JP2009210854A - スクリーン及び投射システム - Google Patents

Abstract

【課題】外光による影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善でき、さらに、スクリーンの周辺側のうち特に左右方向について、投射光を有効に利用し、スクリーン周辺部の画像が暗くなることを抑制できるスクリーン及び投射システムを提供すること。
【解決手段】シリンドリカルレンズＣＬに入射した投射光ＰＬについて、周辺側から入射した投射光ＰＬは、入射後より下方側へ潜りこむような光路を辿るが、これに対してスクリーン１０の散乱面ＲＳは、投射光ＰＬ下方に向かうのに合わせて下方にシフトさせている。これにより、周辺側においても投射光ＰＬを的確に散乱・反射させることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、前方のプロジェクタ等の投影装置からの投射光を反射して投影画像を映し出すスクリーン及び当該スクリーンを用いた投射システムに関する。

マイクロレンズと反射面とを集積したものを用いるスクリーンであって、マイクロレンズの背後に配置される反射面の向きをスクリーンの中心法線方向に傾斜させるものが知られており、特にスクリーンの中心部から上下方向に離れるに従って反射面の傾斜角を徐々に変化させるものが知られている（特許文献１参照）。また、スクリーンにレンチキュラーレンズを用いるものとして、拡散性をもたせて視野角を拡大させるものが知られており、例えば拡散性を有するためにスクリーン全体に光拡層を用いるものが知られている（特許文献２参照）。
特開平３−１５６４３５号公報 特開平４−３２２２４０号公報

しかしながら、前方のプロジェクタ等の投影装置からの投射光を反射して投影画像を映し出す反射型のスクリーンの使用において、スクリーンの中心位置から左右方向に離れた周辺側に行くほど投影装置からの入射光の入射角度が大きくなることにより、入射光が有効に利用されにくくなる。特に、投影画像が横長になる場合（例えばアスペクト比が１６：９となる場合）、左右方向について中央側と周辺側とで投射光の入射角度に大きな差がつき、投射光が上記周辺側においてマイクロレンズの背後に配置される散乱面に十分集光されず、結果として、周辺にはずれる程急激に暗い画像となってしまう可能性がある。

また、別の問題として、反射型のスクリーンの使用において、不要光である外光の一部がスクリーンの観察者のいる方向へ反射されてしまう可能性があり、反射された外光が投影画像のコントラスト低下を生じさせる原因となる可能性がある。

そこで、本発明は、外光による影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善でき、さらに、スクリーンの周辺側のうち特に左右方向について、投射光を有効に利用し、スクリーン周辺部の画像が暗くなることを抑制できるスクリーン及び投射システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るスクリーンは、（ａ）長手方向を有するシリンドリカルレンズを複数有し、スクリーン前面側の２次元平面上に、複数のシリンドリカルレンズを長手方向に対して垂直方向に配列して成るレンチキュラーレンズと、（ｂ）レンチキュラーレンズの裏側において各シリンドリカルレンズの長手方向に略沿ってそれぞれ延び、２次元平面に対して傾斜して形成されるとともに、入射する投射光を散乱させつつスクリーン前面側に射出させる複数の散乱面とを備え、（ｃ）複数の散乱面のそれぞれについては、各シリンドリカルレンズの端部側に対応する前記垂直方向の相対位置が、各シリンドリカルレンズの中心側に対応する垂直方向の相対位置よりも、所定のずれ量だけ２次元平面に対する投射光の入射角が小さくなる第１方向側にある。

まず、上記スクリーンでは、レンチキュラーレンズを構成する各シリンドリカルレンズの裏側に、シリンドリカルレンズの配列された平面に対して傾斜し、かつ、シリンドリカルレンズを経た投射光を散乱させつつ反射する散乱面を設けることで、スクリーンに入射する投射光を適切に散乱した状態でシリンドリカルレンズの前方に射出させることができる。この際、各シリンドリカルレンズの端部側に対応する前記垂直方向の相対位置が、各シリンドリカルレンズの中心側に対応する垂直方向の相対位置よりも、所定のずれ量だけ２次元平面に対する投射光の入射角が小さくなる第１方向側にある。このため、各散乱面について、対応する各シリンドリカルレンズに対する相対位置の設定により、シリンドリカルレンズが延びる長手方向に関して、中心側だけでなく周辺側においても、投射光を集光させるものとすることができ、周辺側への投射光も有効に利用して、スクリーン周辺部の画像が暗くなることを抑制できる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面は、所定のずれ量が、２次元平面に対する投射光の入射角度の大きい側にある散乱面と、２次元平面に対する投射光の入射角度の小さい側にある散乱面とで異なる量に設定されている。この場合、スクリーン上の入射位置によって異なる入射角度となる投射光のそれぞれに対応した散乱・反射を行うことができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面の少なくともひとつは、散乱面の垂直方向の相対位置が、各シリンドリカルレンズの中心側から長手方向に沿って端部側へ離れるに従って、各シリンドリカルレンズの中心側に対応する垂直方向の相対位置に対する第１方向側へのずれ量が大きくなるように設けられている。この場合、例えば、各シリンドリカルレンズの中心位置から長手方向に沿って端部側へ離れるに従って散乱面の第１方向側へのずれ量を徐々に増加させることで、投射光の入射角度の変化に応じて散乱面の配置を調整することができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面は、各シリンドリカルレンズの裏側において長手方向に対して斜め方向に直線状に延びることによって上記相対位置を変化させている。この場合、複数の散乱面が長手方向に対して斜め方向に直線状に延びた形状であるので、スクリーンの裏側の構造が簡易なものとなる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面は、各シリンドリカルレンズの裏側において曲線状に延びることによって上記相対位置を変化させている。この場合、複数の散乱面を投射光の入射後の光路に応じて曲線状に延ばすことで、より適した散乱面の配置状態で入射光を捉えることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面は、各シリンドリカルレンズの裏側において階段状に延びることによって上記相対位置を変化させている。この場合、長手方向に沿って段階的に各散乱面の位置を変えることにより、投射光の入射角度に応じて簡易に散乱面の位置を変化させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面の所定のずれ量が、１つの散乱面について対応する１つのシリンドリカルレンズの上記垂直方向（その短手方向）の幅以内である。この場合、各シリンドリカルレンズに入射する投射光ごとに適した範囲内で複数の散乱面のずれ量を設定することで、適切に投射光を散乱・反射させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面が、入射した光を再び入射方向に反射させる回帰性を有する回帰成分を含む散乱材を有する。ここで、「回帰性」とは、入射した光が再び入射方向へ帰る反射現象を指し、通常の反射のように入射角と反射角が等しくなるものとは異なり、受けた光をそのまま光の発生側にはね返す再帰反射性を意味する。この場合、散乱材が回帰成分を含むことで回帰性が生じ、スクリーンのうちシリンドリカルレンズの長手方向に関しての周辺側に投射される光を正面側に戻す傾向を生じさせ、投射光を有効に利用することが可能となる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の散乱面が、レンチキュラーレンズを経た光を再び入射方向に反射させる回帰性を示す凸部及び／又は凹部を有する起伏部をさらに備える。この場合、当該起伏部により、回帰性が生じ、スクリーンのうちシリンドリカルレンズの長手方向に関しての周辺側に投射される光を正面側に戻す傾向を生じさせ、投射光を有効に利用することが可能となる。

また、本発明の具体的な態様として、レンチキュラーレンズの裏側のうち、少なくとも散乱面の周囲に、光吸収性素材により形成される光吸収面をさらに有する。この場合、光吸収面により、外光等の不要光を吸収させて高コントラストな画像を形成することができる。

また、本発明の具体的な態様として、レンチキュラーレンズが、表面に反射防止コートを有する。これにより、スクリーン表面での反射を防止することができる。

また、本発明の具体的な態様として、レンチキュラーレンズが、ロール巻き取り可能となっており、ロールする軸の方向に沿って複数のシリンドリカルレンズの長手方向を配置した構造を有する。これにより、スクリーンをロールして収納した際に、複数のシリンドリカルレンズ間の境界部分が主に曲がるため、シリンドリカルレンズの本体部分の変形量を少なくすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、本発明に係る投射システムは、（ａ）上記いずれかに記載のスクリーンと、（ｂ）スクリーンに投影画像を投射する画像投射装置とを備える。この場合、上記スクリーンを用いることにより、投射システムは、投射光を適切に散乱・反射し、かつ、有効に利用でき、また、外光による影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るスクリーンについて図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るスクリーンを模式的に示す側面図である。本実施形態のスクリーン１０は、反射型のスクリーンであり、レンチキュラーレンズ１を設けた光透過性のスクリーンシート２と、スクリーンシート２の裏面全体に貼りつけられる光吸収シート３とを備える。

図示のように、投影装置等の有する投射レンズＰＯの投射光源点Ｓから投射光ＰＬがスクリーン１０上に投射されることにより、画像投影がなされる。投射光源点Ｓは、スクリーン１０に近接した下方位置に設置されている。この結果、スクリーン１０の中心位置Ｏにおいて、投射光源点Ｓからの投射光ＰＬが、その光束軸ＡＸが入射角度αとなっている状態で、下方から上方に向けて入射している。

図２は、スクリーン全体及び使用状態を説明する斜視図である。投射光ＰＬは、投射光源点Ｓからスクリーン１０までの距離が投射距離ｄとなっている状態で投射されており、投射光ＰＬの光束軸ＡＸは、中心位置Ｏを通ってスクリーン１０の水平方向即ちｘ方向に延びる軸ＨＸと垂直に交わるものとなっている。このような所謂フロント投射の場合、左右方向即ちｘ方向については、スクリーン中心軸ＬＸを基準として、スクリーン中心軸ＬＸから離れて周辺側に行くほど投射光ＰＬの入射角度が大きくなりやすくなる。特に、近接投射を行う場合即ち投射距離ｄの値が小さい場合、中心側の入射角度αが大きくなるとともに、周辺側に入射する投射光ＰＬの入射角度βがさらに大きくなる。このため、スクリーン１０の中心側に入射した投射光ＰＬと左右方向の周辺側に入射した投射光ＰＬとでは、スクリーン１０のスクリーンシート２に入射する際の屈折による光路の変化の具合が異なる。従って、従来型の左右に一様なスクリーンでは、中心から外れるほど投射光ＰＬが十分に散乱・反射されなくなり、結果として左右方向についての周辺部での画像が暗くなってしまう傾向が生じる。しかし、本実施形態では、詳しくは後述するが、スクリーン１０内部においてこのような傾向を抑えることによって見やすい画像を表示できるようにしている。

図３は、本実施形態に係るスクリーン１０の構造を模式的に示した側断面図である。また、図４（ａ）及び４（ｂ）は、それぞれスクリーン１０の表側及び裏側の状態を模式的に示す図である。スクリーンシート２は、表側にシリンドリカルレンズＣＬを２次元的に配列したレンチキュラーレンズ１と、レンチキュラーレンズ１の裏面側に各シリンドリカルレンズＣＬに対応して周期的に設けられた溝ＧＴとを有する。なお、スクリーンシート２には、溝ＧＴに散乱材を塗布することで散乱部４が形成されている。

スクリーンシート２の表側に形成されたレンチキュラーレンズ１は、略半円柱状の外形を有し左右のｘ方向に延びるシリンドリカルレンズＣＬを要素レンズとして長手方向（ｘ方向）に対して垂直な上下のｙ方向に多数配列して連ねることにより、全体としてｘｙ面に平行に広がる表面を構成している。つまり、これらのシリンドリカルレンズＣＬは、スクリーン１０全体の表面を構成すべく２次元平面上に配置されている。各シリンドリカルレンズＣＬは、図１の投射レンズＰＯからの斜め上向きの投射光ＰＬを入射させて適宜集光させる。また、各シリンドリカルレンズＣＬは、スクリーン１０の内部で後述する散乱面ＲＳによって散乱・反射された投射光ＰＬを、所定の発散角で前方に射出させる。

一方、スクリーンシート２の裏側に形成された溝ＧＴは、シリンドリカルレンズＣＬに対応して、その長手方向即ちｘ方向に略沿って延びている。溝ＧＴには、各シリンドリカルレンズＣＬの配列された上下のｙ方向に対して略垂直な側面ＳＳが上面側に形成されており、溝ＧＴは、この側面ＳＳと、傾斜した底面ＦＳとによって画定され、ｙｚ断面が三角形状となっている。底面ＦＳは、各シリンドリカルレンズＣＬで集光されて斜め上方向に傾いて入射する投射光ＰＬを正面方向即ち＋ｚ方向に反射する傾向を高めるべく、所定の傾斜角度α_１で傾いている。各散乱部４は、上記のような形状の各溝ＧＴを充填するものであり溝ＧＴの形状を反転した形状を有している。散乱部４は、底面ＦＳから入射する光を＋ｚ方向に反射する際、適当な分散特性で散乱させた状態とする。これにより、近接した下方からスクリーン１０に入射した投射光ＰＬを正面に一定の広がりをもって導く効果を助長することができる。散乱成分としては、例えば、硫酸バリウムまたは硫酸バリウムに白色の反射性インク（例えば白色のパール系インク）を混ぜたもの等を用いる。以上において、底面ＦＳとその背後に近接する散乱部４の薄膜部（例えば数μｍ程度の厚さ部分）とは、スクリーン１０に入射した光束を正面方向に散乱させつつ反射する機能を有しており、底面ＦＳと当該散乱部４の薄膜部とをまとめて散乱面ＲＳと呼ぶものとする。

また、特に、本実施形態では、図４（ａ）及び４（ｂ）に示すように、溝ＧＴは、対応する各シリンドリカルレンズＣＬの長手方向即ちｘ方向に略沿って延びているが、ｘ方向に完全に平行ではなく、スクリーン１０の中心側であるスクリーン中心軸ＬＸから左右の周辺側に向かって対称に斜め下方向に直線状に延びている。これに伴い散乱面ＲＳも周辺側に向かって下がる方向に直線状に延びて形成されている。このため、１つの散乱面ＲＳの上下方向に関する相対的な位置関係について見ると、周辺側の散乱面ＲＳの位置のほうが中心側の散乱面ＲＳの位置よりも投射光ＰＬの入射角が小さくなる第１方向側（即ち下方側）に位置ずれするように所定のずれ量が設けられている。より具体的には、例えばまず、図４（ａ）に示すシリンドリカルレンズＣＬのうち最上段に位置するシリンドリカルレンズＣＬに対応する散乱面ＲＳについて、中心側と周辺側との相対位置ＣＰ、ＬＰ、ＲＰの３つを比較すると、中心側の相対位置ＣＰに対する周辺側の相対位置ＬＰ、ＲＰのほうが、−ｙ方向即ち投射光ＰＬの入射角が小さくなる側に位置ずれし、かつ位置ずれ量が大きくなっている。つまり、シリンドリカルレンズＣＬの長手方向の中心を通って長手方向に延びる軸ＣＸを基準とした場合、相対位置ＣＰは、軸ＣＸに対して比較的上側であるのに対して、散乱面ＲＳの位置は徐々に軸ＣＸに対して下側に下がっていき、両端にある相対位置ＬＰ、ＲＰでは、最も下側に位置している。このとき、中心側の相対位置ＣＰに対する周辺側の相対位置ＬＰ、ＲＰの相対的な位置ずれ量が最も大きくなっており、ｙ方向についてｋとなっている。このように、各散乱面ＲＳは、それぞれ対応する各シリンドリカルレンズＣＬの中心位置から長手方向に沿って端部側へ離れるに従ってｘｙ平面に対する投射光ＰＬの入射角の小さくなる側である−ｙ方向にシフトした配置となっており、入射後の投射光ＰＬの光路に対応したものとなっている。

図５は、スクリーン１０の一部の背面側を示す斜視図であり、レンチキュラーシート２のうち１つのシリンドリカルレンズＣＬの左半分を取り出して示したものである。図４（ａ）及び４（ｂ）を用いて既に説明したとおり、このスクリーン１０において、溝ＧＴは、各シリンドリカルレンズＣＬの中心側から周辺側に向かうほど下方に形成されており、これにより、底面ＦＳの垂直方向の相対位置も周辺側に行くほど下方に位置するものとなっている。なお、図示を省略しているが、シリンドリカルレンズＣＬの右半分についても、図示した左半分と左右反対で同様の構造となっている。また、散乱面ＲＳの位置ずれ量は、１つの散乱面ＲＳについて対応する１つのシリンドリカルレンズＣＬの垂直方向の幅即ちシリンドリカルレンズＣＬの短手方向の幅以内となっている。

図３に戻って、光吸収シート３は、スクリーンシート２の裏面側全体を光吸収性素材で覆うように形成されている。光吸収シート３は、散乱部４の周辺に外光等の不要光を吸収させる光吸収面ＡＳを形成する。なお、スクリーン１０全体の厚みは、好ましくは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。

以下、図３を用いて投射光ＰＬの光路を説明することにより、スクリーン１０における動作について説明する。

まず、図中５つのシリンドリカルレンズＣＬのうち、例えば真ん中に位置するシリンドリカルレンズＣＬｐに入射した投射光ＰＬは、集光されてシリンドリカルレンズＣＬｐの背後に位置する散乱面ＲＳで散乱・反射される。散乱面ＲＳで散乱・反射された投射光ＰＬは、同一のシリンドリカルレンズＣＬｐを経て適度に発散された状態で前方に射出される。同様に、シリンドリカルレンズＣＬｐ以外の各シリンドリカルレンズＣＬに入射した投射光ＰＬも、同一のシリンドリカルレンズＣＬから射出される。

しかしながら、図２を用いて説明したように、スクリーン１０の中央側に入射した投射光ＰＬと周辺側に入射した投射光ＰＬとでは、スクリーン１０上でｙ方向について同じ高さ位置に入射する光即ち同一のシリンドリカルレンズＣＬに入射する光であっても入射角度が大きく異なる。従って、スクリーン１０に入射した後の光路が異なるものとなる。

図６（ａ）及び６（ｂ）は、それぞれ図５におけるＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面に相当する部分についてのスクリーン１０の側断面を模式的に示す図である。つまり、図６（ａ）及び６（ｂ）は、それぞれスクリーン１０の中央側と周辺側とにおける投射光ＰＬの光路を示す図である。なお、比較のため、図６（ａ）の一部を点線により図６（ｂ）中に示している。

例えば図中同一のシリンドリカルレンズＣＬｑに入射した投射光ＰＬについて、入射後の投射光ＰＬを中央側と周辺側とで比較すると、図６（ｂ）の周辺側に入射する投射光ＰＬのほうが、図６（ａ）の中心側に入射する投射光ＰＬよりも下方側へ潜りこむような光路を辿る。本実施形態のスクリーン１０では、このように投射光ＰＬが周辺側に離れるほどより下方に向かうのに合わせて、散乱面ＲＳの位置を周辺側に向かうに従ってより下方にシフトさせている。これにより、周辺側においても散乱・反射させるべき投射光ＰＬの成分を吸収面ＡＳに吸収させてしまうことがなく、的確に散乱・反射させることができる。

なお、例えば図２及び図３に示す画像投影には不要である外光ＯＬを発生する照明光等は、例えば室内の天井側に設置されて室内を照明する場合が多い。このように、上方から投射される外光ＯＬは、そのほとんどが、スクリーン１０のうち、溝ＧＴの上下の側面ＳＳのうちの上方側の面或いは光吸収シート３の光吸収面ＡＳに入射する。溝ＧＴの上の側面ＳＳに入射する外光ＯＬは、上の側面ＳＳの角度から観察者のいるスクリーン１０の前方に向かうことなく反射等され、また、光吸収シート３に入射する外光ＯＬも、スクリーン１０の前方に向かうことなく吸収される。

また、図３に示すように、レンチキュラーレンズ１の表面を構成する各シリンドリカルレンズＣＬの表面には反射防止コートであるＡＲコートＣＴが施されている。これにより、光の反射を防止している。

また、スクリーン１０は、図１等に示す矢印ＡＷの方向にロール巻き取り可能となっている。この場合、レンチキュラーレンズ１の各シリンドリカルレンズＣＬ間を繋ぐ境界部分ＢＰが主に曲がることでシリンドリカルレンズＣＬそのものはあまり変形することなくスクリーン１０をロールして収納することができる。

図７（ａ）、７（ｂ）及び７（ｃ）は、本実施形態のスクリーンの製造方法についての変形例を説明するための図であり、それぞれシリンドリカルレンズＣＬ１つ分即ちスクリーン１０の１ピッチ分を模式的に示す側断面図である。なお、スクリーンシート２の製造方法については上記の例と同様であるので説明を省略する。図７（ａ）、７（ｂ）及び７（ｃ）のうち、まず、図７（ａ）に示す例では、図２の光吸収シート３に代えて、光吸収膜１０３が形成されている。つまり、散乱材を塗布することによって溝ＧＴを充填して散乱部４を形成した後、例えばスクリーンシート２の裏面側全体を覆うように光吸収性のインクを塗布することで光吸収膜１０３が形成されている。図７（ｂ）及び７（ｃ）は、さらに他の製造方法を段階的に示すものである。本変形例では、図７（ｂ）に示すように、まず、散乱部４が塗布されるよりも先にスクリーンシート２の裏面側に光吸収性のインクを塗り、溝ＧＴの位置に開口を有する光吸収膜１０３を形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、溝ＧＴを充填するようにスクリーンシート２の裏面側全体に散乱材を塗布して、散乱部４を形成している。なお、上記はいずれも製造方法の例示であり、同様の構造を有するものであればこれら以外の製造方法であっても構わない。

また、散乱部４については、散乱面ＲＳとして散乱効果をもたせるものであればよく、溝ＧＴ全てを散乱材によって充填しなくてもよい。従って、例えば、溝ＧＴのうち底面ＦＳのみに散乱部４として散乱材を塗布することで散乱面ＲＳを形成してもよい。また、散乱材以外にも例えば底面ＦＳに凹凸面をランダムに形成させ散乱効果をもたせることで散乱面ＲＳを形成してもよい。

〔第２実施形態〕
図８（ａ）及び８（ｂ）は、第２実施形態に係るスクリーンについて説明するためのスクリーン裏面側についての模式的な図である。なお、本実施形態では、図８（ａ）及び８（ｂ）にそれぞれ示すスクリーン１１０、２１０の裏面側における散乱面ＲＳの形状を除いて、第１実施形態と同様であるから、そのほかの部分の説明については省略する。

まず、図８（ａ）に示すスクリーン１１０について説明する。スクリーン１１０において、複数の散乱面ＲＳを形成する複数の溝ＧＴは、それぞれ中心軸ＬＸを中心として左右対称で上側に凸の曲線状に形成されている。即ち、この場合、複数の散乱面ＲＳの垂直方向即ちｙ方向の位置は、スクリーン１１０に入射した投射光ＰＬの光路に合わせて徐々に変化している。これにより、散乱面ＲＳでの投射光ＰＬの反射をより適したものとすることができる。

次に、図８（ｂ）に示すスクリーン２１０について説明する。スクリーン２１０において、複数の散乱面ＲＳを形成する複数の溝ＧＴは、それぞれ中心軸ＬＸを中心として左右対称で階段状に変化している。つまり、図の場合、各シリンドリカルＣＬにおいて、ｘ方向について５つの領域Ｄ１〜Ｄ５に区切り、これらの領域ごとに横のｘ方向に延びる溝ＧＴを形成している。１つのシリンドリカルレンズＣＬに対応する溝ＧＴについて、５つの領域のうち、中央にある領域Ｄ１の部分が最も上方に位置し、中心軸ＬＸから左右方向に離れるほど溝ＧＴの位置が下方に下がっている。つまり、領域Ｄ１の左右に位置する領域Ｄ２、３の溝ＧＴの部分は、領域Ｄ１の溝ＧＴよりも下方に位置し、領域Ｄ２、３の左右に位置する領域４、５の溝ＧＴの部分は、さらに下方に位置している。このように、階段状の溝ＧＴによって形成される散乱面ＲＳの配置は、スクリーン２１０に入射した後の投射光ＰＬの光路に合わせたものとなっており、散乱面ＲＳの配置を投射光ＰＬの反射により適したものとすることができる。

〔第３実施形態〕
図９は、第３実施形態に係るスクリーンについて説明するためのスクリーン裏面側についての模式的な図である。なお、本実施形態では、図９に示すスクリーン３１０の裏面側の構造を除いて、第１実施形態と同様であるから、そのほかの部分の説明については省略する。

本実施形態に係るスクリーン３１０は、上下のｙ方向（シリンドリカルレンズＣＬの長手方向に対して垂直方向）に関して３つの領域３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃに区切られている。３つの領域３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃは複数の散乱面ＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃをそれぞれ有しており、これら３つの散乱面ＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃは互いに異なる形状となっている。つまり、領域単位で散乱面ＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃの形状を変化させている。スクリーン３１０は、投射光ＰＬの入射角度の差異等に応じて垂直方向について異なる位置ずれ量に設定したパターンの散乱面ＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃを有することにより、スクリーン３１０の各位置で投射光ＰＬを適切に捉え、散乱反射をするものとなっている。

なお、複数の散乱面ＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃの形状は、種々のものが考えられ、例えば大きさや左右方向の傾き、また、ｘｙ平面に対する傾斜角度も適宜設定できる。また、パターン又は領域の数も３つに限らず、例えば４つ以上の多くのパターン又は領域を有するものであってもよい。

また、第２実施形態に示したスクリーン１１０、２１０についても同様に、上下方向に複数の異なるパターンの反射面を有する構成としてもよい。

〔第４実施形態〕
図１０（ａ）及び１０（ｂ）は、第４実施形態に係るスクリーンについて説明するための模式的な側断面図である。なお、本実施形態において、図１０（ａ）及び１０（ｂ）に示すスクリーン４１０は、裏面側における散乱部４０４を除いて、第１実施形態等と同様であるから、そのほかの部分の説明については省略する。図１０（ａ）及び１０（ｂ）は、それぞれスクリーン４１０の中央側と周辺側とにおける模式的な側断面図である。

散乱部４０４は、散乱成分として、例えば、硫酸バリウムまたは硫酸バリウムに白色の反射性インク（例えば白色のパール系インク）を混ぜたもの等を用いており、さらに、回帰成分として、透過性ガラスビーズＴＢが添加されている。透過性ガラスビーズＴＢは、略球形であり、入射した光を球状のビーズ内部で反射させることで入射方向に逆行する方向に反射させる回帰性の反射特性を示す。散乱部４０４は、これらの散乱成分及び回帰成分を含有することにより、散乱性によって適度に散乱された状態の射出光を形成するとともに、回帰性によって入射光に対する光の射出方向を調整することができる。さらに、ここでは、散乱部４０４は、各シリンドリカルレンズＣＬの中心位置を基準として長手方向即ちｘ方向に沿って離れるに従って、回帰成分の量が増加するように調整されている。つまり、図１０（ａ）に示すスクリーン４１０の中央側では、図１０（ｂ）に示すスクリーン４１０の周辺側よりも散乱部４０４が薄い状態となっている。これにより、スクリーン４１０の左右両側に入射した投射光ＰＬを正面に戻す効果を生じさせることができる。なお、図１０（ａ）の溝ＧＴにおいて、散乱部４０４が薄いため、散乱部４０４の裏側に光を吸収する光吸収材３ａが補填されている。

なお、本実施形態において、スクリーン４１０の中心側においても散乱部４０４に回帰成分を含ませているが、回帰成分は、スクリーン４１０の周辺側にのみ用いるものであってもよい。

〔第５実施形態〕
図１１（ａ）及び１１（ｂ）は、第５実施形態に係るスクリーンについて説明するための模式的な図である。なお、本実施形態において、図１１（ａ）及び１１（ｂ）に示すスクリーン５１０は、裏面側におけるスクリーンシート５０２の底面ＦＳの構造を除いて、第１実施形態等と同様であるから、そのほかの部分の説明については省略する。

図１１（ａ）は、スクリーン１０の一部を示す図であり、スクリーンシート５０２のうちの一部としてシリンドリカルレンズＣＬの１つ分について取り出して拡大した図である。また、図１１（ｂ）は、底面ＦＳの形状を模式的に示す断面図である。

本実施形態に係るスクリーン５１０は、スクリーンシート５０２の裏面側に起伏部５０５が形成されている。起伏部５０５は、多数の凸部５０５ａにより底面ＦＳ上に形成されている。なお、起伏部５０５を含む底面ＦＳの背後全体に不図示の散乱材が塗布されることにより散乱面が形成される。

起伏部２は、底面ＦＳの面上において、多数の直線形状の凸部５０５ａを底面ＦＳの長手方向に沿って配列することによって全体としてレンチキュラー形状になっている。起伏部５０５を形成する各凸部５０５ａは、より具体的には、断面半円の柱形状を有しており、スクリーンシート５０２と同質の素材からなり、スクリーンシート５０２とともに一体的に成形されたものである。各凸部５０５ａは、底面ＦＳの傾斜に沿って底面ＦＳと同じ傾斜角度α_１で一直線に上下方向に延びている。各凸部５０５ａは、底面ＦＳ上に入射した光の方向を変化させ入射方向に逆行する方向に反射させる回帰性の反射特性を示す。

図１１（ａ）のうち紙面右側がスクリーン５１０の中心側に相当し、紙面左側が周辺側に相当する。図１１（ａ）から分かるように、各凸部５０５ａ間のピッチが周辺側に向かうほど細かくなり、凸部５０５ａが密集した状態となっている。つまり、起伏部５０５は、シリンドリカルレンズＣＬの中心側から周辺側に離れるに従って単位面積当たりの凸部５０５ａを多く有する状態となっている。各凸部５０５ａの回帰性により、スクリーン５１０の左右方向についての周辺側ではより強い回帰性の反射が生じるものとなっている。

なお、図１１（ｂ）に示すように、各凸部５０５ａの断面形状は、底面ＦＳから突出した半円形状となっているが、例えば逆に凸部５０５ａに代えて凹部によって起伏部５０５を形成する、或いは凸部と凹部とを組み合わせて起伏部５０５を形成することも可能である。

〔第６実施形態〕
図１２は、第６実施形態に係るスクリーンを模式的に示す側面図である。本実施形態のスクリーン６１０は、第１実施形態の図１のスクリーン１０と同様に、反射型のスクリーンであり、レンチキュラーレンズ１を有する光透過性のスクリーンシート６０２と、スクリーンシート６０２の裏面全体に貼りつけられる光吸収シート３とを備える。

図１２の場合も、図１と同様にして、近接した下方位置に配置された投射レンズＰＯの投射光源点Ｓから投射光ＰＬがスクリーン６１０上に投射されるが、ここでは、特に図１の場合に比べて投射光ＰＬの入射角度が非常に大きくなっており、投射光ＰＬの光束軸ＡＸは入射角度α＝６０°に設定されている。このような場合、入射位置によって投射光ＰＬの入射角度の非常に大きなところと比較的小さなところとでの差が著しく、入射位置に応じて反射のタイプを異なるものにすることが望ましくなる。従って、スクリーン６１０では、入射角度α＝６０°を基準として、スクリーン上面側の第１領域６１０ａと、スクリーン下面側の第２領域６１０ｂとに分け、第１領域６１０ａと第２領域６１０ｂとでは、互いに異なる形状又は配置を有するものとなっている。

図１３（ａ）及び１３（ｂ）は、それぞれ上方側の第１領域６１０ａと下方側の第２領域６１０ｂにおけるスクリーン１１０の構造の一例を模式的に示す側断面図である。

図１３（ａ）と図１３（ｂ）とを比較して分かるように、両領域６１０ａ、６１０ｂの溝ＧＴによって形成される散乱面ＲＳの深さが異なり、また、第１領域６１０ａと第２領域６１０ｂとにおける散乱面ＲＳは、投射光ＰＬを正面方向即ち＋ｚ方向に反射する傾向を高めるべく、投射光ＰＬの入射角度の違いに応じて、それぞれ傾斜角度θ_１と傾斜角度θ_２の異なる角度で傾いている。

第１領域６１０ａと第２領域６１０ｂとのうち、図１３（ｂ）に示す比較的入射角度の小さな第２領域６１０ｂにおけるスクリーン６１０の構造は、第１実施形態において図３により示したものとなっている。つまり、同一のシリンドリカルレンズＣＬで投射光ＰＬの散乱・反射を行っている。

これに対して、図１３（ａ）に示す第１領域６１０ａにおけるスクリーン６１０の構造は、第２領域６１０ｂとは異なるタイプの反射態様としている。

以下、図１３（ａ）を用いて第１領域６１０ｂにおける投射光ＰＬの光路を説明することにより、スクリーン６１０における動作について説明する。なお、第２領域６１０ｂについては、図３の場合と同様であるので説明を省略する。

第１領域６１０ｂにおける各シリンドリカルレンズＣＬのうち、図中ｙ方向について最下に位置するシリンドリカルレンズＣＬ１に入射した投射光ＰＬ１は、シリンドリカルレンズＣＬ１の一つ上側に位置するシリンドリカルレンズＣＬ２から射出される。つまり、投射光ＰＬ１は、入射したシリンドリカルレンズＣＬ１の一つ上側に位置するシリンドリカルレンズＣＬ２の背後に位置する散乱面ＲＳ２で散乱・反射され、シリンドリカルレンズＣＬ２から射出される。同様に、シリンドリカルレンズＣＬ２に入射した投射光ＰＬ２は、散乱面ＲＳ３を介してシリンドリカルレンズＣＬ３から射出される。なお、散乱面ＲＳ１は、不図示のシリンドリカルレンズＣＬ１の下方に位置するするシリンドリカルレンズより入射した光をシリンドリカルレンズＣＬ１から射出させる。つまり、第１領域６１０ａでは、投射光ＰＬを入射させたシリンドリカルレンズＣＬに隣接するシリンドリカルレンズＣＬから当該投射光ＰＬを射出させる態様となっている。これら各散乱面ＲＳ１〜ＲＳ３の位置についても、上記実施形態と同様に左右方向について中心側から周辺側に向かうに従って下がっている構造を有すことで、投射光ＰＬを適切に捉え、散乱反射をするものとなっている。

以上のように、本実施形態のスクリーン６１０では、投射光ＰＬの入射角度に応じて第１領域６１０ａと第２領域６１０ｂとに領域を分け、それぞれの領域で異なるタイプの反射態様としており、各領域６１０ａ、６１０ｂいずれにおいても、上記実施形態と同様の構造を有する散乱面ＲＳを用いることができる。これにより、スクリーン６１０のような近接した投射においても、スクリーン周辺部の画像が暗くなることを抑制できる。

〔第７実施形態〕
図１４は、第７実施形態に係る投射システムの一例を示す図であり、第１及び第２実施形態のスクリーン１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０に画像投射装置としてプロジェクタを用いた場合の投射システムを示している。図１３において、プロジェクタ１００は、プロジェクタ本体５０と、投射レンズ２０と、反射ミラーＲＭとを備える。なお、プロジェクタ１００の各機構は、筐体ＳＣ内に収容されている。なお、ここでは、スクリーン１０〜６１０及びプロジェクタ１００の設置環境として、室内に天吊りされた照明装置２００により、上方からの外光ＯＬによる照明がなされており、プロジェクタ１００は、スクリーン１０〜６１０の下方から投射を行うものとする。

プロジェクタ５０での制御により形成された画像光は、投射レンズ２０から射出され、さらに、反射ミラーＲＭでの反射により、所望の角度が付けられた状態でプロジェクタ１００からの投射光ＰＬとして射出される。従って、この場合、プロジェクタ１００は、スクリーン１０〜６１０の法線に対して投射光ＰＬの光束軸が傾いた斜め投射が行われる。スクリーン１０〜６１０に投射された投射光ＰＬは、上述したようにスクリーン１０〜６１０上で適度の発散角で正面方向に反射される。この際、上述したように、投射光ＰＬの投射角度に対応してスクリーン１０〜６１０が構成されているため、投影される画像は、外光ＯＬによる影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できるだけでなく、投射光ＰＬを適切に正面方向へ射出させることができる。

なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

また、光吸収シート３は、レンチキュラーレンズ１の裏面側全体を覆うものとしているが、例えばコントラストをあげるために、散乱部４の塗布された底面ＦＳの周囲等部分的に施すといった必要に応じて設けるものとしてもよい。

また、上記実施形態において、溝ＧＴのピッチについては特に規定していないが、スクリーン１０〜６１０の垂直方向についての溝ＧＴのピッチを投射光ＰＬの入射角度等に応じて徐々に変化させてもよい。

また、上記実施形態において、底面ＦＳの各傾斜角度は一律であるものとしているが、これについてもスクリーン１０〜６１０の溝ＧＴごとに傾斜角度が異なっていてもよい。

上記実施形態では、一般的な投影装置等の使用環境を考慮して、投射光ＰＬについての光束軸ＡＸの方向が下方からであり、これに対応して底面ＦＳの形状等を構成しているが、投射光ＰＬが下方以外から入射する場合には、これに応じて、散乱面ＲＳの構成を異なるものとしてもよい。つまり、例えば、プロジェクタからの投射がスクリーンの側方からなされる場合には、散乱面ＲＳの傾き等を投射光ＰＬの入射方向に対応させて変更してもよい。

第１実施形態に係るスクリーンを模式的に示す側面図である。 投影装置等からスクリーンへの投射について説明する図である。 第１実施形態に係るスクリーンを模式的に示した側断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、スクリーンの表面及び裏面を説明する図である。 スクリーンの裏面側の構造を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、投射光路について説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、スクリーンの他の製造方法を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るスクリーンの模式的な図である。 第３実施形態に係るスクリーンについて説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、第４実施形態に係るスクリーンの模式的な図である。 （ａ）、（ｂ）は、第５実施形態に係るスクリーンの模式的な図である。 第６実施形態に係るスクリーンを模式的に示した側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、スクリーンの一部を説明する側断面図である。 第７実施形態に係る投射システムについての模式図である。

符号の説明

１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０…スクリーン、 １…レンチキュラーレンズ、 ２…スクリーンシート、 ３…光吸収シート、 ４…散乱部、 ＣＬ…シリンドリカルレンズ、 ＧＴ…溝、 ＲＳ…反射面、 １００…プロジェクタ、 ２００…照明装置

Claims (13)

1. 長手方向を有するシリンドリカルレンズを複数有し、スクリーン前面側の２次元平面上に、複数のシリンドリカルレンズを前記長手方向に対して垂直方向に配列して成るレンチキュラーレンズと、
   前記レンチキュラーレンズの裏側において各シリンドリカルレンズの長手方向に略沿ってそれぞれ延び、前記２次元平面に対して傾斜して形成されるとともに、入射する投射光を散乱させつつ前記スクリーン前面側に射出させる複数の散乱面と
   を備え、
   前記複数の散乱面のそれぞれは、前記各シリンドリカルレンズの端部側に対応する前記垂直方向の相対位置が、前記各シリンドリカルレンズの中心側に対応する前記垂直方向の相対位置よりも、所定のずれ量だけ前記２次元平面に対する投射光の入射角が小さくなる第１方向側にある、スクリーン。
2. 前記複数の散乱面は、前記所定のずれ量が、前記２次元平面に対する投射光の入射角度の大きい側にある散乱面と、前記２次元平面に対する投射光の入射角度の小さい側にある散乱面とで異なる量に設定されている、請求項１記載のスクリーン。
3. 前記複数の散乱面の少なくともひとつは、前記散乱面の前記垂直方向の相対位置が、前記各シリンドリカルレンズの中心側から前記長手方向に沿って端部側へ離れるに従って、前記各シリンドリカルレンズの中心側に対応する前記垂直方向の相対位置に対する前記第１方向側へのずれ量が大きくなるように設けられている、請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のスクリーン。
4. 前記複数の散乱面は、前記各シリンドリカルレンズの裏側において前記長手方向に対して斜め方向に直線状に延びることによって前記相対位置を変化させている、請求項１から請求項３までのいずれか一項記載のスクリーン。
5. 前記複数の散乱面は、前記各シリンドリカルレンズの裏側において曲線状に延びることによって前記相対位置を変化させている、請求項１から請求項３までのいずれか一項記載のスクリーン。
6. 前記複数の散乱面は、前記各シリンドリカルレンズの裏側において階段状に延びることによって前記相対位置を変化させている、請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のスクリーン。
7. 前記複数の散乱面の前記所定のずれ量は、１つの散乱面について対応する１つのシリンドリカルレンズの前記垂直方向の幅以内である、請求項１から請求項６までのいずれか一項記載のスクリーン。
8. 前記複数の散乱面は、入射した光を再び入射方向に反射させる回帰性を有する回帰成分を含む散乱材を有する、請求項１から請求項７までのいずれか一項記載のスクリーン。
9. 前記複数の散乱面は、前記レンチキュラーレンズを経た光を再び入射方向に反射させる回帰性を示す凸部及び／又は凹部を有する起伏部をさらに備える、請求項１から請求項８までのいずれか一項記載のスクリーン。
10. 前記レンチキュラーレンズの裏側のうち、少なくとも前記散乱面の周囲に、光吸収性素材により形成される光吸収面をさらに有する、請求項１から請求項９までのいずれか一項記載のスクリーン。
11. 前記レンチキュラーレンズは、表面に反射防止コートを有する、請求項１から請求項１０までのいずれか一項記載のスクリーン。
12. 前記レンチキュラーレンズは、ロール巻き取り可能となっており、ロールする軸の方向に沿って前記複数のシリンドリカルレンズの長手方向を配置した構造を有する、請求項１から請求項１１までのいずれか一項記載のスクリーン。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか一項記載のスクリーンと、
    前記スクリーンに投影画像を投射する画像投射装置と
    を備える投射システム。

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