(57)【要約】【課題】構成が複雑とならずにコントラストの低下を防止することができるスクリーン及び画像投影システムを提供すること。【解決手段】スクリーン２は、プリズム層２１と、プリズム層２１よりも屈折率が低い中間層２２とを有する。プリズム層２１は、中間層２２と接する第１の面２１Ａと、第１の面２１Ａに対して第１の傾斜角θａで傾斜する第２の面２１Ｂと、第１の面２１Ａ及び第２の面２１Ｂのそれぞれに対して傾斜する第３の面２１Ｃとを備える。第１の傾斜角θａは、第１の面２１Ａに対して第１の角度θｓで進行して、第２の面２１Ｂに入射される投射光Ｌ１が第１の面２１Ａで全反射され、且つ、第１の面２１Ａに対して第１の角度θｓより小さい第２の角度θｔで進行して、第２の面２１Ｂに入射される外光Ｌ２が第１の面２１Ａで透過されるように設定する。第１の面２１Ａで反射された投射光Ｌ１は、第３の面２１Ｃを介してプリズム層２１の外に出射される。【選択図】図２
2011090138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射された画像を表示するスクリーンであって、
所定の屈折率を有する光透過層と、
前記光透過層に対して前記画像を形成する光の入射側とは反対側に位置し、前記所定の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層とを有し、
前記光透過層は、
前記低屈折率層と接する第１の面と、
前記第１の面に対して前記光の入射側に位置し、当該第１の面に対して第１の傾斜角で傾斜して、前記光の投射方向に対向する第２の面と、
前記第１の面及び前記第２の面のそれぞれに対して傾斜する第３の面とを備え、
前記第１の傾斜角は、
前記第１の面に対して第１の角度で進行して、前記第２の面に入射される前記光が前記第１の面で全反射され、且つ、前記第１の面に対して前記第１の角度より小さい第２の角度で進行して、前記第２の面に入射される他の光が前記第１の面で透過されるように設定され、
前記第１の面で反射された前記光は、前記第３の面を介して前記光透過層外に出射される
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリーンにおいて、
前記第１の傾斜角である角度θａは、
前記第１の角度をθｓとし、前記第２の角度をθｔとし、前記第２の面に接する媒質の屈折率をｎ１とし、前記光透過層の屈折率をｎ２とし、前記低屈折率層の屈折率をｎ３とした場合に、以下の式（１）及び式（２）の関係を満たす範囲で設定される
ことを特徴とするスクリーン。
【数１】
2011090138.tif 000011
【数２】
2011090138.tif 000012
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のスクリーンにおいて、
前記低屈折率層に対して前記光透過層の反対側に位置し、前記第１の面で透過された前記他の光を吸収する光吸収層を有する
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のスクリーンにおいて、
前記第３の面は、前記第１の面で反射された前記光を前記光透過層の外部に拡散させて出射させる拡散面である
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のスクリーンにおいて、
前記第３の面は、前記第１の角度を９０°から減算した角度以上で、かつ、９０°未満の第２の傾斜角で、前記第１の面に対して傾斜している
ことを特徴とするスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターから投射された画像を表示させるスクリーンとして、ホワイトマットのスクリーンが知られている。このホワイトマットのスクリーンの略全面には、入射された光を拡散して反射させる反射面が形成されている。しかしながら、このようなスクリーンでは、プロジェクターの投射光だけでなく、当該プロジェクター及びスクリーンの使用環境内に外部から入射される太陽光や室内照明等の光も同様に反射してしまうため、このような使用環境では表示される画像のコントラストが低下してしまう。
【０００３】
これに対し、正面側上方から斜方入射される光の一部を吸収し、他の一部を下方に反射させるとともに、正面側下方から斜方入射される光を正面側に反射させるスクリーンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載のスクリーンは、奥行き方向に向かって順に設けられたプリズム、偏光選択透過部及び反射部を有する。これらのうち、偏光選択透過部は、入射されるＰ偏光光を吸収し、Ｓ偏光光を透過させ、当該反射部は、入射された光を反射する。そして、正面側上方から斜方入射される外光のうち、Ｐ偏光光は偏光選択透過部にて吸収されるとともに、Ｓ偏光光は、偏光選択透過部を介して反射部にて反射され、プリズムを介してスクリーンの下方に出射される。一方、正面側下方から斜方入射される光、すなわち、プロジェクターからの光はＳ偏光光であるため、偏光選択透過部を介して反射部にて反射され、プリズムを介してスクリーンの正面側に出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の特許文献１に記載のスクリーンでは、主に当該スクリーンに対して小さい入射角で入射される光を正面側に反射させてしまう。このため、このような光が、プロジェクターからの光の他にスクリーンに入射される場合には、表示される画像のコントラストが低下してしまうという問題がある。
また、当該スクリーンには、偏光フィルム等による偏光選択透過部が設けられるため、構成が複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、構成を簡略化でき、表示される画像のコントラストの低下を防止することができるスクリーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するために、本発明のスクリーンは、投射された画像を表示するスクリーンであって、所定の屈折率を有する光透過層と、前記光透過層に対して前記画像を形成する光の入射側とは反対側に位置し、前記所定の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層とを有し、前記光透過層は、前記低屈折率層と接する第１の面と、前記第１の面に対して前記光の入射側に位置し、当該第１の面に対して第１の傾斜角で傾斜して、前記光の投射方向に対向する第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面のそれぞれに対して傾斜する第３の面とを備え、前記第１の傾斜角は、前記第１の面に対して第１の角度で進行して、前記第２の面に入射される前記光が前記第１の面で全反射され、且つ、前記第１の面に対して前記第１の角度より小さい第２の角度で進入して、前記第２の面に入射される他の光が前記第１の面で透過されるように設定され、前記第１の面で反射された前記光は、前記第３の面を介して前記光透過層外に出射されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１の面に光透過層よりも屈折率の低い低屈折率層が接しているので、当該第１の面は、光透過層を透過して入射される光の入射角に応じて、当該光を全反射させ、或いは、透過させる。このような第１の面に第１の傾斜角で傾斜する第２の面は、画像を形成する光の投射方向に対向しており、当該光は、第２の面を介して、光透過層に入射される。
【０００９】
ここで、当該第１の傾斜角は、第１の面に対して第１の角度で進行して、第２の面に入射される光（画像を形成する光）が第２の面を介して光透過層に入射された場合、当該光が第１の面で全反射され、第１の面に対して第２の角度で進行して、第２の面に入射される光（例えば、外光）が第２の面を介して光透過層に入射された場合、当該光が第１の面を透過するように設定されている。このため、第１の面は、第１の角度で第２の面に入射されて光透過層を透過して第１の面に到達した光を全反射させるが、第２の角度で第２の面に入射されて光透過層を透過して第１の面に到達した光を透過させる。
これにより、第１の面で反射された光は、第３の面に到達して第３の面から出射される。また、第１の面を透過した光は、第２の面及び第３の面側へは反射されない。このため、本発明のスクリーンでは、スクリーンに対して斜方入射される画像の光を選択的に反射させることができる。
【００１０】
従って、例えば、昼間の学校の教室内等、スクリーンに対して、当該スクリーンの略法線方向に沿って外光が入射される環境下であっても、当該外光をスクリーンにより観察者側に反射させづらくすることができ、画像の光を選択的に観察者側に反射させることができる。よって、表示される画像のコントラストの低下を防止することができる。
また、第１の面に、光透過層よりも屈折率の低い低屈折率層を位置させることで、第１の面により、前述の選択的な光の反射を実現できるため、前述の特許文献１に記載のスクリーンに比べ、構成を簡略化することができ、製造コストを低く抑えることができる。
【００１１】
本発明では、前記第１の傾斜角である角度θａは、前記第１の角度をθｓとし、前記第２の角度をθｔとし、前記第２の面に接する媒質の屈折率をｎ１とし、前記光透過層の屈折率をｎ２とし、前記低屈折率層の屈折率をｎ３とした場合に、以下の式（１）及び式（２）の関係を満たす範囲で設定されることが好ましい。
【００１２】
【数１】
2011090138.tif 000003
【００１３】
【数２】
2011090138.tif 000004
【００１４】
ここで、式（１）を満たさない場合には、第１の角度θｓで第２の面に入射される光の一部は当該第１の面で反射されるが、残りの光は当該第１の面を透過してしまう。
一方、式（２）を満たさない場合には、第２の角度θｔで第２の面に入射される光のほとんどが当該第１の面で反射されてしまう。
これに対し、本発明によれば、式（１）及び（２）により規定される範囲内に、第１の傾斜角θａが設定されることにより、第１の角度θｓで第２の面に入射される画像の光を、第１の面にて確実に全反射させることができる。同様に、第２の角度θｔで第２の面に入射される外光を、第１の面にて確実に透過させることができるので、当該外光が観察者側に反射されることを確実に抑制することができる。従って、外光による画像のコントラストの低下を確実に抑制することができる。
【００１５】
本発明では、前記低屈折率層に対して前記光透過層の反対側に位置し、前記第１の面で透過された前記他の光を吸収する光吸収層を有することが好ましい。
本発明によれば、第１の面で透過された光を光吸収層で吸収することができるので、スクリーンにおける光の入射側、すなわち、正面側に、外光が反射されることを一層確実に防止することができる。
【００１６】
本発明では、前記第３の面は、前記第１の面で反射された前記光を前記光透過層の外部に拡散させて出射させる拡散面であることが好ましい。
本発明によれば、第１の面で反射された後、第３の面に入射された光は、当該第３の面により拡散されて光透過層の外部に出射される。これによれば、当該第３の面から主に出射される画像の光を拡散させることができるので、当該画像の視野角特性を向上することができる。
【００１７】
本発明では、前記第３の面は、前記第１の角度を９０°から減算した角度以上で、かつ、９０°未満の第２の傾斜角で、前記第１の面に対して傾斜していることが好ましい。
本発明によれば、第１の角度で第２の面に入射される光が、スクリーンの外部から第３の面に直接入射されることを防止することができる。これによれば、当該光が、第３の面にて予期せぬ方向に反射されてしまうことを防ぐことができる。従って、画像を適切に表示することができるほか、当該画像の輝度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクションシステムの構成を示す図。
【図２】前記実施形態におけるスクリーンの断面を拡大して示す図。
【図３】前記実施形態におけるスクリーンを示す正面図。
【図４】前記実施形態におけるスクリーンのプリズム層の構造を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクションシステムの構成〕
図１は、本実施形態に係るプロジェクションシステム１を示す図である。
本実施形態に係るプロジェクションシステム１は、図１に示すように、スクリーン２とプロジェクター３とを備える。
スクリーン２は、プロジェクター３が投射する画像を形成する光（投射光）を反射させて、観察者に当該画像を視認させ得る反射型のスクリーンである。
プロジェクター３は、従来のプロジェクターよりスクリーン２との距離を、例えば６０ｃｍ程度までに短縮することができる近接投射型のプロジェクターである。なお、本実施形態では、プロジェクター３は、スクリーン２に対して斜め下方に投射光を投射する天吊り姿勢で天井に設置されている。
【００２０】
〔スクリーンの構成〕
図２は、スクリーン２の断面を拡大して示す図である。また、図３は、スクリーン２の正面側を示す図である。換言すると、当該図３は、スクリーン２においてプロジェクター３から投射光が入射される面を示す図である。
スクリーン２は、図２に示すように、当該スクリーン２の奥行き方向に沿って順に配置されたプリズム層２１と、中間層２２と、光吸収層２３とを有する。すなわち、スクリーン２は、正面側に位置するプリズム層２１と、背面側に位置する光吸収層２３との間に中間層２２が介在された構成を有している。
【００２１】
〔中間層及び光吸収層の構成〕
ここで、先に中間層２２及び光吸収層２３について説明する。
中間層２２は、本発明の低屈折率層に相当する。この中間層２２は、詳しくは後述するが、プリズム層２１に入射された投射光Ｌ１を当該プリズム層２１の第１の面２１Ａで全反射させ、当該プリズム層２１に入射された外光（投射光Ｌ１以外の光）Ｌ２を第１の面２１Ａで透過させるための層である。この中間層２２は、光透過性を有し、プリズム層２１よりも屈折率が低い媒質で構成されている。なお、本実施形態では、中間層２２は、屈折率が「１．０」の空気層で構成されている。
光吸収層２３は、プリズム層２１及び中間層２２を透過した外光Ｌ２を吸収する層である。この光吸収層２３は、例えば、樹脂材料で構成され、少なくとも可視光領域で十分な光吸収性を有する。なお、光吸収層２３は、光を吸収する黒色の材料で構成してもよく、或いは、表面を黒色に塗ることで光吸収性を備えさせてもよい。また、所定の板状体に、ＡＲ（Anti Reflection）コート等による反射防止加工を行うことで、光吸収層２３を形成してもよい。
【００２２】
〔プリズム層の構成〕
プリズム層２１は、本発明の光透過層に相当する。このプリズム層２１は、所定の屈折率を有し、光透過性を有する材料で構成されている。なお、本実施形態では、プリズム層２１は、屈折率が「１．５」程度の樹脂材料等により形成されている。
このようなプリズム層２１は、第１の面２１Ａと、当該第１の面２１Ａに対してそれぞれ傾斜する第２の面２１Ｂ及び第３の面２１Ｃとにより略三角形状の断面を有するプリズムを有し、当該各プリズムがスクリーン２の延長面上の基準点を中心として同心円状に接続（図３）された構成を有している。詳述すると、プリズム層２１は、各プリズムにおける中間層２２に対向する第１の面２１Ａが、略平坦面となるように互いに接続された構成を有している。このため、第２の面２１Ｂ及び第３の面２１Ｃは、それぞれ第１の面２１Ａに対して投射光Ｌ１の入射側に位置している。また、各面２１Ｂ，２１Ｃは、それぞれ略平坦な面として形成されている。つまり、プリズム層２１は、光Ｌ１，Ｌ２の入射側が第２の面２１Ｂ及び第３の面２１Ｃにより鋸歯状の構成を有している。
【００２３】
このうち、第２の面２１Ｂは、第１の面２１Ａに対して投射光Ｌ１の入射側に位置し、当該第１の面２１Ａに対して第１の傾斜角θａで傾斜して、投射光Ｌ１の投射方向に対向する。すなわち、第２の面２１Ｂは、スクリーン２の斜め上方を向いている。そして、第２の面２１Ｂは、スクリーン２の正面側上方から斜方入射されるプロジェクター３の投射光Ｌ１、及び、スクリーン２の法線方向（すなわち、図２，４中に一点鎖線で示す第１の面２１Ａの法線方向）に近い方向（法線方向を含む）からの光が入射される入射面として形成されている。すなわち、第２の面２１Ｂは、投射光Ｌ１、及び、第１の面２１Ａの略法線方向に沿って第２の面２１Ｂに入射される光（例えば、後述する外光Ｌ２）が入射される入射面として形成されている。
【００２４】
また、第３の面２１Ｃは、スクリーン２の斜め下方を向いており、第１の面２１Ａ及び第２の面２１Ｂのそれぞれに対して傾斜している。そして、第３の面２１Ｃは、詳しくは後述するが、第２の面２１Ｂを介して入射され、かつ、第１の面２１Ａにて反射された投射光Ｌ１がプリズム層２１外に出射される出射面として形成されている。
なお、第３の面２１Ｃは、第３の面２１Ｃに入射された光が拡散する拡散面とされている。これにより、第３の面２１Ｃは、第１の面２１Ａ側で反射されて入射される光（主としてプロジェクター３の投射光Ｌ１）を拡散させて外部に出射する。例えば、この拡散面は、表面処理により形成することができる。この表面処理としては、第３の面２１Ｃを、すりガラス状に形成する処理や、複数の微小レンズを配したレンズアレイ状に形成する処理を挙げることができる。
【００２５】
第１の面２１Ａは、プリズム層２１よりも屈折率が低い中間層２２と接することにより、第１の角度θｓ（第１の面２１Ａに対して斜め上方向となる角度θｓ）で第２の面２１Ｂに入射されるプロジェクター３の投射光Ｌ１を全反射させるとともに、第１の角度θｓより小さな第２の角度θｔ（第１の面２１Ａに対して略法線方向となる角度θｔ）で第２の面２１Ｂに入射される外光Ｌ２を透過させる特性を備える。図２及び図４の実線の矢印は、第２の面２１Ｂに入射された光の光路を示している。このように、第２の面２１Ｂに入射された光（投射光Ｌ１及び外光Ｌ２）は、屈折率（この屈折率については後述する）に応じて屈折する。なお、図２及び図４中の二点鎖線は、屈折しない場合を仮定した光路を示している。図２に示すように、角度θｓ，θｔは、第２の面２１Ｂに入射される投射光Ｌ１，外光Ｌ２の各々の角度を、第１の面２１Ａを基準として表した角度である。すなわち、投射光Ｌ１は、第１の面２１Ａに対して第１の角度θｓで進行して、第２の面２１Ｂに入射される。外光Ｌ２は、第１の面２１Ａに対して第２の角度θｔで進行して、第２の面２１Ｂに入射される。
【００２６】
〔スクリーンに入射された光の光路〕
上記構成を有するスクリーン２は、以下のように光を反射又は吸収する。
プロジェクター３からの投射光Ｌ１は、スクリーン２に対して斜め上方から投射される。この投射光Ｌ１は、まず、第２の面２１Ｂからプリズム層２１に入射され、当該プリズム層２１を透過して第１の面２１Ａに到達する。この第１の面２１Ａは、プリズム層２１より屈折率の低い中間層２２と接しているため、プリズム層２１を透過して第１の面２１Ａに入射される投射光Ｌ１の入射角が所定の角度（臨界角）以上であれば、第１の面２１Ａにて全反射される。そして、第１の面２１Ａで全反射された投射光Ｌ１は、第３の面２１Ｃに到達する。この第３の面２１Ｃに到達した投射光Ｌ１は、第３の面２１Ｃからスクリーン２の正面側に拡散して出射される。これにより、観察者は、プロジェクター３から投射された画像を観察することができる。
【００２７】
一方、外光Ｌ２は、スクリーン２の略法線方向に沿って、第２の面２１Ｂ或いは第３の面２１Ｃに入射される。
このうち、第２の面２１Ｂからプリズム層２１に入射された外光Ｌ２は、プリズム層２１を透過して第１の面２１Ａに到達する。第１の面２１Ａの法線方向を基準とした場合、このプリズム層２１を透過して第１の面２１Ａに入射される外光Ｌ２の入射角は前述した投射光Ｌ１の入射角よりも小さいため、前述の所定の角度（臨界角）よりも小さければ、当該外光Ｌ２の殆どは第１の面２１Ａを透過する。そして、当該外光Ｌ２は、中間層２２を透過して光吸収層２３により吸収される。
また、第３の面２１Ｃに到達した外光Ｌ２の一部は、第３の面２１Ｃで拡散され、残りの光が、当該第３の面２１Ｃからプリズム層２１に入射される。そして、この光も、同様に、第１の面２１Ａ及び中間層２２を透過して、光吸収層２３により吸収される。
【００２８】
このようにして、スクリーン２は、当該スクリーン２に対して正面側上方から斜方入射される投射光Ｌ１を第１の面２１Ａにて反射させ、且つ、当該スクリーン２の略法線方向、すなわち第１の面２１Ａの略法線方向に沿って入射される外光Ｌ２を、光吸収層２３で吸収させる。
このようなスクリーン２を用い、投射光Ｌ１及び外光Ｌ２の強度を同じとして、それぞれ光Ｌ１，Ｌ２の反射強度分布を比較したところ、投射光Ｌ１は、スクリーン２にて反射及び散乱されるのに対して、外光Ｌ２は、スクリーン２にてほとんど反射及び散乱しないという結果を得た。
【００２９】
〔第１の面に対する第２の面の傾斜角〕
図４は、スクリーン２のプリズム層２１の構造を説明するための図である。
なお、図４及び以下の式（式（４）等）中の「θｉ」は、第２の面２１Ｂに入射される光Ｌの角度（第１の面２１Ａの法線方向を基準とした角度）を示す。また、図４及び以下の式（式（４）等）中の「θａ」は、第１の面２１Ａに対する第２の面２１Ｂの傾斜角（前述した第１の傾斜角）を示す。
ここで、図４に示すように光Ｌが角度θｉでスクリーン２に入射するとき、第２の面２１Ｂへの光Ｌの入射角θ１は、「θ１＝θｉ−θａ」となる。
第２の面２１Ｂで光Ｌは屈折してプリズム層２１内へ進入する。このときの屈折角θ２は、スネルの法則により、以下の式（３）で求められる。なお、以下の式（３）中（以降の式中においても同様）における「ｎ１」は、第２の面２１Ｂが接する媒質の屈折率を示し、「ｎ２」は、プリズム層２１の屈折率を示す。
【００３０】
【数３】
2011090138.tif 000005
【００３１】
屈折後の光Ｌの第１の面２１Ａへの入射角θｊは、「θｊ＝θａ＋θ２」となり、これを、光Ｌの角度θｉと第１の傾斜角θａで表すと、以下の式（４）で表せる。
【００３２】
【数４】
2011090138.tif 000006
【００３３】
ここで、第１の面２１Ａでの全反射の条件は、以下の式（５）で表すことができる。なお、式（５）中（以降の式中においても同様）における「ｎ３」は、中間層２２の屈折率を示す。
【００３４】
【数５】
2011090138.tif 000007
【００３５】
従って、第２の面２１Ｂから入射された光を第１の面２１Ａで全反射させる際の第１の傾斜角θａの範囲は、以下の式（６）で表すことができる。なお、「θｓ」は、第２の面２１Ｂに入射される投射光Ｌ１の角度（第１の角度）を示す。
【００３６】
【数６】
2011090138.tif 000008
【００３７】
また、第２の面２１Ｂから入射された光を第１の面２１Ａで透過させる際の第１の傾斜角θａの範囲は、以下の式（７）で表すことができる。なお、「θｔ」は、第２の面２１Ｂに入射される外光Ｌ２の角度（第２の角度）を示す。
【００３８】
【数７】
2011090138.tif 000009
【００３９】
上記式（６）及び式（７）により、第１の角度θｓ及び第２の角度θｔに基づいて、第１の面２１Ａにおいて投射光Ｌ１を全反射させ、外光Ｌ２を透過させるための第１の傾斜角θａの範囲を求めることができる。
例えば、「ｎ１」＝１、「ｎ２」＝１．５、「ｎ３」＝１であり、第１の角度θｓが５０°であり、第２の角度θｔが０°である場合には、第１の傾斜角θａは、以下の範囲内で設定される。
【００４０】
すなわち、式（６）より、第１の面２１Ａで入射光（投射光Ｌ１）が全反射される傾斜角θａの範囲は、「θａ＞２１．２１０・・・°」となる。一方、式（７）より、第１の面２１Ａで入射光（外光Ｌ２）が透過される傾斜角θａの範囲は、「θａ＜８３．２６８・・・°」となる。
従って、第１の傾斜角θａを、約２１．２１０°より大きく、約８３．２６８°より小さくすれば、第１の角度θｓが５０°である投射光Ｌ１を反射させ、第２の角度θｔが０°である外光Ｌ２を第１の面２１Ａで透過させることができる。
【００４１】
一方、第３の面２１Ｃからの入射光（外光Ｌ２）が第１の面２１Ａで透過される際の第１の面２１Ａに対する第３の面２１Ｃの傾斜角θｃ（第２の傾斜角）の範囲は、以下の式（８）で表すことができる。なお、「θｕ」は、第３の面２１Ｃに入射される光（投射光Ｌ１または外光Ｌ２）の角度（第１の面２１Ａの法線方向を基準とする角度）を示す。
【００４２】
【数８】
2011090138.tif 000010
【００４３】
ここで、投射光Ｌ１は、第３の面２１Ｃに直接的に当らないことが好ましい。角度θｕ（第３の入射角）が分かれば、投射光Ｌ１が第３の面２１Ｃに直接当らない第２の傾斜角θｃを、「θｃ＝９０°−θｕ」により求めることができる。
例えば、投射光Ｌ１の角度が５０°の場合には、傾斜角θｃは、４０°よりも大きくすればよい。
一方、式（８）より、外光Ｌ２の入射角が０°の場合には、角度θｕを０°とすると、第１の面２１Ａで外光Ｌ２が透過される条件は、「θｃ＜８３．２６８・・・°」となる。
従って、第１の面２１Ａの法線方向に対して５０°の角度の投射光Ｌ１を第３の面２１Ｃに当てず、かつ、第１の面２１Ａの法線方向に対して０°の角度の外光Ｌ２を第１の面２１Ａで透過させるためには、第２の傾斜角θｃを、４０°よりも大きくすればよい。
【００４４】
このように、第１の面２１Ａに対する投射光Ｌ１及び外光Ｌ２の入射角に応じてプリズム層２１の形状を設定することで、投射光Ｌ１は、第１の面２１Ａで選択的に反射させて、外光Ｌ２は、第１の面２１Ａで透過させることができる。
また、それとは逆に、プリズム層２１の形状が決まっている場合には、第１の面２１Ａで光が反射される角度（第１の角度θｓ）及び光が透過される角度（第２の角度θｔ）が各々求められるため、それに合わせてプロジェクター３及びスクリーン２の配置を設定することで、投射光Ｌ１を第１の面２１Ａで選択的に反射させて、外光Ｌ２を第１の面２１Ａで透過させることができる。
【００４５】
上述した本実施形態に係るプロジェクションシステム１によれば、以下の効果がある。
第１の面２１Ａは、第１の角度θｓで第２の面２１Ａに入射される投射光Ｌ１を全反射させるが、第２の角度θｔで第２の面２１Ｂに入射される外光Ｌ２を透過させる。これにより、第１の角度θｓで第２の面２１Ｂに入射される投射光Ｌ１は、第１の面２１Ａで反射された後、第３の面２１Ｃから出射される。また、第２の角度θｔで第２の面２１Ｂに入射される外光Ｌ２のほとんどは、第１の面２１Ａを透過するので、第２の面２１Ｂ及び第３の面２１Ｃが位置する側へは反射されない。このため、スクリーン２は、スクリーン２に対して斜方入射される投射光Ｌ１を選択的に反射させることができる。
【００４６】
従って、例えば、昼間の学校の教室内等、スクリーン２に対して、当該スクリーン２の略法線方向から外光Ｌ２が入射される環境下であっても、当該外光Ｌ２をスクリーン２により観察者側に反射させづらくすることができるので、表示される画像のコントラストの低下を防止することができる。
また、第１の面２１Ａに、プリズム層２１よりも屈折率の低い中間層２２を位置させることで、第１の面２１Ａにより、前述の選択的な光の反射を実現できるため、構成を簡略化することができ、製造コストを低く抑えることができる。
【００４７】
前述した式（６）及び式（７）により規定される範囲内に、第１の傾斜角θａが設定されることにより、第１の角度θｓで第２の面２１Ｂに入射される投射光Ｌ１を、第１の面２１Ａにて確実に全反射させることができる。同様に、第２の角度θｔで第２の面２１Ｂに入射される外光Ｌ２を、第１の面２１Ａにて確実に透過させることができるので、外光Ｌ２が観察者側に反射されることを確実に抑制することができる。従って、外光Ｌ２による画像のコントラストの低下を確実に抑制することができる。
【００４８】
スクリーン２は、中間層２２に対してプリズム層２１の反対側に位置し、第１の面２１Ａで透過された外光Ｌ２を吸収する光吸収層２３を有するので、第１の面２１Ａで透過された光を、当該光吸収層２３で吸収することができる。このため、スクリーン２における光の入射側、すなわち、正面側に、外光Ｌ２が反射されることを一層確実に防止することができる。
【００４９】
第１の面２１Ａで反射された後、第３の面２１Ｃに入射された光は、当該第３の面２１Ｃにより拡散されてプリズム層２１の外部に出射される。これによれば、第３の面２１Ｃから主に出射される投射光Ｌ１を拡散させることができるので、投射光Ｌ１による画像の視野角特性を向上することができる。
【００５０】
第３の面２１Ｃは、第１の面２１Ａに対して、「９０°−角度θｕ≦傾斜角θｃ＜９０°」の範囲で傾斜している。これによれば、第１の角度θｓの投射光Ｌ１が、スクリーン２の外部から第３の面２１Ｃに直接入射することを防止でき、当該投射光Ｌ１が、第３の面２１Ｃにて予期せぬ方向に反射されてしまうことを防ぐことができる。従って、画像を適切に表示することができるほか、当該画像の輝度を維持することができる。
【００５１】
〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、プロジェクター３を、近接投射型のプロジェクターとしたが、これに限らず、通常の焦点距離を有するプロジェクターであってもよい。また、前記実施形態でのプロジェクター３の投射方向もスクリーン２の正面側上方からの斜方入射に限らない。例えば、正面側下方から斜方入射するものであってもよい。この場合には、スクリーン２を上下逆に配置させればよい。また、外光Ｌ２がスクリーン２の略法線方向から入射することを前提としたが、これに限ったものではなく、投射光Ｌ１を選択的に反射できる範囲であれば、他の角度で入射されてもよい。
【００５２】
前記実施形態では、プリズム層２１の断面を略三角形状としたが、第１の面２１Ａ、第２の面２１Ｂ及び第３の面２１Ｃを備えていればよく、略三角形状とすることに限ったものではない。例えば、これら３つの面を備えるのであれば、多角形状の断面を有するものであってもよい。また、第３の面２１Ｃは、平坦な面に限ったものではなく、曲面状、多角形状等であってもよい。更に、プリズム層２１は、第１の面２１Ａ、第２の面２１Ｂ及び第３の面２１Ｃ以外の面を含む構成等であってもよい。また、第２の面２１Ｂ及び第３の面２１Ｃは、図３に示したように同心円状に配置することに限らず、例えば、図３中のスクリーンの長手方向に沿って配置させてもよい。
【００５３】
前記実施形態では、上記式（６）及び（７）から求められる範囲内の傾斜角で、第２の面２１Ｂは第１の面２１Ａに対して傾斜しているとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、第１の面２１Ａで投射光Ｌ１を全反射させ、かつ、外光Ｌ２を透過させることができる角度に第２の面が第１の面に対して傾斜していればよい。
また、前記実施形態では、第１の角度θｓが５０°であり、また、第２の角度θｔが０°である場合の第１の傾斜角θａの範囲を例示したが、本発明はこれに限らない。すなわち、投射光Ｌ１及び外光Ｌ２の第１の面２１Ａに対する各々の角度に応じて、第１の傾斜角θａが設定されればよい。
【００５４】
前記実施形態では、第１の面２１Ａ及び中間層２２を透過した外光Ｌ２を吸収する光吸収層２３を設けたが、当該外光Ｌ２が再びプリズム層２１に入射されない構成であれば、光吸収層２３を省略することもできる。例えば、中間層２２を、光を吸収する素材（黒色体）で構成すれば、中間層２２と光吸収層２３とを一体化できる。
前記実施形態では、第３の面２１Ｃを拡散面としたが、第３の面２１Ｃは、第１の面２１Ａで全反射された投射光Ｌ１を外部へ出射できればよく、拡散面でなくてもよい。
【００５５】
前記実施形態では、プリズム層２１、中間層２２及び光吸収層２３の材料を各々例示したが、これら材料は特に限定されるものではない。例えば、中間層２２として、空気層を用いることができるとしたが、プリズム層２１よりも屈折率が低い樹脂材料等によって中間層２２を構成してもよい。また、プリズム層２１をガラス材料で構成し、中間層２２を当該ガラス材料よりも屈折率が低い樹脂材料等で構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、スクリーンに利用することができ、特に、プロジェクターの投射光を斜め方向から入射され、外光が正面方向から入射される反射型のスクリーンに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
２…スクリーン、２１…プリズム層、２１Ａ…第１の面、２１Ｂ…第２の面、２１Ｃ…第３の面、２２…中間層、２３…光吸収層、Ｌ１…投射光、Ｌ２…外光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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