(57)【要約】【課題】  輝度が均一で視角特性に優れたプロジェクタ用スクリーンを実現すること。【解決手段】  高分子基材６中に複数の気泡７を含んだ光拡散シート１を投影用スクリーンとした。このような構成によって、密集した気泡がビーズと同様の拡散作用を行なうと同時に、高分子基材と空気との屈折率差が大きいため吸収のない大きな反射率を実現することができた。また、光拡散シートに高分子基材よりも反射率の高い微粒子、例えば白色顔料からなるフィラーを混合した。このような構成により、反射効率を向上させることができた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子基材中に気泡が密集してなる光拡散シートを備えることを特徴とする投影用スクリーン。
【請求項２】
前記光拡散シートには前記高分子基材よりも反射率の高い微粒子が混合されたことを特長とする請求項１に記載の投影用スクリーン。
【請求項３】
前記微粒子が白色顔料からなるフィラーであることを特徴とする請求項１に記載の投影用スクリーン。
【請求項４】
前記光拡散シートの投影側とは逆側に光反射層が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の投影用スクリーン。
【請求項５】
前記光反射層の光反射率が３０〜９７％であることを特徴とする請求項４に記載の投影用スクリーン。
【請求項６】
前記光拡散シートの投影側とは逆側に吸光性材料で形成された支持基材が設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の投影用スクリーン。
【請求項７】
前記光拡散シートの厚みが２５〜４００μｍであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の投影用スクリーン。
【請求項８】
前記光拡散シートは複数の領域に分割されるとともに、投影される画像の輝度分布にあわせてそれぞれの領域の厚みを変え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投影用スクリーン。
【請求項９】
スクリーンにはこれを貫通する複数の孔が設けられたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の投影用スクリーン。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の投影用スクリーンと、前記投影用スクリーンに光画像を投影する光画像投影器と、を備えることを特徴とする画像投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報や文字情報を光学的に投影して表示するプロジェクタ装置等の画像投影システム、およびそれに用いられるスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像や文字情報を光画像情報に変換して表示するプロジェクタ装置は、空間光変調素子の発展に伴ってますます高精細化が進んできている。また、プロジェクタの光学系や光源の進歩に伴って投影画像の高輝度化も進展してきている。そして、投影画像を照明光下で投影したり、１００型を越える大画面スクリーンに投影しても、明るい画像が表示できるように、プロジェクタに用いられるスクリーンには光利用効率の向上や、視角特性の改善が求められている。広い視野角に渡って明るい画像が表示できるスクリーンとして、ビーズ塗布型のスクリーンが知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、光拡散材として透明ビーズと鱗片状アルミペーストを混合したバインダー樹脂を塗布し、光拡散特性を保持したままギラつきなく光反射率を向上させる技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平１１−０５２１０７号公報（第４〜５頁、第１図）
【特許文献２】特開平１０−１８６５２１号公報（第３〜４項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されたような従来のビーズを塗布したプロジェクタ用スクリーンでは、光拡散による指向性が高いものの、視野角が大きな領域においては急激に全光線反射率が低下し、画像が暗くなるという課題を有していた。
【０００４】
また、特許文献２に記載の鱗片アルミペーストとビーズとを併用したプロジェクタ用スクリーンでは、視野角特性を保ったまま反射率を向上させることができるものの、アルミペーストが光吸収特性を有しているために光の利用効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、従来のビーズと同様の光拡散特性を保持しながら、光吸収による損失のない明るいプロジェクタ用スクリーンとこれを用いた画像投影システムを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の投影用スクリーンは、  本発明の投影用スクリーンは、高分子基材中に気泡が密集してなる光拡散シートを備えることとした。このような構成によって、密集した気泡がビーズと同様の拡散作用を行なうと同時に、高分子基材と空気との屈折率差が大きいため吸収のない大きな反射率を実現することができた。また、光拡散シートに高分子基材よりも反射率の高い微粒子を混合することとした。この微粒子として白色顔料からなるフィラーを用いた。このような構成によれば、屈折率差をさらに増大させることが可能となり、反射効率を向上させることができた。
【０００７】
高分子基材中に気泡が密集してなる光拡散シートを備えることとした。このような構成によって、密集した気泡がビーズと同様の拡散作用を行なうと同時に、高分子基材と空気との屈折率差が大きいため吸収のない大きな反射率を実現することができた。また、光拡散シートに高分子基材よりも反射率の高い微粒子を混合することとした。この微粒子として白色顔料からなるフィラーを用いた。このような構成によれば、屈折率差をさらに増大させることが可能となり、反射効率を向上させることができた。
【０００８】
さらに、光拡散シートの投影側とは逆側に光反射層を設けることとした。これにより、拡散シートを透過した光を再利用することができ、光反射効率が向上する。また、光拡散シートを支持基材で支持する構成によって、機械的な強度に優れた投影用スクリーンとすることができた。さらに、光拡散シートを一対の支持基材で支持することによって、スクリーンの機械的強度をさらに向上させるばかりでなく、光拡散シートが外力によって損傷することを防ぐことができ、長時間に渡って優れた光学特性を維持させることができる。      
【０００９】
また、光拡散シートの透過率が大きな場合、投影方向の逆側に設けられた支持基材を吸光性材料で形成し、光反射層の光反射率を３０〜９７％とすることによって、投影画像の視認性を向上させることができた。この効果は、光反射層の反射率が低くなればなるほど大きくなる。そして、光拡散シートの厚みを２５〜４００μｍとした。この厚みが薄い場合は、光反射層の効果が大きくなり、厚くなると光拡散シートの散乱効果が大きくなる。この範囲内で適切な光散乱シートの厚みを制御することによって、使用環境に適した光学特性を実現可能とした。
【００１０】
また、劇場などで用いられる２００型を越える大型スクリーンを作製する場合は、複数の領域に分割された光拡散シートからスクリーンを構成することによって、安価に大型化を実現することができた。そして、表面と裏面とに連通した複数の通気孔を形成することによって、スクリーン背面からの音響を前面に伝達できるようにした。
【００１１】
また、本発明の画像投影システムは、上述のいずれかの構成の投影用スクリーンと、この投影用スクリーンに光画像を投影する光画像投影器と、を備えることとした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の投影用スクリーンは、高分子基材中に気泡が密集してなる光拡散シートを備えることとした。このような構成によって、密集した気泡がビーズと同様の拡散作用を行なうと同時に、高分子基材と空気との屈折率差が大きいため吸収のない大きな反射率を実現することができた。また、光拡散シートに高分子基材よりも反射率の高い微粒子を混合することとした。この微粒子として白色顔料からなるフィラーを用いた。このような構成によれば、屈折率差をさらに増大させることが可能となり、反射効率を向上させることができた。
【００１３】
このような構成によれば、従来のビーズと同様の拡散作用を気泡が担うとともに、高分子基材と気泡（空気）との屈折率の差により、吸収のない大きな反射率を実現することができる。さらに、気泡内に反射率の高い材料からなる超微粒子を混在させる。これによって、拡散性と反射率が向上し、より高反射率の光拡散シートが得られる。この光拡散シートは、反射率の高い材料からなる超微粒子（フィラー）が混合された高分子基材を伸延することで容易に得ることができる。すなわち、伸延することにより、フィラーを核として高分子基材中に気泡が発生し、高反射率の光拡散シートが形成される。
【００１４】
また、本発明の画像投影システムは、上述した構成の投影用スクリーンと、このスクリーンに光画像を投影する光画像投影器を備える構成とした。
【実施例】
【００１５】
本発明の画像表示装置に関して図面を参照しながら説明する。図１は本発明のプロジェクタ用スクリーンの構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、図示されていないプロジェクタから図中矢印で示した光画像がスクリーンに投影されると、光拡散シート１で拡散反射される。そのため、本発明のスクリーンは広い視角特性を有している。ここで、支持基材２は光拡散シート１を機械的に保持、保護するものであり、２００〜４００μｍの厚手の光拡散シート１だけで用いる場合は必ずしも必要ではない。
【００１６】
本発明で用いる光拡散シートの断面図を図５に模式的に示す。光拡散シート１には多数の気泡が集積して形成されており、この気泡は高分子層６で気体を包んだ構造となっている。気泡は様々な径で分布しており、その径は２０〜２００μｍの間が好ましい。また、光拡散シートの厚みは２５〜４００μｍである。光拡散シートの厚みをこれ以上薄くすると、光反射率が急激に悪くなる上に光拡散特性も落ちてしまうため好ましくない。また、シートが薄くなると製造上の取り扱いが困難になってしまう。
【００１７】
また、気泡内に白色顔料系の微粒子を混在させることによって、より高反射率の光拡散シートが得られる。この光拡散シートは、高分子基材に白色顔料系のフィラーを混合したものを伸延することで容易に得ることができる。このフィラーとして、ＢａＳＯ４  やＴｉＯ２  などの超微粒子フィラーを用いることができる。これにより、気泡内にＢａＳＯ４  やＴｉＯ２  などの超微粒子を混合させることができ、さらに高反射率の光拡散シートとすることができる。
【００１８】
図９に、本発明で用いた光拡散シートの光学特性を表したグラフを示す。このグラフから判るように、シート厚が薄いほど光拡散シートの光反射率は低下している。特に、シート厚が７５μｍ程度より薄くなると光反射率が低下し、シート厚が２０μｍになるとおよそ７５％になってしまう。一方、シート厚が７５μｍより厚くなるにつれて光反射率は緩やかに増加していくが、およそ２００μｍで最大値９８％となり、その後はシート厚を増加させても反射率の変化はほとんどなくなる。
【００１９】
一方、この光拡散シートには光吸収性の材料は使われておらず、また、気体（空気）の光吸収は無視できるほど小さいために、光拡散シートで反射されない残りの光成分はほとんど透過することになる。例えば、厚さ２０μｍの光拡散シートでは、およそ２５％の光が透過することになる。
【００２０】
従って、厚みがおよそ７５μｍ以下の光拡散シートを用いる場合は、図２に示すように光拡散シート１の背面に光反射層３を設けて光を有効利用するのが良い。図２に示す光反射層３は、高分子フィルム上にＡｌやＡｇやその化合物を蒸着したものを用いたり、支持基材２上に直接これらの光反射率金属を蒸着して形成したりしても良い。もちろん、高屈折率層と低屈折率層とを交互に重畳した誘電体多層膜を光反射層として用いても良い。光反射層に誘電体多層膜を用いる場合は、９０％を越える高い反射率を実現することができる。ただし、およそ９７％を越える反射率の誘電体多層膜は層数が増えて高価になる。また、反射率が５０％以下の光反射膜を金属膜で形成する場合は、膜厚を２０ｎｍ程度以下にしなければならないために、層数の少ない誘電体多層膜を用いるのが便利である。
【００２１】
このように光反射層を設けることによって、光を有効利用できるばかりでなく、スクリーン反射特性に指向性を持たせることができる。シート厚の薄い光拡散シート１にプロジェクタから照射された光は、一部が透過して光反射層３で正反射される。シート厚の薄い光拡散シート１は光拡散特性も低くなっているために、光反射層３による正反射特性が寄与して、その方向に対する反射率が高くなり明るい画像が得られる。この特性は光拡散シート１が薄くなればなるほど顕著になる。
【００２２】
一方、光反射層３の反射率が大きくなるにつれて、投影画像のぎらつきが大きくなる。そのため、光反射層３の反射率を３０〜８０％程度に低くすると同時に、支持基材２を光吸収性の材料で形成する。このような構成によって、視認性を向上させることができる。すなわち、支持基材２にカーボンなどの黒色顔料や染料を混合して黒色にするのである。また、完全な黒色ではなく黒紫色や暗青色などの色相を持たせても良い。光反射率が３０％程度に達しないほど低い値の場合は、光反射層３からの反射が小さくなり過ぎて効果がなくなる。
【００２３】
図３に、光拡散シート１の背面に光反射層３を形成し、光拡散シート１と光反射層３を一対の支持基材２、４で両側から支持した構成のスクリーンを示す。光拡散シート１は気泡を多く有しているために、機械的な損傷を被りやすい。このような構成によって、光拡散シート１を外力、水分や埃などから保護することができ、長期間の使用を可能とする。図３のような構成の場合は、投影方向の支持基材４の表面にアンチグレア処理を施して、景観の映り込みを防止するのが良い。アンチグレア処理とは、光拡散効果が著しくない程度の、微細な凹凸構造を表面に形成することである。この微細な凹凸構造は、支持基材４の表面を直接加工して形成しても良いし、１〜２０μｍ程度の粒径を持ったビーズを適切な密度で表面に塗布しても良い。また、アンチグレア処理に代わるものとして、表面に屈折率の低い材料を塗布した低反射コートや、誘電体多層膜による無反射コートを形成しても良い。また、光拡散シート１のシート厚がおよそ７５μｍ以上で反射率が高い場合は、光反射層３を省略することができる。また、光拡散シート１のシート厚を７５μｍ程度以下とし、光反射層３の反射率を３０〜８０％と低くして、プロジェクタと逆側に配置されている支持基材２を光吸収性にすることによって、投影画像の視認性を向上させることができる。
【００２４】
次に、図４を用いて貫通孔が設けられたスクリーンを説明する。図示するように、光拡散シート１、光反射層３、２つの支持基材２、４を貫通した孔５が形成されている。劇場やホールなどで用いられる大型のスクリーンにおいては、スクリーンの背後にスピーカなどの音響機器を配置して臨場感のある画像投影をする場合が多い。このような場合、音響装置からの音響エネルギーがスクリーン前面に効率良く抜けるために、孔５が形成されている。この孔５の直径は、５０〜１００μｍ程度となっている。また、孔５はスクリーン全面に渡って形成されている。そして、間隔３〜５ｃｍごとに間を空けて列状に孔５を並べ、その列間隔は３０〜８０ｃｍとした。この孔５の空け方は、スクリーンサイズや目的とする音響効果ごとに変えることができる。
【００２５】
また、劇場やホール用の大型スクリーンは、大型支持基材の上に光拡散シートを領域分割して配置する。図６では、大型支持基材の上に、ストライプ状に分割した光拡散シート８が貼り付けられた構成を示している。通常、光拡散シートは、幅６０〜２００ｃｍのロールで製造するために、図６に示すようにストライプ状に領域を分割してスクリーンを製造するのが効率的である。また、光拡散シートを長方形や六角形に細分して、支持基材上に細密充填しても良い。このようなスクリーンの構成にすることによって、幅の狭いロールで光拡散シートを製造しても大型スクリーンを作ることが可能となり、コストの低減が図れる。また、一般に、プロジェクタで投影される光画像は輝度分布を持っている。そこで、例えば、図３に示す構成において、光拡散シートの厚みを調整した細分光拡散シートを投影画像の輝度分布に合わせた位置に配置することによって、より均一な輝度分布を持った投影画像を得ることができる。
【００２６】
以下に、本発明のスクリーンの実施例をより具体的に説明する。
（具体例１）図１に示した構成のスクリーンを以下のように作製した。支持基材としてアクリル基材を用い、その上に光拡散シートを粘着剤で貼り付けてスクリーンとした。光拡散シートの厚みを１３５μｍとした。スクリーン正面から白色画像を投影し、様々な角度からスクリーン上の輝度を測定した。同様の測定をＢａＳＯ４の白色校正板を用いて行った。白色校正板での測定値を基準としたスクリーン輝度をゲインとしてプロットした。比較用試料として、市販の白色スクリーンとビーズスクリーンに対して同様の測定をした。本発明のスクリーンと市販の白色スクリーンのゲイン特性をプロットした結果を図７に示す。ここで、本発明のスクリーンの測定結果を曲線９に、市販の白色スクリーンの測定結果を曲線１０に示した。市販のスクリーンは広い視角範囲に対して高いゲインを有しているが、ゲインが１．０を越えることはなかった。それに対し、本発明のスクリーンも広い範囲に渡って高いゲインを示し、角度４５度近傍まで１．０を越える高いゲイン特性を示した。
【００２７】
また、本発明のスクリーンと市販のビーズスクリーンのゲイン特性をプロットした結果を図８に示す。ここで、本発明のスクリーンの測定結果を曲線９に、市販のビーズスクリーンの測定結果を曲線１１に示した。市販のビーズスクリーンは測定角０度近傍で高いゲイン特性を示したが、それ以外の場所では本発明のスクリーンの方が高いゲイン特性値を示した。
【００２８】
このように、図１に示す構成のスクリーンは、市販の白色スクリーンやビーズスクリーンよりも広い視角範囲に渡って高いゲイン特性を示すことが分かった。
（具体例２）
次に、図２に示した構成のスクリーンを以下のように作製し、具体例１と同様の測定を行なった。黒色アクリル支持基材の上にＡｌを約１μｍ真空蒸着して光反射膜を形成し、その上にシート厚が２５μｍの光拡散シートを貼り付けてスクリーンとした。この光反射膜の光反射率はおよそ８０％であった。得られた測定結果を図１０に示す。この具体例で作製したスクリーンの測定結果を曲線１２で示す。また、比較のために、具体例１で作製した本発明のスクリーンのゲイン特性を曲線９で示す。図１０から分かるように、図２に示す構成のスクリーンは、０度近傍で高いゲイン特性を示し、市販のビーズスクリーンに似た特性となることが分かった。そして、０度近傍でゲインが高くなる反面、高い測定角に対しては具体例１で作製したスクリーンよりも輝度が落ちることが分かった。また、光拡散シートのシート厚を厚くしていくと、曲線１２の特性から曲線９の特性に滑らかに移行する。
【００２９】
このように、図２に示す本発明のスクリーンは、光拡散シートのシート厚を変化させることによって、指向性と拡散特性とを調節できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるスクリーンの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明によるスクリーンの構成例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明によるスクリーンの構成例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明によるスクリーンの構成例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明で用いた光拡散シートの構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明によるスクリーンを模式的に示す断面図である。
【図７】本発明のスクリーンのゲイン特性を示すグラフである。
【図８】本発明のスクリーンのゲイン特性を示すグラフである。
【図９】本発明で用いた光拡散シートの光反射特性を示すグラフである。
【図１０】本発明のスクリーンのゲイン特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１  光拡散シート
２、４  支持基材
３  光反射層
５  孔
６  高分子基材
７  気泡
【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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