JP4386249B2 - 背面投写スクリーン用拡散構造板及び背面投写スクリーン - Google Patents
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- G03B21/62—Translucent screens
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロジェクションテレビジョンなどに組込まれ、背面から投写された光線の進行方向を修正することにより、画像の視野角を拡大するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクションテレビジョンなどにおいては、投写手段により投写された光の進行方向を、背面投写スクリーンが修正することにより、プロジェクションテレビジョンの観察者の存在場所にまで画面全体の投写光が達するように構成されている。
【０００３】
従来の背面投写スクリーンは、一例としては、光の進行方向に沿って、集光手段であるフレネルレンズシートと、拡散手段であるレンチキュラーレンズシートとを備えた構成とされている。
【０００４】
投写手段が背面投写スクリーンに向けて投光した投写光線は、フレネルレンズシートにより概ね平行な光線となって、次にレンチキュラーレンズシートを通過する。
【０００５】
レンチキュラーレンズシートには、シリンドリカルレンズが形成されており、上記光線は、レンチキュラーレンズシートを通過する際に屈折拡散され、例えば、上下方向では、光分布の半値全幅が概ね１０度から４０度程度の広がりを持つ指向性を与えられ、また、左右方向では、光分布の半値全幅が一層広い３０度から９０度程度の広がりを持つ指向性を与えられる。このようなレンチキュラーレンズシートは、光線を観察者のいる水平方向に拡散させることで、より多くの人が観察できるようにする機能を有している。
【０００６】
このような背面投写スクリーンでは、フレネルレンズ歯の不要面での光損失を防止するために、多くはフレネルレンズシートにおける光の出射面側にフレネルレンズ面が設けられる。
【０００７】
このようなスクリーンは、特許文献１に開示されている。また、これに関連する技術は、特許文献２〜６に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１９６４２２号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１０−１１１５３７号公報（第４−５頁、第１図、第３図）
【特許文献３】
特開２００２−３１１２１１号公報（第５頁、第１−３図）
【特許文献４】
特開昭５８−１６３９３０号公報（第３−４頁、第２図）
【特許文献５】
特開２００２−１７４７０３号公報（第３−５頁、第２図）
【特許文献６】
特開平９−１２０１０２号公報（第３−４頁、第１図、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような背面投写スクリーンでは、シリンドリカルレンズは、屈折により光の進行方向を曲げて拡散させるので、レンチキュラーレンズシートを構成する材料の屈折率波長分散に起因する色収差が発生し、見る角度によって画像の色が異なるという問題が発生する恐れがあった。
【００１０】
さらに、レンズの屈折面においては、必然的に屈折光と共に反射光が発生するので、該反射光によってゴーストや画像のボケを発生させるという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、画像の鮮明化に寄与し得る技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、光線を拡散させるための背面投写スクリーン用拡散構造板であって、光線が入射される入射面と光線が出射される出射面との間で、画面の垂直方向又は水平方向における断面形状が放物線形状を呈する凹面鏡部分を有し入射光線を略一点又は略一線に集光させる第一反射手段を、少なくとも一方向に沿って、同じ側に光線を反射するように、隣合わせて繰返し形成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る背面投写スクリーンの側面図及びその使用形態を示す図である。
【００１４】
この背面投写スクリーン２は、拡散構造板としての拡散シート３と、フレネルレンズシート４とを備えている。また、背面投写スクリーン２の一主面側である背面側には、投写手段１が配設されている。
【００１５】
投写手段１は、画像信号などを受け入れてライトバルブ（図示せず）などにより二次元的に画素ごとに強度変調された光に変換することにより画像を形成し、該画像に対応する投写光線Ｌ１を背面投写スクリーン２に向けて出射する。
【００１６】
背面投写スクリーン２においては、概略的に、フレネルレンズシート４に拡大投写された投写光線Ｌ１が、フレネルレンズシート４内に入射して、ほぼ平行な光に変換されて、拡散シート３に出射される。拡散シート３は出射された概ね平行な光線を上下及び左右方向に指向性を広くして出射する。
【００１７】
図２は、図１におけるスクリーン２の部分拡大図である。同図に示すように、背面投写スクリーン２は、フレネルレンズシート４と拡散シート３とが重ね合されてなる。
【００１８】
フレネルレンズシート４は、一方主面である入射面（図２の左面）と他方主面である出射面（図２の右面）とを有しており、その出射面は、レンズを構成する所定形状の凹凸を形成することによりフレネルレンズ面４ａに形成されている。そして、上記投写光線Ｌ１が、前記入射面から入射してフレネルレンズ面４ａから出射するようにフレネルレンズシート４内を通過し、その通過の際に、投写光線Ｌ１はスクリーン２の面方向の法線方向に略平行な光線Ｌ２に変換されるようになっている。
【００１９】
拡散シート３は、フレネルレンズシート４のフレネルレンズ面４ａ側に配設された部材であり、一方主面である入射面（図２の左面）と他方主面である出射面（図２の右面）とを備えている。また、この拡散シート３は、光線Ｌ１〜Ｌ３の進行方向に向けて順に、透明シート３１と、拡散反射基材３２と、ＮＤ（neutral density）着色板３３と、反射低減部材３４とを備えている。
【００２０】
拡散シート３での光の挙動を概説すると、まず、透明シート３１が、その入射面より光線Ｌ２を受入れて通過させる。次に、拡散反射基材３２が、光の進行方向を広げる。例えば、拡散反射基材３２は、光線Ｌ３に対して、光分布の水平方向半値半幅が概ね３０度、光分布の垂直方向半値半幅が概ね１０度の指向性を与える。そして、この光線Ｌ３をＮＤ着色板３３に向けて出射する。光線Ｌ３は、ＮＤ着色板３３と反射低減部材３４を通過して、拡散シート３の出射面より出射する。なお、ここにおいて、水平方向及び垂直方向は、背面投写スクリーン２を用いた投影装置の通常使用形態における水平方向及び垂直方向をもって定義されている。
【００２１】
ＮＤ着色板３３は、例えば、概ね８０％の光線透過率であってかつ平坦な波長依存性となるように着色されている。また、反射低減部材３４は、外部光に起因する反射光を低減させる部材であり、ＮＤ着色板３３の出射面（図２の右面）に設けた単層または複層の光学薄膜（図示せず）により構成されている。このような反射低減部材３４としては、例えば、微細な凸凹表面によって光を拡散させるといった種々の周知構成を採用することが可能である。これらＮＤ着色板３３及び反射低減部材３４は、上記光線Ｌ３を通過させると共に、外部光が、フレネルレンズシート４の表面、透明シート３１の表面、拡散反射基材３２及びＮＤ着色板３３の表面などにおいて反射されて視認される妨害光線となることを軽減する機能を有している。
【００２２】
図３は、拡散シート３を画面となる上方から見た部分断面図である。拡散反射基材３２は、第一透明媒体３２１と、反射鏡３２２と、第二透明媒体３２３とを備えている。
【００２３】
第一透明媒体３２１は、ＵＶ成型等により形成された透明部材である。
【００２４】
反射鏡３２２は、アルミニウムの蒸着又はスパッタリングなどにより形成された反射手段である。反射鏡３２２のうち内側の凹面鏡部分は、入射光線Ｌ２を焦点ＦＰ１に集光する第一反射手段として機能する。また、反射鏡３２２のうち外側の凸面鏡部分は、前記凹面鏡部分により反射される光線の主軸方向を出射面の法線方向に曲げる第二反射手段として機能する。
【００２５】
このように、第一反射手段と第二反射手段の各機能が単一の反射鏡３２２により実現されているため、それらを別部材により実現する場合と比較して、構成の簡易化が図られている。
【００２６】
第二透明媒体３２３は、反射鏡３２２の外側（背面側）の凹面鏡部分をカバーすることで保護する部材であると共に、光の拡散性を有する透明部材である。
【００２７】
各反射鏡３２２間には、第一透明媒体３２１と第二透明媒体３２３との界面３２４が形成されている。
【００２８】
なお、繰返し設けられる反射鏡３２２や界面３２４などの構成要素については、相互に区別することなく同一符号で示している（下記の各実施形態についても同様）。
【００２９】
この拡散反射基材３２では、光線Ｌ２は、第一透明媒体３２１側より拡散反射基材３２内に入射し、第二透明媒体３２３側から出射する。
【００３０】
より具体的に説明する。側面図である図２において示した光線Ｌ２は、平面図である図３においては、通過位置の異なる複数の光線を含むように図示されている。この光線Ｌ２は、透明シート３１内に入射され、該透明シート３１内を直線的に通過して、第一透明媒体３２１内に入射される。そして、第一透明媒体３２１は、光線を反射鏡３２２に導く。
【００３１】
反射鏡３２２は、画面の垂直方向に沿って延びる柱状形状を有しており、その長手方向と直交する方向における断面形状は放物線形状を呈している。すなわち、反射鏡３２２は、線状の焦点を持つ二次曲面の一種である放物柱面形状を有している。これにより、反射鏡３２２の内側の凹面鏡部分は、光を略一点又は略一線に集光させた後拡散させることとなる。なお、反射鏡３２２の全体が二次曲面形状である必要はなく、少なくとも一部が、焦点（略一点に集光する場合及び略一線に集光する場合を含む）を持つ二次曲面形状に形成されていればよい。図３では、反射鏡３２２の凸面鏡部分による焦点ＦＰ１が隣合う反射鏡３２２間に設定された態様を示している。
【００３２】
この反射鏡３２２は、画面の水平方向に沿って所定周期で繰返し形成されている。
【００３３】
均一で広い拡散特性を実現し、鮮明な画像を得るためには、繰返しの周期は、その繰返し方向、即ち、画面の水平方向画素寸法よりも小さいことが好ましい。スクリーン２における水平方向画素寸法は、スクリーンサイズと表示画面の画素数によって異なるが、一般的には、スクリーン２の水平方向画素寸法は、０．５〜１．０ｍｍ程度であるため、例えば、繰返しの周期をおよそ０．１ｍｍにするとよい。
【００３４】
そして、この反射鏡３２２の凹面鏡部分は、入射光線Ｌ２を焦点ＦＰ１に集光させるように反射する。この場合、光線Ｌ２は、反射鏡３２２の凹面鏡部分の光軸を中心にして水平方向に例えば概ね半幅１５度から２０度の角度で集光された後、拡散されることになり、当該水平方向に所定の角度範囲の指向性を与えられることになる。
【００３５】
反射鏡３２２の凹面鏡部分で反射された光線Ｌ２は、界面３２４を通過して第一透明媒体３２１から第二透明媒体３２３に進行し、さらに、焦点ＦＰ１を通過して、隣接する反射鏡３２２の外側（背面側）の凸面鏡部分で反射される。これにより、光線Ｌ２は、出射面側に進行方向を曲げられて進行する。
【００３６】
また、光線Ｌ２が第二透明媒体３２３を通過する際、第二透明媒体３２３は、拡散剤により当該通過する光線Ｌ２の強度の半値半幅が等方的におよそ１０度となるように、該光線Ｌ２を拡散して通過させる。
【００３７】
このように指向性を付与された光線は、ＮＤ着色板３３及び反射低減部材３４を通過し、結果、拡散シート３を通過した光線Ｌ３としてその出射面より出射する。
【００３８】
なお、上記反射鏡３２２の形状は、上述した形状に限られず、本反射鏡３２２によって得られる水平方向の指向性と第二透明媒体３２３内の拡散剤により得られる指向性と合わせた結果得られる水平方向指向性が、必要とされる水平方向の指向性となるように決められる。
【００３９】
例えば、焦点ＦＰ１は、上述した位置にある必要はなく、隣接する反射鏡３２２の近傍にあればよい。例えば、図３に示したように、焦点ＦＰ１を隣りの反射鏡３２２の手前に設定した場合には、その隣の反射鏡３２２の凸面鏡部分は、光の指向性をより広くする。また、焦点ＦＰ１が隣の反射鏡３２２の背面（凸面鏡部分）上に設定された場合には、当該隣の反射鏡３２２の凸面鏡部分は単に進路を曲げる反射鏡として機能する。さらに、焦点ＦＰ１が隣の反射鏡３２２より遠い位置に設定された場合には、該隣の反射鏡３２２の凸面鏡部分は、光の指向性を、多少狭くするように機能する。
【００４０】
これらのいずれの場合においても、拡散反射基材３２に入射した平行光線Ｌ２を拡散させることは可能であり、必要な指向性を得ることができるように、焦点ＦＰ１の位置は設定される。
【００４１】
また、上記の説明で用いた反射鏡３２２自体の大きさや複数の反射鏡３２２の繰返し周期寸法、目標とする光分布の半値角度等は、上記の数値に限られるものではなく、上記各数値付近の数値等であっても構わない。また、各反射鏡３２２が密接状に配列されているが、所定の間隔をあけて配列されていても構わない。
【００４２】
図４及び図５は、本発明に特有の構成である拡散反射基材３２の製造方法を示す部分拡大図である。
【００４３】
図４において、蒸着或はスパッタリング装置の金属加熱部Ｈ、スリット部材Ｓ及びアルミニウムの進行方向Ａが示されている。
【００４４】
拡散反射基材３２を製造するにあたっては、まず、透明シート３１の片面に、第一透明媒体３２１が形成されたものを準備する。この第一透明媒体３２１は例えばＵＶ成型樹脂等により形成されており、その外面に、上記各反射鏡３２２の形状に対応する周期的な凹凸形状が、ロール型（図示せず）を用いたロール加工成型等によって形成されている。
【００４５】
そして、真空中において、加熱部Ｈからスリット部材Ｓのスリットを経由して方向Ａに沿って進行するアルミニウムを、第一透明媒体３２１の凹凸表面のうち反射鏡３２２を形成するための湾曲表面に選択的に、蒸着或はスパッタリングする。この際、例えば、およそ厚さが５０ｎｍ以上となるように、アルミニウムを蒸着或はスパッタリングさせる。これにより、反射鏡３２２が形成されることとなる。なお、界面３２４にはアルミニウムを付着させないようにする。
【００４６】
このように、第一透明媒体３２１の凹凸表面に金属膜を形成することにより、反射鏡３２２を容易に形成することができる。
【００４７】
次に、図５に示すように、反射鏡３２２の背面側に、拡散剤を含有するＵＶ樹脂を、反射鏡３２２全体が埋没して平坦表面を得ることができる程度まで流し込んでから、ＵＶ照射することで、当該ＵＶ樹脂を固体化する。これにより、第二透明媒体３２３が形成される。
【００４８】
この状態では、反射鏡３２２は、第一透明媒体３２１及び第二透明媒体３２３中に包含された形態とされる。これにより、拡散反射基材３２の両面が平坦に仕上げられ、反射鏡３２２の損傷が有効に防止される。
【００４９】
このような製造工程では、透明シート３１として、ロール状に巻取り可能な長尺状の部材を用いることにより、拡散反射基材３２を連ねた形態のものを連続的に製造することが可能であり、全体として背面投写スクリーン２を安価に製造することに資する。
【００５０】
なお、例えば、反射鏡３２２の繰り返し周期が０．１ｍｍであるとき、拡散反射基材３２の厚さも同程度となる。透明シート３１がロール状に巻取可能な柔軟な素材であるとき、拡散反射基材３２は薄く、両者を合わせても剛性が小さいので、スクリーン２として平面性を保持し難い。
【００５１】
このため、拡散反射基材３２の入射面又は出射面のうちの少なくとも一方に、平面部材を接合一体化し、平面形態を保持するようにすることが好ましい。
【００５２】
本実施の形態では、片面（両面でもよい）に反射低減部材３４を設けたＮＤ着色板３３を透明接着剤（図示せず）などにより光学的・機械的に接合一体化することで、拡散シート３全体として平面性を保持している。すなわち、ＮＤ着色板３３は、平面性を保持するための平面部材としても機能する。
【００５３】
このように構成された背面投写スクリーンや拡散シート３によると、入射光線Ｌ２は、反射鏡３２２の凹面鏡部分によって集光した後拡散される。このように、主として光の反射を利用して光線を拡散させることができるので、従来のように、素材の屈折率波長分散に起因する色収差に色のずれや、屈折に合わせて発生する反射光によるゴーストや画像のボケを防止することができ、画像の鮮明化に寄与する。
【００５４】
しかも、拡散シート３の入射面及び出射面は平坦に仕上げられるため、破損し難い。
【００５５】
特に、フレネルレンズシート４のフレネルレンズ面４ａに対向することとなる拡散シート３の入射面が平坦に仕上げられるため、平坦な入射面とフレネルレンズ面４ａとの擦れによる発粉や光線通過面の変形を防止することができ、この点からも画像の鮮明化に寄与する。
【００５６】
また、第二透明媒体３２３に拡散剤が混合されているため、光線を、水平方向のみならず垂直方向を含む等方向に拡散させることができる。
【００５７】
さらに、反射低減部材３４によって、外部光の反射が低減され、コントラストを改善することができる。
【００５８】
また、ＮＤ着色板３３により、光量を調整することができる。
【００５９】
実施の形態２．
図６は発明の実施の形態２に係る背面投写スクリーンの側面図及びその使用形態を示す図である。
【００６０】
この背面投写スクリーン２Ｂは、実施の形態１における拡散シート３に代えて、拡散構造体３Ｂを備えている。その他、実施の形態１において説明したものと同様構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図７は、図６におけるスクリーン２Ｂの部分拡大図である。同図に示すように、背面投写スクリーン２Ｂは、光線の進行方向に向けて順に、フレネルレンズシート４、第一拡散板５及び第二拡散板６が配設されてなる。これらのフレネルレンズシート４、第一拡散板５及び第二拡散板６は、スクリーン枠（図示せず）などにより相互に近接して保持される。第一拡散板５と第二拡散板６の組合せにより、光の拡散を行う拡散構造体３Ｂが得られる。
【００６２】
そして、投写光線Ｌ１はフレネルレンズシート４を通過することにより、概ね平行な光線Ｌ２となる。この光線Ｌ２は、第一拡散板５に入射して、光分布の半値半幅が水平方向に概ね３０度となるような指向性を付与され、光線Ｌ５として出射される。この光線Ｌ５は、第二拡散板６に入射して、光分布の半値半幅が垂直方向に概ね１０度となるような指向性を付与され、光線Ｌ６として出射される。
【００６３】
第一拡散板５は、透明シート５１及び拡散反射基材５２とを備えた構成とされている。透明シート５１及び拡散反射基材５２は、それぞれ実施の形態１における透明シート３１及び拡散反射基材３２とそれぞれ同様構成となっている。
【００６４】
但し、拡散反射基材５２における第二透明媒体（第二透明媒体３２３に相当する）は拡散剤を含まないか、又は、比較的少ない拡散剤を含んでいる。すなわち、拡散剤は、等方向拡散性を有するので、外部光も拡散反射することになり、その結果、画像の黒い部分が白く浮上がって見えることがあり、コントラストを低下させる要因ともなり得る。そこで、拡散剤を少なくし、或は、無くすることにより、外部光のある状態でのコントラストの改善を図る。そして、拡散剤を少なく或は無くした上で、垂直方向の光線の拡散は、第二拡散板６により行う。すなわち、この第一拡散板５を通過した光線Ｌ５は、水平方向には拡散されているが、垂直方向では広がりは少なく平行光に近い光である。
【００６５】
図８は第二拡散板６の側面の部分拡大図であり、投写光線の進路を示している。この第二拡散板６は、上述した透明シート３１と同様構成の透明シート材６１と、拡散反射基材６２とを備えている。
【００６６】
拡散反射基材６２は、第一透明媒体６２１と、反射鏡６２２と、第二透明媒体６２３とを備えている。
【００６７】
第一透明媒体６２１、反射鏡６２２及び第二透明媒体６２３は、それぞれ上記実施の形態１における第一透明媒体３２１、反射鏡３２２及び第二透明媒体３２３と同様構成要素である。第一透明媒体６２１と第二透明媒体６２３との間には、界面６２４が存在している。なお、必要とする光の指向性、およびコントラスト等に応じて、第二透明媒体６２３に拡散材を加えたり、あるいはＮＤ着色をすることができる。
【００６８】
これら第一拡散板５及び第二拡散板６は、それぞれの反射鏡（３２２），６２２の延在方向を異ならせるようにして、換言すれば、反射鏡（３２２），６２２の凹面鏡部分による反射光の光軸を異ならせることにより、拡散の指向性を異ならせるようにして、重ね合せられている。より具体的には、第一拡散板５の反射鏡（３２２）の延在方向を垂直方向に沿って配設することにより、水平方向の拡散を行わせると共に、第二拡散板の反射鏡６２２の延在方向を水平方向に沿って配設することにより、垂直方向の拡散を行わせることができるように、第一拡散板５と第二拡散板６とが重ね合せられている。
【００６９】
また、第二透明媒体６２３の出射面側には、反射鏡６２２の延在方向に沿って延びるブラックストライプ部６３が、反射鏡６２２の繰返し形成方向に沿って、所定間隔をあけて繰返し形成されている。ブラックストライプ部６３は、光吸収手段であり、黒色に形成されている。このブラックストライプ部６３により、外乱光が吸収され、コントラスト向上が図られる。
【００７０】
そして、所定の反射鏡６２２の凹面鏡部分により反射される光の焦点をＦＰ２Ｉとし、それに隣接する反射鏡６２２の外面（背面）の凸面鏡部分により反射される光の実質的な放物面焦点をＦＰ２とすると、その焦点ＦＰ２がブラックストライプ部６３の隙間に配設されるように設定している。これにより、反射鏡６２２の凹面鏡部分により反射された後、その凸面により反射されて焦点ＦＰ２に達する光線については、ブラックストライプ部６３で吸収されることがないようにしている。
【００７１】
この第二拡散板６での光線の進路を説明する。上述したように、第一拡散板５を通過した光線Ｌ５は、垂直方向では平行光に近いので、側面図である図８においても、平行光線Ｌ５が入射すると考える。この場合、光線Ｌ５は、透明シート材６１及び第一透明媒体６２１を通過して、反射鏡６２２において反射され当該反射鏡６２２に隣接する反射鏡６２２側（図８の上方）に進行方向を変える。反射鏡６２２の凹面鏡部分で反射された光線Ｌ５は、収束光となって進行し、界面６２４、次に第二透明媒体６２３の中を通過して隣接する反射鏡６２２の凸面鏡部分において反射されて進路を出射面側（図８の右方）に変える。そして、光線が第二透明媒体６２３を出る位置において焦点ＦＰ２を通過した後、ブラックストライプ部６３の隙間を通って進行することで、第二拡散板６を通過した光線Ｌ６として出射する。
【００７２】
この際、反射鏡６２２により反射される光の焦点ＦＰ２を、ブラックストライプ部６３の間に配設するように設定し、より好ましくは、反射鏡６２２の形状を可及的に正確な放物面とすることにより、光線を焦点ＦＰ２に色収差の無い小さなスポットで集光することが好ましい。これにより、ブラックストライプ部６３の隙間をできるだけ少なくして、換言すれば、スクリーン２Ｂの画面におけるブラックストライプ部６３の占有面積比を大きくすることができ、コントラスト向上を図ることができる。
【００７３】
上記ブラックストライプ部６３は、焦点ＦＰ２を避けて、反射鏡６２２に対して正確な相対位置に設ける必要がある。第二透明媒体６２３の表面にブラックストライプ部６３を形成する方法としては、特開２００２−３１１２１１号公報や特開平９−１２０１０２号公報に開示の公知技術等を適用することができる。
【００７４】
このように構成された背面投写スクリーン２Ｂによると、上記実施の形態１における効果に加えて、水平方向についても垂直方向についても、それぞれ独立して反射を利用した拡散を行え、より画像の鮮明化を図ることができるという利点がある。
【００７５】
加えて、次のようにコントラストを改善させることができるという効果を奏する。
【００７６】
すなわち、上述したようなブラックストライプ部６３は、特開２００２−３１１２１１号公報や特開平９−１２０１０２号公報にも開示されているように、基本的には、出射面側に配設されて、外部光を吸収することでコントラストを改善する。この点に関しては、本発明も、各公報に開示されたものも同様である。
【００７７】
しかしながら、上記各公報では、ブラックストライプ部６３の隙間から外部光が進入し、内部の拡散剤で反射されることとなるので、外部光によるコントラスト低下を有効に防止することはできない。
【００７８】
ところが、本拡散シート３Ｂでは、第一拡散板５及び第二拡散板６における反射を利用して水平方向及び垂直方向の拡散を行っているので、第一拡散板５及び第二拡散板６における拡散剤を少なくし或は無くすることができる。通常、拡散剤が外部光の反射を起してコントラストの低下を引き起す。本実施の形態では、このような拡散剤を少なくし或は無くすることができるので、コントラストを改善することができる。なお、このブラックストライプ部６３を上記実施の形態１における背面投写スクリーンに適用してもよい。
【００７９】
特に、光線Ｌ２は拡散シート３の入射面側全体に略均質に入射するところ、ブラックストライプ部６３は、拡散シート３の出射面側に設けられているため、光線Ｌ２の損失を有効に防止できる。
【００８０】
さらに、次のようにして、正面輝度の向上及び調整を図ることができるという利点がある。
【００８１】
すなわち、なるべく全ての投写光を反射鏡６２２の凹面鏡部分で反射させてその投写光を有効に利用するためには、界面６２４は透明シート材６１の面方向に対して垂直に形成されていることが望ましい。ところが、製造技術上等の要因で、実際には、僅かな傾斜が付いてしまう。この傾斜分は、スクリーン２Ｂを正面視したときには、反射鏡６２２の隙間となって観察される。このため、光線Ｌ５は、当該反射鏡６２２の隙間を直線状に進行して、ブラックストライプ部６３に達し吸収される。
【００８２】
ここで、ブラックストライプ部６３が無い構成を想定すると、光線Ｌ５がそのまま直進して光線Ｌ６として出射することになる。
【００８３】
このため、スクリーン２Ｂの正面輝度を少しでも高くしたい場合には、この直進する光の達する部分（すなわち、出射面における界面６２４の投影部分）のブラックストライプ部６３の部分を全部或は部分的に取除いてもよい。
【００８４】
さらに、正面輝度を高くしたい場合には、上記構成を採用した上で、界面６２４の傾斜角度を大きくして、直進する光を増加させればよい。
【００８５】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る背面投写スクリーンの側面図及びその使用形態を示す図である。
【００８６】
この背面投写スクリーン２Ｃは、実施の形態１における拡散シート３に変えて、拡散シート７を備えている。その他、実施の形態１において説明したものと同様構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８７】
図１０は、図９におけるスクリーン２Ｃの部分拡大図である。この拡散シート７では、光線の投写方向に向けて、透明シート７１、拡散反射基材７２及びブラックストライプ部７３が配設されている。そして、投写された光線Ｌ１は、フレネルレンズシート４を通過してほぼ平行な光線Ｌ２となり、拡散シート７に向けて進行する。光線Ｌ２は、拡散シート７の入射面から内部に入射し、透明シート７１及び拡散反射基材７２を通過した後、各ブラックストライプ部７３の隙間を通って光線Ｌ７として外部に出射される。そして、光線Ｌ２が拡散反射基材７２を通過する際に、水平及び垂直方向に進路を広げるように拡散される。
【００８８】
図１１は拡散シート７の部分拡大側面図であり、図１２は拡散シート７を入射面側から見た図である。なお、図１２において、ブラックストライプ部７３は簡単のため図示していない。
【００８９】
拡散反射基材７２は、第一透明媒体７２１と、反射鏡７２２と、第二透明媒体７２３とを備えている。また、各反射鏡７２２間であって、第一透明媒体７２１と第二透明媒体７２３との間には、界面７２４が設けられている。
【００９０】
反射鏡７２２は、概略的には、画面の左右方向に長い略柱状を呈しており、画面上下方向に沿って画素寸法よりも小さい周期で繰返し形成されている。スクリーン２Ｃ上における上下方向の画素寸法は、スクリーンサイズと表示画像の画素数によって異なるが、一般的なスクリーン２Ｃにおける上下方向画素寸法は０．５〜１．０ｍｍ程度であり、例えば、反射鏡７２２は、画面上下方向に沿っておよそ０．１ｍｍの周期で繰り返し形成される。
【００９１】
反射鏡７２２の内面側の凹面鏡部分は、光線Ｌ２を水平方向焦点ＦＰ３Ｈ及び垂直方向焦点ＦＰ３Ｖに集光させるように構成されている。
【００９２】
より具体的には、反射鏡７２２は、横軸方向が例えば入射面の左右方向に設定された放物柱面形状を呈する放物柱面鏡面部７２２Ａと、回転軸方向が例えば入射面の法線方向に設定された回転放物面形状を呈する回転放物鏡面部７２２Ｂと、を有している（図１２参照）。これら放物柱面鏡面部７２２Ａ及び回転放物鏡面部７２２Ｂは、反射鏡７２２の長手方向に沿って交互に繰返し形成されており、その繰返し周期は、その繰返し方向である水平方向画素寸法よりも小さいことが好ましい。また、隣合う反射鏡７２２同士の関係では、放物柱面鏡面部７２２Ａ及び回転放物鏡面部７２２Ｂが半周期ずらすように配設されており、隣合う反射鏡７２２においては、放物柱面鏡面部７２２Ａと回転放物鏡面部７２２Ｂとが対向し合うようになっている。
【００９３】
放物柱面鏡面部７２２Ａは、垂直方向に光を集光し拡散する要素である。ここで、当該放物柱面鏡面部７２２Ａの放物面焦点をＦＰ３ＶＩとすると、隣接する反射鏡７２２（より具体的には回転放物鏡面部７２２Ｂ）の外面（背面）の凸面鏡部分での反射により、該焦点ＦＰ３ＶＩは、ブラックストライプ部７３の隙間部に実質的な焦点ＦＰ３Ｖとして配設されるように設定されている。
【００９４】
即ち、この放物柱面鏡面部７２２Ａは、上記実施の形態１及び２における反射鏡３２２，６２２と同様原理、作用にて、光Ｌ２を垂直方向に拡散する機能を有している。
【００９５】
回転放物鏡面部７２２Ｂは、水平方向及び垂直方向に光を集光し拡散する要素であり、反射鏡７２２に対して、単純な柱状の放物面を元にして部分的に所定の回転放物面となるような凹凸形状を加えることにより形成されている。回転放物鏡面部７２２Ｂは、上記水平方向焦点ＦＰ３Ｈ及び垂直方向焦点ＦＰ３Ｖを通過する直線を回転軸とする回転放物面となるように形成されている。
【００９６】
この回転放物鏡面部７２２Ｂは、光Ｌ２を水平方向及び垂直方向に拡散する機能を有している。
【００９７】
この鏡面部７２２に入射する光の進路について説明する。
【００９８】
まず、光線Ｌ２が、例えば、回転放物鏡面部７２２Ｂのほぼ中心の点Ｐ１において直角に反射された場合には、焦点ＦＰ３Ｈに向って進行し、隣接する反射鏡７２２（より具体的には放物柱面鏡面部７２２Ａ）の外面側の凸面鏡部分で反射されて概ね直角に進路を曲げられて焦点ＦＰ３Ｖに向って進行し、ブラックストライプ部７３の隙間を通過して、光線Ｌ７として出射される。
【００９９】
次に、画面に対する所定の垂直面において、上記点Ｐ１に達する光線Ｌ２を基準にして画面上下方向（図１１における上下方向）の異なる位置から拡散反射基材７２に達した光は、例えば、放物柱面鏡面部７２２Ａの点Ｐ５或は回転放物鏡面部７２２Ｂの点Ｐ３において反射された後、それぞれ隣接する反射鏡７２２の凸面鏡部分における点Ｐ６或は点Ｐ４において再度反射され、何れも概ね焦点ＦＰ３Ｖを通過するように進行し、該焦点ＦＰ３Ｖ通過後拡散される。これにより、光線Ｌ２は、垂直方向に拡散されることとなる。
【０１００】
一方、画面に対する所定の水平面において、上記点Ｐ１に達する光線Ｌ２を基準にして画面左右方向（図１１において手前方向と奥行方向）に異なる位置から進行する光は、回転放物鏡面部７２２Ｂで反射された後、焦点ＦＰ３Ｈの近傍において左右方向の広がりに関して一点に集光されつつ、隣接する反射鏡７２２（より具体的には放物柱面鏡面部７２２Ａ）で概ね直角に反射されて、水平方向に拡散しつつ焦点ＦＰ３Ｖに向かって進行する。このようにして、光線Ｌ２は水平方向に拡散されることとなる。
【０１０１】
別観点から説明すると、投写光線Ｌ２は、様々な画像パターンについて平均すると、拡散反射基材７２の入射面に向けて概ね一様な分布で投写されると考えられる。
【０１０２】
そして、光線Ｌ２のうち、放物柱面鏡面部７２２Ａに達した光線は、その内面（例えば、点Ｐ５）で反射され、隣接する回転放物鏡面部７２２Ｂの背面（例えば点Ｐ６）で再度反射されて、拡散反射基材７２の出射面から出射する。この際、光は、画面の上下方向に拡散されることになる。
【０１０３】
そして、光線Ｌ２のうち回転放物鏡面部７２２Ｂに達した光は、その内面（例えば、点Ｐ１，Ｐ３）で反射され、隣接する放物柱面鏡面部７２２Ａの背面（例えば、点ＦＰ３Ｈ，Ｐ４）で再度反射されて、拡散反射基材７２の出射面から出射する。この際、光は画面の垂直方向及び水平方向に拡散されることとなる。
【０１０４】
図１３は、拡散シート７を出射面側から見た図である。同図に示すように、拡散反射基材７２の出射面には、実施の形態２において説明したのと同様構成のブラックストライプ部７３が形成されている。また、上述した放物柱面鏡面部７２２Ａの焦点であるＦＰ３Ｖは、ブラックストライプ部７３の隙間において線状に並ぶように設定されている。
【０１０５】
拡散反射基材７２の入射面より進行した投写光線は、全て焦点ＦＰ３Ｖ又はその近傍を通過して出射する。ほぼ全ての光線が通過できる範囲内で、ブラックストライプ部７３の隙間をできるだけ狭くすることで、コントラストを良好にすることができる。ブラックストライプ部７３の隙間を通過する光は、画面の上下および左右方向に広がりを持って進行する。
【０１０６】
この拡散シート７全体の光拡散特性についてより詳細に説明する。
【０１０７】
拡散シート７の出射面において、第二透明媒体７２３から外部の空気に向けて光が進行するときには、屈折の法則により光の進行方向が変化する。このため、当該変化量を考慮して拡散シート７の指向性が設定される。
【０１０８】
拡散シート７の出射面の法線方向と、光の進行方向とがなす角度を、拡散シート７の透明媒体においてθ１、拡散シート３を出射した空気側においてθoutとし、第一透明媒体７２１及び第二透明媒体７２３の屈折率をＮ１とする。この場合、屈折の法則により、Ｎ１×ＳＩＮ（θ１）＝ＳＩＮ（θout）の関係式が成立する。但し、空気の屈折率を１としている。
【０１０９】
ここで、透明媒体の屈折率Ｎ１が仮に１．５と考えた上で、例えば、画面左右方向における光分布の半値全幅９０度、画面上下方向における光分布の半値全幅４０度の広がりを持たせる条件を考える。この場合、光分布が半値になる方向の光線について考えると、θoutが各々の方向で半値半幅である４５度、および２０度であればよい。すると、媒体内では、前記関係式から、θ１が左右方向に半値半幅２８度、上下方向に１３度であればよいと導き出される。
【０１１０】
左右方向については、回転放物鏡面部７２２Ｂによる拡散を考えればよいから、該回転放物鏡面部７２２Ｂによる回転軸方向広がりが、上記例では、２８×２＝５６であるから全幅５６度となるように設定する。
【０１１１】
また、上下方向については、主として放物柱面鏡面部７２２Ａによる拡散を考えればよく、該放物柱面鏡面部７２２Ａの集光角度が１３×２＝２６になるように、全幅２６度となるように設定する。
【０１１２】
このとき、放物柱面鏡面部７２２Ａのうち、回転放物鏡面部７２２Ｂによる再反射を考慮した上で斜め上方向に出射する光線を反射する領域部分を広くすることで、画面の上方から見る場合と下方から見る場合の光の強さを異なるようにすることも可能である。例えば、図１１及び図１２において、Ｐ１から点Ｐ３を見る方向に放物柱面鏡面部７２２Ａを広く設けることにより（換言すれば、主として上下方向への拡散機能を持つ放物柱面鏡面部７２２Ａのうち下半部をその上半部より広く設けることにより）、例えば、図１１において点画面のやや上向きの方向に光の拡散を多くすることもできる。
【０１１３】
このように、放物柱面鏡面部７２２Ａや回転放物鏡面部７２２Ｂの形状や占有比等を適宜調整することにより、必要とする指向性（拡散性）を得ることが可能である。
【０１１４】
なお、この拡散シート７において、シンチレーションを軽減する、あるいはコントラストを一層改善するために、上記実施の形態１において説明したのと同様に、第二透明媒体７２３について、拡散剤を混合する、ＮＤ着色を行う、反射低減手段を付加するなどしてもよく、また、他の方法として、ブラックストライプ７３部の前面側にＮＤ着色板（図示せず）を接合してもよい。
【０１１５】
また、上記の説明で用いた反射鏡７２２の形成サイズ周期の寸法や半値角度、第一透明媒体７２１および第二透明媒体７２３の屈折率Ｎ１は、上記の数値に限られるものではなく、例えば、上記各数値付近の数値であっても構わないのは言うまでもない。
【０１１６】
このように構成された背面投写スクリーンや拡散シート７によると、上記実施の形態１で述べた効果に加えて次の効果を奏することができる。
【０１１７】
すなわち、拡散シート７の反射鏡７２２により、光を複数方向に拡散させるようにしているため、一枚の拡散シート７による反射を利用した拡散を行える。従って、比較的簡易な構成により、複数方向について、屈折により発生する反射光によるゴーストや画像のボケを防止することができ、画像の鮮明化に寄与する。
【０１１８】
また、このような拡散シート７は、上記実施の形態１で説明したのと同様に、連続的な工程で行うことにより、無駄な作業を少なくして、短時間で、従って安価に製造できる。
【０１１９】
すなわち、柔軟なロール状の材料で形成した透明シート７１を用い、この透明シート７１の一主面上に、ローラー状の回転型（図示せず）とＵＶ成型樹脂などにより、第一透明媒体７２１の形成を行うことができる。この際、スクリーンの左右方向に長いシート材を準備し、画面高さ以上の幅の回転型を使用することにより、画面の左右で連続的に連なる透明シート７１及び第一透明媒体７２１を連続的に製造することができる。
【０１２０】
特に、本実施の形態３の構成によると、反射鏡７２２は画面左右方向に延在し、上記シート材において幅方向に延在するように設けられることととなるので、従来技術や実施の形態１に係る構成であるところの画面の上下方向に柱状のレンズや鏡を有する構成と比較すると、回転型の製造が容易である。
【０１２１】
また、通常、画面の高さは幅の３／４、または９／１６であるので、画面の幅寸法に合わせた軸方向寸法を持つ小型の回転型を使用することが可能であり、従って安価な設備により製造できる利点がある。
【０１２２】
｛変形例｝
なお、上記実施の形態１〜３において、上記反射鏡３２２，６２２，７２２は、小面積の平面で近似された曲面によって構成されていてもよい。また、回転放物鏡面部７２２Ｂの回転中心を該回転放物鏡面部７２２Ｂに近づけてその曲率を小さくすると共に、１つの回転放物鏡面部７２２Ｂの面積を小さくすることによって、放物柱面鏡面部７２２Ａからの回転放物鏡面部７２２Ｂの凹凸量を少なくするようにしてもよい。
【０１２３】
これらの場合、反射鏡３２２，６２２，７２２を製造するための回転型の製造を容易にできる。
【０１２４】
また、上述した反射鏡３２２，６２２，７２２の形状以外にも、焦点を有する形状であれば、当該反射鏡３２２，６２２，７２２の構成要素として採用することができる。
【０１２５】
さらに、フレネルレンズシート４は拡散シート３，６，７と別体としたが、それらが一体として構成されていてもよい。この場合には、透明シート３１，６１，７１の入射面側に、フレネルレンズ型（図示せず）とＵＶ樹脂によりフレネルレンズを成型することにより、背面投写スクリーン２，２Ｂ，２Ｃ全体を一枚構成とすることができる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の背面投写スクリーン用拡散構造板によると、入射光線は、第一反射手段によって略一点又は略一線に集光した後拡散される。このように、主として光の反射を利用して光線を拡散させているので、素材の屈折率波長分散に起因する色収差による色のずれや、屈折に合わせて発生する反射光によるゴーストや画像のボケを防止することができ、画像の鮮明化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る背面投写スクリーンの側面図である。
【図２】 同上の背面投写スクリーンの部分拡大図である。
【図３】 拡散シートを上方から見た部分拡大図である。
【図４】 拡散反射基材の製造方法を説明するための図である。
【図５】 拡散反射基材の製造方法を説明するための図である。
【図６】 実施の形態２に係る背面投写スクリーンの側面図である。
【図７】 同上の背面投写スクリーンの部分拡大図である。
【図８】 第二拡散板を側方から見た部分拡大図である。
【図９】 実施の形態３に係る背面投写スクリーンの側面図である。
【図１０】 同上の背面投写スクリーンの部分拡大図である。
【図１１】 拡散シートの部分拡大側面図である。
【図１２】 拡散シートを入射面側から見た図である。
【図１３】 拡散シートを出射面側から見た図である。
【符号の説明】
２ 背面投写スクリーン、３ 拡散シート、４ フレネルレンズシート、３２ 拡散反射基材、３３ ＮＤ着色板、３４ 反射低減部材、３２１ 第一透明媒体、３２２ 反射鏡、３２３ 第二透明媒体。
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロジェクションテレビジョンなどに組込まれ、背面から投写された光線の進行方向を修正することにより、画像の視野角を拡大するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクションテレビジョンなどにおいては、投写手段により投写された光の進行方向を、背面投写スクリーンが修正することにより、プロジェクションテレビジョンの観察者の存在場所にまで画面全体の投写光が達するように構成されている。
【０００３】
従来の背面投写スクリーンは、一例としては、光の進行方向に沿って、集光手段であるフレネルレンズシートと、拡散手段であるレンチキュラーレンズシートとを備えた構成とされている。
【０００４】
投写手段が背面投写スクリーンに向けて投光した投写光線は、フレネルレンズシートにより概ね平行な光線となって、次にレンチキュラーレンズシートを通過する。
【０００５】
レンチキュラーレンズシートには、シリンドリカルレンズが形成されており、上記光線は、レンチキュラーレンズシートを通過する際に屈折拡散され、例えば、上下方向では、光分布の半値全幅が概ね１０度から４０度程度の広がりを持つ指向性を与えられ、また、左右方向では、光分布の半値全幅が一層広い３０度から９０度程度の広がりを持つ指向性を与えられる。このようなレンチキュラーレンズシートは、光線を観察者のいる水平方向に拡散させることで、より多くの人が観察できるようにする機能を有している。
【０００６】
このような背面投写スクリーンでは、フレネルレンズ歯の不要面での光損失を防止するために、多くはフレネルレンズシートにおける光の出射面側にフレネルレンズ面が設けられる。
【０００７】
このようなスクリーンは、特許文献１に開示されている。また、これに関連する技術は、特許文献２〜６に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１９６４２２号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１０−１１１５３７号公報（第４−５頁、第１図、第３図）
【特許文献３】
特開２００２−３１１２１１号公報（第５頁、第１−３図）
【特許文献４】
特開昭５８−１６３９３０号公報（第３−４頁、第２図）
【特許文献５】
特開２００２−１７４７０３号公報（第３−５頁、第２図）
【特許文献６】
特開平９−１２０１０２号公報（第３−４頁、第１図、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような背面投写スクリーンでは、シリンドリカルレンズは、屈折により光の進行方向を曲げて拡散させるので、レンチキュラーレンズシートを構成する材料の屈折率波長分散に起因する色収差が発生し、見る角度によって画像の色が異なるという問題が発生する恐れがあった。
【００１０】
さらに、レンズの屈折面においては、必然的に屈折光と共に反射光が発生するので、該反射光によってゴーストや画像のボケを発生させるという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、画像の鮮明化に寄与し得る技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、光線を拡散させるための背面投写スクリーン用拡散構造板であって、光線が入射される入射面と光線が出射される出射面との間で、画面の垂直方向又は水平方向における断面形状が放物線形状を呈する凹面鏡部分を有し入射光線を略一点又は略一線に集光させる第一反射手段を、少なくとも一方向に沿って、同じ側に光線を反射するように、隣合わせて繰返し形成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る背面投写スクリーンの側面図及びその使用形態を示す図である。
【００１４】
この背面投写スクリーン２は、拡散構造板としての拡散シート３と、フレネルレンズシート４とを備えている。また、背面投写スクリーン２の一主面側である背面側には、投写手段１が配設されている。
【００１５】
投写手段１は、画像信号などを受け入れてライトバルブ（図示せず）などにより二次元的に画素ごとに強度変調された光に変換することにより画像を形成し、該画像に対応する投写光線Ｌ１を背面投写スクリーン２に向けて出射する。
【００１６】
背面投写スクリーン２においては、概略的に、フレネルレンズシート４に拡大投写された投写光線Ｌ１が、フレネルレンズシート４内に入射して、ほぼ平行な光に変換されて、拡散シート３に出射される。拡散シート３は出射された概ね平行な光線を上下及び左右方向に指向性を広くして出射する。
【００１７】
図２は、図１におけるスクリーン２の部分拡大図である。同図に示すように、背面投写スクリーン２は、フレネルレンズシート４と拡散シート３とが重ね合されてなる。
【００１８】
フレネルレンズシート４は、一方主面である入射面（図２の左面）と他方主面である出射面（図２の右面）とを有しており、その出射面は、レンズを構成する所定形状の凹凸を形成することによりフレネルレンズ面４ａに形成されている。そして、上記投写光線Ｌ１が、前記入射面から入射してフレネルレンズ面４ａから出射するようにフレネルレンズシート４内を通過し、その通過の際に、投写光線Ｌ１はスクリーン２の面方向の法線方向に略平行な光線Ｌ２に変換されるようになっている。
【００１９】
拡散シート３は、フレネルレンズシート４のフレネルレンズ面４ａ側に配設された部材であり、一方主面である入射面（図２の左面）と他方主面である出射面（図２の右面）とを備えている。また、この拡散シート３は、光線Ｌ１〜Ｌ３の進行方向に向けて順に、透明シート３１と、拡散反射基材３２と、ＮＤ（neutral density）着色板３３と、反射低減部材３４とを備えている。
【００２０】
拡散シート３での光の挙動を概説すると、まず、透明シート３１が、その入射面より光線Ｌ２を受入れて通過させる。次に、拡散反射基材３２が、光の進行方向を広げる。例えば、拡散反射基材３２は、光線Ｌ３に対して、光分布の水平方向半値半幅が概ね３０度、光分布の垂直方向半値半幅が概ね１０度の指向性を与える。そして、この光線Ｌ３をＮＤ着色板３３に向けて出射する。光線Ｌ３は、ＮＤ着色板３３と反射低減部材３４を通過して、拡散シート３の出射面より出射する。なお、ここにおいて、水平方向及び垂直方向は、背面投写スクリーン２を用いた投影装置の通常使用形態における水平方向及び垂直方向をもって定義されている。
【００２１】
ＮＤ着色板３３は、例えば、概ね８０％の光線透過率であってかつ平坦な波長依存性となるように着色されている。また、反射低減部材３４は、外部光に起因する反射光を低減させる部材であり、ＮＤ着色板３３の出射面（図２の右面）に設けた単層または複層の光学薄膜（図示せず）により構成されている。このような反射低減部材３４としては、例えば、微細な凸凹表面によって光を拡散させるといった種々の周知構成を採用することが可能である。これらＮＤ着色板３３及び反射低減部材３４は、上記光線Ｌ３を通過させると共に、外部光が、フレネルレンズシート４の表面、透明シート３１の表面、拡散反射基材３２及びＮＤ着色板３３の表面などにおいて反射されて視認される妨害光線となることを軽減する機能を有している。
【００２２】
図３は、拡散シート３を画面となる上方から見た部分断面図である。拡散反射基材３２は、第一透明媒体３２１と、反射鏡３２２と、第二透明媒体３２３とを備えている。
【００２３】
第一透明媒体３２１は、ＵＶ成型等により形成された透明部材である。
【００２４】
反射鏡３２２は、アルミニウムの蒸着又はスパッタリングなどにより形成された反射手段である。反射鏡３２２のうち内側の凹面鏡部分は、入射光線Ｌ２を焦点ＦＰ１に集光する第一反射手段として機能する。また、反射鏡３２２のうち外側の凸面鏡部分は、前記凹面鏡部分により反射される光線の主軸方向を出射面の法線方向に曲げる第二反射手段として機能する。
【００２５】
このように、第一反射手段と第二反射手段の各機能が単一の反射鏡３２２により実現されているため、それらを別部材により実現する場合と比較して、構成の簡易化が図られている。
【００２６】
第二透明媒体３２３は、反射鏡３２２の外側（背面側）の凹面鏡部分をカバーすることで保護する部材であると共に、光の拡散性を有する透明部材である。
【００２７】
各反射鏡３２２間には、第一透明媒体３２１と第二透明媒体３２３との界面３２４が形成されている。
【００２８】
なお、繰返し設けられる反射鏡３２２や界面３２４などの構成要素については、相互に区別することなく同一符号で示している（下記の各実施形態についても同様）。
【００２９】
この拡散反射基材３２では、光線Ｌ２は、第一透明媒体３２１側より拡散反射基材３２内に入射し、第二透明媒体３２３側から出射する。
【００３０】
より具体的に説明する。側面図である図２において示した光線Ｌ２は、平面図である図３においては、通過位置の異なる複数の光線を含むように図示されている。この光線Ｌ２は、透明シート３１内に入射され、該透明シート３１内を直線的に通過して、第一透明媒体３２１内に入射される。そして、第一透明媒体３２１は、光線を反射鏡３２２に導く。
【００３１】
反射鏡３２２は、画面の垂直方向に沿って延びる柱状形状を有しており、その長手方向と直交する方向における断面形状は放物線形状を呈している。すなわち、反射鏡３２２は、線状の焦点を持つ二次曲面の一種である放物柱面形状を有している。これにより、反射鏡３２２の内側の凹面鏡部分は、光を略一点又は略一線に集光させた後拡散させることとなる。なお、反射鏡３２２の全体が二次曲面形状である必要はなく、少なくとも一部が、焦点（略一点に集光する場合及び略一線に集光する場合を含む）を持つ二次曲面形状に形成されていればよい。図３では、反射鏡３２２の凸面鏡部分による焦点ＦＰ１が隣合う反射鏡３２２間に設定された態様を示している。
【００３２】
この反射鏡３２２は、画面の水平方向に沿って所定周期で繰返し形成されている。
【００３３】
均一で広い拡散特性を実現し、鮮明な画像を得るためには、繰返しの周期は、その繰返し方向、即ち、画面の水平方向画素寸法よりも小さいことが好ましい。スクリーン２における水平方向画素寸法は、スクリーンサイズと表示画面の画素数によって異なるが、一般的には、スクリーン２の水平方向画素寸法は、０．５〜１．０ｍｍ程度であるため、例えば、繰返しの周期をおよそ０．１ｍｍにするとよい。
【００３４】
そして、この反射鏡３２２の凹面鏡部分は、入射光線Ｌ２を焦点ＦＰ１に集光させるように反射する。この場合、光線Ｌ２は、反射鏡３２２の凹面鏡部分の光軸を中心にして水平方向に例えば概ね半幅１５度から２０度の角度で集光された後、拡散されることになり、当該水平方向に所定の角度範囲の指向性を与えられることになる。
【００３５】
反射鏡３２２の凹面鏡部分で反射された光線Ｌ２は、界面３２４を通過して第一透明媒体３２１から第二透明媒体３２３に進行し、さらに、焦点ＦＰ１を通過して、隣接する反射鏡３２２の外側（背面側）の凸面鏡部分で反射される。これにより、光線Ｌ２は、出射面側に進行方向を曲げられて進行する。
【００３６】
また、光線Ｌ２が第二透明媒体３２３を通過する際、第二透明媒体３２３は、拡散剤により当該通過する光線Ｌ２の強度の半値半幅が等方的におよそ１０度となるように、該光線Ｌ２を拡散して通過させる。
【００３７】
このように指向性を付与された光線は、ＮＤ着色板３３及び反射低減部材３４を通過し、結果、拡散シート３を通過した光線Ｌ３としてその出射面より出射する。
【００３８】
なお、上記反射鏡３２２の形状は、上述した形状に限られず、本反射鏡３２２によって得られる水平方向の指向性と第二透明媒体３２３内の拡散剤により得られる指向性と合わせた結果得られる水平方向指向性が、必要とされる水平方向の指向性となるように決められる。
【００３９】
例えば、焦点ＦＰ１は、上述した位置にある必要はなく、隣接する反射鏡３２２の近傍にあればよい。例えば、図３に示したように、焦点ＦＰ１を隣りの反射鏡３２２の手前に設定した場合には、その隣の反射鏡３２２の凸面鏡部分は、光の指向性をより広くする。また、焦点ＦＰ１が隣の反射鏡３２２の背面（凸面鏡部分）上に設定された場合には、当該隣の反射鏡３２２の凸面鏡部分は単に進路を曲げる反射鏡として機能する。さらに、焦点ＦＰ１が隣の反射鏡３２２より遠い位置に設定された場合には、該隣の反射鏡３２２の凸面鏡部分は、光の指向性を、多少狭くするように機能する。
【００４０】
これらのいずれの場合においても、拡散反射基材３２に入射した平行光線Ｌ２を拡散させることは可能であり、必要な指向性を得ることができるように、焦点ＦＰ１の位置は設定される。
【００４１】
また、上記の説明で用いた反射鏡３２２自体の大きさや複数の反射鏡３２２の繰返し周期寸法、目標とする光分布の半値角度等は、上記の数値に限られるものではなく、上記各数値付近の数値等であっても構わない。また、各反射鏡３２２が密接状に配列されているが、所定の間隔をあけて配列されていても構わない。
【００４２】
図４及び図５は、本発明に特有の構成である拡散反射基材３２の製造方法を示す部分拡大図である。
【００４３】
図４において、蒸着或はスパッタリング装置の金属加熱部Ｈ、スリット部材Ｓ及びアルミニウムの進行方向Ａが示されている。
【００４４】
拡散反射基材３２を製造するにあたっては、まず、透明シート３１の片面に、第一透明媒体３２１が形成されたものを準備する。この第一透明媒体３２１は例えばＵＶ成型樹脂等により形成されており、その外面に、上記各反射鏡３２２の形状に対応する周期的な凹凸形状が、ロール型（図示せず）を用いたロール加工成型等によって形成されている。
【００４５】
そして、真空中において、加熱部Ｈからスリット部材Ｓのスリットを経由して方向Ａに沿って進行するアルミニウムを、第一透明媒体３２１の凹凸表面のうち反射鏡３２２を形成するための湾曲表面に選択的に、蒸着或はスパッタリングする。この際、例えば、およそ厚さが５０ｎｍ以上となるように、アルミニウムを蒸着或はスパッタリングさせる。これにより、反射鏡３２２が形成されることとなる。なお、界面３２４にはアルミニウムを付着させないようにする。
【００４６】
このように、第一透明媒体３２１の凹凸表面に金属膜を形成することにより、反射鏡３２２を容易に形成することができる。
【００４７】
次に、図５に示すように、反射鏡３２２の背面側に、拡散剤を含有するＵＶ樹脂を、反射鏡３２２全体が埋没して平坦表面を得ることができる程度まで流し込んでから、ＵＶ照射することで、当該ＵＶ樹脂を固体化する。これにより、第二透明媒体３２３が形成される。
【００４８】
この状態では、反射鏡３２２は、第一透明媒体３２１及び第二透明媒体３２３中に包含された形態とされる。これにより、拡散反射基材３２の両面が平坦に仕上げられ、反射鏡３２２の損傷が有効に防止される。
【００４９】
このような製造工程では、透明シート３１として、ロール状に巻取り可能な長尺状の部材を用いることにより、拡散反射基材３２を連ねた形態のものを連続的に製造することが可能であり、全体として背面投写スクリーン２を安価に製造することに資する。
【００５０】
なお、例えば、反射鏡３２２の繰り返し周期が０．１ｍｍであるとき、拡散反射基材３２の厚さも同程度となる。透明シート３１がロール状に巻取可能な柔軟な素材であるとき、拡散反射基材３２は薄く、両者を合わせても剛性が小さいので、スクリーン２として平面性を保持し難い。
【００５１】
このため、拡散反射基材３２の入射面又は出射面のうちの少なくとも一方に、平面部材を接合一体化し、平面形態を保持するようにすることが好ましい。
【００５２】
本実施の形態では、片面（両面でもよい）に反射低減部材３４を設けたＮＤ着色板３３を透明接着剤（図示せず）などにより光学的・機械的に接合一体化することで、拡散シート３全体として平面性を保持している。すなわち、ＮＤ着色板３３は、平面性を保持するための平面部材としても機能する。
【００５３】
このように構成された背面投写スクリーンや拡散シート３によると、入射光線Ｌ２は、反射鏡３２２の凹面鏡部分によって集光した後拡散される。このように、主として光の反射を利用して光線を拡散させることができるので、従来のように、素材の屈折率波長分散に起因する色収差に色のずれや、屈折に合わせて発生する反射光によるゴーストや画像のボケを防止することができ、画像の鮮明化に寄与する。
【００５４】
しかも、拡散シート３の入射面及び出射面は平坦に仕上げられるため、破損し難い。
【００５５】
特に、フレネルレンズシート４のフレネルレンズ面４ａに対向することとなる拡散シート３の入射面が平坦に仕上げられるため、平坦な入射面とフレネルレンズ面４ａとの擦れによる発粉や光線通過面の変形を防止することができ、この点からも画像の鮮明化に寄与する。
【００５６】
また、第二透明媒体３２３に拡散剤が混合されているため、光線を、水平方向のみならず垂直方向を含む等方向に拡散させることができる。
【００５７】
さらに、反射低減部材３４によって、外部光の反射が低減され、コントラストを改善することができる。
【００５８】
また、ＮＤ着色板３３により、光量を調整することができる。
【００５９】
実施の形態２．
図６は発明の実施の形態２に係る背面投写スクリーンの側面図及びその使用形態を示す図である。
【００６０】
この背面投写スクリーン２Ｂは、実施の形態１における拡散シート３に代えて、拡散構造体３Ｂを備えている。その他、実施の形態１において説明したものと同様構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図７は、図６におけるスクリーン２Ｂの部分拡大図である。同図に示すように、背面投写スクリーン２Ｂは、光線の進行方向に向けて順に、フレネルレンズシート４、第一拡散板５及び第二拡散板６が配設されてなる。これらのフレネルレンズシート４、第一拡散板５及び第二拡散板６は、スクリーン枠（図示せず）などにより相互に近接して保持される。第一拡散板５と第二拡散板６の組合せにより、光の拡散を行う拡散構造体３Ｂが得られる。
【００６２】
そして、投写光線Ｌ１はフレネルレンズシート４を通過することにより、概ね平行な光線Ｌ２となる。この光線Ｌ２は、第一拡散板５に入射して、光分布の半値半幅が水平方向に概ね３０度となるような指向性を付与され、光線Ｌ５として出射される。この光線Ｌ５は、第二拡散板６に入射して、光分布の半値半幅が垂直方向に概ね１０度となるような指向性を付与され、光線Ｌ６として出射される。
【００６３】
第一拡散板５は、透明シート５１及び拡散反射基材５２とを備えた構成とされている。透明シート５１及び拡散反射基材５２は、それぞれ実施の形態１における透明シート３１及び拡散反射基材３２とそれぞれ同様構成となっている。
【００６４】
但し、拡散反射基材５２における第二透明媒体（第二透明媒体３２３に相当する）は拡散剤を含まないか、又は、比較的少ない拡散剤を含んでいる。すなわち、拡散剤は、等方向拡散性を有するので、外部光も拡散反射することになり、その結果、画像の黒い部分が白く浮上がって見えることがあり、コントラストを低下させる要因ともなり得る。そこで、拡散剤を少なくし、或は、無くすることにより、外部光のある状態でのコントラストの改善を図る。そして、拡散剤を少なく或は無くした上で、垂直方向の光線の拡散は、第二拡散板６により行う。すなわち、この第一拡散板５を通過した光線Ｌ５は、水平方向には拡散されているが、垂直方向では広がりは少なく平行光に近い光である。
【００６５】
図８は第二拡散板６の側面の部分拡大図であり、投写光線の進路を示している。この第二拡散板６は、上述した透明シート３１と同様構成の透明シート材６１と、拡散反射基材６２とを備えている。
【００６６】
拡散反射基材６２は、第一透明媒体６２１と、反射鏡６２２と、第二透明媒体６２３とを備えている。
【００６７】
第一透明媒体６２１、反射鏡６２２及び第二透明媒体６２３は、それぞれ上記実施の形態１における第一透明媒体３２１、反射鏡３２２及び第二透明媒体３２３と同様構成要素である。第一透明媒体６２１と第二透明媒体６２３との間には、界面６２４が存在している。なお、必要とする光の指向性、およびコントラスト等に応じて、第二透明媒体６２３に拡散材を加えたり、あるいはＮＤ着色をすることができる。
【００６８】
これら第一拡散板５及び第二拡散板６は、それぞれの反射鏡（３２２），６２２の延在方向を異ならせるようにして、換言すれば、反射鏡（３２２），６２２の凹面鏡部分による反射光の光軸を異ならせることにより、拡散の指向性を異ならせるようにして、重ね合せられている。より具体的には、第一拡散板５の反射鏡（３２２）の延在方向を垂直方向に沿って配設することにより、水平方向の拡散を行わせると共に、第二拡散板の反射鏡６２２の延在方向を水平方向に沿って配設することにより、垂直方向の拡散を行わせることができるように、第一拡散板５と第二拡散板６とが重ね合せられている。
【００６９】
また、第二透明媒体６２３の出射面側には、反射鏡６２２の延在方向に沿って延びるブラックストライプ部６３が、反射鏡６２２の繰返し形成方向に沿って、所定間隔をあけて繰返し形成されている。ブラックストライプ部６３は、光吸収手段であり、黒色に形成されている。このブラックストライプ部６３により、外乱光が吸収され、コントラスト向上が図られる。
【００７０】
そして、所定の反射鏡６２２の凹面鏡部分により反射される光の焦点をＦＰ２Ｉとし、それに隣接する反射鏡６２２の外面（背面）の凸面鏡部分により反射される光の実質的な放物面焦点をＦＰ２とすると、その焦点ＦＰ２がブラックストライプ部６３の隙間に配設されるように設定している。これにより、反射鏡６２２の凹面鏡部分により反射された後、その凸面により反射されて焦点ＦＰ２に達する光線については、ブラックストライプ部６３で吸収されることがないようにしている。
【００７１】
この第二拡散板６での光線の進路を説明する。上述したように、第一拡散板５を通過した光線Ｌ５は、垂直方向では平行光に近いので、側面図である図８においても、平行光線Ｌ５が入射すると考える。この場合、光線Ｌ５は、透明シート材６１及び第一透明媒体６２１を通過して、反射鏡６２２において反射され当該反射鏡６２２に隣接する反射鏡６２２側（図８の上方）に進行方向を変える。反射鏡６２２の凹面鏡部分で反射された光線Ｌ５は、収束光となって進行し、界面６２４、次に第二透明媒体６２３の中を通過して隣接する反射鏡６２２の凸面鏡部分において反射されて進路を出射面側（図８の右方）に変える。そして、光線が第二透明媒体６２３を出る位置において焦点ＦＰ２を通過した後、ブラックストライプ部６３の隙間を通って進行することで、第二拡散板６を通過した光線Ｌ６として出射する。
【００７２】
この際、反射鏡６２２により反射される光の焦点ＦＰ２を、ブラックストライプ部６３の間に配設するように設定し、より好ましくは、反射鏡６２２の形状を可及的に正確な放物面とすることにより、光線を焦点ＦＰ２に色収差の無い小さなスポットで集光することが好ましい。これにより、ブラックストライプ部６３の隙間をできるだけ少なくして、換言すれば、スクリーン２Ｂの画面におけるブラックストライプ部６３の占有面積比を大きくすることができ、コントラスト向上を図ることができる。
【００７３】
上記ブラックストライプ部６３は、焦点ＦＰ２を避けて、反射鏡６２２に対して正確な相対位置に設ける必要がある。第二透明媒体６２３の表面にブラックストライプ部６３を形成する方法としては、特開２００２−３１１２１１号公報や特開平９−１２０１０２号公報に開示の公知技術等を適用することができる。
【００７４】
このように構成された背面投写スクリーン２Ｂによると、上記実施の形態１における効果に加えて、水平方向についても垂直方向についても、それぞれ独立して反射を利用した拡散を行え、より画像の鮮明化を図ることができるという利点がある。
【００７５】
加えて、次のようにコントラストを改善させることができるという効果を奏する。
【００７６】
すなわち、上述したようなブラックストライプ部６３は、特開２００２−３１１２１１号公報や特開平９−１２０１０２号公報にも開示されているように、基本的には、出射面側に配設されて、外部光を吸収することでコントラストを改善する。この点に関しては、本発明も、各公報に開示されたものも同様である。
【００７７】
しかしながら、上記各公報では、ブラックストライプ部６３の隙間から外部光が進入し、内部の拡散剤で反射されることとなるので、外部光によるコントラスト低下を有効に防止することはできない。
【００７８】
ところが、本拡散シート３Ｂでは、第一拡散板５及び第二拡散板６における反射を利用して水平方向及び垂直方向の拡散を行っているので、第一拡散板５及び第二拡散板６における拡散剤を少なくし或は無くすることができる。通常、拡散剤が外部光の反射を起してコントラストの低下を引き起す。本実施の形態では、このような拡散剤を少なくし或は無くすることができるので、コントラストを改善することができる。なお、このブラックストライプ部６３を上記実施の形態１における背面投写スクリーンに適用してもよい。
【００７９】
特に、光線Ｌ２は拡散シート３の入射面側全体に略均質に入射するところ、ブラックストライプ部６３は、拡散シート３の出射面側に設けられているため、光線Ｌ２の損失を有効に防止できる。
【００８０】
さらに、次のようにして、正面輝度の向上及び調整を図ることができるという利点がある。
【００８１】
すなわち、なるべく全ての投写光を反射鏡６２２の凹面鏡部分で反射させてその投写光を有効に利用するためには、界面６２４は透明シート材６１の面方向に対して垂直に形成されていることが望ましい。ところが、製造技術上等の要因で、実際には、僅かな傾斜が付いてしまう。この傾斜分は、スクリーン２Ｂを正面視したときには、反射鏡６２２の隙間となって観察される。このため、光線Ｌ５は、当該反射鏡６２２の隙間を直線状に進行して、ブラックストライプ部６３に達し吸収される。
【００８２】
ここで、ブラックストライプ部６３が無い構成を想定すると、光線Ｌ５がそのまま直進して光線Ｌ６として出射することになる。
【００８３】
このため、スクリーン２Ｂの正面輝度を少しでも高くしたい場合には、この直進する光の達する部分（すなわち、出射面における界面６２４の投影部分）のブラックストライプ部６３の部分を全部或は部分的に取除いてもよい。
【００８４】
さらに、正面輝度を高くしたい場合には、上記構成を採用した上で、界面６２４の傾斜角度を大きくして、直進する光を増加させればよい。
【００８５】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る背面投写スクリーンの側面図及びその使用形態を示す図である。
【００８６】
この背面投写スクリーン２Ｃは、実施の形態１における拡散シート３に変えて、拡散シート７を備えている。その他、実施の形態１において説明したものと同様構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８７】
図１０は、図９におけるスクリーン２Ｃの部分拡大図である。この拡散シート７では、光線の投写方向に向けて、透明シート７１、拡散反射基材７２及びブラックストライプ部７３が配設されている。そして、投写された光線Ｌ１は、フレネルレンズシート４を通過してほぼ平行な光線Ｌ２となり、拡散シート７に向けて進行する。光線Ｌ２は、拡散シート７の入射面から内部に入射し、透明シート７１及び拡散反射基材７２を通過した後、各ブラックストライプ部７３の隙間を通って光線Ｌ７として外部に出射される。そして、光線Ｌ２が拡散反射基材７２を通過する際に、水平及び垂直方向に進路を広げるように拡散される。
【００８８】
図１１は拡散シート７の部分拡大側面図であり、図１２は拡散シート７を入射面側から見た図である。なお、図１２において、ブラックストライプ部７３は簡単のため図示していない。
【００８９】
拡散反射基材７２は、第一透明媒体７２１と、反射鏡７２２と、第二透明媒体７２３とを備えている。また、各反射鏡７２２間であって、第一透明媒体７２１と第二透明媒体７２３との間には、界面７２４が設けられている。
【００９０】
反射鏡７２２は、概略的には、画面の左右方向に長い略柱状を呈しており、画面上下方向に沿って画素寸法よりも小さい周期で繰返し形成されている。スクリーン２Ｃ上における上下方向の画素寸法は、スクリーンサイズと表示画像の画素数によって異なるが、一般的なスクリーン２Ｃにおける上下方向画素寸法は０．５〜１．０ｍｍ程度であり、例えば、反射鏡７２２は、画面上下方向に沿っておよそ０．１ｍｍの周期で繰り返し形成される。
【００９１】
反射鏡７２２の内面側の凹面鏡部分は、光線Ｌ２を水平方向焦点ＦＰ３Ｈ及び垂直方向焦点ＦＰ３Ｖに集光させるように構成されている。
【００９２】
より具体的には、反射鏡７２２は、横軸方向が例えば入射面の左右方向に設定された放物柱面形状を呈する放物柱面鏡面部７２２Ａと、回転軸方向が例えば入射面の法線方向に設定された回転放物面形状を呈する回転放物鏡面部７２２Ｂと、を有している（図１２参照）。これら放物柱面鏡面部７２２Ａ及び回転放物鏡面部７２２Ｂは、反射鏡７２２の長手方向に沿って交互に繰返し形成されており、その繰返し周期は、その繰返し方向である水平方向画素寸法よりも小さいことが好ましい。また、隣合う反射鏡７２２同士の関係では、放物柱面鏡面部７２２Ａ及び回転放物鏡面部７２２Ｂが半周期ずらすように配設されており、隣合う反射鏡７２２においては、放物柱面鏡面部７２２Ａと回転放物鏡面部７２２Ｂとが対向し合うようになっている。
【００９３】
放物柱面鏡面部７２２Ａは、垂直方向に光を集光し拡散する要素である。ここで、当該放物柱面鏡面部７２２Ａの放物面焦点をＦＰ３ＶＩとすると、隣接する反射鏡７２２（より具体的には回転放物鏡面部７２２Ｂ）の外面（背面）の凸面鏡部分での反射により、該焦点ＦＰ３ＶＩは、ブラックストライプ部７３の隙間部に実質的な焦点ＦＰ３Ｖとして配設されるように設定されている。
【００９４】
即ち、この放物柱面鏡面部７２２Ａは、上記実施の形態１及び２における反射鏡３２２，６２２と同様原理、作用にて、光Ｌ２を垂直方向に拡散する機能を有している。
【００９５】
回転放物鏡面部７２２Ｂは、水平方向及び垂直方向に光を集光し拡散する要素であり、反射鏡７２２に対して、単純な柱状の放物面を元にして部分的に所定の回転放物面となるような凹凸形状を加えることにより形成されている。回転放物鏡面部７２２Ｂは、上記水平方向焦点ＦＰ３Ｈ及び垂直方向焦点ＦＰ３Ｖを通過する直線を回転軸とする回転放物面となるように形成されている。
【００９６】
この回転放物鏡面部７２２Ｂは、光Ｌ２を水平方向及び垂直方向に拡散する機能を有している。
【００９７】
この鏡面部７２２に入射する光の進路について説明する。
【００９８】
まず、光線Ｌ２が、例えば、回転放物鏡面部７２２Ｂのほぼ中心の点Ｐ１において直角に反射された場合には、焦点ＦＰ３Ｈに向って進行し、隣接する反射鏡７２２（より具体的には放物柱面鏡面部７２２Ａ）の外面側の凸面鏡部分で反射されて概ね直角に進路を曲げられて焦点ＦＰ３Ｖに向って進行し、ブラックストライプ部７３の隙間を通過して、光線Ｌ７として出射される。
【００９９】
次に、画面に対する所定の垂直面において、上記点Ｐ１に達する光線Ｌ２を基準にして画面上下方向（図１１における上下方向）の異なる位置から拡散反射基材７２に達した光は、例えば、放物柱面鏡面部７２２Ａの点Ｐ５或は回転放物鏡面部７２２Ｂの点Ｐ３において反射された後、それぞれ隣接する反射鏡７２２の凸面鏡部分における点Ｐ６或は点Ｐ４において再度反射され、何れも概ね焦点ＦＰ３Ｖを通過するように進行し、該焦点ＦＰ３Ｖ通過後拡散される。これにより、光線Ｌ２は、垂直方向に拡散されることとなる。
【０１００】
一方、画面に対する所定の水平面において、上記点Ｐ１に達する光線Ｌ２を基準にして画面左右方向（図１１において手前方向と奥行方向）に異なる位置から進行する光は、回転放物鏡面部７２２Ｂで反射された後、焦点ＦＰ３Ｈの近傍において左右方向の広がりに関して一点に集光されつつ、隣接する反射鏡７２２（より具体的には放物柱面鏡面部７２２Ａ）で概ね直角に反射されて、水平方向に拡散しつつ焦点ＦＰ３Ｖに向かって進行する。このようにして、光線Ｌ２は水平方向に拡散されることとなる。
【０１０１】
別観点から説明すると、投写光線Ｌ２は、様々な画像パターンについて平均すると、拡散反射基材７２の入射面に向けて概ね一様な分布で投写されると考えられる。
【０１０２】
そして、光線Ｌ２のうち、放物柱面鏡面部７２２Ａに達した光線は、その内面（例えば、点Ｐ５）で反射され、隣接する回転放物鏡面部７２２Ｂの背面（例えば点Ｐ６）で再度反射されて、拡散反射基材７２の出射面から出射する。この際、光は、画面の上下方向に拡散されることになる。
【０１０３】
そして、光線Ｌ２のうち回転放物鏡面部７２２Ｂに達した光は、その内面（例えば、点Ｐ１，Ｐ３）で反射され、隣接する放物柱面鏡面部７２２Ａの背面（例えば、点ＦＰ３Ｈ，Ｐ４）で再度反射されて、拡散反射基材７２の出射面から出射する。この際、光は画面の垂直方向及び水平方向に拡散されることとなる。
【０１０４】
図１３は、拡散シート７を出射面側から見た図である。同図に示すように、拡散反射基材７２の出射面には、実施の形態２において説明したのと同様構成のブラックストライプ部７３が形成されている。また、上述した放物柱面鏡面部７２２Ａの焦点であるＦＰ３Ｖは、ブラックストライプ部７３の隙間において線状に並ぶように設定されている。
【０１０５】
拡散反射基材７２の入射面より進行した投写光線は、全て焦点ＦＰ３Ｖ又はその近傍を通過して出射する。ほぼ全ての光線が通過できる範囲内で、ブラックストライプ部７３の隙間をできるだけ狭くすることで、コントラストを良好にすることができる。ブラックストライプ部７３の隙間を通過する光は、画面の上下および左右方向に広がりを持って進行する。
【０１０６】
この拡散シート７全体の光拡散特性についてより詳細に説明する。
【０１０７】
拡散シート７の出射面において、第二透明媒体７２３から外部の空気に向けて光が進行するときには、屈折の法則により光の進行方向が変化する。このため、当該変化量を考慮して拡散シート７の指向性が設定される。
【０１０８】
拡散シート７の出射面の法線方向と、光の進行方向とがなす角度を、拡散シート７の透明媒体においてθ１、拡散シート３を出射した空気側においてθoutとし、第一透明媒体７２１及び第二透明媒体７２３の屈折率をＮ１とする。この場合、屈折の法則により、Ｎ１×ＳＩＮ（θ１）＝ＳＩＮ（θout）の関係式が成立する。但し、空気の屈折率を１としている。
【０１０９】
ここで、透明媒体の屈折率Ｎ１が仮に１．５と考えた上で、例えば、画面左右方向における光分布の半値全幅９０度、画面上下方向における光分布の半値全幅４０度の広がりを持たせる条件を考える。この場合、光分布が半値になる方向の光線について考えると、θoutが各々の方向で半値半幅である４５度、および２０度であればよい。すると、媒体内では、前記関係式から、θ１が左右方向に半値半幅２８度、上下方向に１３度であればよいと導き出される。
【０１１０】
左右方向については、回転放物鏡面部７２２Ｂによる拡散を考えればよいから、該回転放物鏡面部７２２Ｂによる回転軸方向広がりが、上記例では、２８×２＝５６であるから全幅５６度となるように設定する。
【０１１１】
また、上下方向については、主として放物柱面鏡面部７２２Ａによる拡散を考えればよく、該放物柱面鏡面部７２２Ａの集光角度が１３×２＝２６になるように、全幅２６度となるように設定する。
【０１１２】
このとき、放物柱面鏡面部７２２Ａのうち、回転放物鏡面部７２２Ｂによる再反射を考慮した上で斜め上方向に出射する光線を反射する領域部分を広くすることで、画面の上方から見る場合と下方から見る場合の光の強さを異なるようにすることも可能である。例えば、図１１及び図１２において、Ｐ１から点Ｐ３を見る方向に放物柱面鏡面部７２２Ａを広く設けることにより（換言すれば、主として上下方向への拡散機能を持つ放物柱面鏡面部７２２Ａのうち下半部をその上半部より広く設けることにより）、例えば、図１１において点画面のやや上向きの方向に光の拡散を多くすることもできる。
【０１１３】
このように、放物柱面鏡面部７２２Ａや回転放物鏡面部７２２Ｂの形状や占有比等を適宜調整することにより、必要とする指向性（拡散性）を得ることが可能である。
【０１１４】
なお、この拡散シート７において、シンチレーションを軽減する、あるいはコントラストを一層改善するために、上記実施の形態１において説明したのと同様に、第二透明媒体７２３について、拡散剤を混合する、ＮＤ着色を行う、反射低減手段を付加するなどしてもよく、また、他の方法として、ブラックストライプ７３部の前面側にＮＤ着色板（図示せず）を接合してもよい。
【０１１５】
また、上記の説明で用いた反射鏡７２２の形成サイズ周期の寸法や半値角度、第一透明媒体７２１および第二透明媒体７２３の屈折率Ｎ１は、上記の数値に限られるものではなく、例えば、上記各数値付近の数値であっても構わないのは言うまでもない。
【０１１６】
このように構成された背面投写スクリーンや拡散シート７によると、上記実施の形態１で述べた効果に加えて次の効果を奏することができる。
【０１１７】
すなわち、拡散シート７の反射鏡７２２により、光を複数方向に拡散させるようにしているため、一枚の拡散シート７による反射を利用した拡散を行える。従って、比較的簡易な構成により、複数方向について、屈折により発生する反射光によるゴーストや画像のボケを防止することができ、画像の鮮明化に寄与する。
【０１１８】
また、このような拡散シート７は、上記実施の形態１で説明したのと同様に、連続的な工程で行うことにより、無駄な作業を少なくして、短時間で、従って安価に製造できる。
【０１１９】
すなわち、柔軟なロール状の材料で形成した透明シート７１を用い、この透明シート７１の一主面上に、ローラー状の回転型（図示せず）とＵＶ成型樹脂などにより、第一透明媒体７２１の形成を行うことができる。この際、スクリーンの左右方向に長いシート材を準備し、画面高さ以上の幅の回転型を使用することにより、画面の左右で連続的に連なる透明シート７１及び第一透明媒体７２１を連続的に製造することができる。
【０１２０】
特に、本実施の形態３の構成によると、反射鏡７２２は画面左右方向に延在し、上記シート材において幅方向に延在するように設けられることととなるので、従来技術や実施の形態１に係る構成であるところの画面の上下方向に柱状のレンズや鏡を有する構成と比較すると、回転型の製造が容易である。
【０１２１】
また、通常、画面の高さは幅の３／４、または９／１６であるので、画面の幅寸法に合わせた軸方向寸法を持つ小型の回転型を使用することが可能であり、従って安価な設備により製造できる利点がある。
【０１２２】
｛変形例｝
なお、上記実施の形態１〜３において、上記反射鏡３２２，６２２，７２２は、小面積の平面で近似された曲面によって構成されていてもよい。また、回転放物鏡面部７２２Ｂの回転中心を該回転放物鏡面部７２２Ｂに近づけてその曲率を小さくすると共に、１つの回転放物鏡面部７２２Ｂの面積を小さくすることによって、放物柱面鏡面部７２２Ａからの回転放物鏡面部７２２Ｂの凹凸量を少なくするようにしてもよい。
【０１２３】
これらの場合、反射鏡３２２，６２２，７２２を製造するための回転型の製造を容易にできる。
【０１２４】
また、上述した反射鏡３２２，６２２，７２２の形状以外にも、焦点を有する形状であれば、当該反射鏡３２２，６２２，７２２の構成要素として採用することができる。
【０１２５】
さらに、フレネルレンズシート４は拡散シート３，６，７と別体としたが、それらが一体として構成されていてもよい。この場合には、透明シート３１，６１，７１の入射面側に、フレネルレンズ型（図示せず）とＵＶ樹脂によりフレネルレンズを成型することにより、背面投写スクリーン２，２Ｂ，２Ｃ全体を一枚構成とすることができる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の背面投写スクリーン用拡散構造板によると、入射光線は、第一反射手段によって略一点又は略一線に集光した後拡散される。このように、主として光の反射を利用して光線を拡散させているので、素材の屈折率波長分散に起因する色収差による色のずれや、屈折に合わせて発生する反射光によるゴーストや画像のボケを防止することができ、画像の鮮明化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る背面投写スクリーンの側面図である。
【図２】 同上の背面投写スクリーンの部分拡大図である。
【図３】 拡散シートを上方から見た部分拡大図である。
【図４】 拡散反射基材の製造方法を説明するための図である。
【図５】 拡散反射基材の製造方法を説明するための図である。
【図６】 実施の形態２に係る背面投写スクリーンの側面図である。
【図７】 同上の背面投写スクリーンの部分拡大図である。
【図８】 第二拡散板を側方から見た部分拡大図である。
【図９】 実施の形態３に係る背面投写スクリーンの側面図である。
【図１０】 同上の背面投写スクリーンの部分拡大図である。
【図１１】 拡散シートの部分拡大側面図である。
【図１２】 拡散シートを入射面側から見た図である。
【図１３】 拡散シートを出射面側から見た図である。
【符号の説明】
２ 背面投写スクリーン、３ 拡散シート、４ フレネルレンズシート、３２ 拡散反射基材、３３ ＮＤ着色板、３４ 反射低減部材、３２１ 第一透明媒体、３２２ 反射鏡、３２３ 第二透明媒体。
Claims (17)
- 光線を拡散させるための背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
光線が入射される入射面と光線が出射される出射面との間で、画面の垂直方向又は水平方向における断面形状が放物線形状を呈する凹面鏡部分を有し入射光線を略一点又は略一線に集光させる第一反射手段を、少なくとも一方向に沿って、同じ側に光線を反射するように、隣合わせて繰返し形成した、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 背面投写スクリーンにて光線を拡散させるための拡散構造板であって、
光線が入射される入射面と光線が出射される出射面との間で、画面の垂直方向又は水平方向における断面形状が放物線形状を呈する凹面鏡部分を有し入射光線を略一点又は略一線に集光させる第一反射手段を、少なくとも一方向に沿って、同じ側に光線を反射するように、隣合わせて繰返し形成した複数の拡散板を備え、
それぞれの拡散の指向性を異ならせるようにして、複数の前記拡散板が重ね合せられた、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 背面投写スクリーンにて光線を拡散させるための拡散構造板であって、
光線が入射される入射面と光線が出射される出射面との間で、画面の垂直方向又は水平方向における断面形状が放物線形状を呈する凹面鏡部分を有し入射光線を略一点又は略一線に集光させる第一反射手段を、少なくとも一方向に沿って、同じ側に光線を反射するように、隣合わせて繰返し形成した拡散板を備え、
第一反射手段は、拡散の指向性を異ならせた複数種の反射領域が繰返し形成されてなる、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記第一反射手段は、その繰返し方向における画素寸法よりも小さい周期で繰返し形成された、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記第一反射手段により反射される光線の主軸方向を前記出射面の法線方向に曲げる第二反射手段をさらに備えた、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項５記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
湾曲する反射鏡の内側の凹面鏡部分が前記第一反射手段であり、前記反射鏡の外側の凸面鏡部分が前記第二反射手段であり、
所定の前記第一反射手段で反射された光線が、その隣の前記反射鏡の第二反射手段で反射される、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記第一反射手段は、焦点を持つ２次曲面形状に形成された部分を有している、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
投写される光線の非通過領域に、光吸収手段を設けた、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項８記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記光吸収手段は、前記出射面側に設けられている背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
光の拡散剤を混合した透明部分を有する、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記反射手段は、金属膜によって構成されている、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方側に、反射低減手段が設けられた、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
ＮＤ着色層をさらに備えた、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記第一反射手段及び前記第二反射手段の少なくとも一方が、透明媒体中に包含されるように形成されている、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方は、平坦な領域を有している、背面投写スクリーン用拡散構造板。 - 請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板の前記入射面を平坦に形成し、その入射面側にフレネルレンズを設けた、背面投写スクリーン。
- 請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の背面投写スクリーン用拡散構造板であって、
前記入射面又は前記出射面の少なくとも一方側に、平面部材を接合一体化した、背面投写スクリーン用拡散構造板。
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