(57)【要約】【課題】本発明は、天井照明が点灯している明室環境下で、スクリーン上方からプロジェクターにより至近距離で投射した場合においても、広範囲に明るく高コントラストな表示が可能な投射用反射スクリーンを提供する。【解決手段】入射する光を屈折させる第１の面と、前記第１の面で屈折された光を全反射又は透過する第２の面と、前記第２の面で全反射した光を吸収又は透過する第３の面を備えた第１の光学素子と、前記第２の面を透過した光が入射する第４の面と、前記第４の面を透過した光を反射させる第５の面と、前記第５の面で反射した光をスクリーン前方に出射する第６の面を備えた第２の光学素子を構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を屈折させる第１の面と、前記第１の面で屈折された光を全反射又は透過する第２の面と、前記第２の面で全反射した光を吸収又は透過する第３の面とを備えた第１の光学素子と、
前記第２の面を透過した光が入射する第４の面と、前記第４の面を透過した光を反射させる第５の面と、前記第５の面で反射した光をスクリーン前方に出射する第６の面とを備えた第２の光学素子と、を有することを特徴とする反射スクリーン。
【請求項２】
前記第１の光学素子の屈折率より小さな屈折率を有する透明な媒質を、前記第２の面と前記第４の面の間に備えていることを特徴とする請求項１記載の反射スクリーン。
【請求項３】
前記第１の面の面積が前記第６の面の面積より大きいことを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の反射スクリーン。
【請求項４】
前記第３の面は、黒色の光吸収材を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の反射スクリーン。
【請求項５】
前記第５の面で反射した光の一部で前記第６の面に届かない光を前記第６の面に向けて反射させる第７の面を、前記第４の面と対向する位置に設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の反射スクリーン。
【請求項６】
前記第６の面は、表面に微細な凹凸形状を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の反射スクリーン。
【請求項７】
前記第５の面の表面に、高反射率特性を有する金属の反射材を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の反射スクリーン。
【請求項８】
前記第５の面は複数の面または曲面を有し、前記複数の面または曲面に入射した光をそれぞれ異なる方向に反射することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の反射スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターなどの画像表示装置から投射される映像光を反射させることにより映像を映し出すスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
明室環境でプロジェクターから投射される映像を映すとスクリーン表面で散乱された外光が観察者側に反射されコントラストが低い反射画像となり視認性が悪化するという課題がある。
そのような明室環境下において高いコントラストを得る方法としてさまざまな方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１のように、スクリーン表面に鋸歯形状の凹凸を設け、光を吸収させる面と光を反射する面を備え、光吸収面にてスクリーン上方から来る外光を吸収させコントラストを得る方法などがある。
また、特許文献２のように、光を反射させる層と光を吸収する単位プリズム形状を交互に配置し、スクリーン上方から来る外光を吸収させコントラストを得る方法などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３６９３号公報
【特許文献２】特開２００８−３９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、プロジェクターから投射する形態として、プロジェクター本体を床や机に置いてスクリーン下側から投射する方法と、プロジェクター本体を天井などに設置しスクリーン上側から投射する方法がある。一般的な明室環境を想定した場合、コントラストを低下させる原因になる外光の中で最も影響が強い光は天井照明である。
特許文献１や特許文献２の方式では前者の形態として提案されており、後者の形態では高いコントラストの映像は得られない。なぜなら、プロジェクター投射光と天井照明光ともにスクリーン上側からスクリーンに入射するため、天井照明光といっしょにプロジェクター投射光も吸収してしまうからである。
後者の形態で高いコントラストの映像を得るには、プロジェクター投射光のみ観察者へ反射させ、天井照明光およびその他の方向からくる外光を吸収させ観察者へ反射させない構造が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の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。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る反射スクリーンは、入射する光を屈折させる第１の面と、
前記第１の面で屈折された光を全反射又は透過する第２の面と、前記第２の面で全反射した光を吸収又は透過する第３の面とを備えた第１の光学素子と、
前記第２の面を透過した光が入射する第４の面と、前記第４の面を透過した光を反射させる第５の面と、前記第５の面で反射した光をスクリーン前方に出射する第６の面とを備えた第２の光学素子と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、スクリーンに入射する光が、第１の面に入射する光の入射角の角度差によって第２の面により透過または全反射され、第１面に入射する光の選択が可能となる。すなわち、プロジェクター投射光は第２の面を透過して第４の面から第２の光学素子に入射し、第５の面で反射されて第６の面から出射する。一方、外光は第２の面を全反射して第３の面で吸収されるか透過する。こうして、プロジェクター投射光を反射し、効率的に外光を吸収し、高いコントラストの画像を表示できる反射スクリーンを提供することが可能となる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の反射スクリーンにおいて、前記第１の光学素子の屈折率より小さな屈折率を有する透明な媒質を、前記第２の面と前記第４の面の間に備えていることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、第１の光学素子よりも透明媒質の屈折率が小さいため、第２の面に入射する光の角度により全反射または透過することとなり、これによって、プロジェクター投射光のみを透過させ観察者へ出射することが可能となる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の反射スクリーンにおいて、前記第１の面の面積が前記第６の面の面積より大きいことを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、プロジェクター投射光は第１の光学素子にある第１の面から入射し、第２の光学素子にある第６の面から出射する構造であり、第１の面の面積を第６の面の面積より大きく形成しているため、第６の面に入射する光の面積が少なくなることとなり、これによって、スクリーンから出射するプロジェクター投射光の輝度低下を抑えることが可能となる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の反射スクリーンにおいて、前記第３の面は、黒色の光吸収材を有していることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、第３の面に有している黒色の光吸収材は高い光吸収特性を有しているため、外光を効率よく吸収することとなり、これによって、観察者側に出射する外光を低減させることができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の反射スクリーンにおいて、前記第５の面で反射した光の一部で第６の面に届かない光を第６の面に向けて反射させる第７の面を、第４の面と対向する位置に設けたことを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、第５の面で反射した光が直接第６の面に入射しない光に対し、第６の面に入射するように第７の面で反射させることができるため、第５の面で反射した光を無駄なく第６の面から出射させることとなり、これによって、プロジェクター投射光を無駄なく観察側へ出射させることが可能となる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に記載の反射スクリーンにおいて、第６の面は、表面に微細な凹凸形状を有することを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、光が出射する第６の面の表面に微細な凹凸形状を形成してあるため、出射光は微細な凹凸による屈折角度の違いにより拡散しながら出射することとなり、これによって、観察者に対し広い範囲に画像を提供できることとなる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に記載の反射スクリーンにおいて、前記第５の面の表面に、高反射率特性を有する金属の反射材を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、第５の面の表面に高い反射率特性を有した金属反射材を備えているため、第４の面からの光を減衰させることなく第６の面に向けて反射できることとなり、これによって、プロジェクターの出射光の輝度低下を抑えることが可能となる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に記載の反射スクリーンにおいて、前記第５の面は複数の面または曲面を有し、前記複数の面または曲面に入射した光をそれぞれ異なる方向に反射することを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、第４の面からの光を第６の面に向けて反射させるために第５の面が多面形状となっており、第４の面からの光を全て第６の面に向けて反射できることとなり、これによって、プロジェクター投射光を無駄なく観察側へ出射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反射スクリーンとプロジェクター及び天井照明光の位置関係を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る反射スクリーンの構造を示す部分断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る反射スクリーンの構造内部における光線の反射の様子を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る反射スクリーンの第１の光学素子の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る反射スクリーンの第２の光学素子の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る反射スクリーンの第１の光学素子と第２の光学素子とを貼り合わせた様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
図１はスクリーンに対するプロジェクター本体と天井照明の配置関係を表した図ある。スクリーン１の上端４は、観察者に対して天井側とし、天井と対向する側をスクリーン１の下端５とする。プロジェクター２は、スクリーン１に対して天井方向かつスクリーン１から観察者側へＬ１の距離の位置に設置されている。天井照明３は、スクリーン１に対して天井方向かつスクリーン１から観察者側へＬ２の距離の位置に設置されている。プロジェクター２と天井照明３の観察者側へのスクリーンからの距離はＬ１＜Ｌ２とする。この配置状態において、上端４に入射するプロジェクター２の投射光Ｐ１の入射角度θＰ１と、天井照明３の照明光Ｇ１の入射角度θＧ１はθＰ１＞θＧ１という関係となる。また、下端５に入射するプロジェクター２の投射光Ｐ２の入射角度θＰ２と、天井照明３の照明光Ｇ２の入射角度θＧ２はθＰ２＞θＧ２という関係となる。
【００２５】
図２はスクリーン１の構造を示す部分断面図である。
光学素子６（第１の光学素子）は透明な樹脂などを材料とした三角形状をしており、観察者側に透明な面８（第１の面）、観察者の反対側に斜面９（第３の面）と斜面１０（第２の面）とで構成されている。斜面９の表面には、光を吸収する黒色の塗装がされている。斜面１０は、規定の角度以下で入射する光に対して全反射し、それ以上の角度の光に対しては透過するように傾斜している。この規定角は、プロジェクター投射光（入射角度θ１）を透過、天井照明光（入射角度θ２）を全反射する角度とする。
【００２６】
光学素子７（第２の光学素子）は透明な樹脂などを材料とした五角形形状をしており、観察者側に光を拡散透過する面１１（第６の面）と、観察者の反対側に傾斜面１２（第４の面）と傾斜面１４（第７の面）と、角度の異なる面からなる面１３（第５の面）とで構成されている。傾斜面１２は、斜面１０と同じ傾斜角度となっている。面１３の表面にアルミ蒸着などによる高反射率の特性を持った反射材が塗布されているとともに、傾斜面１２から来る光を面１１に効率よく反射するように異なる角度の２面を持つ。面を２面とすることにより、面１３で反射される光が光学素子７の中で迷光にならないようにするために本実施例は面１３を２面としたが、面の形成が可能の範囲でさらに多面化や曲面にしてもよい。傾斜面１４は、面１３で反射された光が直接面１１に届かず傾斜面１４側に反射される光に対して、面１１に届くように傾斜角度を与えている。面１１の表面には微細な凹凸を設けており、この凹凸により観察者側へ拡散させながら光を出射させることが可能になる。
【００２７】
光学素子６と光学素子７は、それぞれの光学素子の屈折率よりも小さい屈折率の特性を持った透明な材質からなる媒質１５をはさんで配置されている。本実施例では、この媒質を屈折率１．０の空気としているが、光学素子６と光学素子７の屈折率よりも０．２５以上小さい透明な材質のものがのぞましい。例えば、光学素子６と光学素子７は屈折率１．６の塩化ビニリデン樹脂とし、媒質１５は屈折率１．３５のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）などがよい。
【００２８】
プロジェクター投射光及び天井照明光が光学素子に入射したときの光学素子内の光線の様子を説明する。プロジェクター投射光１７は、光学素子６の面８、斜面１０、傾斜面１２を経て面１３で反射され面１１から観察者へ拡散出射される。一方、天井照明光１８は、面８から入った光が斜面１０で全反射され斜面９により吸収される。プロジェクター投射光１７が面８からでなく面１１に入射した場合、光学素子７内で迷光となり観察者側へ出射されず反射輝度低下の原因となるため、出来るだけ光学素子６の面８の面積を光学素子７の面１１の面積よりも大きくする。また、素子のサイズ（図２参照）は投射画質の劣化を防ぐために、投射画素ピッチ以下とする。
【００２９】
図３は、本実施形態において、シミュレーションによる光線の軌跡を表した図である。図３（ａ）は、スクリーン上端部に入射するプロジェクター投射光を想定した場合であり、５０度の角度で入射した光を観察者側へ拡散出射しているのが分かる。図３（ｂ）は、スクリーン下端部に入射するプロジェクター投射光を想定した場合であり、７０度の角度で入射した光を観察者側へ拡散出射しているのが分かる。図３（ｃ）は、スクリーン下端部に入射する天井照明光を想定した場合であり、４０度の角度で入射した光は観察者側へ出射されずに吸収されているのが分かる。４０度以下で入射する光を吸収するということは、例えばスクリーンと同じ高さにある部屋の窓からの光に対しても観測者側へ反射せず吸収できる。従って、明室環境下においても、外光の影響を受けにくい高いコントラストの反射スクリーンを提供できる。
【００３０】
図４、図５、図６は本実施形態である反射スクリーンの製造方法について説明した図である。図４は第１の光学素子の製造方法を図式化したものであり、塩化ビニリデン樹脂やポリスチレンなどの透明樹脂２０に熱と圧力により上型１９の形状を透明樹脂２０に転写し、透明樹脂形状２１を成型する。光吸収面にのみ光を吸収する黒色塗料を塗布するためにマスク２３により光吸収面以外の面を保護した状態でスプレー２２により黒色塗料を塗布し光吸収面２４を形成する。三角形状の頂点の平面２６にローラー２５などで接着剤を塗布する。
【００３１】
図５は第２の光学素子の製造方法を図式化したものであり、塩化ビニリデン樹脂やポリスチレンなどの透明樹脂２９にアルミなどの金属フィルム３０を貼り付けた薄いシートに熱と圧力により上型２８と下型３１の形状を透明樹脂に転写し、透明樹脂形状３２を成型する。また、上型２８にある面２７にブラスト処理などにより表面に微細な凹凸が形成された型を透明樹脂２９に転写することにより面３３に微細な凹凸形状を有した光拡散出射構造を形成する。
【００３２】
そして、図６のように、第１の光学素子３４と第２の光学素子３５の凹凸面がそれぞれ互い違いに重なるように２枚の透明樹脂シートを貼りあわせて反射スクリーンが出来上がる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、幾多の変更を加えることができる。たとえば、上記実施形態では、傾斜面１２は、斜面１０と同じ傾斜角度となっているが、傾斜角度を異ならせてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…反射スクリーン  ２…プロジェクター  ３…天井照明  ４…スクリーン上端部  ５…スクリーン下端部  ６…第１の光学素子  ７…第２の光学素子  ８、９、１０…第１の光学素子の面  １１、１２、１３、１４…第２の光学素子の面  １５…媒質  １７…プロジェクター投射光  １８…外光  １９…第１の光学素子用上金型  ２０…透明樹脂  ２１…成型後の樹脂  ２２…スプレー  ２３…マスク  ２４…光吸収材  ２５…ローラー  ２６…接着剤  ２８…第２の光学素子用上金型  ２９…透明樹脂  ３０…金属フィルム  ３１…第２の光学素子用下金型  ３２…成型後の樹脂  ３３…凹凸面。
【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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