JPWO2002065208A1 - 反射型投射スクリーン - Google Patents

Abstract

反射型投射スクリーンＳの投映像観測側Ａに、透明材からなる前面遮光シート５を備える。この前面遮光シート５は、平行をなす多数の平行な三角形状断面微小突条８を前面に有し、各三角形状断面微小突条８の上側面には遮光層９が施されている。前面遮光シート５の裏面４には、前面遮光シートの透明材と屈折率が近い透明充填剤１３が塗布され、この透明充填剤１３の裏面に透明ガラスビーズ１２が面状をなして均一に埋め込まれ、透明ガラスビーズ１２を裏面から覆うように白色の反射接着剤層１１が塗布され、この反射接着剤層の裏面に、光を通さない不透明なフィルムシート１０が貼り着けられる。以上の構成によって、反射型投射スクリーンの反射映像画面の一部が暗くなる問題を解消し、観察者側での視野角を広げ、しかも、明光下にあっても、前面に反射像の写り込みが無く、黒レベルの締まった高精彩なハイコントラスト映像を得ることができる。

Description

技 術 分 野
本発明は、例えば、スライドプロジェクター、液晶プロジェクター、動画プロジェクター、等の画像投写装置からの投映像を受けて前面で映像を再現する反射型投射スクリーンに関する。
背 景 技 術
プロジェクターの投射映像を映し出すための反射型投射スクリーンとしては、ホワイトマットスクリーン、ケミカルエッチング層スクリーン、ガラスビーズを敷き詰めて映像反射率を高めた高輝度ビーズスクリーン等が使用されている。このようなスクリーンの面に向かって、プロジェクター映像を投射する場合、明るい室内では、コントラストが低下したりカラーバランスが崩れたりして、綺麗な映像を見ることができないため、室内灯を消して室内を暗くする必要があり不便であった。なお、高輝度ビーズスクリーンを用いてそれに高輝度プロジェクターを投射した場合には、ビーズの光回帰による眩しさで映像を長く見続けた場合目が痛くなるという問題も起きる。ここで、光回帰とは、投射光の方向にほぼ沿って映像光が戻ることをいう。
上記問題に対処するために、室内灯を消さず、明光下にあっても、映像のコントラストを低下させることなく、しかもカラーバランスに優れた映像を観ることを可能にしたスクリーンが提案されている（日本国特開２０００−２０６６２０号公報）。このスクリーンは、上述の従来の反射型投射スクリーンの投映像観測側に、全体的に透明材からなる前面遮光シートを配置した構成をもち、前面遮光シートは、水平方向に延びる多数の平行な三角形状断面微小突条を前面に有し、各三角形状断面微小突条の一方の側面、例えば上面に遮光層を施した構成をもっている。
上記特開２０００−２０６６２０号公報に記載のスクリーンの構成において、前面遮光シートの背後にある反射スクリーンに代って、後述の本発明の一実施の形態に類似するガラスビーズを面状をなして設けた反射スクリーンを使用したと仮定した構成を図１４および図１５に示す。この構成では、光を通さない不透明なフィルムシート３０の前面に、白色の反射接着剤層３１を介して透明ガラスビーズ３２を面状をなして設けることによって、反射スクリーン３３が構成されている。そして、室内灯を消さず、明光下にあっても、映像のコントラストを低下させることなく、カラーバランスに優れた映像を観ることを可能にする手段として、反射スクリーン３３の投映像観測側Ａに、全体的に透明材からなる前面遮光シート３５が空気層３６を介して設けられている。この前面遮光シート３５は、平行をなして水平方向に延びる多数の三角形状断面微小突条３８を前面に有し、各三角形状断面微小突条３８の上側側面には黒色遮光層３９が設けられている。この構成では、前面遮光シート３５を設けることによって、前記特開２０００−２０６６２０号公報の明細書中で説明し、かつ後で説明する理由によって、映像のコントラストを低下させることなく、カラーバランスに優れた映像を観ることが可能になる。
ところで、図１４および図１５に示す構成では、観測側Ａにいる観測者がスクリーンの中央部に対向する位置で映像を観測する場合は問題がないが、スクリーンの左右方向に外れた位置で観測する場合には、左右方向に一定の視野角度（例えば約１４０度）を超えたところで、スクリーン上の投射映像の周辺部が黒くなって、映像の一部が見えず視野角が狭くなるという問題が生ずる。
その理由を、図１４および図１５を参照して説明する。図１５の平面図において、観測側Ａの映像投射プロジェクターＰから出る映像光Ｒ１は、前面遮光シート３５内に入って直進し、前面遮光シート３５を透過して透明ガラスビーズ３２内へ入り、その背面で反射し、屈折しながら透明ガラスビーズ３２外へ出た後、空気層３６を経て再び前面遮光シート３５内へ屈折しつつ入り、矢印Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７で示すように前面遮光シート３５の前方へ屈折しつつ射出される。したがって、矢印Ｒ２からＲ７の範囲内にいる観測者は映像投射プロジェクターＰからの映像を観測することができる。
ところで、矢印Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７で示す映像光は水平方向の成分のみを含む光のほかに、垂直方向の成分をも含む多量の光を含んでいる。このような映像光は、透明ガラスビーズ３２の背面で反射した後、例えば上向きの成分と左右方向の成分の両方を含む光として前面遮光シート３５内に入り、その一部は図１４に示すように黒色遮光層３９の下面に達する。そして、黒色遮光層３９の下面で全反射して、Ｒｔで示すように前面遮光シート３５の裏面４１に達する。このように前面遮光シート３５の裏面４１に達した光は、図１４に示すように当該裏面４１で反射して矢印Ｒｔで示すように前面遮光シート３５の前方に射出される。裏面４１で反射する光は、それが裏面４１に入射する角度が臨界角より小さい場合には裏面４１からその後方へ抜ける場合が多いが、裏面４１に入射する角度が臨界角より大きい場合には裏面４１で全反射することになる。したがって、前面遮光シート３５の中央から左右方向に離れた位置で前面遮光シート３５から射出する光Ｒｔは、すべて裏面４１で全反射することになる。
このように、裏面４１で全反射するこのような光Ｒｔは前述のように黒色遮光層３９の下面で全反射した暗い光であって、この暗い光によって透明ガラスビーズ３２からの光回帰映像が混濁する。このような暗い光Ｒｔは、上述したところから分かるように、前面遮光シート３５の裏面４１に入射する角度が臨界角より大きいために前面遮光シート３５の中央から左右方向に離れた位置で前面遮光シート３５から射出する光であり、このため、前面遮光シート３５の左右方向の端部分で観察する観察者の目には映像の一部すなわち左右部分が暗く見えることになる。当然のこととして、光Ｒｔの向きは上下方向の成分と左右方向の成分を含んでいるが、観察者の観察位置が上下方向に関してはあまり変わることがないのに対し、左右方向に関しては観察者の観察位置が大きく変わることがありうるから、前面遮光シート３５の左右方向の端部分で映像が暗く見えることは、スクリーンの視野角が狭いことを意味する。
本発明は、投射映像画面の一部が暗くなる欠点を解消し、観察者側での視野角を広げ、しかも、明光下にあっても、前面に反射像の写り込みが無く、黒レベルの締まった高精彩なハイコントラスト映像を得ることができる、反射型投射スクリーンを提供することを目的とする。
発 明 の 開 示
本発明によれば、上記課題は、次のような反射型投射スクリーン、すなわち、投映像観測側に面し全体的に透明材からなる前面遮光シートを備え、この前面遮光シートは、水平方向に延びる多数の平行な三角形状断面微小突条を投映像観測側の前面に有し、各三角形状断面微小突条の一方の側面には遮光層が施されており、前面遮光シートの投映像観測側と反対の裏側に反射スクリーンが配設されている反射型投射スクリーンであって、前面遮光シートと反射スクリーンとの間に一体的に充填されるとともに、前面遮光シートの透明材の光屈折率と同じかまたはそれに近い光屈折率をもつ透明充填剤を有し、前面遮光シートと反射スクリーンが全体的に一体構造のシート状に形成され、少なくとも前記前面遮光シートと前記透明充填剤との間には空気層が存在しないように構成されていることを特徴とする反射型投射スクリーンにより達成される。
反射スクリーンは、当該反射スクリーンの前面遮光シートに最も近い面に面状をなして均一に配置されかつ前記透明充填剤より屈折率が高い多数の透明ガラスビーズと、面状をなす透明ガラスビーズを裏面から覆うように塗布された白色の反射接着剤層と、この反射接着剤層の裏面に貼り付けられた、光を通さない不透明なフィルムシートとにより構成することができる。
また、反射スクリーンは、当該反射スクリーンの前面遮光シートに最も近い面を構成する白色マットシートと、その裏面に設けられた不透光膜とにより構成することもできる。
上記構成において、前記一体構造のシートが可撓性を有するようにし、ロールに巻いて使用時に引き出し可能とすることができる。また、一体構造のシートが可撓性を有するようにし、それを囲む形状の枠体に、張力を与えた状態で取付け片によって取り付けるようにすることもできる。
さらに、反射型投射スクリーンの裏面に支持壁面に着脱可能に取り付けるための取付け手段を設け、他の同様な反射型投射スクリーンと支持壁面上に隙間なく配列して、大画面を構成することができる。
また、他の同様な光回帰式反射型スクリーと隣接させて大画面を隙間なく構成できるように、隣接する反射型投射スクリーンと嵌合により連結する突起を光回帰式反射型スクリーの周辺に設けることもできる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の反射型投射スクリーンの一実施の形態を斜視図で示し、図２は図１の反射型投射スクリーンを縦断面で示している。
本実施例に係る反射型投射スクリーンは、映像光が投射光の方向に沿って戻るタイプの光回帰式のものである。後述する透明ガラスビーズ１２による光回帰の作用により、投射光の方向にほぼ沿った方向に映像光が得られる。
これらの図に示すように、本発明の反射型投射スクリーンＳは、投映像観測側Ａに面し全体的に透明材からなる前面遮光シート５を備えている。この前面遮光シート５は、透明で可撓性のある合成樹脂、例えばウレタン系樹脂により形成される。前面遮光シート５の投映像観測側Ａに面する側には、平行をなして水平に延びる微小突条８が形成されている。これらの微小突条８は例えば０．２ｍｍ程度の微小ピッチで配列されている。各微小突条８は断面が三角形状をなし、上側側面６と下側側面７を有している。下側側面７は上側側面６より急な傾斜をもっている。なお、上側側面６は傾斜のない水平面に形成することもできる。また、上側側面６には黒色遮光層９が施されている。前面遮光シート５の裏面４は平面状に形成されている。
前面遮光シート５の投映像観測側Ａと反対側の裏面４には、前面遮光シート５の透明材と屈折率が同じかそれに近い透明充填剤１３が塗布され、この透明充填剤１３の裏面に反射スクリーンＲＳが配設される。
例えば前面遮光シート５と透明充填剤１３の屈折率は、１．４５乃至１．６５の間の値であり、両者の屈折率は１．４５乃至１．６５の範囲でほぼ等しくあってもよく、一方が他方より大きくあってもよい。この反射スクリーンＲＳの最前面は、透明充填剤１３より屈折率の高い透明ガラスビーズ１２を面状をなして透明充填剤１３に均一な密度に埋め込んで構成されている。透明充填剤１３は例えば樹脂材料で形成され、この樹脂材料としては、透明ガラスビーズ１２の屈折率より低い材料を用いる。透明ガラスビーズ１２の材質は屈折率の高い材質を選び、ビーズの直径は３０ないし７０μｍ程度とし、粒度は不揃いでもよい。透明ガラスビーズ１２の屈折率は、例えば１．９乃至２．１２の間の値である。また、面状をなす透明ガラスビーズ１２を裏面から覆うように白色の反射接着剤層１１が塗布され、この反射接着剤層１１の裏面に、光を通さない不透明な支持シート１０が貼り着けられている。支持シート１０は、例えばガラスクロスを基布としたＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）シート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート、ポリカーボネート系樹脂シート等で構成することができる。面状配置の透明ガラスビーズ１２、反射接着剤層１１および支持シート１０は、反射スクリーンＲＳを構成する。反射接着剤層１１は、透明ガラスビーズ１２との接触面における拡散性を高めるように機能する。
このようにして、反射型投射スクリーンＳは全体的に一体構造のシート状に形成される。なお、前面遮光シート５を可撓性のある材料で構成した場合には、反射型投射スクリーンＳ全体が可撓性をもつように、透明充填剤１３、反射接着剤層１１、支持シート１０も可撓性をもつように構成する。以上の構成により、前面遮光シート５と透明充填剤１３の間はもとより、それ以外の部分にも空気層が存在しないようになっている。
以上のように構成された本発明の反射型投射スクリーンＳの作用を説明する。図２に示すように映像観測側Ａにある映像投射プロジェクターＰ（図３）から反射型投射スクリーンＳに入射した映像光Ｒは、前面遮光シート５の透光部である下側側面７を経て前面遮光シート５内に入射し、透明充填剤１３を透過して透明ガラスビーズ１２の内部に達する。そして、平面図である図３に示すように、各透明ガラスビーズ１２の裏側内面で種々の方向に前方へ向かい反射し、屈折を伴って透明充填剤１３を前方へ向かって透過し、次いで前面遮光シート５の裏面４で屈折しつつ前面遮光シート５を透過して矢印Ｒ１ないしＲ５で示すように種々の方向に射出すし、これによって映像観測側Ａの観測者は映像を見ることができる。
ところで、本発明の場合には、前面遮光シート５の裏面４と透明充填剤１３とが直接接しており、しかも前面遮光シート５と透明充填剤１３とは屈折率が近い材質とすることが可能で、両者は実質上均質な連続体となる。このため、図１４および図１５の場合のように、黒色遮光層３９の内面で後方へ向かって反射して、裏面４１の前面に臨界角より大きい角度で入射する暗い光Ｒｔが、そこで全反射してスクリーンの中央部から離れた左右端部で前方へ射出される現象がなくなる。すなわち、本発明の場合には、前面遮光シート５の裏面４に前方から入射する暗い光は裏面４で反射することなく、裏面４を通って透明充填剤１３へ向かって進み、そのため、暗い光が前面遮光シート５から前方へ射出されることがない。よって、映像の左右方向の端部が暗く見える現象は生じない。
図４は、映像観測側Ａから入って来る外光（照明光、戸外からの光）等を、前面遮光シート５の黒色遮光層９が吸収して映像の黒レベルを向上させている状態を示している。三角形状断面の微小突条８の透光部である下側側面７に入射した外光Ｌ１はＬ２で示すように内部反射して遮光層９に吸収される。一方、下側側面７の表面で反射した外光Ｌ３は直下の遮光層９の外面に吸収される。また、他の外光Ｌ４についても同様であるが、この場合には内部へ入射した外光Ｌ５は裏面４で全反射した後、上方の遮光層９の内面に吸収される。また、遮光層９の外面に直接照射された外光Ｌ６はそのまま吸収される。
図５には、本発明の他の実施の形態を示す。本実施の形態は、図１等に示した光回帰式のものと異なり、映像光は投射光の方向に依存した方向性を大きくは有しない。
この実施の形態では、反射スクリーンＲＳの構成が図２の実施の形態における反射スクリーンＲＳと異なっている。図５の実施の形態では、反射スクリーンＲＳが、当該反射スクリーンの前面遮光シート５に最も近い面を構成する白色マットシート（梨地シート）２２と、その裏面に設けられた不透光膜２０とにより構成されており、白色マットシート２２は前面遮光シート５の背面に透明充填材１３を介して一体的に接合されている。
白色マットシート２２の透明充填剤１３との境界面には細い凹凸が形成されており、白色マットシート２２の内部には拡散性を高めるように微粒子が分配されている。透明充填材１３は、既に述べた実施の形態におけると同様に、樹脂材料からなり、前面遮光シート５と同じかそれに近い光屈折率を有するものとされる。白色マットシート２２は、例えば厚さ０．１ｍｍ程度で、反射率の高い合成樹脂材により形成するのが好ましい。合成樹脂材としては、例えばポリエステル樹脂、スチロール樹脂などが挙げられる。また、不透光膜２０は、投射光が背面に透けないように、黒色塗布膜とするか、金属例えばアルミニウムの蒸着ミラー膜とすることができる。
前面遮光シート５の背面と白色マットシート２２との間に空気層があり透明充填剤１３が設けられていない場合には、図１４、１５を参照して説明したように裏面４１で全反射する光Ｒｔが存在してしまうという問題があったのである。
図５の実施の形態による反射型投射スクリーンＳの作用、効果も、図１ないし図４に示した実施の形態の作用、効果と実質的に同じである。すなわち、前面遮光シート５の裏面４に前方から入射する暗い光は裏面４で反射することなく、裏面４を通って透明充填剤１３へ向かって進み、そのため、暗い光が前面遮光シート５から前方へ射出されることがなく、映像の左右方向の端部が暗く見える現象は生じない。
図１ないし４に示した反射型投射スクリーンＳ、および図５に示した反射型投射スクリーンＳは、種々な形態で実施することが可能である。図６および図７は、反射型投射スクリーンＳを可撓性シートとして構成した上で、通常はそれを水平に設置したロール５０に巻き取っておき、使用時にロール５０から下方に引き出して使用するようにした実施の形態を示している。なお、５１は重り棒を示している。
図８は、反射型投射スクリーンＳを可撓性シートとして構成した上で、通常はそれを垂直に設置したロール５２に巻き取っておき、使用時にロール５２から側方に引き出して使用するようにした実施の形態を示している。この実施の形態では、側方に引き出した反射型投射スクリーンＳに保形性を与えるために、引き出したスクリーンＳの上側縁に沿って可撓性の長い保形材５３が取り付けられている。
図９に示す実施の形態では、長方形の可撓性４シート状の反射型投射スクリーンＳに張力を与えて保形状態に維持するために、反射型投射スクリーンＳの周辺に沿う長方形状を枠体５４の内側に、多数の連結片５５によって反射型投射スクリーンＳを張力を与えて取り付けている。連結片５５のスクリーンＳへの取付けは鳩目金具等により行うことができる。なお、この実施の形態では、枠体５４およびスクリーンＳとも、円筒曲面をなすように形成されている。
反射型投射スクリーンＳは必ずしも可撓性シート状に構成する必要はなく、自己保形性をもつ硬い材質で構成してもよい。図１０および図１１に示す実施の形態では、長方形状に形成した複数の反射型投射スクリーンＳのエレメントを用意し、各エレメントの背面に例えば磁性体ゴム等の取付け手段５６を固定し、複数のエレメントを磁性体のボードや間仕切りボード等の支持壁面に磁性による吸着により広い面をなすように隙間なく配列している。この構成によって、大映像画面を容易に形成することができ、また大映像画面の分解を簡単に行うことが可能になる。
図１２および図１３に示す実施の形態では、自己保形性をもつ硬い材質で長方形状に形成した複数の反射型投射スクリーンＳのエレメントを用意し、各エレメントの背面に左右上下に突出するように連結突起５８を固定し、複数のエレメントを隣接するエレメントの嵌合穴に連結突起５８を嵌合することにより、エレメントを大面積のパネル状に組み立てるようにしている。この構成によっても、大映像画面を容易に形成することができ、また大映像画面の分解を簡単に行うことが可能になる。
以上に実施の形態について説明したように、本発明によれば、平行をなして水平方向に延びる多数の三角形状断面微小突条を投映像観測側の前面に有し、各三角形状断面微小突条の一方の側面に遮光層が施された構成をもつ前面遮光シートと、反射スクリーンとからなる反射型投射スクリーンにおいて、前面遮光シートと、反射スクリーンとの間に、前面遮光シートの透明材の光屈折率と同じかそれに近い光屈折率をもつ透明充填剤を介在させて、前面遮光シートと反射スクリーンが全体的に一体構造のシート状に形成し、少なくとも前記前面遮光シートと前記透明充填剤との間には空気層が存在しないようにしたことにより、前面遮光シートの黒色遮光層の内面で後方へ向かって反射して、前面遮光シート裏面に臨界角より大きい角度で入射する暗い光が、そこで全反射してスクリーンの中央部から離れた左右端部で前方へ射出される現象がなくなり、したがって、投射映像画面の一部が暗くなる欠点を解消し、観察者側での視野角を大幅に広げることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の反射型投射スクリーンの一実施の形態の斜視図である。
図２は、図１の反射型投射スクリーンの縦断面図である。
図３は、図１の反射型投射スクリーンの横断面図である。
図４は、図１ないし図３に示す反射型投射スクリーンの前面遮光シートの作用を説明する図である。
図５は、本発明の反射型投射スクリーンの他の実施の形態を示す斜視図である。
図６は、本発明の反射型投射スクリーンの一実施の形態の正面図である。
図７は、図６の反射型投射スクリーンの縦断面図である。
図８は、本発明の反射型投射スクリーンの他の実施の形態を示す斜視図である。
図９は、本発明の反射型投射スクリーンのさらに他の実施の形態の斜視図である。
図１０は、本発明の反射型投射スクリーンのエレメントの実施の形態の斜視図である。
図１１は、図１０の実施の形態による反射型投射スクリーンのエレメントを隙間なく配列して大画面を構成した場合の説明図である。
図１２は、本発明の反射型投射スクリーンのエレメントの他の実施の形態の斜視図である。
図１３は、図１２の実施の形態による反射型投射スクリーンのエレメントを隙間なく配列して大画面を構成した場合の説明図である。
図１４は、従来の反射型投射スクリーンの縦断面図である。
図１５は、従来の反射型投射スクリーンの横断面図である。

Claims (7)

1. 投映像観測側に面し全体的に透明材からなる前面遮光シートを備え、この前面遮光シートは、水平方向に延びる多数の平行な三角形状断面微小突条を投映像観測側の前面に有し、各三角形状断面微小突条の一方の側面には遮光層が施されており、前記前面遮光シートの投映像観測側と反対の裏側に反射スクリーンが配設されている反射型投射スクリーンであって、
   前記前面遮光シートと前記反射スクリーンとの間に一体的に充填されるとともに、前面遮光シートの透明材の光屈折率と同じかまたはそれに近い光屈折率をもつ透明充填剤を有し、前面遮光シートと反射スクリーンが全体的に一体構造のシート状に形成され、少なくとも前記前面遮光シートと前記透明充填剤との間には空気層が存在しないように構成されていることを特徴とする反射型投射スクリーン。
2. 前記反射スクリーンが、当該反射スクリーンの前面遮光シートに最も近い面に面状をなしてすき間なく密度が配置されかつ前記透明充填剤より屈折率が高い多数の透明ガラスビーズと、面状をなす透明ガラスビーズを裏面から覆うように塗布された白色の反射接着剤層と、この反射接着剤層の裏面に貼り付けられた、光を通さない不透明なフィルムシートとにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の反射型投射スクリーン。
3. 前記反射スクリーンが、当該反射スクリーンの前面遮光シートに最も近い面を構成する白色マットシートと、その裏面に設けられた不透光膜とにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の反射型投射スクリーン。
4. 前記一体構造のシートが可撓性を有し、ロールに巻かれて使用時に引き出し可能とされていることを特徴とする、請求項１記載の反射型投射スクリーン。
5. 前記一体構造のシートが可撓性を有し、それを囲む形状の枠体に、張力を与えられた状態で取付け片によって取り付けられていることを特徴とする、請求項１記載の反射型投射スクリーン。
6. 支持壁面に着脱可能に取り付けるための取付け手段を裏面に備え、他の同様な反射型投射スクリーンと支持壁面上に隙間なく配列して、大画面を形成可能に構成されていることを特徴とする、請求項１記載の反射型投射スクリーン。
7. 他の同様な光回帰式反射型スクリーと隣接させて大画面を隙間なく構成できるように、隣接する反射型投射スクリーンと嵌合により連結する連結突起を周辺に備えることを特徴とする、請求項１記載の反射型投射スクリーン。

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