JP2020038236A - 透明スクリーン、映像投影合わせ板、映像表示システム、および透明スクリーンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットスポットが観察される方向と、明るい映像が観察される方向とを分離できる透明スクリーンの提供。【解決手段】第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、前記反射層を基準として前記第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンであって、前記反射層は、前記第１の透明層の前記反射層とは反対側の面を基準面とするとき、前記基準面に対し同じ向きに傾斜し、且つ前記光を反射する反射斜面を複数有し、複数の前記反射斜面は、それぞれ凹凸を有し、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成される、透明スクリーン。【選択図】図１

Description

本発明は、透明スクリーン、映像投影合わせ板、映像表示システム、および透明スクリーンの製造方法に関する。

特許文献１に記載の映像投影構造体は、表面にランダムな凹凸が形成されている第１の透明層と、第１の透明層におけるランダムな凹凸が形成されている面に形成された反射膜と、反射膜の上に形成された第２の透明層とを有する。この映像投影構造体は、映像を投影していない場合には透明な窓として機能し、映像を投影している場合にはスクリーンとして機能する。

国際公開第２０１５／１８６６６８号

図１７は、従来の透明スクリーンを示す図である。従来の透明スクリーン１２０は、プロジェクタ１１２から投影された映像をユーザ１１３に表示する。透明スクリーン１２０は、第１の透明層１３２と、投影される映像の光を反射する反射層１３３と、反射層１３３を基準として第１の透明層１３２とは反対側に設けられる第２の透明層１３５とを有する。第１の透明層１３２は、反射層１３３と接する平坦面に、凹凸を有する。この凹凸に沿って、反射層１３３が形成されている。

ところで、ホットスポットと呼ばれる現象が生じることがある。ホットスポットは、プロジェクタからスクリーンに映像が投影されたときにスクリーンの中心部などが明るく光って見える現象である。ホットスポットは、スクリーンの大気と接する映像投影面で入射光が正反射することで生じ、正反射方向で観察される。

従来、ホットスポットが観察される方向と、明るい映像が観察される方向とが同じであった。

本開示の目的は、ホットスポットが観察される方向と、明るい映像が観察される方向とを分離できる透明スクリーンを提供することである。

本開示の一態様によれば、
第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、前記反射層を基準として前記第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンであって、
前記反射層は、前記第１の透明層の前記反射層とは反対側の面を基準面とするとき、前記基準面に対し同じ向きに傾斜し、且つ前記光を反射する反射斜面を複数有し、
複数の前記反射斜面は、それぞれ凹凸を有し、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成される、透明スクリーンが提供される。

本開示の透明スクリーンによれば、ホットスポットが観察される方向と、映像の明るさが最も明るい方向とを分離できる。

図１は、一実施形態による映像表示システムを示す図である。 図２は、一実施形態による透明スクリーンを示す図である。 図３は、反射光の出射角を一定に維持しながら、入射光の入射角と透明スクリーンの輝度との関係を測定する測定装置の一例を示す図である。 図４は、図３の測定装置の測定結果の一例を示す図である。 図５は、入射光の入射角を一定に維持しながら、反射光の出射角と透明スクリーンの輝度との関係を測定する測定装置の一例を示す図である。 図６は、図５の測定装置の測定結果の一例を示す図である。 図７は、一実施形態によるプロジェクタの画角を示す図である。 図８は、車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、ユーザとの位置関係の一例を示す図である。 図９は、車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、ユーザとの位置関係の別の一例を示す図である。 図１０は、車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、ユーザとの位置関係のさらに別の一例を示す図である。 図１１は、一実施形態による透明スクリーンの製造方法を示すフローチャートである。 図１２は、第１の透明層に複数の斜面を縞状に形成するステップの一例を示す図である。 図１３は、第１の透明層の斜面に凹凸を形成するステップの一例を示す図である。 図１４は、反射層を形成するステップの一例を示す図である。 図１５は、第２の透明層を形成するステップの一例を示す図である。 変形例による映像表示システムを示す図である。 従来の透明スクリーンを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、透明スクリーンを基準としてユーザ側を前方、透明スクリーンを基準としてユーザとは反対側を後方と呼ぶ。

（映像表示システム）
図１は、一実施形態による映像表示システムを示す図である。図１において、透明スクリーン２０の構造を拡大して示す。

映像表示システム１０は、背景を視認可能な映像投影合わせ板１１と、映像投影合わせ板１１に映像を投影するプロジェクタ１２とを備える。プロジェクタ１２としては、一般的なものが用いられる。

（映像投影合わせ板）
映像投影合わせ板１１は、前方から投影される映像を前方のユーザ１３に表示し、かつ後方の背景を前方のユーザ１３に視認させる。後方の背景は、映像の非投影時に視認可能であればよく、映像の投影時に視認可能でも視認不能でもよい。

映像投影合わせ板１１は、大気と接する映像投影面１１ａを有する。映像投影面１１ａや、その反対側の大気と接する面で入射光ＩＬが正反射することでホットスポットが生じる。ホットスポットは、正反射方向の位置（例えば破線で示すユーザ１４の位置）で観察され、その他の位置（例えば実線で示すユーザ１３の位置）では観察されない。

映像投影合わせ板１１は、平面板、曲面板のいずれでもよい。曲面板は、ユーザ１３に向けて凸の形状を有するもの、ユーザ１３に向けて凹の形状を有するもの、のいずれでもよい。

映像投影合わせ板１１の用途は、特に限定されないが、例えば自動車や列車などの乗り物の窓板、建物の窓板、ショーウィンドーの窓板、冷蔵ショーケースの窓板、乗り物の室内や建物の室内を区切るパーティションなどが挙げられる。

映像投影合わせ板１１は、透明スクリーン２０と、透明スクリーン２０の片側（例えば後側）に設けられる第１の透明板２１と、透明スクリーン２０の反対側（例えば前側）に設けられる第２の透明板２２とを有する。

透明スクリーン２０は、前方から投影される映像を前方のユーザ１３に表示し、かつ後方の背景を前方のユーザ１３に視認させる。透明スクリーン２０の構造については後述する。

（透明板）
第１の透明板２１および第２の透明板２２としては、例えばガラス板が用いられる。この場合、映像投影合わせ板１１として、合わせガラスが得られる。合わせガラスの製造方法は、例えば、下記（１）〜（３）のステップを有する。（１）第１のガラス板２１、第１の接着層２３、透明スクリーン２０、第２の接着層２４、および第２のガラス板２２をこの順で重ねた重合体を、真空バックの内部に入れる。重ねる順序は逆でもよい。（２）重合体を入れた真空バックの内部を脱気しながら、真空バックを大気炉などで加圧、加熱する。（３）真空バックから取出した重合体を、オートクレーブで加圧、加熱する。

ガラス板のガラスとしては、例えばソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。また、ガラスは、未強化ガラス、強化ガラスのいずれでもよい。未強化ガラスは、溶融ガラスを板状に成形し、徐冷したものである。成形方法としては、フロート法、フュージョン法などが挙げられる。強化ガラスは、物理強化ガラス、化学強化ガラスのいずれでもよい。物理強化ガラスは、均一に加熱したガラス板を軟化点付近の温度から急冷し、ガラス表面とガラス内部との温度差によってガラス表面に圧縮応力を生じさせることで、ガラス表面を強化したものである。化学強化ガラスは、イオン交換法などによってガラス表面に圧縮応力を生じさせることで、ガラス表面を強化したものである。

ガラス板は、平面板、曲面板のいずれでもよい。平面板を曲面板に曲げる曲げ成形としては、重力成形、またはプレス成形などが用いられる。曲げ成形では、均一に加熱したガラス板を軟化点付近の温度から急冷し、ガラス表面とガラス内部との温度差によってガラス表面に圧縮応力を生じさせることで、ガラス表面を強化してもよい。物理強化ガラスが得られる。尚、化学強化ガラスは、曲げ成形の後、イオン交換法などによってガラス表面に圧縮応力を生じさせることで得られる。

ガラス板の板厚は、特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である。

尚、第１の透明板２１および第２の透明板２２としては、樹脂板が用いられてもよい。また、第１の透明板２１および第２の透明板２２のうち、一方がガラス板で、他方が樹脂板でもよい。また、映像投影合わせ板に含まれる透明板の数は３つ以上でもよい。

（接着層）
第１の接着層２３は、第１の透明板２１と透明スクリーン２０とを接着する。また、第２の接着層２４は、第２の透明板２２と透明スクリーン２０とを接着する。第１の接着層２３、第２の接着層２４の厚みは、それぞれ、限定されるものではないが、例えば０．０１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。

第１の接着層２３、第２の接着層２４は、異なる材料で形成されてもよいが、好ましくは同じ材料で形成される。第１の接着層２３、第２の接着層２４は、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化性樹脂などで形成され、好ましくは、ビニル系ポリマー、エチレン‐ビニル系モノマー共重合体、スチレン系共重合体、シクロオレフィン系共重合体、ポリウレタン樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フッ素樹脂及びアクリル樹脂から選択される一種類以上で形成される。

熱可塑性樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）が典型的である。熱硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート樹脂が典型的である。熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の場合、熱処理によって接着が行われる。一方、紫外線硬化性樹脂の場合、紫外線照射によって接着が行われる。ウレタンアクリレート樹脂は紫外線硬化も可能である。

（透明スクリーン）
透明スクリーン２０は、前方から投影される映像を前方のユーザ１３に表示し、かつ後方の背景を前方のユーザ１３に視認させる。透明スクリーン２０のヘイズ（Ｈａｚｅ）値が１０％以下であると、十分な透明度が得られ、背景が良好に視認できる。尚、第１の透明板２１や第２の透明板２２として用いられるガラス板のヘイズ値は、通常、１％以下である。

ヘイズ値は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ７１３６）に準拠して測定され、測定対象の試験板を板厚方向に透過する透過光のうち、前方散乱によって入射光から２．５°以上それた透過光の百分率として求められる。ヘイズ値の測定に用いる光源としては、日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ８７２０：２０１２）に記載のＤ６５光源を用いる。

透明スクリーン２０は、可撓性を有しなくてもよいが、様々な形状に変形できるように可撓性を有してよい。

図２は、一実施形態による透明スクリーンを示す図である。図２において、反射層３４の反射斜面４５の凹凸を誇張して示す。透明スクリーン２０は、後側から前側に向けて、基材シート３１、第１の透明層３２、反射層３４、第２の透明層３５、および保護シート３６などをこの順で有する。

基材シート３１は、透明ガラスシート、透明樹脂シートのいずれでもよいが、可撓性の観点から、透明樹脂シートであることが好ましい。透明樹脂シートは、例えば、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥＮ、シクロオレフィンポリマー、またはポリエステルで形成される。

第１の透明層３２は、基材シート３１の表面に形成され、基材シート３１とは反対側の表面に凹凸を有する。第１の透明層３２は、例えば透明な樹脂により形成される。その樹脂は、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、例えばインプリント法などで成形される。

反射層３４は、第１の透明層３２の表面の凹凸に沿って、ジグザグ状に形成される。反射層３４は、その前面に凹凸を有し、前方から投影される映像の光を前方に拡散反射することで、映像を表示する。また、反射層３４は、後方からの光の一部を前方に透過させることで、背景を視認させる。前記凹凸は不規則な凹凸であると好ましい。

反射層３４は、光を反射する材料、例えばアルミニウムや銀などの金属、金属酸化物、または金属窒化物などにより形成されてよい。反射層３４は、単層構造、複層構造のいずれでもよく、金属層および誘電体層の少なくとも一方を含んでよい。反射層３４の形成方法としては、例えば真空蒸着法またはスパッタリング法などが用いられる。

反射層３４は、誘電体多層膜を含んでもよい。誘電体多層膜は、屈折率が異なる複数の誘電体を積層する方法により形成できる。高屈折率の誘電体としては例えばＳｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＮｂＮ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＳｎＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｏＯ、ＮｂＯ、ＴiＯ_２およびＺｒＯ_２が挙げられる。高屈折率の誘電体より低屈折率の誘電体としては例えばＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、およびＡｌＦ_３が挙げられる。

第２の透明層３５は、反射層３４の凹凸を埋める。第２の透明層３５は、第１の透明層３２と同様に透明な樹脂により形成されてよく、好ましくは第１の透明層３２と略同一の屈折率を備えた樹脂により形成される。

保護シート３６は、基材シート３１と同様に形成されてよく、好ましくは基材シート３１と同一の材料により形成される。尚、基材シート３１および保護シート３６は任意の構成であって、透明スクリーン２０は基材シート３１および保護シート３６の少なくとも一方を有しなくてもよい。

（透明スクリーンの詳細）
第１の透明層３２は、断面視ノコギリ歯状に形成されている。第１の透明層３２は、第１の透明層３２の反射層３４とは反対側の面４１を基準面４１とするとき、基準面４１に対し同じ向きに傾斜する斜面４２を複数有する。各斜面４２は、一端（例えば下端）から他端（例えば上端）に向けて基準面４１から離れるように傾斜する。複数の斜面４２は、基準面４１の法線方向から見たとき縞状に形成される。縞の線は、直線でもよいし、曲線でもよい。各傾斜面の傾斜角度は、基準面４１に対して傾斜方向が同じであれば、複数の斜面の傾斜角度の平均値に対して、±３０％程度以内の分布を持っていても良い。ここで、分布とは、複数の斜面４２について、横軸が傾斜角度、縦軸がカウント数としてグラフ化したものを指す。また、斜面４２の幅Ｗについても、各斜面４２の幅Ｗの平均値に対して、±３０％程度以内の分布を持っていても良い。ここで、分布とは、斜面４２の幅Ｗについて、横軸が幅、縦軸がカウント数としてグラフ化したものを指す。

なお、傾斜面はカーブした形状であってもよい。傾斜面がカーブした形状の場合の傾斜角度は、斜面４２の成す角度を積分し、積分したプロファイルの長さで割ったものである。

次に、各斜面４２の寸法などについて説明する。以下の説明では、基準面４１の法線方向をｘ方向、ｘ方向に垂直な方向であって各斜面４２の延在方向をｙ方向、ｘ方向およびｙ方向に垂直な方向であって複数の斜面４２が並ぶ方向をｚ方向とも呼ぶ。

斜面４２の傾斜角θは、プロジェクタ１２とユーザ１３と透明スクリーン２０との位置関係、透明スクリーン２０の屈折率などに基づいて設定される。透明スクリーン２０の屈折率を考慮するのは、透明スクリーン２０と大気との境界で入射光ＩＬや反射光ＲＬが屈折するためである。

斜面４２の傾斜角θは、例えば２°以上、４５°以下であり、好ましくは５°以上２０°以下である。斜面４２の傾斜角θは、ｙ方向に垂直な断面（例えば図２に示す断面）において計測する。斜面４２の傾斜角θは、斜面４２が基準面４１に対し平行な場合を０°、斜面４２が基準面４１に対し垂直な場合を９０°とする。

斜面４２の幅Ｗは、１０μｍ以上、５００μｍ以下である。斜面４２の幅Ｗとは、ｙ方向に垂直な断面において、斜面４２のｚ方向の寸法のことである。

斜面４２の高低差Ｈは、２μｍ以上、５００μｍ以下である。斜面４２の高低差Ｈとは、ｙ方向に垂直な断面において、斜面４２のｘ方向の寸法のことである。Ｈ、Ｗ、θは、Ｈ／Ｗ＝ｔａｎθの関係を有する。

隣り合う複数の斜面４２の間には、隣り合う複数の斜面４２を連結する段差面４３が形成されている。段差面４３は、図１では基準面４１に対し垂直とされているが、斜めとされてもよい。尚、隣り合う複数の斜面４２の間には、段差面４３の他に、基準面４１に対し平行な平行面が形成されていてもよい。

透明スクリーン２０は、第１の透明層３２と反射層３４との間において、第１の透明層３２の斜面４２に凹凸を形成する凹凸層３３をさらに有する。凹凸層３３は、粒子３７およびマトリックス３８を含む。

粒子３７は、無機粒子、有機粒子の少なくとも一方を含む。無機粒子の材料としては、二酸化ケイ素、二酸化ケイ素の部分窒化物、酸化チタン、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混晶材料、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。有機粒子の材料としては、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。

マトリックス３８は、無機材料、有機材料の少なくとも一方を含む。無機材料としては、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニア、ケイ酸ナトリウムなどが挙げられる。有機材料としては、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。有機材料は、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。

粒子３７とマトリックス３８との屈折率の差の絶対値は、小さいほど好ましく、例えば０．１以下、好ましくは０.０５以下、より好ましくは０．０２以下である。また、粒子３７と第１の透明層３２との屈折率の差の絶対値は、小さいほど好ましく、例えば０．１以下、好ましくは０.０５以下、より好ましくは０．０２以下である。さらに、マトリックス３８と第１の透明層３２との屈折率の差の絶対値は、小さいほど好ましく、例えば０．１以下、好ましくは０.０５以下、より好ましくは０．０２以下である。

凹凸層３３に占める粒子３７の割合は、例えば体積１％以上、体積８０％以下、好ましくは体積５％以上、体積６０％以下である。

凹凸層３３は、反射層３４と接触する面に凹凸を有し、ｙ方向に垂直な断面において凸部３３ａと凹部３３ｂとが交互に並ぶ構造を有する。

隣り合う凸部３３ａと凹部３３ｂとの高低差ｈは、例えば斜面４２の高低差Ｈの１／３以下である。隣り合う凸部３３ａと凹部３３ｂとの高低差ｈは、ｙ方向に垂直な断面において、斜面４２に対し垂直な方向に計測する。

隣り合う複数の凸部３３ａの間隔ｗは、斜面４２の傾斜方向における寸法（Ｗ／ｃｏｓθ）の１／３以下である。隣り合う複数の凸部３３ａの間隔ｗは、ｙ方向に垂直な断面において、斜面４２に対し平行な方向に計測する。隣り合う複数の凸部３３ａの間隔ｗは、例えば、粒子３７の粒径や粒径分布、粒子３７とマトリックス３８の体積比、粒子３７の帯電状況の制御等により調節することができる。

凹凸層３３の凹凸形状の規則性に関しては、粒子３７の粒径のバラツキを小さくすると規則性を出しやすく、粒子３７の粒径のバラツキを大きくすると規則性を崩し、ランダムな凹凸とすることができる。また、粒子３７の合計の体積を、マトリックス３８の体積に対して、小さくすることで、ランダムな凹凸とすることができる。特に、粒子３７の体積をマトリックス３８の体積の１００％以下にすることで、規則性を小さくすることができる。

一方凹凸層３３の凹凸形状に規則性を付与することで、光の散乱方向が揃いやすいので輝度をより高く出来る。

反射層３４は、例えば５ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の厚さを有し、凹凸層３３の凹凸に沿って形成される。そのため、反射層３４は、基準面４１に対し同じ向きに傾斜すると共に、投影される映像の光を反射する反射斜面４５を複数有する。各反射斜面４５は、一端（例えば下端）から他端（例えば上端）に向けて基準面４１から離れるように傾斜する。複数の反射斜面４５は、基準面４１の法線方向から見たとき縞状に形成される。縞の線は、直線でもよいし、曲線でもよい。

反射斜面４５の傾斜角は、斜面４２の傾斜角θで代表することができ、２°以上、４５°以下である。反射斜面４５の傾斜角は、ｙ方向に垂直な断面において計測する。反射斜面４５の傾斜角は、反射斜面４５が基準面４１に対し平行な場合を０°、反射斜面４５が基準面４１に対し垂直な場合を９０°とする。

反射斜面４５の傾斜角は、プロジェクタ１２とユーザ１３と透明スクリーン２０との位置関係、透明スクリーン２０の屈折率などに基づいて設定される。透明スクリーン２０の屈折率を考慮するのは、透明スクリーン２０と大気との境界で入射光ＩＬや反射光ＲＬが屈折するためである。

反射斜面４５の幅は、斜面４２の幅Ｗで代表することができ、１０μｍ以上、５００μｍ以下である。反射斜面４５の幅とは、ｙ方向に垂直な断面において、反射斜面４５のｚ方向の寸法のことである。

反射斜面４５の高低差は、斜面４２の高低差Ｈで代表することができ、２μｍ以上、５００μｍ以下である。反射斜面４５の高低差とは、ｙ方向に垂直な断面において、反射斜面４５のｘ方向の寸法のことである。

隣り合う複数の反射斜面４５の間には、隣り合う複数の反射斜面４５を連結する段差面４６が形成されている。段差面４６は、図２では基準面４１に対し垂直とされているが、斜めとされてもよい。尚、隣り合う複数の反射斜面４５の間には、段差面４６の他に、基準面４１に対し平行な平行面が形成されていてもよい。

反射斜面４５は、凹凸を有し、ｙ方向に垂直な断面において凸部４５ａと凹部４５ｂとが交互に並ぶ構造を有する。

隣り合う凸部４５ａと凹部４５ｂとの高低差は、隣り合う凸部３３ａと凹部３３ｂとの高低差ｈで代表でき、例えば反射斜面４５の高低差の１／３以下である。隣り合う凸部４５ａと凹部４５ｂとの高低差は、ｙ方向に垂直な断面において、反射斜面４５の最小二乗直線に対し垂直な方向に計測する。

隣り合う複数の凸部４５ａの間隔は、隣り合う複数の凸部３３ａの間隔ｗで代表でき、反射斜面４５の傾斜方向における寸法（Ｗ／ｃｏｓθ）の１／３以下である。隣り合う複数の凸部４５ａの間隔は、ｙ方向に垂直な断面において、反射斜面４５の最小二乗直線に対し平行な方向に計測する。

以上説明したように、本実施形態の反射層３４は、基準面４１に対し同じ向きに傾斜すると共に、投影される映像の光を反射する反射斜面４５を複数有する。複数の反射斜面４５は、基準面４１の法線方向から見たとき縞状に形成される。各反射斜面４５は、凹凸を有し、映像を表示する。よって、映像を表示する反射斜面４５が、ホットスポットを生じさせる映像投影面１１ａに対し傾斜している。明るい映像が観察される方向は反射斜面４５の正反射方向になり、ホットスポットが観察される方向は映像投影面１１ａの正反射方向になる。従って、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離でき、ホットスポットが観察されずに明るい映像が観察される位置（例えば、図１に実線で示すユーザ１３の位置）を作り出すことができる。

図３は、反射光の出射角を一定に維持しながら、入射光の入射角と透明スクリーンの輝度との関係を測定する測定装置の一例を示す図である。入射角とは、映像投影面の法線方向に対する入射光の入射方向の傾斜角をいう。入射光の入射方向が映像投影面の法線方向に一致する場合、入射角は０°である。また、出射角とは、映像投影面の法線方向に対する出射光の出射方向の傾斜角をいう。出射光の出射方向が映像投影面の法線方向に一致する場合、出射角は０°である。

図３に示すように、輝度計５１は、透明スクリーン２０に入射する入射光ＩＬの反射光ＲＬを受光して透明スクリーン２０の輝度を計測する。輝度計５１は、透明スクリーン２０の正面で固定されている。透明スクリーン２０も、固定されている。一方、プロジェクタ１２は、入射光ＩＬの入射角θ１を変更できるように、円弧状の経路５２に沿って旋回自在とされている。

図４は、図３の測定装置の測定結果の一例を示す図である。図４において、横軸は入射光ＩＬの入射角θ１、縦軸は輝度計５１の計測値Ｙ（ｃｄ／ｍ^２）をその最大値で割った値Ｙ´を示す。また、図４において、実線は図２に示す本実施形態の透明スクリーン２０の測定結果を示し、破線は図１７に示す従来の透明スクリーン１２０の測定結果を示す。

図４から明らかなように、従来の透明スクリーン１２０の場合、入射角θ１が０°のとき輝度が最大値になるので、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離できないことがわかる。これに対し、本実施形態の透明スクリーン２０の場合、入射角θ１が４５°のとき輝度が最大値になるので、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離できることがわかる。

図５は、入射光の入射角を一定に維持しながら、反射光の出射角と透明スクリーンの輝度との関係を測定する測定装置の一例を示す図である。輝度計５１は、固定されている。一方、プロジェクタ１２は、反射光ＲＬの出射角θ２を変更できるように、円弧状の経路５２に沿って旋回自在とされている。入射光ＩＬの入射角θ１が一定（例えば−４５°）に維持されるように、プロジェクタ１２の旋回と同時に透明スクリーン２０が回転される。

図６は、図５の測定装置の測定結果の一例を示す図である。図６において、横軸は反射光ＲＬの出射角θ２、縦軸は輝度計５１の計測値Ｙ（ｃｄ／ｍ^２）をその最大値で割った値Ｙ´を示す。また、図６において、実線は図２に示す本実施形態の透明スクリーン２０の測定結果を示し、破線は図１７に示す従来の透明スクリーン１２０の測定結果を示す。

図６から明らかなように、従来の透明スクリーン１２０の場合、出射角θ２が入射角θ１と同じ値（例えば−４５°）のとき輝度が最大値になるので、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離できないことがわかる。これに対し、本実施形態の透明スクリーン２０の場合、出射角θ２が０°のとき（つまり、透明スクリーン２０の正面に輝度計５１が位置するとき）輝度が最大値になるので、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離できることがわかる。

透明スクリーン２０の反射光ＲＬの半値全角α（図６参照）は、プロジェクタ１２の画角β（図７参照）の２倍以上であることが好ましい。透明スクリーン２０の表示領域において入射光の強度が均一である場合に、輝度の最大値と最小値との差を、最大値の半値以下に抑えることができる。

ここで、反射光ＲＬの半値全角αとは、図６に示すように、輝度の計測値Ｙが最大値の半値以上になる出射角θ２の幅をいう。尚、上述の如く、出射角θ２が０°のとき、輝度が最大値になる。

また、プロジェクタ１２の画角βとは、図７に示すように、透明スクリーン２０に表示された映像Ｉの両端Ｐ１、Ｐ２と、プロジェクタ１２のレンズの中心Ｐ３とを結ぶ２つの直線Ｌ１、Ｌ２のなす角をいう。映像Ｉの両端Ｐ１、Ｐ２は、両端Ｐ１、Ｐ２を結ぶ線が映像Ｉの中心を通り、且つ反射斜面４５の縞に平行となるように設定する。

（透明スクリーンの配置）
図８は、車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、ユーザとの位置関係の一例を示す図である。映像投影合わせ板１１は、車両前部の窓に取付けられている。透明スクリーン２０は、その窓の下部に設けられている。プロジェクタ１２は、その窓よりも下方に設けられている。ユーザ１３の目は、その窓の上下方向中央部に位置している。この場合、図８に示すように、複数の反射斜面４５は、水平方向に細長い横縞を形成してよい。ユーザ１３は、ホットスポットが観察されない位置で、明るい映像を観察できる。

図９は、車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、ユーザとの位置関係の別の一例を示す図である。映像投影合わせ板１１は、車両前部の窓に取付けられている。透明スクリーン２０は、その窓の上部に設けられている。プロジェクタ１２は、その窓よりも下方に設けられている。ユーザ１３の目は、その窓の上下方向中央部に位置している。この場合も、図９に示すように、複数の反射斜面４５は、水平方向に細長い横縞を形成してよい。ユーザ１３は、ホットスポットが観察されない位置で、明るい映像を観察できる。

図１０は、車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、ユーザとの位置関係のさらに別の一例を示す図である。映像投影合わせ板１１は、車両前部の窓に取付けられている。透明スクリーン２０は、その窓の車幅方向端部に設けられている。プロジェクタ１２は、その窓よりも下方に設けられている。ユーザ１３の目は、その窓の上下方向中央部に位置している。この場合、図１０に示すように、複数の反射斜面４５は、上下方向に細長い縦縞を形成してよい。ユーザ１３は、ホットスポットが観察されない位置で、明るい映像を観察できる。

（透明スクリーンの製造方法）
図１１は、一実施形態による透明スクリーンの製造方法を示すフローチャートである。図１１に示すように、透明スクリーンの製造方法は、第１の透明層３２に基準面４１に対し同じ向きに傾斜する複数の斜面４２を縞状に形成するステップＳ１０１と、複数の斜面４２のそれぞれに凹凸を形成するステップＳ１０２と、凹凸に接する反射層３４を形成するステップＳ１０３と、反射層３４の凹凸を埋める第２の透明層３５を形成するステップＳ１０４とを有する。

図１２は、第１の透明層に複数の斜面を縞状に形成するステップの一例を示す図である。第１の透明層３２に複数の斜面４２を縞状に形成する方法としては、図１２に示すように例えば型押し法が用いられる。

型押し法は、型６０の凹凸パターンを第１の透明層３２に転写する方法である。型押し法は、インプリント法を含む。インプリント法は、第１の透明層３２となる樹脂材料を型６０と基材シート３１との間に挟み、型６０の凹凸パターンを樹脂材料に転写し、樹脂材料を固化させる方法である。

本明細書において、固化は、硬化を含む。固化の方法は、樹脂材料の種類に応じて適宜選択される。樹脂材料の種類は、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。光硬化性樹脂は、光を照射することで硬化する。熱可塑性樹脂は、加熱によって溶融し、冷却によって固化する。熱硬化性樹脂は、加熱によって液体から固体に変化する。

尚、インプリント法の代わりに、切削法が用いられてもよい。切削法は、第１の透明層３２を切削工具で切削する方法である。切削工具は、一般的なものであってよい。

図１３は、第１の透明層の斜面に凹凸を形成するステップの一例を示す図である。斜面４２に凹凸を形成する方法としては、例えばスプレー法が用いられる。

スプレー法は、斜面４２に液体を吹き付け、吹き付けた液体を固化させることで、凹凸層３３を形成する方法である。液体は、粒子３７およびマトリックス３８を含み、マトリックス３８を溶かす溶媒をさらに含んでよい。凹凸層３３は、斜面４２上に凹凸を形成する。スプレー法は、スピンコート法などに比べて、大面積で均一な凹凸層３３の形成に適している。

尚、スプレー法の代わりに、スピンコート法などが用いられてもよい。

図１４は、反射層を形成するステップの一例を示す図である。反射層３４を形成する方法としては、例えば真空蒸着法またはスパッタリング法などが用いられる。反射層３４は、凹凸層３３の凹凸に沿って形成される。

図１５は、第２の透明層を形成するステップの一例を示す図である。第２の透明層３５は、第２の透明層３５となる樹脂材料を、反射層３４と保護シート３６との間に挟み、固化させることで得られる。

尚、本実施形態の透明スクリーン２０は、図１および図２に示すように後側から前側に向けて、第１の透明層３２、凹凸層３３、反射層３４、および第２の透明層３５をこの順で有するが、順番は逆でもよい。つまり、透明スクリーン２０は、後側から前側に向けて、第２の透明層３５、反射層３４、凹凸層３３、および第１の透明層３２をこの順で有してもよい。反射層３４は、凹凸層３３との接触面と、第２の透明層３５との接触面とが、同じ形状を有する。そのため、反射層３４は、凹凸層３３との接触面と、第２の透明層３５との接触面のどちらの面で、投影される映像の光を反射してもよい。

（変形、改良）
以上、透明スクリーンなどの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

図１６は、変形例による映像表示システムを示す図である。本変形例の映像表示システム１０Ａは、透明スクリーン２０Ａを有する点で、上記実施形態の映像表示システム１０と異なる。以下、相違点について主に説明する。

本変形例の透明スクリーン２０Ａは、反射層３４Ａが第１の透明層３２Ａに接する点で、上記実施形態の透明スクリーン２０とは異なる。透明スクリーン２０Ａと、第１の透明板２１と、第２の透明板２２とで、映像投影合わせ板１１Ａが構成される。

第１の透明層３２Ａは、基準面４１Ａに対し同じ向きに傾斜する斜面４２Ａを複数有する。各斜面４２Ａは、一端（例えば下端）から他端（例えば上端）に向けて基準面４１Ａから離れるように傾斜する。複数の斜面４２Ａは、基準面４１Ａの法線方向から見たとき縞状に形成される。各斜面４２Ａは、凹凸を有する。斜面４２Ａに凹凸を形成する方法としては、例えばエッチング法、インプリント法が用いられる。

エッチング法は、型押し法や切削法などで形成された斜面４２Ａをエッチングして、斜面４２Ａに凹凸を形成する方法である。エッチング法は、物理エッチング法、化学エッチング法のいずれでもよい。

物理エッチング法は、ブラスト法を含む。ブラスト法は、ドライブラスト法、ウェットブラスト法のいずれでもよい。ドライブラスト法の場合、斜面４２Ａに粒子を吹き付けることで、斜面４２Ａに凹凸を形成する。粒子としては、例えばアルミナ粒子、炭化珪素粒子、ジルコン粒子などが用いられる。ウェットブラスト法の場合、斜面４２Ａに粒子と液体との混合流体を吹き付けることで、斜面４２Ａに凹凸を形成する。

反射層３４Ａは、基準面４１Ａに対し同じ向きに傾斜すると共に、投影される映像の光を反射する反射斜面４５Ａを複数有する。各反射斜面４５Ａは、一端（例えば下端）から他端（例えば上端）に向けて基準面４１Ａから離れるように傾斜する。複数の反射斜面４５Ａは、基準面４１Ａの法線方向から見たとき縞状に形成される。

反射層３４Ａは、例えば５ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の厚さを有し、斜面４２Ａの凹凸に沿って形成される。そのため、各反射斜面４５Ａは、凹凸を有する。反射層３４Ａの凹凸は、第２の透明層３５Ａによって埋められる。

本変形例によれば、上記実施形態と同様に、映像を表示する反射斜面４５Ａが、ホットスポットを生じさせる映像投影面１１Ａａに対し傾斜している。その結果、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離でき、ホットスポットが観察されずに明るい映像が観察される位置（例えば、図１６に示すユーザ１３の位置）を作り出すことができる。

上記実施形態および上記変形例では、第１の透明層３２、３２Ａとして、樹脂層が用いられるが、ガラス層が用いられてもよい。ガラス層に複数の斜面を縞状に形成する方法としては、例えば型押し法が用いられる。型押し法は、高温で軟化したガラス層に、型の凹凸パターンを転写する方法である。

第１の透明層３２、３２Ａとして、第１の透明板２１が用いられてもよい。第１の透明板２１がガラス板である場合、プレス成形によって、曲げ成形と型押しとを同時に行ってもよい。

第１の透明層３２として第１の透明板２１が用いられる場合、第１の透明板２１の上に凹凸層３３および反射層３４が形成される。また、第１の透明層３２Ａとして第１の透明板２１が用いられる場合、第１の透明板２１の上に反射層３４Ａが形成される。

第２の透明層３５、３５Ａとして第２の接着層２４が用いられ、且つ、保護シート３６の代わりに第２の透明板２２が用いられてもよい。

上記実施形態および上記変形例では、複数の斜面４２を縞状に形成するステップと、斜面４２に凹凸を形成するステップとは、この順で行われるが、同時に行われてもよい。例えば、型押し法の場合、型６０の凹凸パターン面を予めエッチング法で粗面化しておけば、同時に行うことができる。

映像投影合わせ板１１、１１Ａなどは、不図示の機能層をさらに有してもよい。機能層としては、例えば光の反射を低減させる光反射防止層、光の一部を減衰させる光減衰層、および赤外線の透過を抑える赤外線遮蔽層、などが挙げられる。さらに、機能層としては、電圧を印加して振動し、スピーカーとして機能する振動層、音の透過を抑制する遮音層などの機能層が挙げられる。機能層の数、機能層の位置は特に限定されない。

１０ 映像表示システム
１１ 映像投影合わせ板
１２ プロジェクタ
１３ ユーザ
２０ 透明スクリーン
２１ 第１の透明板
２２ 第２の透明板
３１ 基材シート
３２ 第１の透明層
３３ 凹凸層
３４ 反射層
３５ 第２の透明層
３６ 保護シート
３７ 粒子
３８ マトリックス
４１ 基準面
４２ 斜面
４５ 反射斜面

Claims (14)

1. 第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、前記反射層を基準として前記第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンであって、
   前記反射層は、前記第１の透明層の前記反射層とは反対側の面を基準面とするとき、前記基準面に対し同じ向きに傾斜し、且つ前記光を反射する反射斜面を複数有し、
   複数の前記反射斜面は、それぞれ凹凸を有し、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成される、透明スクリーン。
2. 前記第１の透明層は、前記基準面に対し同じ向きに傾斜する複数の斜面を有し、
   複数の前記斜面は、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成され、
   透明スクリーンは、前記第１の透明層と前記反射層との間において、前記第１の透明層の前記斜面に凹凸を形成する凹凸層をさらに有し、
   前記凹凸層は、粒子およびマトリックスを含み、前記反射層と接する面に凹凸を有し、
   前記反射斜面は、前記凹凸層の凹凸に沿って形成される、請求項１に記載の透明スクリーン。
3. 前記第１の透明層は、前記基準面に対し同じ向きに傾斜する複数の斜面を有し、
   複数の前記斜面は、それぞれ凹凸を有し、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成され、
   前記反射斜面は、前記斜面の凹凸に沿って形成される、請求項１に記載の透明スクリーン。
4. 前記反射層は、金属層および誘電体層の少なくとも一方を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の透明スクリーン。
5. 透明スクリーンのヘイズが１０％以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明スクリーン。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明スクリーンと、
   前記透明スクリーンの片側に設けられる第１の透明板と、
   前記透明スクリーンの反対側に設けられる第２の透明板とを有する、映像投影合わせ板。
7. 前記映像投影合わせ板は、車両の窓板として用いられる、請求項６に記載の映像投影合わせ板。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明スクリーンと、
   前記透明スクリーンに映像を投影するプロジェクタとを有する、映像表示システム。
9. 前記透明スクリーンの反射光の半値全角が、前記プロジェクタの画角の２倍以上である、請求項８に記載の映像表示システム。
10. 第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、前記反射層を基準として前記第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンの製造方法であって、
    前記第１の透明層に、基準面に対し同じ向きに傾斜する複数の斜面を縞状に形成するステップと、
    複数の前記斜面のそれぞれに凹凸を形成するステップと、
    前記凹凸に接する前記反射層を形成するステップと、
    前記反射層の凹凸を埋める第２の透明層を形成するステップとを有する、透明スクリーンの製造方法。
11. 前記斜面に凹凸を形成する方法が、前記斜面に粒子およびマトリックスを含む液体を吹き付けるスプレー法である、請求項１０に記載の透明スクリーンの製造方法。
12. 前記斜面に凹凸を形成する方法が、前記斜面をエッチングするエッチング法である、請求項１０に記載の透明スクリーンの製造方法。
13. 前記斜面を形成する方法が、型の凹凸パターンを前記第１の透明層に転写する型押し法である、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の透明スクリーンの製造方法。
14. 前記斜面を形成する方法が、前記第１の透明層を切削工具で切削する切削法である、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の透明スクリーンの製造方法。

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