(57)【要約】  ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離でき、かつ、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出せる透明スクリーンを提供する。  透明スクリーンは、第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、反射層を基準として第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンであって、反射層は、第１の透明層の反射層とは反対側の面を基準面とするとき基準面に対して傾斜し、映像の光を反射する反射斜面を複数有し、複数の反射斜面は、それぞれ凹凸を有し、基準面の法線方向から見たときに縞状に形成され、基準面に対する角度が所定の中心角度に対して所定量の範囲内でランダムな変化量を有するように複数の反射斜面が形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、前記反射層を基準として前記第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンであって、
前記反射層は、前記第１の透明層の前記反射層とは反対側の面を基準面とするとき前記基準面に対して傾斜し、前記映像の光を反射する反射斜面を複数有し、
複数の前記反射斜面は、それぞれ凹凸を有し、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成され、
前記基準面に対する角度が所定の中心角度に対して所定量の範囲内でランダムな変化量を有するように複数の前記反射斜面が形成されていることを特徴とする透明スクリーン。
【請求項２】
前記変化量は、前記所定量の範囲内における離散的な値である、請求項１に記載の透明スクリーン。
【請求項３】
前記第１の透明層は、前記基準面に対し同じ向きに傾斜する複数の斜面を有し、
複数の前記斜面は、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成され、
透明スクリーンは、前記第１の透明層と前記反射層との間において、前記第１の透明層の前記斜面に凹凸を形成する凹凸層を更に有し、
前記凹凸層は、粒子及びマトリックスを含み、前記反射層と接する面に凹凸を有し、
前記反射斜面は、前記凹凸層の凹凸に沿って形成される、請求項１又は２に記載の透明スクリーン。
【請求項４】
前記第１の透明層は、前記基準面に対し同じ向きに傾斜する複数の斜面を有し、
複数の前記斜面は、それぞれ凹凸を有し、前記基準面の法線方向から見たときに縞状に形成され、
前記反射斜面は、前記斜面の凹凸に沿って形成される、請求項１又は２に記載の透明スクリーン。
【請求項５】
隣り合う複数の前記斜面の間に、複数の前記斜面を連結する段差面を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の透明スクリーン。
【請求項６】
前記基準面の法線方向における前記段差面の高さＰＶ１と、複数の前記斜面が並ぶ方向におけるピッチＰ１との比（ＰＶ１／Ｐ１）が０．６以下である、請求項５に記載の透明スクリーン。
【請求項７】
前記反射層は、金属層と誘電体層との少なくとも一方を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の透明スクリーン。
【請求項８】
透明スクリーンのヘイズが１０％以下である、請求項１〜７のいずれかに記載の透明スクリーン。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の透明スクリーンと、前記透明スクリーンの片側に設けられる第１の透明板と、前記透明スクリーンの反対側に設けられる第２の透明板と、を有する映像投影合わせ板。
【請求項１０】
車両の窓板として用いられる、請求項９に記載の映像投影合わせ板。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれかに記載の透明スクリーンと、前記透明スクリーンに映像を投影するプロジェクタと、を有する映像表示システム。
【請求項１２】
第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、前記反射層を基準として前記第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンの製造方法であって、
前記第１の透明層の前記反射層とは反対側の面を基準面とすると、前記第１の透明層の前記基準面とは反対側の面に、前記基準面に対し傾斜する複数の斜面を、前記基準面の法線方向から見て縞状に形成するステップと、
複数の前記斜面のそれぞれに凹凸を形成するステップと、
前記凹凸に接する前記反射層を形成するステップと、
前記反射層の凹凸を埋める第２の透明層を形成するステップとを有し、
前記基準面に対する角度が所定の中心角度に対して所定量の範囲内でランダムな変化量を有するように複数の前記反射斜面を形成することを特徴とする透明スクリーンの製造方法。
【請求項１３】
前記変化量は、前記所定量の範囲内における離散的な値である、請求項１２に記載の透明スクリーンの製造方法。
【請求項１４】
前記斜面に凹凸を形成する方法が、前記斜面に粒子及びマトリックスを含む液体を塗布して乾燥する成膜法である、請求項１２又は１３に記載の透明スクリーンの製造方法。
【請求項１５】
前記斜面に凹凸を形成する方法が、前記斜面をエッチングするエッチング法である、請求項１２〜１４のいずれかに記載の透明スクリーンの製造方法。
【請求項１６】
前記斜面を形成する方法が、型の凹凸パターンを前記第１の透明層に転写する型押し法である、請求項１２〜１５のいずれかに記載の透明スクリーンの製造方法。
【請求項１７】
前記斜面を形成する方法が、前記第１の透明層を切削工具で切削する切削法である、請求項１２〜１６のいずれかに記載の透明スクリーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明スクリーン、映像投影合わせ板、映像表示システム、及び透明スクリーンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された映像投影構造体は、表面にランダムな凹凸が形成されている第１の透明層と、第１の透明層におけるランダムな凹凸が形成されている面に形成された反射膜と、反射膜の上に形成された第２の透明層とを有する。この映像投影構造体は、映像を投影していない場合には透明な窓として機能し、映像を投影している場合にはスクリーンとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１８６６６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図２４は、従来の透明スクリーンを示す図である。透明スクリーン１２０は、プロジェクタ１１２から投影された映像を観察者１１３に向かって表示する。透明スクリーン１２０は、第１の透明層１３２と、投影される映像の光を反射する反射層１３３と、反射層１３３を基準として第１の透明層１３２とは反対側に設けられる第２の透明層１３５とを有する。第１の透明層１３２は、反射層１３３と接する平坦面に、凹凸を有する。この凹凸に沿って、反射層１３３が形成されている。【０００５】
ホットスポットと呼ばれる現象が生じることがある。ホットスポットは、プロジェクタからスクリーンに映像が投影されたときに、スクリーンの中心部などが明るく光って見える現象である。ホットスポットは、スクリーンの大気と接する面で入射光が正反射することによって生じ、正反射方向で観察される。【０００６】
従来のスクリーンでは、ホットスポットが観察される方向と、明るい映像が観察される方向とが同じであった。また、映像の全体を明るく観察できる方向が存在せず、一方向から映像を観察すると、映像中央部の明るさと映像外周部の明るさとの差が大きかった。【０００７】
本発明の目的は、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離でき、かつ、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出せる透明スクリーンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による透明スクリーンは、第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、反射層を基準として第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンであって、反射層は、第１の透明層の反射層とは反対側の面を基準面とするとき基準面に対して傾斜し、映像の光を反射する反射斜面を複数有し、複数の反射斜面は、それぞれ凹凸を有し、基準面の法線方向から見たときに縞状に形成され、基準面に対する角度が所定の中心角度に対して所定量の範囲内でランダムな変化量を有するように複数の反射斜面が形成されていることを特徴とする。【０００９】
本発明による透明スクリーンの製造方法は、第１の透明層と、投影される映像の光を反射する反射層と、反射層を基準として第１の透明層とは反対側に設けられる第２の透明層とを有し、背景を視認可能な透明スクリーンの製造方法であって、第１の透明層の反射層とは反対側の面を基準面とすると、第１の透明層の基準面とは反対側の面に、基準面に対し傾斜する複数の斜面を、基準面の法線方向から見て縞状に形成するステップと、複数の斜面のそれぞれに凹凸を形成するステップと、凹凸に接する反射層を形成するステップと、反射層の凹凸を埋める第２の透明層を形成するステップとを有し、基準面に対する角度が所定の中心角度に対して所定量の範囲内でランダムな変化量を有するように複数の反射斜面を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離でき、かつ、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出せる透明スクリーンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】映像表示システムの一実施形態を示す模式図である。
【図２】透明スクリーンの一実施形態を示す模式図である。
【図３】プロジェクタからの映像の光が反射斜面で反射され観察者に達するまでの経路を示す図である。
【図４】背景透過光の透過率が透明スクリーンを透過する位置に応じて変わることを説明するための図である。
【図５】背景透過光の透過率が透明スクリーンを透過する位置に応じて変わることを説明するための図である。
【図６】試験例１の回折効率を示す図である。
【図７】試験例２の回折効率を示す図である。
【図８】試験例３の回折効率を示す図である。
【図９】試験例４の回折効率を示す図である。
【図１０】試験例５の回折効率を示す図である。
【図１１】試験例６の回折効率を示す図である。
【図１２】試験例７の回折効率を示す図である。
【図１３】試験例８の回折効率を示す図である。
【図１４】試験例９の回折効率を示す図である。
【図１５】車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、観察者との位置関係の一例を示す模式図である。
【図１６】車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、観察者との位置関係の他の例を示す模式図である。
【図１７】車両の前方から見た、映像投影合わせ板の透明スクリーンと、プロジェクタと、観察者との位置関係の更に他の例を示す模式図である。
【図１８】透明スクリーンの一実施形態の製造方法を示すフローチャートである。
【図１９】第１の透明層に複数の斜面を縞状に形成する工程の一例を示す模式図である。
【図２０】第１の透明層の斜面に凹凸を形成する工程の一例を示す模式図である。
【図２１】反射層を形成する工程の一例を示す模式図である。
【図２２】第２の透明層を形成する工程の一例を示す模式図である。
【図２３】映像表示システムの変形例を示す模式図である。
【図２４】従来の透明スクリーンを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。本明細書において、透明スクリーンを基準として観察者側を前方、透明スクリーンを基準として観察者とは反対側を後方という。また、各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号が付されている。
【００１３】
（映像表示システム）
図１は、映像表示システムの一実施形態を示す模式図である。図１において、透明スクリーン２０の構造が拡大して示されている。
【００１４】
映像表示システム１０は、背景を視認可能な映像投影合わせ板１１と、映像投影合わせ板１１に映像を投影するプロジェクタ１２とを備える。プロジェクタ１２として、一般的なものが用いられる。
【００１５】
（映像投影合わせ板）
映像投影合わせ板１１は、前方から投影される映像を前方の観察者１３に表示し、かつ後方の背景を前方の観察者１３に視認させる。後方の背景は、映像の非投影時に視認可能であればよく、映像の投影時に視認可能でも視認不能でもよい。
【００１６】
映像投影合わせ板１１は、大気と接する前向きの面（前面１１ａ）と、大気と接する後向きの面（後面１１ｂ）とを有する。前面１１ａや後面１１ｂで入射光ＩＬが正反射することに起因してホットスポットが生じる。ホットスポットは、正反射方向の位置（例えば、破線で示す観察者１４の位置）で観察され、その他の位置（例えば、実線で示す観察者１３の位置）では観察されない。
【００１７】
映像投影合わせ板１１は、平面板、曲面板のいずれでもよい。映像投影合わせ板１１が曲面板である場合、曲面板は、観察者１３に向けて凸の形状を有するもの、観察者１３に向けて凹の形状を有するもののいずれでもよい。
【００１８】
映像投影合わせ板１１の用途は、特に限定されないが、例えば、自動車や列車などの乗り物の窓板、建物の窓板、ショーウィンドウの窓板、冷蔵ショーケースの窓板、乗り物の室内や建物の室内を区切るパーティションなどが挙げられる。
【００１９】
映像投影合わせ板１１は、透明スクリーン２０と、透明スクリーン２０の片側（例えば、後側）に設けられる第１の透明板２１と、透明スクリーン２０の反対側（例えば、前側）に設けられる第２の透明板２２とを有する。
【００２０】
透明スクリーン２０は、前方から投影される映像を前方の観察者１３に表示し、かつ、後方の背景を前方の観察者１３に視認させる。透明スクリーン２０の構造は後述される。
【００２１】
（透明板）
第１の透明板２１及び第２の透明板２２として、例えばガラス板が用いられる。この場合、映像投影合わせ板１１として、合わせガラスが得られる。合わせガラスの製造方法は、例えば、次の（１）〜（３）のステップを有する。（１）第１の透明板２１としてのガラス板、第１の接着層２３、透明スクリーン２０、第２の接着層２４、及び第２の透明板２２としてのガラス板をこの順で重ねた積層体を、真空バックの内部に入れる。重ねる順序は逆でもよい。（２）積層体を入れた真空バックの内部を脱気しながら、真空バックを大気炉などで加圧及び加熱する。（３）真空バックから取出した積層体を、オートクレーブで加圧、加熱する。
【００２２】
ガラス板のガラスとして、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。また、ガラスは、未強化ガラス、強化ガラスのいずれでもよい。未強化ガラスは、溶融ガラスが板状に成形され、徐冷されたものである。成形方法として、フロート法、フュージョン法などが挙げられる。強化ガラスは、物理強化ガラス、化学強化ガラスのいずれでもよい。物理強化ガラスは、均一に加熱されたガラス板が軟化点付近の温度から急冷され、ガラス表面とガラス内部との温度差によってガラス表面に圧縮応力を生じさせることによって、ガラス表面が強化されたものである。化学強化ガラスは、イオン交換法などでガラス表面に圧縮応力を生じさせることによって、ガラス表面が強化されたものである。
【００２３】
ガラス板は、平面板、曲面板のいずれでもよい。平面板を曲面板に曲げる曲げ成形として、重力成形、又はプレス成形などが用いられる。曲げ成形において、均一に加熱されたガラス板を軟化点付近の温度から急冷し、ガラス表面とガラス内部との温度差によってガラス表面に圧縮応力を生じさせることによって、ガラス表面を強化してもよい。その場合、物理強化ガラスが得られる。なお、化学強化ガラスは、曲げ成形の後、イオン交換法などでガラス表面に圧縮応力を生じさせることによって得られる。
【００２４】
ガラス板の板厚は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ〜２０ｍｍである。なお、本明細書におけるかかる「〜」の数値範囲の表現は、その前後の数値をも含むものである。
【００２５】
なお、第１の透明板２１及び第２の透明板２２として、樹脂板が用いられてもよい。また、第１の透明板２１及び第２の透明板２２のうち、一方がガラス板で、他方が樹脂板でもよい。また、映像投影合わせ板１１に３つ以上の透明板が含まれていてもよい。また、第１の透明板２１に透明スクリーン２０を第１の接着層２３で接着し、第２の透明板２２が存在しない構成であってもよい。また、第２の透明板２２に透明スクリーン２０を第２の接着層２４で接着し、第１の透明板２１が存在しない構成であってもよい。
【００２６】
（接着層）
第１の接着層２３は、第１の透明板２１と透明スクリーン２０とを接着する。第２の接着層２４は、第２の透明板２２と透明スクリーン２０とを接着する。第１の接着層２３及び第２の接着層２４の厚みは、それぞれ、限定されないが、例えば、０．０１ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ〜０．８ｍｍである。
【００２７】
第１の接着層２３と第２の接着層２４とは、異なる材料で形成されてもよいが、好ましくは同じ材料で形成される。第１の接着層２３及び第２の接着層２４は、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は紫外線硬化性樹脂などで形成される。好ましくは、ビニル系ポリマー、エチレン−ビニル系共重合体、スチレン系共重合体、シクロオレフィン系共重合体、ポリウレタン樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フッ素樹脂及びアクリル樹脂からなる群から選択される一種類以上で形成される。
【００２８】
熱可塑性樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）が典型的である。熱硬化性樹脂として、ウレタンアクリレート樹脂が典型的である。熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の場合、熱処理によって接着が行われる。一方、紫外線硬化性樹脂の場合、紫外線照射によって接着が行われる。ウレタンアクリレート樹脂は紫外線硬化も可能である。
【００２９】
第１の接着層２３及び第２の接着層２４は、第１の透明板２１及び／又は第２の透明板２２と透明スクリーン２０との接着性、及び透明性の両方に優れる点で、アクリル樹脂、シリコーン樹脂及びウレタンアクリレート樹脂脂からなる群から選択される一種類以上で形成されることが好ましい。
【００３０】
（透明スクリーン）
透明スクリーン２０のヘイズ（Ｈａｚｅ）値が１０％以下、好ましくは０．１％〜２％であると、十分な透明度が得られ、背景が良好に視認できるので好ましい。なお、第１の透明板２１や第２の透明板２２として用いられるガラス板のヘイズ値は、通常、１％以下である。
【００３１】
ヘイズ値は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ７１３６に準拠して測定される。測定対象の試験板を板厚方向に透過する透過光のうち、前方散乱によって入射光から２．５°以上それた透過光の百分率として求められる。ヘイズ値の測定に用いる光源として、ＪＩＳ  Ｚ８７２０：２０１２に記載されているＤ６５光源を用いる。
透明スクリーン２０は、可とう性を有しなくてもよいが、様々な形状に変形できるように可とう性を有してもよい。
【００３２】
図２は、透明スクリーンの一実施形態を示す模式図である。図２において、反射層３４の反射斜面４５の凹凸が誇張して示されている。透明スクリーン２０は、後側から前側に向けて、基材シート３１、第１の透明層３２、反射層３４、第２の透明層３５、及び保護シート３６などがこの順に重なった構造を有する。
【００３３】
基材シート３１は、透明ガラスシート、透明樹脂シートのいずれでもよいが、可とう性の観点から、透明樹脂シートであることが好ましい。透明樹脂シートは、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマー、又はポリエステルで形成される。
【００３４】
第１の透明層３２は、基材シート３１の表面に形成され、基材シート３１とは反対側の表面に凹凸を有する。第１の透明層３２は、例えば透明な樹脂で形成される。その樹脂は、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、例えばインプリント法などで成形される。
【００３５】
反射層３４は、第１の透明層３２の表面の凹凸に沿って、ジグザグ状に形成される。反射層３４は、その前面に凹凸を有し、前方から投影される映像の光を前方に拡散反射することによって、映像を表示する。また、反射層３４は、後方からの光の一部を前方に透過させることによって、背景を視認させる。第１の透明層３２の表面の凹凸は、不規則な凹凸であることが好ましい。
【００３６】
反射層３４は、光を反射する材料、例えば、アルミニウムや銀などの金属、金属酸化物、又は金属窒化物などにより形成されてよい。反射層３４は、単層構造、複層構造のいずれでもよい。反射層３４は、金属層及び誘電体層の少なくとも一方を含んでよい。反射層３４の形成方法として、例えば真空蒸着法又はスパッタリング法などが用いられる。
【００３７】
反射層３４は、誘電体多層膜を含んでもよい。誘電体多層膜は、屈折率が異なる複数の誘電体を積層する方法で形成可能である。高屈折率の誘電体として、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＮｂＮ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｏＯ、ＮｂＯ、ＴiＯ２、ＺｒＯ２が挙げられる。高屈折率の誘電体より低屈折率の誘電体として、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３が挙げられる。
【００３８】
第２の透明層３５は、反射層３４の凹凸を埋める。第２の透明層３５は、第１の透明層３２と同様に透明な樹脂により形成されてよい。第２の透明層３５は、好ましくは、第１の透明層３２と略同一の屈折率を有する樹脂により形成される。
【００３９】
保護シート３６は、基材シート３１と同様に形成されてよい。保護シート３６は、好ましくは、基材シート３１と同一の材料により形成される。なお、基材シート３１及び保護シート３６は任意の構成要素である。すなわち、透明スクリーン２０は、基材シート３１及び保護シート３６の少なくとも一方を有しなくてもよい。
【００４０】
（透明スクリーンの詳細）
第１の透明層３２は、断面視がのこぎり歯状に形成されている。第１の透明層３２は、第１の透明層３２の反射層３４とは反対側の面を基準面４１とするとき、基準面４１に対し傾斜する斜面４２を複数有する。複数の斜面４２は、基準面４１の法線方向から見たとき縞状に形成される。縞の線は、直線でもよく、曲線でもよい。曲線の場合は、同心円パターン、楕円パターンであってもよい。
【００４１】
次に、各斜面４２の寸法や形状などを説明する。図１及び図２に示すように、斜面４２の説明のために、基準面４１の法線方向をｘ方向、ｘ方向に垂直な方向であって各斜面４２の延在方向をｙ方向、ｘ方向及びｙ方向に垂直な方向であって複数の斜面４２が並ぶ方向をｚ方向とする。
【００４２】
図１及び図２に示すように、ｙ方向に垂直な断面において、透明スクリーン２０の前面を左向きにしたとき、傾斜角θ１（θ１は−９０°よりも大きく９０°よりも小さい。）を、時計回り方向にプラス、反時計回り方向にマイナスとする。斜面４２の傾斜角θ１が０°であることは、斜面４２が基準面４１に対し平行であることを意味する。図１及び図２において、傾斜角θ１は負であるので、傾斜角θ１の大きさを「−θ１」で表す。
【００４３】
斜面４２の傾斜角θ１は、プロジェクタ１２と観察者１３と透明スクリーン２０との位置関係、透明スクリーン２０の屈折率などに基づいて設定される。透明スクリーン２０の屈折率を考慮するのは、透明スクリーン２０と大気との境界で入射光ＩＬや反射光ＲＬが屈折するためである。斜面４２の傾斜角θ１は、予め設定された位置に立つ観察者１３が映像を観察するときに、ホットスポットが観察されないように、かつ、映像の全体が明るく見えるように設定される。
なお、後で詳述するように、複数の斜面４２のそれぞれの傾斜角θ１は同じであるとは限らない。本実施形態では、複数の斜面４２のそれぞれの傾斜角θ１の大きさはばらついている。
【００４４】
斜面４２の傾斜角θ１は、例えば−４２°〜４２°、好ましくは−３０°〜３０°、より好ましくは−２５°〜２５°である。透明スクリーン２０が自動車のフロントウインドウなどに用いられ観察者１３に対して斜めに倒して用いられる場合、（１）プロジェクタ１２として長焦点プロジェクタが用いる場合には斜面４２の傾斜角θ１は−２４°〜１８°であればよく、好ましくは−２０°〜１５°であり、より好ましくは−１６°〜１２°であり、（２）プロジェクタ１２として短焦点プロジェクタが用いる場合には斜面４２の傾斜角θ１は−２７°〜３０°であればよく、好ましくは−２３°〜２５°であり、より好ましくは−１８°〜１９°である。一方、透明スクリーン２０が電車や建築物の窓ガラス、部屋の仕切り、冷蔵庫の窓ガラスなどに用いられ観察者１３に対して平行に垂らして用いられる場合、斜面４２の傾斜角θ１は４°〜３２°であればよく、好ましくは５°〜２８°であり、より好ましくは６°〜２４°である。
【００４５】
ｙ方向に垂直な断面において、映像投影領域の少なくとも一部では、ｚ方向の一端（例えば下端）からｚ方向の他端（例えば上端）に向うにつれ、斜面４２毎に測定される斜面４２の傾斜角θ１が段階的又は連続的に小さくなるように、複数の斜面４２が形成されてもよい。例えば、図１における最も上の斜面４２の傾斜角θ１（負の値）を、図１における最も下の斜面４２の傾斜角θ１（負の値）に比べて小さくしてもよい。斜面４２の傾斜角θ１は、負の範囲でのみ変化してもよいし、正の範囲でのみ変化してもよく、負の範囲と正の範囲の両方に亘って変化してもよい。
【００４６】
斜面４２のｚ方向におけるピッチＰ１は、例えば１５μｍ以上であり、好ましくは２０μｍ以上である。ピッチＰ１が１５μｍ以上であると、後述される回折光のうち最も強度が強い回折光の出射角を小さくでき、映像の多重像がゴーストとして認識されることを抑制できる。また、ピッチＰ１は３００μｍ以下である。ピッチＰ１が３００μｍ以下であると、斜面４２の縞が観察者１３から見えない程度に狭い。
【００４７】
隣り合う複数の斜面４２の間には、隣り合う複数の斜面４２を連結する段差面４３が形成されている。段差面４３は、図２では基準面４１に対して垂直であるが、斜めであってもよい。なお、隣り合う複数の斜面４２の間には、段差面４３の他に、基準面４１に対し平行な平行面が形成されていてもよい。
このとき、ｘ方向における段差面４３の高さＰＶ１と、ピッチＰ１との比（ＰＶ１／Ｐ１）は０．６以下であることが好ましい。ＰＶ１は、傾斜角θ１の中心角度から算出される。中心角度は、複数の斜面４２の傾斜角θ１をばらつかせたときの基準角度である。
ＰＶ１／Ｐ１が０．６以下であると、大部分の斜面４２の傾斜角θ１の絶対値を４５°以下にすることができ、前方散乱を抑制でき、ノイズを低減できる。ＰＶ１／Ｐ１は、好ましくは０．０１以上であり、より好ましくは０．０５以上であり、さらに好ましくは０．１以上であることが、視認性の良好な映像を得やすいため好ましい。
【００４８】
透明スクリーン２０は、第１の透明層３２と反射層３４との間において、第１の透明層３２の斜面４２に凹凸を形成する凹凸層３３を更に有する。凹凸層３３は、粒子３７及びマトリックス３８を含む。
【００４９】
粒子３７は、無機粒子と有機粒子との少なくとも一方を含む。無機粒子の材料として、二酸化ケイ素、二酸化ケイ素の部分窒化物、酸化チタン、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混晶材料、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。有機粒子の材料として、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
【００５０】
マトリックス３８は、無機材料と有機材料との少なくとも一方を含む。無機材料として、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニア、ケイ酸ナトリウムなどが挙げられる。有機材料として、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。有機材料は、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。
【００５１】
粒子３７とマトリックス３８との屈折率の差の絶対値は、小さいほど好ましい。例えば０．１以下、好ましくは０.０５以下、より好ましくは０．０２以下である。また、この屈折率の差の絶対値は、小さいほど好ましい。例えば０．１以下、好ましくは０.０５以下、より好ましくは０．０２以下である。更に、マトリックス３８と第１の透明層３２との屈折率の差の絶対値は、小さいほど好ましい。例えば０．１以下、好ましくは０.０５以下、より好ましくは０．０２以下である。
凹凸層３３に占める粒子３７の割合（体積）は、例えば、１％〜８０％、好ましくは５％〜６０％である。
【００５２】
凹凸層３３は、反射層３４と接触する面に凹凸を有し、ｙ方向に垂直な断面において凸部３３ａと凹部３３ｂとが交互に並ぶ構造を有する。
凹凸層３３の凹凸形状の規則性に関して、粒子３７の粒径のばらつきを小さくすると規則性を出しやすい。粒子３７の粒径のばらつきを大きくすると規則性を崩し、ランダムな凹凸とすることができる。また、粒子３７の合計の体積を、マトリックス３８の体積に対して、小さくすることによって、ランダムな凹凸とすることができる。特に、粒子３７の体積をマトリックス３８の体積の１００％以下にすることによって、規則性を小さくすることができる。
一方、凹凸層３３の凹凸形状に規則性を付与することによって、光の散乱方向が揃いやすいので輝度をより高くできる。
【００５３】
凹凸層３３の表面粗さＲａは、斜面４２の傾斜方向における長さＬ１（Ｌ１＝｜Ｐ１／ｃｏｓ（θ１）｜）よりも十分に短い。例えば０．０１μｍ〜１０μｍである。本明細書において、「表面粗さＲａ」は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に記載されている算術平均粗さである。凹凸層３３の表面粗さＲａは、ｙ方向に測定される。ｙ方向に垂直な断面において第１の透明層３２がのこぎり歯状に形成されていることが原因でノイズが生じないように、凹凸層３３の表面粗さＲａはｚ方向ではなくｙ方向に測定される。
【００５４】
反射層３４は、例えば５ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さを有し、凹凸層３３の凹凸に沿って形成される。そのため、反射層３４は、基準面４１に対し傾斜するとともに、投影される映像の光を反射する反射斜面４５を複数有する。隣り合う反射斜面４５同士の間には段差面４６などが形成される。複数の反射斜面４５は、基準面４１の法線方向から見たとき縞状に形成される。縞の線は、直線でもよいし、曲線でもよい。
【００５５】
図３等を参照して、各反射斜面４５の寸法や形状などを説明する。反射斜面４５の説明に関して、斜面４２の説明と同様に、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向を採用する。ｙ方向は、ｘ方向に垂直な方向であって各反射斜面４５の延在方向である。ｚ方向は、ｘ方向及びｙ方向に垂直な方向であって複数の反射斜面４５が並ぶ方向である。
【００５６】
図３は、プロジェクタからの映像の光が反射斜面４５で反射され観察者に達するまでの経路を示す図である。図３に示すように、ｙ方向に垂直な断面において、プロジェクタ１２から投影される映像の光は、透明スクリーン２０の前面２０ａにおいて第１の入射角αで入射し第１の屈折角α’で屈折する。次いで、映像の光は、基準面４１に対して傾斜角θ２で傾斜する反射斜面４５で反射される。その後、映像の光は、透明スクリーン２０の前面２０ａにおいて第２の入射角β’で入射し第２の屈折角βで屈折し、その後、観察者１３の目に入る。なお、図３には、反射斜面４５の法線４５ｎ及び基準面４１の法線４１ｎも示されている。
【００５７】
プロジェクタ１２の位置を表す第１の入射角α、及び観察者１３の位置を表す第２の屈折角βは、透明スクリーン２０の用途に応じて適宜設定される。それらは、反射斜面４５毎に設定されてよい。なお、第１の入射角α及び第２の屈折角βは、連続する複数の反射斜面４５毎にまとめて設定されてもよい。
【００５８】
また、第１の屈折角α’及び第２の入射角β’は、スネルの法則の式を用いて設定される。具体的には、第１の屈折角α’は、反射斜面４５の直前に存在する材料（図３では、第２の透明層３５）の大気に対する相対屈折率ｎと第１の入射角αとを、ｓｉｎ（α）／ｓｉｎ（α’）＝ｎの式に代入して設定される。同様に、第２の入射角β’は、上記の相対屈折率ｎと第２の屈折角βとを、ｓｉｎ（β）／ｓｉｎ（β’）＝ｎの式に代入して設定される。第１の屈折角α’及び第２の入射角β’の設定において、第２の透明層３５と大気との間に存在する材料（例えば、図１に示す第２の透明板２２）の屈折率を無視できる。第２の透明板２２が存在する場合にも、第２の透明層３５と大気とが接するとして、第１の屈折角α’及び第２の入射角β’とをスネルの法則の式に従って求めればよい。求められる値は、第２の透明板２２の有無によって変動しない。
【００５９】
更に、図３に示すように、ｙ方向に垂直な断面において、透明スクリーン２０の前面２０ａを左向きにしたとき、第１の入射角α、第１の屈折角α’、第２の入射角β’、第２の屈折角β、及び傾斜角θ２を、それぞれ、時計回り方向にプラス、反時計回り方向にマイナスとする。第１の入射角α、第１の屈折角α’、第２の入射角β’、第２の屈折角β、及び傾斜角θ２は、それぞれ、−９０°よりも大きく、９０°よりも小さい。反射斜面４５の傾斜角θ２が０°であることは、反射斜面４５が基準面４１に対し平行であることを意味する。図３において、第１の入射角α、第１の屈折角α’及び傾斜角θ２は負であるので、これらの大きさを「−α」、「−α’」及び「−θ２」で表す。
【００６０】
反射斜面４５の傾斜角θ２は、プロジェクタ１２と観察者１３と透明スクリーン２０との位置関係、透明スクリーン２０の屈折率などに基づいて設定される。透明スクリーン２０の屈折率を考慮するのは、透明スクリーン２０と大気との境界で入射光ＩＬや反射光ＲＬが屈折するためである。反射斜面４５の傾斜角θ２は、予め設定された位置に立つ観察者１３が映像を観察するときに、ホットスポットが観察されないように、かつ、映像の全体が明るく見えるように設定される。ｚ方向位置が同じ反射斜面４５と斜面４２とでは、反射斜面４５の傾斜角θ２と斜面４２の傾斜角θ１とが略同じである。
【００６１】
反射斜面４５の傾斜角θ２は、例えば−４２°〜４２°、好ましくは−３０°〜３０°、より好ましくは−２５°〜２５°である。透明スクリーン２０が自動車のフロントウインドウなどに用いられ観察者１３に対し斜めに倒して用いられる場合、（１）プロジェクタ１２として長焦点プロジェクタが用いる場合には反射斜面４５の傾斜角θ２は−２４°〜１８°であればよく、好ましくは−２０°〜１５°であり、より好ましくは−１６°〜１２°である。（２）プロジェクタ１２として短焦点プロジェクタが用いる場合には反射斜面４５の傾斜角θ２は−２７°〜３０°であればよく、好ましくは−２３°〜２５°であり、より好ましくは−１８°〜１９°である。一方、透明スクリーン２０が電車や建築物の窓ガラス、部屋の仕切り、冷蔵庫の窓ガラスなどに用いられ観察者１３に対し平行に垂らして用いられる場合、反射斜面４５の傾斜角θ２は４°〜３２°であればよく、好ましくは５°〜２８°であり、より好ましくは６°〜２４°である。
【００６２】
図３に示すように、ｙ方向に垂直な断面において、映像投影領域の少なくとも一部では、θ２＝（α’＋β’）／２の式が成立するように各反射斜面４５が形成されてよい。反射斜面４５は微小な凹凸を有するため、反射斜面４５で反射された光は拡散される。θ２＝（α’＋β’）／２の式が成立するように反射斜面４５が形成されている場合、反射斜面４５で拡散反射された光のうち最も高い強度の光を、観察者１３に向けることができる。ｚ方向位置が異なる複数の反射斜面４５で、拡散反射される光のうち最も高い強度の光を、観察者１３に向けることができる。よって、映像中央部の明るさと映像外周部の明るさとの差を低減でき、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出すことができる。
【００６３】
ｙ方向に垂直な断面において、映像が投影される映像投影領域の少なくとも一部において、ｚ方向一端（例えば下端）からｚ方向他端（例えば上端）に向うにつれ、反射斜面４５毎に測定される反射斜面４５の傾斜角θ２が段階的又は連続的に小さくなるように、複数の反射斜面４５が形成されてもよい。例えば図１における最も上の反射斜面４５の傾斜角θ２（負の値）を、図１における最も下の反射斜面４５の傾斜角θ２（負の値）に比べて小さくしてもよい。ｚ方向位置が異なる複数の反射斜面４５で、拡散反射される光のうち最も高い強度の光を、観察者１３に向けることができる。よって、映像中央部の明るさと映像外周部の明るさとの差を低減でき、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出すことができる。反射斜面４５の傾斜角θ２は、負の範囲でのみ変化してもよいし、正の範囲でのみ変化してもよく、負の範囲と正の範囲の両方に亘って変化してもよい。
【００６４】
反射斜面４５のｚ方向におけるピッチＰ２は、例えば１５μｍ以上であり、好ましくは２０μｍ以上である。ピッチＰ２が１５μｍ以上であると、後述される回折光のうち最も強度が強い回折光の出射角を小さくでき、映像の多重像をゴーストとして認識することを抑制できる。また、ピッチＰ２は、３００μｍ以下である。ピッチＰ２が３００μｍ以下であると、反射斜面４５の縞が観察者１３から見えない程度に狭い。ｚ方向位置が同じ反射斜面４５と斜面４２とでは、反射斜面４５のｚ方向におけるピッチＰ２と斜面４２のｚ方向におけるピッチＰ１とが略同じである。
【００６５】
図２に示すように、隣り合う複数の反射斜面４５の間には、隣り合う複数の反射斜面４５を連結する段差面４６が形成されている。段差面４６は、図２では基準面４１に対し垂直であるが（凹凸は無視される。）、斜めであってもよい。なお、隣り合う複数の反射斜面４５の間には、段差面４６の他に、基準面４１に対し平行な平行面が形成されていてもよい。
【００６６】
反射斜面４５は、凹凸を有し、ｙ方向に垂直な断面において凸部４５ａと凹部４５ｂとが交互に並ぶ構造を有する。反射斜面４５の凹凸は、規則性を有するもの、不規則性を有するもののいずれでもよいが、不規則性を有するものが好ましい。
【００６７】
反射斜面４５の表面粗さＲａは、反射斜面４５の傾斜方向における長さＬ２（Ｌ２＝｜Ｐ２／ｃｏｓ（θ２）｜）よりも十分に短い。例えば、０．０１μｍ〜１０μｍである。反射斜面４５の表面粗さＲａは、ｙ方向に測定される。ｙ方向に垂直な断面において第１の透明層３２がのこぎり歯状に形成されていることが原因でノイズが生じないように、反射斜面４５の表面粗さＲａはｚ方向ではなくｙ方向に測定される。
【００６８】
透明スクリーン２０を後側から前側に透過する光（以下、「背景透過光」ともいう。）のｚ方向位置が反射斜面４５である場合と段差面４６である場合とでは、背景透過光の反射層３４を通過する距離が異なる。すなわち、ｚ方向で透過する位置が異なると、背景透過光の透過率が異なる。具体的には、段差面４６を通過する場合、反射斜面４５を通過する場合に比べて、背景透過光の反射層３４を通過する距離が長く、背景透過光の透過率が低い。
【００６９】
そこで、背景透過光の透過率がｚ方向に周期的に変化するのを抑制して、背景透過光の回折を抑制するため、それぞれの傾斜角θ１の大きさがばらつくように複数の斜面４２が形成されてよい。そのような構造に基づいて、背景透過光の回折を抑制でき、背景が多重に見えることを抑制できる。
【００７０】
図４及び図５は、背景透過光の透過率が透明スクリーン２０を透過する位置に応じて変わることを説明するための図である。図４は、複数の斜面４２の傾斜角θ１が同じである場合の図である。図５は、複数の斜面４２の傾斜角θ１がばらついている場合の図である。
【００７１】
図４及び図５には、光源５０及び透明スクリーン２０が模式的に表されている。また、図４及び図５には、光源５０からの光が透明スクリーン２０に入射したときの背景透過光の強度分布５１が記載されている。
【００７２】
なお、図４及び図５に示された例において、斜面４２のｚ方向におけるピッチＰ１は、全ての斜面４２について同じであるとする。すなわち、段差面４６のｚ方向の周期は一定である。なお、今回の試験例では、周期を一定としたが、周期は、必ずしも一定でなくともよい。
【００７３】
図４に示されたように、光源５０からの光が透明スクリーン２０に入射したとき、段差面４６の部分の凹凸層３３を透過した背景透過光の強度は同じである。また、それぞれの反射斜面４５を透過した背景透過光の強度は同じである。従って、背景透過光の強度分布５１において、同じ強度を呈する部分が周期的に現れる。その結果、背景透過光の回折が大きくなって観察者１３の視認性が低下する。具体的には、背景の多重像が視認される。
【００７４】
図５に示される例では、複数の斜面４２の傾斜角θ１は一定ではない。よって、光源５０からの光が透明スクリーン２０に入射したとき、段差面４６の部分の凹凸層３３を透過した背景透過光の強度にばらつきが生じる。斜面４２の傾斜角θ１が一定でないことに基づいて段差面４６のｘ方向の長さが一定にならないので、凹凸層３３における光の吸収量にばらつきが生じるからである。また、斜面４２の傾斜角θ１が一定でないことに基づいて、それぞれの反射斜面４５を透過した背景透過光の強度にもばらつきが生じる。傾斜角θ１が小さい斜面４２よりも、傾斜角θ１が大きい斜面４２の方が、光が通過する距離が長いからである。その結果、背景透過光の回折を抑制でき、背景が多重に見えることが抑制される。
【００７５】
本実施形態では、図５に示されたように、透明スクリーン２０における凹凸層３３の斜面４２の傾斜角θ１をばらつかせることによって、背景透過光の強度分布が周期的にならないようにして、背景が多重に見えることを抑制する。
【００７６】
次に、図６〜図１４を参照して、斜面４２の傾斜角θ１の不規則性（ランダム性）と、背景透過光の回折との関係を説明する。下記の試験例１〜９では、透明スクリーン２０の後面に垂直に入射し透明スクリーン２０の前方から出射する背景透過光の、出射角と強度との関係をシミュレーションで求めた。シミュレーションには、スカラー回折計算を用いた。
【００７７】
なお、本実施形態において、「ランダム」とは、複数の斜面４２の傾斜角θ１に法則性（規則性）がなく、各々の傾斜角θ１を予測することは不可能であることを意味する。また、複数の斜面４２の傾斜角θ１はランダムに変化するが、「ランダムに変化」（ランダムな変化量を有する）は、ｚ方向において、角度の増加方向又は減少方向に一様に変化するのではなく、不規則に変化する（それぞれの斜面４２の傾斜角θ１と、ｚ方向において隣接する斜面４２の傾斜角θ１との差にばらつきがある。）ことを意味する。また、本実施形態では、回折角度に対する回折光強度の分布を回折効率という。
【００７８】
図６〜図１４において、横軸は回折角度を示す。縦軸は、回折光強度を示す。回折角度は、入射光に対する出射光の傾きを表す。すなわち、回折角度は反射角度と等しい。回折角については、時計回り方向を正とし、反時計回り方向を負とした。試験例１〜９のいずれにおいても、それぞれの斜面４２のｚ方向におけるピッチＰ１を４０μｍとした。また、試験例１〜９では、全ての斜面４２を対象として、傾斜角θ１のランダム性が付与された。
試験例１〜９での条件及び視認性が表１に示されている。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
試験例１〜４では、中心角度を５゜とした。試験例５〜９では、中心角度を３０゜とした。中心角度は、複数の斜面４２の傾斜角θ１をばらつかせたときの基準角度である。よって、中心角度は、複数の斜面４２の傾斜角θ１の平均角度に相当する。
【００８１】
表１において、「◎」は、多重像が観察されず、視認性の良好な映像が得られたことを示す。「○」は、視認性の良好な映像が得られたが、わずかに多重像が観察されたことを示す。「△」は、多重像は軽減されたが、良好な映像が得られなかったことを示す。「×」は、多重像が多く観察され、良好な映像が得られなかったことを示す。
【００８２】
図６には、試験例１の回折効率が示されている。試験例１では、全ての斜面４２の傾斜角θ１を同じにし、具体的には、５゜とした。すなわち、試験例１は、斜面４２の傾斜角θ１にばらつきがない場合の例である。試験例１では、良好な結果（良好な視認性）が得られなかった。
すなわち、図６に示されているように、約０．７゜ごとに強い回折光強度が生じている。その結果、観察者１３に、背景が多重に見えてしまう現象が生じる。
【００８３】
図７には、試験例２の回折効率が示されている。試験例２では、中心角度５゜に対する変化割合を±２０％とした。すなわち、全ての斜面４２の傾斜角θ１の平均角度が５゜であるという条件の下に、全ての斜面４２の傾斜角θ１を、存在確率が均一になるように、ただし、配置についてはランダムに、６゜〜４゜をとるように設定した。試験例２では、多重像が軽減されたが、良好な視認性が得られなかった。図７に示されているように、試験例１の場合よりも弱いものの、試験例２でも約０．７゜ごとに、強い回折光強度が生じている。
【００８４】
図８には、試験例３の回折効率が示されている。試験例３では、中心角度５゜に対する変化割合を±５０％とした。すなわち、全ての斜面４２の傾斜角θ１の平均角度が５゜であるという条件の下に、全ての斜面４２の傾斜角θ１を、存在確率が均一になるように、ただし、配置についてはランダムに、７．５゜〜２．５゜をとるように設定した。試験例３では、多重像が軽減されたが、良好な視認性が得られなかった。
試験例３では、図８に示されているように、試験例１及び２の場合よりも弱いものの、約０．７゜ごとに強い回折光強度が生じている。
【００８５】
図９には、試験例４の回折効率が示されている。試験例４では、中心角度５゜に対する変化割合を±１００％とした。すなわち、全ての斜面４２の傾斜角θ１の平均角度が５゜であるという条件の下に、全ての斜面４２の傾斜角θ１を、存在確率が均一になるように、ただし、配置についてはランダムに、１０゜〜０゜をとるように設定した。試験例４では、多重像が軽減されたが、良好な視認性が得られなかった。
図９に示されているように、試験例１〜３の場合よりも弱いものの、試験例４でも約０．７゜ごとに強い回折光強度が生じている。
【００８６】
図１０には、試験例５の回折効率が示されている。試験例５では、全ての斜面４２の傾斜角θ１を同じにした。具体的には、３０゜とした。すなわち、試験例５は、斜面４２の傾斜角θ１にばらつきがない場合の例である。試験例５では、試験例１の場合と同様に、良好な視認性が得られなかった。
試験例５では、図１０に示されているように、約０．７゜ごとに強い回折光強度が生じている。その結果、観察者１３に、背景が多重に見えてしまう現象が生じる。
【００８７】
図１１には、試験例６の回折効率が示されている。試験例６では、中心角度３０゜に対する変化割合を±１０％とした。すなわち、全ての斜面４２の傾斜角θ１の平均角度が３０゜であるという条件の下に、全ての斜面４２の傾斜角θ１を、存在確率が均一になるように、ただし、配置についてはランダムに、３３゜〜２７゜をとるように設定した。試験例６では、良好な視認性が得られなかった。
図１１に示されているように、試験例５の場合よりも弱いものの、試験例６でも約０．７゜ごとに強い回折光強度が生じている。
【００８８】
図１２には、試験例７の回折効率が示されている。試験例７では、中心角度３０゜に対する変化割合を±２０％とした。すなわち、全ての斜面４２の傾斜角θ１の平均角度が３０゜であるという条件の下に、全ての斜面４２の傾斜角θ１を、存在確率が均一になるように、ただし、配置についてはランダムに、３６°〜２４°をとるように設定した。試験例７では、視認性の良好な映像が得られたが、わずかに多重像が観察された。
図１２に示されているように、試験例７でも、試験例５及び６に比べて、相対的に強い回折光強度と相対的に弱い回折光強度との差が小さくなっている。その結果、相対的に強い回折光と次に発生していた強い回折光との間に相対的に弱い回折光が入るため、多重像として観測され難くなり、視認性が改善されている。
【００８９】
図１３には、試験例８の回折効率が示されている。試験例８では、中心角度３０゜に対する変化割合を±３０％とした。すなわち、全ての斜面４２の傾斜角θ１の平均角度が３０゜であるという条件の下に、全ての斜面４２の傾斜角θ１を、存在確率が均一になるように、ただし、配置についてはランダムに、３９゜〜２１゜をとるように設定した。試験例８では、視認性の良好な映像が得られたが、わずかに多重像が観察された。
図１３に示されているように、試験例８では、試験例５〜７に比べて、相対的に強い回折光強度と相対的に弱い回折光強度との差が小さくなっている。その結果、相対的に強い回折光と次に発生していた強い回折光との間に相対的に弱い回折光が入るため、多重像として観測され難くなり、視認性が改善されている。
【００９０】
図１４には、試験例９の回折効率が示されている。試験例９では、中心角度３０゜に対する変化割合を±５０％とした。すなわち、全ての斜面４２の傾斜角θ１の平均角度が３０゜であるという条件の下に、全ての斜面４２の傾斜角θ１を、存在確率が均一になるように、ただし、配置についてはランダムに、４５゜〜１５゜をとるように設定した。試験例９では、多重像が観察されず、視認性の良好な映像が得られた。
図１４に示されているように、試験例９では、試験例５〜８に比べて、相対的に強い回折光強度と相対的に弱い回折光強度との差が小さくなっている。その結果、相対的に強い回折光と次に発生していた強い回折光との間に相対的に弱い回折光が入り、多重像として観測され難くなり、視認性が改善されている。
【００９１】
試験例１及び５と他の試験例とを比較すると、それぞれの斜面４２の傾斜角θ１がランダムに変化すると、相対的に強い回折光強度が低下して、視認性が改善される方向に進むことがわかる。また、試験例１〜９から明らかなように、中心角度に対して変化割合を大きくすると、相対的に強い回折光強度が更に低下して、視認性の改善の程度が高くなる。具体的には、中心角度に対して変化量を１°以上、好ましくは２．５°以上にすると多重像の抑制の効果が表れ、更に６°以上とすると、回折が抑制されて、視認性の改善の程度が高くなる。
【００９２】
なお、試験例２〜４、６〜９では、傾斜角θ１が所定の中心角度（例えば、３０゜）に対して所定の割合（例えば、±５０％）の範囲内で変化した角度（例えば、４５゜又は１５゜）の複数の斜面４２がランダムに配置されるように凹凸層３３が形成されるが、中心角度に対して（０〜所定の割合）の範囲の任意の角度を有する複数の斜面４２がランダムに配置されるようにしてもよい。つまり、角度の変化量は、離散的（段階的）な値（例えば、４５゜又は１５゜）ではなく、連続的な値であってもよい。
【００９３】
また、図６〜図１４を参照する上記の説明において、複数の斜面４２の傾斜角θ１をばらつかせるとした。しかし、ｚ方向位置が同じ反射斜面４５と斜面４２とでは、反射斜面４５の傾斜角θ２と斜面４２の傾斜角θ１とが略同じである。よって、複数の斜面４２の傾斜角θ１をばらつかせることによって、反射斜面４５の傾斜角θ２も同様にばらつく。
更に、図４及び図５においては段差面４６をｘ方向に平行としたが、段差面４６の傾斜角度を変調させることによって、回折を抑制し、多重像を軽減させることも可能である。
【００９４】
また、本実施形態の反射層３４は、基準面４１に対し傾斜するとともに、投影される映像の光を反射する複数の反射斜面４５を有する。複数の反射斜面４５は、基準面４１の法線方向から見たとき縞状に形成される。各反射斜面４５は、凹凸を有し、映像を表示する。よって、映像を表示する反射斜面４５が、ホットスポットを生じさせる面（前面１１ａや後面１１ｂ）に対し傾斜している。明るい映像が観察される方向は反射斜面４５の正反射方向になり、ホットスポットが観察される方向は前面１１ａなどの正反射方向になる。従って、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離でき、ホットスポットが観察されずに明るい映像が観察される位置（例えば、図１に実線で示す観察者１３の位置）を作り出すことができる。
【００９５】
（透明スクリーンの配置）
図１５は、映像投影合わせ板１１が車両の前部の窓（フロントウインドウ）に設置された場合、車両の前方から見た、映像投影合わせ板１１の透明スクリーン２０と、プロジェクタ１２と、観察者１３との位置関係の一例を示す図である。映像投影合わせ板１１は、車両の前部の窓に取付けられている。透明スクリーン２０は、その窓の下部に設けられている。プロジェクタ１２は、その窓よりも下方に設けられている。観察者１３の目は、その窓の上下方向中央部に位置している。この場合、図１５に示すように、複数の反射斜面４５は、水平方向に細長い横縞を形成してよい。観察者１３は、ホットスポットが観察されない位置で、明るい映像を観察できる。
【００９６】
図１６は、他の例における、車両の前方から見た、映像投影合わせ板１１の透明スクリーン２０と、プロジェクタ１２と、観察者１３との位置関係を示す図である。映像投影合わせ板１１は、車両の前部の窓に取付けられている。透明スクリーン２０は、その窓の上部に設けられている。プロジェクタ１２は、その窓よりも下方に設けられている。観察者１３の目は、その窓の上下方向中央部に位置している。この場合も、図１６に示すように、複数の反射斜面４５は、水平方向に細長い横縞を形成してもよい。観察者１３は、ホットスポットが観察されない位置で、明るい映像を観察できる。
【００９７】
図１７は、更に他の例における、車両の前方から見た、映像投影合わせ板１１の透明スクリーン２０と、プロジェクタ１２と、観察者１３との位置関係を示す図である。映像投影合わせ板１１は、車両前部の窓に取付けられている。透明スクリーン２０は、その窓の車幅方向端部に設けられている。プロジェクタ１２は、その窓よりも下方に設けられている。観察者１３の目は、その窓の上下方向中央部に位置している。この場合、図１７に示すように、複数の反射斜面４５は、上下方向に細長い縦縞を形成してもよく、もしくは、水平方向に細長い横縞を形成してもよい。観察者１３は、ホットスポットが観察されない位置で、明るい映像を観察できる。
【００９８】
図１５〜図１７において、プロジェクタ１２は、窓の周辺部のいずれに存在してもよく、上方等に設けられてもよい。また、プロジェクタ１２は、複数台存在してもよい。また、図１５〜図１７において、透明スクリーン２０が窓の中央部に設けられてもよい。透明スクリーン２０が設けられる窓は、フロントウインドウではなくてもよく、例えば、サイドウインドウ、リアウインドウ、ルーフウインドウなどでもよい。透明スクリーン２０が設けられる窓がサイドウインドウである場合、プロジェクタ１２は、サイドウインドウの窓枠の周辺（例えばサイドドアや手すりの周辺）などの車内に設けられる。また、透明スクリーン２０は、窓ではなく、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）のためのコンバイナに備えられてもよい。一般に、コンバイナは、フロントウインドウと運転席の間に設けられる。これらの場合においても、観察者１３がホットスポットを観察しない位置で明るい映像を観察できる配置が存在する。
【００９９】
また、複数の反射斜面４５は、上下方向に細長い縦縞を形成するのではなく、フレネルレンズのように基準面４１の法線方向から見て同心円状の複数の縞をなすように形成されてもよい。このとき、プロジェクタ１２から投影した映像が観察者１３の方向に集光するようにフレネルレンズの形状を設計した場合、フレネルレンズの同心円中心が投影エリアに入らないように配置する。
【０１００】
（透明スクリーンの製造方法）
図１８は、一実施形態の透明スクリーン２０の製造方法を示すフローチャートである。図１８に示すように、透明スクリーンの製造方法は、第１の透明層３２に複数の斜面４２を縞状に形成するステップＳ１０１と、複数の斜面４２のそれぞれに凹凸を形成するステップＳ１０２と、凹凸に接する反射層３４を形成するステップＳ１０３と、反射層３４の凹凸を埋める第２の透明層３５を形成するステップＳ１０４との工程を有する。
【０１０１】
図１９は、第１の透明層に複数の斜面を縞状に形成する工程の一例を示す図である。ステップＳ１０１において、第１の透明層３２の基準面４１とは反対側の面に、基準面４１に対して傾斜する複数の斜面４２を、基準面４１の法線方向から見て縞状に形成する。その形成方法として、図１９に示すように、例えば型押し法が用いられる。
型押し法は、型６０の凹凸パターンを第１の透明層３２に転写する方法である。型押し法は、インプリント法を含む。インプリント法は、第１の透明層３２となる樹脂材料を型６０と基材シート３１との間に挟み、型６０の凹凸パターンを樹脂材料に転写し、樹脂材料を固化させる方法である。
【０１０２】
本実施形態において、固化は、硬化を含む。固化の方法は、樹脂材料の種類に応じて適宜選択される。樹脂材料は、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。光硬化性樹脂は、光が照射されることによって硬化する。熱可塑性樹脂は、加熱によって溶融し、冷却によって固化する。熱硬化性樹脂は、加熱によって液状から固体に変化する。これらの樹脂材料は、液状の状態で、基材シート３１に塗布されてもよいし、型６０に塗布されてもよい。塗布方法としては、特に限定されないが、例えばスプレーコート法、スピンコート法、グラビアコート法などが用いられる。
【０１０３】
なお、インプリント法の代わりに、切削法が用いられてもよい。切削法は、第１の透明層３２を切削工具で切削する方法である。切削工具は、一般的なものであってよい。
【０１０４】
図２０は、第１の透明層３２の斜面４２に凹凸を形成する工程（ステップＳ１０２）の一例を示す図である。斜面４２に凹凸を形成する方法として、例えば、コート液を斜面４２に塗布し、コート液の塗布膜を乾燥させて固化させる成膜法が用いられる。コート液は、粒子３７及びマトリックス３８を含み、マトリックス３８を溶かす溶媒を更に含んでもよい。コート液の塗布膜の厚みを不均一にすることで、反射斜面４５の角度を変調させてもよい。コート液の塗布方法として、特に限定されないが、例えば、スプレーコート法、スピンコート法、グラビアコート法などが用いられる。
【０１０５】
図２１は、反射層３４を形成する工程（ステップＳ１０３）の一例を示す図である。反射層３４を形成する方法として、例えば、真空蒸着法又はスパッタリング法などが用いられる。反射層３４は、凹凸層３３の凹凸に沿って形成される。
【０１０６】
図２２は、第２の透明層３５を形成する工程（ステップＳ１０４）の一例を示す図である。第２の透明層３５は、第２の透明層３５となる樹脂材料を、反射層３４と保護シート３６との間に挟み、固化させることによって得られる。
【０１０７】
なお、本実施形態の透明スクリーン２０は、図１及び図２に示すように後側から前側に向けて、第１の透明層３２、凹凸層３３、反射層３４、及び第２の透明層３５の順に有するが、順番は逆でもよい。つまり、透明スクリーン２０は、後側から前側に向けて、第２の透明層３５、反射層３４、凹凸層３３、及び第１の透明層３２の順に有してもよい。反射層３４において、凹凸層３３との接触面と、第２の透明層３５との接触面とが、同じ形状を有する。そのため、反射層３４は、凹凸層３３との接触面と、第２の透明層３５との接触面のどちらの面で、投影される映像の光を反射してもよい。
【０１０８】
（変形、改良）
以上、透明スクリーンの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【０１０９】
図２３は、上記実施形態の映像表示システムの変形例を示す図である。本変形例の映像表示システム１０Ａは、透明スクリーン２０Ａを有する。以下、主に、上記の実施形態との相違点を説明する。
【０１１０】
本変形例の透明スクリーン２０Ａは、第１の透明層３２Ａと反射層３４Ａとの間に図２等に示す凹凸層３３がなく、反射層３４Ａが第１の透明層３２Ａに接する点で、上記実施形態の透明スクリーン２０とは異なる。透明スクリーン２０Ａと、第１の透明板２１と、第２の透明板２２とで、映像投影合わせ板１１Ａが構成される。
【０１１１】
第１の透明層３２Ａは、基準面４１Ａに対し傾斜する斜面４２Ａを複数有する。複数の斜面４２Ａは、基準面４１Ａの法線方向から見たとき縞状に形成される。各斜面４２Ａは、凹凸を有する。斜面４２Ａに凹凸を形成する方法として、例えば、エッチング法やインプリント法が用いられる。
【０１１２】
エッチング法は、型押し法や切削法などで形成された斜面４２Ａをエッチングして、斜面４２Ａに凹凸を形成する方法である。エッチング法として、物理エッチング法と化学エッチング法とのいずれが用いられてもよい。
【０１１３】
物理エッチング法は、ブラスト法を含む。ブラスト法として、ドライブラスト法とウェットブラスト法とのいずれが用いられてもよい。ドライブラスト法が用いられる場合、斜面４２Ａに粒子を吹き付けることによって、斜面４２Ａに凹凸が形成される。粒子として、例えば、アルミナ粒子、炭化珪素粒子、ジルコン粒子などが用いられる。ウェットブラスト法が用いられる場合、斜面４２Ａに粒子と液体との混合流体を吹き付けることによって、斜面４２Ａに凹凸が形成される。
【０１１４】
図２３に示すように、ｙ方向に垂直な断面において、映像投影領域の少なくとも一部では、ｚ方向一端（例えば下端）からｚ方向他端（例えば上端）に向うにつれ、斜面４２Ａ毎に測定される斜面４２Ａの傾斜角θ１が段階的又は連続的に小さくなるように、複数の斜面４２Ａが形成される。例えば、図２３における最も上の斜面４２Ａの傾斜角θ１（負の値）は、図２３における最も下の斜面４２Ａの傾斜角θ１（負の値）に比べて小さい。斜面４２Ａの傾斜角θ１は、負の範囲でのみ変化してもよいし、正の範囲でのみ変化してもよく、負の範囲と正の範囲の両方に亘って変化してもよい。なお、ｚ方向所定領域（図２３において３つの所定領域が例示されている。）のそれぞれにおいて、上記の試験例で例示したように、傾斜角θ１は、中心角度から所定の変化割合の範囲でランダム化されている。
【０１１５】
斜面４２Ａのｚ方向におけるピッチＰ１は、例えば１５μｍ以上であり、好ましくは２０μｍ以上である。ピッチＰ１が１５μｍ以上であると、回折光のうち最も強度が強い回折光の出射角を小さくでき、映像の多重像をゴーストとして認識することを抑制できる。また、ピッチＰ１は、３００μｍ以下である。ピッチＰ１が３００μｍ以下であると、斜面４２Ａの縞が観察者１３から見えない程度に狭い。
【０１１６】
斜面４２Ａの傾斜角θ１の大きさは、一定ではない。すなわち、ランダムである。図２３において、そのことが、−θ１、−θ１’、−θ１’’で示されている。これにより、透明スクリーン２０を後側から前側に透過する光の回折を抑制でき、背景が多重に見えることを抑制できる。
【０１１７】
反射層３４Ａは、基準面４１Ａに対して傾斜するとともに、投影される映像の光を反射する反射斜面４５Ａを複数有する。複数の反射斜面４５Ａは、基準面４１Ａの法線方向から見たとき縞状に形成される。なお、フレネルレンズのように基準面４１の法線方向から見て同心円状の複数の縞をなすように形成されてもよい。
【０１１８】
反射層３４Ａは、例えば５ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さを有し、斜面４２Ａの凹凸に沿って形成される。すなわち、各反射斜面４５Ａは、凹凸を有する。反射層３４Ａの凹凸は、第２の透明層３５Ａによって埋められる。
【０１１９】
図２３に示すように、ｙ方向に垂直な断面において、映像投影領域の少なくとも一部では、ｚ方向一端（例えば下端）からｚ方向他端（例えば上端）に向うにつれ、反射斜面４５Ａ毎に測定される反射斜面４５Ａの傾斜角θ２が段階的又は連続的に小さくなるように、複数の反射斜面４５Ａが形成されることが好ましい。例えば、図２３における最も上の反射斜面４５Ａの傾斜角θ２（負の値）を、図２３における最も下の反射斜面４５Ａの傾斜角θ２（負の値）に比べて小さくしてもよい。ｚ方向位置が異なる複数の反射斜面４５Ａで、拡散反射される光のうち最も高い強度の光を、観察者１３に向けることができる。よって、映像中央部の明るさと映像外周部の明るさとの差を低減でき、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出すことができる。反射斜面４５Ａの傾斜角θ２は、負の範囲でのみ変化してもよいし、正の範囲でのみ変化してもよく、負の範囲と正の範囲の両方に亘って変化してもよい。なお、ｚ方向所定領域（図２３において３つの所定領域が例示されている。）のそれぞれにおいて、上記の試験例で例示したように、傾斜角θ２は、中心角度から所定の変化割合の範囲でランダム化されている。
【０１２０】
ｙ方向に垂直な断面において、映像投影領域の少なくとも一部では、θ２＝（α´＋β´）/２の式が成立するように各反射斜面４５が形成されてもよい。その場合には、反射斜面４５で拡散反射された光のうち最も高い強度の光を、観察者１３に向けることができる。これにより、映像中央部の明るさと映像外周部の明るさとの差を低減でき、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出すことができる。
【０１２１】
図２３に示すように、ｙ方向に垂直な断面視において、映像投影領域の少なくとも一部では、透明スクリーン２０Ａから前方に向かうにつれ互いに近づく法線４５Ａｎを有する複数の反射斜面４５Ａが形成されてよい。これにより、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出すことができる。なお、反射斜面４５Ａの法線４５Ａｎの方向は、θ２＋９０°又はθ２−９０°で表すことができる。
【０１２２】
反射斜面４５Ａのｚ方向におけるピッチＰ２は、例えば１５μｍ以上であり、好ましくは２０μｍ以上である。ピッチＰ２が１５μｍ以上であると、回折光のうち最も強度が強い回折光の出射角を小さくでき、映像の多重像をゴーストとして認識することを抑制できる。また、ピッチＰ２は、３００μｍ以下である。ピッチＰ２が３００μｍ以下であると、反射斜面４５Ａの縞が観察者１３から見えない程度に狭い。ｚ方向位置が同じ反射斜面４５Ａと斜面４２Ａとでは、反射斜面４５Ａのｚ方向におけるピッチＰ２と斜面４２Ａのｚ方向におけるピッチＰ１とが略同じである。
【０１２３】
本変形例によれば、上記実施形態と同様に、映像を表示する反射斜面４５Ａが、ホットスポットを生じさせる面（前面１１Ａａや後面１１Ａｂ）に対し傾斜している。その結果、ホットスポットが観察される方向と明るい映像が観察される方向とを分離でき、ホットスポットが観察されずに明るい映像が観察される位置（例えば、図２３に示す観察者１３の位置）を作り出すことができる。
【０１２４】
また、本変形例によれば、上記実施形態と同様に、ｙ方向に垂直な断面において、映像が投影される映像投影領域の少なくとも一部では、ｚ方向一端（例えば下端）からｚ方向他端（例えば上端）に向うにつれて、反射斜面４５Ａ毎に計測される反射斜面４５Ａの傾斜角θ２が段階的又は連続的に小さくなるように、複数の反射斜面４５Ａが形成されることが好ましい。そのように構成されているときには、ｚ方向位置が異なる複数の反射斜面４５Ａで、拡散反射される光のうち最も高い強度の光を、観察者１３に向けることができる。よって、映像中央部の明るさと映像外周部の明るさとの差を低減でき、映像の全体を明るく観察できる方向を作り出すことができる。
【０１２５】
上記実施形態及び上記変形例では、第１の透明層３２、３２Ａとして、樹脂層が用いられるが、ガラス層が用いられてもよい。ガラス層に複数の斜面を縞状に形成する方法として、例えば型押し法が用いられる。
第１の透明層３２、３２Ａとして、第１の透明板２１が用いられてもよい。第１の透明板２１がガラス板である場合、プレス成形によって、曲げ成形と型押しとを同時に行ってもよい。
【０１２６】
第１の透明層３２として第１の透明板２１が用いられる場合、第１の透明板２１の上に凹凸層３３及び反射層３４が形成される。また、第１の透明層３２Ａとして第１の透明板２１が用いられる場合、第１の透明板２１の上に反射層３４Ａが形成される。
第２の透明層３５、３５Ａとして第２の接着層２４が用いられ、かつ、保護シート３６の代わりに第２の透明板２２が用いられてもよい。
【０１２７】
なお、第２の透明層３５、３５Ａとして、環構造もしくは多官能性基を有する透明樹脂材料、又は、環構造及び多官能性基を有する透明樹脂材料が用いられてもよい。透明樹脂材料が用いられる場合、透明層に剛直性及び硬度を付与できるので、透明スクリーン２０、２１Ａの取り扱い性が向上し、好ましい。具体的には、アダマンタン骨格、トリシクロデカン骨格及びフルオレン骨格から選ばれる１種以上の構造を１０％以上含む透明樹脂材料が用いられることが好ましい。
【０１２８】
また、第２の透明層３５、３５Ａとして、ＰＥＴ樹脂上にハードコート層や反射防止膜が設けられた透明樹脂材料を用いてもよい。更に、ＰＥＴ樹脂上にＨＵＤの虚像形成用ハーフミラーが設けられてもよい。
【０１２９】
上記のような充分な表面硬度及び透明性を有する透明樹脂材料を第２の透明層３５、３５Ａとして用いる場合、透明樹脂材料からなる第２の透明層３５、３５Ａを、透明スクリーン２０の最外層に配置し、保護シート３６、第２の接着層２４及び第２の透明板２２を有しない構成とすることも可能である。
【０１３０】
上記実施形態及び上記変形例では、複数の斜面４２、４２Ａを縞状に形成するステップと、斜面４２、４２Ａに凹凸を形成するステップとは、この順で実施される。しかし、同時に実施されてもよい。例えば、型押し法の場合、型６０の凹凸パターン面を予めエッチング法で粗面化しておけば、同時に行うことができる。
【０１３１】
映像投影合わせ板１１、１１Ａなどは、機能層を更に有してもよい。機能層として、例えば、光の反射を低減させる光反射防止層、光の一部を減衰させる光減衰層、及び赤外線の透過を抑える赤外線遮蔽層などが挙げられる。更に、機能層として、電圧を印加して振動し、スピーカとして機能する振動層、音の透過を抑制する遮音層などの機能層が挙げられる。なお、機能層の数、機能層の位置は特に限定されない。
【０１３２】
なお、２０１７年１２月２０日に出願された日本特許出願２０１７−２４３４７５号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【符号の説明】
【０１３３】
１０：映像表示システム、１１：映像投影合わせ板、１２：プロジェクタ、１３：観察者、２０：透明スクリーン、２１：第１の透明板、２２：第２の透明板、３１：基材シート、３２：第１の透明層、３３：凹凸層、３４：反射層、３５：第２の透明層、３６：保護シート、３７：粒子、３８：マトリックス、４１：基準面、４２：斜面、４５：反射斜面
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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