(57)【要約】【課題】投影機からの映像光のロスを低減し、高輝度で作製の容易な反射型スクリーンを提供する。【解決手段】  透明基板と光拡散層からなる、屈折率が１．４０以上で代表される拡散基材、光学的な中心がスクリーンより投射機側へずれている、例えばピッチが１２２μｍ以下で、高さが３０μｍ以下のサーキュラー・フレネルレンズ、金属反射層からなり、前記光拡散層が透明層部と光拡散層部とが一体となってヘイズ値が７０％以上の層が１層以上積層されている反射型スクリーンを提供する。さらに、観察者面にさらに反射防止膜層を付与したことを特徴とする反射型スクリーンとしてもよく、さらに光吸収層を付与してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と光拡散層からなる拡散基材、光学的な中心がスクリーンより投射機側へずれているサーキュラー・フレネルレンズ、金属反射層からなり、前記光拡散層が透明層部と光拡散層部とが一体となってヘイズ値が７０％以上の層が１層以上積層されている反射型スクリーン。
【請求項２】
前記サーキュラー・フレネルレンズのピッチが１２２μｍ以下で、高さが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の反射型スクリーン。
【請求項３】
前記拡散基材の屈折率が１．４０以上で、前記サーキュラー・フレネルレンズの高さが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の反射型スクリーン。
【請求項４】
請求項１ないし３何れか記載の反射型スクリーンの観察者面にさらに反射防止膜層を付与したことを特徴とする反射型スクリーン。
【請求項５】
請求項１ないし４何れか記載の反射型スクリーンにさらに光吸収層を付与したことを特徴とする反射型スクリーン。
【請求項６】
前記光拡散層の半値視野角が２０度以上である事を特徴とする請求項１ないし５何れか記載の反射型スクリーン。
【請求項７】
前記サーキュラー・フレネルレンズのライズ角が各輪帯部において８５度以上である事を特徴とする請求項１ないし６何れか記載の反射型スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の投影機器に対して、被投影側に配置され、反射（結像）される映像光を観察する映写用スクリーンである反射型スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
会議や映写会などにおいて、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）や、１６ｍｍや８ｍｍフィルムを用いる映写機などの機器が用いられていると共に、近年では、投影機本体の小型化や価格の低下などに伴って、ホームシアターなどの家庭用途の需要が増加してきており、投影システムが一般家庭で用いられることが多くなってきている。
【０００３】
この場合、投影システムは家庭のリビングスペースなどに設置されることが多いが、このような場所は通常、外光や照明光などの環境光が入りやすい。このため、家庭用途の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能なものが望まれている。
【０００４】
これらの投影機器に対して被投影側に配置されるスクリーンとしては、各種タイプのものがあり、用途に応じて選択されて使用されている。このうち、スクリーンを放物面状に湾曲させない平板状であっても、周辺輝度の低下の小さい、かつ投影装置からの投射光の方向が限定されても、スクリーンを傾けるなどの必要のない反射型スクリーンとして、反射して視覚される映像光の指向性を制御するため、フレネルレンズ面を反射面とするタイプの反射型スクリーンに係る提案が公知である（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１記載の発明は、投影装置から投射された映像を映し出す反射型スクリーンであって、前記投影装置からの投射光を反射する反射面を有し、前記反射面は、前記投影装置からの投射光を互いに平行させて一定の方向に反射させるように形成されている。しかし、特許文献１には、詳細な構成の記載はされていない。
【０００６】
特許文献等は以下の通り。
【特許文献１】特開２００５−１３４４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる背景技術に鑑みてなされたもので、投影機からの映像光のロスを低減し、高輝度で作製の容易な反射型スクリーンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、透明基板と光拡散層からなる拡散基材、光学的な中心がスクリーンより投射機側へずれているサーキュラー・フレネルレンズ、金属反射層からなり、前記光拡散層が略透明層部と光拡散層部とが一体となってヘイズ値が７０％以上の層が１層以上積層されている反射型スクリーンとしたものである。
【０００９】
また請求項２の発明では、前記サーキュラー・フレネルレンズのピッチが１２２μｍ以下で、高さが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の反射型スクリーンとしたものである。
【００１０】
また請求項３の発明では、前記拡散基材の屈折率が１．４０以上で、前記サーキュラー・フレネルレンズの高さが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の反射型スクリーンとしたものである。
【００１１】
また請求項４の発明では、請求項１ないし３何れか記載の反射型スクリーンの観察者面側にさらに反射防止膜層を付与したことを特徴とする反射型スクリーンとしたものである。
【００１２】
また請求項５の発明では、請求項１ないし４何れか記載の反射型スクリーンにさらに光吸収層を付与したことを特徴とする反射型スクリーンとしたものである。
【００１３】
また請求項６の発明では、前記光拡散層の半値視野角が２０度以上である事を特徴とする請求項１ないし５何れか記載の反射型スクリーンとしたものである。
【００１４】
また請求項７の発明では、前記サーキュラー・フレネルレンズのライズ角が各輪帯部において８５度以上である事を特徴とする請求項１ないし６何れか記載の反射型スクリーンとしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明は、頂角を一定にすることで金型に使用する治具を交換する手間が省けるため、量産性や品質を高めることができる。また、頂角を１２１°以下に制限し、且つライズ角は９０°以下に制限したため、映像光のロスを考慮した高輝度で作製可能な反射型スクリーンに適したレンズ設計ができる。従って、請求項１の発明は、投影機からの映像光のロスを低減し、高輝度で作製の容易な反射型スクリーンを提供できるという効果がある。
【００１６】
請求項２の発明は、サーキュラー・フレネルレンズのピッチを１２２μｍ以下に制限して、このレンズの高さを３０μｍ以下にするので、さらに量産性に優れた反射型スクリーンを提供できるという効果がある。
【００１７】
請求項３の発明は、光拡散層の屈折率を１．４０以上にして、レンズの高さを３０μｍ以下にするので、設計にゆとりを持たせることを可能にするという効果がある。
【００１８】
請求項４の発明は、前記反射型スクリーンの観察者面に反射防止膜層を付与したことを特徴とし、外光の影響を低減することが可能である。
【００１９】
請求項５の発明は、前記反射型スクリーンに光吸収層を付与したことを特徴とし、明室内でもコントラストの高い映像を作り出す事が可能となる。
【００２０】
請求項６の発明は、前記光拡散層において半値視野角が２０度以上である事を特徴とし、高輝度、高視野角の反射型スクリーンを実現できる。
【００２１】
請求項７の発明は、前記サーキュラー・フレネルレンズのライズ角が各輪帯部において８５度以上である事を特徴とすることで、外光を低減し、高コントラストの高い映像を作り出す事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、投射機側とは反対側の観察者側から、投射機からの映像光を入射させ、スクリーンの投射機側に設けられた反射素面で映像光を反射させることで観察者に映像光を供給する役目を果たす反射型スクリーンであって、少なくとも拡散機能を有している拡散基
材、入射光を観察者側へ略平行光とするはたらきを有する金属反射層を設けられた光学的な中心がスクリーンより投射機側へずれているサーキュラー・フレネルレンズを形成しているものである。
【００２３】
本発明の反射型スクリーンの模式断面模式図を、図１に示す。この反射型スクリーンは、透明基板０、光拡散層１１、光拡散層１１内の透明層部１、光拡散層部２、およびサーキュラー・フレネルレンズ３、金属反射層４からなり、プロジェクターから入射した光線が、はじめに透明基板０を通過し、その後光拡散層部１１で１次拡散した後に、サーキュラー・フレネルレンズ３内を通過し、サーキュラー・フレネル半径毎に異なるレンズ面に付随する金属反射層４にて反射し、その後光拡散層部１１で２次拡散した後に透明基板０を通過する。
【００２４】
この場合の透明とは、完全に透明という意味ではなく、反射型スクリーンとして必要な程度の透明性が保てればよく、添加物や材料の特性上完全に透明である必要はない。
【００２５】
その際、サーキュラー・フレネル半径毎に異なるレンズ面に付随する金属反射層４にて反射した光線は光拡散層部にて散乱した後、光線の最大ピークが、サーキュラー・フレネルレンズ光軸方向に略平行に射出し、観察者に届く仕組みとなっている。
【００２６】
図２や図３には前記光拡散層部１１が複数ある場合について示しており、この際もサーキュラー・フレネル半径毎に異なるレンズ面に付随する金属反射層４にて反射した光線は、各光拡散層部にて散乱を繰り返した後、光線の最大ピーク付近はサーキュラー・フレネルレンズ光軸方向に略平行に射出し、観察者に届く仕組みとなっている。
【００２７】
図４には外光の影響を低減するために、例えば透明基板０に付随した反射防止膜層５を付与する事によって、外光の影響を低減し、ハイコントラストなスクリーンを実現しる事が可能となる。
【００２８】
図５には光吸収層６を配置する事によって、外光の吸収量及びプロジェクターからの光線の量を調整する事が可能となり、コントラストの調整に役立てる事が可能となる。
【００２９】
以下、本発明の実施例を示す事で本発明の最良の実施形態を説明する。
【００３０】
表１に本発明の光拡散層部のヘイズ値と積層枚数の変化における、半値視野角の実施例１を示す。ヘイズ値、積層枚数が増えれば増えるほど、半値視野角が上昇することがわかる。しかし、Ｈｚ６５％以下の半値視野角を見てみると、積層枚数を上げても、Ｈｚ値の上昇がさほど見られないことがわかる。逆にＨｚ７０％以上であると、Ｈｚ値を上げることによって、かなりの半値視野角上昇が見られることが解かる。これにより、効率の良い拡散値はＨｚ７０％以上である事がわかる。
【００３１】
金型を作製するにあたり頂角を一定にすることで、使用する治具を交換する手間が省ける為、量産性や品質を高めることが出来る。頂角は大きいほどサーキュラー・フレネルレンズの高さを低くすることが可能となる。実施例１では頂角を１２０°にすることで、入射角Θ１＝７０°の場合でレンズの高さを約１４．８μｍにしている。実施例２では頂角を１００°にすることで、入射角Θ１＝７０°の場合でサーキュラー・フレネルレンズの高さは約１７．３μｍとなり、実施例１と比較して２．５μｍ程高くなる。
【００３２】
また具体的に実施例１と表２の実施例２を比較した場合、頂角を１２０°から１００°にすることでロスがほとんどゼロとなる。
【００３３】
更に頂角を小さくし、表３の実施例３のように頂角を７０°にすると、入射角Θ１＝３０°と、入射角Θ１が小さい箇所でもロスがなくなる。しかし実施例３のようにライズ角が９０°を越えてしまうとサーキュラー・フレネルレンズを作製することが出来ない。その為、ライズ角を９０°以下、交差をみて、ライズ角は８５度以下にする頂角を設定することが望ましい。
【００３４】
そして、高輝度な反射型スクリーンを提供するためにはレンズ部分でのロスを少なくする事が好ましく、具体的にはロスを１０％以下にすることが望ましい。表４の実施例４は頂角を、１２１°にした場合の形態を示す。実施例１の１２０°から１°増えるだけで、入射角Θ１＝７０°の場合でロスが約１０％となってしまう。その為、頂角は１２１°を上限に設定することが望ましい。
【００３５】
ところで、金型作製、並びにそれを用いてのレンズ成形はサーキュラー・フレネルレンズの高さが低いほど作製が容易になる。反射型スクリーンにおいてサーキュラー・フレネルレンズの高さが高くなるのは入射角Θ１が大きい場合である。例えば実施例１において入射角Θ＝７０°の場合でのサーキュラー・フレネルレンズの高さは約１４．８μｍであるのに対し、入射角Θ１＝３０°の場合では約８．９μｍとなる。金型の作製並びにサーキュラー・フレネルレンズの成形を容易にする為にはサーキュラー・フレネルレンズの高さを３０μｍ以下にすることで量産性に適したものが得られる。
【００３６】
サーキュラー・フレネルレンズの高さを変えるには様々なファクターが考えられる。まずピッチを細かくすることで対応することができる。具体的に入射角Θ１＝７０°の場合でレンズピッチを実施例１の６０μｍから表５の実施例５の１２２μｍにすることで、サーキュラー・フレネルレンズの高さは約１４．８μｍが約３０μｍとなる。その為、実施例１及び５のように、頂角＝１２０°、拡散基材の屈折率ｎ２＝１．５３の設定ではピッチを１２２μｍ以下にすることが望ましい。
【００３７】
使用する拡散基材の屈折率を大きくすることでも、サーキュラー・フレネルレンズの高さを低くすることができる。例えば実施例５では、ピッチは１２２μｍであり、入射角Θ１＝７０°の場合でサーキュラー・フレネルレンズの高さは約３０μｍとなる。ここで実施例６のようにピッチを１２２μｍのままで、屈折率を１．５３から１．４０にするとサーキュラー・フレネルレンズの高さは約３１．８μｍとなってしまう。設計の幅を持たせる為にも屈折率は出来るだけ高いものが好ましく、１．４０以上あれば十分に設計にゆとりを持たせることが可能である。
【００３８】
表６に各半値視野角におけるスクリーン正面３０度から観察した際の観察者の評価を示す。観察者は１５人で行い、評価結果は３点とし、平均値の３点を○、２点を△、１点を×としている。評価は正面方向の明るさに対して、正面３０度から観察した場合のスクリーンの明るさが適切かどうかという視点で行った。この際、半値視野角値が２０度を境目にして、評価が異なっている。よって、半値視野角値は２０度を基準としてそれ以上であることが望ましいことが解かる。
【００３９】
表は以下の通り。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
【表２】
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【００４２】
【表３】
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【００４３】
【表４】
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【００４４】
【表５】
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【００４５】
【表６】
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【００４６】
【表７】
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【００４７】
【表８】
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【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の反射型スクリーンの模式断面模式図である。
【図２】本発明の光拡散層部が複数ある場合の反射型スクリーンの模式断面模式図である。
【図３】図２とは異なる本発明の光拡散層部が複数ある場合の反射型スクリーンの模式断面模式図である。
【図４】本発明の反射防止膜層５を付与した反射型スクリーンの模式断面模式図である。
【図５】本発明の光吸収層を設けた反射型スクリーンの模式断面模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
０    透明基板
１１  光拡散層
１    透明層部
２    光拡散層部
３    サーキュラー・フレネルレンズ
４    金属反射層
５    反射防止膜層
６    光吸収層
【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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