JP7060137B2 - 反射スクリーン、映像表示装置 - Google Patents

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本発明は、反射スクリーンと、これを備える映像表示装置とに関するものである。
従来、映像源から投射された映像光を反射して表示する反射スクリーンとして、様々なものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。なかでも、透明性を有する反射スクリーンは、窓ガラス等のように透光性の高い部材に貼り付ける等し、投射された映像光を反射して良好に映像が視認でき、かつ、映像光を投射しない不使用時等にはスクリーンの向こう側の景色が透けて見えるため、意匠性の高さ等から需要が高まっている。
特開平9-114003号公報
しかし、このような透明性を有する半透過型の反射スクリーンは、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ると、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、意匠性の低下を招くため、透明性の向上が課題となっていた。また、各種スクリーンにおいて、薄型化や、コントラストの高い良好な映像を表示することは、常々求められることである。
また、透明性を有する反射スクリーンでは、一部の映像光が反射型スクリーンの背面側から出射する場合がある。このような抜け光が、特に反射スクリーンの画面上部等で生じると、背面側の天井等に映像が映り込み、意匠性の低下を招くという問題があった。
また、上述のような透明性を有する反射スクリーンにおいて、一部の映像光が迷光となって所定の方向へ画像がにじむ像ぼけ等が生じる場合があった。
また、上述のような透明性を有する反射スクリーンに対して、外光による映像のコントラスト低下を抑制し、明るく明瞭な映像を表示することも求められている。
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、スクリーンの透明性の向上や、抜け光による天井への映像の映り込みに対する対策、像ぼけを抑制する対策等に関しては、なんら開示されていない。
本発明の課題は、透明性が高く、良好な映像を表示できる反射スクリーン、及び、これを備える映像表示装置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、映像源から投射された映像光(L)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(521a,621a)と、これに交差する第2の面(521b,621b)とを有する単位光学形状(521,621)が、一方の面に複数配列された第1光学形状層(52,62)と、前記単位光学形状の少なくとも前記第1の面に形成され、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(13)と、光透過性を有し、前記単位光学形状による凹凸の谷部を充填するように設けられた第2光学形状層(54,64)と、を備え、前記単位光学形状は、その表面に凹凸形状を有し、少なくとも前記反射層の前記単位光学形状側の面は、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、前記第1の面と前記第2の面との接続部分は、その接続部分において前記第1の面と前記第2の面との交差により形成される凸形状と同じ方向に凸となる曲面状であること、を特徴とする反射スクリーン(50,60)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、前記単位光学形状(622)は、背面側に凸となる形状であり、前記単位光学形状の頂部(622)は、背面側に凸となる曲面状であり、隣り合う前記単位光学形状の間の谷部(623)は、映像源側に凸となる曲面状であり、前記頂部の曲率半径は、前記谷部の曲率半径よりも大きく、前記反射層(13)は、少なくとも、前記第1の面及び前記頂部に形成されていること、を特徴とする反射スクリーン(60)である。
第3の発明は、第2の発明の反射スクリーンにおいて、前記反射層(13)は、前記単位光学形状(521,621)に沿ってその全面に形成されていること、を特徴とする反射スクリーン(50,60)である。
第4の発明は、第1の発明の反射スクリーンにおいて、光を拡散する拡散粒子を含有する光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(50,60)である。
第5の発明は、第1の発明の反射スクリーンにおいて、前記単位光学形状(52,62)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(50,60)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、前記第1の面(521a,621b)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(50,60)である。
第7の発明は、第1の発明の反射スクリーンにおいて、前記単位光学形状(521)は、背面側に凸となる形状であり、前記第2の面(521b)において最も背面側に位置する点(t)と前記第2の面において最も映像源側に位置する点(v)とを通る平面が、該反射スクリーンのスクリーン面に平行な方向となす角度をθ2とするとき、前記角度θ2は、25°≦θ2≦65°を満たすこと、を特徴とする反射スクリーン(50)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(50,60)、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。
本発明によれば、透明性が高く、良好な映像を表示できる反射スクリーンと、これを備える映像表示装置とを提供できる。
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の層構成を示す図である。 1/2角αと映像光の入射角φ及び第1の面121aの角度θ1の関係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。 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3実施形態のスクリーン30の層構成を説明する図である。 第4実施形態のスクリーン40の層構成を示す図である。 第4実施形態の抜け光抑制層45を説明する図である。 第5実施形態のスクリーン50の層構成を説明する図である。 第5実施形態の単位光学形状521及び反射層13を説明する図である。 第5実施形態における角度θ2と外光との関係を説明する図である。 第5実施形態のスクリーン50の他の形態ついて説明する図である。 第6実施形態のスクリーン60の層構成を説明する図である。 第6実施形態のスクリーン60と比較例のスクリーン60Bとを比較する図である。 第6実施形態のスクリーン60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。
(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(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。
ここで、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の画面の水平方向(左右方向)をX方向、鉛直方向(上下方向)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。
また、スクリーン10の正面方向に位置する観察者O1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。
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。
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く、入射角度の変化量(入射角度の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を観察者O1側へ向けて反射し、映像を表示するスクリーンであり、かつ、スクリーン10の向こう側(背面側,-Z側)の景色を観察できる半透過型の反射スクリーンである。
スクリーン10の画面(表示領域)は、使用状態において、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。
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は、例えば、画面サイズを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、その大きさや形状は適宜選択できるものとする。
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、本実施形態のスクリーン10は、その背面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一体に接合(あるいは部分固定)され、画面の平面性を維持する形態としてもよい。
この支持板は、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、店舗のショーウィンドウに適用される。このとき、例えば、スクリーン10は、ショーウィンドウのガラスを上述の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の層構成を示す図である。図2では、スクリーン10の画面中央(画面の幾何学的中心)となる点A(図1(a),(b)参照)を通り、画面上下方向(Y方向)に平行であって、スクリーン面に直交(Z方向に平行)する断面の一部を拡大して示している。
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、光透過性を有するシート状の部材である。基材層11は、その背面側(-Z側)に、第1光学形状層12が一体に形成されている。この基材層11は、第1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。
この基材層11は、画面サイズ等に応じてその厚さを選択可能である。
第1光学形状層12は、基材層11の背面側(-Z側)に形成された光透過性を有する層である。第1光学形状層12の背面側(-Z側)の面には、単位光学形状121が複数設けられている。
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、第1光学形状層12の背面側にはリニアフレネルレンズ形状が形成されている。
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、背面側に凸となるプリズム形状である。
単位光学形状121は、映像光が直接入射する第1の面121aと、この第1の面121aに対向する第2の面121bとを有している。1つの単位光学形状121において、第1の面121aは、頂点tを挟んで第2の面121bよりも上側(+Y側)に位置している。
第1の面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の面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の面121a及び第2の面121bは、微細かつ不規則な凹凸形状を有している。
図2では、第1の面121a及び第2の面121bが平面状であり、単位光学形状121の頂部や隣り合う単位光学形状121の間の谷部が角を有する例を挙げて説明したが、第1の面121a及び第2の面121bの少なくとも一部が曲面状であったり、単位光学形状121の頂部や隣り合う単位光学形状121間の谷部が曲面状である場合も想定される。
この場合、第1の面121aがスクリーン面に平行な方向となす角度θ1は、単位光学形状121の配列方向及びスクリーン10の厚み方向に平行な方向におけるスクリーン10の断面において、第1の面121aとなる領域の中点での接線がスクリーン面に平行な方向となす角度とする。
また、この場合、第2の面121bがスクリーン面に平行な方向となす角度θ2は、単位光学形状121の配列方向及びスクリーン10の厚み方向に平行な方向におけるスクリーン10の断面において、第2の面521bとなる領域の最も背面側となる点(即ち、頂点t)と最も映像源側となる点(即ち、谷底となる点v)とを通る平面が、スクリーン面に平行な方向となす角度とする。
単位光学形状121の配列ピッチは、Pであり、単位光学形状121の高さ(厚み方向における頂点tから単位光学形状121間の谷底となる点vまでの寸法)は、hである。
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。
第1光学形状層12は、光透過性の高いウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリチオール系、ブタジエンアクリレート系等の紫外線硬化型樹脂により形成されている。
なお、本実施形態では、第1光学形状層12を形成する樹脂として、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。
反射層13は、単位光学形状121の少なくとも第1の面121aに形成された層である。本実施形態では、反射層13は、単位光学形状121の第1の面121a及び第2の面121bに形成されている。
前述のように、第1の面121a及び第2の面121bは、微細かつ不規則な凹凸形状が形成されており、反射層13は、この微細かつ不規則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(第1光学形状層12側の面)と、背面側の面(第2光学形状層14側の面)は、微細かつ不規則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(映像源側の面)の表面粗さ(即ち、第1の面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(映像源側の面)の表面粗さ(即ち、第1の面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、所謂、ハーフミラーである。
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という機能を有する。
反射層13は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等により形成される。本実施形態の反射層13は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。
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等により形成されてもよい。
誘電体多層膜は、屈折率の高い誘電体膜(以下、高屈折率誘電体膜という)と屈折率が低い誘電体膜(以下、低屈折率誘電体膜という)とが交互に複数積層されて形成されている。
高屈折率誘電体膜は、例えば、TiO(二酸化チタン)、Nb(五酸化ニオブ)、Ta(五酸化タンタル)等により形成される。高屈折率誘電体膜の屈折率は、2.0~2.6程度である。
低屈折率誘電体膜は、例えば、SiO(二酸化ケイ素)、MgF(フッ化マグネシウム)等により形成される。低屈折率誘電体膜の屈折率は、1.3~1.5程度である。
高屈折率誘電体膜及び低屈折率誘電体膜の膜厚は、約5~100nmであり、これらが交互に2~10層程積層されて誘電体多層膜が形成されており、反射層として形成される誘電体多層膜の総厚は、10~1000nm程度である。
このような誘電体多層膜により形成された反射層は、例えば、波長域400~800nmの光に対して、その反射率が5~45%、透過率が55~85%となる。
誘電体多層膜により形成された反射層は、アルミニウム等の金属蒸着膜等により形成された反射層に比べて、高い透明性を有し、光の吸収損失が小さいという利点を有する。
第2光学形状層14は、第1光学形状層12の背面側(-Z側)に設けられた光透過性を有する層である。第2光学形状層14は、第1光学形状層12の背面側(-Z側)の面を平坦にするために設けられており、単位光学形状121による凹凸の谷部を埋めるように形成されている。したがって、第2光学形状層14の映像源側(+Z側)の面は、第1光学形状層12の単位光学形状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、スクリーン10の背面側への支持板等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。
本実施形態の第2光学形状層14は、第1光学形状層12と同じ紫外線硬化型樹脂によって形成されており、その屈折率が第1光学形状層12に等しい。
保護層15は、第2光学形状層14の背面側(-Z側)に形成される層であり、このスクリーン10の背面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、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の反射面の微細かつ不規則な凹凸形状のみである。
本実施形態のスクリーン10では、反射層13は、微細かつ不規則な凹凸形状を有する第1の面121a及び第2の面121bに形成され、反射面となる第1光学形状層12側の面がマット面(粗面)となっている。したがって、第1の面121aに入射した光の一部は、拡散反射される。
ここで、第1の面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(ただし、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。
また、反射層13のうち、粗面ではない領域、即ち、微細かつ不規則な凹凸形状を有しておらず、映像源側の面(第1光学形状層12側の面)が鏡面状であり、入射した映像光が鏡面反射する鏡面領域は、第1の面121a上に形成された反射層13の単位面積当たり5%以下であることが、映像光を十分に拡散し、良好な視野角を得るために必要であり、0%であることが理想的である。
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O1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。
図3は、1/2角αと映像光の入射角φ及び第1の面121aの角度θ1の関係について説明する図である。図3では、理解を容易にするために、スクリーン10内の構成は簡略化し、基材層11及び保護層15は省略して示している。図3では角度α,φに関して、スクリーン面の法線に対して画面上側を+、画面下側を-として示している。
第1の面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(点Aを通り単位光学形状121の配列方向に平行な方向)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の面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)
本実施形態のように、映像源LSから映像光を投射してスクリーン10で反射させ、映像を表示する際に、映像光を投射する映像源LSの光源が映り込み、映像のコントラストが低下するという問題が生じる場合がある。この映像源の映り込みは、スクリーンの表面で反射した映像光が観察者に届くことが主な原因である。
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。
よって、前述の(式1)及び上記α<φから、画面上下方向(単位光学形状121の配列方向)において、1/2角αと第1の面121aの角度θ1とは、映像源の映り込みを防止するために、少なくともスクリーン10の一部の領域(例えば、スクリーン中央)において、以下の(式2)を満たすことが好ましい。
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の面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。
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の面121a及び第2の面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。この凹凸形状は、成形型の第1の面121a及び第2の面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、この表面加工は、各種条件等を変更して複数回行ってもよい。
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の面121a及び第2の面121bに、反射層13を蒸着等により形成する。
その後、反射層13の上から、単位光学形状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、第2光学形状層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。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。
また、例えば、反射層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、第1の面121a,第2の面121b上に拡散粒子等を塗布してその上から反射層13を形成したり、第1光学形状層12を形成後に第1の面121a,第2の面121bにブラスト加工を行った後、反射層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、上述のように、単位光学形状121の第1の面121a,第2の面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、反射層13を形成することにより、多数の第1光学形状層12及びスクリーン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という利点がある。
図4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4では、点Aを通り、単位光学形状121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4では、理解を容易にするために、スクリーン10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の面121aに入射し、反射層13によって拡散反射され、観察者O1側へ出射する。
第1の面121aに入射した映像光のうち反射しなかった他の映像光L3は、反射層13を透過し、スクリーン10の背面側(-Z側)から出射する。このとき、映像光L3は、スクリーン10の上方へと出射し、背面側のスクリーン10の正面方向に位置する観察者O2には到達しない。
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O1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の面121bに直接入射することはなく、第2の面121b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4に示すように、スクリーン10に上方から入射する外光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O1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、図示しないが、スクリーン10に上方から入射した外光の一部は、スクリーン10の表面で全反射して、スクリーン内部下方側へ向かい、減衰する。
また、スクリーン10に小さな入射角度で入射する他の外光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、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。
従来の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(映像源側の面)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O1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。
また、本実施形態のスクリーン10では、反射層13で拡散反射された映像光(反射光)の1/2角αは、第1の面121aがスクリーン面に平行な面となす角度θ1に対して、前述の(式2)を満たすので、スクリーン10の映像源側表面で反射する映像光は、1/2角αよりも外側へ向かい、映像源LSの映り込みがなく、良好な映像を表示できる。
ここで、1/2角αの異なる第1光学形状層12を備える測定例1~6のスクリーンを用意し、映像源LSから映像を投射して、表示される映像の見え方を評価した。この測定例1~6のスクリーンは、それぞれ、1/2角α及び第1の面121aの微細かつ不規則な凹凸形状の表面粗さ(算術平均粗さRa)が異なる以外は、略同一の形状である。測定例1~6のスクリーンの1/2角αや算術平均粗さRaについては、下記の表1に記載した通りである。
測定例1~6のスクリーンにおいて、基材層11等の共通部分の寸法等は、以下の通りである。
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。
測定例1~6のスクリーンを用意し、映像源LSから映像光を投射して、映像を表示し、その映像の見え方について、スクリーン10の映像源側(+Z側)から目視で観察して評価した。
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。
Figure 0007060137000001
1/2角αが、5°未満である測定例1のスクリーンでは、映像の明るさは良好であるが、視野角が狭すぎ、映像が視認し難くかった。また、反射層13で反射した映像光において、鏡面反射成分が増え、映像源LSの光源の映り込み等も観察された。
1/2角αが、45°より大きい測定例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°以上45°以下である測定例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。
以上のことから、本実施形態によれば、透明性が高く、かつ、十分な視野角及び明るさを有する良好な映像を表示できる半透過の反射型のスクリーン10及び映像表示装置1を提供することができる。
(第2実施形態)
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、前述の第1実施形態のスクリーン10と略同様の形態であるが、第1光学形状層22がサーキュラーフレネルレンズ形状を有し、第2光学形状層24がこの第1光学形状層22に対応してその映像源側の面にこのサーキュラーフレネルレンズ形状の逆型となる形状を有している点を特徴とする。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。なお、第2実施形態及び後述する第3実施形態から第6実施形態についても同様に、第1実施形態との相違点を主に説明する。
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。
このスクリーン20は、基材層11、第1光学形状層22、反射層13、第2光学形状層24、保護層15を備えている。
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、真円の一部形状(円弧状)であり、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、背面側に点Cを中心(フレネルセンター)とする所謂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。
本実施形態では、この点Cは、図6に示すように、スクリーン20の画面(表示領域)の左右方向の中央であって画面下方に位置しており、スクリーン10を正面方向から見た場合、点Cと点Aとは、画面上下方向(Y方向)に平行な同一直線上に位置している。
第2光学形状層24は、第1実施形態の第2光学形状層14と略同様であるが、その映像源側の面に、第1光学形状層22のサーキュラーフレネルレンズ形状の逆型となる光学形状が形成されている。
本実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様に、透明性が高く、かつ、良好な映像を表示できる。
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、所謂、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。
(第3実施形態)
第3実施形態のスクリーン30は、第1実施形態に示すスクリーン10と同様の形態であるが、第1光学形状層及び第2光学形状層として、第2実施形態と同様の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する第1光学形状層22及びこれに対応する第2光学形状層24を備える点と、スクリーン30内に、光を吸収してスクリーン30の光の透過率を所定の値とする光吸収層を少なくとも1つ備える点を特徴とする。
図7は、第3実施形態のスクリーン30の層構成を説明する図である。図7に示すスクリーン30の断面は、第1実施形態の図2に示すスクリーン10の断面に相当する。
本実施形態のスクリーン30は、図7に示すように、厚み方向(Z方向)において、その映像源側(+Z側)から順に、基材層11、第1光学形状層22、反射層33、第2光学形状層24、保護層15等を備えている。このスクリーン30は、前述の第1実施形態に示す映像表示装置1に適用可能である。
本実施形態の反射層33は、前述の第1実施形態の反射層13と略同様の形態であるが、スクリーン30の光の透過率を所定の値とする光吸収層としての機能を有する。この反射層33については、後述する。
本実施形態のスクリーン30のスクリーン面に映像源側(+Z側)から入射角0°で入射した光について、その総量Spを100%としたとき、背面側へ透過した透過率(全光線透過率)をTp(%)とし、反射層13で反射して映像源側へ出射した反射率をRp(%)とし、スクリーン30内で吸収される吸収率(総量Spから、透過率Tpと反射率Rpとの和を引いた値)をAp(%)とするとき、透過率Tpと反射率Rpとの和は、95%以下であり、吸収率Apは、5%以上である。即ち、これらは、以下の式を満たしている。
Tp+Rp≦95 ・・・(式3)
Ap=Sp-(Tp+Rp)≧5 ・・・(式4)
また、本実施形態のスクリーン30は、スクリーン面に入射角0°で入射した光の吸収率(前述のApに相当)は、映像源側から入射する場合も背面側から入射する場合も、5~50%であることが好ましく、より好ましくは10~30%、さらに好ましくは10~20%である。即ち、吸収率Ap(%)は、5≦Ap≦50を満たすことが好ましく、10≦Ap≦30を満たすことがより好ましく、10≦Ap≦20を満たすことがさらに好ましい。
この吸収率が5%未満となると、映像のコントラストが低下するため好ましくない。また、吸収率が50%よりも大きくなると、反射されて表示される映像の明るさが低下したり、スクリーンとしての透明性が低下したりするため、好ましくない。したがって、吸収率は、上記範囲を満たすことが好ましい。
本実施形態のスクリーン30の厚み方向において、スクリーン30の映像源側表面30aから反射層33の背面側(-Z側)の面33bまでの領域を映像源側領域Saとし、スクリーン30の背面側表面30bから反射層33の映像源側(+Z側)の面33aまでの領域を背面側領域Sbとする。スクリーン30において、保護層15及び第2光学形状層14の光の透過率及び吸収率と、基材層11及び第1光学形状層12の光の透過率及び吸収率とは、等しい。
本実施形態の反射層33は、前述のように光吸収層としての機能を有し、背面側(-Z側)から入射した光の反射時の吸収率が、映像源側(+Z側)から入射した光の反射時の吸収率よりも大きい。
したがって、本実施形態のスクリーン30は、背面側領域Sbの光の吸収率が、映像源側領域Saの光の吸収率よりも大きく、光学的には、スクリーン30が背面側領域Sbに光吸収作用を有する層を備えている形態に相当する。
このような形態とすることにより、背面側からスクリーン30の向こう側(映像源側)を見た場合、又は、映像源側からスクリーン30の向こう側(背面側)を見た場合のスクリーン30の透明性を高く維持しながら、背面側から入射する不要な照明光や太陽光等の外光を吸収し、映像のコントラストを向上することができる。また、反射層33は、観察者O1に映像を表示するための映像光を吸収しないので、映像の表示に必要な映像光の利用効率を高く維持し、明るく鮮明な映像を表示できる。
よって、本実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様に、透明性が高く、良好な映像を表示できる。
また、本実施形態では、スクリーン30の背面側領域Sbの光の吸収率が、映像源側領域Saの光の吸収率よりも大きいので、背面側(-Z側)から入射して映像源側(+Z側)へ抜け、観察者O1の映像の視認に悪影響を及ぼす外光等を吸収でき、スクリーンとして高い透過性を有しながらコントラストの高い映像を表示できる。
また、本実施形態によれば、反射層33よりも映像源側、背面側となる領域は、透明であり、その透過率等は同等であるので、スクリーンを映像源側、背面側どちらから見た場合にも高い透明性を実現できる。
なお、上述の第3実施形態では、スクリーン30の背面側領域Sbの光の吸収率が、映像源側領域Saの光の吸収率よりも大きい例を示したが、映像源側領域Saの光の吸収率が、背面側領域Sbの光の吸収率よりも大きい形態としてもよい。また、スクリーン30は、スクリーン内に光を吸収して該反射スクリーンの光の透過率を所定の値とする光吸収層を少なくとも1つ備えるならば、その位置や層数等は特に限定しない。
例えば、保護層15、第2光学形状層24、基材層11、第1光学形状層22の少なくとも1つが光吸収層としての機能を有していてもよいし、各層の間に不図示の光吸収層が設けられる形態としてもよいし、反射層33の映像源側又は背面側に反射層33と一体に光吸収層が形成されている形態としてもよい。
また、光吸収層は、灰色や黒色等の染料や顔料等の着色材等により、着色が施されている形態としてもよいし、着色されておらず、透明な層であって光吸収作用を有する形態としてもよい。
(第4実施形態)
第4実施形態の映像表示装置は、映像源と、スクリーン40とを備えている。
第4実施形態の映像表示装置は、第1実施形態の映像表示装置1と同様の形態であるが、映像源が所定の偏光を多く含む光を映像光としてスクリーン40へ投射する点を特徴とする。また、第4実施形態のスクリーン40は、第1実施形態のスクリーン10と略同様の形態であるが、第2実施形態と同様の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する第1光学形状層22及びこれに対応する第2光学形状層24を備える点と、その厚み方向において、反射層13を含みスクリーン40の背面側表面までの背面側の領域に、映像光に含まれる所定の偏光を吸収又は反射し、映像光の少なくとも一部がスクリーン40の背面側へ出射することを抑制する抜け光抑制層を備える点とを特徴とする。
第4実施形態の映像源は、前述の第1実施形態の映像源LSと同様に、短焦点型のプロジェクタであるが、所定の偏光を多く含む光を映像光として投射する。このような映像源としては、映像光の投射口等に偏光フィルタ等を設けたプロジェクタや、液晶プロジェクタ等が好適である。また、映像光は、所定の偏光を多く含む光に限らず、所定の偏光としてもよい。
本実施形態の映像源は、映像光の投射口に偏光フィルタが配置されたプロジェクタであり、スクリーン40の映像源側表面40a(図8参照)に対して所定の直線偏光(以下、第1の偏光)を多く含む映像光を投射する。
図8は、第4実施形態のスクリーン40の層構成を示す図である。図8に示すスクリーン40の断面は、前述の第1実施形態の図2に示すスクリーン10の断面に相当する。
スクリーン40は、厚み方向(Z方向)において映像源側(+Z側)から順に、基材層41、第1光学形状層22、反射層13、第2光学形状層24、抜け光抑制層45等を備えている。
基材層41は、前述の第1実施形態に示す基材層11と略同様であるが、そのリタデーションが約200nm以下とすることが好ましく、100nm以下とすることがより好ましい。
図9は、第4実施形態の抜け光抑制層45を説明する図である。図9では、図8に示すスクリーン40の断面における抜け光抑制層45のみを示している。
抜け光抑制層45は、第2光学形状層14よりも背面側(-Z側)に設けられた層であり、所定の偏光を透過し、それ以外の光を吸収する機能を有する。このような抜け光抑制層45としては、偏光板を用いることができる。
なお、本実施形態では、抜け光抑制層45がスクリーン40の最も背面側に位置する形態を示したが、これに限らず、抜け光抑制層45の背面側に、さらに、スクリーン40の背面側の表面を保護する不図示の保護層等を設けてもよい。
本実施形態の映像源は、スクリーン40の映像源側表面40a(図8参照)に対して所定の直線偏光である第1の偏光を多く含む映像光を投射している。また、抜け光抑制層45は、図9に示すように、第1の偏光を吸収し、第1の偏光の偏光面と直交する偏光面を有する直線偏光(以下、第2の偏光)を透過する機能を有している。したがって、反射層13を透過した映像光に含まれる第1の偏光は、抜け光抑制層45で吸収され、反射層13を透過した映像光に含まれる第2の偏光は、抜け光抑制層45を透過するが、その光量は少ない。
また、スクリーン40に映像源側上方又は背面側上方から入射する外光に含まれる第1の偏光は、抜け光抑制層45で吸収され、この外光に含まれる第2の偏光は、抜け光抑制層45を透過するが、観察者O1,O2には届かない方向へ出射したり、スクリーン表面で全反射してスクリーン内下方等へ向かい減衰したりする。そのため、外光は、その光量の半分程度がこのスクリーン40を透過する。
また、スクリーン40へ小さな入射角度で入射する外光に含まれる第1の偏光は、抜け光抑制層45で吸収され、この外光に含まれる第2の偏光は、抜け光抑制層45を透過する。したがって、この外光の半分程度が拡散されることなくスクリーン40を透過する。
仮に、スクリーンが抜け光抑制層45を備えておらず、映像源が第1の偏光を映像光として照射しない場合、反射層13で反射せずに透過した映像光の一部は、スクリーンの背面側から上方へ出射し、天井に映像が映り込んで、意匠性の低下を招くという問題があった。このような天井への映像の映り込みは、スクリーンが大画面である場合には、特に生じやすい。
これに対して、本実施形態によれば、映像源が投射する映像光は、第1の偏光を多く含み、抜け光抑制層45が第1の偏光を吸収し、第2の偏光を透過するので、反射層13を透過した映像光を効果的に吸収できる。よって、上述のような天井への映像の映り込みを大幅に改善できる。また、抜け光抑制層45は、第1の偏光を吸収するが、第2の偏光を透過するので、スクリーン40の透明性を維持できる。
また、本実施形態のスクリーン40では、スクリーン40の背面側上方から入射する外光に含まれる第1の偏光を吸収するので、映像のコントラストを向上させ、良好な映像を表示できる。
以上のことから、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、高い透明性を有し、良好な映像を表示でき、さらに、映像のコントラストを向上させ、天井等への映像の映り込みを抑制することができる。
なお、上述の第4実施形態では、所定の偏光が直線偏光である例を示したが、これに限らず、映像源が右回り(又は左回り)の円偏光を投射する形態とする場合には、抜け光抑制層45がその円偏光を吸収し、左回り(又は右回り)の円偏光を吸収する形態としてもよい。このとき、抜け光抑制層45の映像源側に、1/4波長板を備える形態とすることが好ましい。
また、抜け光抑制層として、例えば、所定の偏光(直線偏光又は円偏光)を反射し、それ以外の光を透過する機能を有する層をスクリーン内に備える形態としてもよく、例えば、反射層が、このような機能を有する形態としてもよい。その場合、所定の偏光を反射し、それ以外を透過する作用を有する偏光選択反射性を有するシート状の部材を反射層として用いることができ、例えば、コレステリック液晶からなる少なくとも1層以上の液晶層と1/4波長板とを積層したシート状の部材等が好適に使用できる。
このような形態とした場合には、効率よく映像光を反射して明るい映像が表示でき、かつ、透明性を高く維持できる。さらに、反射層により、映像光に多く含まれる所定の偏光が反射されるので、反射層を透過する光量を大幅に低減でき、背面側の天井への映像の映り込みを大幅に改善できる。
(第5実施形態)
第5実施形態のスクリーン50は、第1実施形態のスクリーン10と略同様の形状であるが、第2実施形態の第1光学形状層22と同様のオフセット構造のサーキュラーフレネルレンズ形状を背面側に有する第1光学形状層52及びこれに対応する第2光学形状層54を備える点と、単位光学形状521の第2の面521bがスクリーン面の法線方向に対して交差する点とを特徴とする。
図10は、第5実施形態のスクリーン50の層構成を説明する図である。図10に示すスクリーン50の断面は、前述の第1実施形態の図2に示すスクリーン10の断面に相当する。
図11は、第5実施形態の単位光学形状521を説明する図である。図11では、図10に示すスクリーン50の断面の一部をさらに拡大して示している。また、図11では、理解を容易にするために、第1光学形状層52、反射層13、第2光学形状層54のみを示している。
スクリーン50は、図10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52、反射層13、第2光学形状層54、保護層15を備えている。このスクリーン50は、第1実施形態の映像表示装置1に適用可能である。
第1光学形状層52及び単位光学形状521は、前述の第2実施形態に示した第1光学形状層22及び単位光学形状221と略同様の形態であるが、角度θ2の好ましい範囲が設定されている点を特徴とする。
図10及び図11に示すように、本実施形態の第2の面521bは、平面状であり、第2の面521bにおいて最も背面側となる点(即ち、頂点t)と最も映像源側となる点(即ち、点v)とを通る平面がスクリーン面に平行な方向となす角度は、角度θ2である。また、第2の面521bに形成された反射層13の観察者側(+Z側)の面も、スクリーン面に平行な方向に対して角度θ2をなしている。
スクリーン50の透明性を向上させ、外光による映像のコントラスト低下を抑制し、コントラストの高い映像を表示する観点から、第2の面521bは、スクリーン面の法線方向に交差することが好ましく、この角度θ2は、25°≦θ2≦65°を満たすことがさらに好ましい。
本実施形態では、角度θ2は、25°≦θ2≦65°を満たしている。
図12は、第5実施形態における角度θ2と外光との関係を説明する図である。図12(a)~(c)では、図11に示すスクリーン50の断面を、反射層13をより簡略化して示している。
図12(a)に示すように、角度θ2がθ2=90°である場合(第2の面521bがスクリーン面に平行な方向に対して直交する場合)、映像源側(+Z側)上方や背面側(-Z側)上方から大きな入射角度でスクリーンに入射した一部の外光G517,G518は、第2の面521b上の反射層13で反射しても、映像源側上方へ出射する等し、映像源側の正面方向に位置する観察者O1には届かない。
しかし、映像源側や背面側から小さい入射角度でスクリーンに入射した一部の外光G516,G515は、第2の面521b上の反射層13に入射すると拡散反射され、背面側の正面方向に位置する観察者O2や映像源側の正面方向に位置する観察者O1に届いてしまう場合がある。
これにより、映像光の非投射時等において、観察者O1,O2には、スクリーンの向こう側の景色がぼやけたり、白く滲んだりして観察され、スクリーンの透明性が低下する。また、映像光の投射時においては、映像源側へ出射する外光G515により、映像のコントラストの低下が生じてしまう。
したがって、スクリーンの透明性を向上させ、かつ、映像のコントラスト向上を図る観点から、第2の面521bがスクリーン面の法線方向に対して交差する(即ち、角度θ2が90°ではない)ことが好ましい。
次に、図12(b)に示すように、角度θ2が、65°<θ2<90°である場合について説明する。この場合、スクリーンに映像源側上方から入射した一部の外光G519やスクリーンに映像源側から小さい入射角度で入射した一部の外光G520は、反射層13で反射する等して、スクリーンの映像源側上方や背面側上方へ出射したり、スクリーン内を上側へ進んだりするので、観察者O1等に届かない。また、図示しないが、背面側から小さい入射角度でスクリーンに入射した外光は、多くが反射層13を透過し、仮に第2の面521b上の反射層13で反射しても、スクリーンの背面側下方へ出射する等して、映像源側の観察者O1等には届かない。
しかし、図12(b)に示すように、背面側上方から大きな入射角度でスクリーンに入射した一部の外光G521が、第1の面521a上の反射層13を透過し、第2の面521b上の反射層13に入射して拡散反射し、映像源側の観察者O1に届いてしまい、映像のコントラストの低下を招くことがある。
次に、図12(c)に示すように、角度θ2が、0°<θ2<25°である場合について説明する。この場合、スクリーンに背面側上方から大きな入射角度で入射した一部の外光G522は、第1の面521a上の反射層13を透過してスクリーンの映像源側下方へ出射するので、映像源側の観察者O1に届かない。
また、映像源側から小さい入射角度でスクリーンに入射した一部の外光G523は、第2の面521b上の反射層13で反射する等し、スクリーンの映像源側上方へ出射したり、スクリーン内を上側へ進んだりするため、映像源側の観察者O1に届かない。また、図示しないが、背面側から小さい入射角度でスクリーンに入射した外光は、多くが反射層13を透過し、仮に、第2の面521b上の反射層13で反射しても、スクリーンの背面側下方や上方へ出射する等して、観察者O1等には届かない。
しかし、この場合、映像源側上方から大きな入射角度でスクリーンに入射した一部の外光G524が、第2の面521b上の反射層13に入射して拡散反射し、映像源側の観察者O1に届いてしまい、映像のコントラストの低下を招くことがある。
また、この場合、単位光学形状521において、第2の面521bが占める面積が大きくなり過ぎ、映像光を観察者側へ反射する第1の面521aの面積が小さくなる。したがって、観察者O1に届く映像光の光量が減少し、映像が暗く不鮮明となるので好ましくない。
これに対して、図11に示すスクリーン50のように、角度θ2が、25°≦θ2≦65°である場合、小さな入射角度でスクリーン50に入射する外光G513,G514については、一部が第2の面521b上の反射層13で反射しても、スクリーン50の映像源側上方や下方へ出射する等して、映像源側の観察者O1や背面側の観察者O2に届くことはない。また、外光G513,G514の多くは、第2の面521b上の反射層13を透過する。したがって、映像光の非投射時等にスクリーン50越しの背景がぼやけたり、白く滲んだりして映像源側や背面側に位置する観察者に視認されることがなく、高い透明性を有し、映像のコントラストや明るさも高いスクリーン50とすることができる。
また、スクリーン50の背面側上方や映像源側上方から大きな入射角度でスクリーン50に入射する外光G511,G512については、一部が第2の面521b上の反射層13で反射しても、映像源側上方や下方へ出射したり、スクリーン内を進んで減衰したりする等し、映像源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、外光による映像のコントラストの低下を抑制でき、コントラストの高い映像を表示できる。
また、単位光学形状521において、映像光を観察者側へ反射する第1の面521aの面積を十分確保でき、また、第2の面521bに入射する映像光を十分に低減できるので、明るく鮮明な画像を表示できる。
以上のことから、角度θ2は、25°≦θ2≦65°を満たすことがより好ましい。
本実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様に、透明性が高く、良好な映像を表示できるスクリーン50及び映像表示装置1とすることができる。
また、本実施形態では、角度θ2が、25°≦θ2≦65°を満たしているので、映像源側上方及び背面側上方からスクリーンに大きな入射角度で入射する外光が、第2の面521b上の反射層13で拡散反射して、映像源側の正面方向に位置する観察者O1に届くことが少ない。また、小さな入射角度で入射する外光が、第2の面521b上の反射層13で拡散反射することによるスクリーン50の透明性の低下を抑制できる。したがって、本実施形態によれば、高い透明性を有し、コントラストが高く明るい映像を表示できる。
(第5実施形態の他の形態)
図13は、第5実施形態のスクリーン50の他の形態を説明する図である。図13では、図12に示すスクリーン50の断面に相当するスクリーン50の他の形態の断面を示している。
図13に示すように、第5実施形態のスクリーン50の他の形態では、第1の面521a及び第2の面521bの少なくとも一部がなだらかな曲面状であり、隣り合う単位光学形状521間の谷部分(点vを含むその近傍)や単位光学形状521の頂部(頂点tを含むその近傍)も曲面状なっている。また、反射層13は、単位光学形状521の形状に沿って形成されている。
このとき、単位光学形状521において第2の面521bとなる領域は、谷底となる点vから頂点tまでの領域である。また、第2の面521bがスクリーン面に平行な方向となす角度θ2は、最も背面側となる点(即ち、頂点t)と、最も映像源側となる点(即ち、谷底となる点v)とを通る平面Mがスクリーン面に平行な方向となす角度であり、この角度θ2が25°≦θ2≦65°を満たしている。
また、図13に示すように、第2の面521bの接線Sがスクリーン面に平行な方向となす角度θ3は、1つの第2の面521b内において、単位光学形状521の配列方向に沿って次第に変化している。
そして、1つの第2の面521bにおいて、角度θ3が、0°≦θ3<25°となる領域の面積と65°<θ3≦90°となる領域の面積との和が、25°≦θ3≦65°である領域の面積よりも小さい。このような形態とすることにより、スクリーン10の透明性を向上させ、映像のコントラストや明瞭さを向上させている。
このような形態とした場合にも、第5実施形態と同様に、透明性が高く、良好な映像を表示でき、さらに、映像のコントラストを高めることができる。
(第6実施形態)
図14は、第6実施形態のスクリーン60の層構成を説明する図である。図14に示すスクリーン60の断面は、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。図14では、理解を容易にするために、反射層13の形状は簡略化して示している。
第6実施形態のスクリーン60は、前述の第1実施形態のスクリーン10と略同様であるが、第2実施形態の第1光学形状層22と同様の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する第1光学形状層62及びこれに対応する第2光学形状層64を備える点と、単位光学形状621の頂部及び隣り合う単位光学形状621の間の谷部623が曲面状である点とを特徴とする。
本実施形態のスクリーン60は、その映像源側(+Z側)から順に、基材層11、第1光学形状層62、反射層13、第2光学形状層64、保護層15を備えており、第1実施形態に示した映像表示装置1に適用可能である。
第1光学形状層62は、前述の第2実施形態の第1光学形状層22と同様に、背面側の面に、真円の一部形状(円弧状)である単位光学形状621がスクリーン60の画面(表示領域)外下方に位置する点(図6(a)に示す点Cに相当する点)を中心として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を有する。単位光学形状621は、背面側(-Z側)に凸であり、第1の面621aと、これに対向する第2の面621bとを有している。
この単位光学形状621の頂部622は、背面側(-Z側)に凸となる曲面状であり、隣りあう単位光学形状621の間の谷部623は、映像源側(+Z側)に凸となる曲面状である。そして、頂部622の曲率半径は、谷部623の曲率半径よりも大きい。
一般的に、第1光学形状層62の単位光学形状621を賦形する成形型の第1の面621a及び第2の面621bを賦形する面に、前述の第1実施形態に示すように凹凸形状を賦形するためにめっきやブラスト、エッチング等の表面加工を行うと、頂部622や谷部623に相当する部分が曲面状となりやすい。
本実施形態では、上述の傾向を利用して、頂部622の曲率半径が、谷部623の曲率半径よりも大きくなるように成形型を作製し、第1光学形状層62を作製している。
反射層13は、単位光学形状621上(第1の面621a及び第2の面621b上)に形成されている。この反射層13は、本実施形態では、誘電体多層膜により形成されることが好ましいが、アルミニウム、銀、ニッケル等の光反射性の高い金属を蒸着したり、光反射性の高い金属をスパッタリングしたりして形成してもよい。
図15は、第6実施形態のスクリーン60と比較例のスクリーン60Bとを比較する図である。図15(a)では、本実施形態のスクリーン60の図14に相当する断面を示し、図15(b)では、比較例のスクリーン60Bの図14に相当する断面を示している。なお、図15では、理解を容易にするために、各スクリーンについては、基材層11及び保護層15を省略し、反射層13を簡略化して示している。
図15(b)に示す比較例のスクリーン60Bでは、隣り合う単位光学形状621Bの間の谷部623Bの曲率半径が、頂部622Bの曲率半径よりも大きい。
このような比較例の単位光学形状621Bに沿って反射層13が形成されている場合、一部の映像光Lgのように、谷部623Bの曲面に大きな入射角度で入射して反射層13の映像源側の面で反射し、スクリーン60の背面側の表面で全反射する等してスクリーン上方に向かい、映像源側の観察者O1に向かって出射する光が生じる。
この映像光Lgは、映像光の光軸方向(投射方向)に沿った方向に映像がにじむような像ぼけを生じさせるため、好ましくない。
これに対して、図15(a)に示す本実施形態のスクリーン60では、同様の入射角度で曲面状の頂部622に入射する映像光Lhは、その多くが反射層13の背面側の面で反射し、スクリーン10の背面側からスクリーン60の上方へ出射する。
また、本実施形態のスクリーン60では、頂部622は、背面側(-Z側)に凸であり、谷部623よりも背面側に位置している。したがって、比較例のスクリーン60Bにおいて谷部623Bに入射する光量に比べて、本実施形態のスクリーン60の頂部622に入射する光の光量の方が、大幅に小さく、頂部622の映像源側に入射して反射層13で反射し、スクリーン60の背面側の表面等で全反射する等して入光点よりもやや上方から映像源側へ出射して像ぼけを招く光は、その光量がわずかである。
また、本実施形態のスクリーン60では、谷部623の曲率半径が頂部622の曲率半径よりも小さい。したがって、谷部623に入射して迷光となり像ぼけを招く映像光(比較例のスクリーン60Bの映像光Lgに相当する光)は、比較例のスクリーン60Bに比べてその光量が小さい。
以上のことから、本実施形態によれば、像ぼけを引き起こす迷光を大幅に低減できる。
図16は、第6実施形態のスクリーン60での映像光及び外光の様子を示す図である。図16では、図14に示すスクリーン60の断面に相当する断面を示している。また、図16では、理解を容易にするために、基材層11と第1光学形状層62との界面、第2光学形状層64と保護層15と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60の下方に位置する映像源LSから投射され、スクリーン60に入射した映像光L61のうち、一部の映像光L62は、その単位光学形状621の第1の面621aに入射し、反射層13によって拡散反射され、観察者O1側へ出射する。
第1の面621aに入射した映像光のうち反射しなかった他の映像光L63は、反射層13を透過し、スクリーン60の背面側から出射する。このとき、映像光L63は、スクリーン60の上方へと出射する等し、スクリーン60の背面側の観察者O2には到達しない。
また、映像源LSから投射された映像光L61うち、一部の映像光L64は、スクリーン60の表面で反射し、スクリーン60上方へ向かうので、映像源側の観察者O1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L61がスクリーン60の下方から投射され、かつ、角度θ2がスクリーン60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の面621bに直接入射することはなく、第2の面621bは、映像光の反射にはほとんど影響しない。
また、前述のように、本実施形態では、頂部622に映像源側から入射して反射層13で反射し、スクリーン60表面で全反射する等した後、スクリーン上方から映像源側に出射する映像光は、光量がわずかであり、このような映像光によって生じる映像光の投射方向(光軸方向)に沿った像ぼけを低減でき、映像の鮮明性を向上させることができる。
次に、背面側(-Z側)又は映像源側(+Z側)の上方からスクリーン60に入射する外光について説明する。
図16に示すように、スクリーン60に上方から入射する外光G61,G65のうち、一部の外光G62,G66は、スクリーン60の表面で反射し、スクリーン60の下方側へ向かう。
外光G61のうち、一部の外光G63は、反射層13で反射し、一部がスクリーン60の映像源側の表面で全反射してスクリーン60内下方へ向かい、減衰し、一部が図示しないが、スクリーン60下方へ出射する。また、外光G65のうち、一部の外光G67は、反射層13で反射し、背面側のスクリーン60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G64,G68は、反射層13を透過して、それぞれスクリーン60の背面側下方、映像源側下方へ出射する。このとき、映像源側へ出射する外光G62,G63,G68は、スクリーン60の下方側へ向かい、正面方向に位置する観察者O1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、特に図示しないが、スクリーン60に映像源側、背面側から入射した外光の一部は、スクリーン60の背面側、映像源側の表面で全反射して、スクリーン内部下方側へ向かい、減衰する。
また、小さな入射角度でスクリーン60に入射する他の外光G69,G70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60は、光を拡散する拡散粒子等を含有する光拡散層等を備えておらず、反射層13は、透過する光を拡散しないので、このスクリーン60を透過する外光G69,G70は、拡散されない。したがって、スクリーン60を通してスクリーン60の向こう側の景色を観察した場合に、そ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。
前述のように、従来の光を拡散する拡散粒子等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る。
しかし、本実施形態のスクリーン60では、反射層13の表面の微細かつ不規則な凹凸形状により、映像光等は、反射層13で反射する場合に拡散される。また、本実施形態では、反射層13を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60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60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、本実施形態のスクリーン60では、スクリーン60に映像光が投射された状態においても、観察者O1が、スクリーン60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60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60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60では、頂部622の曲率半径の方が、谷部623の曲率半径よりも大きいので、像ぼけを低減して映像の鮮明さを向上できる。
よって、本実施形態によれば、第1実施形態等と同様に、透明性が高く、明るく良好な映像を表示することができる。さらに、本実施形態によれば、映像光の投射方向(光軸方向)に沿って生じる映像がにじむような像ぼけを低減し、映像の鮮明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)各実施形態において、スクリーン10~60の映像源側の面に、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10~60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(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10~60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。
特に、反射防止層を映像源側の面に設けた場合には、スクリーン10~60への入射光量の増加を図ることができ、さらに、例えば、反射層で反射した映像光が、映像源側の空気との界面で反射して、背面側から出射して背面側に映像が漏れたように表示されることを防止できる。
なお、スクリーン10~60は、その映像源側(+Z側)の面に限らず、背面側の表面にハードコート機能や反射防止機能等を有する層を備えてもよい。
(2)各実施形態において、映像源LSは、例えば、スクリーン10~60の斜め下側等に配置され、スクリーン10~60に対して画面左右方向において斜め方向光から映像光を投射する形態としてもよい。
例えば、映像源LSをスクリーン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すればよい。
なお、第2実施形態から第6実施形態のように、第1光学形状層22がサーキュラーフレネルレンズ形状を有する場合には、フレネルセンターとなる点Cの位置をずらすことにより、このような変形形態は適用可能である。
これら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。
(3)第3実施形態から第6実施形態において、第1光学形状層22,52,62は、前述の第1実施形態のように、画面左右方向(X方向)を長手方向とする単位光学形状121が画面上下方向(Y方向)に配列されたリニアフレネルレンズ形状を背面側の面に備える形態としてもよい。また、第1光学形状層22,52,62は、その背面側の面に、画面左右方向(X方向)を長手方向とする柱状の単位プリズムが、画面上下方向(Y方向)に複数された形態としてもよい。
(4)各実施形態において、単位光学形状121,221,521,621は、第1の面121a,221a,521a,621a及び第2の面121b,221b,521b,621bが平面により形成される例を示したが、これに限らず、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、単位光学形状121,221,521,621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13,33は、例えば、第1の面121a,221a,521a,621a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、例えば、第1の面121a,221a,521a,621aのみ粗面である形態としてもよい。
(5)各実施形態において、反射層13,33の表面(単位光学形状121,221,521,621の表面)の微細かつ不規則な凹凸形状は、その大きさや形状、配列等が不規則である例を示したが、大きさや形状、配列のいずれかが規則性を有していてもよい。
(6)各実施形態において、スクリーン10~60は、第1光学形状層12,22,52,62及び第2光学形状層14,24,54,64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10~60は、基材層11,41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ものとしてもよい。
このとき、映像源LSは、映像光が入射角φでスクリーン10~60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10~60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10~60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10~60への入射角φが大きい場合にも、スクリーン10~60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10~60に入射する際の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10~60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。
(8)各実施形態において、1つのスクリーンに対して、2台以上の映像源から映像光が投射され、1つのスクリーンの画面上に1つの映像が表示される形態としてもよい。このとき、各映像源が投射した各映像光の投射領域は、少なくとも一部が重複している。
また、各実施形態において、スクリーンの厚み方向において、複数の反射層が存在する形態、即ち、透明性を有するスクリーンを厚み方向に複数枚積層した形態としてもよい。
これらのような形態とすることにより、スクリーンに表示される映像のシンチレーションを低減して画質を向上させたり、映像の視野角を一方向に広げたり、映像の明るさを向上させたりすることができる。
(9)各実施形態において、映像表示装置1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。また、スクリーン10~60をフロントガラスに貼り合わせる等し、映像表示装置1を自動車のヘッドアップディスプレイ(HUD:HEAD-Up Display)に適用してもよいし、自動車以外の乗り物に適用してもよい。
なお、各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、上述の実施形態等によって限定されることはない。
1 映像表示装置
10,20,30,40,50,60 スクリーン
11,41 基材層
12,22,52,62 第1光学形状層
121,221,521,621 単位光学形状
121a,221a,521a,621a 第1の面
121b,221b,521b,621b 第2の面
13,33 反射層
14,24,54,64 第2光学形状層
15 保護層
45 抜け光抑制層
LS 映像源

Claims (8)

  1. 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、これに交差する第2の面とを有する単位光学形状が、一方の面に複数配列された第1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、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と、
    光透過性を有し、前記単位光学形状による凹凸の谷部を充填するように設けられた第2光学形状層と、
    を備え、
    前記単位光学形状は、その表面に凹凸形状を有し、
    少なくとも前記反射層の前記単位光学形状側の面は、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、
    前記第1の面と前記第2の面との接続部分は、その接続部分において前記第1の面と前記第2の面との交差により形成される凸形状と同じ方向に凸となる曲面状であること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  2. 請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記単位光学形状は、背面側に凸となる形状であり、
    前記単位光学形状の頂部は、背面側に凸となる曲面状であり、隣り合う前記単位光学形状の間の谷部は、映像源側に凸となる曲面状であり、
    前記頂部の曲率半径は、前記谷部の曲率半径よりも大きく、
    前記反射層は、少なくとも、前記第1の面及び前記頂部に形成されていること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  3. 請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記反射層は、前記単位光学形状に沿ってその全面に形成されていること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  4. 請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、
    光を拡散する拡散粒子を含有する光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。
  5. 請求項1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。
  6. 請求項1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。
  7. 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、
    前記単位光学形状は、背面側に凸となる形状であり、
    前記第2の面において最も背面側に位置する点と前記第2の面において最も映像源側に位置する点とを通る平面が、該反射スクリーンのスクリーン面に平行な方向となす角度をθ2とするとき、前記角度θ2は、25°≦θ2≦65°を満たすこと、
    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。

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