JP6536003B2 - 反射スクリーンの製造方法 - Google Patents
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短焦点型の映像投射装置は、反射スクリーンに対して、上方又は下方から従来の映像源よりも大きな投射角度で映像光を投射することができ、映像投射装置と反射スクリーンとの奥行き方向の距離を短くすることができるので、反射スクリーンを用いた映像表示システムの省スペース化等に寄与できる。
このような映像投射装置に用いられる反射スクリーンは、映像光を観察者側により多く反射させるために反射層が設けられているものがある(例えば、特許文献1)。
このような反射スクリーンは、単位形状を有する光吸収層を形成した後に、反射層を形成する材料を単位形状の傾斜面に塗布したり、蒸着したりして反射層を形成して製造されており、より短時間に、また、安価に製造されることが望まれている。
請求項1の発明は、第1傾斜面(232)及び第2傾斜面(233)を備え、映像源(LS)側に凸となる単位凸形状(231)が複数配列され、光を吸収する光吸収層(23)と、少なくとも前記第1傾斜面に形成され、光を反射する反射層(22)とを備える反射スクリーン(20)の製造方法であって、前記光吸収層を構成する材料により形成される光吸収材料層(23‘)と、前記反射層を構成する材料により形成される反射材料層(22’)とを積層して積層体(U)を形成する積層体形成工程と、前記積層体の前記反射材料層側の面に、前記単位凸形状を形成する賦形型(M1、M2)を押圧し、前記単位凸形状を形成する単位凸形状形成工程と、を備え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(20)の製造方法において、前記単位凸形状形成工程によって形成される前記単位凸形状(231)の前記第1傾斜面(232)は、スクリーン面に対する角度(α)が、前記第2傾斜面(233)のスクリーン面に対する角度(β)よりも小さい(α<β)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3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンの製造方法によって製造される反射スクリーン(20)であって、前記第2傾斜面(232)の少なくとも一部には、前記反射層(22)を構成する材料が残存していること、を特徴とする反射スクリーンである。
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。
また、板、シート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、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
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。
本明細書中において、シート面(板面,フィルム面)とは、各シート(板,フィルム)において、そのシート(板,フィルム)全体として見たときにおける、シート(板,フィルム)の平面方向となる面を示すものであるとする。
図1は、本実施形態の映像表示システム1を説明する図である。図1(a)は、映像表示システム1の斜視図であり、図1(b)は、映像表示システム1の側面図である。
映像表示システム1は、反射スクリーン20を備える反射スクリーンユニット10と、映像源LS等とを有している。本実施形態の映像表示システム1は、映像源LSから投影された映像光Lを反射スクリーン20が反射して、その画面上に映像を表示する。
この映像表示システム1は、例えば、映像光Lを映像源LS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用いることが可能である。
なお、スクリーン面とは、この反射スクリーン20全体として見たときにおける、反射スクリーン20の平面方向となる面を示すものである。
この映像源LSは、反射スクリーン20の画面に直交する方向(反射スクリーン20の厚み方向)における反射スクリーン20との距離が、従来の汎用プロジェクタに比べて大幅に近い位置から映像光Lを投射できる。即ち、映像源LSは、従来の汎用プロジェクタに比べて、反射スクリーン20までの投射距離が短く、映像光Lの反射スクリーン20のスクリーン面に対する入射角度も大きい。
以下の説明中において、画面上下方向、画面左右方向、厚み方向とは、特に断りが無い場合、この反射スクリーン20の使用状態における画面上下方向(鉛直方向)、画面左右方向(水平方向)、厚み方向(奥行き方向)であるとする。
この反射スクリーン20は、例えば、対角100インチや、120インチ等の大きな画面(表示領域)を有している。
支持板30の厚みは0.2〜10.0mmが好適であり、より好ましくは1.0〜3.0mmである。厚みが0.2mmよりも薄いと、平面性を支持できるだけの剛性の付与が不十分であり、10.0mmよりも厚くなると、支持板30の重量が重くなるという問題がある。
反射スクリーン20は、薄く、それ単独では平面性を維持するだけの十分な剛性を有していない場合が多い。そのため、反射スクリーン20は、支持板30に一体に接合される形態とすることにより、その画面の平面性を維持している。
図2では、反射スクリーン20の観察画面(表示領域)の幾何学的中心(画面中央)となる点A(図1(a),(b)参照)を通り、画面上下方向に平行であって、スクリーン面に垂直(厚み方向に平行)な断面の一部を拡大して示している。
図3は、本実施形態の光吸収層23、反射層22の詳細を説明する図である。
図3(a)は、光吸収層23を映像源側正面方向から観察した様子を示しており、理解を容易にするために、反射層22は省略して示している。図3(b)は、図2に示す断面の一部をさらに拡大して示している。
光吸収層23は、反射スクリーン20の基礎となるシート状の部材である。光吸収層23は、光吸収特性を有する層であり、図3(a)等に示すように、その映像源側の面に、点Cを中心として単位凸形状231が同心円状に複数配列されている。この単位凸形状231は、同心円状に形成された複数の単位レンズが配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を賦形型として形成されるため、その単位レンズに対応する形状に形成されている。このサーキュラーフレネルレンズ形状は、そのフレネルセンターである点Cが、反射スクリーン20の画面(表示領域)の領域外であって、反射スクリーン20の下方に位置している。
単位凸形状231は、映像源側に凸であり、第1傾斜面232と、この第1傾斜面232と対向する第2傾斜面233とを備えている。
本実施形態では、反射スクリーン20の使用状態において、単位凸形状231は、第1傾斜面232が頂部tを挟んで第2傾斜面233よりも鉛直方向下側に位置している。
光吸収層23は、この第1傾斜面232に反射層22が形成され、映像源LSから出射した映像光を、反射層22を介して観察者側に反射させるとともに、第2傾斜面や第1傾斜面のうち反射層が形成されていない部位によって、照明光等の不要な外光を吸収する。
理解を容易にするために、図2等では、単位凸形状231の配列ピッチP、角度α,βは、単位凸形状231の配列方向において一定であるように示している。しかし、本実施形態の単位凸形状231は、実際には、配列ピッチP等が一定であるが、角度αが単位凸形状231の配列方向においてフレネルセンターとなる点Cから離れるにつれて次第に大きくなっている。また、それに伴い高さhも変動している。
なお、これに限らず、配列ピッチPは、単位凸形状231の配列方向に沿って次第に変化する形態等としてもよく、映像光Lを投影する映像源LSの画素(ピクセル)の大きさや、映像源LSの投射角度(反射スクリーン20のスクリーン面への映像光の入射角度)、反射スクリーン20の画面サイズ、各層の屈折率等に応じて、適宜変更可能である。
この着色剤は、光吸収層23全体の重量に対して重量比で0.3〜3%の範囲内で含有されるのが望ましい。
仮に、光吸収層23の厚みが200μm未満である場合、反射スクリーンの基礎となる基材としては厚みが薄すぎてしまい、反射スクリーンの剛性を得ることができず好ましくない。また、光吸収層23の厚みが2000μmより大きい場合、反射スクリーン全体の重量増加の要因になるとともに、製造コストの上昇の要因となるので好ましくない。
反射層22は、構成材料として、熱可塑性樹脂が用いられ、例えば、PC樹脂や、塩化ビニル樹脂、MS樹脂、MBS樹脂、ABS等が好適に用いられる。反射層22は、上述の構成材料に着色剤を含有させることによって、白色系に着色される。この着色剤としては、白色系や銀色系等の染料や顔料等、例えば、酸化チタンや、シリカ(ニ酸化ケイ素)等が好適に用いられる。
また、反射層22は、その厚みが3〜20μmの範囲で形成されるのが望ましい。
仮に、反射層22の厚みが3μm未満である場合、反射層の厚みが薄くなりすぎてしまい、光の反射機能を十分に得ることができず好ましくない。また、反射層22の厚みが20μmより大きい場合、後述の反射層と単位凸形状とを同時に形成する過程において、反射材料層(後述する)を所望の位置で切断し難くなり好ましくない。
図2に示すように、映像源LSから投影された大部分の映像光L1は、反射スクリーン20の下方から入射し、光吸収層23の単位凸形状231へ入射する。
そして、映像光L1は、第1傾斜面232上に形成された反射層22によって反射され、観察者O側に向かい、略正面方向へ反射スクリーン20から出射する。従って、映像光L1は、効率よく反射されて観察者Oに届くので、明るい映像を表示できる。
なお、映像光L1が反射スクリーン20の下方から投射され、かつ、角度β(図3(b)参照)が、90°から映像光の入射角度θ(図2参照)を引いた角度(90°−θ)よりも大きいときは、映像光L1が第2傾斜面233に直接入射することはなく、第2傾斜面233は、映像光L1の反射には影響しない。
そして、一部の外光G1は、第1傾斜面232上の反射層22で反射して、主として反射スクリーン20の下方側へ向かうので、観察者O側には直接届かず、また、届いた場合にもその光量は、映像光L1に比べて大幅に少ない。また、一部の外光G2は、光吸収層23の第2傾斜面233へ入射して吸収される。さらに、一部の外光G3は、光吸収層23の第1傾斜面232の反射層22で反射した後、第2傾斜面233に入射して吸収される。従って、反射スクリーン20では、外光G1、G2、G3による映像のコントラスト低下を抑制することができる。
以上のことから、本実施形態の反射スクリーン20は、明室環境下であっても、コントラストが高く明るく良好な映像を表示できる。
図4は、本実施形態の反射スクリーン20の製造方法の一例を説明する図である。
まず、光吸収層23を構成する樹脂と反射層22を構成する樹脂とを、それぞれ所定の厚さで共押出成形することにより、図4(a)に示すように、光吸収材料層23‘と反射材料層22’とが積層された積層体Uを形成する(積層体形成工程)。
次に、図4(b)に示すように、積層体Uを加熱した上で、反射材料層22‘上に、光吸収層23の単位凸形状231を賦形する金型M1を所定の圧力で押圧する(単位凸形状形成工程)。これにより、光吸収材料層23‘の表面には、単位凸形状231が形成され、光吸収層23が形成される。
なお、製造された反射スクリーン20の第2傾斜面233上には、反射材料層22‘の樹脂成分が若干残存する場合があるが、光を反射する程度に十分な膜としては残存しないため、外光等の不要な光が入射したとしてもほとんどが吸収され、仮に観察者側等に反射したとしてもその光量は非常に少ない。
また、反射層22の形成過程において、反射層22を第2傾斜面233に形成せずに第1傾斜面232にのみ形成するといった反射層を構成する材料の塗り分け工程等を不要にすることができ、このことからも反射スクリーン20をより簡易に、短時間で製造することができる。
また、積層体Uが、光吸収材料層23‘と反射材料層22’とを共押出成形することによって形成されているので、光吸収層に反射層を蒸着や、塗布等によって形成する場合に比して、反射層を光吸収層に対して強力に密着させることができ、光吸収層から反射層が剥離してしまうのを抑制することができる。
図5は、本実施形態の反射スクリーンの製造方法の別な例を説明する図である。
以上より、この反射スクリーンの製造方法は、例えば、ウェブ状の積層体Uをローラ搬送することにより、単位凸形状231の形成と、反射層22の形成とを同時に効率よく行うことができ、複数の反射スクリーン20を効率よく製造することができる。なお、このウェブ状の積層体Uは、単位凸形状23及び反射層22が形成された後に、所定の大きさに裁断等の処理が行われ、図2に示す反射スクリーン20が完成する。この反射スクリーンの製造方法は、光吸収層23の単位凸形状231が、スクリーン面に沿って画面上下方向等に配列されたリニアフレネルレンズ形状を賦形型として、そのリニアフレネルレンズ形状の単位レンズに対応する形状に形成される場合に特に有効である。
なお、図5では、ロール版M2の単位凸形状を賦形する凹凸形状は、その配列方向が、ロール版M2の円周方向に一致するように形成されているが、これに限定されるものでなく、ロール版M2の軸方向に一致するように形成していてもよい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図6は、第2実施形態の反射スクリーンの層構成を説明する図であり、図2に対応する図である。
なお、以下の説明において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第2実施形態の反射スクリーン20は、光吸収層23の背面側に基材層24が設けられている点で、上述の第1実施形態と相違する。
基材層24は、反射スクリーン20の基礎となるシート状の部材であり、その映像源側に光吸収層23が一体に形成されている。
基材層24は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂や、PC樹脂、MS樹脂、MBS樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂、PEN(ポリエチレンナフタレート)樹脂、アクリル系樹脂等が好適に用いられる。
基材層24の厚さは、反射スクリーン20の画面サイズ等にも依るが、約20〜300μmとすることが好ましい。
仮に、光吸収層23の厚みが10μm未満である場合、厚みが薄すぎてしまい十分な光吸収機能を得ることができず好ましくない。また、光吸収層23の厚みが1000μmより大きい場合、反射スクリーン全体の重量増加の要因になるとともに、製造コストの上昇の要因となるので好ましくない。
まず、所定の大きさに裁断された基材層24を準備して、基材層24の映像源側となる面上に、光吸収層23を構成する樹脂を塗布して光吸収材料層23‘を形成する。
続いて、光吸収材料層23‘上に、反射層22を構成する樹脂を塗布して反射材料層22’を形成する(積層体形成工程)。以上により、基材層24、光吸収材料層23‘、反射材料層22’が順次積層された積層体Uが形成される。
次に、積層体Uを加熱した上で、反射材料層22‘上に、光吸収層23の単位凸形状231を賦形する金型M1(図4(b)参照)を所定の圧力で押圧する(単位凸形状形成工程)。これにより、光吸収材料層23‘の表面には、単位凸形状231が形成され、光吸収層23が形成されるとともに、第1傾斜面232上に反射層22が形成される。以上により、図6に示す反射スクリーン20が完成する。
上述の積層体形成工程と同様の方法により形成された積層体Uを、不図示のローラにより搬送しながら加熱する。そして、反射材料層22‘上に、光吸収層23の単位凸形状231を賦形するロール版M2(図5参照)を押し当てて、光吸収材料層23‘の表面に、単位凸形状231を形成するとともに、第1傾斜面232上に反射層22を形成する(単位凸形状形成工程)。
このとき、積層体Uは、ウェブ状に形成されていてもよく、また、枚葉状に形成されていてもよい。積層体Uがウェブ状に形成されている場合、積層体Uに単位凸形状及び反射層が形成された後に、所定の大きさに裁断等の処理を行うことによって、図6に示すような反射スクリーン20が完成する。
また、積層体Uに基材層24が含まれているので、第1実施形態の積層体Uに比して、積層体Uの剛性を上げることができ、搬送等において、積層体が折れ曲がったり、破損したりしてしまうのを抑制することができ、製造過程におけるハンドリング特性等を向上させることができる。
(1)上述の第1実施形態において、積層体Uは、光吸収層23を構成する樹脂と反射層22を構成する樹脂とを共押出成形によって形成される例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、積層体は、光吸収層を構成する樹脂からシート状の基材を作製し、その基材に反射層を構成する樹脂を塗布することによって形成されるようにしてもよい。また、積層体は、光吸収層を構成する樹脂のシート状の基材と、反射層を構成する樹脂のシート状の基材とを予め作製し、両基材を接着剤等により貼合して形成されるようにしてもよい。
20 反射スクリーン
22 反射層
23 光吸収層
231 単位凸形状
232 第1傾斜面
233 第2傾斜面
24 基材層
22‘ 反射材料層
23‘ 光吸収材料層
U 積層体
LS 映像源
Claims (3)
- 第1傾斜面及び第2傾斜面を備え、映像源側に凸となる単位凸形状が複数配列され、光を吸収する光吸収層と、少なくとも前記第1傾斜面に形成され、光を反射する反射層とを備える反射スクリーンの製造方法であって、
前記光吸収層を構成する材料により形成される光吸収材料層と、前記反射層を構成する材料により形成される反射材料層とを積層して積層体を形成する積層体形成工程と、
前記積層体の前記反射材料層側の面に、前記単位凸形状を形成する賦形型を押圧し、前記単位凸形状を形成するとともに、前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面の境界に対応する部分で前記反射材料層を切断する単位凸形状形成工程と、
を備え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、
前記積層体形成工程は、前記光吸収材料層の一方の面に、前記反射材料層を積層すること、
を特徴とする反射スクリーンの製造方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンの製造方法において、
前記単位凸形状形成工程によって形成される前記単位凸形状の前記第1傾斜面は、スクリーン面に対する角度が、前記第2傾斜面のスクリーン面に対する角度よりも小さいこと、
を特徴とする反射スクリーンの製造方法。
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