(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像源から投射された映像光を反射させて観察可能に表示する反射型スクリーンであって、
レンズ面と非レンズ面とを有し背面側に凸となる単位レンズが同心円状に複数配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を背面側に有するレンズ層と、
少なくとも前記レンズ面の一部に形成され、光を反射する反射層と、
を備え、
前記同心円の中心は、スクリーン面の法線方向から見て、該反射型スクリーンの表示領域の領域外に位置し、
前記レンズ面がスクリーン面に平行な面となす角度α（°）は、
そのレンズ面の前記同心円の中心からの半径をｒ（ｍｍ）とするとき、前記表示領域の全域において、
−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８−５＜α＜−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８＋５
という式を満たし、
半径ｒが大きくなるにつれて大きくなり、その変化は上に凸となる曲線に近似され、
前記角度αは、
α＝−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８＋ｄ
ただし、−５＜ｄ＜５
という式で近似されること、
を特徴とする反射型スクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載の反射型スクリーンにおいて、
前記単位レンズの屈折率は、１．４５以上、１．６５以下であること、
を特徴とする反射型スクリーン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーンにおいて、
前記反射型スクリーンの画面は、略矩形状であり、対角１００インチであり、横縦比が１６：９であること、
を特徴とする反射型スクリーン。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンにおいて、
スクリーン面の法線方向から見たとき、前記同心円の中心と前記表示領域の幾何学的中心との距離は、６７５ｍｍ以上、６９５ｍｍ以下であること、
を特徴とする反射型スクリーン。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンにおいて、
前記単位レンズの配列ピッチは、５０μｍ以上、１０００μｍ以下であること、
を特徴とする反射型スクリーン。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンと、
前記反射型スクリーンへ映像光を投射する映像源と、
を備える映像表示システム。
【請求項７】
請求項６に記載の映像表示システムにおいて、
前記反射型スクリーンのスクリーン面の法線方向から見て、前記映像源は、
前記反射型スクリーンの表示領域の領域外に位置し、
前記同心円の中心及び前記表示領域の幾何学的中心を通り前記単位レンズの配列方向に平行な直線上であって、前記表示領域に対して前記同心円の中心と同じ側に位置すること、
を特徴とする映像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射された映像光を反射して映像を表示する反射型スクリーン、映像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な構成を有する反射型スクリーンが開発され、映像表示システムに用いられている。近年では、反射型スクリーンに対して至近距離から比較的大きな投射角度で映像光を投写して大画面表示を実現する短焦点型の映像投射装置（プロジェクタ）等が広く利用されている。
短焦点型の映像投射装置は、反射型スクリーンに対して、上方又は下方から従来の映像源よりも大きな入射角度となる映像光を投射し、映像投射装置と反射型スクリーンとの奥行き方向の距離を短くすることができるので、反射型スクリーンを用いた映像表示システムの省スペース化等に寄与できる。
【０００３】
このような短焦点型の映像投射装置によって投射された映像光を良好に表示するために、単位レンズが複数配列されて形成されたリニアフレネルレンズ形状やサーキュラーフレネルレンズ形状を有するレンズ層の表面に反射層を形成した反射型スクリーン等が様々に開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９８７５号公報
【特許文献２】特開２００８−７６５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような反射型スクリーンでは、レンズ層の表面に形成された反射層での反射によって、映像光が観察者側へ反射する。そのため、レンズ層のレンズ面がスクリーン面となす角度（レンズ角）の設計は、良好な映像を表示するために重要である。このレンズ角は、映像投射装置や観察者の位置、レンズ層の屈折率等に応じて設計されている。
映像投射装置は、機種等によって、反射型スクリーンに対する最適な位置や投射距離等が異なる。特に、短焦点型の映像投射装置は、投射距離が短いために、わずかな差でも映像表示に大きな影響が生じる。そのため、上述のような反射型スクリーンにおいて、レンズ角は、従来、個々の映像投射装置に応じた設計が必要であった。仮に、映像表示システムにおいて映像投射装置のみを変更した場合、画面の周縁部分が暗くなる等の輝度ムラが生じてユニフォミティ（画面全体での明るさや色再現の均一性）の低下が生じ、画質が低下する場合があるという問題があった。
上述の特許文献１，２には、上述のような異なる複数の映像投射装置への対応性の高さやユニフォミティの向上に関しては、一切開示されていない。
【０００６】
本発明の課題は、異なる複数の短焦点型の映像投射装置にも対応可能であり、ユニフォミティの高い良好な映像を表示できる反射型スクリーン、及び、これを備える映像表示システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
請求項１の発明は、映像源から投射された映像光を反射させて観察可能に表示する反射型スクリーンであって、レンズ面（１１２）と非レンズ面（１１３）とを有し背面側に凸となる単位レンズ（１１１）が同心円状に複数配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を背面側に有するレンズ層（１１）と、少なくとも前記レンズ面の一部に形成され、光を反射する反射層（１２）と、を備え、前記同心円の中心（Ｃ）は、スクリーン面の法線方向から見て、該反射型スクリーンの表示領域の領域外に位置し、前記レンズ面がスクリーン面に平行な面となす角度α（°）は、そのレンズ面の前記同心円の中心からの半径をｒ（ｍｍ）とするとき、前記表示領域の全域において、−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８−５＜α＜−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８＋５という式を満たし、半径ｒが大きくなるにつれて大きくなり、その変化は上に凸となる曲線に近似され、前記角度αは、α＝−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８＋ｄ  ただし、−５＜ｄ＜５  という式で近似されること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の反射型スクリーンにおいて、前記単位レンズ（１１１）の屈折率は、１．４５以上、１．６５以下であること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーンにおいて、前記反射型スクリーンの画面は、略矩形状であり、対角１００インチであり、横縦比が１６：９であること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンにおいて、スクリーン面の法線方向から見たとき、前記同心円の中心（Ｃ）と前記表示領域の幾何学的中心（Ａ）との距離（Ｓ１）は、６７５ｍｍ以上、６９５ｍｍ以下であること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンにおいて、前記単位レンズ（１１１）の配列ピッチは、５０μｍ以上、１０００μｍ以下であること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の反射型スクリーン（１０）と、前記反射型スクリーンへ映像光を投射する映像源（ＬＳ）と、を備える映像表示システム（１）である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の映像表示システムにおいて、前記反射型スクリーン（１０）のスクリーン面の法線方向から見て、前記映像源（ＬＳ）は、前記反射型スクリーンの表示領域の領域外に位置し、前記同心円の中心（Ｃ）及び前記表示領域の幾何学的中心（Ａ）を通り前記単位レンズ（１１１）の配列方向に平行な直線上であって、前記表示領域に対して前記同心円の中心と同じ側に位置すること、を特徴とする映像表示システム（１）である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、異なる複数の短焦点型の映像投射装置にも対応可能であり、ユニフォミティの高い良好な映像を表示できる反射型スクリーン、及び、これを備える映像表示システムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の映像表示システム１を示す図である。
【図２】実施形態の反射型スクリーン１０の層構成を示す図である。
【図３】実施形態のレンズ層１１を説明する図である。
【図４】実施形態の映像表示システム１における反射型スクリーン１０、映像源ＬＳ等の位置を説明する図である。
【図５】実施例の反射型スクリーン１０の角度αを示すグラフである。
【図６】実施例の反射型スクリーンの輝度ムラの評価方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、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、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、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、特に断りがない場合、その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。
【００１１】
（実施形態）
図１は、本実施形態の映像表示システム１を示す図である。図１（ａ）は、映像表示システム１の斜視図であり、図１（ｂ）は、映像表示システム１を側面から見た様子を示している。
映像表示システム１は、反射型スクリーン１０、映像源ＬＳ等を有している。本実施形態では、反射型スクリーン１０が映像源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。この映像表示システム１は、例えば、フロントプロジェクションテレビシステム等として使用できる。
【００１２】
映像源ＬＳは、映像光Ｌを反射型スクリーンへ投影する映像投射装置であり、短焦点型の汎用のプロジェクタ等である。
この映像源ＬＳは、使用状態において、反射型スクリーン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、反射型スクリーン１０の画面左右方向において中央であって、反射型スクリーン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、画面に直交する方向において、反射型スクリーン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映像光Ｌを投影できる。従って、映像源ＬＳは、従来の汎用プロジェクタに比べて、反射型スクリーン１０までの投射距離が短く、反射型スクリーン１０に対する映像光の入射角度が大きい。
なお、スクリーン面とは、この反射型スクリーン１０全体として見たときにおける、反射型スクリーン１０の平面方向となる面を示すものであり、反射型スクリーン１０の画面に平行であるとする。
【００１３】
反射型スクリーン１０は、映像源ＬＳが投射した映像光Ｌを観察者Ｏ側へ向けて反射し、映像を表示する。反射型スクリーン１０の画面（表示領域）は、使用状態において、観察者Ｏ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。
反射型スクリーンは、その画面サイズが対角８０〜１００インチ程度の大きな画面を有している。本実施形態の反射型スクリーン１０は、画面（表示領域）のサイズが対角１００インチ（２２１４×１２４５ｍｍ）であり、画面の横縦比が１６：９である。
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、この反射型スクリーン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）であるとする。また、画面右側、画面左側とは、特に断りがない場合、この反射型スクリーン１０の正面方向に位置する観察者Ｏから見て、画面左右方向における右側、左側であるとする。
【００１４】
一般的に、反射型スクリーンは、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、本実施形態の反射型スクリーン１０は、その背面側に不図示の接合層を介して支持板５０一体に接合（あるいは部分固定）される形態とすることにより、その画面の平面性を維持している。
支持板５０は、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、アルミニウム等の金属製、木製等の板状の部材を用いることができる。支持板５０は、外観性の向上等の観点から、光透過性を有しないことが好ましいが、光透過性を有していてもよい。本実施形態の映像表示システム１では、支持板５０が所定の固定部材により壁面に取り付けられている。固定部材は、適宜選択して使用できる。
なお、これに限らず、反射型スクリーン１０は、不図示の枠部材等によってその四辺等が支持され、その平面性を維持する形態としてもよい。
【００１５】
図２は、本実施形態の反射型スクリーン１０の層構成を示す図である。図２では、反射型スクリーン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、画面上下方向に平行であって、スクリーン面に直交（厚み方向に平行）する断面の一部を拡大して示している。なお、図２では、理解を容易にするために、支持板５０等は適宜省略して示してある。
反射型スクリーン１０は、図２に示すように、その映像源ＬＳ側（観察者側）から順に、表面層１４、基材層１３、レンズ層１１、反射層１２等を備えている。
【００１６】
基材層１３は、光透過性を有するシート状の部材である。基材層１３は、その観察者側に表面層１４が一体に形成され、背面側（裏面側）にレンズ層１１が一体に形成されている。この基材層１３は、レンズ層１１を形成する基材（ベース）となる層である。
基材層１３は、光拡散層１３１と、着色層１３２とを有し、これらが一体に積層されている。本実施形態では、基材層１３は、図２に示すように、光拡散層１３１が背面側に位置し、着色層１３２が観察者側（映像源側）に位置する例を示したが、これに限らず、光拡散層１３１が観察者側に位置し、着色層１３２が背面側に位置する形態としてもよい。
【００１７】
光拡散層１３１は、光透過性を有する樹脂を母材として光を拡散する拡散材を含有する層であり、光を拡散する作用を有する。この光拡散層１３１は、視野角を広げたり、明るさの面内均一性の向上を図ったりする機能を有する。
光拡散層１３１の母材となる樹脂としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂や、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン）樹脂、ＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン）樹脂、アクリル系樹脂、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂等が挙げられる。
【００１８】
また、光拡散層１３１に含まれる拡散材としては、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系等の樹脂製の粒子や無機粒子等を用いることができ、無機系拡散材と有機系拡散材とを組み合わせて用いてもよい。拡散材は、略球形であり、その平均粒径が約１〜５０μｍであるものを使用することが好ましく、より使用に適した拡散材の平均粒径の範囲は、約５〜３０μｍである。
光拡散層１３１は、反射型スクリーン１０の画面サイズや所望する光学性能にもよるが、その厚さが約１００〜２０００μｍであり、そのヘイズ値が、８５〜９９％の範囲であることがすることが、像ぼけを抑制し、かつ、十分な明るさの面内均一性を得る観点から好ましい。
【００１９】
着色層１３２は、灰色や黒色等の染料や顔料等の着色材等により、所定の透過率となるように着色が施された層である。この着色層１３２は、反射型スクリーン１０に入射する照明光等の不要な外光や迷光を吸収したり、表示される映像の黒輝度を低減させたりして映像のコントラストを向上させる機能を有する。
着色層１３２の母材となる樹脂としては、ＰＥＴ樹脂や、ＰＣ樹脂、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、アクリル系樹脂、ＴＡＣ樹脂、ＰＥＮ樹脂等が挙げられる。また、着色材としては、グレー系や黒色系等の暗色系の染料や顔料等や、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等が挙げられる。
【００２０】
着色層１３２は、反射型スクリーン１０の画面サイズや所望する光学性能にもよるが、その厚さを約３０〜３０００μｍとし、その透過率を約３０〜８０％とすることが、十分に外光を吸収して映像の黒輝度を低減し、かつ、明るい映像を表示する観点から好ましい。
基材層１３は、光拡散層１３１と着色層１３２とを共押し出しすることにより、これらの層を一体に積層して形成できる。
【００２１】
図３は、本実施形態のレンズ層１１を説明する図である。図３（ａ）は、レンズ層１１を背面側正面方向から観察した様子を示しており、理解を容易にするために、反射層１２等は、省略して示している。図３（ｂ）は、前述の図２に示す断面の一部をさらに拡大して示している。
レンズ層１１は、基材層１３の背面側に設けられた光透過性を有する樹脂製の層である。レンズ層１１は、その背面側（基材層１３とは反対側）の面に、図３（ａ）に示すように、反射型スクリーン１０の画面外に位置する点Ｃを中心として単位レンズ１１１が同心円状に複数配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を有している。すなわち、レンズ層１１のサーキュラーフレネルレンズ形状は、その点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である。そのため、図３（ａ）に示すように、レンズ層１１をスクリーン面の法線方向背面側から見たときに、真円の一部形状（円弧状）の単位レンズ１１１が複数配列されているように観察される。
【００２２】
単位レンズ１１１は、図２や図３（ｂ）に示すように、スクリーン面に直交する方向（反射型スクリーン１０の厚み方向）に平行であって、単位レンズ１１１の配列方向に平行な断面における断面形状が、略三角形形状である。
この単位レンズ１１１は、背面側に凸であり、レンズ面１１２と、レンズ面１１２と頂点ｔを挟んで対向する非レンズ面１１３とを備えている。反射型スクリーン１０の使用状態において、単位レンズ１１１では、レンズ面１１２が頂点ｔを挟んで非レンズ面１１３よりも鉛直方向上側に位置している。
【００２３】
単位レンズ１１１において、図３（ｂ）に示すように、レンズ面１１２がスクリーン面に平行な面となす角度（レンズ角）は、αであり、非レンズ面１１３がスクリーン面に平行な面となす角度は、βである。この時、角度α、βは、β＞αという関係を満たす。
また、単位レンズ１１１の配列ピッチは、Ｐであり、単位レンズ１１１のレンズ高さ（スクリーンの厚み方向における頂点ｔから単位レンズ１１１間の谷底となる点ｖまでの寸法）は、ｈである。
【００２４】
理解を容易にするために、図２等では、単位レンズ１１１の配列ピッチＰ、角度α，βは、単位レンズ１１１の配列方向において一定である例を示している。しかし、本実施形態の単位レンズ１１１は、実際には、配列ピッチＰは一定であるが、角度αが単位レンズ１１１の配列方向においてフレネルセンターとなる点Ｃから離れるにつれて次第に大きくなっている。本実施形態の単位レンズ１１１の配列ピッチＰは、５０〜１０００μｍの範囲で設定できる。
【００２５】
単位レンズ１１１は、上述のように角度αが変化しているため、レンズ高さｈは、単位レンズ１１１の配列方向において点Ｃから離れるにつれて大きくなっている。本実施形態のレンズ高さｈは、４．４μｍ（ｒ＝６２．４ｍｍ：スクリーン画面下端中央）〜４８．３μｍ（ｒ＝１７１３．１ｍｍ：スクリーン画面上端の左右端の角部）である。
なお、配列ピッチＰは、単位レンズ１１１の配列方向に沿って次第に変化する形態としてもよく、映像光を投影する映像源ＬＳの画素（ピクセル）の大きさや、映像源ＬＳの投射角度（反射型スクリーン１０のスクリーン面への映像光の入射角度）、反射型スクリーン１０の画面サイズ、各層の屈折率等に応じて、適宜変更可能である。
【００２６】
レンズ層１１は、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により形成されている。例えば、レンズ層１１は、基材層１３の一方の面（本実施形態では、光拡散層１３１側の面）を、紫外線硬化型樹脂が充填されたサーキュラーフレネルレンズ形状を賦形する成形型に押圧し、紫外線を照射して硬化させた後に成形型から離型する紫外線成形法等により形成することができる。
本実施形態の単位レンズ１１１（レンズ層１１）は、その屈折率が１．４５〜１．６５である。
【００２７】
なお、レンズ層１１の形成方法は、適宜選択してよく、この限りではない。また、レンズ層１１は、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。
さらに、レンズ層１１は、熱可塑性樹脂を用いてもよく、レンズ層１１のフレネルレンズ形状に応じて、プレス成形法等により形成してもよい。このようなレンズ層１１の場合には、不図示の接合層等を介して、その映像源側に基材層１３（光拡散層１３１）等を積層する形態としてもよい。また、押出成形法が可能な場合には、レンズ層１１と基材層１３とを一体に積層した状態で成形してもよい。
【００２８】
反射層１２は、光を反射する作用を有する層である。この反射層１２は、光を反射するために十分な厚さを有し、単位レンズ１１１の少なくともレンズ面１１２の一部に形成されている。
本実施形態の反射層１２は、図２や図３（ｂ）に示すように、レンズ面１１２及び非レンズ面１１３に形成されている。具体的には、反射層１２は、レンズ層１１の背面側を覆い、背面側に凸となる単位レンズ１１１間の境界、すなわち、谷底となる点ｖを埋めるようにして形成されている。これにより、反射層１２は、レンズ層１１の背面側の凹凸を略平坦にすることができ、不図示の接合層を介して支持板５０をより安定して貼付することができる。
【００２９】
反射層１２は、レンズ面１１２上に、光反射性の高い鱗片状の金属薄膜１２ａが含有された塗料（樹脂）をレンズ面１１２に対してスプレー塗布することによって形成される。
反射層１２は、鱗片状の金属薄膜１２ａの厚み方向に垂直な面がレンズ面１１２に対して略平行に配置されており、レンズ面１１２に入射した映像光Ｌを観察者側へと適正に反射させることができる。
ここで、略平行とは、金属薄膜１２ａの厚み方向に垂直な面が、レンズ面１１２に対して完全に平行な場合だけでなく、レンズ面１１２に対する傾きが−１０°〜＋１０°の範囲にある場合をも含むものをいう。また、鱗片状の金属薄膜１２ａとは、その厚み方向から見た形状（外形形状）が鱗片状であることをいい、この鱗片状とは、鱗状の形状だけでなく、楕円状や、円状、多角形状、薄膜を粉砕して得られる不定形な形状等を含むものをいう。
【００３０】
鱗片状の金属薄膜１２ａは、金属光沢、隠蔽性、密着性、配向性等の観点から、特に密着性、配向性が良好な樹脂コーティングタイプのものを使用している。
反射層１２は、入射した映像光を効率よく反射させるために、正反射率Ｒｔが５０％＜Ｒｔ＜７０％であり、拡散反射率Ｒｄが１０％＜Ｒｄ＜５０％であることが望ましい。
【００３１】
本実施形態の金属薄膜１２ａは、鱗片状に形成されたアルミニウムである。この金属薄膜１２ａの厚み寸法は、１５〜１５０ｎｍの範囲に、より好ましくは２０〜８０ｎｍの範囲に形成されている。
また、金属薄膜１２ａは、厚み方向に直交する縦方向及び横方向における寸法（以下、縦寸法、横寸法という）の平均値が、単位レンズ１１１のレンズ高さｈと同等の寸法、すなわち、４．４〜４８．３μｍに形成されているのが好ましい。ここで、レンズ高さｈと同等とは、金属薄膜１２ａの縦寸法及び横寸法がレンズ高さｈに等しい場合だけでなく、レンズ高さｈに近似する場合（例えば、レンズ高さｈに対して−３０％〜＋３０％の寸法範囲）も含むものをいう。
【００３２】
金属薄膜１２ａが非レンズ面１１３に略平行に配置されてしまうと、外光が非レンズ面１１３に入射した場合に、その外光が非レンズ面１１３で反射して観察者側に届いてしまう場合があり、映像のコントラスト低下の要因となる。そのため、金属薄膜１２ａの縦寸法及び横寸法を、上述のようにレンズ高さｈと同等にすることによって、塗料がレンズ層１１の背面側に塗布された場合に、金属薄膜１２ａが、非レンズ面１１３に対して略平行に配置されてしまうのを抑制することができる。これにより、反射層１２は、外光が非レンズ面１１３に入射したとしても、金属薄膜１２ａの端部で拡散させることができ、観察者側に反射させてしまうのを極力抑制することができる。
【００３３】
反射層１２は、その光反射特性を良好に確保する観点と、反射型スクリーン１０の背面側の外観を良好に保つ観点から、単位レンズ１１１の配列方向におけるレンズ面１１２の中央部においてレンズ面１１２に垂直な方向の厚み（膜厚）が、８〜１５μｍの範囲で形成されているのが望ましい。
仮に、反射層１２の上記厚みが８μｍ未満である場合、反射層１２の反射率が低下してしまい、十分に映像光を反射することができなくなるおそれがある。また、反射層１２の上記厚みが８μｍ未満である場合、反射型スクリーン１０の背面側に表出する反射層１２において、塗膜のある部分と無い部分とが生じてしまい、外観にムラや掠れ等が生じ、反射型スクリーン１０の背面側の外観を損なうおそれがある。
また、反射層１２の上記厚みが１５μｍよりも大きい場合、反射層１２に含まれる金属薄膜１２ａの一部が、レンズ面１１２に略平行に配列されず、部分的にレンズ面１１２に対して略垂直に配列され、反射層１２の背面側の外観にムラが生じてしまい、反射型スクリーン１０の背面側の外観を損なうおそれがある。従って、反射層１２の厚みは、上記範囲とすることが好ましい。
【００３４】
表面層１４は、基材層１３の映像源側（観察者側）に設けられる層である。本実施形態の表面層１４は、反射型スクリーン１０の映像源側の最表面を形成している。
本実施形態の表面層１４は、ハードコート機能及び防眩機能を有しており、基材層１３の映像源側の表面に、ハードコート機能を有する紫外線硬化型樹脂（例えば、ウレタンアクリレート）等の電離放射線硬化型樹脂を塗膜の膜厚約１０〜１００μｍとなるように塗布し、微細な凹凸形状（マット形状）をその樹脂膜表面に転写する等して硬化させ、表面に微細凹凸形状が賦形されて形成されている。
【００３５】
なお、表面層１４は、上記の例に限らず、反射防止機能や防眩機能、ハードコート機能、紫外線吸収機能、防汚機能や帯電防止機能等、適宜必要な機能を１つ又は複数選択して設けることができる。また、表面層１４としてタッチパネル層等を設けてもよい。
また、表面層１４は、反射防止機能や紫外線吸収機能、防汚機能や帯電防止機能等を有する層を、表面層１４と基材層１３との間に、さらに別層として設けてもよい。
さらに、表面層１４は、基材層１３とは別層であって不図示の粘着材等により基材層１３に接合される形態としてもよいし、基材層１３のレンズ層１１とは反対側（映像源側）の面に直接形成してもよい。
【００３６】
図２に戻り、本実施形態の反射型スクリーン１０へ入射する映像光Ｌ１及び外光Ｇ１，Ｇ２の様子を説明する。図２では、理解を容易にするために、表面層１４、基材層１３（着色層１３２、光拡散層１３１）、レンズ層１１の屈折率は等しいものとし、映像光Ｌ１及び外光Ｇに対する光拡散層１３１の光拡散作用等は省略して示している。
図２に示すように、映像源ＬＳから投影された大部分の映像光Ｌ１は、反射型スクリーン１０の下方から入射し、表面層１４及び基材層１３を透過してレンズ層１１の単位レンズ１１１へ入射する。
【００３７】
そして、映像光Ｌ１は、レンズ面１１２へ入射して反射層１２によって反射され、観察者Ｏ側に向かって反射型スクリーン１０から出射する。従って、映像光Ｌ１は、効率よく反射されて観察者Ｏに届くので、明るい映像を表示できる。
なお、映像光Ｌ１が反射型スクリーン１０の下方から投射され、かつ、角度β（図３（ｂ）参照）が反射型スクリーン１０の画面上下方向の各点における映像光Ｌ１の入射角度よりも大きいので、映像光Ｌ１が非レンズ面１１３に直接入射することはなく、非レンズ面１１３は、映像光Ｌ１の反射には影響しない。
【００３８】
一方、照明光等の不要な外光Ｇ１、Ｇ２は、図２に示すように、主として反射型スクリーン１０の上方から入射し、表面層１４及び基材層１３を透過してレンズ層１１の単位レンズ１１１へ入射する。
そして、一部の外光Ｇ１は、非レンズ面１１３へ入射するが、非レンズ面１１３の背面側に形成された反射層１２の金属薄膜１２ａの端部で拡散され、観察者Ｏ側に届いたとしてもその光量は、映像光Ｌ１に比べて大幅に少ない。また、一部の外光Ｇ２は、レンズ面１１２で反射して、主として反射型スクリーン１０の下方側へ向かうので、観察者Ｏ側には直接届かず、また、届いた場合にもその光量は、映像光Ｌ１に比べて大幅に少ない。さらに、一部の外光は、反射型スクリーン１０に入射して、着色層１３２に吸収される。従って、反射型スクリーン１０では、外光Ｇ１，Ｇ２等による映像のコントラスト低下を抑制することができる。
以上のことから、本実施形態の反射型スクリーン１０によれば、明室環境下であっても、コントラストが高く明るく良好な映像を表示できる。
【００３９】
図４は、本実施形態の映像表示システム１における反射型スクリーン１０、映像源ＬＳ等の位置を説明する図である。図４（ａ）は、スクリーン面の法線方向から反射型スクリーン１０を観察した様子を示し、図４（ｂ）は、反射型スクリーン１０の画面上下方向に平行かつスクリーン面に直交する断面での各部の位置を示している。なお、図４では、理解を容易にするために、反射型スクリーン１０及び映像表示システム１は、簡略化して示している。
図４（ａ）に示すように、反射型スクリーン１０をスクリーン面の法線方向から観察した場合に、映像源ＬＳの映像光の投射口が位置する点Ｂと、この反射型スクリーン１０の画面の幾何学的中心となる点Ａと、レンズ層１１のサーキュラーフレネルレンズ形状のフレネルセンターとなる点Ｃとは、画面上下方向に延びる直線Ｔ上に位置しているように見える。
【００４０】
ここで、この直線Ｔがスクリーン面と平行な平面Ｍ上に位置していると想定する。そして、点Ａ，点Ｂ，点Ｃから平面Ｍの直線Ｔ上に下ろした垂線と平面Ｍとの交点を、それぞれ点Ａ１，点Ｂ１，点Ｃ１とする。
画面上下方向における点Ａと点Ｃとの間の距離（すなわち、直線Ｔ上における点Ａ１と点Ｃ１との間の距離）を寸法Ｓ１、画面上下方向における点Ａと点Ｂとの距離（すなわち、直線Ｔ上における点Ａ１と点Ｂ１との間の距離）を寸法Ｓ２とする。
このとき、寸法Ｓ１と寸法Ｓ２とは、Ｓ１＜Ｓ２という関係を満たしている。
【００４１】
また、反射型スクリーン１０は、図４に示すように、映像を表示する画面の幾何学的な中心となる点Ａを通り、反射型スクリーン１０のスクリーン面に直交する直線Ｈの映像源側（観察者側）であって、反射型スクリーン１０の映像源側の表面から正面方向へ所定の距離離れた位置に位置する集光点Ｆに集光するように映像光Ｌを反射する。反射型スクリーン１０は、集光点Ｆ及びその近傍に、観察者Ｏが位置することを想定して作製されている。
本実施形態の反射型スクリーン１０の集光点Ｆは、図４に示す直線Ｈの映像源側（観察者側）であって反射型スクリーン１０の映像源側表面から３ｍの位置にある。
【００４２】
単位レンズ１１１は、反射型スクリーン１０の画面サイズ、反射型スクリーン１０に対して映像光を投射する映像源ＬＳの位置や映像光の投射角度、集光点Ｆの位置（すなわち、観察者Ｏの位置）、単位レンズ１１１（レンズ層１１）の屈折率、サーキュラーフレネルのフレネルセンターとなる点Ｃからその単位レンズ１１１が位置する点までの距離（点Ｃからの半径ｒ）等によって、そのレンズ角αが設定される。
短焦点型の映像源を用いる場合、映像光の投射角度（反射型スクリーンへの映像光の入射角度）が大きく、また、反射型スクリーン上の各位置での映像光の入射角度が大きく変化している。従って、反射型スクリーンの各位置（点Ｃからの距離に相当する半径ｒ）によって、その好ましいレンズ角αが異なる。
【００４３】
一般的に、反射型スクリーンは、使用する映像源に対して最適となるように、そのレンズ角等が設計されている。そのため、同じ短焦点型であっても異なる映像源を用いた場合には、例えば、映像源の映像の表示ピッチと単位レンズとの間でモアレが生じたり、集光点Ｆへ十分に光が反射されず、反射型スクリーンの画面の周縁部（特に画面上側周縁部）が暗くなる等の輝度ムラが生じたりする等、画質の低下が生じやすい。
また、個々の映像源に対してそれぞれ最適となる反射型スクリーンを設計することは、映像表示システム及び反射型スクリーンの生産コストの増加につながる。
【００４４】
そこで、本実施形態の反射型スクリーン１０は、レンズ層１１のサーキュラーフレネルレンズ形状のフレネルセンターである点Ｃからの半径をｒ（ｍｍ）とするとき、点Ｃから半径ｒの位置に在るレンズ面１１２がスクリーン面に平行な面となす角度（レンズ角）α（°）が、以下の式（式１）を満たしているものとした。
−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８−５＜α＜−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８＋５  ・・・（式１）
【００４５】
この式１を満たす反射型スクリーン１０とすることにより、本実施形態の反射型スクリーン１０は、短焦点型の映像源ＬＳに幅広く対応できる。したがって、映像源毎に必要となるレンズ角αの設計が不要となり、映像表示システム及び反射型スクリーンの生産コストを低減できる。
また、この式１を満たす反射型スクリーン１０とすることにより、ユニフォミティが高く、コントラストが高く明るく良好な映像を表示でき、異なる複数の短焦点型の映像源にも対応可能な反射型スクリーン１０及び映像表示システム１とすることができる。
【００４６】
ここで、本実施形態の実施例の反射型スクリーン１０を作成し、異なる複数の映像源から映像を投影し、輝度ムラ等の有無を評価した。
図５は、実施例の反射型スクリーン１０における角度αを示すグラフである。図５において、縦軸はレンズ角α（°）、横軸は点Ｃからの半径ｒ（ｍｍ）を示している。
図５において、一点鎖線で示す曲線は、以下に示す式３を示し、破線は、以下に示す式４を示している。式３は、前述の式１の上限を示し、式４は、式１の下限を示している。
α＝−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８＋５  ・・・（式３）
α＝−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８−５  ・・・（式４）
【００４７】
実施例の反射型スクリーン１０、画面サイズが対角１００インチ（２２１４×１２４５ｍｍ）であり、画面の横縦比が１６：９である。この実施例の反射型スクリーン１０の画面上下方向における点Ａと点Ｃとの距離である寸法Ｓ１＝６８５ｍｍである。また、この実施例の反射型スクリーン１０は、レンズ角α（°）が、以下の式２で近似される。
α＝−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８  ・・・（式２）
この式２は、図５において実線で示される。実施例の反射型スクリーン１０は、その画面の全域において、前述の式１を満たしている。
また、この実施例の反射型スクリーン１０において、単位レンズ１１１の屈折率は１．５５、単位レンズ１１１の配列ピッチＰ＝１００μｍである。
【００４８】
実施例の反射型スクリーンのレンズ層１１以外の各層は以下の通りである。
表面層１４は、紫外線硬化型樹脂製であり、厚さ３０μｍであり、その映像源側表面に微細な凹凸形状を有している。
基材層１３の着色層１３２は、厚さ１５００μｍであり、着色材として黒色染料を含有するアクリル樹脂製である。この着色層１３２の透過率は５９％である。
基材層１３の光拡散層１３１は、厚さ１５０μｍであり、平均粒径約８μｍの拡散材を含有するアクリル樹脂製である。この光拡散層１３１のヘイズ値は、８５％である。
反射層１２は、鱗片状のアルミニウムを含有するウレタン系熱硬化樹脂製であり、レンズ面及び非レンズ面に形成されている。反射層１２の膜厚は、約１０〜２０μｍである。この反射層１２の正反射率Ｒｔ＝５７％である。
【００４９】
図６は、実施例の反射型スクリーン１０の輝度ムラの評価方法を説明する図である。図６では、評価時における実施例の反射型スクリーン１０及び観察者Ｏを反射型スクリーン１０の側面側から見た様子を示している。
実施例の反射型スクリーン１０を暗室環境下において、それぞれ４種の短焦点型の映像源ＬＳから映像光（白色光）を投射した。
観察者Ｏは、実施例の反射型スクリーン１０の画面の幾何学的中心となる点Ａを通りスクリーン面に垂直な直線Ｈ上であって反射型スクリーン１０の表面から映像源側（観察者側）にｄ１＝３ｍ離れた点（集光点Ｆ）から反射型スクリーン１０の画面を観察し、その映像を評価した。
【００５０】
使用した５台の映像源は、いずれも市販の短焦点型のプロジェクタであり、各映像源は、それぞれのカタログ等に記載されている、反射型スクリーンに対して対角約１００インチの映像を投影するための位置に配置されている。実施例の反射型スクリーン１０に対する各映像源の位置等は、以下の通りである。寸法Ｓ３は、スクリーン面の法線方向における反射型スクリーン１０の表面から各映像源の外形の反射型スクリーン側端部までの距離であり、寸法Ｓ４は、画面上下方向における各映像源の外形の下端から実施例の反射型スクリーン１０の画面の下端までの距離である。
評価例１の映像源では、寸法Ｓ３＝１４３ｍｍ、寸法Ｓ４＝３７０ｍｍである。
評価例２の映像源では、寸法Ｓ３＝１１０ｍｍ、寸法Ｓ４＝３７０ｍｍである。
評価例３の映像源では、寸法Ｓ３＝３１４ｍｍ、寸法Ｓ４＝２６３ｍｍである。
評価例４の映像源では、寸法Ｓ３＝４２０ｍｍ、寸法Ｓ４＝３８６ｍｍである。
評価例５の映像源では、寸法Ｓ３＝１２６ｍｍ、寸法Ｓ４＝３１１ｍｍである。
各映像源は、反射型スクリーン１０に対して上記のような位置に配置され、反射型スクリーン１０の画面（表示領域）に対して、その画面に表示される映像が対角９７〜１００インチ（横縦比１６：９）となるように映像光を投射し、その輝度ムラを評価した。
【００５１】
実施例の反射型スクリーン１０は、どの評価例の映像源であっても、画面上端側の周縁部が暗くなる等の輝度ムラは観察されず、明るさの面内均一性は十分であり、ユニフォミティは良好であった。まだ、画面の明るさも十分であった。
従って、本実施形態によれば、異なる短焦点型の映像源に対応でき、ユニフォミティの良好な反射型スクリーン１０及び映像表示システム１とすることができる。
【００５２】
（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）実施形態において、反射層１２は、単位レンズ１１１のレンズ面１１２及び非レンズ面１１３を覆うようにして形成される例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、反射層１２は、レンズ面１１２の映像光の反射に寄与する部分にのみ設けるようにしてもよい。この場合、レンズ面１１２及び非レンズ面１１３の一部には、反射層１２が形成されなくなるため、反射層２２の背面側を隠蔽する隠蔽層（保護層）を設ける必要がある。
【００５３】
（２）反射層１２の金属薄膜１２ａは、アルミニウムに限らず、鱗片状の銀や、ニッケル等の他の金属を使用してもよい。
【００５４】
（３）反射型スクリーン１０は、画面の平面性を維持するために、ガラス製や樹脂製であり、剛性の高い透明基板層を備える形態としてもよい。
【００５５】
（４）実施形態において、レンズ面１１２及び非レンズ面１１３は、図２等において直線状で示されるように平面状である例を示したが、これに限らず、レンズ面１１２や非レンズ面１１３の一部が曲面状となっていてもよい。
また、単位レンズ１１１のレンズ面１１２及び非レンズ面１１３は、例えば、少なくとも一方の面が、複数の面から構成される形態としてもよい。
さらに、単位レンズ１１１は、例えば、断面形状が略台形形状であり、レンズ面と非レンズ面とが、スクリーン面に平行な頂面を挟んで対向する形態としてもよい。このとき、頂面は、映像光の反射に寄与しない領域に形成されることが好ましい。このとき、頂面に反射層を形成してもよいし、隠蔽層（保護層）によって頂面が被覆される形態としてもよい。
【００５６】
（５）実施形態において、基材層１３は、着色層１３２と光拡散層１３１とを備える例を示したが、これに限らず、例えば、着色層１３２を備えず、光拡散層１３１のみを備える形態としてもよい。この場合、光拡散層１３１が拡散材に加えてさらに着色材も含有する形態としてもよいし、レンズ層が着色材を含有する形態としてもよい。
また、基材層１３は、着色層１３２と光拡散層１３１とを備え、着色層１３２が着色剤に加えてさらに光拡散材を含有する形態としてもよい。
さらに、光拡散層１３１と着色層１３２とが別々に成形され、粘着剤等で接合して基材層１３としてもよい。
【００５７】
（６）実施形態において、映像源ＬＳは、鉛直方向において反射型スクリーン１０より下方に位置し、映像光Ｌが反射型スクリーン１０の下方から斜めに投射される例を示したが、これに限らず、例えば、映像源ＬＳが、鉛直方向において反射型スクリーン１０より上方に位置し、映像光Ｌが反射型スクリーン１０の上方から斜めに投射される形態としてもよい。
【００５８】
（７）反射型スクリーン１０は、壁面等を支持板５０とし、接合層により接合される形態としてもよい。
また、反射型スクリーン１０は、不使用時には巻き取って保管できる巻き取り可能な形態としてもよい。このような形態の場合には、支持板５０等を設けず、反射型スクリーン１０の背面側を、光を透過しにくい布製又は樹脂製の遮光幕や耐傷性を向上させる層等で被覆する形態としてもよい。
【００５９】
なお、本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、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００６０】
１    映像表示システム
１０    反射型スクリーン
１１    レンズ層
１１１    単位レンズ
１１２    レンズ面
１１３    非レンズ面
１２    反射層
１３    基材層
１４    表面層
ＬＳ    映像源
【要約】
【課題】異なる複数の短焦点型の映像投射装置にも対応可能であり、ユニフォミティの高い良好な映像を表示できる反射型スクリーン、及び、これを備える映像表示システムを提供する。
【解決手段】反射型スクリーン１０は、サーキュラーフレネルレンズ形状を有するレンズ層１１と反射層１２とを備え、単位レンズ１１１のレンズ面１１２がスクリーン面に平行な面となす角度α（°）は、レンズ面１１２のフレネルセンターとなる点Ｃからの半径をｒ（ｍｍ）とするとき、−３．２０７７９０８９９３４２５２×１０−１２×ｒ４＋１．７０９６６１１６３７２３８９×１０−８×ｒ３−３．５７２３０６３３９３０１４５×１０−５×ｒ２＋０．０４２２０１９２８２２１０２９３×ｒ−０．５４４３８１６７００２８０８８±５（°）の範囲内とした。
【選択図】図１【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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