JP2009538438A - 周辺光吸収スクリーン - Google Patents

Abstract

プロジェクタに面する方向からプロジェクタ光（３０）を受ける投射スクリーン（６００）は、複数の特徴部（５０４）を有する基体（５０２）を備える。特徴部のぞれぞれは、プロジェクタに面する方向を向いた反射表面（５０４）を備える。反射表面のぞれぞれは、第１の方向（５１０）に湾曲して所望の水平視角を提供すると共に、第２の方向（５０４）に湾曲して所望の垂直視角を提供する。

Description

[関連出願の相互参照]
本願は、２００６年７月３１日に出願された米国特許出願第１１／４９６，７７４号の一部継続出願であり、２００６年３月２０日に出願された米国仮特許出願第６０／７８４，１２５号の利益を主張するものであり、これらの両出願を参照により本明細書に援用する。

前面投射スクリーン及び背面投射スクリーンに投射される画像のコントラスト比は、観賞環境に存在する周辺光によって大幅に低減する。すなわち、ユーザが知覚するスクリーン上の最暗レベルは、スクリーンからユーザに向けられる周辺光の程度によって影響を受ける。スクリーン上の最明レベルは、プロジェクタの出力によって決まる。コントラスト比は、最明レベルを最暗レベルで除算したものである。例えば、映画館では、館内の照明が点灯しているとき、スクリーンは白色又は銀色に見え、これが観賞者に提供される最暗画像レベルである。この影響が、上映前の宣伝が色あせて見えることの原因である。しかし、映画の開始前に、照明はそれに従って減光されるか又は電源が切られ、スクリーンが暗く見え、そのため、この最暗レベルが低くなる。周辺光のこの減光は、雄大で美しい映画上映を可能にするために行われる。しかし、会議室、教会、及びセミナー等の環境によっては、メモ取り、参加者の移動を可能にするか、又は会話に対する意識を維持するために周辺光を維持する必要がある。

周辺光の影響を低減する従来の手法は、グレースクリーンを使用してコントラストレベルを向上させることであったが、この技法は画像の全体明度を低減させもする。したがって、これらのグレースクリーンは、補償するより多量の光を投射することができる、より高価なプロジェクタを必要とした。別の従来の技法は、反射層の前に透明拡散層を含むようにスクリーンの表面形状を変更することを含んでいた。この手法は、反射されたプロジェクタ光のうち、より多くの光を、スクリーン利得と呼ばれる、制限された視錐体内に収束する効果を有していた。この視錐体の外側では画質が低下したのに対して、視錐体の内側では明度が増大したが、周辺光もスクリーン利得によって影響を受けたため、コントラスト比の向上に対する効果は限られていた。高利得投射スクリーンによっては、反射背景にわたるレンズ配列を利用して、投射された光を再び観賞者に向けるものもあった。これらのスクリーンは、投射された光よりも周辺光を優先的に排除したが、視角が大幅に制限され、比較的高価な傾向にあるという欠点があった。

残念なことに、大半の人々は、より強力なプロジェクタ及びカスタムスクリーンの指数的に増大するコストにお金を出すことよりも、単に低コントラスト比を受け入れることを選択する。ただ、よりよい方法がありさえすれば、投射画像を観賞者が受け入れることが改善され、直視型ディスプレイとの競争力が増す。

以下の詳細な説明及び図面のいくつかの図では、同様の要素が同様の参照符号を使用して識別される。図は一定の縮尺ではなく、相対的な特徴部のサイズは、説明のために誇張されていることがある。

前面投射ディスプレイであれ、背面投射ディスプレイであれ、投射システムのコントラスト比を向上させるために、本開示は、プロジェクタ光反射性及び周辺光吸収性の向上の釣り合いをとる技法を記載する。すなわち、観賞者に向けるべき投射光に面するスクリーンの表面特徴部の部分は反射性であるべきであるのに対して、表面の他の部分は吸収性であるべきである。したがって、本開示は、「角度反射」を制限するだけの、高利得スクリーンで使用される従来の技法と比較して、「角度吸収」及び「角度反射」を実行するスクリーン及び技法を記載する。

したがって、本開示は、従来のスクリーンの上述した欠点及び短所を克服する前面投射スクリーン及び背面投射スクリーンの両方を可能にする。これらの新しいスクリーンは、プロジェクタ光よりも周辺光を優先的に吸収し、それによって知覚画像明度を犠牲にすることなく知覚コントラスト比を高めることによって知覚画質を向上させる。

単純であり、安価に製造され、且つ軽量の投射スクリーンが開示される。開示される一実施形態は、複数の概して均一な（少なくともスクリーンの表面にわたって平均して）幾何学的特徴部でテクスチャード加工される基体で構成される投射スクリーンを対象とする。この実施形態では、反射材料層が、特徴部のそれぞれの表面の一部に選択的に堆積され、それによって、いくつかのスクリーン入射角で入射する光の大部分を反射し、他の角度で入射する光の大部分を吸収する表面配列を形成する。基体は、特定の用途の必要性に応じて剛性又は可撓性としてもよく、平坦にしても又は湾曲させてもよい。特徴部の幾何学的形状及び材料が堆積される角度は、周辺光源の位置、スクリーンの向き、及びスクリーンに対するプロジェクタの相対位置等の要因を考慮して特定の用途に従って変更が可能である。

スクリーンの表面特徴部の１つの例示的な幾何学的形状は、エンボス、フォトリソグラフィ、化学的エッチング若しくはレーザエッチング、又は当業者が思い付く他の方法で作成される凹凸の配列である。表面特徴部上の反射のパターンが、独自のマイクロリフレクタ配列を形成する。一般に、特徴部の表面の反射部分は、プロジェクタによって照明される部分である。したがって、特徴部の表面の反射部分の特定の部分に衝突しないプロジェクタからの光は、周辺光が観賞者に向けられないようにするために吸光される。

したがって、例示的な一技法は吸収表面で開始され、スクリーン表面に対して視射角で真空金属堆積を使用して、各特徴部の表面の制限された部分上に反射表面を作成する。所与の堆積角度で、各特徴部の幾何学的形状は特徴部の表面の一部を堆積から隠し、その隠された部分の光吸収性が残る。アルミニウム又は高反射率を示す他の任意の材料を利用して、反射を実現することができる。スクリーンの高さ及び幅にわたって真空堆積角度を変えることによって、所望のパターンの反射を実現することができる。このような独自の反射表面配列の組み合わせられた効果は、１つの角度セットでプロジェクタからの光を反射しながら、その一方でその角度セット外からの周辺光を吸収し、それによって、知覚コントラスト比を向上させることである。

投射スクリーンの実施形態は、複数の特徴部でテクスチャード加工される基体を含む。これらの特徴部は、概して均一な幾何学的形状の特徴部であってもよく、又は不規則形状若しくはランダム形状であってもよく、又は一貫した形状であるがランダムな向きであってもよい。これらの特徴部は、表面からの突起であってもよく、又は表面の窪みであってもよい。表面配列を形成するように、材料層を特徴部のそれぞれの表面の一部に選択的に堆積させてもよく、又は特徴部のそれぞれの表面の一部から選択的に除去してもよい。これらの表面は、いくつかの角度で入射する光をおおかた反射し、他の角度で入射する光をおおかた吸収する。基体自体は、剛性又は可撓性としてもよく、平坦にしても又は湾曲させてもよい。特徴部は基体の表面にわたって連続していなくてもよく、これによって、反射される画像光内の知覚可能なラインを低減又は除去することができる。

他の実施形態では、投射スクリーンは、観賞者に向けての反射を強化せずに周辺光の反射又は吸収を提供することができる。すなわち、非吸収部分は、付加的にコーティング又は堆積されていない基体の通常の表面であることができる。他の実施形態では、投射スクリーンは、周辺光の吸収又は反射を強化してスクリーンから観賞者に反射される周辺光を低減せずに、プロジェクタ光を観賞者に向かって反射するように角度が付けられた表面を提供することができる。しかし、知覚コントラスト比を最大にするために、スクリーンの表面特徴部の、観賞者に向けて反射されることが望ましい投射光に面する部分は反射性であるのに対して、通常、スクリーンの横からであれ、上からであれ、又は下からであれ、投射光以外の方向から、例えば窓、天光、ドア等からの周辺光に面するその他の部分は吸収性である。

特徴部の幾何学的形状及び材料の堆積角度は、周辺光、スクリーン、及びプロジェクタ位置等の用途に特定の事項に従って変更が可能である。１つの特定の幾何学的形状は凹凸の配列を含む。特徴部は、エンボス又は他の技法で作成することができる。一実施形態では、特徴部上の反射パターンはマイクロリフレクタ配列を形成することができる。一般に、特徴部表面の反射部分は、プロジェクタによって照明される部分である。プロジェクタからの光が面の特定の部分に衝突しない場合、それは吸光性に構成される。

例えば、一実施形態では、スクリーン基体は吸光材料で形成され、反射層が表面特徴部のプロジェクタに面する部分に選択的に堆積される。

別の実施形態では、スクリーン基体は光反射材料で形成され、吸光材料の層が、表面特徴部の、周辺光源に向かって面することになる部分に選択的に堆積される。別記すれば、吸光材料の層が、プロジェクタに面しない表面特徴部の部分に選択的に堆積される。別の実施形態では、吸光材料の層が、スクリーン基体の表面特徴部の、周辺光源に向かって面することになる部分に選択的に堆積され、反射層が表面特徴部の、プロジェクタに面する部分に選択的に堆積される。

別の実施形態では、表面層、例えば吸光層又は光反射層が選択的に除去されて、それぞれ、基体の光反射部分すなわち下層が露出されるか、又は基体の吸光部分すなわち下層が露出される。

別の実施形態では、吸光材料で形成される基体は、真空中において視射角で堆積される金属を有して、各特徴部の表面の限られた部分に反射表面を作成する。所与の堆積角度で、各特徴部の幾何学的形状は特徴部の表面の一部を堆積から隠し、その部分の光吸収性を残す。反射エリアと吸収エリアとの比は特定の表面の幾何学的特徴部に応じて約２０／８０、約４０／６０、約５０／５０、約６０／４０、又は約８０／２０であることができる。例えば、表面特徴部がランダムに離間されるが、表面特徴部の平均高さと概ね同じ平均空間分布を有する場合、反射エリアと吸収エリアとの比は約５０／５０である。

アルミニウム又は高反射率を示す他の任意の材料を利用して、反射を実現することができる。スクリーンの高さ及び幅にわたって堆積角度を変えることによって、所望のパターンの反射を実現することができる。このような反射表面配列の効果は、プロジェクタからの光を反射しながら、同じ角度からではない周辺光を吸収し、それによってスクリーン性能を強化することである。

特定の実施形態の詳細をさらに説明するが、これは、特許請求する主な対象のための例を意図するにすぎない。特に、正面ビュースクリーン及び背面ビュースクリーンの例示的な実施形態並びにいくつかの例示的な製造方法が提示される。他の実施形態も存在し、開示される特定の実施形態は、特許請求される本発明を記載し、当業者が本発明を実施することができるようにすることを意図するにすぎない。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によって制限だけされて、これらの特定の実施形態だけではない。

[正面ビュー実施形態]
図１Ａは、プロジェクタ光３０をスクリーン上に向けるプロジェクタ４０を備える投射システムで使用可能な投射スクリーン１０の一実施形態を示す。スクリーン１０は、テクスチャード加工の表面１４を有する基体１２を備える。一実施形態では、基体１２の正面向きの表面は、概して均一に離間される複数の概して均一の特徴部１６でテクスチャード加工される。特徴部１６の幾何学的形状は、様々な可能な幾何学的形状の代表である。プロファイル、高さ、及び側面の傾き等の特徴部の寸法は、表面反射パターン及び反射エリアと吸収エリアとの比に影響するように変更が可能である。代替的な特徴部の幾何学的形状は、用途の要件に従って異なる実施形態において利用され得る対称、非対称、又は不規則形状を含む。特徴部は、凸型半球若しくは円錐断面、凹型半球若しくは円錐断面、又は凸型円錐断面と凹型円錐断面の組み合わせを含むことができる。

例えば、基体１２は、黒色顔料、ＳｉＣ研磨紙等の粒子コーティング繊維、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡＬＮ）、若しくは窒化チタン（ＴｉＮ）等の高吸収率を有する薄膜コーティング吸収材、調整された誘発吸収材積層（厚さが高吸収率に向けて調整された誘電体／金属積層）、又は高吸収率を有する金属−セラミック複合材等の暗色吸光材料で製造することができる。

各特徴部１６は、プロジェクタ４０から離れた方向を向いている表面領域、例えば表面領域１８、及びプロジェクタに面する表面領域、例えば表面領域２０を有する。例示的な一実施形態では、プロジェクタに面する表面領域は、基体の表面の法線から、例えば、約５度〜約４５度の角度範囲内で傾斜することができるが、これは、スクリーンに対するプロジェクタの配置及び表面特徴部のサイズを含む様々な要因に応じて変更が可能である。プロジェクタに面する領域２０は、例えば、アルミニウムであることができる光反射層又はコーティング２２を使用して反射することができる。代替的に、基体の選択された領域に光反射性を実現する他の材料又は技法を利用してもよい。プロジェクタに面しない表面部分１８は、入射光を反射しない。

プロジェクタ４０から入射するプロジェクタ光３０は、プロジェクタに面する高反射性の領域２０で反射される。例えば、スクリーンの上又は横から非反射領域１８に入射する周辺光３２は、表面領域１８によって吸収され、且つ／又は弱く反射される。投射光は、反射層２２の配置によって周辺光よりも効率的に反射されることから、観賞者に反射される入射光の大半は投射光であり、周辺光は従来のスクリーンほどは黒レベルに影響しないため、知覚される画像コントラストが増大する。

[背面ビュー実施形態]
図１Ｂは、背面投射スクリーン５０の一実施形態を示す。スクリーンは透明基体５２を含む。基体５２は、アクリル系又はポリカーボネート等の半透明材料又は透明材料で製造される。基体の正面向き表面５４は、概して均一に離間される複数の概して均一の特徴部５６でテクスチャード加工される。図示の特徴部の幾何学的形状は、様々な可能な幾何学的形状の代表である。プロファイル、高さ、及び側面の傾き等の特徴部の寸法は、表面反射パターンに影響するように変更が可能である。代替的な幾何学的形状は、用途の要件に従って異なる実施形態において利用され得る対称、非対称、又は不規則形状を含む。

各特徴部５６は、プロジェクタから離れた方向を向いた表面領域５８、及びプロジェクタからの光を反射するように角度が付けられた表面領域６０を有する。角度が付けられた反射表面は、例えば、アルミニウム又は保護銀であることができる、例えば光反射層６２を使用して反射性を有する。プロジェクタに面しない表面部分は透明であり、周辺光を反射するよりもむしろ、観賞者から離れた方向に向けて透過する。

画像ソース４０からスクリーンに、基体５２の表面５１の背後から入射する投射光３０は基体を透過し、反射領域６２によって観賞者に向かって反射される。図１Ｂに示す方向で表面５４に入射する周辺光３２は、主に吸収されるか、周辺光源に向けて反射して戻されるか、又は透明部分を透過し、観賞者に反射されない。これに加えて、又はこれに代えて、周辺光からのあらゆる表面反射を観賞者以外の方向、例えば再び周辺光源に向けることができる。

一実施形態では、基体は透明材料であり、表面の部分が反射状態に変えられる。別の実施形態では、基体表面は光反射材料であることができ、プロジェクタ４０に面しないその表面の部分が、エッチング又は他の手段によって透明にされる。

図１Ｃは、背面ビュースクリーン１００の別の実施形態を示す。この実施形態では、スクリーン１００は、テクスチャコーティング１０４が塗布された正面表面を有する透明材料の基体１０２を備える。コーティング１０４は、コーティングを透過する光を拡散させる拡散コーティングであることができる。コーティング１０４はテクスチャード加工された表面を有し、このテクスチャード加工された表面上に、吸収要素１０６が周辺光源に面する方向に塗布される。スクリーンの背後にあるソースからの画像光は、スクリーンを透過して観賞者まで届くのに対して、周辺光源からの周辺光は、観賞者に反射されずに吸収要素１０６によってほぼ吸収される。画像ソースは、例えば、プロジェクタ、ライトボックス固定ディスプレイ、又はＬＣＤであることができる。

黒色顔料又は薄膜コーティング吸収材等の様々な吸光材料を吸光表面として利用することができる。

特徴部は、エンボス加工によって基体に形成することができる。代替的に、基体に特徴部を形成する他の技法を利用してもよい。基体に特徴部を形成する代替的な方法は、ホットスタンプローリング及びマイクロマシニングを含む。

正面ビュースクリーン又は背面ビュースクリーンの代替的な実施形態は、例えば、暗色基体上の暗色ガラスビーズ、基体表面上の不規則形状粒子、適切な模様を有する織物材料、マイクロポストを有する基体、及び固有の表面構造を有する布様材料を含む。スクリーンが織物材料から製造される実施形態では、材料は、織物材料の他に追加の特徴部又は粒子を有してもよく、又は有しなくてもよい。織物材料は３次元表面プロファイルを有することができる。織物材料の表面に被着される粒子等の追加される特徴部は、応答のランダム性を強化する傾向を有することができる。織物材料の糸には、表面の「特徴部」であるとみなされる材料の模様を有する反射材料又は吸収材料でコーティングすることができる。スクリーンを製造することができるさらなる例示的な材料は、約３ｍｉｌ〜１２ｍｉｌの例示的な厚さのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む。可撓性スクリーンの場合、基体のさらなる例示的な材料は、ＰＶＣ／織物／ＰＶＣを有する３層材料を含むことができ、例示的な織物はガラス繊維布である。３層材料の例示的な厚さ範囲は、８ｍｉｌ〜３０ｍｉｌ又は１０ｍｉｌ〜１５ｍｉｌである。

[例示的な製造方法]
正面ビュースクリーン又は背面ビュースクリーンを製造する１つの方法は、テクスチャード加工される表面を有する基体を提供すること、及び低角度堆積によって表面をコーティングすることを含む。基体は、テクスチャード加工金属表面又は白色表面等の高反射性を有することができる。この場合、低角度堆積は、暗色塗装吸収材又は薄膜吸収材等の低反射性を提供することができる。代替的な実施形態では、基体は良好な吸光材であることができ、低角度堆積は、白色の塗料コーティング又は金属コーティング等の高反射堆積であることができる。スクリーンの一実施形態は、アルミニウムを低角度でテクスチャード加工された表面基体に蒸着させることによって製造することができる。代替的に、低コストでエンボス加工された基体を、周期的構造、ランダム構造、又は疑似ランダム構造を有するテクスチャード加工された表面基体として利用することができる。

冒頭のテクスチャード加工された基体の他の様々な実施形態は、マイクロマシン加工された基体若しくはマイクロエンボス加工された基体、エンボス加工されたプラスチック、紙の表面、若しくは布の表面、又はガラスビーズ付き表面を含む。これらの表面は、周期的構造、ランダム構造、又は疑似ランダム構造を含むこともできる。低角度堆積の様々な実施形態は、高真空蒸着及び真空堆積を含む。堆積の特定の１つ又は複数の堆積角度は、用途及び基体表面の幾何学的形状によって決まり得る。低角度堆積の１つの例示的な角度範囲は、基体の表面から測定して５度〜４５度の範囲を含む。反射材料を堆積させる場合、反射表面角度は、プロジェクタ光の入射角と観賞者の視角との間であることができる。堆積角度は、いくつかの実施形態では、例えば、上部が平坦な特徴部を含む表面特徴部の製造技法及び形状に応じて４５度よりも大きくてもよく、例えば９０度であってもよい。

特定の実施形態では、特徴部サイズは、回折及び干渉の影響を回避するのに十分大きく、且つ人間の目へのピクシレーション又は火花を回避するのに十分小さなサイズであることができる。１つの例示的な範囲は、約７５ミクロン〜１５０ミクロン幅であり、且つ観賞距離、プロジェクタ位置、周辺位置、及び所望の周辺光阻止特性に応じて妥当な高さのものである。別の例示的な範囲は４ミクロン〜２０ミクロンである。さらに別の例示的な特徴部サイズの範囲は、約７５ミクロン〜５００ミクロン又はそれ以上である。他の実施形態は、例えば、スクリーンからの観賞距離が比較的長い場合、より大きな規模の特徴部を使用することができる。

図２は、投射スクリーンとして使用されるテクスチャード加工される基体１２の一実施形態の等角図である。基体１２の正面向き表面は、概して均一に離間された複数の概して均一の特徴部１６でテクスチャード加工される。特徴部１６は、ピットすなわち窪み１７で隔てられる実質的に凸型の半球表面部分（隠線で示される）を含む。一実施形態では、基体１２は吸光材料で形成され、金属が真空中で基体１２に視射角で堆積されて、各特徴部１６の表面の限られた部分上に反射表面を作成する。所与の堆積角度で、各特徴部１６の幾何学的形状は特徴部の表面の部分を堆積から隠し、その部分の吸光性を残す。

図３は、アルミニウムが水平表面から低い視射角で堆積された黒色不規則形状粒子が埋め込まれた基体の一実施形態の走査型電子顕微鏡像からの図である。この実施形態の基体は、粗くランダムなテクスチャード加工された表面、すなわち粗い表面を有する。暗色領域は基体のコーティングされていない部分であり、より明るい領域は、基体のコーティング（すなわちアルミニウムでコーティングされた）部分である。

図４は、材料層を低角度でテクスチャード加工される基体１０に堆積させる１つの例示的な蒸着システム２００を示し、この堆積は、例えば基体１０の一般平面に対して垂直未満の視射角でされ、又は通常はプロジェクタ光の基体表面への入射角度に類似する低い角度でされるがこれに制限されない。システムは堆積材料ソース２１０を含む。堆積材料粒子のストリームが、基体の表面に向けられ支持されるバッフル２３０の開口部２３２を通じて方向付けられるため、粒子が基体に対して概して低い、例えば５度〜４５度の入射角度Ａを有する。一実施形態では、バッフルの開口部は、角度範囲の制限された粒子のストリーム２４０を提供して、いくらか平行にさせるように機能する。バッフル２３０が基体への実際の堆積角度範囲、ひいては各特徴部の表面のいずれの部分が反射材料でコーティングされるかを決めることができることが分かる。特徴部の表面のいくつかの部分は、他の特徴部によって堆積から隠されることができる。

図５及び図６は、テクスチャード加工の基体１０’に低角度で材料層を堆積させる方法及びシステム３５０の別の概略的な実施形態を示す。この実施形態での基体１０’は、ロール３５２上に形成される可撓性基体である。基体ロールの一端部は、巻き取りローラ３５４に固定され、基体１０’の表面を堆積材料ストリームに通して進められるようにする。コーティング層が堆積プロセスを通じて被着された後、基体ロールを所与のスクリーン用途に適したサイズの長さ／幅に切断することができる。

システム３５０は、ロッドの形であることができる堆積材料ソース３６０を含む。堆積すべき層が、例えばアルミニウム層の場合、ソース３６０はアルミニウムロッドであることができる。

この特定の実施形態では、システム３５０は、ソース材料ターゲット３６０に相対して動的に移動するバッフルシステム３７０を備える。バッフルシステム３７０の一実施形態は、湾曲バッフル部分３７２、及びエッジ３７６で終端するほぼ平坦なバッフル部分３７４を含む。直立バッフルフィン部分３７５が平坦部分３７４から上方に延び、方位角方向での基体への堆積入射角度の制御を提供する。フィンを共に近づけて配置することによって、方位角方向がより厳密に制御される。法線方向に近い角度での粒子ストリームは、フィン部分間を通過し、フィン部分に衝突する粒子ストリームはブロックされる。

平坦部分３７４の長さは、堆積仰角範囲を制御するようにバッフルエッジ３７６を位置決めするように選択することができる。粒子ストリームは、図６では３６２として示され、堆積プロセスを受けている基体の平面に対して様々な入射角度の粒子ストリーム３６２−１、・・・、３６２−６を含む。ストリームの範囲は、浅いストリーム（ストリーム３６２−６）からよりダイレクトなストリーム３６２−１までである。ソース３６０とエッジ３７６との間の平坦部分３７４の長さに応じて、粒子ストリームのうちの１つ又は複数をバッフルによってブロックすることができる。図６の例では、バッフルは、比較的浅い角度のストリーム（３６２−５及び３６２−６）が、バッフルがストリーム３６２−１、・・・、３６２−４をブロックした状態で基体１０’と交差するように設計及び位置決めされる。

バッフル３７０は、バッフルを軸３７８に沿って移動させて、静止した堆積ソース３６０に対して位置を変化させるシャトル装置上に位置決めすることができる。こうして、この技法は堆積入射角度を変化させることができる。

ターゲット３６０上のソース材料は、真空堆積、蒸着、又はスパッタリングの分野で既知のように真空中でスパッタリング又は蒸着される。ソース材料ストリーム３６２は、バッフル構造３７５及び３７６で遮断されるか、又は基体上の特徴部に視射角で衝突するまで線形に移動する。ソース材料が、ソースターゲットからバッフルのエッジ３７６の軌道よりも大きな角度で基体特徴部に衝突しないことが分かる。垂直フィンの幾何学的形状及び配置が、特徴部表面の異なる部分上へのソース材料堆積の程度を支配する。基体がバッフルを通過して巻かれている間に、ソース材料ターゲットに対するバッフル位置を変更することによって、堆積角度を、プロジェクタからの光がスクリーンに衝突する１つ又は複数の角度に対応するようにスクリーンの底部から上部に変化させることができる。

特徴部表面の選択された領域を吸収性から反射性に変える代替的な方法は、以下を含む。すなわち、基体のすべての特徴部を、例えばハロゲン化銀乳剤等の吸光性又は光反射性いずれかの感光材料で完全にコーティングすることができる。次に、スクリーン表面が、点放射源に露出されるか、すなわち、放射状露出、又は線形放射源に露出される、すなわち、線形露出か、又は感光材料を逆の状態に永久的に変える放射ビームを走査する。代替的に、コーティング材料は感熱性であることができる。表面特徴部を吸光性から光反射性に変える追加の方法は、視射角で噴射材料を使用することである。これは走査様式で行うことができる。追加の方法は、特徴部の表面を吸光性から光反射性に機械的に変えることである。これらの機械的な方法は研磨及び切断を含む。表面を変更する追加の方法は、エッチング、電気化学、光化学、又は静電等の化学を含む。別の方法は、基体を感光性吸収材料でコーティングし、感光性吸光材料を視射角で露出させて、露出された面を反射性にさせて、露出面上に反射エリアのセットを作成する。代替的に、基体は、感光性反射材料でコーティングし、感光性反射材料を視射角で露出させて、露出面を暗化させ、露出面上に吸収エリアのセットを作成する。別の方法は、電子写真プロセス、電気化学プロセス、又はこれらの両方の組み合わせを使用して、画像光源に面する第１の角度セットに向けられた吸光性基体の特定の面に光反射材料を堆積させて、反射エリアのセットを作成することを含む。代替的に、方法は、電子写真プロセス、電気化学プロセス、又はこれらの両方の組み合わせのいずれかを使用して、第１の角度セット以外に向けられた光反射性基体の特定の面に吸光材料を堆積させて、吸収性エリアのセットを作成することを含むことができる。

スクリーンは、可視光ではなく、又は可視光に加えて不可視プロジェクタ光及び／又は不可視周辺光に使用することができる。例えば、用途によっては、紫外線光又は赤外線光のスクリーンコントラストを増大するように設計されるものもある。

図７は、吸収性要素又は反射性要素４２０を、特徴部を有する基体４１０の露出表面上に噴射する方法を概略的に示す。噴射ノズル４０２がコーティング槽４０４に接続され、コーティング流体又はコーティング粒子を低角度で基体に噴射するように位置決めされる。噴射ノズルは、流体又は粒子を低角度で放射する角ノズルであることができる。噴射ノズルは、例示としてのみ、流体圧力下で動作することができる。他の実施形態は、コーティング材料を噴出する他の機構を使用することができる。基体４１０は、図７に示す方向で噴射ノズルを通って移動することができ、シート又はロールの形態であることができる。

図８は、スクリーン基体４３０の別の実施形態を示し、ここでは、吸光材料の第１の層４４０が、周辺光源に面することになるスクリーン基体の表面特徴部４３２の部分に選択的に堆積され、反射材料の第２の層４４２が、プロジェクタに面する表面特徴部の部分に選択的に堆積される。反射材料が最初に堆積され、吸光材料が次に堆積されるように、第１の層及び第２の層の配置順は逆であってもよい。

[周辺光阻止投射スクリーンの実施形態]
図９は、本発明の一実施形態による周辺光阻止投射スクリーンの部分５００の正面図を示す図である。図１０は、本発明の一実施形態による図９に示す投射スクリーン部分５００の側面図を示す図である。スクリーン部分５００は、プロジェクタに面する方向からプロジェクタ光を受け、スクリーンに入射した周辺光を吸収するか又は観賞者から離れる方向に向けながら、受けたプロジェクタ光を観賞者に向けて反射するように構成される。スクリーン部分５００は、複数の特徴部５０４及び複数の窪みすなわちキャビティ５０６を備える基体５０２を含む。特徴部５０４のそれぞれは、プロジェクタに面する方向に向けられた反射表面５０８を備える。反射表面５０８のそれぞれは、５１０に示すように第１の方向に（すなわち、水平Ｘ軸に沿って）湾曲して、所望の水平視角を提供する。反射表面５０８のぞれぞれは、５１２に示すように第２の方向に（すなわち、垂直Ｙ軸に沿って）湾曲して、所望の垂直視角を提供する。図９に示す実施形態では、特徴部５０４のそれぞれは、底面５１４及び反射表面５０８を有するアーチ状又は弓状の円錐曲線部である。反射表面５０８は、円錐曲線部の底面５１４から先端５１６に延在する。一実施形態では、特徴部５０４のそれぞれの底面５１４は、投射スクリーンの平面（すなわち、図９の用紙平面）にほぼ垂直な向きの吸収表面である。

図示の実施形態では、複数の特徴部５０４及び複数の窪み５０６は、基体５０２の表面にわたって二次元において均一に位置決めされる。複数の特徴部５０４は、基体５０２の表面にわたって連続せず、複数の窪み５０６によって互いに隔てられる。一実施形態では、窪み５０６は吸収性窪みであり、窪み５０６のそれぞれは複数の吸光表面５１８を備える。図９及び図１０に示す実施形態では、窪み５０６のそれぞれは３つの吸光表面５１８を備え、吸収性窪み５０６のそれぞれは概してピラミッド形である。図示の実施形態では、吸光表面５１８のそれぞれは平坦であるか、又はほぼ平坦であり、概して三角形である。図示の実施形態では、特徴部５０４及び窪み５０６はそれぞれ、六角格子上に位置決めされてモアレ効果を最小化する。

一実施形態では、基体５０２は、エンボス加工されて特徴部５０４及び窪み５０６を形成する吸光性プラスチック膜（例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））であり、反射表面５０８は、光反射材料（例えば、アルミニウム）を視射角で基体５０２に堆積させることによって形成される。図９に示す実施形態では、光反射材料はＹ方向での視射角で堆積される。窪み５０６は、堆積中に特徴部５０４の影になるため、反射材料は窪み５０６又は基体５０４の底面５１４には堆積されず、窪み５０６及び底面５１４は吸光性のまま残る。

特定の実施形態では、特徴部５０４のサイズは、回折及び干渉の影響を回避するのに十分大きく、且つ人間の目へのピクセレーション又は輝きを回避するのに十分小さい。特徴部５０４は、一実施形態では、投射スクリーンが粒状に見えないように十分に小さい。特徴部５０４の適切なサイズは、スクリーンサイズ、観賞距離、プロジェクタ位置、及び周辺位置を含む特定のプロジェクタシステム実施態様に応じて様々であり得る。一実施形態では、特徴部５０４は、約７５ミクロン〜５００ミクロンの範囲の平均特徴部長さ及び幅を有する。さらに別の例示的な特徴部サイズの範囲は、約２５ミクロン〜５００ミクロン又はそれ以上である。会議室設定では、２００〜３００ミクロン以下の特徴部サイズが許容可能に見える。より大きなスクリーンほど、より大きな特徴部を許容可能であることができる。

図１１は、本発明の一実施形態による図９及び図１０に示すような基体特徴部を有する投射スクリーン６００を示す図である。投射スクリーン６００は、プロジェクタ光３０をスクリーン６００に向けるプロジェクタ４０を含む投射システムに使用されるように構成される。一実施形態では、投射スクリーン６００は、投射スクリーン６００の正面表面全体にわたって図９及び図１０に示す同じパターンの特徴部５０４及び窪み５０６を備える。１つの特徴部５０４を図１１に拡大して示して、一実施形態による表面パターンの向きを示す。

プロジェクタ４０から入射するプロジェクタ光３０は、特徴部５０４の湾曲した反射表面５０８（図９及び図１０）によって反射される。反射された光３６は、スクリーン６００から観賞者に向けて外側に向けられる。特徴部５０４の吸収性窪み５０６又は吸収性底面５１４に入射した周辺光３２（例えば、スクリーン６００の上又は横からの周辺光）は、吸収性窪み５０６又は吸収性底面５１４によって吸収され、且つ／又は弱く反射される。投射光は、特徴部５０４及び窪み５０６の設計によって周辺光よりも効率的に反射されることから、観賞者に反射される入射光の大半が投射光であり、周辺光は従来のスクリーンほどは黒色レベルに影響しないため、知覚される画像コントラストが増大する。

スクリーン６００は、関連付けられる水平視角６０２（Ｘ−Ｚ平面内）及び垂直視角６０４（Ｙ−Ｚ平面内）を有する。本発明の一実施形態による視角は、明度又はコントラストが最大の５０％未満に低下する角度として定義される。視角６０２及び６０４は、スクリーン６００の視錐体を画定する。水平軸（すなわち、Ｘ軸）及び垂直軸（すなわち、Ｙ軸）の両方において特徴部５０４及び窪み５０６の表面の幾何学的形状を適宜選択することによって、水平視角６０２及び垂直視角６０４並びにスクリーン６００の全体明度を独立して調整することができる。一実施形態では、投射スクリーン６００の特徴部５０４及び窪み５０６は、表面から反射される周辺光と投射光とのコントラスト比を最大化するように設計される。視錐体を調整することによって、光がどこに行くかを管理することができ、それによって、より明るいスクリーンにすることができる。スクリーン６００の表面の幾何学的形状を制御することによって、既知の特性を有する信頼性の高い明るいスクリーンを保証することができる。

図９及び図１０に示すように、特徴部５０４の光反射表面５０８は、矢印５１０で示すように水平軸（すなわち、Ｘ軸）及び矢印５１２で示すように垂直軸（すなわち、Ｙ軸）の両方において湾曲する。水平軸及び垂直軸での曲率の程度は、所望の視錐体の形状によって決まる。垂直軸での表面５０８の傾きは、スクリーン６００に対するプロジェクタ４０の位置によって決まる。窪み５０６を画定する吸光表面５１８は、一実施形態では、これらの表面から反射された光が観賞者に届かないようにするために、概して急（例えば、スクリーン６００の平面に対して垂直に近い）である。

特徴部５０４の形状は、スクリーン６００が設計される特定の用途に応じて様々である。例えば、短距離投射プロジェクタ（例えば、スクリーン６００の底部の約１〜２フィート下、且つスクリーンから背後に約１２〜１４インチ離れて位置決めされるプロジェクタ）用に設計されるスクリーン６００の場合、反射表面５０８はプロジェクタに面するように下向きに向けられ、垂直軸での表面５０８の傾きは比較的大きくなる。卓上プロジェクタ（例えば、スクリーン６００の底部とほぼ同一平面上に、且つスクリーンから背後に約６〜１０フィート離れて卓上に位置決めされるプロジェクタ）用に設計されるスクリーン６００の場合、反射表面５０８はプロジェクタに面するように下向きに向けられ、垂直軸での表面５０８の傾きは比較的小さくなる（すなわち、表面５０８は、短距離投射プロジェクタ用に設計されるスクリーンよりも垂直軸において平坦になる）。天井取り付けプロジェクタ（例えば、スクリーン６００の上、且つスクリーンから背後に約６〜８フィート離れて位置決めされるプロジェクタ）用に設計されるスクリーン６００の場合、反射表面５０８はプロジェクタに面して上向きに向けられ、垂直軸での表面５０８の傾きは比較的小さくなる（すなわち、表面５０８は、短距離投射プロジェクタ用に設計されるスクリーンよりも垂直軸において平坦になる）。

一実施形態による投射スクリーン６００は、優れた周辺光阻止、広い視角を提供し、製造が比較的安価である。本発明の一形態では、いくつかの従来の周辺光阻止スクリーンと異なり、投射スクリーン６００は短距離投射プロジェクタに適合する。本発明の実施形態は、従来の投射スクリーンに対する改良を提供する。従来の手法の一例は、細溝が付けられ、細溝の下面で光を反射し、細溝の上面に落ちる光を吸収する表面形状を含む投射スクリーンである。この細溝表面形状は、本発明の実施形態において使用される湾曲反射表面と異なり、面のそれぞれが平坦であるため、結果として視錐体がかなり制限される。さらに、この従来の設計を使用して水平軸において光を管理する試みは行われていない。従来の手法の第２の例は、個々に向きを有するミラーの配列で構成される表面形状を有する投射スクリーンである。この従来の手法は構成の柔軟性の欠如という欠点を有し、これらのスクリーンは製造が難しい。従来の手法の第３の例は、レンズ配列を反射背景にわたって利用して、投射光を観賞者に向ける投射スクリーンである。これらのスクリーンはひどく制限された視錐体を有し、比較的高価である傾向を有し、短距離投射システムに適さない。

図１２は、本発明の一実施形態による投射スクリーン６００を作成する方法７００を示すフローチャートである。７０２において、複数の特徴部５０４が吸収性基体５０２上に形成される（図９及び図１０）。一実施形態では、７０２において形成される特徴部５０４のそれぞれは、第１の方向５１０に湾曲して所望の水平視角６０２を提供すると共に、第２の方向５１２に湾曲して所望の垂直視角６０４を提供する第１の表面５０８を備える。７０４において、複数の吸収性窪み５０６が基体５０２に形成され、複数の特徴部５０４の間に位置決めされる。７０６において、反射材料が特徴部５０４のそれぞれの第１の表面５０８に堆積される。

図１３は、本発明の一実施形態による画像ソース４０から画像光３０を受ける投射スクリーン６００を使用する方法８００を示すフローチャートである。８０２において、複数の特徴部５０４を有する基体５０２が提供される。特徴部５０４のそれぞれは反射表面５０８を備える。反射表面５０８のそれぞれは、第１の方向５１０に湾曲して所望の水平視角６０２を提供すると共に、第２の方向５１２に湾曲して所望の垂直視角６０４を提供する。８０４において、画像ソース４０は、反射表面５０８の形状及び向きに対応する位置に位置決めされる。８０６において、画像ソースからの画像光が、特徴部５０４の反射表面５０８に向けられる。

上記は特定の実施形態の説明及び例示であるが、対象の範囲及び精神から逸脱することなく、当業者によって様々な修正及び変更を行うことが可能である。

反射性になるように材料が選択的に追加されたテクスチャード加工された表面を有する前面投射スクリーンの一実施形態の概略側面図である。 反射性になるように材料が選択的に追加されたテクスチャード加工された表面を有する透明基体を有する背面投射スクリーンの一実施形態の概略側面図である。 背面投射スクリーン又はＬＣＤディスプレイの別の実施形態を示す図である。 テクスチャード加工された基体の一実施形態の等角図である。 低角度堆積が実行された基体の一実施形態の写真図である。 基体上に物質を低角度堆積させる堆積システムの一実施形態を概略的に示す図である。 基体上に物質を低角度堆積させる堆積システムの別の実施形態を概略的に示す図である。 基体上に物質を低角度堆積させる堆積システムの別の実施形態を概略的に示す図である。 特徴部を有する基体の露出表面上に吸収性又は反射性の要素を噴射する方法を概略的に示す図である。 第１の吸光材料層がスクリーン基体の表面特徴部の周辺光源に面する部分に選択的に堆積され、第２の反射材料層が表面特徴部のプロジェクタに面する部分に選択的に堆積されるスクリーン基体の別の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態による周辺光阻止投射スクリーンの部分の正面図を示す図である。 本発明の一実施形態による図９に示す投射スクリーン部分の側面図を示す図である。 本発明の一実施形態による図９及び図１０に示すような基体特徴部を有する投射スクリーンを示す図である。 本発明の一実施形態による投射スクリーンを作成する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による画像ソースから画像光を受ける投射スクリーンを使用する方法を示すフローチャートである。

Claims (10)

1. プロジェクタに面する方向からプロジェクタ光（３０）を受ける投射スクリーン（６００）であって、
   それぞれが前記プロジェクタに面する方向を向いている反射表面（５０４）を含む複数の特徴部（５０４）を有する基体（５０２）であって、前記反射表面のそれぞれは、第１の方向（５１０）に湾曲して所望の水平視角を提供すると共に、第２の方向（５０４）に湾曲して所望の垂直視角を提供する基体（５０２）を備えることを特徴とする投射スクリーン。
2. 前記特徴部のそれぞれは、底面（５１４）及び前記反射表面を有するアーチ状円錐曲線部であり、
   前記反射表面は前記底面から前記円錐曲線部の先端（５１６）に延在することを特徴とする請求項１に記載の投射スクリーン。
3. 前記特徴部のそれぞれの前記底面は、前記投射スクリーンの平面に対して実質的に垂直の向きを有する吸収表面であることを特徴とする請求項２に記載の投射スクリーン。
4. 前記基体内に形成される複数の吸収性窪み（５０６）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の投射スクリーン。
5. 前記吸収性窪みのそれぞれは複数の吸光表面（５１８）を備え、
   前記複数の特徴部は前記複数の吸収性窪みによって互いに隔てられ、
   前記複数の特徴部及び前記複数の窪みは前記基体の表面にわたって二次元において均一に位置決めされることを特徴とする請求項４に記載の投射スクリーン。
6. 前記吸収性窪みのそれぞれは概してピラミッド形であることを特徴とする請求項５に記載の投射スクリーン。
7. 前記複数の特徴部は六角格子上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の投射スクリーン。
8. 前記基体は吸光材料から製造され、前記反射表面は光反射材料を視射角で前記基体に堆積させることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の投射スクリーン。
9. 前記複数の特徴部は、約７５ミクロン〜５００ミクロンの範囲の平均特徴部長さ及び幅を有することを特徴とする請求項１に記載の投射スクリーン。
10. 投射スクリーン（６００）を作成する方法であって、
    吸収性基体（５０２）上に複数の特徴部（５０４）を形成することであって、各特徴部は、第１の方向（５１０）に湾曲して所望の水平視角を提供すると共に、第２の方向（５０４）に湾曲して所望の垂直視角を提供する第１の表面（５０４）を含む、形成することと、
    前記基体内に、前記複数の特徴部の間に位置決めされる複数の吸収性窪み（５０６）を形成することと、
    前記特徴部のそれぞれの前記第１の表面上に反射材料（７０６）を堆積させることとを含むことを特徴とする方法。

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