JP5862149B2 - 反射スクリーンの製造方法 - Google Patents
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Description
そして、このような短焦点型の映像投射装置によって投射された映像光を良好に表示するために、単位レンズが複数配列されて形成されたリニアフレネルレンズ形状やサーキュラーフレネルレンズ形状を有するレンズ層の表面に反射層を形成した反射スクリーン等が様々に開発されている(例えば、特許文献1,2)。
また、反射スクリーンを用いた映像表示システムとして、明室環境下でもコントラスト等が良好な映像を表示可能である映像表示システムへの需要が高まっている。
しかし、単位レンズは非常に微細であるため、反射層及び光吸収層を精度よく形成することは困難である。
特許文献1,2に記載の反射スクリーンは、上述のような光吸収層を備えておらず、また、光吸収層を備えた反射スクリーンの製造方法に関しては、一切開示されていない。
請求項1の発明は、映像源(30)から投射された映像光を反射させて観察可能に表示し、レンズ面(111a)及び非レンズ面(111b)を備える単位レンズ(111)が複数配列されたフレネルレンズ形状を背面側に有するレンズ層(11)と、前記レンズ層の前記レンズ面及び前記非レンズ面上に形成される反射部(12)と、を備える反射スクリーンの製造法であって、前記単位レンズの配列方向において前記レンズ面側から反射材料を塗布し、前記レンズ面及び前記非レンズ面上に、前記レンズ面上の方が前記非レンズ面上よりも厚みの厚い反射部を形成する反射部形成工程を備えること、を特徴とする反射スクリーンの製造方法である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の反射スクリーンの製造方法において、前記反射部形成工程の後に、前記反射部(12)の前記レンズ層(11)とは反対側の面に光吸収材料を塗布して光吸収層(13)を形成する光吸収層形成工程を備えること、を特徴とする反射スクリーンの製造方法である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。従って、各光線の入射角度等に関して、実際の角度とは異なる場合がある。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
図1は、本実施形態の反射スクリーン10を備える映像表示システム1を示す図である。図1(a)は、この映像表示システム1の斜視図であり、図1(b)は、この映像表示システムの側面図である。
この映像表示システム1は、反射スクリーン10、映像源30等を有している。本実施形態では、反射スクリーン10が映像源30から投影された映像光Lを反射して、その画面上に映像を表示する一般的な映像表示システムを例に挙げて説明するが、これに限らず、映像表示システム1は、例えば、映像光Lを映像源30から投射するフロントプロジェクションテレビシステム等としてもよいし、反射スクリーン10と映像源30と反射スクリーンの観察画面上の位置を検出する位置検出部やパーソナルコンピュータ等を備えたインタラクティブボードシステムとしてもよい。
映像源30は、映像光Lを反射スクリーンへ投影する映像投射装置であり、汎用のプロジェクタ等を用いることができる。この映像源30は、図1(b)に示すように、反射スクリーン10の使用状態におけるスクリーンの画面中央よりも下方側であって、反射スクリーン10の厚み方向における位置が従来のプロジェクタに比べて大幅に近い位置から映像光Lを反射スクリーン10に投射可能な短焦点型の汎用プロジェクタである。
この反射スクリーン10は、その背面側に、平板状の支持板50が、粘着材等からなる不図示の接合層を介して設けられており、この支持板50により、その平面性を維持している。本実施形態の支持板50は、光透過性を有していない。
図2(a)は、反射スクリーン10のスクリーン面に直交し、使用状態における画面上下方向に平行な断面での断面の一部を拡大して示し、図2(b)は、図2(a)における断面の単位レンズ111をさらに拡大して示している。また、図2(c)は、本実施形態の別の単位レンズ111の例を、図2(b)と同様の断面において示している。なお、図2では、理解を容易にするために、支持板50や基材層14等は適宜省略して示してある。
反射スクリーン10は、その映像源30側(観察面側)から順に、表面機能層15、基材層14、レンズ層11、反射部12、光吸収層13等を備えている。ここで、スクリーン面とは、この反射スクリーン10において、スクリーン全体として見たときにおける、反射スクリーン10の平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。この反射スクリーン10のスクリーン面は、反射スクリーン10の観察画面に平行である。
本実施形態の反射スクリーン10は、例えば、画面サイズが対角80インチサイズとすることができる。
この基材層14としては、例えば、厚さが100〜200μmであるPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂や、PC(ポリカーボネート)樹脂、MS(メチルメタクリレート・スチレン)樹脂、MBS(メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン)樹脂、アクリル系樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂等の樹脂製のシート状部材を用いることができる。
本実施形態の基材層14は、厚さ200μmのMBS樹脂製であり、拡散材を含有するシート状の部材(拡散シート)を用いている。
レンズ層11に形成されるフレネルレンズ形状は、単位レンズが一方向に配列されたリニアフレネルレンズ形状としてもよいし、単位レンズが同心円状に配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状としてもよく、反射スクリーン10の使用環境や映像源30の光学特性等に合わせて、適宜最適な方を選択して用いることができる。
本実施形態では、レンズ層11は、リニアフレネルレンズ形状が形成されている例を挙げて説明する。本実施形態のレンズ層11のリニアフレネルレンズ形状は、単位レンズ111がスクリーン面に沿って画面上下方向に複数配列されることにより形成されている。
このレンズ層11は、例えば、表面機能層15が一方の面に形成された基材層14の他方の面に、紫外線成形法等によりレンズ層11を形成することにより作成することができる。レンズ層11(単位レンズ111)を紫外線成形法により形成することにより、よりピッチの細かく、かつ、形状精度の高い単位レンズ111を形成することができる。なお、レンズ層11の形成方法は、適宜自由に選択してよく、この限りではない。
単位レンズ111は、反射スクリーン10の使用状態において、レンズ面111aが頂点tを挟んで非レンズ面111bよりも鉛直方向上側に位置する。すなわち、鉛直方向において頂点tに対して、非レンズ面111bが映像源30側に位置し、レンズ面111aが映像源30とは反対側に位置する。
単位レンズ111の配列ピッチPや角度α、角度βは、映像光を投影する映像源30(プロジェクタ)の画素(ピクセル)の大きさや、映像源30の映像光の投射角度(スクリーン面に対する映像光の入射角度)等に応じて、適宜変更可能である。
図2では、理解を容易にするために、単位レンズ111の配列ピッチP、角度α及び角度βは、一定である例を示しているが、実際には、角度αは、単位レンズ111の配列方向に沿って所定の角度範囲内でしだいに変化している。
なお、配列ピッチPが単位レンズ111の配列方向に沿ってしだいに変化してもよいし、単位レンズ111は、反射スクリーン10を使用環境や所望する光学性能等に合わせて、適宜その形状を選択してよい。
反射部12は、白色系や銀色系の塗料や、白色形や銀色系の顔料やビーズ又は金属の微細な蒸着膜を粉砕した粒子等を含有する紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等により形成される。また、反射部12は、明るい映像を表示するために、その反射率が40%以上とすることが好ましく、70%以上とすることがさらに好ましい。この反射部12により、レンズ面111aに入射する光は、反射される。
なお、これに限らず、図2(c)に示すように、反射部12は、非レンズ面111b上にも形成されていてもよい。この場合には、非レンズ面111b上に形成された反射部12bの厚さは、レンズ面111a上に形成された反射部12aの厚さに比べて大幅に薄いものとすることが、外光や迷光を吸収し、コントラストを向上する観点から好ましい。また、図示しないが、反射部12は、レンズ面111aと、非レンズ面111bの頂点t近傍の領域に形成される形態としてもよい。この場合にも、非レンズ面111b上に形成される反射部12の厚さは、レンズ面111a上に形成される反射部12の厚さよりも薄い方が好ましい。
本実施形態の光吸収層13は、図2(a)に示すように、単位レンズ111間の谷部分を充填するように形成されているが、これに限らず、例えば、単位レンズ111及び反射部12の凹凸形状に沿って所定の厚さで形成されてもよい。このとき、十分な光吸収作用を有するならば、光吸収層13の厚さは一定でなくともよい。
この表面機能層15は、基材層14とは別層であって不図示の粘着材等により基材層14に接合される形態としてもよいし、基材層14のレンズ層11とは反対側の面に直接形成してもよい。
本実施形態の表面機能層15は、防眩機能及びハードコート機能を有しており、基材層14の映像源30側の表面に、ハードコート機能を有する電離放射線硬化型樹脂(例えば、ウレタンアクリレート等)を膜厚20μm程度で塗布して硬化させることにより、形成されている。
映像源30から投影された映像光L1は、反射スクリーン10の下方から入射し、表面機能層15及び基材層14を透過してレンズ層11の単位レンズ111へ入射する。そして、図2(a)に示すように、映像光L1は、レンズ面111aに入射して反射部12によって反射され、観察可能な光線として観察者O側へ向かう。ここで、角度βが反射スクリーン10の画面上下方向の各点における映像光Lの入射角度よりも大きく(望ましくは90°)、かつ、映像光Lが反射スクリーン10の下方から投射されるため、非レンズ面111bには、映像光L1が入射しない。
なお、反射部が非レンズ面111b上に形成されている場合には、非レンズ面111b上に形成される反射部の厚さはレンズ面111a上に形成された反射部12に比べて薄く、十分な光反射性を有していないので、その殆どが光吸収層13へ入射して吸収される。従って、非レンズ面111b上に形成された反射部によって外光が反射されて生じる迷光等を大幅に抑えることができる。
従って、上述のような光吸収層13による外光吸収作用や、反射部12による観察者Oの観察角度外への外光反射作用により、映像のコントラストを上げることができる。
よって、本実施形態の反射スクリーン10は、レンズ面111a上に形成された反射部12によって効率よく映像光Lを観察者O側へ反射でき、かつ、光吸収層13によって外光G1やレンズ層11内で発生した迷光等を吸収でき、さらに、外光G2を観察者Oには届かない方向へ反射するので、明室環境下であっても、明るく、コントラストの高い良好な映像を表示できる。
図3は、本実施形態の反射スクリーン10の製造方法を説明する図である。
なお、図3においては、反射スクリーン10の単位レンズ111の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向(反射スクリーン10の厚さ方向)に平行な断面の一部を拡大して示している。
まず、図3(a)に示すように、基材層14を用意し、図3(b)に示すようにその一方の面に表面機能層15を形成する。
そして、次に、図3(c)に示すように、基材層14の表面機能層15とは反対側の面に、レンズ層11を形成する。このレンズ層11は、紫外線硬化型樹脂が充填されたフレネルレンズ形状を賦形する成形型に基材層14を押圧し、紫外線を照射して硬化させた後に成形型を離型する紫外線成形法等により作成される。レンズ層11の形成方法は、適宜選択してよく、この限りではない。また、レンズ層11は、上述のように、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
このとき、ブランケット胴40は、単位レンズ111の配列方向において、図3(d)に示す矢印A方向、すなわち、レンズ面111a側から非レンズ面111b側へ進む。そして、ブランケット胴40は、単位レンズ111を図3(d)に示す矢印B方向へ加圧するため、単位レンズ111がやや非レンズ面111b側へ倒れる。
なお、反射部12の形成方法は、単位レンズ111の配列方向においてレンズ面111a側であってレンズ面111aに対して交差する方向から、反射材料を塗布、噴射、転写の何れかの方法により、形成されることが好ましい。特に、上述のオフセット印刷のように、ブランケット胴40により所定の方向から単位レンズ111を倒すようにして塗布することが好ましい。
なお、この光吸収材料を塗布する方法は、スクリーン印刷に限らず、例えば、グラビアリバースコート、インクジェット方式、フローコート方式、ダイコート方式等、公知の方法を適宜用いることができる。
なお、上述の図3では、理解を容易にするために、枚葉状の基材層14を使用する例を示したが、これに限らず、ウェブ状の基材層14を用いて反射スクリーン10を作製可能である。
また、本実施形態では、図3に示すように、表面機能層15は、レンズ層11を形成する前に基材層14の一方の面に形成される例を示したが、これに限らず、例えば、光吸収層13形成後に基材層14の単位レンズ111が形成される面とは反対側の面に形成してもよいし、形成する順序は、適宜選択して形成してよい。
また、ウェブ状の基材層を用いて作製する場合には、連続してレンズ層11を形成し、さらに、連続して反射部12及び光吸収層13を形成することができ、大量生産も容易に行え、生産コストを低減できる。
さらに、本実施形態によれば、上述のような製造方法により、効率よく映像光を観察者側へ反射し、かつ、照明光等の不要な外光は吸収したり、観察者とは離れた方向へ反射したりすることができ、明室環境下でも明るくコントラストの高い良好な映像を表示できる反射スクリーン10とすることができる。
以上説明した実施形態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、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態において、反射部12は、白色や銀色の塗料等が用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、銀やアルミニウム等の金属の蒸着膜や転写箔等により形成されてもよい。
また、本実施形態において、反射スクリーン10は、使用状態及び不使用状態において略平板状である例を示したが、これに限らず、不使用時には巻き取って保管できる巻き取り可能な形態としてもよい。このような形態の場合には、支持板50等を設けず、反射スクリーン10の背面側を、光を透過しにくい布製又は樹脂製の遮光幕や耐傷性を向上させる保護層で被覆する形態としてもよい。
また、反射スクリーン10は、一般的なホワイトボード等のように、マーカー等の所定の筆記具を用いてその表面(観察画面)に手書きで文字や図形等の情報を描画したり、描画した文字等を消去したりすることができる形態としてもよい。
10 反射素スクリーン
11 レンズ層
111 単位レンズ
111a レンズ面
111b 非レンズ面
12 反射部
13 光吸収層
14 基材層
15 表面機能層
Claims (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表示し、
レンズ面及び非レンズ面を備える単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状を背面側に有するレンズ層と、
前記レンズ層の前記レンズ面及び前記非レンズ面上に形成される反射部と、
を備える反射スクリーンの製造法であって、
前記単位レンズの配列方向において前記レンズ面側から反射材料を塗布し、前記レンズ面及び前記非レンズ面上に、前記レンズ面上の方が前記非レンズ面上よりも厚みの厚い反射部を形成する反射部形成工程を備えること、
を特徴とする反射スクリーンの製造方法。 - 請求項1に記載の反射スクリーンの製造方法において、
前記反射部形成工程の後に、前記反射部の前記レンズ層とは反対側の面に光吸収材料を塗布して光吸収層を形成する光吸収層形成工程を備えること、
を特徴とする反射スクリーンの製造方法。
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