JP4973383B2 - スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、前方のプロジェクタ等の投影装置からの投射光を反射して投影画像を映し出すスクリーンに関する。

例えば、下方からの斜め投射による投影画像を反射させて観察可能にする反射スクリーンとして、スクリーン基板上に同一形状の多数の凸状の単位形状部を２次元的に規則的に配置させ、下側の表面部分にのみ反射面を形成することにより、上方からの外光を遮断して高コントラストなスクリーンとするものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００６−２１５１６２号公報

しかしながら、スクリーン基板や凸状の単位形状部そのものとして用いられる光吸収性の物質、あるいはこれらの表面等に塗布される光吸収性の物質は、必ずしも全ての光を吸収できるわけではなく、一部を反射してしまう。このため、不要光である外光の一部がスクリーンの光吸収性の物質で吸収されることなく、スクリーンの観察者のいる方向へ反射されてしまう可能性がある。この場合、反射された外光が投影画像のコントラスト低下を生じさせる原因となり得る。

そこで、本発明は、反射された外光による影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できるスクリーンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るスクリーンは、（ａ）光吸収性素材によりスクリーン下地面を形成するスクリーン基板と、（ｂ）光透過性素材により形成され、前記スクリーン下地面上に配置される複数の突起部と、（ｃ）投射光軸の方向及び外光の主方向に対応して、前記複数の突起部の表面上の所定領域にそれぞれ形成される複数の反射層とを備える。

上記スクリーンでは、スクリーン下地面上に配置される複数の突起部が、光透過性素材により形成され、スクリーン下地面が、光吸収性素材により形成されている。従って、不要光である外光を、複数の突起部において透過させ、スクリーン下地面において吸収させることができる。さらに、スクリーン下地面において吸収されることなく反射された外光成分は、複数の突起部表面上の所定領域に形成されている反射層により、スクリーン下地面に向けて再び反射される。このように、スクリーンにおいて吸収されなかった外光成分をスクリーン下地側に逆行させ、再度吸収させることができ、外光のスクリーンの前方への反射を抑えることができる。従って、明るい部屋での使用においても、コントラストの改善を図ることができる。

また、本発明の具体的な態様として、スクリーン基板が、スクリーン下地面を平坦面として有し、複数の突起部が、当該平坦面上に貼付される。このような構造とする場合、例えばスクリーン印刷等により比較的簡易にスクリーンの作製が行える。

また、本発明の具体的な態様として、複数の突起部が、スクリーン下地面に埋め込まれて配置される。このような構造とする場合、スクリーン下地面の形状の調整が可能であり、突起部に入射した外光の経路を調整できる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の突起部が、球状の部材によって形成されている。これにより、各突起部へ入射する外光は、球状の突起部で集光され下地面でそのほとんどが吸収される。球状の突起部に入射し集光された光のうち下地面で吸収されずに反射された光は、球状の突起部に入射してきた方向に戻され、当該外光の反射による影響を適切に抑えることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の反射層が、複数の突起部の表面上において、投射光軸の方向からの照射により照射される領域に対応して定まる所定領域に形成される。これにより、例えばプロジェクタ等による投射光について、反射層が、適切に当該投射光を反射することができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の反射層が、複数の突起部を挟んでスクリーン下地面に対向する位置に設けられ、外光のうちスクリーン下地面において反射され複数の突起部を経た外光反射光を反射する。これにより、スクリーン下地面において吸収されることなく反射され複数の突起部を経た外光成分である外光反射光が、スクリーン下地面に対向する位置に設けられた反射層により反射される。スクリーン下地面と反射層とが適切な状態で対向した配置となっていることにより、反射層により反射された外光反射光を、再びスクリーン下地面に入射させて再度吸収させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の突起部は、少なくとも１つの突起部が他の１つの突起部と繋がっている。これにより、スクリーン表面の作製において、均一な構造を比較的簡易に形成させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の突起部が、スクリーン基板上の所定方向について互いに所定間隔だけ離間している。これにより、投射光の反射をあまり減少させないで、それ以外の方向からの外光のスクリーンの前方への反射を抑えて、適度にコントラストを向上させることができる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の一実施形態であるスクリーンについて図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態に係るスクリーンを模式的に示した図である。図１（ａ）は、スクリーンの正面図であり、図１（ｂ）はＹ―Ｙ側方断面図である。スクリーン１０は、スクリーン前側下方に設置された図示しない投影装置等からの投射光ＰＬを、スクリーン１０の前側により多く反射光ＲＬとして反射させる反射型スクリーンである。本実施形態に係るスクリーン１０は、光吸収性材料により形成されるスクリーン基板１と、透過性材料により形成される複数の突起部２ａとを備える。スクリーン基板１のスクリーン下地面１ａは、スクリーン基板１表面を構成する平坦面であり、外光による不要光を吸収する光吸収面ＡＳとして機能する。複数の突起部２ａは、スクリーン基板１の前面側において、スクリーン下地面１ａ上に配置される。さらに、複数の突起部２ａには、下半分の表面上に投影装置等からの投射光ＰＬを反射するための複数の反射層である光反射面ＲＳがそれぞれ形成されている。なお、図１（ａ）の場合、複数の突起部２ａは、図中横一列に接するようにして繋がっていることにより複数列の突起群２を形成している。また、複数の突起部２ａ間の隙間部分では、スクリーン基板１が露出し、そのスクリーン下地面１ａにより平坦部３が形成される。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、スクリーン基板１上の前面側にそれぞれ形成された複数の突起部２ａは、略半球状の外形を有する。これら複数の突起部２ａは、スクリーン基板１上の水平方向即ち図中ｘ方向に沿った列が、鉛直方向即ち図中ｙ方向に複数列設けられるように並べられている。１つの列は、ｘ方向において隣り合う突起部２ａ同士が接した状態で一列に繋がった突起群２である。一方、図１（ｂ）等から分かるように、複数の突起群２は、鉛直方向即ち図中ｙ方向については、互いに離間して周期的に配置されており、複数の突起部２ａ間には平坦部３が形成されている。このように、平坦部３の占有領域が確保され、突起部２ａが互いに所定間隔だけ離間しているので、ｙ方向におけるスクリーン１０の前方上方からの外光を遮り、黒がはっきり出やすくなることで適度なコントラストの向上を可能となっている。

ここで、プロジェクタ等の投影装置（不図示）により画像投影を行う場合における投影装置からの投射光ＰＬの投射光軸ＸＬの方向及び画像投影には不要となる照明光等の外光の方向と、スクリーン１０との関係について説明する。室内での一般的なプロジェクタ等の投影装置の使用態様では、投影装置が床側即ち下方に設置されて、下方から上方に向けて投射がなされる。一方、室内を照らす照明器具等は天井側に設置されているため、照明光等の外光は上方から室内を照明する場合が多い。本実施形態では、このようなスクリーン１０の一般的使用環境に対応して、予めスクリーン１０の反射表面を形成した場合の例である。従って、本実施形態では、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、スクリーン１０の下方から上方に斜め投射が行われることを前提として、投射光軸ＸＬはスクリーン１０の中心から延びる法線に対して斜め下方に傾いている。これに対応して、スクリーン１０は、まず、光反射面ＲＳが形成される所定領域を各突起部２ａの下半分としている。これにより、光反射面ＲＳは、投射されるべき下方からの投射光軸ＸＬを効率よく反射させる一方、反射させるべきでない上方からの照明器具等による外光は、反射させないものとなっている。つまり、光反射面ＲＳは、投射光軸の方向及び外光の主方向に対応して形成されている。また、既述のように、スクリーン１０において、複数の突起部２ａは、水平方向即ちｘ方向について互いに繋がるように密に配列されている。これにより、当該投影装置からの投射光ＰＬを、光反射面ＲＳにより観察者側である前方方向（即ちｚ方向正の向き）に効率よく反射させることができる。また、複数の突起部２ａは、鉛直方向即ちｙ方向について互いに離間して周期的に配置されている。これにより、平坦部３の占有領域が確保されるので、当該投影装置による投影画像を、明るい照明下においてもコントラストの改善されたものとすることができる。

図２は、スクリーン１０の反射表面の構造について詳しく説明するための図であり、図１（ｂ）を拡大した図である。本実施形態に係るスクリーン１０のうち、まず、スクリーン基板１は、例えば光吸収性を有する黒色のポリ塩化ビニルを原材料とするシート状の平坦板である。スクリーン基板１の表面に、例えばスクリーン印刷技術により、所望の大きさ及び配列で、光透過性の樹脂等を塗布することで複数の突起部２ａとなるべき凸部を形成させる。さらに、このように形成された複数の突起部２ａ表面の所定領域に、例えば反射材としてのアルミ金属を蒸着させる、あるいは特定方向から反射材をスプレーによって吹きつけることにより、投射光の方向等に合わせて意図する領域のみに光反射面ＲＳを形成させることができる。なお、ここでは、説明を簡略にするため、光反射面ＲＳが突起部２ａの下半分に形成されるものとしているが、これに限らず、投射光の方向等に合わせて光反射面ＲＳは、種々の形にすることが可能である。一方、複数の突起部２ａの表面のうち、光反射面ＲＳが形成されない周辺領域は、光透過性の樹脂が露出したままの状態となることで、光透過面ＴＳとなる。なお、スクリーン基板１である平坦板の表面即ちスクリーン下地面１ａは、光吸収面ＡＳとなる。ここで、上述したように、投射光ＰＬについての投射光軸ＸＬの方向は下方からである一方、照明器具等による外光の主方向は、スクリーン下地面１ａの法線に関して投射光軸のＸＬと線対称の方向となる上方からのものとなる。このうち、投射光ＰＬは、上述のように、複数の突起部２ａの下方側に設けられた光反射面ＲＳにより効率よく反射される。

図３（ａ）は、スクリーン１０における外光の光路について説明するための図である。照明器具等による外光ＯＬは、上方からのものであるため、そのほとんどは、図３（ａ）の矢印に示すように、スクリーン１０の光透過面ＴＳから入射する。入射した外光成分のうち、多くの成分は光吸収面ＡＳにおいて吸収されるが、当該外光の成分のうちの一部は、光吸収面ＡＳで吸収されず反射される。例えばここでは、１０％ほどの成分が外光反射光ＯＲとして反射されるものとする。図３（ａ）の場合、光吸収面ＡＳで反射された外光反射光ＯＲは、光反射面ＲＳにおいて反射される。これにより、外光反射光ＯＲは、再度光吸収面ＡＳに入射する。つまり、再度光吸収面ＡＳにおいて吸収される。これにより、外光反射光ＯＲのうち、多くの成分は光吸収面ＡＳにおいて吸収される。この場合においても、例えば外光反射光ＯＲのうち１０％程度の成分が、外光反射光ＯＲの成分の残り光ＲＲとして反射されるものとなるが、このような残り光ＲＲは、元の外光ＯＬから比べれば１％程度のものであり、ごく微量である。また、残り光ＲＲの方向は、光吸収面ＡＳでの２度の反射及び光反射面ＲＳでの内面反射を経ることにより上方になっているため、スクリーン１０の観察者側からはそれたものとなる。

図３（ｂ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるスクリーンと対比するための比較例を示す図である。まず、図３（ｂ）のスクリーンは、スクリーン基板と突起部となるべき凸部とを一体的に形成した下地部材１´を準備し、スクリーンの前面側の表面を光吸収性の塗膜で覆うことにより光吸収面ＡＳを形成させた後、光反射面ＲＳを図２により説明した場合と同様にして所定領域に施して作製されるものである。この場合、光吸収面ＡＳのうち主たる吸収面である突起部２ａの光吸収面ＡＳにおいて、外光ＯＬのうち、吸収されることなく反射された外光反射光ＯＲ（例えば、外光ＯＬの１０％程度）は、スクリーンの観察者側に反射される可能性がある。

次に、図３（ｃ）のスクリーンは、スクリーン基板と突起部となるべき凸部とを光吸収性の樹脂で一体的に形成した下地部材１´を準備し、光反射面ＲＳを図２により説明した場合と同様にして所定領域に施して作製されるものである。この場合も、図３（ｂ）と同様に、突起部２ａの光吸収面ＡＳにおいて、外光ＯＬのうち、吸収されることなく反射された外光反射光ＯＲ（例えば、外光ＯＬの１０％程度）は、スクリーンの観察者側に反射される可能性がある。

最後に、図３（ｄ）のスクリーンは、スクリーン基板と突起部となるべき凸部とを光透過性の樹脂で一体的に形成した下地部材１´を準備し、光反射面ＲＳを図２により説明した場合と同様にして所定領域に施すとともに、スクリーン基板の後面側即ち裏面に光吸収性の膜を設けて光吸収面ＡＳを形成することにより作製されるものである。この場合、突起部２ａの光透過面ＴＳを透過する外光ＯＬのうち、一部は、図３（ａ）と同様に、光反射面ＲＳにより二度光吸収面ＡＳで吸収される場合もあるが、図３（ｄ）に示すように、光吸収面ＡＳで吸収されることなく反射された外光反射光ＯＲがスクリーンの前面側をすり抜けてスクリーンの観察者側に反射される可能性がある。

以上のように、図３（ｂ）〜（ｄ）いずれの場合と比較しても、図３（ａ）に示す場合のほうがより効率的に外光を遮断することができるものとなる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るスクリーン１０の変形例である。例えば、図４（ａ）に示すように、複数の突起部２ａの中心点が格子点上に配置され、光吸収面ＡＳ上でそれぞれ離散するように配列されるものであってもよい。また、例えば、図４（ｂ）に示すように、複数の突起部２ａがそれぞれの中心をｘ方向に平行な直線上に列をなして配置され、これらの列を、ｙ方向に複数列並べ、隣り合う列はｙ方向については互い違いに配置させることによって、平坦部３を確保しながら突起部２ａがより密に配列されるような配置としてもよい。また、逆に、例えば、図４（ｃ）に示すように、ｘ方向について、隣り合う突起部２ａ同士が重なり合った状態で一列に連なった突起群２を形成することにより隙間のない状態となるようなものであってもよい。図４（ｃ）の場合、下方からの投射光ＰＬを、スクリーン１０の前方外側方向ではなく、観察者側である前方中央方向（即ちｚ方向正の向き）により多く反射させることができる。

図５は、投影装置としてプロジェクタを用いた場合における本実施形態に係るスクリーン１０の使用例を示す図である。図５において、プロジェクタ１００は、プロジェクタ本体５０と、投射レンズ２０と、反射ミラーＲＭとを備える。なお、プロジェクタ１００の各機構は、筐体ＳＣ内に収容されている。なお、ここでは、スクリーン１０及びプロジェクタ１００の設置環境として、室内に天吊りされた照明装置２００により、上方からの外光ＯＬによる照明がなされており、プロジェクタ１００は、スクリーン１０の下方から投射を行うものとする。

プロジェクタ５０での制御により形成された画像光は、投射レンズ２０から射出され、さらに、反射ミラーＲＭでの反射により、所望の角度が付けられた状態でプロジェクタ１００からの投射光ＰＬとして射出される。従って、この場合、プロジェクタ１００は、スクリーン１０の法線に対して投射光ＰＬの投射光軸ＸＬが傾いた斜め投射が行われる。スクリーン１０に投射された投射光ＰＬは、上述したように各突起部２により反射される。この際、上述したように、投射光ＰＬの投射角度に対応してスクリーン１０の表面が構成されているため、投影される画像は、正面ゲインの低下を抑えた明るいものになる。さらに、上方からの外光ＯＬは、スクリーン１０上において適宜吸収されるので、外光ＯＬによって明るく照明された室内等であってもコントラストが改善されたものとなる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、特に説明のない部分については、第１実施形態と共通している。図６は本実施形態に係るスクリーンを説明するための側断面図である。

本実施形態に係るスクリーン１１０は、光吸収性材料により形成されるスクリーン基板１０１と、透過性材料により形成される複数の突起部１０２ａとを備える。複数の突起部１０２ａは、スクリーン基板１０１の表面部を形成するスクリーン下地面１０１ａ上に埋め込まれて配置される。さらに、複数の突起部１０２ａには、下半分の表面上に投影装置等からの投射光ＰＬを反射するための反射層である光反射面ＲＳが形成されている。

本実施形態における複数の突起部１０２ａは、図６に示すように、光透過性樹脂である球状部ＴＢ（例えば透明ビーズ）により構成されるものである。より具体的には、球状部ＴＢのうち、略半分がスクリーン基板１に埋め込まれており、残りの略半分がスクリーン基板１の表面から突出し、突起部１０２ａとなるべき凸部として形成されている。

以下、図６を用いて、本実施形態に係るスクリーンの製造方法について説明する。本実施形態のスクリーン１１０のうち、まず、スクリーン基板１０１は、例えば光吸収性を有する黒色のポリ塩化ビニル等を原材料（以下、単に光吸収材とする。）とするシート状の平坦板を素材とする。一方、複数の突起部１０２ａを構成すべき球状部ＴＢは、例えば透明ビーズ等の球状の透過性材料（以下、単に光透過材とする。）によって所望の大きさ・形状で作製されている。ここで、スクリーン基板１０１の素材に用いる光吸収材として、その軟化温度が、球状部に用いる光透過材の軟化温度よりも低いものを用いる。これにより、光吸収材のみが軟化する温度に調整することで、軟化させたスクリーン基板１０１の平坦な表面に所定の配列で球状部ＴＢを埋め込むあるいは敷き詰めることが可能となる。このようにして、所望の大きさ及び配列で、複数の突起部１０２ａとなるべき凸部が作製される。さらに、作製された複数の突起部１０２ａ表面の所定領域に、例えば反射材としてのアルミ金属を蒸着させる、あるいは特定方向から反射材をスプレーによって吹きつけることにより、投射光の方向等に合わせて意図する領域のみに光反射面ＲＳを形成させることができる。一方、複数の突起部１０２ａの表面のうち、光反射面ＲＳが形成されない周辺領域は、光透過性の樹脂が露出したままの状態となることで、光透過面ＴＳとなる。

本実施形態におけるスクリーン１１０において、光透過面ＴＳから入射した外光ＯＬは、図６に示すように、光透過面ＴＳから入射し球状部ＴＢにより集光されて、光吸収面ＡＳでの吸収により、その成分のうちの多くが効果的に吸収される。また、球状部ＴＢにより集光され光吸収面ＡＳに至った外光のうち吸収されずに反射された外光反射光ＯＲは、球状部ＴＢ内を入射した方向へと戻り、スクリーン１１０の観察者側からはそれたものとなる。本実施形態の場合、球状部ＴＢの大きさや配列等を適宜選択することにより、光吸収面ＡＳと光反射面ＲＳの領域を調整して、各突起部１０２ａ及び光吸収面ＡＳへ入射する外光を吸収又は観察者側からそれた方向に反射させ、各突起部１０２ａに入射する投射光ＰＬを観察者側に反射させるために適切な状態にすることが可能である。

以上の説明において、本実施形態におけるスクリーン１１０は、光吸収材と、光透過材との軟化温度の差を利用して、スクリーン基板１０１に球状の光透過材を埋め込むあるいは敷き詰めることにより作製するものとしているが、スクリーン１１０の作製方法はこれに限らず種々のものが考えられ、この他にも、例えばシート状の平坦板として変形可能な弾性のシートを用い、当該シートの表面に粘着材を施して、ビーズ状の光透過材を貼り付けるようにして埋め込んでいく、という方法であってもよい。

また、上述の例では、光透過材の形状を球状としているが、形状はこれに限らず、例えば、コーン型のもの等であってもよい。

なお、この発明は、上記の第１、第２実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態では、一般的な投影装置等の使用環境を考慮して、投射光ＰＬについての投射光軸ＸＬの方向が下方からであり、これに応じて複数の突起部２ａでの反射層である光反射面ＲＳの所定領域を下半分としているが、投射光ＰＬが下方以外の場合には、これに応じて、複数の突起部２ａや光反射面ＲＳの形成される所定領域が異なるものであってもよい。つまり、例えば、プロジェクタからの投射がスクリーンの側方からなされる場合には、複数の突起部２ａにおいて光反射面ＲＳが形成される所定領域を横半分等としてもよい。また、例えば、投射光ＰＬについての投射光軸ＸＬの方向のみならず、投射光ＰＬについての投射光軸ＸＬの方向及び外光の主方向の双方を加味して複数の突起部２ａの配列パターンや光反射面ＲＳの領域を定めるものであってもよい。

（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係るスクリーンを模式的に示した図である。 第１実施形態に係るスクリーンの一部を拡大した側断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来例と比較するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、スクリーンの他の例について説明する図である。 プロジェクタによるスクリーンへの投射についての模式図である。 第２実施形態に係るスクリーンを説明するための側断面図である。

符号の説明

１０、１１０…スクリーン、 １、１０１…スクリーン基板、 ２ａ、１０２ａ…突起部、 ２…突起群、 ３…平坦部、 ＲＳ…光反射面、 ＡＳ…光吸収面、 ＴＳ…光透過面、 １００…プロジェクタ、 ２００…照明装置

Claims (8)

1. 光吸収性素材によりスクリーン下地面を形成するスクリーン基板と、
   光透過性素材により形成され、前記スクリーン下地面上に配置される複数の突起部と、
   投射光軸の方向及び外光の主方向に対応して、前記複数の突起部の表面上の所定領域にそれぞれ形成される複数の反射層と
   を備えるスクリーン。
2. 前記スクリーン基板は、前記スクリーン下地面を平坦面として有し、前記複数の突起部は、当該平坦面上に貼付される、請求項１記載のスクリーン。
3. 前記複数の突起部は、前記スクリーン下地面に埋め込まれて配置される、請求項１記載のスクリーン。
4. 前記複数の突起部は、球状の部材によって形成されている、請求項３記載のスクリーン。
5. 前記複数の反射層は、前記複数の突起部の表面上において、前記投射光軸の方向からの照射により照射される領域に対応して定まる前記所定領域に形成される、請求項１から請求項４のいずれか一項記載のスクリーン。
6. 前記複数の反射層は、前記複数の突起部を挟んで前記スクリーン下地面に対向する位置に設けられ、前記外光のうち前記スクリーン下地面において反射され前記複数の突起部を経た外光反射光を反射する、請求項１から請求項５のいずれか一項記載のスクリーン。
7. 前記複数の突起部は、少なくとも１つの突起部が他の１つの突起部と繋がっている、請求項１から請求項６のいずれか一項記載のスクリーン。
8. 前記複数の突起部は、前記スクリーン基板上の所定方向について互いに所定間隔だけ離間している、請求項１から請求項７のいずれか一項記載のスクリーン。

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