JP2013152288A - 反射スクリーン、映像表示システム - Google Patents
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Abstract
【課題】スクリーン面の外観を好適にし、画面上に表示される映像のコントラストの低下を抑制することができる反射スクリーン、映像表示システムを提供する。
【解決手段】反射スクリーン10は、レンズ面111a及び非レンズ面111bを備える単位レンズ111が一方の面に複数配列されてフレネルレンズを形成するフレネルレンズ層11と、前記フレネルレンズ層のレンズ面に形成され、光を反射する反射部12とを備え、前記単位レンズは、凸形状であり、前記単位レンズの配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向Yに平行な断面における断面形状が略三角形状であり、前記レンズ面及び前記非レンズ面は、前記単位レンズの略三角形状の頂部Tを挟んで前記配列方向において対向し、前記頂部は、前記単位レンズ間の谷底となる部分Vからの寸法Hが15μm以上であること、を特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】反射スクリーン10は、レンズ面111a及び非レンズ面111bを備える単位レンズ111が一方の面に複数配列されてフレネルレンズを形成するフレネルレンズ層11と、前記フレネルレンズ層のレンズ面に形成され、光を反射する反射部12とを備え、前記単位レンズは、凸形状であり、前記単位レンズの配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向Yに平行な断面における断面形状が略三角形状であり、前記レンズ面及び前記非レンズ面は、前記単位レンズの略三角形状の頂部Tを挟んで前記配列方向において対向し、前記頂部は、前記単位レンズ間の谷底となる部分Vからの寸法Hが15μm以上であること、を特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、単位レンズが複数配列されたフレネルレンズを備える反射スクリーン、映像表示システムに関するものである。
近年、短焦点型の映像投射装置によって投射された映像光を良好に表示するために、単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状を有するレンズ層に反射部を形成した反射スクリーン等が様々に開発されている(例えば、特許文献1)。
このような反射スクリーンは、レンズ層に複数の単位レンズが配列しており、単位レンズにレンズ面及び非レンズ面が形成されているが、フレネルレンズ形状の形成過程において、フレネルレンズ形状を形成する成形型(金型)に存在する微細なバリや加工跡によって、非レンズ面等に微細な凹凸形状が形成される場合があり、その凹凸形状に外光が反射することにより、反射スクリーンの外観不良を生じさせる問題となっていた。また、この場合において、外光は非レンズ面の凹凸形状に入射して迷光となって、画面上に表示される映像のコントラストを低下させる問題にもなっていた。
このような反射スクリーンは、レンズ層に複数の単位レンズが配列しており、単位レンズにレンズ面及び非レンズ面が形成されているが、フレネルレンズ形状の形成過程において、フレネルレンズ形状を形成する成形型(金型)に存在する微細なバリや加工跡によって、非レンズ面等に微細な凹凸形状が形成される場合があり、その凹凸形状に外光が反射することにより、反射スクリーンの外観不良を生じさせる問題となっていた。また、この場合において、外光は非レンズ面の凹凸形状に入射して迷光となって、画面上に表示される映像のコントラストを低下させる問題にもなっていた。
本発明の課題は、スクリーン面の外観を好適にし、画面上に表示される映像のコントラストの低下を抑制することができる反射スクリーン、映像表示システム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、本発明の実施形態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。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
第1の発明は、レンズ面(111a)及び非レンズ面(111b)を備える単位レンズ(111)が一方の面に複数配列されてフレネルレンズを形成するフレネルレンズ層(11)と、前記フレネルレンズ層のレンズ面に形成され、光を反射する反射部(12)とを備え、前記単位レンズは、凸形状であり、前記単位レンズの配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向(Y方向)に平行な断面における断面形状が略三角形状であり、前記レンズ面及び前記非レンズ面は、前記単位レンズの略三角形状の頂部(T)を挟んで前記配列方向において対向し、前記頂部から前記単位レンズ間の谷底となる部分(V)までの寸法(H)が15μm以上であること、を特徴とする反射スクリーン(10)である。
第2の発明は、第1の発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記単位レンズは、その配列方向において配列間隔(P)が変化していること、を特徴とする反射スクリーンである。
第3の発明は、第2の発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記単位レンズは、その配列間隔が前記フレネルレンズの光学的中心(F)から離れるにつれて狭くなること、を特徴とする反射スクリーンである。
第4の発明は、第1の発明から第3の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記頂部から前記単位レンズ間の谷底となる部分までの寸法は、一定であること、を特徴とする反射スクリーンである。
第5の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記フレネルレンズ層のフレネルレンズは、サーキュラーフレネルレンズ形状であること、を特徴とする反射スクリーンである。
第6の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ層のフレネルレンズは、リニアフレネルレンズ形状であること、を特徴とする反射スクリーンである。
第7の発明は、第1の発明から第6の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーン(10)と、前記反射スクリーンに映像光(L)を投射する映像源(30)と、を備える映像表示システム(1)である。
第2の発明は、第1の発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記単位レンズは、その配列方向において配列間隔(P)が変化していること、を特徴とする反射スクリーンである。
第3の発明は、第2の発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記単位レンズは、その配列間隔が前記フレネルレンズの光学的中心(F)から離れるにつれて狭くなること、を特徴とする反射スクリーンである。
第4の発明は、第1の発明から第3の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記頂部から前記単位レンズ間の谷底となる部分までの寸法は、一定であること、を特徴とする反射スクリーンである。
第5の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーン(10)において、前記フレネルレンズ層のフレネルレンズは、サーキュラーフレネルレンズ形状であること、を特徴とする反射スクリーンである。
第6の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ層のフレネルレンズは、リニアフレネルレンズ形状であること、を特徴とする反射スクリーンである。
第7の発明は、第1の発明から第6の発明までのいずれかの発明に記載の反射スクリーン(10)と、前記反射スクリーンに映像光(L)を投射する映像源(30)と、を備える映像表示システム(1)である。
本発明によれば、レンズ層の全体に形成される単位レンズの数を減少させることができ、成形時の金型のバリ等による非レンズ面に生じる凹凸形状による反射スクリーンの外観不良を抑制することができる。また、それに伴い、非レンズ面からの迷光によって、画面上に表示される映像のコントラストの低下も抑制することができる。
(第1実施形態)
以下、図面等を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。従って、各光線の入射角度等に関して、実際の角度とは異なる場合がある。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、レンズシートは、レンズフィルムとしてもよいし、レンズ板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
以下、図面等を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。従って、各光線の入射角度等に関して、実際の角度とは異なる場合がある。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、レンズシートは、レンズフィルムとしてもよいし、レンズ板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
図1は、第1実施形態の反射スクリーン10を備える映像表示システム1を示す図である。図1(a)は、この映像表示システム1の斜視図であり、図1(b)は、この映像表示システムの側面図である。
なお、実施形態及び図面では、観察者Oが反射スクリーン10に対向して位置した状態、すなわち反射スクリーン10の使用状態を基準に、左右方向X、奥行方向Y、鉛直方向Zとする。
なお、実施形態及び図面では、観察者Oが反射スクリーン10に対向して位置した状態、すなわち反射スクリーン10の使用状態を基準に、左右方向X、奥行方向Y、鉛直方向Zとする。
図1(a)に示すように、映像表示システム1は、反射スクリーン10、映像源30等を備える。本実施形態では、反射スクリーン10が映像源30から投影された映像光Lを反射して、その画面上に映像を表示する一般的な映像表示システムを例に挙げて説明するが、これに限られない。例えば、映像表示システム1は、映像光Lを映像源30から投射するフロントプロジェクションテレビシステム等としてもよいし、反射スクリーン10、映像源30、反射スクリーン10の観察画面上の位置を検出する位置検出部、パーソナルコンピュータ等を備えたインタラクティブボードシステムとしてもよい。
図1(b)に示すように、映像源30は、映像光Lを反射スクリーン10へ投影する映像投射装置であり、汎用のプロジェクタ等を用いることができる。映像源30は、反射スクリーン10の使用状態におけるスクリーンの画面よりも下側(Z2側)であって、奥行方向Yにおける位置が従来のプロジェクタに比べて大幅に近い位置から映像光Lを反射スクリーン10に投射することができる短焦点型の汎用プロジェクタである。
図1(b)に示すように、映像源30は、映像光Lを反射スクリーン10へ投影する映像投射装置であり、汎用のプロジェクタ等を用いることができる。映像源30は、反射スクリーン10の使用状態におけるスクリーンの画面よりも下側(Z2側)であって、奥行方向Yにおける位置が従来のプロジェクタに比べて大幅に近い位置から映像光Lを反射スクリーン10に投射することができる短焦点型の汎用プロジェクタである。
反射スクリーン10は、映像源30が投射した映像光Lを観察者O側(Y2側)へ向けて反射し、映像を表示する矩形状のスクリーンである。使用状態において、この反射スクリーン10の観察画面は平面状であり、Y2側から見て、長辺方向が左右方向Xに平行となる略矩形状である。
反射スクリーン10は、その背面(Y1側の面)に、平板状の支持板50が、粘着材等からなる不図示の接合層を介して設けられており、この支持板50により、その平面性を維持している。本実施形態の支持板50は、光透過性を有していない。
反射スクリーン10は、その背面(Y1側の面)に、平板状の支持板50が、粘着材等からなる不図示の接合層を介して設けられており、この支持板50により、その平面性を維持している。本実施形態の支持板50は、光透過性を有していない。
図2は、第1実施形態の反射スクリーン10の層構成を説明する図である。
図2(a)は、図1(a)のIa−Iaにおける断面図である。
図2(b)は、図2(a)の拡大図である。
図2(c)は、図2(b)のレンズ層11をサーキュラーフレネルレンズのある側から見た図である。
なお、図2では、理解を容易にするために、支持板50等を適宜省略し、図2(c)では、反射部12及び光吸収層13も省略している。さらに、図2(b)では、理解を容易にするために、単位レンズ111の配列ピッチP、角度αが一定であるように示しているが、実際には、図2(a)に示すように、配列ピッチP、角度αは、単位レンズ111の配列方向に沿って所定の角度範囲内、寸法範囲内でしだいに変化している。
図2(a)は、図1(a)のIa−Iaにおける断面図である。
図2(b)は、図2(a)の拡大図である。
図2(c)は、図2(b)のレンズ層11をサーキュラーフレネルレンズのある側から見た図である。
なお、図2では、理解を容易にするために、支持板50等を適宜省略し、図2(c)では、反射部12及び光吸収層13も省略している。さらに、図2(b)では、理解を容易にするために、単位レンズ111の配列ピッチP、角度αが一定であるように示しているが、実際には、図2(a)に示すように、配列ピッチP、角度αは、単位レンズ111の配列方向に沿って所定の角度範囲内、寸法範囲内でしだいに変化している。
図2(a)及び図2(b)に示すように、反射スクリーン10は、その観察者O側(Y2側)から順に、表面機能層15、基材層14、レンズ層11(フレネルレンズ層)、反射部12、光吸収層13等を備えている。本実施形態の反射スクリーン10は、例えば、画面サイズが対角80インチサイズである。
基材層14は、この反射スクリーン10の基材となる透明又は半透明のシート状の部材である。基材層14の観察者O側(Y2側)には、表面機能層15が一体に形成され、背面側(Y1側)には、レンズ層11が一体に形成されている。
この基材層14としては、例えば、厚さが100〜200μmであるPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂や、PC(ポリカーボネート)樹脂、MS(メチルメタクリレート・スチレン)樹脂、MBS(メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン)樹脂、アクリル系樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂等の樹脂製のシート状部材を用いることができる。
この基材層14としては、例えば、厚さが100〜200μmであるPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂や、PC(ポリカーボネート)樹脂、MS(メチルメタクリレート・スチレン)樹脂、MBS(メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン)樹脂、アクリル系樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂等の樹脂製のシート状部材を用いることができる。
また、基材層14は、所定の透過率とするために、グレー等の染料や顔料等を含有することにより着色が施されていてもよいし、視野角を広げるために、拡散材を含有していてもよいし、顔料及び拡散材等を含有する層としてもよい。さらに、基材層14は、単層ではなく、複数の層が一体に積層された形態としてもよく、例えば、上述のような拡散材を含有する層と着色された層等が一体に積層された形態としてもよい。
本実施形態の基材層14は、厚さ200μmのMBS樹脂製であり、拡散材を含有するシート状の部材(拡散シート)を用いている。
本実施形態の基材層14は、厚さ200μmのMBS樹脂製であり、拡散材を含有するシート状の部材(拡散シート)を用いている。
レンズ層11は、基材層14の背面側(Y1側)に設けられた光透過性を有する層である。レンズ層11は、その背面(Y1側の面)にサーキュラーフレネルレンズ形状が形成されている。
図2(c)に示すように、本実施形態のレンズ層11のサーキュラーフレネルレンズ形状は、反射スクリーン10の表示領域外に位置する点Fを中心としてスクリーン面に沿って複数の単位レンズ111が同心円状に隣接して配列されている。すなわち、レンズ層11のサーキュラーフレネルレンズ形状は、反射スクリーン10の表示領域外に位置する点Fを光学的中心(フレネルセンター)とする、いわゆるオフセット構造により形成される。
そのため、レンズ層11は、その背面側(Y1側)から見たときに、真円の円弧形状の単位レンズ111が複数配列されている。なお、レンズ層11は、これに限らず、例えば楕円等の円弧形状の単位レンズが複数配列されていてもよく、適宜選択してもよい。
図2(c)に示すように、本実施形態のレンズ層11のサーキュラーフレネルレンズ形状は、反射スクリーン10の表示領域外に位置する点Fを中心としてスクリーン面に沿って複数の単位レンズ111が同心円状に隣接して配列されている。すなわち、レンズ層11のサーキュラーフレネルレンズ形状は、反射スクリーン10の表示領域外に位置する点Fを光学的中心(フレネルセンター)とする、いわゆるオフセット構造により形成される。
そのため、レンズ層11は、その背面側(Y1側)から見たときに、真円の円弧形状の単位レンズ111が複数配列されている。なお、レンズ層11は、これに限らず、例えば楕円等の円弧形状の単位レンズが複数配列されていてもよく、適宜選択してもよい。
レンズ層11は、紫外線硬化型樹脂から形成されている。なお、レンズ層11は、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂から形成してもよい。
レンズ層11は、例えば、紫外線成形法等によって形成される。レンズ層11(単位レンズ111)を紫外線成形法によって形成することにより、形状精度が高い単位レンズ111を形成することができる。なお、レンズ層11の形成方法は、適宜自由に選択してよく、この限りではない。
レンズ層11は、例えば、紫外線成形法等によって形成される。レンズ層11(単位レンズ111)を紫外線成形法によって形成することにより、形状精度が高い単位レンズ111を形成することができる。なお、レンズ層11の形成方法は、適宜自由に選択してよく、この限りではない。
図2(a)及び図2(b)に示すように、単位レンズ111は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向(奥行方向Y)に平行な面(YZ平面)における断面形状が、三角形状である。また、単位レンズ111は、フレネルレンズ形状のレンズ面であるレンズ面111aと、非レンズ面111bとが、三角形状の頂部Tを挟んで単位レンズ111の配列方向において対向する。本実施形態の単位レンズ111は、レンズ層11の背面側(Y1側)に凸形状となる。ここで、スクリーン面とは、この反射スクリーン10において、スクリーン全体として見たときにおける、反射スクリーン10の平面方向となる面(XZ平面)を示すものであり、本明細書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。この反射スクリーン10のスクリーン面は、反射スクリーン10の観察画面に平行である。
単位レンズ111は、反射スクリーン10の使用状態において、レンズ面111aが非レンズ面111bよりも上側(Z1側)に位置する。
単位レンズ111は、図2(b)に示すように、レンズ面111aがスクリーン面に平行な面(XZ平面)となす角度がαであり、非レンズ面111bがスクリーン面に平行な面(XZ平面)となす角度がβ(β>α)である。
また、単位レンズ111は、その配列ピッチがPである。単位レンズ111は、図2(a)に示すように、フレネルレンズの光学的中心Fから離れるにつれて、その配列ピッチPが小さくなるように形成されている。
単位レンズ111は、図2(b)に示すように、レンズ面111aがスクリーン面に平行な面(XZ平面)となす角度がαであり、非レンズ面111bがスクリーン面に平行な面(XZ平面)となす角度がβ(β>α)である。
また、単位レンズ111は、その配列ピッチがPである。単位レンズ111は、図2(a)に示すように、フレネルレンズの光学的中心Fから離れるにつれて、その配列ピッチPが小さくなるように形成されている。
単位レンズ111は、レンズ高さHが一定である。ここで、レンズ高さHとは、反射スクリーン10の厚み方向における単位レンズ111の三角形状の頂点Tから各単位レンズ111間の谷部分Vとなる点までの寸法をいう。単位レンズ111のレンズ高さHは、15μm以上が好適である。レンズ高さHを15μm以上にすることで、配列ピッチPが大きくなり、レンズ層11の全体に形成される単位レンズ111の数を減少させることができ、単位レンズ111の形成も容易になる。
なお、単位レンズ111の配列ピッチPやレンズ高さH、角度α、角度βは、映像光を投影する映像源30(プロジェクタ)の画素(ピクセル)の大きさや、映像源30の映像光の投射角度(スクリーン面に対する映像光の入射角度)等に応じて、適宜変更可能である。
なお、単位レンズ111の配列ピッチPやレンズ高さH、角度α、角度βは、映像光を投影する映像源30(プロジェクタ)の画素(ピクセル)の大きさや、映像源30の映像光の投射角度(スクリーン面に対する映像光の入射角度)等に応じて、適宜変更可能である。
一例として、本実施形態の各単位レンズ111は、レンズ高さHが40μmで一定であり、単位レンズ111の角度αが7〜25°の範囲内で配列方向に沿って光学的中心Fに近づくにしたがって小さくなるように連続的に変化している。また、単位レンズ111の角度βは、90°である。これにより、単位レンズ111の配列ピッチPは、86〜326μmの範囲内で配列方向に沿って光学的中心Fから離れるしたがって狭くなるように連続的に変化する。
また、本実施形態の単位レンズ111(レンズ層11)は、ウレタンアクリレート樹脂製であり、その屈折率は、1.55である。
また、本実施形態の単位レンズ111(レンズ層11)は、ウレタンアクリレート樹脂製であり、その屈折率は、1.55である。
反射部12は、光を反射する作用を有し、レンズ層11の背面側(Y1側)のレンズ面111a上に少なくとも形成されている。反射部12は、光反射性材料、例えば、高い反射率を得ることができる銀やアルミニウムを蒸着させることによって形成される。反射部12は、例えば0.05〜0.15μmの膜厚で形成される。ここで、反射部12は、銀の蒸着であれば90〜95%、アルミニウムの蒸着であれば80〜90%の反射率を得ることができる。本実施形態では、反射部12は、銀ほどの反射率を有さないが、使用に十分な反射率を有し、銀よりも低コストであるアルミニウムの蒸着により形成される。
なお、反射部12は、明るい映像を表示するために、その反射率が40%以上とすることが好ましく、70%以上とすることがさらに好ましい。
なお、反射部12は、明るい映像を表示するために、その反射率が40%以上とすることが好ましく、70%以上とすることがさらに好ましい。
光吸収層13は、光を吸収する作用を有する層であり、レンズ層11の背面側(Y1側)に、レンズ面111a上の反射部12と、非レンズ面111bとを被覆するように形成される。この光吸収層13は、黒色等の暗色系の塗料、黒色等の暗色系のインキ、暗色系の顔料や染料、カーボン粒子等を含有する紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等により形成される。
本実施形態の光吸収層13は、図2(a)及び図2(b)に示すように、レンズ層11の単位レンズ111間の谷部分を充填するように形成されているが、これに限らず、例えば、単位レンズ111及び反射部12の凹凸形状に沿って所定の厚さで形成されてもよい。このとき、十分な光吸収作用を有するならば、光吸収層13の厚さは一定でなくともよい。
本実施形態の光吸収層13は、図2(a)及び図2(b)に示すように、レンズ層11の単位レンズ111間の谷部分を充填するように形成されているが、これに限らず、例えば、単位レンズ111及び反射部12の凹凸形状に沿って所定の厚さで形成されてもよい。このとき、十分な光吸収作用を有するならば、光吸収層13の厚さは一定でなくともよい。
表面機能層15は、基材層14の観察者O側(Y2側)に設けられる層である。この表面機能層15は、反射防止機能や防眩機能、紫外線吸収機能、防汚機能や帯電防止機能等、適宜必要な機能を1つ又は複数選択して設けることができる。
この表面機能層15は、基材層14とは別層であって不図示の粘着材等により基材層14に接合される形態としてもよいし、基材層14の観察者O側(Y2側)の面に直接形成してもよい。
本実施形態の表面機能層15は、防眩機能及びハードコート機能を有しており、基材層14の観察者O側(Y2側)の表面に、ハードコート機能を有する電離放射線硬化型樹脂(例えば、ウレタンアクリレート等)を膜厚20μm程度で塗布して硬化させることにより、形成されている。
この表面機能層15は、基材層14とは別層であって不図示の粘着材等により基材層14に接合される形態としてもよいし、基材層14の観察者O側(Y2側)の面に直接形成してもよい。
本実施形態の表面機能層15は、防眩機能及びハードコート機能を有しており、基材層14の観察者O側(Y2側)の表面に、ハードコート機能を有する電離放射線硬化型樹脂(例えば、ウレタンアクリレート等)を膜厚20μm程度で塗布して硬化させることにより、形成されている。
次に、図2(b)を参照しながら、本実施形態の反射スクリーン10へ入射する映像光及び外光の様子を説明する。なお、図2(b)では、理解を容易にするために、表面機能層15と基材層14とレンズ層11とは、同じ屈折率であるものとして示している。
映像源30から投影された映像光L1は、反射スクリーン10の下側(Z2側)から入射し(図1(a)参照)、表面機能層15及び基材層14を透過してレンズ層11の単位レンズ111へ入射する。そして、映像光L1は、レンズ面111aに入射して反射部12によって反射され、観察可能な光線として観察者O側(Y2側)へ向かう。ここで、角度βが、反射スクリーン10の鉛直方向Zの各点における映像光Lの入射角度よりも大きく、かつ、映像光Lが反射スクリーン10の下側Z2から投射されるため、非レンズ面111bには、映像光L1が入射しない。
映像源30から投影された映像光L1は、反射スクリーン10の下側(Z2側)から入射し(図1(a)参照)、表面機能層15及び基材層14を透過してレンズ層11の単位レンズ111へ入射する。そして、映像光L1は、レンズ面111aに入射して反射部12によって反射され、観察可能な光線として観察者O側(Y2側)へ向かう。ここで、角度βが、反射スクリーン10の鉛直方向Zの各点における映像光Lの入射角度よりも大きく、かつ、映像光Lが反射スクリーン10の下側Z2から投射されるため、非レンズ面111bには、映像光L1が入射しない。
一方、照明光等の不要な外光は、主として反射スクリーン10の上側(Z1側)から入射し、表面機能層15及び基材層14を透過してレンズ層11の単位レンズ111へ入射する。そして、一部の外光は、外光G2のように、レンズ面111aで反射して、反射スクリーン10の下側(Z2側)であって観察者Oの視野角範囲外へ向かうので、観察者O側(Y2側)には直接届かない。
また、その他の外光は、外光G1のように、非レンズ面111bに入射して大部分は光吸収層13に吸収される。従って、反射スクリーン10は、上述のような光吸収層13による外光吸収作用や、反射部12による観察者Oの観察角度外への外光反射作用により、映像のコントラストを上げることができる。
また、その他の外光は、外光G1のように、非レンズ面111bに入射して大部分は光吸収層13に吸収される。従って、反射スクリーン10は、上述のような光吸収層13による外光吸収作用や、反射部12による観察者Oの観察角度外への外光反射作用により、映像のコントラストを上げることができる。
ここで、フレネルレンズ形状の形成過程において、フレネルレンズ形状を形成する成形型(金型)に存在する金型作成時に生じる微細なバリや加工跡によって、非レンズ面111b等には、微細な凹凸形状が形成される場合がある。この場合、外光G1は、非レンズ面111bの凹凸形状に入射して迷光となって、その一部が観察可能な光線として観察者O側(Y2側)に届いてしまう。また、反射部12の形成過程において、非レンズ面111bに光反射性材料が蒸着される場合があるが、この場合、外光G1による迷光は、著しくなり、その一部がより強い観察可能な光線として観察者O側(Y2側)に届いてしまう場合がある。
このような場合においても、本実施形態の反射スクリーン10は、レンズ高さHを40μmとすることによって、配列ピッチPを大きくし、レンズ層11の全体に形成される単位レンズ111の数を減少させているので、非レンズ面111bの数も減少することとなり、観察者O側(Y2側)に届く迷光の量を抑制することができ、画面上に表示される映像のコントラストの低下を抑制することができる。
このような場合においても、本実施形態の反射スクリーン10は、レンズ高さHを40μmとすることによって、配列ピッチPを大きくし、レンズ層11の全体に形成される単位レンズ111の数を減少させているので、非レンズ面111bの数も減少することとなり、観察者O側(Y2側)に届く迷光の量を抑制することができ、画面上に表示される映像のコントラストの低下を抑制することができる。
本実施形態によれば、単位レンズ111のレンズ高さHが40μmに形成されているので、単位レンズ111の配列ピッチPが従来の寸法より大きくなり、レンズ層11の全体に形成される単位レンズ111の数を減少させることができ、成形時の金型のバリ等による非レンズ面に生じる凹凸形状による反射スクリーンの外観不良を抑制することができる。また、単位レンズ111の数の減少に伴い、成形型の製造が容易になり、反射スクリーン10の製造を容易にすることができる。
また、上述したように、非レンズ面111b等に成形型のバリ等による凹凸形状がある場合において、観察者O側(Y2側)に届く迷光の量を抑制することができ、画面上に表示される映像のコントラストの低下を抑制することができる。
さらに、反射部12を形成するための蒸着工程において、光反射性材料を非レンズ面111bに蒸着するのを抑制しつつ、レンズ面111aに蒸着させることができる。
また、上述したように、非レンズ面111b等に成形型のバリ等による凹凸形状がある場合において、観察者O側(Y2側)に届く迷光の量を抑制することができ、画面上に表示される映像のコントラストの低下を抑制することができる。
さらに、反射部12を形成するための蒸着工程において、光反射性材料を非レンズ面111bに蒸着するのを抑制しつつ、レンズ面111aに蒸着させることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図3は、第2実施形態の反射スクリーンの層構成を説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又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。
第2実施形態の反射スクリーン10−2は、レンズ層11−2の単位レンズ111−2が配列ピッチPを一定にし、レンズ高さHを単位レンズ111−2の配列方向において変化させて形成されている点で第1実施形態の反射スクリーン10と相違する。
単位レンズ111−2は、その配列ピッチPが200μmで一定であり、単位レンズ111の角度αが7〜25°の範囲内で配列方向に沿って光学的中心Fに近づくにしたがって小さくなるように連続的に変化している。また、単位レンズ111のレンズ高さHは、24〜93μmの範囲内で配列方向に沿って光学的中心Fから離れるしたがって大きくなるように連続的に変化する。ここで、レンズ高さHは、15μm以上が好適である。
以上より、本実施形態によれば、反射スクリーン10−2は、第1実施形態の反射スクリーン10と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図3は、第2実施形態の反射スクリーンの層構成を説明する図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又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。
第2実施形態の反射スクリーン10−2は、レンズ層11−2の単位レンズ111−2が配列ピッチPを一定にし、レンズ高さHを単位レンズ111−2の配列方向において変化させて形成されている点で第1実施形態の反射スクリーン10と相違する。
単位レンズ111−2は、その配列ピッチPが200μmで一定であり、単位レンズ111の角度αが7〜25°の範囲内で配列方向に沿って光学的中心Fに近づくにしたがって小さくなるように連続的に変化している。また、単位レンズ111のレンズ高さHは、24〜93μmの範囲内で配列方向に沿って光学的中心Fから離れるしたがって大きくなるように連続的に変化する。ここで、レンズ高さHは、15μm以上が好適である。
以上より、本実施形態によれば、反射スクリーン10−2は、第1実施形態の反射スクリーン10と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
(変形形態)
図4は、本発明の反射スクリーンの変形形態を示す図である。なお、図4では、理解を容易にするために、単位レンズ111−3の配列ピッチP、レンズ高さH、角度αが一定であるように示しているが、実際には、角度αと、配列ピッチP又はレンズ高さHとは、単位レンズ111−3の配列方向に沿って所定の角度範囲内、寸法範囲内でしだいに変化している。
(1)各実施形態において、レンズ層11は、サーキュラーフレネルレンズ形状に形成する例を示したがこれに限定されない。例えば、リニアフレネルレンズ形状に形成することも可能である。リニアフレネルレンズ形状に形成することで、レンズ層11の連続成形が可能となり、反射スクリーン10の量産性を向上することができる。
(2)各実施形態において、反射部12は、蒸着によって形成された例を示したがこれに限定されない。例えば、白色や銀色の塗料をスプレー塗布することにより形成することも可能である。
(3)各実施形態において、単位レンズ111は、断面形状が三角形状である例を示したがこれに限定されない。例えば、図4に示すように、単位レンズ111−3は、三角形状の頂部が微小な平面Aとなるような略三角形状(楔形状)であってもよく、また、頂部が曲面となっていてもよい。
図4は、本発明の反射スクリーンの変形形態を示す図である。なお、図4では、理解を容易にするために、単位レンズ111−3の配列ピッチP、レンズ高さH、角度αが一定であるように示しているが、実際には、角度αと、配列ピッチP又はレンズ高さHとは、単位レンズ111−3の配列方向に沿って所定の角度範囲内、寸法範囲内でしだいに変化している。
(1)各実施形態において、レンズ層11は、サーキュラーフレネルレンズ形状に形成する例を示したがこれに限定されない。例えば、リニアフレネルレンズ形状に形成することも可能である。リニアフレネルレンズ形状に形成することで、レンズ層11の連続成形が可能となり、反射スクリーン10の量産性を向上することができる。
(2)各実施形態において、反射部12は、蒸着によって形成された例を示したがこれに限定されない。例えば、白色や銀色の塗料をスプレー塗布することにより形成することも可能である。
(3)各実施形態において、単位レンズ111は、断面形状が三角形状である例を示したがこれに限定されない。例えば、図4に示すように、単位レンズ111−3は、三角形状の頂部が微小な平面Aとなるような略三角形状(楔形状)であってもよく、また、頂部が曲面となっていてもよい。
1 映像表示システム
10 反射スクリーン
11 レンズ層
111 単位レンズ
111a レンズ面
111b 非レンズ面
12 反射部
13 光吸収層
14 基材層
15 表面機能層
F 光学的中心(フレネルセンター)
10 反射スクリーン
11 レンズ層
111 単位レンズ
111a レンズ面
111b 非レンズ面
12 反射部
13 光吸収層
14 基材層
15 表面機能層
F 光学的中心(フレネルセンター)
Claims (7)
- レンズ面及び非レンズ面を備える単位レンズが一方の面に複数配列されてフレネルレンズを形成するフレネルレンズ層と、
前記フレネルレンズ層のレンズ面に形成され、光を反射する反射部とを備え、
前記単位レンズは、凸形状であり、前記単位レンズの配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向に平行な断面における断面形状が略三角形状であり、
前記レンズ面及び前記非レンズ面は、前記単位レンズの略三角形状の頂部を挟んで前記配列方向において対向し、
前記頂部から前記単位レンズ間の谷底となる部分までの寸法が15μm以上であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、
前記単位レンズは、その配列方向において配列間隔が変化していること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、
前記単位レンズは、その配列間隔が前記フレネルレンズの光学的中心から離れるにつれて狭くなること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
前記頂部から前記単位レンズ間の谷底となる部分までの寸法は、一定であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズ層のフレネルレンズは、サーキュラーフレネルレンズ形状であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズ層のフレネルレンズは、リニアフレネルレンズ形状であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の反射スクリーンと、
前記反射スクリーンに映像光を投射する映像源と、
を備える映像表示システム。
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JP2012012212A JP2013152288A (ja) | 2012-01-24 | 2012-01-24 | 反射スクリーン、映像表示システム |
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