後に、サーキュラー・フレネルレンズ3内を通過し、サーキュラー・フレネル半径毎に異なるレンズ面に付随する金属反射層4にて反射し、その後光拡散層部11で2次拡散した後に透明基板0を通過する。
A schematic cross-sectional schematic view of a reflective screen of the present invention is shown in FIG. This reflective screen is composed of a
この場合の透明とは、完全に透明という意味ではなく、反射型スクリーンとして必要な程度の透明性が保てればよく、添加物や材料の特性上完全に透明である必要はない。 The term “transparent” in this case does not mean that it is completely transparent, it is sufficient that the transparency required for the reflective screen is maintained, and it is not necessary to be completely transparent in terms of the characteristics of additives and materials.
その際、サーキュラー・フレネル半径毎に異なるレンズ面に付随する金属反射層4にて反射した光線は光拡散層部にて散乱した後、光線の最大ピークが、サーキュラー・フレネルレンズ光軸方向に略平行に射出し、観察者に届く仕組みとなっている。
At that time, the light beam reflected by the
図2や図3には前記光拡散層部11が複数ある場合について示しており、この際もサーキュラー・フレネル半径毎に異なるレンズ面に付随する金属反射層4にて反射した光線は、各光拡散層部にて散乱を繰り返した後、光線の最大ピーク付近はサーキュラー・フレネルレンズ光軸方向に略平行に射出し、観察者に届く仕組みとなっている。
FIGS. 2 and 3 show the case where there are a plurality of the light
図4には外光の影響を低減するために、例えば透明基板0に付随した反射防止膜層5を付与する事によって、外光の影響を低減し、ハイコントラストなスクリーンを実現しる事が可能となる。
In FIG. 4, in order to reduce the influence of external light, for example, by adding an
図5には光吸収層6を配置する事によって、外光の吸収量及びプロジェクターからの光線の量を調整する事が可能となり、コントラストの調整に役立てる事が可能となる。
In FIG. 5, by arranging the
以下、本発明の実施例を示す事で本発明の最良の実施形態を説明する。 Hereinafter, the best mode of the present invention will be described by showing examples of the present invention.
表1に本発明の光拡散層部のヘイズ値と積層枚数の変化における、半値視野角の実施例1を示す。ヘイズ値、積層枚数が増えれば増えるほど、半値視野角が上昇することがわかる。しかし、Hz65%以下の半値視野角を見てみると、積層枚数を上げても、Hz値の上昇がさほど見られないことがわかる。逆にHz70%以上であると、Hz値を上げることによって、かなりの半値視野角上昇が見られることが解かる。これにより、効率の良い拡散値はHz70%以上である事がわかる。 Table 1 shows Example 1 of the half-value viewing angle in the change of the haze value and the number of stacked layers of the light diffusion layer portion of the present invention. It can be seen that the half-value viewing angle increases as the haze value and the number of stacked layers increase. However, looking at the half-value viewing angle of Hz 65% or less, it can be seen that even if the number of stacked layers is increased, the increase in Hz value is not so much. On the contrary, when the frequency is 70% or more, it can be seen that a considerable half-value viewing angle increase can be seen by increasing the Hz value. Thus, it can be seen that an efficient diffusion value is 70% or higher.
金型を作製するにあたり頂角を一定にすることで、使用する治具を交換する手間が省ける為、量産性や品質を高めることが出来る。頂角は大きいほどサーキュラー・フレネルレンズの高さを低くすることが可能となる。実施例1では頂角を120°にすることで、入射角Θ1=70°の場合でレンズの高さを約14.8μmにしている。実施例2では頂角を100°にすることで、入射角Θ1=70°の場合でサーキュラー・フレネルレンズの高さは約17.3μmとなり、実施例1と比較して2.5μm程高くなる。 By making the apex angle constant in producing the mold, it is possible to eliminate the trouble of replacing the jig to be used, so that mass productivity and quality can be improved. As the apex angle increases, the height of the circular Fresnel lens can be reduced. In Example 1, the apex angle is set to 120 °, so that the height of the lens is about 14.8 μm in the case of the incident angle Θ1 = 70 °. In Example 2, by setting the apex angle to 100 °, the height of the circular Fresnel lens is about 17.3 μm when the incident angle Θ1 is 70 °, which is about 2.5 μm higher than that of Example 1. .
また具体的に実施例1と表2の実施例2を比較した場合、頂角を120°から100°にすることでロスがほとんどゼロとなる。 Moreover, when Example 1 and Example 2 of Table 2 are specifically compared, the loss becomes almost zero by changing the apex angle from 120 ° to 100 °.
更に頂角を小さくし、表3の実施例3のように頂角を70°にすると、入射角Θ1=30°と、入射角Θ1が小さい箇所でもロスがなくなる。しかし実施例3のようにライズ角が90°を越えてしまうとサーキュラー・フレネルレンズを作製することが出来ない。その為、ライズ角を90°以下、交差をみて、ライズ角は85度以下にする頂角を設定することが望ましい。 If the apex angle is further reduced and the apex angle is set to 70 ° as in Example 3 in Table 3, the incident angle Θ1 = 30 °, and no loss occurs even at a location where the incident angle Θ1 is small. However, if the rise angle exceeds 90 ° as in Example 3, a circular Fresnel lens cannot be manufactured. Therefore, it is desirable to set the apex angle so that the rise angle is 90 degrees or less and the rise angle is 85 degrees or less when the intersection is viewed.
そして、高輝度な反射型スクリーンを提供するためにはレンズ部分でのロスを少なくする事が好ましく、具体的にはロスを10%以下にすることが望ましい。表4の実施例4は頂角を、121°にした場合の形態を示す。実施例1の120°から1°増えるだけで、入射角Θ1=70°の場合でロスが約10%となってしまう。その為、頂角は121°を上限に設定することが望ましい。 In order to provide a high-brightness reflective screen, it is preferable to reduce the loss at the lens portion, and specifically, it is desirable to reduce the loss to 10% or less. Example 4 of Table 4 shows the form when the apex angle is 121 °. If the incident angle Θ1 = 70 ° only increases by 1 ° from 120 ° in the first embodiment, the loss becomes about 10%. Therefore, it is desirable to set the apex angle to an upper limit of 121 °.
ところで、金型作製、並びにそれを用いてのレンズ成形はサーキュラー・フレネルレンズの高さが低いほど作製が容易になる。反射型スクリーンにおいてサーキュラー・フレネルレンズの高さが高くなるのは入射角Θ1が大きい場合である。例えば実施例1において入射角Θ=70°の場合でのサーキュラー・フレネルレンズの高さは約14.8μmであるのに対し、入射角Θ1=30°の場合では約8.9μmとなる。金型の作製並びにサーキュラー・フレネルレンズの成形を容易にする為にはサーキュラー・フレネルレンズの高さを30μm以下にすることで量産性に適したものが得られる。 By the way, as for mold fabrication and lens molding using the mold, fabrication becomes easier as the height of the circular Fresnel lens is lower. The height of the circular Fresnel lens in the reflective screen increases when the incident angle Θ1 is large. For example, in Example 1, the height of the circular Fresnel lens when the incident angle Θ is 70 ° is about 14.8 μm, whereas when the incident angle Θ1 is 30 °, the height is about 8.9 μm. In order to facilitate the fabrication of the mold and the molding of the circular Fresnel lens, a material suitable for mass production can be obtained by setting the height of the circular Fresnel lens to 30 μm or less.
サーキュラー・フレネルレンズの高さを変えるには様々なファクターが考えられる。まずピッチを細かくすることで対応することができる。具体的に入射角Θ1=70°の場合でレンズピッチを実施例1の60μmから表5の実施例5の122μmにすることで、サーキュラー・フレネルレンズの高さは約14.8μmが約30μmとなる。その為、実施例1及び5のように、頂角=120°、拡散基材の屈折率n2=1.53の設定ではピッチを122μm以下にすることが望ましい。 Various factors can be considered to change the height of the circular Fresnel lens. First, it is possible to cope by making the pitch fine. Specifically, when the incident angle Θ1 = 70 ° and the lens pitch is changed from 60 μm in Example 1 to 122 μm in Example 5 in Table 5, the height of the circular Fresnel lens is about 14.8 μm to about 30 μm. Become. Therefore, as in Examples 1 and 5, it is desirable to set the pitch to 122 μm or less when the apex angle is 120 ° and the refractive index n2 of the diffusion base material is 1.53.
使用する拡散基材の屈折率を大きくすることでも、サーキュラー・フレネルレンズの高さを低くすることができる。例えば実施例5では、ピッチは122μmであり、入射角Θ1=70°の場合でサーキュラー・フレネルレンズの高さは約30μmとなる。ここで実施例6のようにピッチを122μmのままで、屈折率を1.53から1.40にするとサーキュラー・フレネルレンズの高さは約31.8μmとなってしまう。設計の幅を持たせる為にも屈折率は出来るだけ高いものが好ましく、1.40以上あれば十分に設計にゆとりを持たせることが可能である。 The height of the circular Fresnel lens can also be lowered by increasing the refractive index of the diffusion base material used. For example, in Example 5, the pitch is 122 μm, and when the incident angle Θ1 = 70 °, the height of the circular Fresnel lens is about 30 μm. Here, when the pitch is kept at 122 μm as in Example 6 and the refractive index is changed from 1.53 to 1.40, the height of the circular Fresnel lens is about 31.8 μm. In order to provide a wide design range, it is preferable that the refractive index be as high as possible. If it is 1.40 or more, it is possible to provide a sufficient design space.
表6に各半値視野角におけるスクリーン正面30度から観察した際の観察者の評価を示す。観察者は15人で行い、評価結果は3点とし、平均値の3点を○、2点を△、1点を×としている。評価は正面方向の明るさに対して、正面30度から観察した場合のスクリーンの明るさが適切かどうかという視点で行った。この際、半値視野角値が20度を境目にして、評価が異なっている。よって、半値視野角値は20度を基準としてそれ以上であることが望ましいことが解かる。 Table 6 shows the observer's evaluation when observing from 30 degrees in front of the screen at each half-value viewing angle. The number of observers is 15, and the evaluation result is 3 points. The average value is 3 points, 2 points are △, and 1 point is ×. The evaluation was performed from the viewpoint of whether or not the brightness of the screen when viewed from 30 degrees front is appropriate with respect to the brightness in the front direction. At this time, the evaluation differs at a half-value viewing angle value of 20 degrees. Therefore, it can be seen that the half-value viewing angle value is desirably more than 20 degrees as a reference.
表は以下の通り。 The table is as follows.
0 透明基板
11 光拡散層
1 透明層部
2 光拡散層部
3 サーキュラー・フレネルレンズ
4 金属反射層
5 反射防止膜層
6 光吸収層
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