(57)【要約】  前面投写型プロジェクタによる反射スクリーン上の映像表示において、この映像の視者は投写スクリーンから反射される外光からの影響によるコントラストの劣化という問題点にしばしば遭遇する。  本発明になる反射スクリーンは、その反射表面に複数の反射する楔表面を有する微小楔を有しているが、この反射微小楔表面はフレネル鏡を構成し、このフレネル鏡となる反射微小表面はフレネル鏡の焦点に位置する光源から投写された全ての入射光線を平行に反射する。さらに、この微小楔は、外光の反射を減らすための反射率が減少した複数の暗色の楔表面を有する。さらには、投写スクリーンの下側の位置近くにある光源光が配置され、微小楔は、フレネル鏡の焦点に向かって下側方向に面する表面には、連続すると共通の中心となる反射する微小突起表面を有している。そして、微小楔は、フレネルミラーの焦点から上側の方向に面する表面には、反射を減少させる面を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面が微小な楔型である複数の楔を有し、該楔型の反射面はフレネル鏡を構成し、該楔型の反射面は前記フレネルミラーの焦点に置かれた光源から投写した入射光を略平行に反射する反射スクリーン。
【請求項２】
前記微小な楔が、外光反射を減少させるために反射を減少させる暗色の複数の楔の表面からなる、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項３】
前記微小な楔が、前記フレネル鏡の焦点に向かって共通の中心を有する反射面を有する、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項４】
前記微小な楔が、連続した共通の中心を有する楔で構成され、この楔は、前記フレネル鏡の前記焦点に向かって下側に面する面が反射楔面を有し、投写スクリーンの下側に光源が配置されている、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項５】
前記フレネル鏡の前記焦点から遠い方向に面する前記微小な楔の反射面が、共通の中心を有する連続した楔からなり、反射を減少させる面を有する、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項６】
前記微小な楔が、実質的に平らな板の上に、折り曲げ可能なプレスされた素材からなる、共通の中心を有する連続した楔からなる、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項７】
前記微小な楔が、実質的に平らな板の上に、紫外線硬化樹脂で形成され、かつ、共通の中心を有する連続した楔からなる、請求項１の反射しているスクリーン：
【請求項８】
前記複数の反射する楔の表面が、結合すると実質的に放物面となる、複数の分離した反射面からなる、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項９】
前記複数の反射する楔の表面が、結合すると実質的に楕円面となる、複数の分離した反射面からなる、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項１０】
前記複数の反射する楔の表面が、非偏向光を反射する、複数の分離した反射面からなる、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項１１】
前記複数の反射する楔の表面が、偏向光を反射する、複数の分離した反射面からなる、請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項１２】
反射スクリーンが、その反射面が微小な楔型である複数の楔を有し、該楔型の反射面はフレネル鏡を構成し、該楔型の反射面は前記フレネルミラーの焦点に置かれた光源から投写した入射光を略平行に反射する、映像表示システム。
【請求項１３】
前記微小な楔が、外光反射を減少させるために反射を減少させる暗色の複数の楔の表面からなる、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項１４】
前記微小な楔が、前記フレネル鏡の焦点に向かって共通の中心を有する反射面を有する、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項１５】
前記微小な楔が、連続した共通の中心を有する楔で構成され、この楔は、前記フレネル鏡の前記焦点に向かって下側に面する面が反射楔面を有し、投写スクリーンの下側に光源が配置されている、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項１６】
前記フレネル鏡の前記焦点から遠い方向に面する前記微小な楔の反射面が、共通の中心を有する連続した楔からなり、反射を減少させる面を有する、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項１７】
前記微小な楔が、実質的に平らな板の上に、紫外線硬化樹脂で、かつ、共通の中心を有する連続した楔からなる、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項１８】
前記微小な楔が、実質的に平らな板の上に、紫外線硬化樹脂で、かつ、共通の中心を有する連続した楔からなる、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項１９】
前記複数の反射する楔の表面が、結合すると実質的に放物面となる、複数の分離した反射面からなる、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項２０】
前記複数の反射する楔の表面が、結合すると実質的に楕円面となる、複数の分離した反射面からなる、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項２１】
前記複数の反射する楔の表面が、非偏向光を反射する、複数の分離した反射面からなる、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項２２】
前記複数の反射する楔の表面が、偏向光を反射する、複数の分離した反射面からなる、請求項１２記載の映像表示システム。
【請求項２３】
楔の表面がフレネル鏡を構成するよう、複数の微小な楔で映像の入射光を反射させることからなる、映像を表示するための光を反射スクリーンに投写する方法。
【請求項２４】
前記フレネルミラーの焦点に置かれた光源から映像を該ミラーに投写し、すべての該投写光を前記微小楔表面で反射させることからなる、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
外光反射を減少させるために、前記微小な楔の片側の面の反射を減少させ、もう一方の面を反射面とすることによりなる、請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記微小な楔が、前記フレネル鏡の焦点に向かって共通の中心を有する反射面を有するようにすることによりなる、請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
前記微小な楔が、連続した共通の中心を有する楔で構成され、この楔は、前記フレネル鏡の前記焦点に向かって下側に面する面が反射楔面を有し、投写スクリーンの下側に光源が配置することよりなる、請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
前記フレネル鏡の前記焦点から遠い方向に面する前記微小な楔の反射面が、共通の中心を有する連続した楔からなり、反射率が減少した面を有することよりなる、請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
前記微小な楔が、実質的に平らな板の上に、折り曲げ可能なプレスされた素材からなる、共通の中心を有する連続した楔からなるよう形成することからなる、請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
前記微小な楔が、実質的に平らな板の上に、紫外線硬化樹脂で、かつ、共通の中心を有する連続した楔からなるよう形成することからなる、請求項２３記載の方法。
【請求項３１】
前記複数の反射する楔の表面が、結合すると実質的に放物面となる、複数の分離した反射面からなるよう形成することからなる、請求項２３記載の方法。
【請求項３２】
前記複数の反射する楔の表面が、結合すると実質的に楕円面となる、複数の分離した反射面からなるよう形成することからなる、請求項２３記載の方法。
【請求項３３】
前記複数の反射する楔の表面が、非偏向光を反射する、複数の分離した反射面からなるよう形成することからなる、請求項２３記載の方法。
【請求項３４】
前記複数の反射する楔の表面が、偏向光を反射する、複数の分離した反射面からなるよう形成することからなる、請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像をスクリーンに表示するために映像をスクリーンに投影するための表示システムに関する。より詳しくは、本発明は、外光の反射を視者から遠ざけることにより、全体で外光の影響を除去することによりコントラストを改善した投写スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
前面投写型プロジェクタによる反射スクリーン上の映像表示において、映像の視者は投写スクリーンから反射される外光からの影響によって、コントラストの劣化という問題にしばしば遭遇する。外光反射の影響は、十分明るい部屋において特によく起こる。このため、投写された映像のより良好な表示を得るために、しばしば部屋の照明を消さなければならない。このような映像のコントラストの劣化を封じる一つの方法は、より明るい映像光を投写することである。しかし、反射スクリーン上にあまりにも強力な前面投写プロジェクタで投写すると、強すぎる投射光はしばしば視者の目に不快なぎらつきの原因となる。高いコントラストが得られる投写スクリーンを提供する通常の技術は、スクリーンが多数の層によって製造されるか、特別な製造工程または材料を必要としている、等の問題点がある。この種の多数の層をからなるスクリーンや、特別に処理された表面有するスクリーンは通常製造が複雑で、そして、非常に高価である。従って、外光反射を除去したり、減少する高いコントラストの投写スクリーンは非常に高価であるため、反射スクリーンによって映像表示する前面投写型プロジェクタによる映像表示は、これらの技術的な問題点や経済的理由によって制限される。
【０００３】
ブラウン等は米国特許５，３３５，０２２において、外光反射による困難さを克服するために、いくつかの構成要素を組合せた前面投写ビデオ映像システムを開示している。ビデオ映像システムは、特定の方向の偏向光を投写する前面投写機を一要素としている。また、室内照明光が投写光の偏向と直交する偏向レンズを一要素としている。投写光に平行な透過光は偏向フルターを透過するが、直角な光は遮断される。そして、偏向を保持した投写光がスクリーンに投写され、視者によって投写映像が視認される。しかし、このようなシステムは費用が高くかかり、よって、安いコストでビデオ投写システムにこのようなシステムを組み込むのは困難である。偏向スクリーンをこのシステムに用いれば、不要な光の強度をさらに減少し、かつ特定な偏向光のみが反射されるということで、投写映像の明るさまでも減少させる。この方法では偏光子で半分だけ外光も減らすが、しかし、残りの不必要な外光によって生じる重要な干渉がまだあるので、それは完全な解決策とはならない。
【０００４】
ランバート等は、米国特許６．５９７．５０１において、投写光と外光の間のコントラストを改良する投写スクリーンを開示している。投写スクリーンは光吸収層を含み、その光吸収層の前面に活性層が含まれる。活性層は、第１の方向の偏向光を透過して、第２の方向の偏向光を反射する。第２の偏向光を反射する層は、活性層と吸収層の間に形成されている。また、偏向光を反射するこの多層スクリーンは高価であり、そして、製造が複雑である。さらにまた、上に述べられた偏向された投写光は投写映像の輝度を減少し、映像の品質を劣化させる。また、偏向を加える方法は上で議論されたように、外光を半分に減少するが、不要な外光が残存し、完全な解決策を提供することにはならない。
【０００５】
クロダ他は、視者側の面に陰影をつけられた透明な材料で形成された層を有する前面投写用スクリーンについて、米国特許６．４８２．２８２で開示いている。この視者側の面に陰影をつけられた層は、複数の微小な楔を前表面に有する、そして、これらの微小な楔は三角形の断面を有し、各々の楔の上側表面が陰影をつけられた層でコーティングされている。この投射スクリーンは、前面に陰影がつけられた層の透明物質のそれにほとんど等しい屈折率を有する材料で形成された透明な充填層を後部に更に含む。さらにまた、透明な充填層の後部層の中に、透明なガラス玉が一様に埋め込まれている。そして、透明な充填層の後部層の表面は白い反射層で皮膜されている。光を通さない不透明膜は、反射層の後側の表面に付着している。前面投射スクリーンは、大きい視野角を有し、たとえ明るい環境であっても外部光を反射せず、高い黒レベルおよび高いコントラストを有する高解像度画像を表示することができる。しかしながら、簡単にわかるように、このような多数の層からなりガラス玉を埋め込まれた投射スクリーンは、費用が高く、使いづらい。さらにまた、開示された水平楔は、スクリーンより上側から入射した外光を減らすだけである。外光が視者の方向からまたはスクリーンの反対側から投射されたときに、このような水平楔は外光による干渉を減らすための効果を有しない。従って、外光反射を限定的に減少するだけで、映像表示のコントラストは部分的に改良されるだけである。
【０００６】
米国特許出願公開２００５０１２８５８３は、広帯域投射光受光面を備えることによって高いコントラストが得られる、投射スクリーンを開示する。投射スクリーンの表面は、特殊な表面製造技術を適用することによって形成される。この技術は、波長より長い形態を作るのに使われる製造工程から波長より短い形態を作り出すために使われる製造工程を切り分けることにより形成される。しかしながら、この種の専門的製造方法は特別な処理器材や材料を必要とする、そして、投射スクリーンのコストや製造上の複雑さを非常に増加する。
【０００７】
最近のより改良された投写スクリーンが、図１に示されている。投写スクリーンは楔状の楔を有し、この楔が視者の方向から水平に入射した光２０は入射光と平行に反射する。それから、他の楔状の楔の表面も、視者の方向から水平に入射した光は入射光と平行に反射する。図１に示すように、天井灯や太陽のような他の光源からの外光である入射光４０は他の楔状の楔の表面に入射する。入射光４０のようなこれらの外光入射光は楔状の楔の表面で反射され、その外光の反射光５０は投写映像光（図には示されていない）には影響を与えない。しかしながら、外光の光源が視者のいるところの近傍にあった場合、その外光は楔状の楔の表面を有する投写スクリーンに水平に反射し、外光の反射による影響を減少させるのに十分とはいえなかった。
【０００８】
外光を減少させたり除去させる投写スクリーンに関しては多くの米国特許があり、米国特許６，８２９，０８６、米国特許６，６２４，９３６、米国特許４，９１１，５２９、米国特許４，５６６，７５６、米国特許公開２００３０１３７７２８、米国特許公開２００１００３０８０４および米国特許公開２００１００２８５０１を含む米国特許出願がある。しかしながら、これらの発明は、上記討議された限界や困難を解決するための当業者にとって直接的に提供可能な解決策を与えていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、上記困難を解決するために、外光を減少させまた除去する新規または改良された投写スクリーンが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前面から投写された投写光を反射する前面投写スクリーンに関するものであり、平らな表面上に環状の楔が形成され、これらの楔の表面がフレネル鏡の一部を形成し、該フレネル鏡の焦点から出射された入射光を視者の方向に水平に平行光を出射する。通常の偏向反射スクリーンで公開されているような映像光の一部しか反射されないことによる映像輝度の減少はなく、したがって外光の影響は減少することができる。
【００１１】
本発明の別の態様において、本発明は、スクリーンの楔の底側が映像入射光に対し露出しこの部分で反射し、一方スクリーンの楔の上側の部分は反射しないような、微小楔が形成された前面投写スクリーンを提供する。反射をしない上側の表面は反射をしない暗色系の物質で皮膜され、典型的には天井の照明光に対し露出するがこの外光はほとんど取り除かれることが出来る。この方法は、上部からスクリーンに投写された外光を取り除くことができ、また、横方向からや視者の方向からの外光、特に、反射スクリーンの前面からの方向の外光さえ取り除くことが出来る。
【００１２】
さらに他の態様では、本発明は、映像光の光源がスクリーンの下部に位置し反射スクリーン上に映像を投影する場合の前面投写映像システムを提供する。反射スクリーンは、入射映像光がスクリーンの微小楔の下側面で反射するような、微小楔を有する。その微小楔の下側の部分は、さらにフレネル鏡の表面を構成し、このフレネル鏡の焦点に高い品質の映像光の光源が位置し、この映像光を視者の側に水平な反射光として反射する。
【００１３】
さらに他の態様では、本発明は、微小楔の下側部分にフレネル表面を形成した前面反射スクリーンを、紫外線硬化法で同心円状の楔の形をした型にプレスすることによって作ることができる方法を提供する。従って、投写スクリーンは大変経済的に、複雑もしくは繊細な工程を必要とせず、製造されることが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、外光の影響は減少することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
より好ましい実施例を詳細に述べると、本発明は、反射表面を有する反射型スクリーンについて開示する。反射表面は、フレネル鏡を構成する複数の反射楔の表面を有する微小楔を有し、この反射楔の表面は、フレネル鏡の焦点に位置する光源から投写されたすべての入射映像光を平行な反射光として反射する。微小楔は、外光の反射を減少するために、複数の暗色化された楔表面を有する。微小楔は、投写スクリーンの下部に位置する光源がフレネル鏡の焦点の近傍に位置するように、反射楔表面が連続する同心円状の面となる楔を構成する。連続する同心円の楔は、フレネル鏡の焦点から上側に面する表面には反射を減少する楔表面をさらに有する。
【００１６】
本発明のこれらの、そしてまた他の目的および利点は、間違いなく、以下の様々な図面において例示される好ましい実施例の詳細な説明を読み込んだ当業者にとっては、明らかになる。
【００１７】
図２Ａは、光源１１０から投写された光を反射する放物面鏡１００を示している。光源１１０は放物面の焦点に位置し、放物鏡から反射した反射光１２０はすべて視者に向いた水平方向に平行に出射する。従って、理論的には、鏡１００のような放物面状の表面を有する反射型の投写スクリーンは、前面投写プロジェクタ用の映写スクリーンとして機能的には、最も適切である。
【００１８】
しかしながら、視者は、放物鏡スクリーンには快適な感じがしない。さらにまた、放物面状のスクリーンは、製造が難しく、費用が高くて、製造するのが困難である。
【００１９】
図２Ｂおよび２Ｃは、本発明の一実施例による放物面状の湾曲を有するフレネル鏡１３０の正面図である。フレネル鏡１３０は、表面がほぼ平坦であり、薄い。フレネル鏡１３０は、図１Ｂに示されるフレネル鏡と同様の結果をもたらす。ここで、光源はフレネル鏡の焦点に位置し、光源１４０から投写された光線が反射し、視者の方向に水平に平行光１５０として反射する。フレネル鏡は視者には、ずっと快適な形状であり、図１Ａに示される放物面鏡と比較して製造するのが高価でない。
【実施例１】
【００２０】
図３は本発明のフロント投写型のテレビを示す。ここで。フレネル鏡を構成されたフロント投写のための反射スクリーンが図２Ｂおよび２Ｃに示されている。ＴＶ光源１４０は、フレネル鏡１３０の底部に位置する焦点に位置し、そこから映像光をスクリーン１３０に投写して、これらの光は投写スクリーンの前側に座っている視者の方に平行光となり、投写スクリーンはフレネル鏡１３０として機能する。
【００２１】
図４は、本発明の反射型投写スクリーンの断面図である。反射型投写スクリーンは、２つの反射表面を有する楔を有し、この楔の反射表面の下側の表面１３０Ｂと、上側の表面１３０Ｔを有する。下側の反射表面１３０Ｂは反射面であり、フレネル鏡１３０を構成し、視者の側の焦点に位置する光源１４０から投写した入射光１４０を反射し、視者の方向に水平な平行光として投写する。上側の表面１３０Ｔは、このように外光の影響を取り除くために反射を減少すべく染色される。
【００２２】
図４を参照して、この発明の典型的な実施例を図示する反射型投写スクリーン１３０を説明する。反射型投写スクリーンは、フレネル形状が形成されるように、板の上に紫外線感光樹脂を形成したり、感光剤を含むアクリル樹脂を巻物状に形成する。ここで、圧縮成形やパターンローラーが用いられ、そして、紫外線を照射して固まらせる。それから、反射コーティングは楔の上側の表面１２０Ｔや下側の表面１２０Ｂ上に形成される。暗色コーティングは、反射が減少させた暗色物質として、カーボン又は他の無反射材を混ぜた材料が用いられる。フォトレジストが適用され、下側表面１３０Ｂはフレネル鏡の放物面の焦点にある光源にさらされる。下側表面１３０Ｂの上に露光した後、エッティングによって露出した表面１２０Ｂから暗色コーティングが取り除かれる。そして、反射が視者の方向に平行で水平な光が反射するように反射面が露出する。一方、上側表面１３０Ｔは、外光からの反射を減少するため、暗色加工され、投写型反射スクリーン１２０の下部に位置する焦点から投写した映像光源光のコントラストが改善する。
【００２３】
本発明が好ましい本実施例に関して記載されているが、これはそのような開示が発明を限定するために説明されたのではない。種々の別手段や修正手段は、上記開示を読んだ後当業者であればすぐに思いつくのは疑いも無い。したがって、添付の請求の範囲が、発明の真の考えや見通しの中で代替や修正が含まれるように記述されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明は、以下の図を参照して以下に詳細に記載されている。図１は通常の微小楔を有する投写スクリーンの断面図で、水平な入射光は水平に反射するが、入射光が他の方向から入射した時は外光を減らすことができない。
【図２】図２Ａは、放物面型の表面の断面図で、焦点から入射した反射光は平行な反射光となる。図２Ｂは、略平坦な表面だが、焦点から入射した反射光は平行な反射光となる放物面としての反射面を有するフレネル鏡の断面図である。焦点から平行した反射光ビームまで入射ビームを反射するための放物線状の湾曲を有する。図２Ｃは同心円状の楔を有するフレネル鏡の前面図であり、図２Ｂで示されたフレネル鏡の楔表面の一部を示している。
【図３】図３は光源が図２Ｂと図２Ｃで示されたフレネル鏡の焦点に配置された前面投写映像システムの断面図である。
【図４】図４は、フレネル鏡として形成される楔の下側表面が反射面を形成し、上側表面が外光反射を減少する暗色物質を被膜された表面を有する、図３に示された投写スクリーン上の微小楔の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００，１３０  放物面鏡（Parabolic curvature）
１１０  光源（Point light source）
１２０  反射光（Parallel light beams）
１４０  焦点（Focal point）
【図１】
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【図２Ａ】
2009521711.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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