JP6852414B2 - スクリーン、映像表示装置 - Google Patents

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本発明は、スクリーンと、これを備える映像表示装置とに関するものである。
従来、映像表示装置の1つとして、映像源から投射された映像光を透過又は反射して映像を表示する透過型又は反射型のスクリーンや、これを備える映像表示装置が知られている。このスクリーンや映像表示装置については、映像のコントラストの向上や視野角の向上等、様々な開発がなされている(例えば、特許文献1,2参照)。
また、近年、店舗のショーウィンドウ等に設置して映像を表示し、かつ、映像光を投射していない場合等に、スクリーンの向こう側の景色が良好に視認される透明性の高いスクリーンへの要求が高まっており、開発も進められている(特許文献3)。
特開2008−032997号公報 特開平9−114003号公報 特許第487329号公報
スクリーンのなかには、リニアフレネルレンズ形状を有し、映像光を観察者側へ向ける偏向機能を有する層として、反射層等をリニアフレネルレンズの単位レンズに沿って形成したものも知られている。しかし、このようなスクリーンでは、単位レンズの長手方向(主にスクリーンの画面左右方向)の両端部で映像が暗くなるという問題があった。
また、スクリーン中に、光を拡散する拡散粒子等を含有する光拡散層を備えるスクリーンでは、太陽光や照明光等の不要な外光も光拡散層によって拡散されるため、スクリーンの向こう側の景色が白っぽくぼやけて観察され、透明性が低下するという問題があった。
上述の特許文献1〜3には、スクリーンの透明性を向上させる対策や、反射層がリニアフレネルレンズ形状の単位レンズに沿って形成されている場合の映像の明るさの面内均一性向上についての対策は、開示されていない。
本発明の課題は、透明性が高く、かつ、映像の明るさの面均一性が高いスクリーンと、これを備える映像表示装置と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、本発明の実施形態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。
第1の発明は、透明性を有し、投射された映像光の少なくとも一部を透過又は反射して映像を表示するスクリーンであって、該スクリーンの一方の面であり、映像光が入射する第1の面(10a,20a,30a)と、該スクリーンの他方の面であり、前記第1の面に対向し、前記第1の面に平行な第2の面(10b,20b,30b)と、該スクリーンの厚み方向において、前記第1の面と前記第2の面との間に位置し、スクリーン面に沿って一方向に延在し、延在方向に交差する方向に複数配列され、前記第1の面から入射した映像光の少なくとも一部を反射して所定の方向へ偏向する偏向光学部(132,33)と、を備え、前記偏向光学部は、その表面に不規則な凹凸形状を有すること、を特徴とするスクリーン(10,20,30)である。
第2の発明は、第1の発明のスクリーンにおいて、前記偏向光学部(132,33)の延在方向において、該偏向光学部での偏向後の光のピーク輝度となる出射角度(D)から輝度が1/5となる出射角度までの角度変化量(α3,α4)の絶対値の平均値を1/5角θbとし、画面左右方向の端部での該スクリーンへの画面左右方向の光の入射角度をφ1とするとき、φ1<θbという関係を満たすこと、を特徴とするスクリーン(10,20,30)である。
第3の発明は、第1の発明又は第2の発明のスクリーンにおいて、前記偏向光学部(132,33)の延在方向において、該偏向光学部での偏向後の光のピーク輝度となる出射角度(D)から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量(α1,α2)の絶対値の平均値を1/2角θaとし、画面左右方向の端部での該スクリーンへの画面左右方向の光の入射角度をφ1とするとき、φ1<θaという関係を満たすこと、を特徴とするスクリーン(10,20,30)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1つのスクリーンにおいて、該スクリーンは、透過型スクリーンであり、前記偏向光学部(132)は、光透過性を有し、隣接する層(12,14)よりも屈折率が低く、前記隣接する層との界面に入射する光の少なくとも一部を全反射して前記第2の面側へ向けること、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第5の発明は、第4の発明のスクリーンにおいて、レンズ面(121a)と非レンズ面(121b)とを有する単位レンズ(121)が複数配列されたリニアフレネルレンズ形状を、該スクリーンの厚み方向において前記第2の面側の面に有する光学形状層(12)を備え、前記偏向光学部(132)は、少なくとも前記非レンズ面の一部に形成され、前記偏向光学部の前記第2の面側に、光透過性を有する樹脂層(14)が積層されること、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第6の発明は、第4の発明又は第5の発明のスクリーンにおいて、前記偏向光学部の配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面において、前記偏向光学部(132)の出光側端部とこれに隣接する前記偏向光学部の入光側端部と通る面(121a)がスクリーン面の法線方向となす角度をθ4とし、前記偏向光学部に隣接する層(12,14)の屈折率をnとするとき、θ4>1/2×arcsin(1/n)を満たすこと、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第7の発明は、第4の発明から第6の発明までのいずれか1つのスクリーンにおいて、前記偏向光学部の配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面において、前記偏向光学部(132)の出光側端部とこれに隣接する前記偏向光学部の入光側端部と通る面(121a)がスクリーン面の法線方向となす角度をθ4とし、前記偏向光学部に隣接する層(12,14)の屈折率をnとするとき、θ4≧arcsin(1/n)を満たすこと、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第8の発明は、第4の発明から第7の発明までのいずれか1つのスクリーンにおいて、前記偏向光学部(132)と、前記偏向光学部の出光側端部とこれに隣接する前記偏向光学部の入光側端部と通る面(121)とがなす角度(θ3)は、鋭角であること、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第9の発明は、第4の発明から第8の発明までのいずれか1つのスクリーンにおいて、前記偏向光学部(132)の厚さは、1μm以上10μm以下であること、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第10の発明は、第4の発明から第9の発明までのいずれか1つのスクリーンにおいて、該スクリーンの厚み方向及び前記偏向光学部(132)の配列方向に平行な断面において、前記偏向光学部が該スクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、前記偏向光学部の配列方向に沿って一方側に向かって小さくなること、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第11の発明は、第10の発明のスクリーンにおいて、該スクリーンの厚み方向及び前記偏向光学部(132)の配列方向に平行な断面において、前記偏向光学部が該スクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、0°より大きいこと、を特徴とするスクリーン(10,20)である。
第12の発明は、第4の発明から第11の発明までのいずれか1つのスクリーンにおいて、前記偏向光学部(132)よりも前記第1の面(20a)側又は前記第2の面(20b)側に、該スクリーンのスクリーン面の法線方向から見て、前記偏向光学部の長手方向に交差する方向に延在し、前記偏向光学部の配列方向に交差する方向に複数配列された第2偏向光学部(28)を備えること、を特徴とするスクリーン(20)である。
第13の発明は、第12の発明のスクリーンにおいて、前記第2偏向光学部(28)は、その配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面での断面形状が、前記第2の面(20b)側に凸となる三角形形状であること、を特徴とするスクリーン(20)である。
第14の発明は、第13の発明のスクリーンにおいて、前記第2偏向光学部(28)は、その配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面での断面形状が、該スクリーンの中央側で小さく両端部側へ向かうにつれて大きくなること、を特徴とするスクリーン(20)である。
第15の発明は、第1の発明から第14の発明までのいずれか1つのスクリーン(10,20,30)と、前記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。
本発明によれば、透明性が高く、かつ、映像の明るさの面均一性が高いスクリーンと、これを備える映像表示装置とを提供することができる。
第1実施形態の映像表示装置1を示す図である。 第1実施形態のスクリーン10を説明する図である。 第1実施形態の単位レンズ121、低屈折率層13等を説明する図である。 第1実施形態の単位レンズ121の頂角θ3について説明する図である。 第1実施形態の単位レンズ121のレンズ面121aがスクリーン面の法線方向となす角度θ4について説明する図である。 第1実施形態の単位レンズ121のレンズ面121aがスクリーン面の法線方向となす角度θ4について説明する図である。 第1実施形態のスクリーン10の画面左右方向における入射角度φ1と1/5角θb、1/2角θaについて説明する図である。 第1実施形態のスクリーン10での映像光及び外光の様子を示す図である。 第2実施形態のスクリーン20を説明する図である。 第2光学形状層27、第2低屈折率層28、第2樹脂層29での映像光の様子を示す図である。 第3実施形態の映像表示装置2を示す図である。 第3実施形態のスクリーン30を説明する図である。 第3実施形態のスクリーン30での映像光及び外光の様子を示す図である。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。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。
本明細書において、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。
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。
(第1実施形態)
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では、映像表示装置1を側面から見た様子を示している。
本実施形態の映像表示装置1は、スクリーン10、映像源LS等を有しており、スクリーン10の背面側に位置する映像源LSから映像光を投射して透過させ、映像を表示する背面投射型の映像表示装置である。
理解を容易にするために、図1を含め以下に示す各図において、適宜、XYZ直交座標系を設けて示している。この座標系では、スクリーン10の画面左右方向(水平方向)をX方向、画面上下方向(鉛直方向)をY方向とし、スクリーン10の厚み方向をZ方向とする。スクリーン10の画面は、XY面に平行であり、スクリーン10の厚み方向(Z方向)は、スクリーン10の画面に直交する。
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。
第1実施形態及び後述する第2実施形態では、スクリーン10の出光側の正面方向に位置する観察者O1から見て画面左右方向の右側に向かう方向を+X方向、画面上下方向の上側に向かう方向を+Y方向、厚み方向において入光側(映像源側)から出光側(観察者側)に向かう方向を+Z方向とする。
映像源LSは、映像光Lをスクリーン10へ投影する映像投射装置であり、例えば、短焦点型のプロジェクタである。
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)を映像源側(−Z側)の正面方向(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(−Y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までの映像光Lの投射距離が短く、投射された映像光Lがスクリーン10に入射する入射角度が大きく、その変化量(最小値から最大値までの変化量)も大きい。
スクリーン10は、映像源LSが投射した映像光Lの少なくとも一部を透過させて出光側に映像を表示でき、かつ、映像光を投射しない不使用時等において、スクリーン10の向こう側の景色を出光側からも入光側からも観察できる透過型のスクリーンである。
スクリーン10は、映像光Lが入射する第1の面である入光面10aと、これに対向する第2の面であり、映像光Lが出射する出光面10bを有している。入光面10aと出光面10bとは、互いに平行又は略平行であり、スクリーン面(XY面)に平行である。
スクリーン10の画面(表示領域)は、使用状態において、出光側(+Z側)の観察者O1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。点Aは、スクリーン10の画面中心(画面の幾何学的中心)である。
スクリーン10は、その画面サイズが対角40〜100インチ程度であり、画面の横縦比が16:9である。なお、これに限らず、スクリーン10の画面サイズは、例えば、40インチ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、その大きさや形状を適宜選択できるものとする。
本実施形態では、スクリーン10の入光面10aの画面に相当する領域に対する映像光Lの入射角度は、約18〜78°である。入射角度の最小値は、スクリーン10の入光面10aの画面に相当する領域において、下端の左右方向中央での値である。入射角度の最大値は、スクリーン10の入光面10aの画面に相当する領域において、上端の左右方向両端での値である。
なお、映像光Lの入射角度に関しては、上記範囲は一例であって、スクリーン10の画面サイズや映像源LS等に応じて適宜変更可能であり、上記角度範囲よりも最小値が小さい場合や、最大値が大きい場合も含まれるものとする。
一般的に、スクリーン10は、樹脂製の薄い層の積層体等であり、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、スクリーン10は、その出光側に光透過性を有する不図示の接合層を介して不図示の支持板に一体に接合(又は、部分固定)され、画面の平面性を維持する形態としてもよい。また、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。
上述のような支持板は、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。
本実施形態の映像表示装置1は、例えば、店舗等のショーウィンドウに適用される。このとき、スクリーン10は、ショーウィンドウのガラス板を上記支持板として固定される形態とすることが好適である。
図2は、第1実施形態のスクリーン10を説明する図である。
図2では、スクリーン10の出光側(−Z側)の画面中央(画面の幾何学的中心)となる点A(図1参照)を通り、画面上下方向(Y方向)に平行であって、スクリーン面に垂直(厚み方向であるZ方向に平行)な断面の一部を拡大し、スクリーン10の層構成を示している。
スクリーン10は、図2に示すように、その入光側(−Z側)から順に、基材層11、光学形状層12、低屈折率層13、樹脂層14、保護層15を備えている。
基材層11は、光透過性を有するシート状の部材である。基材層11は、その出光側(観察者側,+Z側)に、光学形状層12が一体に形成されている。この基材層11は、光学形状層12を形成する基材(ベース)となる層である。
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。
光学形状層12は、基材層11の出光側(+Z側)に形成された光透過性を有する層である。光学形状層12の出光側の面には、単位レンズ(単位光学形状)121が複数配列されて設けられている。
単位レンズ121は、略三角柱形状であり、長手方向を画面左右方向(X方向)とし、長手方向に交差(直交)する画面上下方向に複数配列されている。
図3は、第1実施形態の単位レンズ121、低屈折率層13等を説明する図である。図3では、前述の図2に示すスクリーン10の断面をさらに拡大し、理解を容易にするために基材層11及び保護層15を省略して示している。
単位レンズ121は、図2や図3に示すように、スクリーン面に直交する方向(Z方向)に平行であって、単位レンズ121の配列方向に平行な断面における断面形状が、略三角形形状である。
単位レンズ121は、出光側(+Z側)に凸であり、レンズ面121aと、これに対向する非レンズ面121bとを有している。
1つの単位レンズ121において、非レンズ面121bは、頂点tを挟んでレンズ面121aの下側に位置している。また、単位レンズ121のレンズ面121a及び非レンズ面121bは、微細かつ不規則な凹凸形状を有している。
レンズ面121aがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ1である。非レンズ面121bがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ2である。単位レンズ121の頂角はθ3である。角度θ1,θ2は、θ2>θ1という関係を満たしている。頂角θ3は、鋭角(0°<θ3<90°)であることが好ましい。
また、図2及び図3に示すスクリーン10の断面において、レンズ面121aが、スクリーン面の法線方向(Z方向)となす角度は、θ4であり、非レンズ面121bが、スクリーン面の法線方向となす角度は、θ5である。この角度θ4,θ5の和は、頂角θ3に等しい。
また、単位レンズ121の配列ピッチは、Pであり、単位レンズ121の高さ(厚み方向における頂点tから単位レンズ121間の谷底となる点vまでの寸法)は、hである。
理解を容易にするために、図2及び図3では、単位レンズ121の配列ピッチP、角度θ1,θ2は、単位レンズ121の配列方向(Y方向)において一定である例を示している。
しかし、本実施形態の単位レンズ121は、実際には、配列ピッチPは一定であるが、単位レンズ121の配列方向において映像源LSから離れるにつれて(画面上下方向上側へ向かうにつれて)、角度θ1が次第に大きくなり、角度θ2が次第に小さくなっている。また、本実施形態では、スクリーン10の画面内において、角度θ1は、θ1>0°である。
同様に、図2及び図3では、角度θ4,θ5及び頂角θ3は、単位レンズ121の配列方向(Y方向)において一定である例を示している。
しかし、本実施形態では、単位レンズ121の配列方向において映像源LSから離れるにつれて(画面上下方向上側へ向かうにつれて)、角度θ5が次第に大きくなり、角度θ4が次第に小さくなり、頂角θ3が一定である。なお、頂角θ3は、単位レンズ121の配列方向に沿って変化していてもよい。
角度θ1,θ2、配列ピッチP等は、映像源LSからの映像光の投射角度や、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、単位レンズ121の配列方向に沿って、配列ピッチPが変化する形態としてもよい。
光学形状層12は、光透過性が高く、一般的な紫外線硬化型樹脂よりも屈折率の高い紫外線硬化型樹脂が用いられている。例えば、光学形状層12は、エポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂や、金属酸化物が添加されて高屈折率化されたウレタン系等の紫外線硬化型樹脂により形成されている。また、光学形状層12は、酸化チタン(TiO)が添加されて高屈折率化された紫外線硬化型樹脂を用いてもよい。
この光学形状層12の屈折率は、約1.56〜1.7程度のものが好ましい。
なお、光学形状層12は、紫外線硬化型樹脂に限らず、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。
低屈折率層13は、光透過性を有し、隣接する光学形状層12及び樹脂層14よりも屈折率が低い層である。
本実施形態の低屈折率層13は、単位レンズ121上(レンズ面121a及び非レンズ面121b上)に形成されており、レンズ面121a上に形成された第1低屈折率部131と、非レンズ面121b上に形成された第2低屈折率部132とを有している。
第2低屈折率部132は、映像光を反射して出光側へ向ける偏向光学部であり、第2低屈折率部132と隣接する樹脂層14との界面Kは、入射した映像光の少なくとも一部が全反射条件を満たす反射面である。
界面K及び第2低屈折率部132は、図3に示す断面(第2低屈折率部132に配列方向及びスクリーン10の厚み方向に平行な断面)において、スクリーン面に平行な面に対して角度θ2をなし、スクリーン面の法線方向(Z方向)に対して角度θ5をなす。また、レンズ面121a及び第1低屈折率部131は、図3に示す断面において、スクリーン面に平行な面に対して角度θ1をなし、スクリーン面の法線方向に対して角度θ4をなす。
この角度θ4は、低屈折率層13に隣接する層(即ち、光学形状層12、樹脂層14)の屈折率をnとするとき、θ4>1/2×arcsin(1/n)を満たすことが好ましく、θ4≧arcsin(1/n)を満たすことがさらに好ましい。本実施形態では、角度θ4は、θ4≧arcsin(1/n)を満たしている。
低屈折率層13は、単位レンズ121のレンズ面121a及び非レンズ面121bに形成された微細かつ不規則な凹凸形状に追従して形成され、かつ、樹脂層14側の面にも、この微細かつ不規則な凹凸形状が維持された状態で成膜されている。したがって、低屈折率層13は、その両面に、微細かつ不規則な凹凸形状を有している。
低屈折率層13に臨界角以上の入射角で入射する光は、この微細かつ不規則な凹凸形状により、全反射する際に拡散される。また、低屈折率層13に臨界角未満の入射角で入射する光は、一部が隣接する層との界面で反射し、凹凸形状によって拡散されるが、その多くが拡散することなく低屈折率層を透過する。
なお、低屈折率層13の微細かつ不規則な凹凸形状は、所望する光学性能等に応じてその凹凸の大きさや形状等を適宜選択してよい。
低屈折率層13は、光透過性が高く、隣接する光学形状層12及び樹脂層14よりも屈折率の低い材料により形成されている。低屈折率層13は、例えば、フッ化マグネシウム(MgF)やフッ化アルミニウム(AlF)等の金属フッ化物、酸化ケイ素(SiO)、シリコン系樹脂が好適である。低屈折率層13は、上述の材料を蒸着したり、スパッタリングしたりすることにより、形成される。
この低屈折率層13の屈折率は、約1.35〜1.45であることが、樹脂層14との界面Kで映像光を効率よく全反射させる観点から好ましい。
低屈折率層13は、その厚さが0.3μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上10μm以下であることがより好ましい。
低屈折率層13の厚さが0.3μm未満であると、界面Kでの映像光の全反射が不十分となったり、映像光が全反射する際に干渉が生じて映像が劣化したりするため、好ましくない。また、界面Kで映像光を十分に全反射させ、映像光が全反射する際に生じ得る干渉を抑制するという効果を高める観点から、低屈折率層13の厚さは1μm以上であることがより好ましい。
一方、低屈折率層13の厚さが10μmよりも大きくなると、蒸着等による低屈折率層13の形成が困難となったり、単位レンズ121の表面の微細かつ不規則な凹凸形状を埋めて平坦化し、樹脂層14側の面が平面状となってしまったりするため、好ましくない。
樹脂層14は、低屈折率層13の出光側(+Z側)に設けられた光透過性を有する層である。樹脂層14は、低屈折率層13よりも屈折率が高い。樹脂層14と第2低屈折率部132との界面Kは、入射した映像光の少なくとも一部を反射(全反射を含む)させて出光側(+Z側)の観察者O1側へ向ける。
樹脂層14は、低屈折率層13の出光側から単位レンズ121による凹凸の谷部を埋めるように形成され、光学形状層12の出光側(観察者側)の面を平坦にしている。したがって、樹脂層14の入光側(−Z側)の面は、光学形状層12の単位レンズ121の略逆型の形状が複数配列されて形成されている。
このような樹脂層14を設けることにより、低屈折率層13を保護することができ、かつ、界面Kで映像光の少なくとも一部を全反射させて(又は反射させて)出光側の観察者に映像を表示することができる。また、樹脂層14によって出光側の面を平坦化することにより、スクリーン10の光学形状層12の出光側(+Z側)の面に保護層15等を積層しやすくなり、また、出光側に支持板等を接合する場合にも接合が容易となる。
樹脂層14は、光透過性が高く、一般的な紫外線硬化型樹脂よりも屈折率の高い紫外線硬化型樹脂、例えば、前述の光学形状層12と同様の材料である、エポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂、金属酸化物が添加されて高屈折率化されたウレタン系等の紫外線硬化型樹脂、酸化チタン(TiO)が添加されて高屈折率化された紫外線硬化型樹脂等を用いて形成されている。
樹脂層14の屈折率は、約1.56〜1.7であることが、第2低屈折率部132と樹脂層14との界面Kで映像光を効率よく全反射させる観点から好ましい。また、樹脂層14の屈折率は、光学形状層12の屈折率と等しい、又は、略等しい(等しいとみなせる程度に屈折率差が小さい)ことが望ましい。
本実施形態では、樹脂層14と光学形状層12とは、同一の樹脂によって形成されている。なお、これに限らず、樹脂層14と光学形状層12とは、異なる樹脂により形成されていてもよい。
また、本実施形態では、樹脂層14は、紫外線硬化型樹脂により形成される例を挙げて説明するが、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。
図2に戻り、保護層15は、樹脂層14の出光側(+Z側)に形成された光透過性を有する層である。保護層15は、スクリーン10の出光側を保護する機能を有している。
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、光を拡散する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いない。また、本実施形態のスクリーン10では、映像光は、低屈折率層13と樹脂層14との界面で反射(全反射を含む)した際に、微細かつ不規則な凹凸形状により拡散される。
本実施形態のスクリーン10は、例えば、以下のような製造方法により製造される。
基材層11を用意し、その一方の面に、単位レンズ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成形法により光学形状層12を形成する。このとき、単位レンズ121を賦形する成形型のレンズ面121a及び非レンズ面121bを賦形する面には、微細かつ不規則な凹凸形状が形成されている。この微細かつ不規則な凹凸形状は、成形型のレンズ面121a及び非レンズ面121bを賦形する面に、表面加工を複数回行うことにより形成できる。この表面加工は、例えば、めっき加工や、エッチング加工、ブラスト加工等である。また、表面加工は、各種条件等を変更して複数回行ってもよい。
光学形状層12を、基材層11の一方の面に形成した後、レンズ面121a及び非レンズ面121bに、低屈折率層13を蒸着等により形成する。
その後、低屈折率層13の上から、単位レンズ121間の谷部を充填して平面状となるように、紫外線硬化型樹脂を塗布し、保護層15を積層して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、樹脂層14及び保護層15を一体に形成する。その後、所定の大きさに裁断する等により、スクリーン10が完成する。
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。
従来、例えば、低屈折率層13の表面に微細かつ不規則な凹凸形状を形成する方法として、レンズ面121a,非レンズ面121b上に拡散粒子等を塗布してその上から低屈折率層13を形成したり、レンズ面121a,非レンズ面121bにブラスト加工を行った後に低屈折率層13を形成したりする方法等が知られている。
しかし、このような製法では、個々のスクリーン10での拡散特性や品質等のばらつきが大きく、安定した製造が行えない。
これに対して、本実施形態では、単位レンズ121のレンズ面121a,非レンズ面121bの微細かつ不規則な凹凸形状を成形型によって賦形した後に低屈折率層13を形成する。これにより、本実施形態では、多数のスクリーン10を製造する場合にも、品質のばらつきが少なく、安定して製造できる。
図4は、第1実施形態の単位レンズ121の頂角θ3について説明する図である。図4(a)は、頂角が鋭角(0°<θ3<90°)である場合を示し、図4(b)は、頂角が90°以上(θ3≧90°)である場合を示している。
図5及び図6は、第1実施形態の単位レンズ121のレンズ面121aがスクリーン面の法線方向となす角度θ4について説明する図である。図5(a)は、θ4<1/2×arcsin(1/n)である場合を示し、図5(b)は、θ4=1/2×arcsin(1/n)である場合を示している。図6(a)は、1/2×arcsin(1/n)<θ4<arcsin(1/n)である場合を示し、図6(b)は、θ4=arcsin(1/n)である場合を示し、図6(c)は、θ4>arcsin(1/n)である場合を示している。
なお、図4〜図6では、前述の図2に相当するスクリーン10の断面の一部を拡大して示し、理解を容易にするために、低屈折率層13を簡略化し、基材層11及び保護層15を省略して示している。
ここで、前述の図3及び図4〜図6に示す、画面上下方向における映像光や外光の様子を参照しながら、頂角θ3、角度θ4等について説明する。
本実施形態の単位レンズ121に入射した映像光の画面上下方向における様子について説明する。
図3に示すように、映像源LSから投射されて入光側(−Z側)からスクリーン10に入射した映像光Laは、単位レンズ121のレンズ面121aに入射する。このとき、映像光Laのレンズ面121aへの入射角は臨界角未満であり、多くの映像光Laが第1低屈折率部131を透過する。一部の映像光は、第1低屈折率部131への入射時に反射するが、その光量は小さく、入光側に位置する観察者が映像を視認することはない。
なお、レンズ面121aへの映像光Laの入射角度は、0°又は0°近傍とすることが好ましい。レンズ面121aへの映像光Laの入射角度が0°又は0°近傍である場合、第1低屈折率部131と光学形状層12との界面(レンズ面121a)に入射して反射した映像光は、反射角度も0°又は0°近傍となり、入光側(−Z側)下方へ向かう。そのため、入光側に観察者がいた場合にもその観察者に映像光が届いて不要な映像が表示されることがない。
したがって、レンズ面121aへの映像光Laの入射角度は、0°又は0°近傍となるように、角度θ1や光学形状層12等の屈折率、映像光の入射角度を設定することが好ましい。
レンズ面121aの谷底となる点vに近い領域Bに入射し、第1低屈折率部131を透過して樹脂層14へ入射した映像光Laの少なくとも一部は、隣接する単位レンズ121の非レンズ面121bに形成された第2低屈折率部132と樹脂層14との界面Kに、臨界角以上の入射角で入射して全反射し、スクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1(図1参照)が映像を視認可能な方向に出射する。このとき、低屈折率層13の表面の微細かつ不規則な凹凸形状によって、反射(全反射を含む)した光の多くは拡散される(図3の映像光Lb参照)。
領域Bに入射して第1低屈折率部131を透過した映像光Laが、第2低屈折率部132と樹脂層14との界面Kで少なくとも一部が反射(全反射を含む)し、スクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1側へ出射するためには、界面K(即ち、非レンズ面121b及び第2低屈折率部132)がスクリーン面の法線方向に対してなす角度θ5が、0<θ5<2×(θ1)であることが好ましく、θ5がθ1に略等しい(等しいとみなせる程度の誤差を有する状態)ことがより好ましく、θ5がθ1に等しいことがさらに好ましい。
この角度θ5が0°である場合、界面Kに映像光が臨界角未満の入射角で入射し、界面Kで全反射しないため、出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1へ映像光の多くを向けることができない。
また、角度θ5が2×(θ1)以上である場合、界面Kで反射(全反射を含む)した映像光は、スクリーン10の出光側上方へ向かい、スクリーン10の出光側の正面方向に位置する観察者O1に届かない。したがって、角度θ5は、上述の範囲であることが好ましい。
また、スクリーン10の出光側に位置する観察者O1に明るい映像を表示する観点から、単位レンズ121の頂角θ3は、鋭角(0°<θ3<90°)であることが好ましい。
これは、図4(a),(b)に示すように、頂角θ3を鋭角とすることによって、頂角θ3が90°以上である場合に比べて、非レンズ面121bの面積(即ち、界面Kの面積)を大きくすることができるからである。これにより、界面Kで反射(全反射を含む)して出光側(+Z側)に位置する観察者O1側へ向かう映像光Lの光量を増加させることができ、光の利用効率の向上や、映像の明るさや明瞭さの向上等を図ることができる。
次に、出光側(+Z側)又は入光側(−Z側)からスクリーン10内に入射した太陽光や照明光等の外光の画面上下方向における様子について説明する。
図3に示すように、出光側上方からスクリーン10に入射した外光Gaは、その多くが樹脂層14と第1低屈折率部131との界面に対して、臨界角未満の入射角度で入射し、全反射することなく第1低屈折率部131を透過してスクリーン10の入光側(−Z側)下方へ向かう。
外光Gaの一部は、第1低屈折率部131に入射する際に樹脂層14と第1低屈折率部131との界面で反射する。しかし、その反射光は、光量が少なく、スクリーン10の出光側上方へ向かうので、出光側の正面方向に位置する観察者O1届くことはなく、外光Ga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。
また、図4に示すように、入光側上方からスクリーン10に入射した外光Gbは、第2低屈折率部132と光学形状層12との界面(非レンズ面121b)に対して、臨界角未満の入射角で入射して第2低屈折率部132を透過し、樹脂層14と第1低屈折率部131との界面に入射することなくスクリーン10の下方側へ向かう。
また、入光側上方からスクリーン10に入射した外光のうち、一部の外光Gcは、第1低屈折率部131と光学形状層12との界面(レンズ面121a)に入射して反射(全反射を含む)した後、第2低屈折率部132を透過し、スクリーン10の出光側下方へ向う。外光Gcの一部は、第2低屈折率部132と光学形状層12との界面(非レンズ面121b)に小さい入射角度で入射するので、その多くが第2低屈折率部132を透過する。
ここで、第1低屈折率部131(レンズ面121a)の角度によっては、入光側上方からスクリーン10に入射する外光Gbが、第2低屈折率部132を透過した後に、樹脂層14と第1低屈折率部131との界面に入射して反射(全反射を含む)して、出光側に出射する場合がある。このような外光が観察者O1側に届いた場合には、映像のコントラスト低下を招き、好ましくない。
そこで、前述のように、第1低屈折率部131(レンズ面121a)がスクリーン面の法線方向となす角度θ4は、第1低屈折率部131に隣接する樹脂層14、光学形状層12の屈折率をnとするとき、θ4>1/2×arcsin(1/n)を満たすことが好ましく、θ4≧arcsin(1/n)を満たすことがさらに好ましい。
図5(a)に示すように、角度θ4<1/2×arcsin(1/n)である場合、入光側からスクリーン10に入射した外光Gは、第2低屈折率部132を透過した後、樹脂層14と第1低屈折率部131との界面で反射(全反射を含む)し、スクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向又は正面方向に対して小さな角度をなす方向に向かうため、出光側に位置する観察者O1(図1参照)に到達する。しかも、角度θ4<1/2×arcsin(1/n)である場合、このように入光側上方からスクリーン10に入射し、出光側の観察者O1に届く外光の光量も多い。
図5(b)に示すように、角度θ4=1/2×arcsin(1/n)である場合、この角度θ4は、入光側からスクリーン10に入射した外光Gが、樹脂層14と第1低屈折率部131との界面で反射(全反射を含む)して、出光側の正面方向に位置する観察者O1に届く境界値である。
したがって、角度θ4は、θ4>1/2×arcsin(1/n)であることが、外光による映像のコントラスト低下を抑制する観点から好ましい。
また、図6(a)に示すように、角度θ4が、1/2×arcsin(1/n)<θ4<arcsin(1/n)である場合、入光側(−Z側)上方から大きな入射角度でスクリーン10に入射した外光Gの一部が、第2低屈折率部132を透過して第1低屈折率部131と樹脂層14との界面で反射(全反射を含む)して、スクリーン10の出光側(+Z側)の下方へ出射する。
図6(b)に示すように、角度θ4=arcsin(1/n)である場合、この角度θ4は、入光側上方から大きな入射角度でスクリーン10に入射した外光Gが、第2低屈折率部132を透過し、樹脂層14と第1低屈折率部131との界面に入射する境界値である。このとき、第2低屈折率部132を透過した外光が図6(b)に示すスクリーン10の断面においてスクリーン面の法線方向となす角度の最大値は、角度θ4である。
図6(c)に示すように、角度θ4が、θ4>arcsin(1/n)である場合、入光側上方から大きな入射角度で入射して第2低屈折率部132を透過した外光Gは、第2低屈折率部132を透過した後、第1低屈折率部131と樹脂層14との界面に入射せず、スクリーン10の出光側下方へ向かう。また、このとき、一部の外光Gは、光学形状層12と第1低屈折率部131との界面で反射等し、第2低屈折率部132を透過してスクリーン10の出光側下方へ向かう。
したがって、角度θ4は、θ4≧arcsin(1/n)であることが、外光による映像のコントラスト低下を低減する観点から、さらに好ましい。
本実施形態のスクリーン10は、角度θ4が、θ4≧arcsin(1/n)を満たしている。したがって、出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1に、入光側上方からスクリーン10に入射した外光が届くことはなく、外光による映像のコントラスト低下を抑制できる。
図7は、第1実施形態のスクリーン10の画面左右方向における入射角度φ1と1/5角θb、1/2角θaについて説明する図である。図7(a)は、スクリーン10を鉛直方向上側(+Y側)から見た様子を示し、図7(b)は、界面Kで反射(全反射を含む)して出光した光の画面左右方向における1/5角θb、1/2角θaを説明する図である。
前述のように、スクリーン10では、画面上下方向については、界面Kで映像光を反射(全反射を含む)させて出光側正面方向へ向けている。また、画面左右方向については、映像光は、微細かつ不規則な凹凸形状を有す界面Kで反射(全反射を含む)する際に、画面左右方向にも拡散される。
ここで、スクリーン10の画面左右方向の両端部の点Cにおいて、映像光Lcが画面左右方向における入射角度φ1で入射する。界面Kは、画面左右方向を長手方向とし画面上下方向に複数配列されている。そのため、仮に、界面Kが表面に微細かつ不規則な凹凸形状を有していない場合、界面Kでの反射(全反射を含む)では、画面左右方向における偏向作用が得られにくく、図7(a)に示すように、映像光Ldのように、画面左右方向において、正面方向に対して、スクリーン10の外側へ略角度φ1をなす方向へ出射してしまう。
これにより、スクリーン10の出光側(+Z側)正面方向に位置する観察者O1がスクリーン10に表示される映像を観察した場合、画面の左右方向両端部の映像が暗くなる輝度ムラを有する映像が観察され、映像の明るさの面内均一性が低下してしまう。
本実施形態では、前述のように、界面Kが微細かつ不規則な凹凸形状を有し、界面Kで反射(全反射を含む)する映像光は、画面上下方向にも画面左右方向にも拡散される。
図7(b)には、スクリーン10の画面中央となる点Aに、画面左右方向における入射角度が0°で入射し、界面Kで反射(全反射を含む)して拡散してスクリーン10から出光側へ出射した出射光の画面左右方向における輝度分布を示している。この図7(b)に示す輝度分布曲線において、ピーク輝度(最大輝度)となる出射角度Dから、輝度がピーク輝度の1/5、1/2となる出射角度までの角度変化量(α3及びα4、α1及びα2)の絶対値の平均値をそれぞれ1/5角θb、1/2角θaとする。即ち、1/5角θb=1/2×(|α3|+|α4|)であり、1/2角θa=1/2×(|α1|+|α2|)である。
このとき、画面の左右方向両端部の映像が暗くなる輝度ムラを低減し、映像の明るさの面内均一性を向上させる観点から、φ1<θbを満たすことが好ましく、φ1<θaを満たすことがさらに好ましい。
φ1<θbを満たすことにより、画面左右方向両端側において、界面Kで反射(全反射を含む)して拡散される映像光(例えば、図7(a)に示す映像光Ld)のうち、画面左右方向において正面方向又は正面方向近傍へ向かう光量を増やすことができる。これにより、スクリーン10の映像の明るさの面内均一性を向上させることができる。また、φ1<θaを満たすことにより、上記の効果をさらに高めることがでる。
本実施形態のスクリーン10は、φ1<θbを満たし、さらに、φ1<θaを満たしている。
このような界面Kでの反射(全反射を含む)における拡散作用の大きさに関しては、界面Kの表面の微細かつ不規則な凹凸形状の大きさ等を制御することにより、適宜実現可能である。
図8は、第1実施形態のスクリーン10での映像光及び外光の様子を示す図である。図8では、スクリーン10の前述の図2に示す断面に相当する断面を示している。また、図8では、理解を容易にするために、スクリーン10内の基材層11と光学形状層12との界面や樹脂層14と保護層15との界面には屈折率差はないものとして示している。なお、光学形状層12と低屈折率層13との界面、低屈折率層13と樹脂層14との界面には屈折率差はあるものとする。
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に入光側(−Z側)から入射した映像光L1のうち、一部の映像光L2は、スクリーン10の入光面10aで反射して上方へ向かう。この映像光L2は、スクリーン10の入光側(映像源側)の正面方向に位置する観察者O2には届かない。
また、映像光L1のうち、一部の映像光L3は、単位レンズ121のレンズ面121aの領域B(図3参照)に入射し、第1低屈折率部131を透過して、第2低屈折率部132と樹脂層14との界面Kへ臨界角以上の角度で入射し、反射(全反射を含む)してスクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1側へ向けて出射する。
この映像光L3は、界面K(低屈折率層13の表面)の微細かつ不規則な凹凸形状により拡散されており、スクリーン10の出光側の正面方向に位置する観察者O1に、画面上下方向及び画面左右方向に良好な視野角を有する映像を表示できる。しかも、本実施形態のスクリーン10は、画面左右方向における入射角度φ1が、画面左右方向における1/5角θb、1/2角θbに対して、φ1<θbを満たし、φ1<θaを満たすので、画面左右方向の両端側の映像の明るさの低下を抑制し、映像の明るさの面内均一性を高めることができる。
映像光L3が第1低屈折率部131に入射する際に一部の映像光が反射するが、その光量は小さいので、入光側に位置している観察者O2が映像を視認することはない。また、第1低屈折率部131(レンズ面121a)に対して映像光L3が入射角度0°又は0°近傍で入射した場合には、その反射光は、反射角度も0°又は0°近傍となり、入光側下方の映像源LS側へ向かうので、観察者O2には届かず、観察者O2が映像を視認することはない。
スクリーン10に入射した映像光のうち、一部の映像光L4は、レンズ面121aに臨界角未満で入射して第1低屈折率部131を透過し、出光側からスクリーン10の上方へ出射する。この映像光L4は、出光側のスクリーン10の正面方向に位置する観察者O1には届かない。
本実施形態では、頂角θ3が鋭角であり、前述のように、単位レンズの頂角が90°以上である場合に比べて、界面K(非レンズ面121b)の面積を広くすることができる。したがって、このような映像光L4を低減し、観察者O1に届く映像光L3を増大させることができ、観察者O1に明るく明瞭な映像を表示できる。
なお、本実施形態では、映像光がスクリーン10の下方から投射され、かつ、非レンズ面121bの角度θ2(図2,図3等参照)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1低屈折率部131を透過することなく第2低屈折率部132に直接入射することはない。
次に、入光側(−Z側)又は出光側(+Z側)の上方からスクリーン10に入射する映像光以外の太陽光や照明光等の外界からの光(以下、外光という)について説明する。
図8に示すように、スクリーン10に入光側上方から入射する外光G1のうち、一部の外光G2は、スクリーン10の入光面10aで反射してスクリーン10の下方へ向かい、観察者O2には届かない。
また、外光G1のうち、スクリーン10に入射した一部の外光G3は、非レンズ面121bに臨界角以上の小さな入射角度で入射して第2低屈折率部132を透過する。本実施形態のスクリーン10は、角度θ4≧arcsin(1/n)を満たしており、第2低屈折率部132を透過した外光G3は、第1低屈折率部131と樹脂層14との界面に入射することなく、スクリーン10の出光側下方へ向かい、一部が出光面10bから出光側下方へ出射したり、一部が出光面10bで反射してスクリーン10内部下方へ進み、次第に減衰したりする。
また、スクリーン10の入光側上方からスクリーン10に入射する一部の外光G4は、その一部が、前述の外光G2と同様に、入光面10aで反射してスクリーン10の入光側下方へ向かう。また、外光G4の一部は、第1低屈折率部131と光学形状層12との界面(レンズ面121a)に入射して反射(全反射を含む)し、スクリーン10の出光側下方へ向かう。
そして、外光G4は、一部が出光面10bで全反射してスクリーン10内部下方へ進んで次第に減衰したり、一部が出光面10bから出光側下方へ出射したりする。
また、スクリーン10に出光側から入射する外光G5のうち、一部の外光G6は、スクリーン10の出光面10bで反射してスクリーン10の下方へ向かい、観察者O1には届かない。
外光G5のうち、スクリーン10に入射した外光G7は、樹脂層14と第1低屈折率部131との界面に臨界角未満の入射角度で入射して、第1低屈折率部131を透過し、スクリーン10の入光側下方へ向かう。この外光G7は、スクリーン10の入光側下方へ出射したり、スクリーン10の入光面10aで全反射してスクリーン10内部下方へ進み、次第に減衰したりする。
したがって、スクリーン10に入光側、出光側上方から入射する外光は、いずれも観察者O1,O2には到達しないので、太陽光や照明光等の外光による映像のコントラスト低下を抑制できる。
また、スクリーン10は、光を拡散する拡散粒子等を含有する光拡散層を備えていないので、スクリーン面に小さい入射角度で入射してこのスクリーン10を透過する外光G8,G9は、拡散されない。したがって、入光側(−Z側)及び出光側(+Z側)から、観察者O2,O1が、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。
ここで、従来の透過型スクリーンでは、映像源側が透けて見えないようにスクリーンの透明性が非常に低く設計されており、スクリーンの向こう側の景色を見ることができない。また、従来の透過型スクリーンは、十分な視野角を有する映像を提供するために、光を拡散する拡散粒子を含有する光拡散層等を備えている場合が多く、他の層の透明性を向上させたとしても、光拡散層の拡散粒子によって外光も拡散されるため、スクリーンの向こう側の景色がぼやけたり、白くにじんだりして観察されたりするという問題がある。
しかし、本実施形態のスクリーン10は、低屈折率層13の表面に微細かつ不規則な凹凸形状が形成されている以外は拡散作用を有しておらず、映像光は、低屈折率層13と樹脂層14との界面Kで反射(全反射を含む)した場合のみ拡散される。また、本実施形態のスクリーン10では、透過光は拡散されない。
したがって、本実施形態によれば、スクリーン10は、良好な視野角及び明るさや解像度を有する映像を出光側(+Z側)の観察者O1に表示でき、かつ、映像光を投射しない状態等において、スクリーン10の向こう側(−Z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O1に良好に視認され、高い透明性を実現できる。
また、本実施形態によれば、スクリーン10は、画面左右方向において、φ1<θbを満たすので、画面左右方向での映像の明るさの低下を抑制でき、輝度ムラを低減して、映像の明るさの面内均一性を高めることができる。しかも、本実施形態によれば、スクリーン10は、画面左右方向において、φ1<θaを満たすので、上記効果をさらに高めることができる。
また、本実施形態によれば、スクリーン10は、頂角θ3が鋭角であるので、入射する映像光の少なくとも一部が全反射条件を満たす反射面である界面Kの面積を大きくでき、出光側の観察者O1側へ向かう光量を増大でき、明るく良好な映像を表示できる。
また、本実施形態によれば、スクリーン10は、θ4≧arcsin(1/n)を満たしているので、上方からの外光による映像のコントラスト低下を効果的に抑制できる。
また、本実施形態によれば、スクリーン10は、透過光を拡散せず、高い透明性を有しているので、映像光を投射しない状態等において、スクリーン10の入光側(−Z側)にいる観察者O2にもスクリーン10の向こう側(+Z側)の景色が良好に視認される。
また、本実施形態によれば、スクリーン10は、透過光を拡散せず、高い透明性を有しているので、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O1,O2が、スクリーン10を通してスクリーン10の向こう側(入光側、出光側)の景色を一部視認することが可能である。
また、本実施形態によれば、単位レンズ121の角度θ1が、θ1>0°であり、0°となる領域がスクリーン10の表示領域内に存在しないので、スクリーン10の表示領域外であって画面上下方向下側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。
以上のことから、本実施形態によれば、スクリーン10は高い透明性を有し、かつ、明るくコントラストも良好な映像を表示できるスクリーン10及び映像表示装置1とすることができる。
(第2実施形態)
図9は、第2実施形態のスクリーン20を説明する図である。図9(a)は、画面中央となる点Aを通り、画面上下方向及び厚み方向に平行なスクリーン20の断面の一部を示している。この図9(a)に示すスクリーン20の断面は、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。図9(b)は、画面中央となる点Aを通り、画面左右方向及び厚み方向に平行なスクリーン20の断面の一部を示している。
第2実施形態のスクリーン20は、第2基材層26、第2光学形状層27、第2低屈折率層28、第2樹脂層29を備えている点が第1実施形態のスクリーン10とは異なる。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、入光面20a、出光面20bを有し、入光側(−Z側)から順に、基材層11、光学形状層12、低屈折率層13、樹脂層14、第2基材層26、第2光学形状層27、第2低屈折率層28、第2樹脂層29、保護層15を備えている。このスクリーン20は、第1実施形態に示す映像表示装置1に適用可能である。
第2基材層26は、樹脂層14の出光側(+Z側)に積層された光透過性を有する層である。第2基材層26は、第2光学形状層27を形成するための基材(ベース)となる層であり、前述の基材層11と同様の材料により形成することができる。
第2光学形状層27は、第2基材層26の出光側の面に一体に積層されて形成された光透過性を有する層である。第2光学形状層27は、出光側の面に、三角柱状の単位プリズム271が複数配置されている。
第2光学形状層27は、光学形状層12と同様の材料により形成することができる。また、その屈折率は、光学形状層12と同様に、1.5〜1.7程度である。
単位プリズム271は、長手方向を画面上下方向(Y方向)とし、画面左右方向(X方向)に所定の間隔で複数配列されている。即ち、スクリーン20の厚み方向(Z方向)から見て、単位プリズム271の長手方向及び配列方向は、単位レンズ121の長手方向及び配列方向と直交している。
単位プリズム271は、図6(b)に示すように、その断面が頂角θ6である二等辺三角形形状であり、幅(入光側の幅)がW1、高さがh2、配列ピッチがP2である。単位プリズム271の配列ピッチP2は、幅W1よりも大きく、図6(b)に示すように、単位プリズム271間には、幅W2である平面部272が形成されている。
複数の単位プリズム271は、その頂角θ6が画面左右方向において一定であるが、高h2については、画面左右方向中央での高さh2が一番小さく、画面左右方向両端側へ向かうにつれて連続的に又は段階的に高さh2が大きくなっている。なお、これに限らず、複数の単位プリズム271は、画面左右方向において高さh2が一定であってもよい。
第2光学形状層27の出光側には、第2低屈折率層28が等厚で形成されている。この第2低屈折率層28は、隣接する第2光学形状層27及び第2樹脂層29よりも屈折率が小さく、光透過性を有する層である。
単位プリズム271の斜面271a、271b上に形成された第2低屈折率層28は、映像光を反射させてその向きを変える第2偏光光学部である。第2低屈折率層28と単位プリズム271との界面(斜面271a、271b)、単位プリズム271の斜面271a、271b上に形成された第2低屈折率層28と第2樹脂層29との界面は、入射する映像光の少なくとも一部が全反射条件を満たす反射面となる。
第2低屈折率層28は、前述の低屈折率層13の材料として挙げられた材料と同様の材料により形成できる。また、第2低屈折率層28の屈折率は、約1.35〜1.45であることが、上述の各界面で映像光を効率よく全反射させる観点から好ましい。
第2低屈折率層28は、その厚さが0.3μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上10μm以下であることがより好ましい。
第2低屈折率層28の厚さが0.3μm未満以下であると、第2低屈折率層28と第2光学形状層27との界面や、第2低屈折率層28と第2樹脂層29との界面での映像光の全反射が不十分となったり、映像光が全反射する際に干渉が生じて映像が劣化したりするため、好ましくない。また、界面Kで映像光を十分に全反射させ、映像光が全反射する際に生じ得る干渉を抑制するという効果を高める観点から、第2低屈折率層28の厚さは1μm以上であることがより好ましい。
一方、第2低屈折率層28の厚さが10μmよりも大きくなると、蒸着等による第2低屈折率層23の形成が困難となるため、好ましくない。
第2樹脂層29は、第2低屈折率層28の出光側(+Z側)に設けられた層であり、単位プリズム271による凹凸を埋め、出光側の面を平面状とする。
第2樹脂層29は、光透過性が高く、一般的な紫外線硬化型樹脂よりも屈折率の高い紫外線硬化型樹脂、例えば、前述の光学形状層12や樹脂層14の材料として挙げられたものと同様の材料により形成される。
第2樹脂層29の屈折率は、第2光学形状層27の屈折率と等しい、又は、略等しい(等しいとみなせる程度に屈折率差が小さい)ことが望ましく、約1.56〜1.7であることが好ましい。
本実施形態では、第2樹脂層29と第2光学形状層27とは、同一の樹脂によって形成されている。なお、これに限らず、第2樹脂層29と第2光学形状層27とは、異なる樹脂により形成されていてもよい。
また、本実施形態では、第2樹脂層29は、紫外線硬化型樹脂により形成される例を挙げて説明するが、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。
図10は、第2光学形状層27、第2低屈折率層28、第2樹脂層29での映像光の様子を示す図である。図10では、図9(b)に示すスクリーン20の断面の一部をさらに拡大し、理解を容易にするために、第2光学形状層27、第2低屈折率層28、第2樹脂層29のみを示している。
前述のように、界面Kでの反射により、映像光は、主に画面上下方向における偏向作用を受けたのち、第2基材層26を透過して第2光学形状層27へ入射する。
画面左右方向の中央部等、画面左右方向における入射角度が小さい領域では、単位プリズム271に入射した映像光Leは、第2低屈折率層28との界面(斜面271a,271b)に臨界角以上の入射角度で入射して反射(全反射を含む)し、対向する界面から第2低屈折率層28に入射し、第2樹脂層29及び保護層15を透過して出射する。これにより、画面中央部では、一部の映像光が画面左右方向に拡散される。
また、画面左右方向の中央部等、画面左右方向における入射角度が小さい領域で、平面部272に入射した映像光Lfは、第2低屈折率層28に入射して、第2樹脂層29及び保護層15を透過して、正面方向や画面左右方向において正面方向となす角度が小さい方向へ出射する。
次に、画面左右方向の両端側等、画面左右方向における入射角度が大きい領域で、単位プリズム271に入射した映像光Lgは、第2低屈折率層28との界面に臨界角より小さい角度で入射し、第2低屈折率層28、第2樹脂層29及び保護層15を透過して、画面左右方向において正面方向となす角度が大きい方向(図10では画面外側)へ出射する。
また、画面左右方向の両端側等、画面左右方向における入射角度が大きい領域で、単位プリズム271に入射し、第2低屈折率層28との界面に臨界角以上で入射した映像光Lhは、反射(全反射を含む)して対向する界面へ臨界角未満の入射角度で入射し、第2低屈折率層28、第2樹脂層29及び保護層15を透過して、画面左右方向において正面方向となす角度が大きい方向(図10では画面中央側)へ出射する。
また、画面左右方向の中央部等、画面左右方向における入射角度が大きい領域で、平面部272に入射した映像光Liは、平面部272に臨界角未満で入射して第2低屈折率層28を透過して第2樹脂層29に入射し、第2樹脂層29と第2低屈折率層28との界面で反射(全反射を含む)して、第2樹脂層29及び保護層15を透過して、正面方向や画面左右方向において正面方向となす角度が小さい方向(特に画面中央側)へ出射する。
このような映像光Liにより、画面左右方向の両端側において、画面外側へ向けて出射する光量を抑制することができる。
よって、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、透明性が高く、映像の明るさの面内均一性の高いスクリーン20、映像表示装置1を提供できる。
また、本実施形態によれば、上述のような第2光学形状層27、第2低屈折率層28、第2樹脂層29を備えているので、スクリーン20、映像表示装置1の映像の明るさの面内均一性について、さらに向上させることができる。
なお、第2実施形態において、スクリーン20は、例えば、第2基材層26と樹脂層14との間に接合層等を設けて、この接合層により一体に接合される形態としてもよい。また、スクリーン20は、例えば、第2基材層26を備えず、樹脂層14の出光側に単位プリズム271が形成される形態としてもよい。
また、本実施形態において、スクリーン20は、第2樹脂層29を備えず、第2低屈折率層28が、単位プリズム271の高さh2よりも十分に厚く形成されて、第2低屈折率層28の出光側の面を平面状とし、その出光側に保護層15が形成される形態としてもよい。
また、本実施形態において、第2光学形状層27、第2低屈折率層28、第2樹脂層29は、光学形状層12、低屈折率層13、樹脂層14よりも入光側(−Z側)に位置していてもよい。
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態の映像表示装置2を示す図である。図11では、映像表示装置2を側面から見た様子を示している。
図12は、第3実施形態のスクリーン30を説明する図である。図12では、スクリーン30は、画面中央となる点Aを通り、画面上下方向及び厚み方向に平行な断面の一部を拡大して示している。この図12に示すスクリーン30の断面は、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3実施形態の映像表示装置2は、映像源LSと反射型のスクリーン30とを備えている。映像表示装置2は、このような反射型のスクリーン30を備えている点が第1実施形態の映像表示装置1とは異なる。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。
また、図11、図12及び後述する図13では、スクリーン30の厚み方向において、映像源側が−Z方向であり、背面側が+Z方向である。また、本実施形態では、映像源側(−Z側)の正面方向に位置する観察者O3から見て、画面左右方向左側が+X方向であり、画面上下方向上側が+Y方向であるとする。
第3実施形態のスクリーン30は、入光面30a、出光面30bを有し、厚み方向において、入光側から順に、基材層11、光学形状層32、反射層33、樹脂層34、保護層15を備えている。
光学形状層32は、その背面側(+Z側)の面に、画面左右方向を長手方向とする単位レンズ321が画面上下方向に複数配列されており、リニアフレネルレンズ形状が形成されている。単位レンズ321は、レンズ面321aと非レンズ面321bとを有し、レンズ面321a及び非レンズ面321bは、微細かつ不規則な凹凸形状を有している。
樹脂層34は、光学形状層32及び反射層33の背面側に位置し、単位レンズ321による凹凸の谷部を充填し、背面側の面を平坦化している層である。
本実施形態の光学形状層32及び樹脂層34は、その形状が、第1実施形態の光学形状層12及び樹脂層14と略同様である。
また、本実施形態の光学形状層32及び樹脂層34は、光透過性の高い紫外線硬化型樹脂や、電子線硬化型樹脂等を含む電離放射線硬化型樹脂により形成されており、その屈折率に特に限定はない。なお、本実施形態では、光学形状層32及び樹脂層34は、同じ紫外線硬化型樹脂によって形成され、屈折率も同じである例を示すが、これに限るものではない。
反射層33は、単位レンズ321上(レンズ面321a及び非レンズ面321b上)に形成されている。反射層33は、入射した光の一部を反射し、入射したその他の光を透過する半透過型の反射層、いわゆるハーフミラーである。
前述のように、レンズ面321a及び非レンズ面321bには、微細かつ規則な凹凸形状が形成されており、反射層33は、この凹凸形状に追従して形成され、この凹凸形状を維持して成膜されている。したがって、反射層33の光学形状層32側の面と樹脂層34側の面とは、微細かつ不規則な凹凸形状を有するマット面(粗面)となっている。
この反射層33は、入射した光の一部をその表面の微細かつ不規則な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。
反射層33の反射率及び透過率は、所望する光学性能に合わせて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、太陽光等の外光)を良好に透過させる観点から、透過率が約40〜90%、反射率が約5〜45%であることが望ましい。なお、この反射率は、スクリーン10全体での反射率から、スクリーン10の表裏面での反射率を除いた反射率であり、実質的に反射層33単体での反射率に相当するものである。
このような反射層33は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等を蒸着する、又は、スパッタリングする等して形成される。本実施形態の反射層33は、アルミニウムを蒸着することにより形成される。また、反射層33は、誘電体多層膜を蒸着することにより形成してもよい。
本実施形態では、反射層33は、アルミニウムを蒸着して形成されている。
本実施形態のような反射型のスクリーン30においても、画面左右方向の両端側において、画面左右方向における入射角度φ1と反射光の画面左右方向における1/5角θbとは、φ1<θbを満たすことが、画面左右方向両端側での映像の明るさ低減を抑制し、輝度ムラを低減して、画面左右方向における映像の明るさの面内均一性向上を図る観点から好ましい。また、本実施形態のスクリーン30においても、上記観点から、画面左右方向における入射角度φ1と反射光の画面左右方向における1/2角θaとは、φ1<θaを満たすことがより好ましい。
本実施形態のスクリーン30では、画面左右方向において、入射角度φ1が、反射光の画面左右方向における1/5角θb、1/2角θaに対して、φ1<θb、φ1<θaを満たしている。
図13は、第3実施形態のスクリーン30での映像光及び外光の様子を示す図である。図13では、画面中央となる点Aを通り単位レンズ321の配列方向(Y方向)及びスクリーンの厚み方向(Z方向)に平行な断面での断面の一部を拡大して示している。また、図13では、理解を容易にするために、スクリーン30内の各層の界面における屈折率差はないものとして示している。
スクリーン30の下方に位置する映像源LSから投射され、スクリーン30に入射する映像光L11のうち、一部の映像光L12は、スクリーン30の表面等で反射し、スクリーン30上方へ向かうので、観察者O3の映像の視認の妨げにはならない。
また、映像光L11のうち、スクリーンに入射した一部の映像光L13は、その単位レンズ321のレンズ面321aに入射し、反射層33によって拡散反射され、観察者O3側へ出射する。これにより、観察者O3は、明るく良好な視野角の映像を視認できる。
また、レンズ面321aに入射した映像光のうち反射しなかった他の映像光L14は、反射層33を透過し、スクリーン30の背面側(−Z側)から出射する。このとき、映像光L14は、スクリーン30の上方へと出射し、スクリーン30の背面側の正面方向に位置する観察者O4には到達しない。
なお、本実施形態では、映像源LSがスクリーン30よりも下方に位置し、映像光L11がスクリーン30の下方から投射され、かつ、非レンズ面321bの角度θ2(図12参照)がスクリーン30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、映像光が非レンズ面321bに直接入射することはなく、非レンズ面321bは、映像光の反射には、ほとんど影響しない。
次に、背面側(−Z側)又は映像源側(+Z側)からスクリーン30に入射する映像光以外の太陽光等の外光について説明する。
図13に示すように、スクリーン30に上方から入射する外光G11,G15のうち、一部の外光G12,G16は、スクリーン30の表面で反射し、スクリーン下方側へ向かう。また、外光G11,G15のうち、スクリーン30内に入射した一部の外光G13,G17は、反射層33で反射する。そして、外光G13の一部は、スクリーン30の映像源側(−Z側)の表面で反射してスクリーン30内下方へ向かい、一部は、スクリーン30から映像源側下方へ出射し、一部は、スクリーン30内下方側へ向かい、減衰する。また、外光G17は、反射層33で反射し、背面側(+Z側)のスクリーンの上方側へ出射する。
また、反射層33で反射しなかった他の外光G14,G18は、反射層33を透過して、それぞれ背面側、映像源側の下方へ出射する。このとき、映像源側へ出射する外光G12,G13,G18は、観察者O3には到達しないので、外光による映像のコントラスト低下を抑制できる。
また、スクリーン30に入射した外光の一部は、スクリーン30の映像源側及び背面側の表面で全反射して、スクリーン内部下方側へ向かう等して、減衰する。
また、スクリーン30へ小さな入射角度で入射する他の外光G19,G20は、反射層33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30は、光を拡散する作用を有する拡散粒子等を含有する光拡散層等を含有していないので、このスクリーン30を透過する外光G19,G20は、拡散されない。したがって、スクリーン30を通して、スクリーン30の向こう側の景色を観察した場合に、スクリーン30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。
従来の光を拡散する拡散粒子を含有する光拡散層を備えた半透過型の反射スクリーンでは、映像光は、反射層での反射前後の2回拡散されるので、良好な視野角が得られる一方で映像の解像度が低下するという問題がある。また、拡散粒子によって外光も拡散されるため、スクリーンの向こう側の景色がぼやけたり、白くにじんだりして観察され、透明性が低下する。
しかし、本実施形態のスクリーン30では、上述のような光拡散層を備えておらず、反射層33で反射する光のみが拡散され、透過する光は拡散されない。したがって、本実施形態のスクリーン30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30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O3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30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O3が、スクリーン30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、本実施形態のスクリーン30では、背面側に位置する観察者O4は、映像光の投射の有無に関わらず、スクリーン30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。
また、本実施形態のスクリーン30では、画面左右方向において、入射角度φ1が、反射光の画面左右方向における1/5角θb、1/2角θaに対して、φ1<θb、φ1<θaを満たしているので、映像の明るさの面内均一性を向上させることができる。
(変形形態)
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)第1実施形態及び第2実施形態において、低屈折率層13は、非レンズ面121bの少なくとも一部にのみ形成され、レンズ面121aに形成されない形態としてもよい。
この場合、低屈折率層13は、前述の金属フッ化物等の箔を転写したり、金属フッ化物等の薄膜を含有した塗料を塗布したりして形成してもよいし、誘電多層膜を用いて形成してもよい。低屈折率層13の材料として誘電体多層膜を用いる場合には、第2低屈折率部132を第1低屈折率部131よりも厚くする等、膜厚の調整が重要である。
また、第3実施形態において、反射層33は、レンズ面121aの少なくとも一部にのみ形成され、非レンズ面121bに形成されない形態としてもよい。
また、第2実施形態において、第2低屈折率層28は、単位プリズム271の斜面271a,271bにのみ形成され、平面部272には形成されない形態としてもよい。
上述のような形態とすることにより、スクリーンの透明性をさらに向上させることができる。
(2)各実施形態において、スクリーン10,20,30の表面に、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10,20,30の表面に、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10,20,30の使用環境や使用目的等に応じて、その表面に、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。
このとき、保護層15や基材層11の表面にハードコート機能、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し、保護層15や基材層11にこれらの機能を付与してもよい。また、主たる観察者が位置する側の面(第1実施形態及び第2実施形態では出光側の面、第3実施形態では映像源側の面)にタッチパネル層等を設けてもよい。
(3)第1実施形態及び第2実施形態において、低屈折率層13よりも出光側(+Z側)に、光を透過するが、黒や灰色等の暗色系の着色材等で着色され、光吸収性を有する光吸収層を備える形態とし、映像の黒輝度の低減や映像源側からの外光吸収を図り、映像のコントラスト向上を図ってもよい。
また、第1実施形態及び第2実施形態において、低屈折率層13よりも入光側(−Z側)に、上述のような光吸収層を設けて、背面側から入射する外光を吸収し、映像のコントラスト向上を図ってもよい。
同様に、第3実施形態において、反射層33よりも映像源側(−Z側)又は背面側(+Z側)に、上述のような光吸収層を備える形態とし、映像のコントラスト向上を図ってもよい。
なお、上述の光吸収層は、着色材を含有せず、透明な層であって光吸収作用を有する層としてもよい。
(4)各実施形態において、映像源LSは、スクリーン面の法線方向から見たとき、スクリーン10,20,30の画面左右方向の中央であって画面外下方に位置する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、スクリーン10,20,30の斜め下側等に配置され、スクリーン10,20,30に対して画面左右方向において斜め方向から映像光を投射する形態としてもよい。
この場合、単位レンズ121,321の配列方向、単位プリズム271の配列方向は、映像源LSの位置に合わせて傾けた形態とする。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。
また、各実施形態において、スクリーン上方からの外光の影響が小さい環境下では、映像源LSは、スクリーン面の法線方向から見たとき、スクリーン10,20,30の画面左右方向の中央であって画面外上方に位置する形態としてもよい。
(5)各実施形態において、レンズ面121a,321a及び非レンズ面121b,321bは、例えば、曲面と平面とが組み合わされた形態としてもよいし、折れ面状としてもよい。
また、各実施形態において、単位レンズ121,321は、3つ以上の複数の面によって形成される多角柱形状としてもよい。
(6)各実施形態において、スクリーン10,20,30は、光学形状層12,32及び樹脂層14,34等が十分な厚みや剛性等を有している場合には、基材層11及び保護層15を備えない形態としてもよいし、どちらか一方を備えない形態としてもよい。
また、各実施形態において、スクリーン10,20,30は、基材層11及び保護層15の少なくとも一方を、十分な剛性を有する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。
(7)各実施形態において、映像源LSは、例えば、P波の偏光成分を有する映像光を投射する映像源としてもよい。
映像源LSは、映像光が入射角度φaでスクリーン10,20,30へ投射されるように位置及び角度が設定されている。このとき、入射角度φa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度(ブリュースター角)をφb(°)とした場合、(φb−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度φbが60°である場合、映像光の入射角度φa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10,20,30への入射角度φaが大きい場合にも、スクリーン10,20,30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10,20,30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φb(ブリュースター角)は、映像光が投射されるスクリーン10,20,30の表面(入光面)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としては、TAC製のシート状の部材が好適である。
(8)各実施形態において、映像表示装置1,2は、店舗等のショーウィンドウに配置される例を示したが、これに限らず、例えば、室内用のパーテーションや、展示会等における映像表示等にも適用できる。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
1,2 映像表示装置
10,20,30 スクリーン
11 基材層
12,32 光学形状層
121,321 単位レンズ
121a,321a レンズ面
121b,321b 非レンズ面
13 低屈折率層
14,34 樹脂層
15 保護層
26 第2基材層
27 第2光学形状層
271 単位プリズム
28 第2低屈折率層
29 第2樹脂層
33 反射層
LS 映像源

Claims (14)

  1. 透明性を有し、投射された映像光の少なくとも一部を透過又は反射して映像を表示するスクリーンであって、
    該スクリーンの一方の面であり、映像光が入射する第1の面と、
    該スクリーンの他方の面であり、前記第1の面に対向し、前記第1の面に平行な第2の面と、
    該スクリーンの厚み方向において、前記第1の面と前記第2の面との間に位置し、スクリーン面に沿って一方向に延在し、延在方向に交差する方向に複数配列され、前記第1の面から入射した映像光の少なくとも一部を反射して所定の方向へ偏向する偏向光学部と、
    を備え、
    該スクリーンは、透過型スクリーンであり、
    前記偏向光学部は、
    光透過性を有し、
    その表面に不規則な凹凸形状を有し、
    隣接する層よりも屈折率が低く、前記隣接する層との界面に入射する光の少なくとも一部を全反射して前記第2の面側へ向けること、
    を特徴とするスクリーン。
  2. 請求項1に記載のスクリーンにおいて、
    前記偏向光学部の延在方向において、該偏向光学部での偏向後の光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/5となる出射角度までの角度変化量の絶対値の平均値を1/5角θbとし、画面左右方向の端部での該スクリーンへの画面左右方向の光の入射角度をφ1とするとき、φ1<θbという関係を満たすこと、
    を特徴とするスクリーン。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のスクリーンにおいて、
    前記偏向光学部の延在方向において、該偏向光学部での偏向後の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の絶対値の平均値を1/2角θaとし、画面左右方向の端部での該スクリーンへの画面左右方向の光の入射角度をφ1とするとき、φ1<θaという関係を満たすこと、
    を特徴とするスクリーン。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のスクリーンにおいて、
    レンズ面と非レンズ面とを有する単位レンズが複数配列されたリニアフレネルレンズ形状を、該スクリーンの厚み方向において前記第2の面側の面に有する光学形状層を備え、
    前記偏向光学部は、少なくとも前記非レンズ面の一部に形成され、
    前記偏向光学部の前記第2の面側に、光透過性を有する樹脂層が積層されること、
    を特徴とするスクリーン。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のスクリーンにおいて、
    前記偏向光学部の配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面において、前記偏向光学部の出光側端部とこれに隣接する前記偏向光学部の入光側端部と通る面がスクリーン面の法線方向となす角度をθ4とし、前記偏向光学部に隣接する層の屈折率をnとするとき、
    θ4>1/2×arcsin(1/n)
    を満たすこと、
    を特徴とするスクリーン。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のスクリーンにおいて、
    前記偏向光学部の配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面において、前記偏向光学部の出光側端部とこれに隣接する前記偏向光学部の入光側端部と通る面がスクリーン面の法線方向となす角度をθ4とし、前記偏向光学部に隣接する層の屈折率をnとするとき、
    θ4≧arcsin(1/n)
    を満たすこと、
    を特徴とするスクリーン。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のスクリーンにおいて、
    前記偏向光学部と、前記偏向光学部の出光側端部とこれに隣接する前記偏向光学部の入光側端部と通る面とがなす角度は、鋭角であること、
    を特徴とするスクリーン。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のスクリーンにおいて、
    前記偏向光学部の厚さは、1μm以上10μm以下であること、
    を特徴とするスクリーン。
  9. 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のスクリーンにおいて、
    該スクリーンの厚み方向及び前記偏向光学部の配列方向に平行な断面において、前記偏向光学部が該スクリーン面に平行な面となす角度は、前記偏向光学部の配列方向に沿って一方側に向かって小さくなること、
    を特徴とするスクリーン。
  10. 請求項9に記載のスクリーンにおいて、
    該スクリーンの厚み方向及び前記偏向光学部の配列方向に平行な断面において、前記偏向光学部が該スクリーン面に平行な面となす角度は、0°より大きいこと、
    を特徴とするスクリーン。
  11. 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のスクリーンにおいて、
    前記偏向光学部よりも前記第1の面側又は前記第2の面側に、該スクリーンのスクリーン面の法線方向から見て、前記偏向光学部の長手方向に交差する方向に延在し、前記偏向光学部の配列方向に交差する方向に複数配列された第2偏向光学部を備えること、
    を特徴とするスクリーン。
  12. 請求項11に記載のスクリーンにおいて、
    前記第2偏向光学部は、その配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面での断面形状が、前記第2の面側に凸となる三角形形状であること、
    を特徴とするスクリーン。
  13. 請求項12に記載のスクリーンにおいて、
    前記第2偏向光学部は、その配列方向及び該スクリーンの厚み方向に平行な断面での断面形状が、該スクリーンの中央側で小さく両端部側へ向かうにつれて大きくなること、
    を特徴とするスクリーン。
  14. 請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載のスクリーンと、
    前記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。
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