JP2017530383A - 高コントラストの、ガラスに基づく書込み可能／消去可能な前面投影スクリーン - Google Patents

Abstract

高コントラストの、ガラスに基づく書込み可能／消去可能な前面投影スクリーンが提供される。このスクリーンは、距離ｄだけ離れた前面および後面を有する透明なガラスシートを含む。後面は、拡散要素と光学的に接触する。投影スクリーンの使用中に、ガラスシートは、プロジェクタからの画像光を拡散要素へと透過させ、拡散要素は、この光の一部を、再びガラスシートを通してユーザへと反射する。このスクリーンは、書込み可能／消去可能な表面であるユーザ側の表面を有する。複数の実施形態において、距離ｄは０．２ミリメートル以下であり、投影スクリーンの白色度Ｗは０．５以下であり、および／または、投影スクリーンのコントラストＣは少なくとも７５％である。

Description

関連出願の相互参照

本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条に基づき、２０１４年７月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／０３０８３３号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。

本開示は、書込み可能／消去可能マーカーボード（ホワイトボードまたはドライイレースボードとしても知られている）も兼ねた前面投影スクリーンに関する。本スクリーンはガラスシートから構成され、好ましい実施形態では、少なくとも７５％のコントラストレベルを達成する。

当該技術分野において、ガラスに基づく書込み可能／消去可能なマーカーボードが知られている。特許文献１、特許文献２、および特許文献３を参照されたい。そのようなマーカーボードの市販されている実施形態は、ユーザに、書込み可能および消去可能であるという基本的な機能を提供できる。しかし、これらのマーカーボードは、投影スクリーンとして機能することはできない。実際、それらの性能は、ガラスに基づく書込み可能／消去可能なマーカーボードを投影スクリーンとして用いないよう消費者にアドバイスされるほど低いものである。

従来技術のボードにおける問題はコントラストである。要するに、ボードを投影スクリーンとして用いることが、ボードを見ている人に情報を伝達する補助となるより、むしろ情報伝達を損なうほど、コントラストが低い。なお、データは典型的には黒い文字および白い背景全体であり、特徴部は小さいので、データを投影する際に、コントラストは特に重要である。本開示は、当該技術分野におけるこの積年の問題に対処するものであり、高いレベルのコントラストを示す、ガラスに基づく書込み可能／消去可能な前面投影スクリーンを提供する。

米国特許出願公開第２０１１/０９１８６０号明細書 米国特許出願公開第２００６/０７３４６６号明細書 中国実用新案公告第２５４２４５５号明細書

定義
本明細書において用いられる、投影スクリーンのパーセントで示されるコントラストは、以下の式を評価することによって得られる値である。
Ｃ＝１００＊（Ｉ_ｍａｘ−Ｉ_ｍｉｎ）／（Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_ｍｉｎ）％ … 式（１）
式中、Ｉ_ｍａｘおよびＩ_ｍｉｎは、垂直方向に１０８０画素の解像度を有するプロジェクタおよび以下の実験プロトコルを用いて得られる。
（１）外部からの光源（例えば、室内照明、窓からの光等）をなくし、プロジェクタからスクリーン上に画像を投影し、この際、
（ａ）画像は、画素が０に設定された単一の水平線（黒い線）以外ｓのプロジェクタの全ての画素を白にすることによって生成され、
（ｂ）プロジェクタとスクリーンの前面との間の距離が、スクリーンの前面において黒い線の太さが１．７７ｍｍになるよう選択され（即ち、プロジェクタからスクリーンの前面までの距離が、画像全体の垂直方向のサイズが約２メートルとなるよう選択され）、
（２）画像の画素化されたコンピュータ可読の記録を生成する科学用カメラを用いて、カメラのガンマ補正をオフにして、スクリーン上の画像を撮影し、コンピュータ可読の記録の画素によってカバーされる画像の面積が１００ｍｍ^２以下であり、
（３）科学用カメラによって生成されたコンピュータ可読の記録を、画像解析ソフトウェアを用いて解析して、カメラによって検出された最大光強度Ｉ_ｍａｘおよび最小光強度Ｉ_ｍｉｎに対応する数値を決定し、
（４）得られたＩ_ｍａｘおよびＩ_ｍｉｎの値を用いて、式（１）を評価する。

上記の実験プロトコルの対照群として、白いプリント用紙を用いてもよく、これは少なくとも９５％のＣ値を与えるべきである。

本明細書において用いられる、投影スクリーンの白色度は、以下の式を評価することによって得られる値である。
Ｗ＝Ｉ_{ｓｃｒｅｅｎ}／Ｉ_{ｗｈｉｔｅ} … 式（２）
式中、Ｉ_{ｗｈｉｔｅ}およびＩ_{ｓｃｒｅｅｎ}は、白い画像を生成するプロジェクタおよび以下の実験プロトコルを用いて得られる。
（１）外部からの光源（例えば、室内照明、窓からの光等）をなくし、白いプリント用紙上に白い画像を投影して、照明された白い領域を生じ、
（２）画像の画素化されたコンピュータ可読の記録を生成する科学用カメラを用いて、照明された白い領域を撮影し、
（３）科学用カメラによって生成されたコンピュータ可読の記録を、画像解析ソフトウェアを用いて解析して、カメラによって検出された平均光強度Ｉ_{ｗｈｉｔｅ}（平均グレーレベル）に対応する数値を決定し、
（４）照明された白い領域がスクリーン上にかかるように、白いプリント用紙を投影スクリーンと交換し、
（５）画像の画素化されたコンピュータ可読の記録を生成する科学用カメラを用いて、照明された白い領域を撮影し、
（６）科学用カメラによって生成されたコンピュータ可読の記録を、画像解析ソフトウェアを用いて解析して、カメラによって検出された平均光強度Ｉ_{ｓｃｒｅｅｎ}（平均グレーレベル）に対応する数値を決定し、
（７）上記のようにして得られたＩ_{ｗｈｉｔｅ}およびＩ_{ｓｃｒｅｅｎ}の値を用いて、式（２）を評価する。

概要
第１の態様によれば、投影スクリーンの使用中にユーザに面するユーザ側の表面（４３）を有する投影スクリーン（７）であって、該投影スクリーンが透明なガラスシート（１３）および拡散要素（１９、３１、３３）を含み、
（ａ）ガラスシート（１３）が、距離ｄだけ離れた前面（１５）および後面（１７）を有し、
（ｂ）ガラスシート（１３）の後面（１７）が、拡散要素（１９、３１、３３）と光学的に接触し、即ち、プロジェクタからの画像光が後面を通って拡散要素に到達でき、且つ、拡散要素から反射された光が再び後面を通ってガラスシートに入射でき、
（ｃ）投影スクリーン（７）の使用中に、ガラスシート（１３）の前面（１５）および後面（１７）が、プロジェクタ（９）からの画像光を拡散要素（１９、３１、３３）へと透過させ、拡散要素（１９、３１、３３）が、この光の一部を、再びガラスシート（１３）を通してユーザへと反射し、
（ｄ）距離ｄが０．０５ミリメートルより大きく且つ０．２ミリメートル以下であり、
（ｅ）投影スクリーン（７）のユーザ側の表面（４３）が書込み可能／消去可能な表面である、
投影スクリーンが開示される。

第２の態様によれば、投影スクリーンの使用中にユーザに面するユーザ側の表面（４３）を有する投影スクリーン（７）であって、該投影スクリーンが透明なガラスシート（１３）および拡散要素（１９、３１、３３）を含み、
（ａ）ガラスシート（１３）が、前面（１５）および後面（１７）を有し、
（ｂ）ガラスシート（１３）の後面（１７）が、拡散要素（１９、３１、３３）と光学的に接触し、即ち、プロジェクタからの画像光が後面を通って拡散要素に到達でき、且つ、拡散要素から反射された光が再び後面を通ってガラスシートに入射でき、
（ｃ）投影スクリーン（７）の使用中に、ガラスシート（１３）の前面（１５）および後面（１７）が、プロジェクタ（９）からの画像光を拡散要素（１９、３１、３３）へと透過させ、拡散要素（１９、３１、３３）が、この光の一部を、再びガラスシート（１３）を通してユーザへと反射し、
（ｄ）ガラスシート（１３）および拡散要素（１９、３１、３３）が組み合わさって、０．５以下（例えば、０．４以下、０．３以下、または０．２以下）の白色度Ｗを有する投影スクリーン（７）を設け、
（ｅ）投影スクリーン（７）のユーザ側の表面（４３）が書込み可能／消去可能な表面である、
投影スクリーンが開示される。

本開示の上記の態様の実施形態において、投影スクリーンは、少なくとも７５％のコントラスト（例えば、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％のコントラスト）を有する。

本発明の態様の上記の概要で用いられた参照番号は、単に読者の便宜のためのものであり、本発明の範囲を限定する意図はなく、そのようには解釈されないべきである。より一般的には、上記の概要説明および以下の詳細説明は、単に本発明を例示するものであり、本発明の性質および特性を理解するための概観および枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。

本発明の更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、本明細書の記載によって例示される本発明を実施することによって認識される。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。本明細書および図面に開示される本発明の様々な特徴は、別々に用いられてもよく、あらゆる組合せで用いられ得ることを理解されたい。

既存のガラスに基づく書込み可能／消去可能なマーカーボードが前面投影スクリーンとして用いられた場合に生じる低いレベルのコントラストを示す 白いプリント用紙によって示されるコントラストを示す 本開示の実施形態に従って構成されたガラスに基づく書込み可能／消去可能なマーカーボードによって示される高いレベルのコントラストを示す（このコントラストレベルは、図１に示されているものよりもかなり高く、図２に示されているものに匹敵する） 本開示の実施形態に従って構成されたガラスに基づく書込み可能／消去可能なマーカーボードによって示される高いレベルのコントラストを示す（このコントラストレベルは、図１に示されているものよりもかなり高く、図２に示されているものに匹敵する） 本開示により、図１に示されているタイプの低いコントラストの源であることが見出された、導波路効果を示す模式的な光線追跡図 導波路効果を更に示す、ＺＥＭＡＸを用いて得られた光線追跡図（この図には拡散要素は示さない） 本開示により、図１に示されているタイプの低いコントラストの源であることが見出された、導波路効果を更に示す模式的な光線追跡図（この図には拡散要素は示さない） ガラスの厚さｄ（横軸）に対するコントラストＣ（縦軸）のプロット（この図の正方形のデータ点は図１、図３、および図４の実験についてのものであり、菱形のデータ点は、図６に示されているタイプのＺＥＭＡＸ光線追跡を用いて算出されたものである） 前面投影スクリーンの拡散要素の白色度Ｗの、コントラストに対する効果を示す 前面投影スクリーンの拡散要素の白色度Ｗの、コントラストに対する効果を示す 前面投影スクリーンの拡散要素の白色度Ｗの、コントラストに対する効果を示す 白色度Ｗ（横軸）に対するコントラストＣ（パーセント）（縦軸）のプロット 本開示の一実施形態に従って構成された、ガラスシートの後面に拡散要素がコーティングされた投影スクリーンの模式的な断面図 本開示の一実施形態に従って構成された、ガラスシートの後面に拡散要素が積層された投影スクリーンの模式的な断面図 本開示の一実施形態による、巻かれた構成の投影スクリーンを示す定型化された模式図 本開示の一実施形態に従って構成された、ガラスシートの後面に拡散要素が積層され、拡散要素に裏打ちが積層された、投影スクリーンの模式的な断面図 本開示の一実施形態に従って構成された、ガラスシートの後面に拡散要素が積層され、拡散要素に裏打ちが積層され、ガラスシートの前面にグレア防止要素がコーティングされた、投影スクリーンの模式的な断面図

図５、図７、および図１３〜図１７は縮尺通りではない。

上述のように、本開示は、高コントラストの、ガラスに基づく書込み可能／消去可能な前面投影スクリーン７に関する。スクリーン７は、距離ｄだけ離れた前面１５および後面１７を有する透明なガラスシート１３を含む。後面１７は、拡散要素１９、３１、３３と光学的に接触する。投影スクリーン７の使用中に、ガラスシート１３は、プロジェクタ９からの画像光を拡散要素１９、３１、３３へと透過させ、拡散要素１９、３１、３３は、その光の一部を、再びガラスシート１３を通してユーザへと反射する。スクリーン７は、書込み可能／消去可能な表面であるユーザ側の表面４３を有する。複数の実施形態において、距離ｄは０．２ミリメートル以下であり、投影スクリーン７の白色度Ｗは０．５以下であり、および／または、投影スクリーン７のコントラストＣは少なくとも７５％である。

図１は、既存のガラスに基づく書込み可能／消去可能なマーカーボードの問題であった低いコントラストのタイプを示す。コントラスト値を決定するための上述の手順に従って、後面が白く塗られたガラスシートに黒い線を投影することによって、図１に示されている画像を生成した。このガラスシートは０．７ｍｍの厚さを有し、黒い線は、ガラスシートの前面において１．７７ｍｍの太さを有した。図１は、ガンマ補正をオフにした科学用カメラで撮影された黒い線の写真である。上述の解析手順および式（１）を用いてコントラストを算出したところ、図１の画像については４３．４％の値が得られた。

図２は、図１において用いられたガラスシートの代わりに、白いプリント用紙に黒い線を投影した際に得られた結果を示す。この場合には、式（１）を用いて算出されたコントラストの値は９７.７％であった。従って、図１のガラスシートでは、コントラストの低下が５０％を超えており、画像が実質的に使用に適さないものとなる。

図３および図４は、本開示による、０．２ミリメートル以下の厚さｄを有するガラスシートに黒い線を投影した際に得られた結果を示す。具体的には、図３では、ガラスシートは０．１ｍｍの厚さを有し、図４では、０．２ｍｍの厚さを有した。図１と同様に、これらのガラスシートの後面は、実験を行う前に白く塗られた。図３および図４のスクリーンについて式（１）から算出されたコントラスト値は、それぞれ９５．７％および８５％であり、各値は、通常の周囲光条件下で見るのに十分に高いものである。

本開示によれば、ガラスシートを導波路として扱い、拡散要素（例えば、ガラスシートの後面に密接した白い塗料）をランバート拡散器として扱うことにより、ガラスに基づく書込み可能／消去可能なマーカーボードによって示されるコントラストを解析できると判断された。ランバート拡散器は、光をあらゆる方向に散乱させ、その結果、光の一部が、ガラス内における全反射角度より大きい角度で散乱される。この光はガラス内で「導波」され、幾らかの距離にわたって伝搬する。その結果、以下に説明するように、画像が白っぽくなる、即ち、コントラストが低くなる。

図５はこれに該当する幾何形状を示しており、参照番号２７は、スクリーン７の、ユーザにとって照明されているように見えるべき部分を示し、参照番号２９は、照明されていないように見えるべき部分、即ち、理想的には光が全く発していない、黒く見えるべき部分を示す。

この図面では、プロジェクタ９は、画像光１１をスクリーン７に向けて透過させ、画像光１１は、ガラスシート１３を通過した後、拡散要素１９に当たる。拡散要素１９は、ほぼランバート拡散器のように作用し、入射光を反射／散乱させて、光２１を生じる。光２１の一部は、所望されるように、ガラスシート１３を通ってスクリーンを通過して出て、ユーザへと到達する。しかし、光２１の別の一部は、ガラスシートの前面１５において全反射して、光２３としてシート内に留まる。即ち、拡散要素によって反射／散乱される入射光の一部については、ガラスシートは導波路として機能し、光をガラスシート内において横方向に移動させる。この導波された光は拡散要素１９によって再反射／再散乱され、光２５を生じる。ユーザにとっては、光２５は、スクリーン７の黒く見えるはずの部分２９から発する。即ち、式（１）におけるＩ_ｍｉｎを増加させることによってスクリーンのコントラストを下げるのは、この光２５である。

実際の光路は、図５に示されているものよりも遥かに複雑であり、ガラスシートの前面における多重反射（および可能性として幾分の散乱）と、拡散要素における多重反射/散乱と、ガラスシートの屈折率が拡散要素の屈折率とは異なる場合には、ガラスシートの後面１７における反射（および可能性として幾分の散乱）とを含む。なお、グレア防止コーティングが用いられる場合（以下の図１７の議論を参照）、およびグレア防止コーティングがガラスシート１３と同じ屈折率を有する場合には、内部反射は、ガラスシートの前面１５ではなく、スクリーンのユーザ側の表面４３を構成するグレア防止コーティングの表面において生じる。同様に、ガラスシートと拡散要素との間に接着剤層が用いられる場合（以下の図１４の議論を参照）には、ガラスシートと接着剤との界面において反射/散乱が生じ得る。

例えば、米国ワシントン州レドモンドに所在するＺｅｍａｘ社によって販売されているＺＥＭＡＸプログラム等の市販の光学設計ソフトウェアを用いて、投影スクリーンを構成する様々な界面の効果を解析できる。図６は、ＺＥＭＡＸを用いて得られた光線追跡図であり、これは、図５に模式的に示されている導波路効果を更に示すものである。このタイプの光線追跡を用いて、ガラスシートの厚さを低減することによって導波路効果を抑制できると判断された。具体的には、厚さを低減することにより、導波される光線（即ち、拡散要素によって反射／散乱された後に全反射され、従ってスクリーンを通過して出ない光線）が、横方向の移動の単位長さ当たり、拡散要素とより多く相互作用するようになる。拡散要素との各回の相互作用は、より多くの反射／散乱光を生じ、拡散要素による光の吸収によって、導波される光の強度も低減される。これらの効果の結果、スクリーンのユーザ側の表面の暗く見えるはずの部分から最終的に出る光の強度が低減され、所望されるように、Ｉ_ｍｉｎがより小さくなり、Ｃがより大きくなる。

図７は、このコントラストの低下が生じるメカニズムを更に示すものである。拡散器がほぼランバート拡散器であるとすると、散乱後にガラス内に閉じ込められる光の量Ｘは、以下の式によって与えられる。
Ｘ＝１−（１／ｎ）^２
式中、ｎはガラスの屈折率である。

屈折率が１．５に近い場合、閉じ込められる光の量は約５５％である。この光は伝搬し、伝搬する際に、拡散器によって散乱され続ける。Ｋ回の跳ね返りおよび散乱事象の後に導波され続ける光の量Ｙは、以下の式によって与えられる。
Ｙ＝Ｘ^Ｋ
従って、例えば、図７に示されている３回の散乱事象の後、依然としてガラス内に存在する光は約１６．６％である。

コントラストおよび画像解像度の損失は、光が伝搬し得る最初の衝突（Ｋ＝１）からの遠さの関数である。概算を見積もるには、伝搬角度βが、以下の式によって与えられる全反射角度ＴＩＲ以上であることを考える必要がある。
ＴＩＲ＝ａｓｉｎ（１／ｎ）
１．５の屈折率については、ＴＩＲは約４２度に等しく、従って、Ｋ回の跳ね返りの後には、光は、少なくとも以下の式によって与えられる距離Ｄだけ伝搬される。
Ｄ＞２＊（Ｋ−１）＊ｄ＊ｔａｎ（β）
式中、ｄはガラスの厚さである。

例えば３ｍｍの厚さを考えると、上記で算出されたように、依然として１６．６％のエネルギーが存在する３回の跳ね返り後には、光は、あらゆる半径方向に少なくとも１０．８ｍｍ、即ち１センチメートル以上伝搬されると結論づけることができる。画像のコントラストに対する導波路効果の影響を更に定量化するために、例えば、上述のＺＥＭＡＸプログラムを用いて行われ得るノンシーケンシャル光線追跡を用いることができる。

図８は、ガラスの厚さの低減に伴う導波路効果の低減を示す。この図面中、正方形のデータ点は図１、図３、および図４の実験についてのものであり、菱形のデータ点は、図６に示されているタイプのＺＥＭＡＸ光線追跡を用いて算出したものである。図８に示されるように、ガラスシートの厚さが０．２ｍｍより小さくなるよう低減されると、コントラストＣが急速に向上する。一実施形態では、コントラストＣは少なくとも７５％であり、このレベルは、図８に示されているように、０．２ｍｍ以下の厚さｄについて達成される。別の実施形態では、Ｃは少なくとも９５％であり、このレベルは、図８に示されているように、０．１ｍｍ以下の厚さｄについて達成される。このコントラストレベルでは、本スクリーンによって生成される画像は、白いプリント用紙に投影する場合とほぼ同じくらい良好である。コントラストの向上に加えて、０．２ｍｍ以下の厚さを有するガラスシートを用いることは、投影スクリーンの全体的な重量も低減し得る。

要約すると、本開示の第１の態様によれば、導波される光がガラスシート内で伝搬可能な距離は、シートの厚さを用いて制御される。具体的には、導波される光に生じる１ミリメートル当たりの跳ね返り回数は、ガラスシートの厚さに反比例する。光は、跳ね返る度に、再び散乱されるので、跳ね返り回数が多いことは、導波される光がスクリーンからより速く漏れる（即ち、導波される光が、より小さい横方向の距離内で、スクリーンのユーザ側の表面から出る）ことを意味し、スクリーンの暗いはずの部分から出る導波された光の量が低減される。特に、画像の暗い部分に深く入るよう伝搬する導波された光の量が低減される。このようにして、導波路効果があったとしても、画像の暗い部分の少なくとも中心部分は暗いままになる。この暗い部分の存在により、ユーザは、画像を、高いコントラストを有するものとして知覚する。

跳ね返り回数が多いことは、導波される光がより速くスクリーンから出るようにすることに加えて、導波される光の横方向の移動の単位長さ当たりにおける拡散要素との相互作用がより多くなることを意味する。図９〜図１２は、導波される光と拡散要素との各回の相互作用における光強度の減少を増加させることにより、即ち、拡散要素による光の吸収を増加させることにより、コントラストを向上させる別の手法を示す。この別の手法は、単独で用いられてもよく、または、好ましくは、薄いガラスシートの手法と組み合わせて用いられてもよい。

拡散要素の吸収は、例えば、着色された拡散要素（例えば、グレーに着色された拡散要素）を用いて高めることができる。図９、図１０、および図１１は、図１の実験を繰り返した結果を示すが、図１のようにガラスシートの後面を白く塗る代わりに、図９、図１０、および図１１のガラスシートの後面には、それぞれ色合いが異なるグレーの塗料を塗った。また、図１のように０．７ｍｍの厚さを有するガラスを用いる代わりに、これらの実験で用いたガラスは１．１ｍｍの厚さを有した。次に、式（１）および（２）、並びに上述のコントラストおよび白色度の実験プロトコルを用いて、コントラストＣおよび白色度Ｗの値を得た。このようにして、測定されたＣおよびＷの値は、図９については９２．４％および０．１７であり、図１０については８２．５％および０．３であり、図１１については７３．４％および０．４であった。図８に示されるように、０．７ｍｍを超えるガラスの厚さについてはＣ値は略一定となり、従って、後面に白い塗料を有する１．１ｍｍのガラスシートについては、Ｃ値は図１のように４３．４％であり、Ｗ値は１．０であった。

図１２に、これらの実験の結果の概要を示す。図からわかるように、０．５以下のＷ値については、コントラストは実質的に向上する。図９、図１０、および図１１の実験においては、拡散要素はグレーとしたが、所望であれば他の色を用いてもよい。例えば、青い光に対する人間の目の感度は、赤および緑色の光に対する感度よりも低いので、青は効果的な吸収色であり得る。従って、青い光を吸収することにより、拡散要素による吸収の結果としてのスクリーンから発する光の全体的な低減が、ユーザにとって煩わしいものとなる可能性は低い。この点に関して、従来の投影スクリーンはしばしば０．３前後のＷ値を有するので、０．５以下のＷ値、特に０．３〜０．５の範囲内のＷ値は、大半の用途のために十分に明るい画像を提供する。また、導波される光は、横方向に伝搬する際に何度も拡散要素に当たるので、その光は画像自体よりも遥かに速く減衰する。従って、コントラストの実質的な向上を達成するために、Ｗ値は０．５よりかなり低い必要はない。拡散要素を吸収体として用いる代わりに、例えば、ガラス組成中に鉄等の吸収体を含むことにより、ガラスシート内で吸収が行われてもよい。所望であれば、ガラスによる吸収および拡散要素による吸収、並びにスクリーンの他の構成要素による吸収を組み合わせて用いてもよい。

図１３および図１４は、本開示に従って構成された高コントラストのガラスに基づく書込み可能／消去可能な前面投影スクリーンの代表的な実施形態を示す。図１３では、拡散要素３１は、ガラスシートの後面に直接施されたコーティング（例えば、塗料またはインク）の形態である。塗料またはインク（例えば、白色のインク）は、例えば、スプレー塗布またはインクジェット塗布によって塗布され得る。図１４では、拡散要素３３は、拡散要素とガラスシートとを光学的に接触させる光学特性を有する接着剤３５、即ち、拡散要素へとまたは拡散要素からの画像光を透過させる接着剤を用いて、ガラスシートの後面に積層された拡散材料のシート（例えば、紙）である。適切な光学的に透明な接着剤の例としては、感圧接着剤および両面テープが挙げられるが、それらに限定されない。これらの実施形態では、特に、ガラスシートが例えば０．１ｍｍの厚さを有する場合には、スクリーンは、図１５に示されているように格納のために巻くことができるよう、十分に柔軟であり得る。

図１６および図１７は、スクリーンが更なる光学要素を含む更なる実施形態を示す。例えば、図１６に示されているように、スクリーンは、ガラスシートの強度を向上させるための、剛性の金属またはプラスチックの裏打ち等の裏打ち３７を含み得る。裏打ちは、例えば、接着剤３５と同じであってもまたは異なっていてもよい接着剤３９を用いて、拡散要素３３の裏面に積層され得る。光が接着剤３９を通過する必要がないので、裏打ちを拡散要素に貼り、拡散要素をガラスシートに貼るために、より広範囲の接着剤材料を用いることができる。例えば、限定しない例として、接着剤３９は、エポキシ接着剤、アクリル接着剤、または、例えば裏打ちがＵＶ光を透過させる場合にはＵＶ硬化性接着剤であり得る。

或いは、用いられる材料に応じて、裏打ちは拡散要素の役割をしてもよく、図１３のようにガラスシートに直接積層されてもよく、図１４のような接触を設ける接着剤を用いて、ガラスシートと光学的に接触してもよい。裏打ちに加えて、ガラスシートの縁部および角部が、例えば、ガラスの周囲の枠を用いて、またはプラスチックシートをガラスシートの縁部に積層することによって、保護されてもよい。裏打ちが金属で構成される場合には、例えばマーカー用のトレー等の品物をスクリーンに着脱可能に取り付けることができるように、磁性金属（即ち、磁石によって引き付けられる金属）が選択され得る。

図１７は、グレア防止要素４１を含む実施形態を示す。説明の目的で、図１７の要素４１は、ガラスシート１３の前面１５に施された別個の要素として示されている。所望であれば別個の要素を用いることができるが、実際には、グレア防止要素をガラスシートの一部として導入する方が、典型的にはより簡便である。いずれの場合にも、グレア防止要素は、投影スクリーンのユーザ側の表面によって生じるプロジェクタのレンズの反射画像の強度を低減するためのグレア防止特性を有する投影スクリーンを提供する。

限定しない例として、ガラスシート１３の一部として導入されるグレア防止要素４１は、ガラスシートの前面に、ガラス表面に局所的に付着した小さい粒子である「マスク」を施すことによって形成され得る。そのようなマスクは、例えば、インクジェットプリンタを用いて、ガラスの表面に小さい点を塗布することによって形成され得る。このようにして調製されたガラスシートを、酸溶液槽（例えば、ＨＦ溶液槽）に浸漬すると、シートの点で覆われた部分と露出した部分とにおけるディファレンシャルエッチングが生じる。その結果、表面にテクスチャが生じる。このようにして生じた粗さの深さおよびサイズは、例えば、マスク粒子のサイズ、マスク粒子がどれほど良好にガラスに付着しているか、エッチングの持続時間、酸の濃度、およびエッチング溶液槽の温度に基づいて制御され得る。

得られたガラス表面は、１）その合計ＲＭＳ粗さ（例えば、空間周波数フィルタリングを生じない０．６ｍｍ×０．６ｍｍの測定ウインドウを用いて測定された合計粗さ）、および２）そのヘーズ（ここで、ヘーズとは、ＡＳＴＭ手順Ｄ１００３を用いて決定された±２．５°の角度の円錐の外側に散乱された入射光の割合（パーセント）を指す）によって特徴づけることができる。書込み可能／消去可能な投影スクリーンの場合には、スクリーンのグレア防止特性と消去性とのバランスを維持する必要がある。空間周波数フィルタリングを生じない０．６ｍｍ×０．６ｍｍの測定ウインドウについての合計ＲＭＳ値が９００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内であり、ヘーズが少なくとも１０％（好ましくは、≧２０％）である場合に、投影スクリーンの消去可能なユーザ側の表面（即ち、スクリーン上に書かれたものを、消去後に視覚的に検出可能な残渣を実質的に残さずに消去できる表面）を提供しつつ、プロジェクタの投影レンズの輝度の高い画像ではなく拡散画像を生じることが見出された。これらの特性を有するユーザ側の表面は、望ましい触覚特性を有することも見出された（即ち、表面の触感が心地良いことが見出された）。グレア防止特性が（例えば、光学的に透明な接着剤を用いて）ガラスシートの前面に貼りつけられる別個の要素によって提供される場合にも、同じ表面特性が用いられ得る。

ガラスシート１３を構成するために、様々なガラス組成およびガラス形成技術（例えば、オーバーフロー・ダウンドロー・フュージョン法またはフロート法）が用いられ得る。一般的に、ガラスはＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３と、用途に応じて、Ｂ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、およびＬｉ_２Ｏのうちの少なくとも２種とを含む。限定しない例として、ガラスシートは、Dumbaugh, Jr.らの米国特許第５，３７４，５９５号明細書、Chaconらの米国特許第６，３１９，８６７号明細書、Ellisonの米国特許第７，５３４，７３４号明細書、Danielsonらの米国特許第７，８３３，９１９号明細書、Ellisonの米国特許第７，８５１，３９４号明細書、Moffattらの米国再発行特許出願第ＲＥ３７，９２０号明細書、およびKohliの米国再発行特許出願第ＲＥ４１，１２７号明細書（それらの内容の全体を参照して本明細書に組み込む）に開示されているタイプの組成を有し得る。Dejnekaらの米国特許第８，１５８，５４３号明細書、Dejnekaらの米国特許出願第２０１１／００４５９６１号明細書、およびBarefootらの米国特許出願第２０１１／０２０１４９０号明細書（それらの内容の全体を参照して本明細書に組み込む）に開示されているようなタイプの組成を有するガラスシート等の、強化されたガラスシートを用いてもよい。コーニング社のＷＩＬＬＯＷ（登録商標）ブランドのガラスは、本開示の投影スクリーンのガラスシートとしての使用に特に適している。

ガラスシートは、組成が何であれ、画像光がシートを通過し、拡散要素から反射して、再びシートを通過してユーザに到達するのを可能にするよう十分に透明である必要がある。定量的には、ガラスシートは、４５０〜６５０ｎｍの波長範囲にわたって、少なくとも９０％の透過率を示すべきである。

拡散要素については、典型的にはランバート拡散器として機能するので、光を少なくとも３０度の角度で好ましく拡散する。所望であれば、ランバート拡散器の代わりに、方向性を有する拡散要素を用いてもよい。例えば、Liuらの米国特許第８，２２０，９３２号明細書を参照されたい。

本開示の投影スクリーンは、上述の様々な構成要素に加えて、様々な他の構成要素を含み得る。例えば、スクリーンは、保護コーティング、飛散防止フィルム、取付け用ハードウェア等を含み得る。また、所望であれば、ガラスシートの後面は、例えば会社のロゴ等の、ユーザがスクリーンのユーザ側の表面を通して知覚可能なパターンを有し得る。

当業者には、上記の開示から、本発明の範囲および趣旨から逸脱しない様々な変形が自明である。以下の特許請求の範囲は、上述の特定の実施形態と、これらの実施形態の変形、変更、および等価物とを網羅することが意図される。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
投影スクリーンの使用中にユーザに面するユーザ側の表面を有する投影スクリーンであって、該投影スクリーンが透明なガラスシートおよび拡散要素を含み、
（ａ）前記ガラスシートが、距離ｄだけ離れた前面および後面を有し、
（ｂ）前記ガラスシートの前記後面が、前記拡散要素と光学的に接触し、
（ｃ）前記投影スクリーンの使用中に、前記ガラスシートの前記前面および前記後面が、プロジェクタからの画像光を前記拡散要素へと透過させ、該拡散要素が、前記光の一部を、再び前記ガラスシートを通してユーザへと反射し、
（ｄ）前記距離ｄが、０．０５ミリメートルより大きく且つ０．２ミリメートル以下であり、
（ｅ）前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面が、書込み可能／消去可能な表面である
ことを特徴とする投影スクリーン。

実施形態２
前記投影スクリーンが、少なくとも７５％のコントラストを有する、実施形態１記載の投影スクリーン。

実施形態３
前記投影スクリーンが、少なくとも９５％のコントラストを有する、実施形態１記載の投影スクリーン。

実施形態４
前記距離ｄが０．１ミリメートル以下である、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態５
前記ガラスシートおよび前記拡散要素が組み合わさって、０．５以下の白色度Ｗを有する前記投影スクリーンを設ける、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態６
前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面上のコーティングを含む、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態７
前記コーティングが白色のインクである、実施形態６記載の投影スクリーン。

実施形態８
前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面に積層された磁性金属シートを含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態９
前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面がグレア防止特性を有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態１０
前記ガラスシートの前記後面が、前記スクリーンの前記ユーザ側の表面を通してユーザによって知覚されるパターンを含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態１１
格納構成になるよう巻かれた、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の投影スクリーンを含むことを特徴とする装置。

実施形態１２
実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の投影スクリーンと、プロジェクタとを含む光学システムであって、前記プロジェクタが、前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面に向かって画像光を投影することを特徴とする光学システム。

実施形態１３
投影スクリーンの使用中にユーザに面するユーザ側の表面を有する投影スクリーンであって、該投影スクリーンが透明なガラスシートおよび拡散要素を含み、
（ａ）前記ガラスシートが前面および後面を有し、
（ｂ）前記ガラスシートの前記後面が、前記拡散要素と光学的に接触し、
（ｃ）前記投影スクリーンの使用中に、前記ガラスシートの前記前面および前記後面が、プロジェクタからの画像光を前記拡散要素へと透過させ、該拡散要素が、前記光の一部を、再び前記ガラスシートを通してユーザへと反射し、
（ｄ）前記ガラスシートおよび前記拡散要素が組み合わさって、０．５以下の白色度Ｗを有する前記投影スクリーンを設け、
（ｅ）前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面が、書込み可能／消去可能な表面である
ことを特徴とする投影スクリーン。

実施形態１４
前記投影スクリーンが、少なくとも７５％のコントラストを有する、実施形態１３記載の投影スクリーン。

実施形態１５
前記投影スクリーンが、少なくとも９５％のコントラストを有する、実施形態１３記載の投影スクリーン。

実施形態１６
前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面上のコーティングを含む、実施形態１３〜１５のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態１７
前記コーティングが白色のインクである、実施形態１６記載の投影スクリーン。

実施形態１８
前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面に積層された磁性金属シートを含む、実施形態１３〜１７のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態１９
前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面がグレア防止特性を有する、実施形態１３〜１８のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態２０
前記ガラスシートの前記後面が、前記スクリーンの前記ユーザ側の表面を通してユーザによって知覚されるパターンを含む、実施形態１３〜１９のいずれか１つに記載の投影スクリーン。

実施形態２１
格納構成になるよう巻かれた、実施形態１３〜２０のいずれか１つに記載の投影スクリーンを含むことを特徴とする装置。

実施形態２２
実施形態１３〜２０のいずれか１つに記載の投影スクリーンと、プロジェクタとを含む光学システムであって、前記プロジェクタが、前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面に向かって画像光を投影することを特徴とする光学システム。

７ 投影スクリーン
９ プロジェクタ
１１ プロジェクタからの画像光
１３ ガラスシート
１５ ガラスシートの前面
１７ ガラスシートの後面
１９ 拡散要素
２１ 拡散要素によって反射／散乱された光（最初の反射および散乱）
２３ ガラスシートの前面によって反射された光
２５ ガラスシートの前面によって反射され、次に拡散要素によって再反射/再散乱（二次反射および散乱）された光
２７ 画像のノミナルな白い部分
２９ 画像のノミナルな黒い部分
３１ ガラスシートの後面のコーティングとしての拡散要素
３３ ガラスシートの後面に積層されたシートとしての拡散要素
３５ 接着剤
３７ 裏打ち
３９ 接着剤
４１ グレア防止要素
４３ 投影スクリーンのユーザ側の表面

Claims (10)

1. 投影スクリーンの使用中にユーザに面するユーザ側の表面を有する投影スクリーンであって、該投影スクリーンが透明なガラスシートおよび拡散要素を含み、
   （ａ）前記ガラスシートが、距離ｄだけ離れた前面および後面を有し、
   （ｂ）前記ガラスシートの前記後面が、前記拡散要素と光学的に接触し、
   （ｃ）前記投影スクリーンの使用中に、前記ガラスシートの前記前面および前記後面が、プロジェクタからの画像光を前記拡散要素へと透過させ、該拡散要素が、前記光の一部を、再び前記ガラスシートを通してユーザへと反射し、
   （ｄ）前記距離ｄが、０．０５ミリメートルより大きく且つ０．２ミリメートル以下であり、
   （ｅ）前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面が、書込み可能／消去可能な表面である
   ことを特徴とする投影スクリーン。
2. 前記投影スクリーンが、少なくとも７５％のコントラストを有する、請求項１記載の投影スクリーン。
3. 前記ガラスシートおよび前記拡散要素が組み合わさって、０．５以下の白色度Ｗを有する前記投影スクリーンを設ける、請求項１または２記載の投影スクリーン。
4. 前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面上のコーティングを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の投影スクリーン。
5. 前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面に積層された磁性金属シートを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投影スクリーン。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の投影スクリーンと、プロジェクタとを含む光学システムであって、前記プロジェクタが、前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面に向かって画像光を投影することを特徴とする光学システム。
7. 投影スクリーンの使用中にユーザに面するユーザ側の表面を有する投影スクリーンであって、該投影スクリーンが透明なガラスシートおよび拡散要素を含み、
   （ａ）前記ガラスシートが前面および後面を有し、
   （ｂ）前記ガラスシートの前記後面が、前記拡散要素と光学的に接触し、
   （ｃ）前記投影スクリーンの使用中に、前記ガラスシートの前記前面および前記後面が、プロジェクタからの画像光を前記拡散要素へと透過させ、該拡散要素が、前記光の一部を、再び前記ガラスシートを通してユーザへと反射し、
   （ｄ）前記ガラスシートおよび前記拡散要素が組み合わさって、０．５以下の白色度Ｗを有する前記投影スクリーンを設け、
   （ｅ）前記投影スクリーンの前記ユーザ側の表面が、書込み可能／消去可能な表面である
   ことを特徴とする投影スクリーン。
8. 前記投影スクリーンが、少なくとも７５％のコントラストを有する、請求項７記載の投影スクリーン。
9. 前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面上のコーティングを含む、請求項７または８記載の投影スクリーン。
10. 前記拡散要素が、前記ガラスシートの前記後面に積層された磁性金属シートを含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の投影スクリーン。

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