WO2017110281A1

WO2017110281A1 - 反射型スクリーン及び映像表示システム

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Publication number: WO2017110281A1
Application number: PCT/JP2016/083204
Authority: WO
Inventors: 鈴木　芳人; 川上　徹; 江原　克典; むつみ篠井
Original assignee: Tohoku University
Current assignee: Tohoku University
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: JP5971742B1; JP2017116824A

Abstract

省電力効果が大きくてしかも高コントラストの表示ができる空間結像アイリス面方式の反射型ディスプレイを大型化するために、可搬性に優れ、かつ、視野領域の拡大もできる反射型スクリーンを提供する。基板（５）と、基板の正面側を被覆する層をなし、層の表面形状により面内の左右方向と上下方向とで拡散角度が異なる異方性拡散層（９）と、基板の背面側を被覆する層をなし、層の正面側が平面状であり、背面側が、レンズ面（６ａ）と非レンズ面（６ｂ）を備え，背面側に凸となる単位レンズが複数配列したフレネルレンズ面形状であり、フレネルレンズ面形状の面が反射面になるレンズ層（６）と、レンズ層の背面側の、レンズ面、又は、レンズ面及び非レンズ面を被覆する層をなし、層が高反射率の金属からなる反射層（７）と、反射層の背面側を被覆して、反射層を保護する保護層（８）と、保護層の背面側に貼合した保持板（１０）と、を有する。

Description

反射型スクリーン及び映像表示システム

　本発明は、空間結像アイリス面方式のディスプレイを、対角５０～１２０インチサイズ以上の大型ディスプレイへ適用可能とする、反射型スクリーン及び映像表示システムに関する。

　特許文献１には、投射された映像光を特定の位置に集光させて空間結像アイリス面を形成し、この空間結像アイリス面に目を置く観察者に投射映像を観させることにより省電力化を実現する画像表示装置が開示されている。これを、以下、「空間結像アイリス面方式のディスプレイ」という。ここで、「空間結像アイリス面」とは、表示面（スクリーン面）から放出されるすべての映像光を、前記表示面にもたせた集光機能により一つの面域に集めるようにしたスクリーンにおいて、前記すべての映像光が集まる一つの面域を意味する。

　空間結像アイリス面方式のディスプレイによれば、基本的に一人の観察者のみが観るディスプレイ、例えば、旅客機等の各客席毎に設けられるテレビジョン用ディスプレイ、或いは個人向け小型テレビジョン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等のディスプレイ、において、映像光を一人の観察者が視認できる領域に送り、他の領域には送らないようにして、エネルギーの無駄を省くことができる。

特開２０１３－０６８６５１号公報

　上述の、空間結像アイリス面方式のディスプレイは、基本的に、観察者のいない領域に映像光を送るという無駄をなくしたものであるから、上述の比較的小型のディスプレイに限らず、例えば学校の教室で使用されるような、対角５０～１２０インチ、あるいはそれ以上、の大型ディスプレイにも適用できれば、さらに大きな省電力効果が発揮されると期待される。

　上述の大型ディスプレイに適用する空間結像アイリス面方式のディスプレイとしては、装置厚みを薄くしやすいという観点から、透過型ディスプレイよりも、反射型ディスプレイがより好ましい。この従来の反射型ディスプレイは、例えば図２（Ａ）,（Ｂ）に示すように、画像投影装置２から入射する映像光を画像投影装置２からほぼaの距離にある焦点距離ｆの反射型スクリーン６０で反射させ、反射型スクリーン６０から画像投影装置２側へほぼｂの距離に、前記反射した映像光による空間結像アイリス面３を形成させる条件として、(1/a)+(1/b)=1/f、なる等式を満たす構成としてある。空間結像アイリス面３内に目を置く観察者は投射映像を観察することができる。なお、図２において、観察者が正面から見た状態での反射型スクリーンの横方向をx方向、縦方向をy方向、厚み方向（奥行き方向）をz方向としている（以下同じ。）。ここで、反射側スクリーンの画像投影装置に面した側を正面側、その反対側を背面側という（以下同じ。）。

　従来の反射型スクリーン６０は、フレネル反射鏡５０の正面側に透明保護膜５１を配備した構造となっている。フレネル反射鏡５０を用いていることでコントラストは良好である。

　画像投影装置２は、例えば図９に示されるように、ＬＥＤチップからなる三原色光源３０からの映像光を拡散フィルム積層体２２、リレーレンズ２０ａ、２０ｂ、デジタルミラーデバイス３４に順次通してから、複数のレンズからなる投射光学系３８を介して凹面反射鏡４０、凸面反射鏡４２で順次反射させて反射型スクリーン６０へと送る構成となっている。なおスクリーンへ向かわない光は遮光板３６で遮光する。

　図２のような従来の反射型ディスプレイを、大型ディスプレイへ適用するには、反射型スクリーンを大型化する必要があるが、従来の反射型スクリーンを単に大型化すると、持ち運びし難くなる（可搬性が悪くなる）という問題がある。また、視野領域が狭すぎて、学校で授業を受ける生徒等のような、横並びした複数の観察者に対して映像光を届け難いという問題がある。なお、大型で可搬性のよい反射型スクリーンとしては、従来、丸めて運搬できる紙製や布製の反射型スクリーンがあるが、これらは、コントラストが低く、スクリーン面内の映写画像の画質が良くないという問題がある。

　本発明は、上述の事情に鑑み、省電力効果が大きくてしかも高コントラストの表示ができる空間結像アイリス面方式の反射型ディスプレイを大型化するために、可搬性に優れ、かつ、視野領域の拡大もできる反射型スクリーン及び映像表示システムを提供することを課題とした。

　本発明者は、前記課題を解決するために検討を重ね、従来の反射型スクリーン（図２参照）のフレネル反射鏡５０に代えて、背面側にフレネルレンズ面形状の反射面を有するレンズ層とし、さらに異方性拡散層及び保持板を付加することが有効であるとの知見を得、この知見を基に、以下の要旨構成になる本発明をなした。

　特許請求の範囲に記載の発明は、以下の（１）～（６）の発明のうちの少なくともいずれか１つを含むものである。
（１）焦点距離ｆの反射面からほぼaの距離離れた画像投影装置からの映像光が前記反射面で反射して該反射面からほぼｂの距離離れた空間結像アイリス面を作る、(1/a)+(1/b)=1/f、の関係を満たす前記反射面を有する反射型スクリーンであって、
　基板平坦度が評価式＝（基板厚み方向を平行平板で軽く接触する程度に挟んだときの平行平板間隔）－（基板公称厚み）による評価で±２μｍ以内である平坦な基板と、
　前記基板の、前記画像投影装置との対向面側になる正面側を被覆する層をなし、該層の表面形状により面内の左右方向と上下方向とで拡散角度が異なる表面形状依存型の異方性拡散層と、
　前記基板の、反正面側になる背面側を被覆する層をなし、該層の正面側が平面状であり、背面側が、レンズ面と非レンズ面を備え背面側に凸となる単位レンズが複数配列したフレネルレンズ面形状であり、該フレネルレンズ面形状の面が前記反射面になる、焦点距離fのレンズ層と、
　前記レンズ層の背面側の、レンズ面、又は、レンズ面及び非レンズ面を被覆する層をなし、該層が高反射率の金属からなる反射層と、
　前記反射層の背面側を被覆して、該反射層を保護する保護層と、
　前記保護層の背面側に貼合した保持板と、
を具備することを特徴とする反射型スクリーン。
（２）（１）の発明において、前記保護層の背面側に貼合した保持板に代えて、前記保護層の背面側に貼合したマグネットシートとしたことを特徴とする反射型スクリーン。
（３）（１）又は（２）の発明において、前記焦点距離ｆのレンズ層の背面側のフレネルレンズ面形状が、非軸、又は、非軸かつ非球面、のフレネルレンズ面形状であることを特徴とする反射型スクリーン。
（４）（１）～（３）のいずれか１つの発明において、前記反射型スクリーンにより反射し拡散した拡散光の上下方向の拡散角度が前記拡散光の主光線方向に対し半値で±１０°以内であることを特徴とする反射型スクリーン。
（５）（１）～（４）のいずれか１つの発明において、前記反射型スクリーンにより反射し拡散した拡散光の左右方向の拡散角度が前記拡散光の主光線方向に対し半値で±５°以内であることを特徴とする反射型スクリーン。
（６）（１）～（５）のいずれか１つの発明による反射型スクリーンと、前記反射型スクリーンに映像光を投射する画像投影装置とを有することを特徴とする映像表示システム。

　本発明によれば、省電力効果が大きく、コントラストも高い空間結像アイリス面方式のディスプレイ用の反射型スクリーンを、可搬性を損なわずに大型化でき、かつその視野領域の拡大も可能であるという効果を奏する。

（１）の発明の実施形態の概略を示す反射型スクリーンのyz断面図である。従来の空間結像アイリス面方式の反射型ディスプレイの概略を示す（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は反射型スクリーンのyz断面図である。（２）の発明の実施形態の概略を示す反射型スクリーンのyz断面図である。（ａ）は通常の軸対称フレネルレンズ形状の例、（ｂ）は（３）の発明の実施形態に係る非軸・非球面のフレネルレンズ形状の例を示す、レンズ層のyz断面図である。（４）の発明の実施形態の概略を示す光線追跡図である。（５）の発明の実施形態の概略を示す光線追跡図である。（２）の発明に係る反射型スクリーンの製造工程を示す図である。表面形状依存型の異方性拡散層の表面形状の例を示す顕微鏡写真の図である。画像投影装置の内部の光学系の例を示す模式図である。

　まず、前述の（１）の発明の実施形態について説明する。
　図１は、（１）の発明の実施形態の概略を示す反射型スクリーンのyz断面図である。図において、前掲図と同一又は相当部材には同じ符号を付し、説明は省略する。

　焦点距離ｆの反射型スクリーン１は、自身の反射面からほぼaの距離に配置された画像投影装置２から投射された映像光を反射し、この反射した映像光が前記反射面からほぼｂの距離だけ離れた位置に集光して空間結像アイリス面３を作り、この空間結像アイリス面３に目を置く観察者に映像光による画像を観察可能とする、(1/a)+(1/b)=1/f、の関係を満たすものである。この点では、図２の従来の反射型スクリーン６０と同様である。ここで、「ほぼa」とは、「a±10％以内」を意味する。「ほぼｂ」も同じである。

　しかし、（１）の発明の実施形態の反射型スクリーン１は、従来の反射型スクリーン６０とは異なる層構造を有している。すなわち、（１）の発明の実施形態による反射型スクリーン１は、
　平坦な基板５と、
　基板５正面側を被覆する層をなし、該層の表面形状により面内の左右方向（ｘ方向）と上下方向（ｙ方向）とで拡散角度が異なる表面形状依存型の異方性拡散層９と、
　基板５背面側を被覆する層をなし、該層の正面側が平面状であり、該層の背面側が、レンズ面６ａと非レンズ面６ｂを備え該層の背面側に凸となる単位レンズが複数配列したフレネルレンズ面形状であり、該フレネルレンズ面形状の面が反射型スクリーン１の反射面になる、焦点距離fのレンズ層６と、
　レンズ層６の背面側の、レンズ面６ａ、又は、レンズ面６ａ及び非レンズ面６ｂを被覆する層をなし、該層が高反射率の金属からなる反射層７と、
　反射層７の背面側を被覆して、反射層７を保護する保護層８と、
　保護層８の背面側に貼合した保持板１０と、
を有する層構造である。

　（１）の発明の実施形態では、反射型スクリーン１を上記のような層構造としたことにより、前記大型ディスプレイへ適用した場合に、平坦性を保つ強度が増して可搬性が向上し、かつ、異方性拡散層９の作用により左右方向の視野領域の拡大も可能である。また、製造も容易である。

　平坦な基板５は、例えば透明樹脂材料製であり可撓性を有する。基板厚みは、強度確保と軽量化の兼ね合いから、好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下である。基板平坦度は、評価式＝「（基板厚み方向を平行平板で軽く接触する程度に挟んだときの平行平板間隔）－（基板公称厚み）」による評価で、好ましくは±２μｍ以内であり、より好ましくは０μｍ以上２μｍ以下（理想的には下限の０μｍ）である。なお、前記基板平坦度は、基板の反りを表す指標であり、例えば、定盤上に基板を置き、該基板の上方から該基板の上面までの距離を、定盤面に平行に走行するレーザー変位計で測定する方法などにより求めることができる。

　反射型スクリーン１の正面側の最外層は、前記表面形状依存型の異方性拡散層９である。ここで、「表面形状依存型の異方性拡散層」とは、拡散層により拡散する光の拡散角度か、拡散層の表面形状と特定の関係にある直交二方向で相異なるという特性を有する拡散層のことである。これを用いることで、上下方向の拡散角度を小さくして外光の映り込みを防止し、また、左右方向の拡散角度を大きくして空間結像アイリス面を拡大し、横並びした複数の観察者に映像光を送ることが可能となる。

　この異方性拡散層９は、その材質がウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂、あるいは、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂であり、可撓性を有する。この異方性拡散層９は、正面側となる片面側において、例えば図８に示すように、ほぼ一方向に延在する不規則な長さの多数の凸条が、この延在方向と直交する方向に不規則な間隔で横並びした形態の表面形状を有する。凸条の高さは、０μｍ超１０μｍ以下が好適である。ここで、便宜上、凸条の延在方向を「Ｌ方向」、凸条の横並び方向を「Ｃ方向」という。このような表面形状によると、Ｃ方向に拡散するときの拡散角度（以下、「Ｃ方向拡散角度」という。）は、Ｌ方向に拡散するときの拡散角度（以下、「Ｌ方向拡散角度」という。）に比べて大きい。Ｃ方向拡散角度とＬ方向拡散角度とは、製造条件変更により種々の値に設定できる。なお、異方性拡散層９は、拡散角度範囲内での輝度の分布型が、通常はほぼガウス分布型となっているが、矩形状分布型（拡散角度範囲内で角度によらずほぼ一定の輝度になる所謂トップハット型）に近づけることも可能である。

　そこで、Ｌ方向をｙ方向にとり、Ｃ方向をｘ方向にとる配置とすることによって、視野領域を左右方向には拡大して、横並びした複数の観察者に映像光による投射映像を視認させ、かつ、視野領域を上下方向（ｙ方向）には縮小して、天井照明等などの外光を反射面により床面へ偏向し、結像させることができ、画像投影装置による空間結像アイリス面には、外光は入射しなくなるので、外光による画像への影響を防ぐことが可能となる。

　異方性拡散層９の層厚みは、画像の解像度の観点から、できるだけ薄い方が好ましい。
　焦点距離ｆのレンズ層６は、その材質がウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂、あるいは、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂であり、可撓性を有し、その厚み方向境界面が、正面側では平面、背面側では、レンズ面６ａと非レンズ面６ｂが交互に同心円弧状に配列したフレネルレンズ面である。レンズ層６の層厚みは、ｘｙ面内の位置により異なるが、フレネルレンズの中心から離れるほど厚くなり、最大でも５０μｍくらいに抑えて設計している。

　レンズ層６と保護層８の間には、レンズ面６ａ又は、レンズ面６ａ及び非レンズ面６ｂに光を反射する機能を付与する反射層７が設けてある。反射層７は例えばアルミニウム、銀、ニッケル等の高反射率（反射率が７０％以上になるように蒸着や塗装で形成するのが好ましい。）の金属からなり、可撓性を有するように薄くしている。反射層７の層厚みは、蒸着の場合は０．５μｍ程度、塗装の場合は数１０μｍ程度にし、剥離性、反射率、曲げの強度等の観点から決定している。

　保護層８は、可撓性を有し、反射層７の劣化や剥離、反射層７及びレンズ層６の破損等を抑制し、反射層７及びレンズ層６を保護する機能を有している。また、保護層８は、光を吸収する機能を有している。保護層８の材料としては、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等、これらの混合となる樹脂を母材とし、光吸収材として黒色等の暗色系の塗料や、黒色等の暗色系の染料や顔料等又はこれらを含有するビーズが添加され、さらに、反射層７を酸化等の劣化から保護する等の機能を有する各種添加剤等が添加された材料が挙げられる。また、保護層８の層厚みは、保護機能および光吸収機能を十分に発揮させる観点から、最も薄い部位で５μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。

　保持板１０は、異方性拡散層９から保護層８までの部材の平坦性を維持するためのもので、剛性確保と軽量化の兼ね合いから、好ましくは例えば板厚０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下のプラスチック板で構成される。保持板１０は、粘着材等からなる図示しない接合層を介して、保護層８と貼合してある。保持板１０を有することで、搬送時の変形を防止でき、かつフック等を用いて壁面へ吊り下げるなどといった、取付け作業が容易となる。

　次に、前述の（２）の発明の実施形態について説明する。
　図３は、（２）の発明の実施形態の概略を示す反射型スクリーンのyz断面図である。図において、前掲図と同一又は相当部材には同じ符号を付し、説明を省略する。この実施形態は、（１）の発明の実施形態において、保持板１０に代えて、マグネットシート１１とした以外は、（１）の発明の実施形態と同様とした。マグネットシート１１の厚みは例えば０．５～１.５ｍｍが好適である。マグネットシート１１は他の層部材（異方性拡散層９から保護層８まで）と同様、可撓性を有するため、他の層部材とマグネットシート１１の積層体である反射型スクリーン１は、その保管や移動など不使用時には曲げる（丸める）ことができ、使用時には、鋼板のような磁気接着材質の壁面部分に対してであれば、平らに広げて接着させるだけで簡単に設置できる。

　ここで、（２）の発明に係る反射型スクリーンの製造工程について、図７を参照し、説明する。
　まず、図７（ａ）に示すように、基板５の正面側に、異方性拡散層９を形成する。形成方法としては、例えば、紫外線硬化型樹脂を、図８のような凸条分布形状の雌形状を底面形状とする金型に装入し、上方から基板５正面で所定厚みまで押圧し、紫外線を照射して硬化させた後、型抜きするといった方法が挙げられる。

　次に、図７（ｂ）に示すように、基板５の背面にレンズ層６を形成する。形成方法としては、例えば、紫外線硬化型樹脂をフレネルレンズ面形状の雌形状を底面形状とする金型に装入し、上方から基板５背面で所定厚みまで押圧し、紫外線を照射して硬化させた後、型抜きするといった方法が挙げられる。

　次に、図７（ｃ）に示すように、レンズ層６の背面側（フレネルレンズ面形状側）に反射層７を形成する。形成方法としては、少なくともレンズ面６ａ上に、例えばアルミニウム、銀、ニッケル等の金属を、蒸着する、スパッタリングする、又は金属箔を転写するなどといった方法や、アルミニウムの薄型小片をこれらの面が平行に揃うように塗装する方法などが挙げられる。

　次に、図７（ｄ）に示すように、反射層７の背面側に保護層８を形成する。形成方法としては、例えば、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等、これらの混合となる樹脂を母材とし、光吸収材として黒色等の暗色系の塗料や、黒色等の暗色系の染料や顔料等又はこれらを含有するビーズが添加され、さらに、反射層７を酸化等の劣化から保護する等の機能を有する各種添加剤等が添加された材料を、反射層７背面（ただし、非レンズ面６ｂ上に反射層がない場合は、反射層７背面及び非レンズ面６ｂ）に塗布して硬化させるといった方法が挙げられる。なお、保護層８は、光吸収材や各種添加剤を含有する熱硬化型樹脂もしくは紫外線硬化型樹脂を用いて形成してもよいし、黒色系の塗料等により形成してもよい。

　最後に、図７（ｅ）に示すように、保護層８の背面側に、接着剤でマグネットシート１１を貼合し、（２）の発明に係る反射型スクリーンが完成する。

　なお、（１）の発明に係る反射型スクリーンの製造工程については、図７（ａ）～（ｅ）において、最終工程（図７（ｅ））で、マグネットシート１１に代えて保持板１０とした以外は同様とした工程を採用することができる。

　上述した製造工程により、（２）の発明の実施形態を有する対角５０インチサイズの反射型スクリーンを試作した。試作品のうちには、異方性拡散層の拡散角度を、左右方向で６０°（反射型で用いると約２倍の１２０°になる。）、上下方向で１°（反射型で用いると約２倍の２°になる。）の設定とした本発明例Ｓ１、及び、異方性拡散層の拡散角度を、左右方向で３０°（反射型で用いると約２倍の６０°になる。）、上下方向で４°（反射型で用いると約２倍の８°になる。）の設定とした本発明例Ｓ２が含まれる。これらの試作品について、天井の複数の蛍光灯を外光源とする室内での外光環境下で、異なる測定方向でのコントラスト及びゲインの測定を行った。コントラストは、全黒映像輝度（１とする）に対する全白映像輝度の比の値αで評価した（α：１と表記する。）。ゲインは、暗環境で白表示したときの、ホワイトマットスクリーンの輝度に対する、他のスクリーンの輝度の比で評価した。すなわち、ホワイトマットスクリーンのゲインは１．０であり、他のスクリーンのゲインは１．０に対する相対比である。本発明例は、反射型スクリーン１の全厚みを２．０ｍｍとし、うち、異方性拡散層９の厚みを２０μｍとし、マグネットシート１１の厚みを１．０ｍｍとした。

　また、反射型スクリーンの従来例として、市販のマグネット式黒板スクリーンである、（株）青井黒板製作所製の「巻上げ２ｗａｙスクリーン」（登録商標）を用意し、同様の測定を行った。

　測定結果の一例を表１に示す。表１に示すとおり、本発明例では、従来例と比べ、正面方向だけでなく左右方向においても、ゲインが向上して、より明るい映像を見ることができること、及び、コントラストが格段に向上して、より高画質の映像を見ることができることが分かる。

　次に、前述の（３）の発明の実施形態について説明する。
　図４は、（３）の発明の実施形態の概略を示すレンズ層のyz断面図である。図において、前掲図と同一又は相当部材には同じ符号を付し、説明は省略する。図４（ａ）は、軸対称・球面のフレネルレンズ面形状のレンズ層を示している。これはレンズ層６のｘ方向領域及びｙ方向領域の中心位置をｚ軸に平行なフレネルレンズ形状中心軸が通り（すなわち軸対称であり）、かつ、レンズ面６ａの形状が球面形状である形態（以下、「形態Ａ」という。）である。一方、図４（ｂ）は、非軸（詳しくは、非軸対称）・非球面のフレネルレンズ面形状のレンズ層を示している。これは、レンズ層６のｙ方向領域を外れた位置をｚ軸に平行なフレネルレンズ形状中心軸が通り（すなわち非軸であり）、かつ、レンズ面６ａの形状が非球面形状である形態（以下、「形態Ｂ１」という。）である。また、図示しないが、図４（ｂ）において、レンズ面６ａの形状を非球面形状から球面形状に変更した態様（以下、「形態Ｂ２」という。）もある。ここで、「非球面」とは、真球面以外の面を指し、例えば放物面や４次曲面などが挙げられる。なお、「非球面レンズ」とは、レンズ面が非球面で構成されたレンズのことである。

　（１）又は（２）の発明の実施形態では、前記形態Ａ、Ｂ１、Ｂ２のいずれも含みうるが、（３）の発明の実施形態では、前記形態Ａは含まず、前記形態Ｂ１，Ｂ２のいずれかを含む。非軸のフレネルレンズ面形状の場合は、軸対称の場合と比べて、所定の視野領域の外側への光の拡散ロスをより低減できるという効果（以下、「拡散ロス低減効果」という。）がある。また、非球面のフレネルレンズ面形状の場合は、球面の場合と比べて、様々な収差をより小さくできるという効果（以下、「収差低減効果」という。）がある。

　（１）又は（２）の発明の実施形態では、形態Ａ（軸対称・球面）である場合を含み、この場合、前記拡散ロス低減効果及び収差低減効果は発揮されない。これに対し、（３）の発明の実施形態では、形態Ａ（軸対称・球面）である場合は含まず、形態Ｂ１（非軸・球面）又は形態Ｂ２（非軸・非球面）である場合を含むので、いかなる場合でも、前記拡散ロス低減効果、あるいは、前記拡散ロス低減効果と収差低減効果の複合した効果が発揮される。

　次に、前述の（４）の発明の実施形態について、図５の光線追跡図を参照し、説明する。図において、前掲図と同一又は相当部材には同じ符号を付し、説明を省略する。反射型スクリーン１への入射光が、反射型スクリーン１により反射し、拡散して拡散光となる。この拡散光の上下方向（ｙ方向）の拡散角度を、該拡散光の主光線方向に対して半値で±θ_１（但しθ_１は正の数）と表すものとする。（４）の発明の実施形態の反射型スクリーン１は、θ_１が１０°以下となるように、表面形状を設定された異方性拡散層９（図５では図示しない）を用いている。なお、（４）の発明の実施形態に限らず、反射型における異方性拡散層９では入射時の１回目の拡散と、反射後出射時の２回目の拡散とで、計２回の拡散が起こる。異方性拡散層９の公称拡散角度は、透過型（拡散は１回のみ）での測定値であるので、反射型にした場合の拡散角度は、透過型の場合の約２倍になる。

　（４）の発明の実施形態よる作用を以下に説明する。画像投影装置２から反射型スクリーンへ投射された映像光は、反射し、拡散して、映像光による空間結像アイリス面３を作る。一方、外光も、反射型スクリーン１から画像投影装置２側への距離a1,b1が(1/a1)+(1/b1)=1/fの関係を満たすとき、ほぼa1の距離離れた位置から反射型スクリーン１へ入射すると、反射し、拡散して、ほぼb2の距離離れた位置に外光による空間結像アイリス面３ａを作る。

　ところで、天井灯などの外光の影響は、スクリーンと天井との位置や画像投影装置２とスクリーン１との投影距離関係により変化する。また、スクリーン１から離れた位置の天井灯からの外光は明るさが弱くなるので、その影響も小さくなる。最も影響がある天井灯の位置は、反射型スクリーン１の映写面（垂直面）の中心軸（水平軸）からの仰角が４５°以内とされる。この場合、θ_１を１０°以下にしておくことにより、図５に示すように、外光による空間結像アイリス面３ａを、映像光による空間結像アイリス面３を作る映像光の光路とは干渉しない範囲に追い遣ることができる。

　これに対し、θ_１が１０°超になると、外光による空間結像アイリス面３ａが、映像光による空間結像アイリス面３を作る映像光の光路と干渉する範囲に入ってしまう場合が比較的多く生じる。

　したがって、（４）の発明の実施形態によれば、外光の映り込みによるコントラストの低下を抑制でき、高画質の映像を視認することができる。

　次に、前述の（５）の発明の実施形態について、図６の光線追跡図を参照し、説明する。図において、前掲図と同一又は相当部材には同じ符号を付し、説明を省略する。反射型スクリーン１への入射光が、反射型スクリーン１により反射し、拡散して拡散光となる。この拡散光の左右方向（ｘ方向）の拡散角度を、該拡散光の主光線方向に対して半値で±θ_２（但しθ_２は正の数）と表すものとする。（５）の発明の実施形態の反射型スクリーン１は、θ_２が５°以下となるように、表面形状を設定された異方性拡散層９（図６では図示しない）を用いている。これによる作用を以下に説明する。

　θ_２を５°以下としたことで、反射型スクリーン１を、所謂マルチビュー式とすることが容易である。すなわち、例えば図６に示すとおり、反射型スクリーン１に面した中央位置に中央の画像投影装置２Ｃを配置し、その右側と左側にそれぞれ、右の画像投影装置２Ｒと左の画像投影装置２Ｌを配置し、これらからの映像光の入射角度を相異ならせ、中央の画像投影装置２Ｃによる空間結像アイリス面３Ｃ、右の画像投影装置２Ｒによる空間結像アイリス面３Ｒ、及び左の画像投影装置２Ｌによる空間結像アイリス面３Ｌを作る場合、θ_２を５°以下としたことで、これらの空間結像アイリス面３Ｃ，３Ｒ，３Ｌが互いに干渉しない状態とすることが比較的容易に実現できる。そこで、各画像投影装置２Ｃ，２Ｒ，２Ｌからの映像光を相異ならせ、空間結像アイリス面３Ｃ，３Ｒ，３Ｌにおいてそれぞれ別々の映像を視認できるようになる。つまり、反射型スクリーン１を見る角度によって、見える映像が異なるようにすることができる。この例では、反射型スクリーン１を中央から真っ直ぐに見ると、中央の画像投影装置２Ｃからの映像が見え、右側から斜めに見ると左の画像投影装置２Ｌからの映像が見え、左側から斜めに見ると右の画像投影装置２Ｒからの映像が見える。

　これに対し、θ_２が５°超になると、中央、右、左の画像投影装置２Ｃ，２Ｒ，２Ｌによる空間結像アイリス面３Ｃ，３Ｒ，３Ｌが互いに干渉しない状態とすることが比較的難しくなる。

　したがって、（５）の発明の実施形態によれば、見る角度によって異なる映像を見させる所謂マルチビュー式の反射型スクリーンを容易に構成することができる。

　次に、前述の（６）の発明の実施形態について説明する。（６）の発明による映像表示システムの実施形態は、（１）～（５）のいずれか１つの発明による反射型スクリーン１と、反射型スクリーン１に映像光を投射する画像投影装置とを有する。画像投影装置としては、図９に例示したものが挙げられるが、これに限らず、市販の各種プロジェクタを用いることができる。

　（６）の発明によれば、空間結像アイリス面方式のディスプレイの大型化が容易であり、小型ディスプレイに比べ、より大きな省電力効果が得られる。

１　反射型スクリーン（本発明）
２　画像投影装置
２Ｃ　中央の画像投影装置
２Ｒ　右の画像投影装置
２Ｌ　左の画像投影装置
３　空間結像アイリス面（映像光による）
３Ｃ　中央の画像投影装置による空間結像アイリス面
３Ｒ　右の画像投影装置による空間結像アイリス面
３Ｌ　左の画像投影装置による空間結像アイリス面
３ａ　空間結像アイリス面（外光による）
５　基板
６　レンズ層
６ａ　レンズ面
６ｂ　非レンズ面
７　反射層
８　保護層
９　異方性拡散層（表面形状依存型の異方性拡散層）
１０　保持板
１１　マグネットシート
２０ａ　リレーレンズ
２０ｂ　リレーレンズ
２２　拡散フィルム積層体
３０　三原色光源
３４　デジタルミラーデバイス
３６　遮光板
３８　投射光学系
４０　凹面反射鏡
４２　凸面反射鏡
５０　フレネル反射鏡
５１　透明保護膜
６０　反射型スクリーン(従来)

Claims

　焦点距離ｆの反射面からほぼaの距離離れた画像投影装置からの映像光が前記反射面で反射して該反射面からほぼｂの距離離れた空間結像アイリス面を作る、(1/a)+(1/b)=1/f、の関係を満たす前記反射面を有する反射型スクリーンであって、
　基板平坦度が評価式＝（基板厚み方向を平行平板で軽く接触する程度に挟んだときの平行平板間隔）－（基板公称厚み）による評価で±２μｍ以内である平坦な基板と、
　前記基板の、前記画像投影装置との対向面側になる正面側を被覆する層をなし、該層の表面形状により面内の左右方向と上下方向とで拡散角度が異なる表面形状依存型の異方性拡散層と、
　前記基板の、反正面側になる背面側を被覆する層をなし、該層の正面側が平面状であり、背面側が、レンズ面と非レンズ面を備え背面側に凸となる単位レンズが複数配列したフレネルレンズ面形状であり、該フレネルレンズ面形状の面が前記反射面になる、焦点距離fのレンズ層と、
　前記レンズ層の背面側の、レンズ面、又は、レンズ面及び非レンズ面を被覆する層をなし、該層が高反射率の金属からなる反射層と、
　前記反射層の背面側を被覆して、該反射層を保護する保護層と、
　前記保護層の背面側に貼合した保持板と、
を具備することを特徴とする反射型スクリーン。
　前記保護層の背面側に貼合した保持板に代えて、前記保護層の背面側に貼合したマグネットシートとしたことを特徴とする請求項１に記載の反射型スクリーン。
　前記焦点距離ｆのレンズ層の背面側のフレネルレンズ面形状が、非軸、又は、非軸かつ非球面、のフレネルレンズ面形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型スクリーン。
　前記反射型スクリーンにより反射し拡散した拡散光の上下方向の拡散角度が前記拡散光の主光線方向に対し半値で±１０°以内であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の反射型スクリーン。
　前記反射型スクリーンにより反射し拡散した拡散光の左右方向の拡散角度が前記拡散光の主光線方向に対し半値で±５°以内であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の反射型スクリーン。
　請求項１～５のいずれか１項に記載された反射型スクリーンと、前記反射型スクリーンに映像光を投射する画像投影装置とを有することを特徴とする映像表示システム。