(57)【要約】【課題】簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化も容易であって、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを提供すること。【解決手段】入射した光を通過させる光通過部である複数の開口部１４と、光通過部の周囲に形成され、入射した光を吸収する光吸収部１５と、を備える第１の板状部材１１と、入射した光を反射させる複数の反射部１６を備える第２の板状部材１２と、を有し、反射部１６は、光通過部に対応する位置に設けられ、第１の板状部材１１と第２の板状部材１２とは、間隔を設けて配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を通過させる複数の光通過部と、前記光通過部の周囲に形成され、入射した光を吸収する光吸収部と、を備える第１の板状部材と、
入射した光を反射させる複数の反射部を備える第２の板状部材と、を有し、
前記反射部は、前記光通過部に対応する位置に設けられ、
前記第１の板状部材と前記第２の板状部材とは、間隔を設けて配置されることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記第２の板状部材は、前記反射部の周囲に形成された光吸収部を備えることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記反射部は、曲面形状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン。
【請求項４】
光を散乱させる散乱構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記散乱構造は、前記反射部で反射した光が集光する位置に設けられることを特徴とする請求項４に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記散乱構造は、前記光通過部に形成されることを特徴とする請求項４に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記散乱構造は、前記反射部に形成されることを特徴とする請求項４に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記光通過部は、円形状をなし、
前記第１の板状部材と前記第２の板状部材との間隔が、前記円形状の半径の３倍以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン、特に、画像信号に応じた光を反射させることにより画像を表示するスクリーンの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるフロント投写型のプロジェクターは、投写光を反射させる反射型のスクリーンと組み合わせて用いられる。室内照明による照明光などの外光が存在する環境下では、投写光とともにスクリーンで反射した外光が観察者の方向へ進行することにより、画像のコントラストが低下する場合がある。例えば、特許文献１には、外光の吸収、及び画像のコントラスト向上のための光吸収層を用いる技術が提案されている。特許文献２には、反射層及び光吸収層のパターンを設け、反射層により白色映像輝度を確保し、光吸収層により黒色映像輝度を確保することで画像のコントラストの向上を図る技術が提案されている。特許文献３には、投写光が持つ特定の波長領域の光を選択的に反射し、かつ外光と投写光との光線角度の違いを利用することにより輝度及びコントラストの向上を図る技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７５３０２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１９６４号公報
【特許文献３】特開２００５−１１５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光吸収層により反射率を抑える場合、外光のみならず投写光の反射率も低下するため、画像の輝度が低下することとなる。スクリーンにおける光線角度の違いを利用する従来の技術では、ルーバーやプリズム等の微細構造を設けることとなる。スクリーンの全体について微細構造を形成することは困難であって、構造が複雑となるため高コストとなり、スクリーンの大型化も困難となる。本発明は、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化も容易であって、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスクリーンは、入射した光を通過させる複数の光通過部と、光通過部の周囲に形成され、入射した光を吸収する光吸収部と、を備える第１の板状部材と、入射した光を反射させる複数の反射部を備える第２の板状部材と、を有し、反射部は、光通過部に対応する位置に設けられ、第１の板状部材と第２の板状部材とは、間隔を設けて配置されることを特徴とする。
【０００６】
プロジェクターからの投写光は、光通過部を通過した後、反射部で反射する。スクリーンへ入射する外光の一部は、光吸収部で吸収される。また、外光の一部は、光通過部へ入射する。第１の板状部材及び第２の板状部材の間隔と、光通過部の大きさとを適宜調整することにより、投写光とは異なる光線角度で進行した外光を、第２の板状部材のうち反射部以外の位置へ入射させ、投写光と外光とを分離させる。光通過部及び光吸収部を備える第１の板状部材と、反射部を備える第２の板状部材を用いる簡易な構成により、効率良く投写光を反射させるとともに、外光の反射を低減させることが可能となる。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーンの大型化も容易であって、明るく高いコントラストの画像を得るためのスクリーンを得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、第２の板状部材は、反射部の周囲に形成された光吸収部を備えることが望ましい。これにより、外光の反射を低減させ、高いコントラストの画像を得ることができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、曲面形状をなすことが望ましい。これにより、反射部で反射した投写光を拡散させ、スクリーンに像を表示することができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、光を散乱させる散乱構造を有することが望ましい。これにより、反射部で反射した投写光をさらに散乱させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、散乱構造は、反射部で反射した光が集光する位置に設けられることが望ましい。これにより、投写光の散乱角を大きくさせるとともに、投写光を選択的に散乱させ、外光の散乱を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、散乱構造は、光通過部に形成されることが望ましい。これにより、光通過部を通過する投写光を散乱させることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、散乱構造は、反射部に形成されることが望ましい。これにより、反射部で反射する投写光を散乱させることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、光通過部は、円形状をなし、第１の板状部材と第２の板状部材との間隔が、円形状の半径の３倍以上であることが望ましい。これにより、投写光とは異なる光線角度で入射する外光の反射を効果的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係るスクリーンを模式的に表した斜視図である。
【図２】一つの開口部と、それに対応する反射部とを示した斜視図である。
【図３】投写光を選択的に反射可能とする構成について説明する斜視図である。
【図４】外光の反射を低減可能とする構成について説明する斜視図である。
【図５】反射部と外光のスポットとの重なり合いについて説明する平面図である。
【図６】τ／ｒと反射面積比との関係を求めたグラフである。
【図７】ｈ／ｒ、角度、及び反射面積比の関係を表すグラフである。
【図８】変形例１に係るスクリーンの構成を説明するための斜視図である。
【図９】変形例２に係るスクリーンの構成を説明するための斜視図である。
【図１０】変形例３に係るスクリーンの構成を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係るスクリーン１０を模式的に表した斜視図である。スクリーン１０は、不図示のプロジェクターからの投写光を反射させる反射型のスクリーンである。スクリーン１０は、第１の板状部材１１、第２の板状部材１２、及び透明フィルム１３を有する。
【００１７】
第１の板状部材１１は、複数の開口部１４と光吸収部１５とを備える。開口部１４は、略円形状をなしている。開口部１４が形成された領域は、入射した光を通過させる光通過部である。開口部１４は、二次元方向へアレイ状に並列させて設けられている。光吸収部１５は、開口部１４の周囲に形成されている。光吸収部１５は、入射した光を吸収する。
【００１８】
第２の板状部材１２は、複数の反射部１６と光吸収部１７とを備える。反射部１６は、入射した光を反射させる。反射部１６は、二次元方向へアレイ状に並列させて設けられている。開口部１４と反射部１６とは、二次元方向における位置を略一致させ、互いに対応する位置に設けられている。光吸収部１７は、反射部１６の周囲に形成されている。光吸収部１７は、入射した光を吸収する。
【００１９】
透明フィルム１３は、透明部材を用いて構成された板状部材である。透明フィルム１３は、開口部１４へ入射した光を第２の板状部材１２の方向へ透過させ、反射部１６で反射した光を第１の板状部材１１の方向へ透過させる。第１の板状部材１１と第２の板状部材１２とは、透明フィルム１３を介することにより間隔を設けて配置されている。
【００２０】
光吸収部１５、１７は、光吸収材料、例えば、光吸収性樹脂を用いて構成されている。開口部１４は、例えば、パンチングにより板状の光吸収材料に孔を開けることにより形成する。第１の板状部材１１の光吸収部１５は、光吸収材料のうち開口部１４を形成した部分以外の部分とする。反射部１６は、例えば、板状の光吸収材料に設けられた窪みに、高反射性部材、例えば金属部材の膜を蒸着することにより形成する。第２の板状部材１２の光吸収部１７は、光吸収材料のうち反射部１６が設けられた部分以外の部分とする。
【００２１】
図２は、図１に示すスクリーン１０のうち、一つの開口部１４と、それに対応する反射部１６とを取り出して示した斜視図である。反射部１６は、曲率を持たせた凹面形状の曲面をなしている。図中、反射部１６に描かれた破線は、反射部１６が曲面形状であることを表すための仮想的な線であるとする。
【００２２】
プロジェクターから開口部１４へ入射した投写光Ｌ１は、開口部１４を通過し、透明フィルム１３へ入射する。透明フィルム１３を透過した投写光Ｌ１は、反射部１６で反射し、透明フィルム１３を経て開口部１４から射出する。曲面形状の反射部１６での反射により、投写光Ｌ１は、一旦収束した後、拡散する。反射部１６で反射した投写光Ｌ１を拡散させることにより、スクリーン１０に像を表示させることができる。
【００２３】
スクリーン１０へ入射する外光の一部は、第１の板状部材１１の光吸収部１５で吸収される。スクリーン１０のうち開口部１４へ入射した外光Ｌ２は、開口部１４を通過し、透明フィルム１３へ入射する。外光Ｌ２は、投写光Ｌ１とは異なる光線角度でスクリーン１０へ入射したとする。透明フィルム１３を透過した外光Ｌ２は、第２の板状部材１２の光吸収部１７で吸収される。このように、スクリーン１０は、光線角度の違いを利用して、投写光Ｌ１を選択的に反射させるとともに、外光Ｌ２の反射を低減させる。なお、透明フィルム１３のうち開口部１４が形成された部分には、反射防止膜を形成することが望ましい。これにより、透明フィルム１３の界面での外光Ｌ２の反射を低減させ、画像のコントラスト低下を低減できる。
【００２４】
図３は、光線角度の違いを利用して投写光Ｌ１を選択的に反射可能とする構成について説明する斜視図である。スクリーン１０は、開口部１４の中心位置と反射部１６の中心位置とを結ぶ軸上にプロジェクターが配置されるように設計されることが望ましい。投写光Ｌ１の広がり角は小さく、開口部１４及び反射部１６の間の数ミリ程度の距離ではほとんど広がらないため、開口部１４と反射部１６では光線の断面積は略同じとなる。反射部１６の平面形状は、開口部１４と相似の円形状をなしている。
【００２５】
図４は、外光Ｌ２の反射を低減可能とする構成について説明する斜視図である。開口部１４、反射部１６は、いずれも半径ｒの円形状をなすものとする。第１の板状部材１１のうちプロジェクター側の表面と、第２の板状部材１２のうち透明フィルム１３側の表面との間隔をｈとする。明るく高いコントラストの画像を得るには、反射部１６へ入射させる投写光Ｌ１をできるだけ多くし、かつ反射部１６へ入射させる外光Ｌ２をなるべく少なくすることが望ましい。ここでは、第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２に対して垂直に進行する投写光Ｌ１に対して、角度θをなして開口部１４へ入射した外光Ｌ２を例として説明する。
【００２６】
図５は、反射部１６と外光Ｌ２のスポット１８との重なり合いについて説明する平面図である。ここでは、外光Ｌ２のスポット１８は、半径ｒの円形状であるものとする。反射部１６の中心Ｏ１とスポット１８の中心Ｏ２との間の距離をτは、間隔ｈの第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２の間を角度θで外光Ｌ２が進行することにより、以下の式によって表される。
τ＝ｈ・ｔａｎθ
【００２７】
距離τ＝０であるとき、開口部１４を通過した外光Ｌ２の全てが反射部１６へ入射することとなる。このとき、反射部１６及びスポット１８の重なり合う領域Ｓの面積と、反射部１６の面積とは一致する。また、距離τが２ｒ以上であるとき、開口部１４を通過した外光Ｌ２の全てが光吸収部１７へ入射することとなる。このとき、反射部１６及びスポット１８の重なり合いは生じない。図６に示すグラフは、τ／ｒと、反射部１６及び領域Ｓの面積比（以下、反射面積比と呼ぶものとする）との関係を求めたものである。反射部１６へ入射する外光Ｌ２は、反射面積比が１に近いほど多くなり、反射面積比が０に近いほど少なくなる。
【００２８】
図７は、間隔ｈの半径ｒに対する比ｈ／ｒを変化させた場合における、角度θと反射面積比との関係を表すグラフである。角度θが大きくなるにつれて、反射面積比は小さくなる。比ｈ／ｒが大きいほど、角度θを大きくすることで反射面積比を小さくさせる効果は高くなる。反射部１６で反射する外光Ｌ２の量が反射面積比に比例するものとして、半径ｒを一定とする場合、間隔ｈが大きいほど、反射部１６で反射する外光Ｌ２を低減させる効果が高くなる。
【００２９】
明るく高いコントラストの画像を得るために、スクリーン１０は、例えば、投写光Ｌ１に対して２０度の角度差をなして入射する外光Ｌ２を３割程度以下にできることが望ましい。図７に示すグラフから、比ｈ／ｒが３である場合に、２０度程度の角度差の外光Ｌ２が３割程度となる。従って、第１の板状部材１１と第２の板状部材１２との間隔ｈは、半径ｒの３倍以上であることが望ましい。なお、比ｈ／ｒが大きいほど、スクリーン１０で反射させるために許容される投写光Ｌ１の角度範囲も狭められることとなるため、スクリーン１０は、外光Ｌ２の反射を低減可能、かつ投写光Ｌ１を効率良く反射可能な比ｈ／ｒで形成されることが望ましい。スクリーン１０は、比ｈ／ｒを適宜設定することにより、任意の角度選択特性を持たせることができる。
【００３０】
以上のように、本実施例に係るスクリーン１０は、開口部１４及び光吸収部１５を備える第１の板状部材１１と、反射部１６及び光吸収部１７を備える第２の板状部材１２を用いる簡易な構成により、効率良く投写光を反射させるとともに、外光の反射を低減させることが可能となる。これにより、簡易な構成で低コスト、スクリーン１０の大型化も容易であって、明るく高いコントラストの画像を得られるという効果を奏する。
【００３１】
なお、スクリーン１０は、透明フィルム１３を設ける構成に代えて、第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２の間を空隙としても良い。この場合、第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２の間隔ｈは、ガラスビーズ等のスペーサーを用いることにより調整する。第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２の間を空隙とする場合、第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２の間の屈折率差を無くせることで、界面での反射を低減させるための反射防止膜が不要となる。
【００３２】
第１の板状部材１１は、光吸収材料に開口部１４を形成したものとする他、板状の透明材料に光吸収部１５を形成したものとしても良い。光吸収部１５は、例えば印刷により、透明材料に着色を施すことにより形成する。この場合、透明材料のうち、光吸収部１５を形成した領域以外の領域が、光を通過させる光通過部として機能する。
【００３３】
反射部１６は、曲面形状であれば良く、一定の曲率を持たせた球面形状である他、非球面形状や自由曲面形状としても良い。スクリーン１０は、スクリーン１０の全体について開口部１４及び反射部１６を一様に形成する場合に限られない。例えば、スクリーン１０の位置ごとに、開口部１４や反射部１６の位置を変化させても良く、開口部１４や反射部１６の大きさを変化させることとしても良い。また、スクリーン１０は、スクリーン１０の全体について第１の板状部材１１及び第２の板状部材１２の間隔ｈを一定とする場合に限られない。例えば、スクリーン１０の位置ごとに、間隔ｈを変化させることとしても良い。
【００３４】
図８は、本実施例の変形例１に係るスクリーンの構成を説明するための斜視図である。本変形例は、光を散乱させる散乱構造を有することを特徴とする。本変形例における散乱構造は、第１の板状部材１１の入射側に設けられた透明層（不図示）のうち、反射部１６で反射した投写光Ｌ１が集光する位置に散乱剤２１を分散させて構成されている。散乱剤２１としては、透明層を構成する透明部材とは異なる屈折率の部材からなる粒状体を用いる。
【００３５】
散乱構造を用いることで、反射部１６で反射した投写光Ｌ１をさらに散乱させることが可能となる。投写光Ｌ１が集光する位置に散乱剤２１を分散させることで、反射部１６で反射した投写光Ｌ１の散乱角を大きくさせる。また、散乱剤２１を分散させる領域を少なくできることにより、投写光Ｌ１を選択的に散乱させ、外光Ｌ２の散乱を低減させることができる。
【００３６】
図９は、本実施例の変形例２に係るスクリーンの構成を説明するための斜視図である。本変形例は、散乱構造である散乱面が形成された光通過部２３を有することを特徴とする。第１の板状部材２２は、板状の透明材料に光吸収部１５と光通過部２３とを形成したものである。光吸収部１５は、板状の透明材料に着色を施して構成されている。光通過部２３は、透明材料のうち光吸収部１５が形成された部分以外の部分に散乱面を施して構成されている。散乱面は、微細な凹凸を施すことにより形成される。本変形例により、光通過部２３を通過する投写光Ｌ１を散乱させることができる。なお、光通過部２３は、散乱構造として、散乱面を用いる他、散乱剤を分散させることとしても良い。
【００３７】
図１０は、本実施例の変形例３に係るスクリーンの構成を説明するための斜視図である。本変形例は、散乱構造である散乱面が形成された反射部２４を有することを特徴とする。散乱面は、反射部２４の反射面に微細な凹凸を施すことにより形成される。本変形例により、反射部２４で反射する投写光Ｌ１を散乱させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明に係るスクリーンは、フロント投写型のプロジェクターからの投写光を用いて画像を表示する場合に適している。
【符号の説明】
【００３９】
１０  スクリーン、１１  第１の板状部材、１２  第２の板状部材、１３  透明フィルム、１４  開口部、１５  光吸収部、１６  反射部、１７  光吸収部、１８  スポット、２１  散乱剤、２２  第１の板状部材、２３  光通過部、２４  反射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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