(57)【要約】【課題】コントラストの向上を図る反射スクリーンを提供する。【解決手段】スクリーン基板１０の観察面１００ａの法線に対して垂直方向にずれた方向から観察面１００ａに向けて斜めに投射された投影光を、観察面１００ａ側に反射する反射スクリーン１００において、スクリーン基板１０の垂直方向および水平方向に複数の凹部１１が形成され、凹部１１は、半球面の一部を有し投影光を反射する投影光反射面１２と、投影光反射面１２につながり半球面の仮想面１４よりも内側に形成され外光を吸収する外光吸収面１３と、を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン基板の観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から前記観察面に向けて斜めに投射された投影光を、観察面側に反射する反射スクリーンであって、
前記スクリーン基板の垂直方向および水平方向に複数の凹部が形成され、
前記凹部は、
半球面の一部を有し投影光を反射する投影光反射面と、
前記投影光反射面につながり前記半球面の仮想面よりも内側に形成され外光を吸収する外光吸収面と、を備えたことを特徴とする反射スクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載の反射スクリーンにおいて、
前記外光吸収面は、３つ以上の頂点を有する曲面で形成されていることを特徴とする反射スクリーン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の反射スクリーンにおいて、
隣り合う前記凹部が互いに接して配置されていることを特徴とする反射スクリーン。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反射スクリーンにおいて、
前記凹部の前記投影光反射面は半球面の半分以上の面積を有していることを特徴とする反射スクリーン。
【請求項５】
スクリーン基板の観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から前記観察面に向けて斜めに投射された投影光を、前記スクリーン基板の表面に複数形成された凹部により観察面側に反射する反射スクリーンの製造方法であって、
型基板に半球状の半球凹部を形成する工程と、
前記型基板の前記半球凹部の一部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をマスクとして前記型基板の前記半球凹部を等方性エッチングする工程と、
前記型基板の形状を前記スクリーン基板に転写する工程と、を含むことを特徴とする反射スクリーンの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の反射スクリーンにおいて、
前記保護膜を形成する工程が、
前記型基板の斜め方向から金属膜を蒸着して前記半球凹部の一部に保護膜を形成することを特徴とする反射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、投影光を入射させて用いる反射スクリーンおよび反射スクリーンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターなどから出射される投影光を受け、その投影光を反射させて拡大画像を映し出す反射スクリーンが知られている。その中で、近接型プロジェクター用の反射スクリーンとして、スクリーン基板の観察面に複数の円形の凸部を形成し、凸部の単位形状部において投影光が入射される部分に反射面を有する反射スクリーンが知られている（特許文献１参照）。
特に近年、ホームシアター等の人気の高まりに伴い、このような反射スクリーンは、室内の照明などの外光が存在する中においてもコントラストの高い画像を映し出すことが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１５１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような単位形状部では平面形状が円形であり、その中に投影光の反射面と外光の吸収面が構成されている。反射スクリーンの表面にこの単位形状部を密に配列させるが、円形の径によって単位形状部の数が決まってしまう。
反射スクリーンの白輝度を向上させるには、反射面の数を増やせばよいが、上記の構造では反射面の数を増やすことには限界がある。このため、上記の構造では反射スクリーンの白輝度を向上させ、コントラストの優れた反射スクリーンを得ることが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる反射スクリーンは、スクリーン基板の観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から前記観察面に向けて斜めに投射された投影光を、観察面側に反射する反射スクリーンであって、前記スクリーン基板の垂直方向および水平方向に複数の凹部が形成され、前記凹部は、半球面の一部を有し投影光を反射する投影光反射面と、前記投影光反射面につながり前記半球面の仮想面よりも内側に形成され外光を吸収する外光吸収面と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、反射スクリーンの形成される単位形状部としての凹部は、半球面の一部を有し投影光を反射する投影光反射面と、投影光反射面につながり半球面の仮想面よりも内側に形成され外光を吸収する外光吸収面とを備えている。
このように外光吸収面を投影光反射面よりも小さく形成することで、投影光反射面の大きさを維持しつつ、従来の平面形状を円形とした構造に較べて、多くの単位形状部としての凹部を反射スクリーンに配置することができる。
このことから、本適用例によれば反射スクリーンの白輝度を向上させコントラストの高い画像を映し出す反射スクリーンを得ることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる反射スクリーンにおいて、前記外光吸収面は、３つ以上の頂点を有する曲面で形成されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、反射スクリーンの成形型をエッチング技術を用いて形成することができ、反射スクリーンの製造が容易である。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる反射スクリーンにおいて、隣り合う前記凹部が互いに接して配置されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、単位形状部である凹部を密に配置することができ、コントラストの高い画像を映し出す反射スクリーンを得ることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる反射スクリーンにおいて、前記凹部の前記投影光反射面は半球面の半分以上の面積を有していることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、凹部の投影光反射面を大きく確保することができ、反射スクリーンの高コントラスト化に寄与することができる。
【００１４】
［適用例５］本適用例にかかる反射スクリーンの製造方法は、スクリーン基板の観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から前記観察面に向けて斜めに投射された投影光を、前記スクリーン基板の表面に複数形成された凹部により観察面側に反射する反射スクリーンの製造方法であって、型基板に半球状の半球凹部を形成する工程と、前記型基板の前記半球凹部の一部に保護膜を形成する工程と、前記保護膜をマスクとして前記型基板の前記半球凹部を等方性エッチングする工程と、前記型基板の形状を前記スクリーン基板に転写する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
この反射スクリーンの製造方法によれば、半球凹部の一部に保護膜を形成し、半球凹部を等方性エッチングすることで、半球面の一部を有する面と、この面につながり半球面の仮想面よりも内側に形成された面を形成することができる。
半球面の一部を投影光の反射面とし、半球面の仮想面よりも内側に形成された面を外光の吸収面とすることで、コントラストの高い画像を映し出す反射スクリーンを得ることができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる反射スクリーンの製造方法において、前記保護膜を形成する工程が、前記型基板の斜め方向から金属膜を蒸着して前記半球凹部の一部に保護膜を形成することが望ましい。
【００１７】
この反射スクリーンの製造方法によれば、型基板の斜め方向から金属膜を蒸着することで容易に、半球凹部の一部に保護膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態にかかる反射スクリーンと光源との位置関係を示す断面図。
【図２】本実施形態における反射スクリーンの正面図。
【図３】本実施形態における凹部の形状を示す拡大図。
【図４】反射スクリーンの垂直方向の断面を示す断面図。
【図５】本実施形態の反射スクリーンの製造方法を説明する模式工程図。
【図６】本実施形態の反射スクリーンの製造方法を説明する模式工程図。
【図７】本実施形態の反射スクリーンにおける、観察面に対して斜めからの投影光の反射状態を示す説明図。
【図８】変形例の凹部の形状と配列を示す平面図。
【図９】他の変形例の凹部の形状と配列を示す平面図。
【図１０】他の変形例における凹部の形状を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。また、以下の説明においては直交座標系を設定して各部材の位置関係について説明する。鉛直面内における所定方向をＸ軸方向、鉛直面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向をＺ軸方向とする。
（実施形態）
【００２０】
図１は本実施形態にかかる反射スクリーンと光源との位置関係を示す断面図である。また、図２は本実施形態における反射スクリーンの正面図である。
図１、図２に示すように、反射スクリーン１００は、反射スクリーン１００の観察面１００ａの中心点Ｃを通る法線ＮＬに対して垂直方向（Ｙ軸方向）にずれた位置に配置された光源Ｐから、観察面１００ａに向けて斜めに投射された投影光Ｌｐを、反射スクリーン１００の観察側（Ｚ軸正方向側）に反射するものである。そして、反射スクリーン１００は、法線ＮＬがＺ軸と平行に配置されている。
スクリーン基板１０は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの樹脂を用いて形成され可撓性を有している。また、スクリーン基板１０は、例えば、染色等によって全体が黒色の光吸収材によって着色され、可視光を吸収可能に形成されている。
【００２１】
また、反射スクリーン１００はスクリーン基板１０の観察面１００ａ側に凹部が複数備えられている。
図３はスクリーン基板に形成された凹部の形状を示し、図２のＡ部拡大図である。図４は反射スクリーンの垂直方向の断面を示す断面図であり、図４（ａ）は図３のＢ−Ｂ断線に沿う概略断面図、図４（ｂ）は凹部の形状を説明する概略断面図である。
【００２２】
スクリーン基板１０には凹部１１が複数形成され、格子状にそれぞれが互いに接して配置されている。
凹部１１は、図４（ｂ）に示すように、半球面の約半分の面を有し投影光を反射する投影光反射面１２と、この半球面の仮想面１４よりも内側に外光を吸収する外光吸収面１３を備えている。
投影光反射面１２は球の中心であるＱからほぼ等距離にある面であり、球の１／４の面が形成されている。このように、投影光反射面１２を大きく確保することができ、反射スクリーンの高コントラスト化に寄与することができる。
また、図４（ａ）に示すように、投影光反射面１２には効率よく投影光を反射させるために、投影光反射面１２の少なくとも一部にアルミニウム（Ａｌ）等の反射性を有する材料によって、反射膜１６が形成されている。反射膜１６はスパッタ法または蒸着法により膜厚が１０ｎｍ〜５μｍとなるように成膜されている。
【００２３】
そして、投影光反射面１２につながり、球の１／４の面が進行して半球面となったときの仮想面１４よりも内側、つまり球の中心Ｑに近づいた場所に外光吸収面１３が形成されている。
外光吸収面１３は、図３に示すように、３つの頂点１５ａ，１５ｂ，１５ｃを持つ曲面が連なったように形成されている。そして、中央の頂点１５ａは他の頂点１５ｂ，１５ｃより低い位置に形成されている。この外光吸収面１３は、スクリーン基板１０の基材を黒色にすること、または凹部１１の内壁面にブラックカーボン粉末などの光吸収性材料を塗布するなどの方法にて、光を吸収できるように構成されている。
なお、凹部１１の半球の直径としては例えば２０μｍ〜２００μｍ程度に形成されている。
【００２４】
さらに、図示しないが、スクリーン基板１０の観察面１００ａ上には、凹部１１を充填するように保護層が形成されても良い。保護層は、例えば、樹脂などの可撓性を有する材料で形成することができる。
そして、保護層の上でスクリーン基板１０の観察面１００ａ側の最表面には、反射防止膜が形成されても良い。反射防止膜は、保護層と同様な材料で形成され、保護層の表面での投影光または外光などの反射を防止するように保護層との間で屈折率が調整されていることが好ましい。
【００２５】
次に、上記のような構成の反射スクリーンを製造方法の一例について、図５、図６の模式工程図を用いて説明する。これらの図では、説明の便宜上、一つの凹部を示して説明する。
図５の模式工程図は、左側に断面で見た形状を示し、右側は平面視での形状を示している。
図５（ａ）に示すように、ソーダガラスなどのガラス基板２０の上にマスク２１を形成する。マスク２１は、酸化クロム（ＣｒＯ）膜を下地として、その上にクロム（Ｃｒ）膜をスパッタ法などにより成膜したものである。なお、マスク２１を成膜する前に、ガラス基板２０の表面をサンドブラスト加工し、ガラス基板２０の表面を粗く形成してマスク２１の密着力を向上させてもよい。
そして、マスク２１に対して凹部を形成する位置に数μｍ程度の開口部２２を形成する。開口部２２はフォトエッチングまたはレーザー加工を用いて形成する。
【００２６】
次に、図５（ｂ）に示すように、マスク２１に開口部２２が形成されたガラス基板２０をエッチング液に所定の時間だけ浸漬して、ガラス基板２０に半球状に半球凹部２３を形成する。エッチング液により開口部２２を介してガラス基板２０が等方にエッチングされ、断面形状がほぼ半球状にエッチングされる。エッチング液としては、一水素二フッ化アンモニウム系のエッチング液が用いられる。
【００２７】
続いて、ガラス基板２０からマスク２１を剥離した後、図５（ｃ）に示すように、半球凹部２３が形成されたガラス基板２０の斜め方向から金属を蒸着して保護膜２４を形成する。
例えば、ガラス基板２０の平面に対しておよそ４５°の方向から蒸着を行えば、半球凹部２３のおよそ半分に保護膜２４が形成され、残りの半分には保護膜２４が形成されない。
このように、ガラス基板２０の斜め方向から金属を蒸着することで容易に、半球凹部２３の一部に保護膜２４を形成することが可能である。
なお、保護膜２４は、例えばクロム（Ｃｒ）膜を下地として金（Ａｕ）膜を成膜したものである。また、金属膜によるガラス基板２０のエッチング液からの保護を確実にするために、蒸着で形成された保護膜の上にめっき（金メッキ）などを施してもよい。
【００２８】
次に、上記の保護膜２４が形成されたガラス基板２０をエッチング液に所定の時間だけ浸漬する。ガラス基板２０は、図５（ｄ）のように、半球凹部２３の保護膜２４の形成されていない部分から等方にエッチングされる。このため、保護膜２４の形成されていない球の１／４の面はエッチングされて大きく拡大され、保護膜２４が形成された面側は、保護膜２４の形成されていない部分からの侵食を受けて等方にエッチングされ、凹部２５が形成される。
なお、エッチング液としては、一水素二フッ化アンモニウム系のエッチング液が用いられる。
そして、ガラス基板２０から保護膜２４を剥離して、ガラス基板２０は元転写型として完成する。
【００２９】
次に、図６（ａ）に示すように、元転写型としてのガラス基板２０を用いて、ニッケル（Ｎｉ）などの金属材料で電鋳型２８を製作する。
続いて、図６（ｂ）に示すように、電鋳型２８の形状をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）シートなどのスクリーン基板１０に熱および圧力を加えて転写する。ここではスクリーン基板１０は光吸収材料を含む黒色のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）シートが用いられる。
そして、図６（ｃ）に示すように、スクリーン基板１０の凹部１１の一部にアルミニウム膜（Ａｌ膜）などの反射膜１６を形成する。反射膜１６は、スクリーン基板１０の斜方から蒸着またはスパッタリングすることで、凹部１１の一部に成膜することができる。なお、反射材料を凹部１１にスプレーして反射膜１６を形成してもよい。
【００３０】
このようにして、反射スクリーンが製作されるが、さらに、スクリーン基板１０の凹部１１を充填するように樹脂などの可撓性を有する材料で保護層を形成し、その上に反射防止膜を形成しても良い。
また、上記の反射スクリーンの製造方法では元転写型としてのガラス基板２０を用いて電鋳型を形成したが、このガラス基板２０を用いて樹脂転写によって樹脂型を形成し、この樹脂型から光硬化性樹脂を用いた２Ｐ転写法によりポリエチレンテレフタートシート（ＰＥＴシート）またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）シートに形状を転写しても良い。
【００３１】
次に、反射スクリーンの作用について説明する。
図７は本実施形態の反射スクリーンにおける、観察面に対して斜めからの投影光の反射状態を示す説明図である。
【００３２】
図１で説明したように、反射スクリーン１００の観察面１００ａの中心点Ｃを通る法線ＮＬに対して垂直方向（Ｙ軸方向）にずれた位置に配置されたプロジェクターなどの光源Ｐから、観察面１００ａに向けて斜めに投影光Ｌｐが投射され、反射スクリーン１００に映像が映しだされる。
【００３３】
このような、観察面１００ａに対して斜めに入射した投影光Ｌｐは、図７に示すように、凹部１１内に形成された投影光反射面１２に入射する。投影光反射面１２の一部には反射膜１６が形成されており、投影光Ｌｐは反射スクリーン１００の観察側に反射光Ｌｒが反射される。なお、投影光Ｌｐは凹部１１の縁に遮られて、投影光反射面１２の全面には投影光Ｌｐは入射しない。
【００３４】
一方、反射スクリーン１００の観察面には、投影光Ｌｐのほかに反射スクリーン１００の上方から外光Ｌｏが入射する。観察面に入射した外光Ｌｏは、凹部１１の外光吸収面１３に入射する。そして、凹部１１の外光吸収面１３に到達した外光Ｌｏは外光吸収面１３に吸収される。なお、外光は凹部１１の縁に遮られて、投影光反射面１２に入射することはない。
【００３５】
以上のように、反射スクリーン１００の形成される単位形状部としての凹部１１は、半球面の一部を有し投影光を反射する投影光反射面１２と、投影光反射面１２につながり半球面の仮想面１４よりも内側に形成され外光を吸収する外光吸収面１３とを備えている。
このように外光吸収面１３を投影光反射面１２よりも小さく形成することで、投影光反射面１２の大きさを維持しつつ、従来の平面形状を円形とした構造に較べて、多くの単位形状部としての凹部１１を反射スクリーン１００に配置することができる。
このことから、本実施形形態によれば反射スクリーン１００の白輝度を向上させコントラストの高い画像を映し出す反射スクリーン１００を得ることができる。
（変形例）
【００３６】
次に、反射スクリーンに形成される凹部の形状と配列の変形例について説明する。
図８、図９は反射スクリーンに形成される凹部の形状と配列を示す平面図である。
図８に示すように、スクリーン基板１０には凹部３１が複数形成され、それぞれが互いに接して配置されている。凹部の配列は、横に一列に並んだ凹部３１に対して、その上下に並ぶ凹部３１がそれぞれ半球面の半径分ずれた配列である。
凹部３１は、半球面の約半分の面積を有し投影光を反射する投影光反射面３２と、この半球面の仮想面１４よりも内側に外光を吸収する外光吸収面３３を備えている。
投影光反射面３２は球の１／４の面が形成され、球の１／４の面が進行して半球面となったときの仮想面１４よりも内側、つまり球の中心Ｑに近づいた場所に外光吸収面３３が形成されている。外光吸収面３３は、３つの頂点３５ａ，３５ｂ，３５ｃを持つ曲面が連なったように形成されている。そして、頂点３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、ほぼ同じ高さの位置に形成されている。
【００３７】
また、図９に示すようにスクリーン基板１０には凹部４１が複数形成され、それぞれが互いに接して配置されている。凹部の配列は、横に一列に並んだ凹部４１に対して、その上下に並ぶ凹部４１がそれぞれ半球面の半径分ずれて配置されている。
凹部４１は、半球面の約半分の面積を有し投影光を反射する投影光反射面４２と、この半球面の仮想面１４よりも内側に外光を吸収する外光吸収面４３を備えている。
投影光反射面４２は球の１／４の面が形成され、球の１／４の面が進行して半球面となったときの仮想面１４よりも内側、つまり球の中心Ｑに近づいた場所に外光吸収面４３が形成されている。外光吸収面４３は、３つの頂点４５ａ，４５ｂ，４５ｃを持つ曲面が連なったように形成されている。そして、中央の頂点４５ａは他の頂点４５ｂ，４５ｃより高い位置に形成されている。
【００３８】
図８、図９のように、外光吸収面３３，４３の形状および配列を変更することで、反射スクリーンに配置する凹部の密度を適宜変更することができる。なお、外光吸収面の中央の頂点の高さは、ガラス基板にて作成する元転写型に最初に加工する半球状の半球凹部により決まり、大きさを制御するのが容易である。
【００３９】
次に、凹部の外光吸収面の形状の変形例について説明する。
図１０は他の変形例における凹部の形状を示す断面図である。
凹部５１は、半球面の約半分の面積を有し投影光を反射する投影光反射面５２と、この半球面の仮想面１４よりも内側に外光を吸収する外光吸収面５３を備えている。
投影光反射面１２は球の中心であるＱからほぼ等距離にある面であり、球の１／４の面が形成されている。
【００４０】
そして、投影光反射面５２につながり、球の１／４の面が進行して半球面となったときの仮想面１４よりも内側、つまり球の中心Ｑに近づいた場所に外光吸収面５３が形成されている。この外光吸収面５３は図１０の断面図において３段の曲面に形成されている。
これは、実施形態の凹部をさらにもう１回エッチングを行って得られる形状である。例えば、図４（ｂ）において、Ｙ方向（図中の上方）から斜めに保護膜を蒸着して、その後等方エッチングすることで形成できる。
このような凹部５１の形状においても、実施形態と同様にコントラストの高い画像を映し出す反射スクリーンを得ることができる。
【００４１】
なお、上記の実施形態では、凹部内に投影光を反射する投影光反射面と、外光を吸収する外光吸収面を設けたが、凸部に投影光を反射する投影光反射面と、外光を吸収する外光吸収面を設ける構成としても、コントラストの高い画像を映し出す反射スクリーンが得られる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…スクリーン基板、１１…凹部、１２…投影光反射面、１３…外光吸収面、１４…半球面の仮想面、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…頂点、１６…反射膜、２０…型基板としてのガラス基板、２１…マスク、２２…開口部、２３…半球凹部、２４…保護膜、２５…凹部、２８…電鋳型、３１…凹部、３２…投影光反射面、３３…外光吸収面、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…頂点、４１…凹部、４２…投影光反射面、４３…外光吸収面、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…頂点、５１…凹部、５２…投影光反射面、５３…外光吸収面、１００…反射スクリーン、１００ａ…観察面、Ｌｏ…外光、Ｌｐ…投影光、Ｌｒ…反射光、Ｑ…球の中心、Ｐ…光源。
【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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