JP5103817B2 - 反射スクリーン、映像表示システム - Google Patents

Description

本発明は、投射された映像光を反射させて観察可能とする反射スクリーン、映像表示システムに関するものである。

従来、この種の反射スクリーンは、透明シートの前面側（観察面側）に光透過拡散層、背面側に光反射用のリニアフレネルレンズ面が設けられたものが知られていた（例えば、特許文献１）。また、特許文献２には、外光によるコントラストの低下を抑え、好適な視野角を得ることを可能にする反射スクリーンの構成が開示されている。さらに、特許文献３には、レンチキュラーレンズと、反射部を設けた裏面にレンチキュラーレンズの配列方向と直交する方向に配列されたリニアフレネルレンズとの組合せによる反射スクリーンについて記載されている。

しかし、これまでの反射スクリーンは、照明が点いた部屋や日中の屋外等、映像光以外の照明光等の不要な光（以下、外光とする）が多い場所では、外光によって映像のコントラストが低下して鮮明な映像が表示できず、映像が見難くいという問題があった。
また、よりコントラストの高い画像を得たいという要求、及び、投射側光源の光量が少ない場合であっても、できる限り高輝度な画像を得たいという要求があった。また、高輝度な画像を得られた場合であっても、不要な映りこみを排除することは、常に要求されることである。
さらに、上述した従来の反射スクリーンでは、その製造工程が複雑になり、結果として製造コストが高くなるという問題があった。

また、特許文献４には、斜め前方（観察者側）から投射した光を反射させて観察する反射スクリーンに関し、断面が鋸歯状のスクリーン面に反射面と光吸収面とを形成し、映像光及び外光が到達する面を作り分けた反射スクリーンが開示されている。
しかし、特許文献４に記載の反射スクリーンでは、断面が鋸歯状のスクリーン面に反射面と光吸収面とを明確に分けて製造する必要があるが、鋸歯状の山の一方を反射面とし、他方を光吸収面として作り分けることは、困難であって、製造単価が高くなってしまうという問題があった。
特開平８−２９８７５号公報 特開平１０−６２８７０号公報 特開２００２−３１１５０７号公報 特開平２−２６２１３４号公報

本発明の課題は、コントラストが高く、高輝度であって映りこみのない画像を得ることができる反射スクリーン、及び、これを備えた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、本発明の実施例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。
請求項１の発明は、映像源（Ｌ）から投射された映像光を反射させて観察可能にする反射スクリーンであって、スクリーン面に対して直交する断面において、裏面側における幅（Ｗ１）よりも観察面側における幅（Ｗ２）の方が広い略台形形状であり、スクリーン面に沿って多数並べて形成され、光を透過可能な単位プリズム形状（１２）と、前記断面において、スクリーン面に沿って前記単位プリズム形状と交互に形成され、光を吸収する光吸収部（１３）と、を備え、少なくとも前記単位プリズム形状の裏面側には、前記単位プリズム形状を通過した映像光を反射する反射層（１４）が設けられ、スクリーンの使用状態において、スクリーン面の中央を通る法線（Ｈ）に対して、前記映像源が設けられている側を映像源側とし、映像光以外の主たる外光が入射してくる側を外光側とすると、前記単位プリズム形状の映像源側に形成された第１の面（１２ａ）がスクリーン面の法線（Ｈ１）となす角度は、前記単位プリズム形状の外光側に形成された第２の面（１２ｂ）がスクリーン面の法線（Ｈ２）となす角度よりも大きく、前記光吸収部は、前記単位プリズム形状よりも屈折率が小さいこと、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項２の発明は、映像源（Ｌ）から投射された映像光を反射させて観察可能にする反射スクリーンであって、スクリーン面に対して直交する断面において、裏面側における幅（Ｗ１）よりも観察面側における幅（Ｗ２）の方が広い略台形形状であり、スクリーン面に沿って多数並べて形成され、光を透過可能な単位プリズム形状（１２）と、前記断面において、スクリーン面に沿って、前記単位プリズム形状と交互に形成され、光を吸収する光吸収部（１３）と、を備え、少なくとも前記単位プリズム形状の裏面側には、前記単位プリズム形状を通過した映像光を反射する反射層（１４）が設けられ、スクリーンの使用状態において、スクリーン面の中央を通る法線（Ｈ）に対して、前記映像源が設けられている側を映像源側とすると、前記単位プリズム形状の映像源側に形成された第１の面（１２ａ）がスクリーン面の法線（Ｈ１）となす角度は、前記第１の面とは反対側に形成された第２の面（１２ｂ）がスクリーン面の法線（Ｈ２）となす角度よりも大きく、前記光吸収部は、前記単位プリズム形状よりも屈折率が小さいこと、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、映像源（Ｌ）から投射された映像光を反射させて観察可能にする反射スクリーンであって、スクリーン面に対して直交する断面において、裏面側における幅（Ｗ１）よりも観察面側における幅（Ｗ２）の方が広い略台形形状であり、スクリーン面に沿って多数並べて形成され、光を透過可能な単位プリズム形状（１２）と、前記断面において、スクリーン面に沿って、前記単位プリズム形状と交互に形成され、光を吸収する光吸収部（１３）と、を備え、少なくとも前記単位プリズム形状の裏面側には、前記単位プリズム形状を通過した映像光を反射する反射層（１４）が設けられ、スクリーンの使用状態において、スクリーン面の中央を通る法線（Ｈ）に対して、映像光以外の主たる外光が入射してくる側を外光側とすると、前記単位プリズム形状の外光側に形成された第２の面（１２ｂ）がスクリーン面の法線（Ｈ２）となす角度は、前記第２の面とは反対側に形成された第１の面（１２ａ）がスクリーン面の法線（Ｈ１）となす角度よりも小さく、前記光吸収部は、前記単位プリズム形状よりも屈折率が小さいこと、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項４の発明は、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、前記第１の面（１２ａ）がスクリーン面の法線（Ｈ１）となす角度をα、前記単位プリズム形状の屈折率をｎ１、前記光吸収部の屈折率をｎ２とすると、α≦π／２−ｓｉｎ^−１（ｎ２／ｎ１）を満たすこと、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項５の発明は、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、前記第１の面（１２ａ）がスクリーン面の法線（Ｈ１）となす角度をαとし、前記第２の面（１２ｂ）がスクリーン面の法線（Ｈ２）となす角度をβとすると、１２°≦α≦１６°、０°＜β≦６°を満たすこと、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、前記光吸収部（１３）は、光を吸収する微小ビーズを含むこと、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の反射スクリーンにおいて、前記光吸収部（１３）は、前記単位プリズム形状（１２）を形成する材料の屈折率よりも屈折率が低い樹脂に前記微小ビーズを混練することにより形成されていること、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、前記反射層（１４）は、反射性塗料を前記単位プリズム形状（１２）の裏面側に塗布することにより形成されていること、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項９の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、前記反射層は、シート状の部材を用いて形成されていること、を特徴とする反射スクリーンである。
請求項１０の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、前記観察面側の表面（１５）には、アンチグレア処理、反射防止処理、帯電防止処理、ハードコート処理、防汚処理、紫外線吸収処理の少なくとも１つの処理が施されていること、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の反射スクリーン（１０）と、映像光を投射する映像源（Ｌ）と、を備える映像表示システムである。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）反射スクリーンは、スクリーン面に対して直交する断面において、光を透過可能な単位プリズム形状と光を吸収する光吸収部とが、スクリーン面に沿って交互に形成され、スクリーンの使用状態において、単位プリズム形状の映像源側に形成された第１の面がスクリーン面の法線となす角度は、単位プリズム形状の外光側に形成された第２の面がスクリーン面の法線となす角度よりも大きいので、不要な外光を吸収し、映像光を効率よく観察側へ反射し、コントラストが高く、明るい映像を表示できる。

（２）反射スクリーンは、スクリーン面に対して直交する断面において、光を透過可能な単位プリズム形状と光を吸収する光吸収部とが、スクリーン面に沿って交互に形成され、スクリーンの使用状態において、単位プリズム形状の映像源側に形成された第１の面がスクリーン面の法線となす角度は、第１の面とは反対側に形成された第２の面がスクリーン面の法線となす角度よりも大きいので、映像光を効率よく観察側へ反射し、コントラストが高く、明るい映像を表示できる。

（３）反射スクリーンは、スクリーン面に対して直交する断面において、光を透過可能な単位プリズム形状と光を吸収する光吸収部とが、スクリーン面に沿って、交互に形成され、スクリーンの使用状態において、単位プリズム形状の外光側に形成された第２の面がスクリーン面の法線となす角度は、第２の面とは反対側に形成された第１の面がスクリーン面の法線となす角度よりも小さいので、不要な外光を吸収し、コントラストが高く、明るい映像を表示できる。

（４）光吸収部は、単位プリズム形状よりも屈折率が小さいので、単位プリズム形状と光吸収部との境界面において、映像光を全反射することができ、反射損失を最小限とし、明るい映像を表示することができる。

（５）単位プリズム形状の屈折率をｎ１、光吸収部の屈折率をｎ２とすると、第１の面がスクリーン面の法線となす角度αは、α≦π／２−ｓｉｎ^-1（ｎ２／ｎ１）を満たすので、スクリーン面の略法線方向から入射した光は、第１の面へ入射する角度が臨界角以上となり、第１の面で全反射させることができる。従って、反射損失を最小限とし、明るい映像を表示することができる。

（６）第１の面がスクリーン面の法線となす角度をαとし、第２の面がスクリーン面の法線方向となす角度をβとすると、１２°≦α≦１６°、０°≦β≦６°を満たすので、不要な外光を吸収し、映像光を効率よく観察側へ反射し、コントラストが高く、明るい映像を表示できる。

（７）光吸収部は、光を吸収する微小ビーズを含むので、簡単かつ確実に、外光の吸収効果が得られる。

（８）光吸収部は、単位プリズム形状を形成する材料の屈折率よりも屈折率が低い樹脂に微小ビーズを混練することにより形成されているので、単位プリズム形状と光吸収部との境界面において、映像光を全反射することができ、反射損失を最小限とし、明るい映像を表示することができる。また、裏面側に保護層等を設けることなく、簡単に微小ビーズを固定できる。

（９）反射層は、反射性塗料を単位プリズム形状の裏面側に塗布することにより形成されているので、形成が容易である。

（１０）反射層は、シート状の部材を用いて形成されているので、貼り合わせるだけで簡単に設けることができる。

（１１）観察面側の表面には、アンチグレア処理、反射防止処理、帯電防止処理、ハードコート処理、防汚処理、紫外線吸収処理の少なくとも１つの処理が施されているので、使用環境に応じて適切な処理を選択することにより、より高品位な反射スクリーンとすることができる。

（１２）映像表示システムは、本発明による反射スクリーンと、映像光を投射する映像源とを備えるので、コントラストが高く、明るい映像を表示できる。

本発明は、コントラストが高く、高輝度であって映りこみのない画像を得ることができる反射スクリーン、及び、これを備えた映像表示システムを提供するという目的を、単位プリズム形状と光吸収部とをスクリーン面に沿って交互に多数配列し、単位プリズム形状は、スクリーンの使用状態における上下方向で非対称な形状とし、映像源側の面である第１の面とスクリーン面の法線とのなす角度αが外光側の面である第２の面とスクリーン面の法線方向とがなす角度βよりも大きくすることにより実現した。

図１は、本発明による実施例の反射スクリーン１０を備えた映像表示システムを示す図である。
なお、図１は、説明のため各部の寸法、形状等を適宜誇張して示している。また、図１は、室内照明Ｇ、映像源Ｌ、反射スクリーン１０をまとめて模式的に示しているので、実際とは配置関係が異なり、各光線の入射角度等が後述の説明における大小関係と異なる部分が含まれている。
本実施例の映像表示システムは、反射スクリーン１０、映像光を投射するプロジェクター光学エンジン（映像源）Ｌ等を備えている。
反射スクリーン１０は、映像源Ｌを、スクリーンの使用状態におけるスクリーンの中央よりも下方に設置し、映像光を上方斜めに投射させる配置とし、照明光等の不要な外光の殆どが、スクリーンの上方からスクリーンに入射することを考慮して開発された反射スクリーンである。そして、下方からの映像光は、効率よく観察者側へ反射し、上方からの外光は、選択的に後述の光吸収部により吸収させることで、非常にコントラストの高いフロントプロジェクタ用反射スクリーンとしたものである。
図１では、スクリーンの使用状態における垂直方向の断面を示している。図１中の反射スクリーン１０において、右側が観察面側であり、左側が裏面側である。
反射スクリーン１０は、基材部１１、単位プリズム形状１２、光吸収部１３、反射層１４、前面処理層１５等を有している。

基材部１１は、単位プリズム形状１２を形成するときに必要な基材となる部分であり、アクリル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂製のシート又はフィルムから形成される光透過性を有する部分である。本実施例では、その観察面側の表面にマット加工処理を施したＰＥＴ樹脂製のフィルムを使用している。なお、この基材部１１には、必要に応じて所定の透過率に減じさせるようなグレー等の染料、顔料で着色（ティント）が施されていてもよい。

単位プリズム形状１２は、図１に示すように、その形状が裏面側における幅より観察面側における幅の方が広い略台形形状をしており、スクリーン面に沿って（図１では上下方向に）多数並べて形成されている。また、単位プリズム形状１２は、スクリーンの使用状態の上下方向において、上下非対称である。
図２は、本実施例の単位プリズム形状１２の具体的な形状を説明する図である。
単位プリズム形状１２は、反射スクリーン１０のスクリーン面の中央を通る法線Ｈ（図１参照）に対して、映像源Ｌが設けられている側を映像源側（図１では下方）とし、映像光以外の主たる外光である室内照明Ｇからの照明光が入射してくる側を外光側（図１では上方）としたとき、単位プリズム形状１２の映像源側に形成された第１の面１２ａがスクリーン面の法線Ｈ１となす角度αは、単位プリズム形状１２の外光側に形成された第２の面１２ｂがスクリーン面の法線Ｈ２となす角度βよりも大きくなるように形成されている。
本実施例では、第１の面１２ａがスクリーン面の法線Ｈ１となす角度αは、１６°であり、第２の面１２ｂがスクリーン面の法線Ｈ２となす角度βは、４．５°である。頂部の幅（裏面側の幅）Ｗ１は、３０μｍ、谷底から頂部までの高さＤ２は、１２０μｍ、観察面側の幅Ｗ２は、７５μｍ、単位プリズム形状１２の厚みＤ１は、１５０μｍである。

本実施例の単位プリズム形状１２は、屈折率ｎ１＝１．５５である紫外線硬化型樹脂を基材部１１に滴下して金型を当て付け、紫外線を照射して硬化させることにより、上述の形状が賦型され、形成されている。
なお、単位プリズム形状１２の材料として紫外線硬化型樹脂を使用する例を示したが、これに限らず、例えば、電離放射線硬化型樹脂等の他の光硬化型樹脂を使用してもよい。また、単位プリズム形状１２は、光透過性を有するアクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて熱溶融押し出し成型により形成してもよい。

図１に戻って、光吸収部１３は、単位プリズム形状１２と交互に並べて形成された光を吸収する作用を有した部分である。本実施例では、光吸収部１３は、光を吸収する微小ビーズとして、平均粒径が６μｍである黒色顔料を含有する紫外線硬化型樹脂（屈折率ｎ２＝１．４９）をワイピング（スキージング）することにより、単位プリズム形状１２の間に形成されている。
なお、本実施例では、黒色顔料の平均粒径を６μｍとしたが、平均粒径は、１〜１０μｍ程度とすることが好ましい。微小ビーズの平均粒径が１μｍよりも小さいと、ワイピングによるかき取りが難しくなり、微小ビーズの平均粒径が１０μｍを超えると単位プリズム形状１２の間の隙間への充填が困難になるからである。

反射層１４は、反射スクリーン１０の裏面側に形成され、映像光を反射して観察面側へ戻す層である。
本実施例では、反射層１４は、反射スクリーン１０の裏面（単位プリズム形状１２及び光吸収部１３が形成された面）全体を覆うように、高反射性を有する白色塗料をグラビアコーティングすることにより形成され、その膜厚は２０μｍである。また、使用した白色塗料の反射率は、全光線反射率としてＲｔ＝８３％、拡散反射率Ｒｄ＝７２％である。

なお、反射層１４は、グラビアリバースコート、スクリーン印刷、インクジェット方式による塗布、蒸着（アルミニウム、銀、クロム等、反射率の高い金属を用いることが望ましい）等の形成方法を用いることができる。
また、反射層１４の形成に使用する塗料としては、例えば、塗装後の表面がマットとなるつや消しの白色塗料、塗装後の表面の映り込みの大きい（テカリの強い）グロス白系の塗料、銀色系（メタリック）の塗料、マイカ（雲母）やビーズを適宜混入させた塗料等を使用してもよい。これらを適宜使い分けることにより、観察領域や輝度、光源の映り込み防止効果等を制御できる。

さらに、本実施例では、反射層１４は、高反射性を有する白色塗料をコーティングすることにより形成される例を示したが、これに限らず、その表面に反射性塗膜を形成したシート状の部材や、反射性顔料を含む樹脂により形成されたシート状の部材等、反射特性を有するシート状の部材を、反射スクリーンの裏面（単位プリズム形状１２及び光吸収部１３が形成された面）に粘着層を介して貼り合わせることにより形成してもよい。

前面処理層１５は、アンチグレア処理、反射防止処理、帯電防止処理、ハードコート処理、防汚処理、紫外線吸収処理等の各種表面処理が施される層である。なお、この前面処理層１５に施す処理は、必要に応じて適宜選択すればよい。本実施例では、アンチグレア処理が施されている反射防止シートをラミネート加工することにより、前面処理層１５とした。

以上説明した反射スクリーン１０では、図１に示すように映像源Ｌから投射される映像光Ｌ１，Ｌ２は、単位プリズム形状１２内に入射し、光吸収部１３との境界面で全反射する。光吸収部１３は、光を吸収する微小ビーズとして黒色顔料を含有し、単位プリズム形状１２を形成する材料よりも屈折率が小さい樹脂によって形成されている。従って、この境界面において臨界角よりも大きな角度で入射する光は、全反射する。
そして、単位プリズム形状１２と光吸収部１３との境界面で全反射した映像光は、反射層１４に到達して反射され、その後さらに全反射する等して観察可能な光線として観察者Ｏ側方向へ戻される。

一方、反射スクリーン１０の上方に設けられた室内照明Ｇ等からの外光Ｇ１，Ｇ２は、反射スクリーン１０に対する入射角度が映像源Ｌからの影像光Ｌ１，Ｌ２の入射角度に比べて大きく、主に外光が入射してくる側の単位プリズム形状１２と光吸収部１３との境界面（単位プリズム形状１２の第１の面１２ａ）がスクリーン面の法線となす角度（図２に
示すα）が大きいこと等から、単位プリズム形状１２と光吸収部１３との境界面における入射角度は臨界角を超えない。従って、第１の面１２ａで全反射をすることなく光吸収部１３に入射して、黒色顔料により吸収され、外光が観察者Ｏの観察位置に戻る割合を非常に小さくすることができる。

（コントラストの評価）
以上説明した反射スクリーン１０と不図示の比較例の反射スクリーンとを用いて、それぞれの反射スクリーンのコントラストを評価した。
比較例の反射スクリーンは、本実施例の反射スクリーン１０と略同様であるが、単位プリズム形状の第１の面及び第２の面がスクリーン面の法線となす角度は、ともに９°であり、スクリーンの使用状態での上下方向において、単位プリズム形状が上下対称である点のみが異なる。
図３は、コントラストを評価するための輝度測定の様子を示す側面図である。
図４は、コントラストを評価するための輝度測定の様子を示す上面図である。
本実施例の反射スクリーン１０及び比較例の反射スクリーンのコントラストを評価するため、各反射スクリーンに映像源Ｌから光を投射し、輝度計Ｒを用いてスクリーン面に対して垂直であって、スクリーン面の水平方向に平行な面内で、数箇所測定位置を変えて各反射スクリーンの輝度を測定し、コントラストを求めた。
ここで、コントラストとは、映像源Ｌが白色を再現する光を投射したときの反射スクリーンの輝度と、映像源Ｌが黒色を再現する光を投射したときの反射スクリーンの輝度との比である。この比が大きいほど、映像のコントラストが高く鮮明となり、この比が小さいほど、映像のコントラストが低く、白っぽく不鮮明となる。

本測定に用いた実施例の反射スクリーン１０及び比較例の反射スクリーンは、使用状態での垂直方向の大きさが９０ｃｍ、水平方向の大きさが１２０ｃｍである。
図３，４に示すように、映像源Ｌは、本実施例の反射スクリーン１０，比較例の反射スクリーンのスクリーン面から、水平方向に２３０ｃｍ離れた位置に固定され、光束は、各反射スクリーンの中央より１５ｃｍ下方となる位置（位置Ｐとする）に対して水平に投射される。なお、本測定に使用した映像源Ｌは、ＥＭＰＴＷ２００Ｈ（セイコーエプソン株式会社製）であり、投射する光の光束は１５００ｌｍである。

輝度計Ｒは、各反射スクリーンのスクリーン面から１７０ｃｍ離れ、上述の位置Ｐを通る法線（Ｈｐ）と、位置Ｐと輝度計Ｒとを結ぶ直線がなす角度（以下、観察角度とする）が５°，１０°，１５°，３０°，４５°，６０°となる位置で、輝度を測定した（図４参照）。なお、最小の観察角度として、観察角度５°で測定を行ったのは、投射する光束を輝度計により遮ってしまわないようにするためである。本測定に使用した輝度計Ｒは、ＬＳ１１０（ミノルタ株式会社製）である。なお、映像源Ｌ，輝度計Ｒ，位置Ｐは、床面からの高さがともに１００ｃｍであり、床面からの高さが等しい同一平面内に配置されている。
測定は、床面からの高さが１００ｃｍでの照明（外光源）による明るさ（照度）が８００ｌｘである明室環境下で行われ、床面から天井までの距離は３００ｃｍである。

図５は、本実施例の反射スクリーン１０と比較例の反射スクリーンとのコントラストを比較する図である。図５において、縦軸はコントラスト、横軸は、観察角度である。
図５に示す結果から、比較例の反射スクリーンに比べて、本実施例の反射スクリーン１０では、コントラストが向上していることがわかる。特に、観察角度５°から３０°までの範囲内で、コントラストが向上している。
これは、本実施例の反射スクリーン１０は、特に、通常、観察者Ｏが位置すると想定される範囲内でのコントラストが比較例の反射スクリーンに比べて向上していることを示している。

次に、反射スクリーン１０の第１の面１２ａがスクリーン面の法線Ｈ１となす角度αと、第２の面１２ｂがスクリーン面の法線Ｈ２となす角度βとが、それぞれ異なる場合での、コントラストを求めた。
なお、映像源Ｌの位置，投射した光束等の測定条件は、前述の通りであるが、輝度計Ｒを、観察角度が１５°となる位置に配置した点が、前述の測定条件とは異なる。
測定に用いた反射スクリーンは、実施例１の反射スクリーンと略同様であり、角度βは４．５°であるが、角度αが異なる（２．８°，３．７°，４．５°，９°，１３．２°，１３．５°，１６°）７種類の反射スクリーンと、実施例１の反射スクリーンと略同様であり、角度αは１６°であるが、角度βが異なる（２．８°，３．７°，４．５°，９°，１３．２°，１３．５°，１６°）７種類の反射スクリーンとの合計１４種類の反射スクリーンである。
なお、単位プリズム形状１２を賦形するための金型を作製する切削加工において、角度α，角度βが２°よりも小さくなるように加工することは、困難であり、生産コストの面からも現実的ではない。また、角度α，角度βが１６°を超えると、使用状態において、スクリーン面の略法線方向から入射する光（本実施例では、主に映像光）が本実施例の単位プリズム形状１２内，光吸収部１３との臨界角より小さい角度で第１の面１２ａ，第２の面１２ｂに入射して、光吸収部１３に吸収されてしまう。従って、測定に用いた反射スクリーンでは、角度α、角度βは、２°以上１６°以下の範囲内で変化させている。

図６は、第１の面がスクリーン面の法線となす角度αとコントラストの関係を示した図である。図６において、縦軸は、コントラストであり、横軸は、角度αである。
図７は、第２の面がスクリーン面の法線となす角度βとコントラストの関係を示した図である。図７において、縦軸は、コントラストであり、横軸は、角度βである。
なお、図６及び図７中に示す直線は、各測定結果の分布を直線近似した近似直線である。

表１，表２は、それぞれ、図６，図７に示す結果から、角度α，角度βとコントラストとの関係を示した表である。
ここで、良好な映像を表示する観点から、コントラストは、１２．５以上であることが好ましい。そこで、コントラストが１２．５以上である場合を可として表１，２中に○で示し、コントラストが１２．５未満である場合を不可として表１，２中に×で示した。
図６及び表１に示す結果から、第１の面１２ａがスクリーン面の法線Ｈ１となす角度αは、第１の面１２ａの法線方向から角度αを引いた角度、つまり、第１の面１２ａの法線方向とスクリーン面の法線Ｈ１とがなす角度が、第１の面１２ａに対する臨界角（本実施例では、７４°）を超えない範囲で大きい方が、コントラストの向上に効果的であることが分かった。
また、図７及び表２に示す結果から、第２の面１２ｂがスクリーン面の法線Ｈ２となす角度βは、可能な限り小さいほうが、コントラストの向上に効果的であることが分かった。

以上のことから、本実施例のように、映像源Ｌがスクリーンの中央より下方に配置されるような投射系では、単位プリズム形状１２の映像源側の面である第１の面１２ａがスクリーン面の法線Ｈ１となす角度αは、単位プリズム形状１２の外光側の面である第２の面１２ｂがスクリーン面の法線Ｈ２となす角度βよりも大きいことが、外光吸収や映像光の反射効率の向上の観点から好ましいと言える。

ここで、角度αは、スクリーン面の法線方向から水平に投射され、単位プリズム形状１２内を透過する映像光が第１の面１２ａに対して臨界角（本実施例では、７４°）を超える角度で入射して全反射するような角度であることが好ましい。つまり、単位プリズム形状１２の屈折率をｎ１、光吸収部１３の屈折率をｎ２としたとき、スネルの法則より、角度αは、
ｓｉｎ（π／２−α）＝ｎ２／ｎ１ ・・・式（１）
を満たす値を最大値とし、その値を超えないことが好ましい。この最大値を超えると、映像光が臨界角よりも小さい角度で第１の面１２ａに入射するので、光吸収部１３に吸収されてしまう。そのため、画面が暗くなり、コントラストも低下する。
つまり、式（１）より、角度αは、
α≦π／２−ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１） ・・・式（２）
を満たすことが、コントラスト向上、画面の明るさの観点から好ましい。
本実施例では、ｎ１＝１．５５，ｎ２＝１．４９であり、式（２）より、
α≦π／２−ｓｉｎ^-1（１．４９／１・５５）≒９０°−７４°＝１６°
を満たすことが好ましい。本実施例の角度α＝１６°であり、式（２）を満たしている。

また、角度αは、図６中に示す近似直線より、１２°以上であれば、コントラストが１２．５以上となる。従って、第１の面１２ａとスクリーン面の法線とがなす角度αは、１２°≦α≦１６°であることが、コントラストが高く明るい映像を表示する観点から好ましい。

一方、角度βは、図７及び表２の結果から、可能な限り小さい方が好ましく、図７中に示す近似直線より、６°以下であれば、コントラストは１２．５以上となる。従って、第２の面１２ｂがスクリーン面の法線となす角度βは、０°＜β≦６°であることが、コントラストが高く明るい映像を表示する観点から好ましい。なお、加工性をよくし、生産性を向上させたい場合等には、角度βは、２°≦β≦６°としてもよい。

本実施例では、単位プリズム形状１２の第１の面１２ａの角度α＝１６°である例を示したが、これに限らず、単位プリズム形状１２の第１の面１２ａの角度αは、上述の式（２）を満たす角度を上限として、適宜選んでよい。
本実施例では、光吸収部１３に屈折率ｎ２＝１．４９である紫外線硬化型樹脂を使用する例を示したが、例えば、光吸収部１３に屈折率ｎ２＝１．５２である紫外線硬化型樹脂を使用し、単位プリズム形状１２は本実施例と同様の形態であり、その屈折率ｎ１＝１．５５である場合には、単位プリズム形状１２の第１の面１２ａがスクリーン面の法線となす角度αは、式（２）より、α≦π／２−ｓｉｎ^-1（１．５２／１．５５）≒９０−７８．７≒１１°を満たすことが好ましい。従って、この場合には、単位プリズム形状１２の第１の面１２ａの角度αは、１１°以下とすることが、コントラストの向上、映像の輝度向上に効果的である。

また、単位プリズム形状１２と光吸収部１３との境界面（第１の面１２ａ及び第２の面１２ｂ）での映像光の反射率を高くし、明るい映像を表示するために、単位プリズム形状１２の屈折率ｎ１と光吸収部１３の屈折率ｎ２との屈折率比（ｎ２／ｎ１）は、小さい方が好ましい。

以上示したように、本実施例によれば、コントラストが高く、高輝度であり、映りこみのない高品位な画像を得ることができる。
また、この反射スクリーン１０は、容易に製造することができ、生産コストを低く抑えることができる。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施例において、単位プリズム形状１２は、平面を組み合わせた形状である例を示したが、これに限らず、例えば、その一部又は全てが曲面を組み合わせた形状となっていてもよい。このとき、第１の面及び第２の面となる面の主たる面が曲面となる場合にはその曲面の接線が、スクリーン面の法線方向となす角度が、上述の範囲を満たすことが望ましい。

（２）本実施例において、単位プリズム形状１２及び光吸収部１３は、スクリーン使用状態で、水平方向に同一断面形状で延在し、垂直方向に多数並んでいる例を示したが、これに限らず、例えば、外光及び映像光の並ぶ方向が水平方向であれば、それに合わせて９０°回転した形態としてもよい。

（３）本実施例において、光吸収部１３は、光を吸収する微小ビーズである黒色顔料を含有する紫外線硬化型樹脂により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、光を吸収する黒色ビーズ等の微小ビーズを単位プリズム形状１２の間の溝部分に充填して形成してもよい。その場合、黒色ビーズを固定するために裏面側に紫外線硬化型樹脂等を用いて保護層等を形成してもよい。

（４）本実施例において、固定式の反射スクリーンの例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、不使用時に巻き上げて収納可能な巻上げ式としてもよい。

本発明による実施例の反射スクリーン１０を備えた映像表示システムを示す図である。 本実施例の単位プリズム形状１２の具体的な形状を説明する図である。 コントラストを評価するための輝度測定の様子を示す側面図である。 コントラストを評価するための輝度測定の様子を示す上面図である。 本実施例の反射スクリーン１０と比較例の反射スクリーンとのコントラストを比較する図である。 第１の面がスクリーン面の法線となす角度αとコントラストの関係を示した図である。 第２の面がスクリーン面の法線となす角度βとコントラストの関係を示した図である。

符号の説明

１０ 反射スクリーン
１１ 基材部
１２ 単位プリズム形状
１２ａ 第１の面
１２ｂ 第２の面
１３ 光吸収部
１４ 反射層
１５ 前面処理層
Ｌ 映像源

Claims (11)

1. 映像源から投射された映像光を反射させて観察可能にする反射スクリーンであって、
   スクリーン面に対して直交する断面において、裏面側における幅よりも観察面側における幅の方が広い略台形形状であり、スクリーン面に沿って多数並べて形成され、光を透過可能な単位プリズム形状と、
   前記断面において、スクリーン面に沿って前記単位プリズム形状と交互に形成され、光を吸収する光吸収部と、
   を備え、
   少なくとも前記単位プリズム形状の裏面側には、前記単位プリズム形状を通過した映像光を反射する反射層が設けられ、
   スクリーンの使用状態において、スクリーン面の中央を通る法線に対して、前記映像源が設けられている側を映像源側とし、映像光以外の主たる外光が入射してくる側を外光側とすると、前記単位プリズム形状の映像源側に形成された第１の面がスクリーン面の法線となす角度は、前記単位プリズム形状の外光側に形成された第２の面がスクリーン面の法線となす角度よりも大きく、
   前記光吸収部は、前記単位プリズム形状よりも屈折率が小さいこと、
   を特徴とする反射スクリーン。
2. 映像源から投射された映像光を反射させて観察可能にする反射スクリーンであって、
   スクリーン面に対して直交する断面において、裏面側における幅よりも観察面側における幅の方が広い略台形形状であり、スクリーン面に沿って多数並べて形成され、光を透過可能な単位プリズム形状と、
   前記断面において、スクリーン面に沿って、前記単位プリズム形状と交互に形成され、光を吸収する光吸収部と、
   を備え、
   少なくとも前記単位プリズム形状の裏面側には、前記単位プリズム形状を通過した映像光を反射する反射層が設けられ、
   スクリーンの使用状態において、スクリーン面の中央を通る法線に対して、前記映像源が設けられている側を映像源側とすると、前記単位プリズム形状の映像源側に形成された第１の面がスクリーン面の法線となす角度は、前記第１の面とは反対側に形成された第２の面がスクリーン面の法線となす角度よりも大きく、
   前記光吸収部は、前記単位プリズム形状よりも屈折率が小さいこと、
   を特徴とする反射スクリーン。
3. 映像源から投射された映像光を反射させて観察可能にする反射スクリーンであって、
   スクリーン面に対して直交する断面において、裏面側における幅よりも観察面側における幅の方が広い略台形形状であり、スクリーン面に沿って多数並べて形成され、光を透過可能な単位プリズム形状と、
   前記断面において、スクリーン面に沿って、前記単位プリズム形状と交互に形成され、光を吸収する光吸収部と、
   を備え、
   少なくとも前記単位プリズム形状の裏面側には、前記単位プリズム形状を通過した映像光を反射する反射層が設けられ、
   スクリーンの使用状態において、スクリーン面の中央を通る法線に対して、映像光以外の主たる外光が入射してくる側を外光側とすると、前記単位プリズム形状の外光側に形成された第２の面がスクリーン面の法線となす角度は、前記第２の面とは反対側に形成された第１の面がスクリーン面の法線となす角度よりも小さく、
   前記光吸収部は、前記単位プリズム形状よりも屈折率が小さいこと、
   を特徴とする反射スクリーン。
4. 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、
   前記第１の面がスクリーン面の法線となす角度をα、前記単位プリズム形状の屈折率をｎ１、前記光吸収部の屈折率をｎ２とすると、
   α≦π／２−ｓｉｎ^−１（ｎ２／ｎ１）
   を満たすこと、
   を特徴とする反射スクリーン。
5. 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、
   前記第１の面がスクリーン面の法線となす角度をαとし、前記第２の面がスクリーン面の法線となす角度をβとすると、
   １２°≦α≦１６°、０°＜β≦６°
   を満たすこと、
   を特徴とする反射スクリーン。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記光吸収部は、光を吸収する微小ビーズを含むこと、
   を特徴とする反射スクリーン。
7. 請求項６に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記光吸収部は、前記単位プリズム形状を形成する材料の屈折率よりも屈折率が低い樹脂に前記微小ビーズを混練することにより形成されていること、
   を特徴とする反射スクリーン。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記反射層は、反射性塗料を前記単位プリズム形状の裏面側に塗布することにより形成されていること、
   を特徴とする反射スクリーン。
9. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記反射層は、シート状の部材を用いて形成されていること、
   を特徴とする反射スクリーン。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記観察面側の表面には、アンチグレア処理、反射防止処理、帯電防止処理、ハードコート処理、防汚処理、紫外線吸収処理の少なくとも１つの処理が施されていること、
    を特徴とする反射スクリーン。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の反射スクリーンと、
    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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