(57)【要約】      （修正有）【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】観察者側から、投射機からの映像光を入射させ、スクリーンの反観察者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の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において、前記サーキュラー・フレネルレンズの頂角が一定でありその角度は１２１°以下で且つ、ライズ角は９０°以下であることを特徴とする反射型スクリーン。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者側から、投射機からの映像光を入射させ、スクリーンの反観察者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の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において、
前記サーキュラー・フレネルレンズの頂角が一定でありその角度は１２１°以下で且つ、ライズ角は９０°以下であることを特徴とす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を１２２μｍ以下にして、このレンズの高さを３０μｍ以下にした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を１．４０以上にして、前記サーキュラー・フレネルレンズの高さを３０μｍ以下にしたことを特徴とする請求項１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（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。
【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】
【０００６】
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】
【０００７】
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、観察者側から、投射機からの映像光を入射させ、スクリーンの反観察者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の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において、
前記サーキュラー・フレネルレンズの頂角が一定でありその角度は１２１°以下で且つ、ライズ角は９０°以下であることを特徴とする反射型スクリーンとしたものである。
【０００８】
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を１２２μｍ以下にして、このレンズの高さを３０μｍ以下にした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。
【０００９】
また請求項３の発明では、前記拡散基材の屈折率を１．４０以上にして、前記サーキュラー・フレネルレンズの高さを３０μｍ以下にした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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【００１１】
請求項２の発明は、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。
【００１２】
請求項３の発明は、拡散基材の屈折率を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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、観察者側から、投射機からの映像光を入射させ、スクリーンの反観察者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（以後、単に基材とも云う）、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（以後、単に反射層とも云う）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（以後、単にレンズとも云う）を形成しているものである。
【００１４】
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。図内矢印で示される映像光はスクリーン内部で入射角度が変わってくる。具体的には、投射機側は入射角度が大きく、投影機から遠い側に行くほど入射角度は小さくなる。ある一定の入射角Θ１で投影される映像光はスクリーン表面で屈折しΘ２の角度でスクリーン内に進入する。Θ２は、以下の数式１で表されるスネルの法則を適応することで求めることができる。
【００１５】
ｎ１・ｓｉｎΘ１＝ｎ２・ｓｉｎΘ２・・・（数式１）
ここでｎ１は空気の屈折率であるので１である。Θ１は入射角であり、ｎ２は拡散基材の屈折率であり共に既知の数値であるので、Θ２を導くことができる。
【００１６】
その後映像光は金属反射層を設けたフレネル面で全反射した後、観察者へ届く。映像光は同質中で反射する為、反射前後の角度は同一のΘ３となる。映像光の射出角はスクリーン表面と垂直であることが好ましい為、９０°となる。
【００１７】
また、頂角は金型作製の時間やコスト短縮の為に一定にすることが好ましく、既知の数値となる。これらからフレネル角が導かれ、レンズ断面を三角形と考えることでライズ角も決まってくる。入射角Θ１を知ることで、上記考えに基づきレンズの設計を行うことが可能となる。
【００１８】
また、ここでは説明を簡略化するため、基材とレンズの材質を同質のもので説明を行っている。基材とレンズの材質が異なる場合は、これら界面で再度スネルの法則（数式１）を適応させることで設計を行うことが可能である。
【００１９】
本発明の反射型スクリーンにおいて、映像光がロスしてしまう状態を例示する模式断面図を、図２に示す。頂角の値を大きく設定した場合、本来入射される映像光はフレネル面で全反射した後観察者へ届く。しかし設計によっては例示したように映像光の一部がライズ面で反射してしまうことがあり、ロスとなってしまう。
【００２０】
以下に、図３〜８に示す本発明の実施例１〜６を比較することで、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
また具体的に実施例１と実施例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。
【００２３】
更に頂角を小さくし、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°以下にする頂角を設定することが望ましい。
【００２４】
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。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。
【００２５】
ところで、金型作製、並びにそれを用いてのレンズ成形は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。金型の作製並びにレンズの成形を容易にする為にはレンズの高さを３０μｍ以下にすることで量産性に適したものが得られる。
【００２６】
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から実施例５の１２２μｍにすることで、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。
【００２７】
使用する拡散基材の屈折率を大きくすることでも、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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の反射型スクリーンの模式断面模式図。
【図２】本発明の反射型スクリーンにおいて、映像光がロスしてしまう状態を例示する模式断面図。
【図３】実施例１を示す図。
【図４】実施例２を示す図。
【図５】実施例３を示す図。
【図６】実施例４を示す図。
【図７】実施例５を示す図。
【図８】実施例６を示す図。
【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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