JP6642043B2 - 反射スクリーン、映像表示装置 - Google Patents
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Description
上述の特許文献1には、透過型、反射型の両方に使用することができるスクリーンが提案されており、背面側からの光を透過することが可能である。しかし、この特許文献1には、透明性の向上に関する対策に関してはなんら開示されていない。
第1の発明は、映像源から投射された映像光を反射して映像を表示する反射スクリーンであって、光透過性を有し、映像光が入射する第1の面(121a,221a)と、これに対向する第2の面(121b,221b)とを有する単位光学形状(121,221)が、背面側の面に複数配列された光学形状層(12,22)と、前記単位光学形状の少なくとも第1の面に形成された反射層(13)と、を備え、前記単位光学形状は、その表面に微細な凹凸形状を有し、前記反射層の前記単位光学形状との界面となる反射面は、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、前記単位光学形状の配列方向において、該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+α1,−α2とし、その絶対値の平均値をαとするとき、5°≦α≦45°であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
第2の発明は、第1の発明の反射スクリーンにおいて、前記反射層(13)は、入射した光の一部を反射し、その他を透過する半透過型の反射層であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
第3の発明は、第1の発明又は第2の発明の反射スクリーンにおいて、拡散粒子を含有する拡散層を備えていないこと、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
第4の発明は、第1の発明から第3の発明までのいずれかの反射スクリーンにおいて、前記単位光学形状(121,221)の配列方向において、該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+α1,−α2とし、その絶対値の平均値をαとし、前記第1の面(121a,221a)がスクリーン面に平行な面となす角度をθ1とするとき、該反射スクリーンの少なくとも一部の領域において、α<arcsin(n×sin(2×(θ1)))という関係を満たすこと、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
第5の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかの反射スクリーンにおいて、前記第1の面(121a,221a)上の前記反射層(13)の単位面積当たりに前記凹凸形状が形成されていない鏡面領域が占める割合が5%以下であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
第6の発明は、第1の発明から第5の発明までのいずれかの反射スクリーンにおいて、前記光学形状層(12,22)の前記単位光学形状(121,221)が形成された面とは反対側の面に、該光学形状層を形成する基材となる基材層(11)を備えること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
第7の発明は、第1の発明から第6の発明までのいずれかの反射スクリーンにおいて、光透過性を有し、前記光学形状層(12,22)の前記単位光学形状(121,221)が形成された側の面に、前記単位光学形状の間の谷部を充填するように積層された第2光学形状層(14)を備え、前記第2光学形状層の屈折率は、前記光学形状層(12,22)の屈折率と同等であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
第8の発明は、第1の発明から第7の発明までのいずれかの反射スクリーン(10,20)と、前記反射スクリーンに映像光を投射する映像源(LS)と、を備える映像表示装置(1)である。
第9の発明は、第8の発明の映像表示装置において、前記光学形状層(22)は、背面側に、前記単位光学形状(221)が前記反射スクリーン(20)の表示領域の外に位置する点(C)を中心として同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有し、前記映像源(LS)は、前記反射スクリーンの前記表示領域の幾何学的中心(A)を通り前記単位光学形状の配列方向に平行な仮想直線上において、前記幾何学的中心に対して前記フレネルレンズ形状のフレネルセンターとなる前記点と同じ側に位置すること、を特徴とする映像表示装置(1)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。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書中において、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、板、シート等の言葉を使用している。一般的に、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。
本明細書中において、スクリーン面とは、スクリーン全体として見たときにおける、スクリーンの平面方向となる面を示すものであり、スクリーンの画面(表示面)に平行であるとする。
図1は、第1実施形態の映像表示装置1を示す図である。図1(a)では、映像表示装置1の斜視図であり、図1(b)は、映像表示装置1を側面から見た図である。
映像表示装置1は、スクリーン10、映像源LS等を有している。本実施形態のスクリーン10は、映像源LS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反射スクリーンである。このスクリーン10の詳細に関しては、後述する。
本実施形態では、一例として、映像表示装置1は、店舗のショーウィンドウに適用され、スクリーン10がショーウィンドウのガラスに固定される例を挙げて説明する。
また、スクリーン10の正面方向に位置する観察者Oから見て水平方向の右側に向かう方向を+X方向、鉛直方向の上側に向かう方向を+Y方向、厚み方向において背面側(裏面側)から映像源側(観察者側)に向かう方向を+Z方向とする。
さらに、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、このスクリーン10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)であり、それぞれ、Y方向、X方向、Z方向に平行であるとする。
この映像源LSは、映像表示装置1の使用状態において、スクリーン10の画面(表示領域)を正面方向(スクリーン面の法線方向)から見た場合に、スクリーン10の画面左右方向の中央であって、スクリーン10の画面よりも鉛直方向下方側に位置している。
映像源LSは、奥行き方向(Z方向)において、スクリーン10の表面からの距離が、従来の汎用プロジェクタに比べて大幅に近い位置から斜めに映像光Lを投影できる。したがって、従来の汎用プロジェクタに比べて、映像源LSは、スクリーン10までの投射距離が短く、投射された映像光がスクリーン10に入射する入射角度が大きい。
スクリーン10の画面(表示領域)は、使用状態において、観察者O側から見て長辺方向が画面左右方向となる略矩形状である。
スクリーン10は、その画面サイズが対角80〜100インチ程度の大きな画面を有しており、画面の横縦比が16:9である。なお、これに限らず、例えば、40インチ程度やそれ以下の大きさとしてもよく、使用目的や使用環境等に応じて、その大きさや形状は適宜選択できるものとする。
支持板50は、光透過性を有し、剛性が高い平板状の部材であり、アクリル樹脂やPC樹脂等の樹脂製、ガラス製等の板状の部材を用いることができる。
本実施形態では、支持板50は、例えば、店舗等のショーウィンドウの窓ガラスである。なお、これに限らず、スクリーン10は、不図示の枠部材等によってその四辺等が支持され、その平面性を維持する形態としてもよい。
スクリーン10は、図2に示すように、その映像源側(+Z側)から順に、基材層11、第1光学形状層12、反射層13、第2光学形状層14、保護層15を備えている。
基材層11は、例えば、高い光透過性を有するPET(ポリエチレンテレフタレート)等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、PC(ポリカーボネート)樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂等により形成される。
また、基材層11は、画面サイズ等に応じてその厚さを変更可能であり、本実施形態での厚さが約100μmである。
単位光学形状121は、スクリーン10の画面左右方向(X方向)に延在し、画面上下方向(Y方向)に沿って複数配列されている。
単位光学形状121は、スクリーン10の厚み方向(Z方向)に平行であって単位光学形状121の配列方向(Y方向)に平行な断面での断面形状が三角形状であり、いわゆるプリズム形状である。
第1斜面121aがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ1である。また、第2斜面121bがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ2である。この角度θ1,θ2は、θ2>θ1という関係を満たしている。
この単位光学形状121の第1斜面121a及び第2斜面121bは、微細な凹凸形状を有している。
本実施形態では、図2に示すように、角度θ1,θ2、配列ピッチP等が一定である例を示している。しかし、これに限らず、これらの角度や寸法は、映像源LSからの映像光の投射角度(スクリーン10への映像光の入射角度)や、映像源LSの画素(ピクセル)の大きさ、スクリーン10の画面サイズ、各層の屈折率等に応じて、適宜設定してよい。例えば、単位光学形状121の配列方向に沿って、これらの角度や寸法が、次第に又は段階的に変化する形態としてもよい。
なお、本実施形態では、第1光学形状層12を構成する樹脂として、紫外線硬化型樹脂を例に挙げて説明するが、これに限らず、例えば、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。
前述のように、第1斜面121a及び第2斜面121bは、微細な凹凸形状が形成されており、反射層13は、この微細な凹凸形状に追従して形成されている。また、この反射層13の厚みは、凹凸形状よりも十分に薄い。したがって、反射層13の反射面(反射層13の第1光学形状層12側の面)は、微細な凹凸形状を有するマット面となっている。
この反射層13の反射面の表面粗さ(即ち、第1斜面121aの表面粗さ)は、算術平均粗さRa(JIS B0601−2001)が約0.15〜0.3μmであることが、反射光により映像を良好に表示する観点から好ましい。なお、反射層13の反射面の表面粗さ(即ち、第1斜面121aの表面粗さ)である算術平均粗さRaは、所望する光学性能等に応じて適宜選択してよい。
反射層13の反射率と透過率の割合は、適宜に設定できるが、映像光を良好に反射させるとともに、映像光以外の光(例えば、太陽光等の外界からの光)を良好に透過させる観点から、透過率が30〜80%、反射率が5〜60%の範囲であることが望ましい。
本実施形態の反射層13は、反射率が約40%、透過率が約50%のハーフミラー状に形成されている。
したがって、本実施形態の反射層13は、入射した光の一部を反射面の微細凹凸形状により拡散して反射し、反射しない他の光を拡散しないで透過するという機能を有する。
反射層13は、これに限らず、例えば、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよいし、例えば、誘電体多層膜を蒸着することにより形成されてもよい。
このような第2光学形状層14を設けることにより、反射層13を保護することができ、スクリーン10の第1光学形状層12の背面側の面に保護層15等を積層しやすくなり、また、支持板50等への接合も容易となる。
第2光学形状層14の屈折率は、第1光学形状層22と同等であることが望ましく、第2光学形状層14は、前述の第1光学形状層12と同じ紫外線硬化型樹脂を用いて形成することが好ましい。
保護層15は、光透過性の高い樹脂製のシート状の部材が用いられる。保護層15は、例えば、前述の基材層11と同様の材料を用いて形成されたシート状の部材を用いてもよい。
上述のように、本実施形態のスクリーン10は、拡散作用を有する粒子等の拡散材を含有した光拡散層を備えておらず、拡散作用を有するのは、反射層13の反射面の微細凹凸形状のみである。
ここで、第1斜面121aから反射層13に入射して拡散反射し、スクリーン10から出射した光(反射光)のピーク輝度の角度Kに対して、単位光学形状121の配列方向(本実施形態では、画面上下方向)において、輝度が1/2となる角度をK1,K2とし、ピーク輝度の角度Kから輝度が1/2となる角度K1,K2までの角度変化量を+α1(ただし、K+α1=K1),−α2(K−α2=K2)とするとき、ピーク輝度から輝度が1/2になるまでの角度変化量の絶対値の平均値をα(これを以下、1/2角αという)とするとき、この1/2角αは、5°以上45°以下(5°≦α≦45°)とすることが好ましい。
α<5°である場合、視野角が狭くなり過ぎ、映像が見えにくくなるので好ましくない。また、α<5°である場合、反射光において鏡面反射成分が増え、光源の映り込み等が生じるため、好ましくない。
α>45°である場合、視野角は広くなるが映像の明るさが低下したり、映像のぼけが強くなったり、外光のスクリーン10の表面での反射によって映像のコントラストが低下したりするので好ましくない。したがって、1/2角αは、上記範囲が好ましい。
第1斜面121aの単位面積当たりにおいて、粗面ではない鏡面領域が5%を超えると、拡散されず反射して観察者O側に到達する映像光の成分により輝線が生じたり、視野角が低下したりするため、好ましくない。
第1斜面121aの角度θ1は、映像光をスクリーン10の正面方向に位置する観察者に最も効率よく映像を反射するように、即ち、反射光のピーク輝度となる角度Kが0°となるように、各層の屈折率等に基づいて設計されている。また、−αから+αまでの範囲は、スクリーン正面に位置する観察者が映像を良好に観察することを想定している範囲である。
ここで、画面上下方向(単位光学形状121の配列方向)におけるある点において、映像光Lがスクリーン10の下方から入射角φで入射し、屈折率nの第1光学形状層12を進み、スクリーン面に対して角度θ1をなす第1斜面121aに入射して反射層13で反射し、スクリーン10からスクリーン面に直交する方向(出射角度0°)へ出射するとき、角度θ1は、以下の式1で表される。
θ1=1/2×arcsin((sinφ)/n) (式1)
このような映像源の映り込みを防止するためには、スクリーン10の表面で観察者が主に映像を良好に観察する範囲となる角度範囲(−α〜+α)よりも外側に、スクリーンの表面で反射した映像光が進むことが好ましい。入射角φで入射した映像光Lの一部Lrがスクリーン表面で反射する場合、その反射角はφである。したがって、映像源の映り込みを防止するために、α<φであることが好ましい。
α<arcsin(n×sin(2×(θ1))) ・・・(式2)
また、映像源の映り込み防止のためには、1/2角αは、第1斜面121aの角度θ1に対して、スクリーン10の全域において、上記式2を満たすことがさらに好ましい。
角度θ1が1/2角αに対して、上記式2を満たす形態とすることにより、スクリーン10への入射時にスクリーン10の表面で反射する光が主に向かう方向(+φの方向)が、反射層13で反射した映像光がスクリーン10から出射して進む範囲(−α〜+α)よりも外側となる。これにより、−αから+αまでの範囲において、映像源LSの映り込みを低減し、コントラストの高い良好な映像を表示することができる。
基材層11を用意し、その一方の面に、単位光学形状121を賦形する成形型に紫外線硬化型樹脂を充填した状態で積層し、紫外線を照射して樹脂を硬化させるUV成形法により第1光学形状層12を形成する。このとき、単位光学形状121を賦形する成形型の第1斜面121a及び第2斜面121bを賦形する面には、微細な凹凸形状が形成されている。この微細な凹凸形状は、成形型の第1斜面121a及び第2斜面121bを賦形する面に、条件の異なるめっきを2回以上繰り返したり、エッチング処理を行ったりすること等によって形成できる。
第1光学形状層12を、基材層11の一方の面に形成した後、第1斜面121a及び第2斜面121bに、反射層13を蒸着等により形成する。
基材層11及び保護層15は、枚葉状としてもよいし、ウェブ状としてもよい。基材層11及び保護層15をウェブ状とした場合には、裁断前の状態のスクリーン10を連続して製造することができ、スクリーン10の生産効率を向上させ、生産コストを低減することができる。
スクリーン10の下方に位置する映像源LSから投射され、スクリーン10に入射した映像光L1のうち、一部の映像光L2は、その単位光学形状121の第1斜面121aに入射し、反射層13によって拡散反射され、観察者O側へ出射する。
また、映像源LSから投射された映像光L1うち、一部の映像光L4は、スクリーン10の表面で反射し、スクリーン10上方へ向かう。このとき、映像光L4の反射角は、前述のように、1/2角α以上よりも大きい角度となるので、観察者Oの映像の視認の妨げにはならない。
なお、本実施形態では、映像光L1がスクリーン10の下方から投射され、かつ、角度θ2(図2参照)がスクリーン10の画面上下方向の各点における映像光の入射角度よりも大きいので、映像光が第2斜面121bに直接入射することはなく、第2斜面121bは、映像光の反射にはほとんど影響しない。
図4に示すように、スクリーン10に入射する外光G1,G5のうち、一部の外光G2,G6は、スクリーン10の表面で反射し、スクリーン下方側へ向かう。また、一部の外光G3,G7は、反射層13で反射し、例えば、外光G3は、スクリーン10の映像源側(+Z側)の表面で全反射してスクリーン10内下方へ向かい、外光G7は、背面側(−Z側)のスクリーン外上方側へ出射する。また、反射層13で反射しなかった他の外光G4,G8は、反射層13を透過して、それぞれ背面側、映像源側へ出射する。このとき、映像源側へ出射する外光G2,G3,G8は、観察者Oには到達しないので、映像のコントラスト低下を抑制できる。
また、他の外光G9,G10は、反射層13を透過して、それぞれ背面側、映像源側へ出射する。スクリーン10は、拡散粒子を含有する拡散材等を含有していないので、このスクリーン10を透過する外光G9,G10は、拡散されない。したがって、スクリーン10を通して、スクリーン10の向こう側の景色を観察した場合に、スクリーン10の向こう側の景色がぼやけたり、白くにじんだりすることなく、高い透明性を有して観察することができる。
しかし、本実施形態のスクリーン10では、反射層13の反射面が粗面になっている以外は、拡散作用を有しないので、映像光は反射時のみ拡散される。また、本実施形態のスクリーン10では、反射層13で反射する光のみが拡散され、透過光は拡散されない。したがって、本実施形態のスクリーン10は、良好な視野角及び解像度を有する映像を表示でき、かつ、スクリーン10の向こう側の景色が白くにじんだり、ぼけたりすることがなく観察者Oに良好に視認され、高い透明性を実現できる。また、本実施形態のスクリーン10では、スクリーン10に映像光が投射された状態においても、観察者Oが、スクリーン10の向こう側(背面側)の景色を一部視認することが可能である。さらに、スクリーン10では、背面側に位置する観察者O2は、映像光の投射の有無に関わらず、スクリーン10越しに映像源側(+Z側)の景色を高い透明性を有して良好に視認することができる。
測定例1のスクリーンは、1/2角αが4°であり、第1斜面121aの算術平均粗さRaが0.122μmである。
測定例2のスクリーンは、1/2角αが約8°であり、第1斜面121aの算術平均粗さRaが0.184μmである。
測定例3のスクリーンは、1/2角αが約15°であり、第1斜面121aの算術平均粗さRaが0.255μmである。
測定例4のスクリーンは、1/2角αが40°であり、第1斜面121aの算術平均粗さRaが0.298μmである。
測定例5のスクリーンは、1/2角αが約50°であり、第1斜面121aの算術平均粗さRaが0.323μmである。
測定例6のスクリーンは、1/2角αが60°以上であり、第1斜面121aの算術平均粗さRaが0.329μmである。
基材層11は、PET樹脂製であり、厚さ約100μmである。
第1光学形状層12は、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂(屈折率1.52)である。
単位光学形状121は、配列ピッチPが100μmである。
反射層13は、アルミニウムの蒸着膜により形成され、厚さ約60Å、透過率50%、反射率40%である。
第2光学形状層14は、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂(屈折率1.52)である。
保護層15は、PET樹脂製であり、厚さ約100μmである。
映像源LSは、スクリーンの画面中央となる点Aにおいて、輝度が最大となるように設置した。
表1は、測定例1〜6のスクリーンの評価結果をまとめたものである。
図5は、測定例1〜6のスクリーン10の反射光の輝度と拡散角を示すグラフを示す図である。図5に示すグラフにおいて、縦軸は、反射光の輝度(cd/m2)、横軸は、拡散角(°)である。
1/2角αが、45°以上である測定例5,6のスクリーンでは、視野角は十分に広いが、光が拡散され過ぎ、映像の明るさや解像度が低下して、映像が視認し難かった。
これに対して、1/2角αが5〜45°である測定例2,3,4のスクリーンでは、十分な視野角及び明るさを有する良好な映像が視認された。
図6は、第2実施形態のスクリーン20を説明する図である。図6(a)では、スクリーン20の第1光学形状層22を背面側(−Z側)から見た図であり、理解を容易にするために、反射層13や第2光学形状層14、保護層15等は、省略して示している。図6(b)では、前述の図2に示す第1実施形態のスクリーン10の断面に相当する第2実施形態のスクリーン20の断面の一部を拡大して示している。
第2実施形態に示すスクリーン20は、第1光学形状層22の単位光学形状221の形状が異なる点以外は、前述の第1実施形態と同様の形態である。したがって、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実施形態のスクリーン20は、前述の第1実施形態の映像表示装置1において、スクリーン10に換えて用いることが可能である。
第1光学形状層22の背面側には、単位光学形状(単位レンズ)221が複数配列されて形成されている。単位光学形状221は、図6に示すように、スクリーン20の画面(表示領域)外に位置する点Cを中心として、同心円状に複数配列されている。即ち、第1光学形状層22は、背面側にサーキュラーフレネルレンズ形状を有している。
第1光学形状層22のサーキュラーフレネルレンズ形状は、スクリーン10の画面外に位置する点Cを中心(フレネルセンター)とする、いわゆるオフセット構造のサーキュラーフレネルレンズ形状である。そのため、図6(a)に示すように、第1光学形状層22をスクリーン面の法線方向背面側から見たときに、真円の一部形状(円弧状)の単位光学形状221が複数配列されているように観察される。
この単位光学形状221は、背面側に凸であり、映像光が入射する第1斜面(レンズ面)221aと、映像光が入射しない第2斜面(非レンズ面)221bとを有している。
1つの単位光学形状221において、第1斜面221aは、頂点tを挟んで第2斜面221bの上側(+Y側)に位置している。
角度θ1は、前述の第1実施形態に示したように、1/2角αに対して、スクリーン20上の少なくとも一部の領域で、式2を満たしている。
α<arcsin(n×sin(2×(θ1))) ・・・(式2)
また、このスクリーン10の1/2角αは、5°≦α≦45°を満たす。
理解を容易にするために、図6では、単位光学形状221の配列ピッチP、角度θ1,θ2は、単位光学形状221の配列方向において一定である例を示している。しかし、本実施形態の単位光学形状221は、実際には、配列ピッチPは一定であるが、角度θ1が単位光学形状221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、本実施形態によれば、第1光学形状層22は、フレネルセンターとなる点Cが、スクリーン20の表示領域外下方に位置しており、いわゆるオフセット構造のサーキュラーフレネルレンズ形状を有しているので、スクリーン20の下方に位置する短焦点型の映像源LSから投射された入射角度の大きい映像光であっても、画面左右方向の映像が暗くなることがなく、明るさの面均一性の高い良好な映像を表示することができる。
以上説明した各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)各実施形態において、スクリーン10,20の映像源側(+Z側)の面に、傷つき防止を目的としたハードコート層を設けてもよい。ハードコート層は、例えば、スクリーン10,20の映像源側の面(基材層11の映像源側の面)に、ハードコート機能を有する紫外線硬化型樹脂(例えば、ウレタンアクリレート等)を塗布して形成する等により、形成される。
また、ハードコート層に限らず、スクリーン10,20の使用環境や使用目的等に応じて、例えば、反射防止機能、紫外線吸収機能、防汚機能、帯電防止機能等、適宜必要な機能を有する層を1つ又は複数選択して設けてもよい。さらに、基材層11の映像源側(観察者側)にタッチパネル層等を設けてもよい。
また、各実施形態において、スクリーン10,20は、反射層を設けない形態とすることもできる。この場合、映像光を観察者Oへ効率よく反射させる観点から、第1光学形状層12の第1斜面121aと第2光学形状層14との間に、第1光学形状層12の屈折率とは相違する屈折率の層(例えば、有機多層膜による層や空気層)を一層又は複数層設ける必要がある。
図7は、変形形態の映像表示装置1Aを示す図である。
図7に示すように、例えば、映像源LSをスクリーン10の画面左右方向左側(−X側)の下方に配置する場合、単位光学形状121は、その配列方向及び長手方向が、映像源LSの位置に合わせてそれぞれ画面上下方向(Y方向)及び画面左右方向(X方向)に対して傾斜した形態となっている。このような形態とすることにより、映像源LSの位置等を自由に設定することができる。
なお、第2実施形態に示すスクリーン20のように、第1光学形状層22がサーキュラーフレネル形状を有する場合にも、映像源LSの位置に合わせて単位光学形状221の配列方向を傾けた形態とすることにより、このような変形形態は適用可能である。
また、各実施形態において、単位光学形状121,221は、3つ以上の複数の面によって形成される多角形形状としてもよい。
また、各実施形態において、反射層13は、第1斜面121a,221a及び第2斜面121b,221bに形成される例を示したが、これに限らず、例えば、第1斜面121a,221aの少なくとも一部に形成される形態としてもよい。
また、各実施形態において、第1斜面121a,221a及び第2斜面121b,221bは、微細な凹凸形状が形成された粗面である例を示したが、これに限らず、第1斜面121a,221aのみ粗面である形態としてもよい。
また、各実施形態において、スクリーン10,20は、基材層11及び保護層15の少なくとも一方を、ガラス板等の光透過性を有する板状の部材としてもよい。このとき、粘着剤層等を介して第1光学形状層12等がガラス板等に接合される形態としてもよい。
このとき、映像源LSは、映像光が入射角φでスクリーン10,20へ投射されるように位置及び角度が設定されている。この入射角φは、スクリーン10,20へ投射された映像光(P波)の反射率がゼロとなる入射角(ブリュースター角)をθb(°)とした場合、(θb−10)°以上85°以下の範囲に設定される。例えば、スクリーン10,20へ投射された映像光の反射率がゼロとなる入射角θbが60°である場合、映像光の入射角φは、50〜85°の範囲に設定される。
このように、P波の偏光成分を有する映像光を投射する映像源LSを用いることにより、スクリーン10,20への入射角φが大きい場合にも、スクリーン10,20の表面における鏡面反射を抑制することができ、映像源LSの設置位置等、投射系の設計の自由度を上げることができる。また、このような映像源LSを用いることにより、スクリーン10,20に入射する際にスクリーン表面での映像光の反射を低減でき、映像の明るさ、鮮明さの向上を図ることができる。
なお、角度θb(ブリュースター角)は、映像光が投射されるスクリーン10,20表面の材質により異なる。
また、このような形態の場合、基材層11及び保護層15としては、TAC製のシート状の部材が好適である。
10,20 スクリーン
11 基材層
12,22 第1光学形状層
121,221 単位光学形状
121a,221a 第1斜面
121b,221b 第2斜面
13 反射層
14 第2光学形状層
15 保護層
LS 映像源
Claims (9)
- 映像源から投射された映像光を反射して映像を表示する反射スクリーンであって、
光透過性を有し、映像光が入射する第1の面と、これに対向する第2の面とを有する単位光学形状が、背面側の面に複数配列された光学形状層と、
前記単位光学形状の少なくとも第1の面に形成された反射層と、
を備え、
前記単位光学形状は、その表面に微細な凹凸形状を有し、
前記反射層の前記単位光学形状との界面となる反射面は、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、
前記単位光学形状の配列方向において、該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+α1,−α2とし、その絶対値の平均値をαとするとき、5°≦α≦45°であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、
前記反射層は、入射した光の一部を反射し、その他を透過する半透過型の反射層であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、
拡散粒子を含有する拡散層を備えていないこと、
を特徴とする反射スクリーン。 - 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、
前記単位光学形状の配列方向において、該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+α1,−α2とし、その絶対値の平均値をαとし、前記第1の面がスクリーン面に平行な面となす角度をθ1とするとき、該反射スクリーンの少なくとも一部の領域において、α<arcsin(n×sin(2×(θ1)))という関係を満たすこと、
を特徴とする反射スクリーン。 - 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の面上の前記反射層の単位面積当たりに前記凹凸形状が形成されていない鏡面領域が占める割合が5%以下であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 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、
前記光学形状層の前記単位光学形状が形成された面とは反対側の面に、該光学形状層を形成する基材となる基材層を備えること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
光透過性を有し、前記光学形状層の前記単位光学形状が形成された側の面に、前記単位光学形状の間の谷部を充填するように積層された第2光学形状層を備え、
前記第2光学形状層の屈折率は、前記光学形状層の屈折率と同等であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 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と、
前記反射スクリーンに映像光を投射する映像源と、
を備える映像表示装置。 - 請求項8に記載の映像表示装置において、
前記光学形状層は、背面側に、前記単位光学形状が前記反射スクリーンの表示領域の外に位置する点を中心として同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有し、
前記映像源は、前記反射スクリーンの前記表示領域の幾何学的中心を通り前記単位光学形状の配列方向に平行な仮想直線上において、前記幾何学的中心に対して前記フレネルレンズ形状のフレネルセンターとなる前記点と同じ側に位置すること、
を特徴とする映像表示装置。
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