(57)【要約】【課題】単純な構成でプロジェクターの光を有効活用でき、スクリーン上の輝度分布を均一にするスクリーン、光学膜及び光学膜の製造方法を提供する。【解決手段】画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、入射角０度の入射光による散乱角度に対する輝度分布で表される拡散特性が、スクリーン中央部から周辺部に離れるにしたがって、前記輝度分布のピーク位置がスクリーン中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように変化する拡散層を備える。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、
入射角０度の入射光による散乱角度に対する輝度分布で表される拡散特性が、スクリーン中央部から周辺部に離れるにしたがって、前記輝度分布のピーク位置がスクリーン中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように変化する拡散層を備えたことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記拡散層は、表面に画像光を散乱させる複数の凸部または凹部を有し、該凸部または凹部のスクリーン中央部に向いた傾斜面の勾配が、スクリーン中央部から周辺部に離れるにしたがって大きくなることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項３】
前記凸部または凹部の大きさ及びその間隔が画素よりも小さいことを特徴とする請求項２記載のスクリーン。
【請求項４】
画像光を反射する反射層を備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項５】
前記反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性又は高吸収特性を有することを特徴とする請求項４記載のスクリーン。
【請求項６】
前記反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した多層膜からなることを特徴とする請求項５記載のスクリーン。
【請求項７】
前記反射層を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする請求項５記載のスクリーン。
【請求項８】
画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する選択吸収層を備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項９】
前記選択吸収層が、前記特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対して高吸収特性を有し、前記所定の波長領域以外の光に対して高透過特性を有する選択吸収色素を含有することを特徴とする請求項８記載のスクリーン。
【請求項１０】
前記選択吸収層を透過した光を反射する反射層を備えたことを特徴とする請求項８記載のスクリーン。
【請求項１１】
前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項５または８記載のスクリーン。
【請求項１２】
入射角０度の入射光による散乱角度に対する輝度分布で表される拡散特性が、中央部から周辺部に離れるにしたがって、前記輝度分布のピーク位置が中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように変化する拡散層を備えたことを特徴とする光学膜。
【請求項１３】
前記拡散層が、表面に複数の凸部または凹部を有し、該凸部または凹部の中央部に向いた傾斜面の勾配が、中央部から周辺部に離れるにしたがって大きくなることを特徴とする請求項１２記載の光学膜。
【請求項１４】
基板上に透明樹脂層を成膜する工程と、
成膜された透明樹脂層に型押しにより、入射角０度の入射光による散乱角度に対する輝度分布で表される拡散特性の輝度ピーク位置が、中央部から周辺部に離れるにしたがって中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように、複数の凸部または凹部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする光学膜の製造方法。
【請求項１５】
前記凸部または凹部の形状が、中央部から周辺部に離れるにしたがって、中央部に向いた傾斜面の勾配が大きくなるように変化していることを特徴とする請求項１４記載の光学膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン、光学膜及び光学膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、会議等において発言者が資料を提示する方法としてオーバヘッドプロジェクターやスライドプロジェクターが広く用いられている。また、一般家庭においても液晶を用いたビデオプロジェクターや動画フィルムプロジェクターが普及しつつある。これらのプロジェクターの映写方法は光源から出力された光を、例えば透過形の液晶パネル等によって光変調して画像光を形成し、この画像光をレンズ等の光学系を通して出射してスクリーン上に映写するものである。
【０００３】
例えば、スクリーン上にカラー画像を形成することができるプロジェクター装置は、光源から出射された光線を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に分離して所定の光路に収束させる照明光学系と、この照明光学系によって分離されたＲＧＢ各色の光束をそれぞれ光変調する液晶パネル（ライトバルブ）と、液晶パネルにより光変調されたＲＧＢ各色の光束を合成する光合成部とを備え、光合成部により合成したカラー画像を投射レンズによりスクリーンに拡大投影するようになっている。
【０００４】
また、最近では光源として狭帯域三原色光源を使用し、液晶パネルの代わりにグレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ：Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ）を用いてＲＧＢ各色の光束を空間変調するタイプのプロジェクター装置も開発されている。
【０００５】
上述したプロジェクター装置においては、投影像を見るためにプロジェクター用スクリーンが用いられる。このプロジェクター用スクリーンには大別して、スクリーンの表側から投影光を照射して当該投影光のスクリーンでの反射光を見るフロントプロジェクター用スクリーンと、スクリーンの裏側から投影光を照射してスクリーンを透過した光をスクリーンの表側から見るリアプロジェクター用スクリーンとがある。いずれの方式のスクリーンにおいても視認性の良好な広視野角のスクリーンであることが要求される。
【０００６】
そのため、いずれの方式においても一般にスクリーン表面に光を散乱させる拡散層が設けられているが、拡散層の拡散特性はスクリーン中央部でも周辺部でも同じとなっている。ここで、拡散特性とはフロントプロジェクター用スクリーンを例にとると図１８（ａ）に示すように、スクリーン９１上のある部分Ｏにスクリーン面の法線方向（０°の方向）から光を入射させた場合の散乱する反射光Ｄ９１の散乱角度成分ごとの輝度を表す特性のことである。ここでは、横軸にスクリーン面の法線方向（スクリーンの正面方向）を０°とした反射光の散乱角度、縦軸に輝度の大きさをとって拡散特性を表す。例えば、従来のフロントプロジェクター用スクリーンの拡散特性は、スクリーン上のどの部分においても図１８（ｂ）に示すように反射光の最大輝度の角度が０°となっている。また、この拡散特性はリアプロジェクター用スクリーンの場合にも同様に表すことができる。
【０００７】
従来のフロントプロジェクター用スクリーンではスクリーンの拡散特性がスクリーン全面において均一であったため、スクリーンゲインを上げると、図１９に示すようにスクリーン９１の中央部９１ｂと周辺部９１ａ、９１ｃとの輝度の差が大きくなり、スクリーン中央部９１ｂは明るく見えるが、周辺部９１ａ、９１ｃは暗い映像となっていた。すなわち、スクリーン中央部９１ｂへのプロジェクター光の入射角が０°であるため、その反射光のうち、最も光量の多い部分Ｒ９１ｂが視聴者９６側に返ってくるのに対して、スクリーン周辺部９１ａ、９１ｂではプロジェクター光の入射角が０°ではなく、反射光の最も光量の多い部分はスクリーンの外側に向かって反射され、正面の視聴者９６側には光量の少ない部分Ｒ９１ａ、Ｒ９１ｃしか反射しないためである。
この傾向は、リアプロジェクター用スクリーンにおいても同様であり、図２０に示すように中央部９２ｂは明るく見えるが、周辺部９２ａ、９２ｃは暗い映像となっていた。
【０００８】
上記スクリーンの輝度差の問題に関して種々検討されており、例えばフロントプロジェクター用スクリーンの反射層の表面凹凸をスクリーン中央部から周辺部に向かって漸増させることによって反射光が散乱する程度をスクリーンの中央部から周辺部に向かって漸増させ、スクリーン上の輝度差を改善するスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、この他に２面直交合わせ鏡群から構成されるスクリーンにおいて、各合わせ鏡の傾斜角を調整することによって画面内で均一な輝度分布が得られるスクリーンが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−１４２６９９号公報（段落［００１６］〜［００３６］、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１６２７１０号公報（段落［００１０］〜［００１１］、図８）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記フロントプロジェクター用スクリーンのうち、反射層の表面凹凸を調整したスクリーンでは輝度分布は改善されるが、周辺部の反射光の最も強い角度成分は依然視聴者に対して外側方向を向いており、視聴に寄与しない反射光が多く、プロジェクターの光を有効に使えないことから全体の輝度を向上させることが困難であった。
【００１２】
また、上記フロントプロジェクター用スクリーンのうち、合わせ鏡の傾斜角を調整したスクリーンでは水平方向の輝度分布の均一化は図れるが、スクリーンの構造上、上下方向の輝度分布の均一化はできなかった。
【００１３】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、単純な構成でプロジェクターの光を有効活用でき、スクリーン上の輝度分布を均一にする光学膜、スクリーン及び光学膜の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために提供する請求項１の発明に係るスクリーンは、画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、入射角０度の入射光による散乱角度に対する輝度分布で表される拡散特性が、スクリーンの中央部から周辺部に離れるにしたがって、前記輝度分布のピーク位置がスクリーン中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように変化する拡散層を備えたことを特徴とする。
【００１５】
これにより、スクリーン表面のすべての部分においてスクリーンから放射される散乱光の輝度の高い部分をスクリーン正面の視聴者に向けることができ、プロジェクターの光を有効活用しながらスクリーン上の輝度分布を均一にすることが可能となる。
また、輝度の低いプロジェクターを用いてもコントラストの高い鮮明な映像を見ることができる。あるいは、平均的な輝度のプロジェクターを用いても明るい部屋で鮮明な映像を見ることも可能となる。
なお、拡散特性における輝度分布のピーク位置の調整の仕方として、スクリーン中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように連続的に変化させるとよい。あるいは、スクリーンを縦横均等に分割して区分し、それぞれの区分ごとに、同一の拡散特性をもつ拡散層からなるスクリーンパネルをはめ込み、区分間でスクリーンの中央部よりも周辺部の方がスクリーン中央部方向への散乱角度の高値側へのずれが大きい拡散特性となるように調整するようにしてもよい。このとき、区分の大きさは、区分間の輝度の違いが目立たない程度に充分小さいことが必要である。
【００１６】
前記課題を解決するために提供する請求項２の発明に係るスクリーンは、請求項１の発明において、前記拡散層は、表面に画像光を散乱させる複数の凸部または凹部を有し、該凸部または凹部のスクリーン中央部に向いた傾斜面の勾配が、スクリーン中央部から周辺部に離れるにしたがって大きくなることを特徴とする。
【００１７】
これにより、スクリーン表面の拡散特性の分布の調整が可能となり、該スクリーン表面上の位置に応じて散乱光の向きをコントロールすることができ、プロジェクターの光を有効活用しながらスクリーン上の輝度分布を均一にすることが可能となる。
【００１８】
前記課題を解決するために提供する請求項３の発明に係るスクリーンは、請求項２の発明において、前記凸部または凹部の大きさ及びその間隔が画素よりも小さいことを特徴とする。
これにより、輝度分布を均一にしながら、視認性の良好なスクリーンとすることが可能となる。
【００１９】
前記課題を解決するために提供する請求項４の発明に係るスクリーンは、請求項１の発明において、画像光を反射する反射層を備えたことを特徴とする。
【００２０】
これにより、プロジェクターの光を有効活用しながらスクリーン上の輝度分布を均一にすることが可能なフロントプロジェクター用スクリーンを得ることが可能となる。
なお、本発明においては、反射層上に拡散層を形成した構成でもよいし、拡散層上に反射層を形成した構成でもよい。
また、反射層には、層状に形成可能な反射膜であれば構成する材料の種類にはとくに制約はなく、蒸着により形成されるアルミニウム反射膜などが本発明において適用される。
【００２１】
前記課題を解決するために提供する請求項５の発明に係るスクリーンは、請求項４の発明において、前記反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性又は高吸収特性を有することを特徴とする。
【００２２】
これにより、例えばグレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ）を用いた回折格子型プロジェクターの光源からの光が投射された場合にスクリーン上の輝度分布の均一であり、かつコントラストが高く、外光の映り込みのない良好な映像が鑑賞可能なフロントプロジェクター用スクリーンを得ることが可能となる。
【００２３】
前記課題を解決するために提供する請求項６の発明に係るスクリーンは、請求項５の発明において、前記反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した多層膜からなることを特徴とする。
【００２４】
これにより、予め所定の光源を想定した反射層を設計することによって、その反射特性と透過特性とをコントロールすることができ、任意の波長領域の光に対応した高コントラストで、スクリーン上の輝度分布が均一な良好な映像が鑑賞可能となる。
【００２５】
前記課題を解決するために提供する請求項７の発明に係るスクリーンは、請求項５の発明において、前記反射層を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする。
これにより、スクリーン上の輝度分布を均一にしつつ、よりコントラストが高い良好な映像が鑑賞可能となる。
【００２６】
前記課題を解決するために提供する請求項８の発明に係るスクリーンは、請求項１の発明において、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高透過特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高吸収特性を有する選択吸収層を備えたことを特徴とする。
【００２７】
これにより、例えばグレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ）を用いた回折格子型プロジェクターの光源からの光が投射された場合にスクリーン上の輝度分布の均一であり、かつコントラストが高い良好な映像が鑑賞可能なリアプロジェクター用スクリーンを得ることが可能となる。
【００２８】
前記課題を解決するために提供する請求項９の発明に係るスクリーンは、請求項８の発明において、前記選択吸収層が、前記特定波長領域以外の所定の波長領域の光に対して高吸収特性を有し、前記所定の波長領域以外の光に対して高透過特性を有する選択吸収色素を含有することを特徴とする。
【００２９】
これにより、予め所定の光源を想定した選択吸収層を設計することによって、その吸収特性と透過特性をコントロールすることができ、任意の波長領域の光に対応した高コントラストで、スクリーン上の輝度分布が均一な良好な映像が鑑賞可能となる。
【００３０】
前記課題を解決するために提供する請求項１０の発明に係るスクリーンは、請求項９の発明において、前記選択吸収層を透過した光を反射する反射層を備えたことを特徴とする。
【００３１】
これにより、前記選択吸収層が光フィルターとして機能し、スクリーン上の輝度分布の均一であり、かつコントラストが高い良好な映像が鑑賞可能なフロントプロジェクター用スクリーンを得ることが可能となる。
【００３２】
前記課題を解決するために提供する請求項１１の発明に係るスクリーンは、請求項５または８の発明において、前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする。
【００３３】
これにより、ＲＧＢ光源に対してスクリーン上の輝度分布の均一であり、かつコントラストが高い良好な映像が鑑賞可能なフロントプロジェクター用スクリーンまたはリアフロントプロジェクター用スクリーンを得ることが可能となる。
【００３４】
前記課題を解決するために提供する請求項１２の発明に係る光学膜は、入射角０度の入射光による散乱角度に対する輝度分布で表される拡散特性が、中央部から周辺部に離れるにしたがって、前記輝度分布のピーク位置が中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように変化する拡散層を備えたことを特徴とする。
【００３５】
この光学膜をスクリーンに適用することにより、スクリーン表面のすべての部分において光学膜を放射される散乱光の輝度の高い部分をスクリーン表面から垂直方向に向けることができ、プロジェクターの光を有効活用しながらスクリーン上の輝度分布を均一にすることが可能となる。
ここで、光学膜の適用の仕方として、スクリーンを構成する光学薄膜上に直接当該光学膜を形成してもよいし、別途基板上に当該光学膜を形成したものを光学薄膜に貼り付けるようにしてもよい。
なお、拡散特性における輝度分布のピーク位置の調整の仕方として、中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように連続的に変化させるとよい。あるいは、光学膜を縦横均等に分割して区分し、それぞれの区分ごとに、同一の拡散特性をもつ拡散層とし、区分間でスクリーンの中央部よりも周辺部の方が中央部方向への散乱角度の高値側へのずれが大きい拡散特性となるように調整するようにしてもよい。
【００３６】
前記課題を解決するために提供する請求項１３の発明に係る光学膜は、請求項１２の発明において、前記拡散層が、表面に複数の凸部または凹部を有し、該凸部または凹部の中央部に向いた傾斜面の勾配が、中央部から周辺部に離れるにしたがって大きくなることを特徴とする。
【００３７】
これにより、光学膜表面の拡散特性の分布の調整が可能となり、該光学膜表面上の位置に応じて散乱光の向きをコントロールすることができ、この光学膜をスクリーンに適用することにより、プロジェクターの光を有効活用しながらスクリーン上の輝度分布を均一にすることが可能となる。
【００３８】
前記課題を解決するために提供する請求項１４の発明に係る光学膜の製造方法は、基板上に透明樹脂層を成膜する工程と、成膜された透明樹脂層に型押しにより、入射角０度の入射光による散乱角度に対する輝度分布で表される拡散特性の輝度ピーク位置が、中央部から周辺部に離れるにしたがって中央部方向への散乱角度の高値側にずれるように、複数の凸部または凹部を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００３９】
この製造方法により、拡散特性が調整された光学膜を容易に作製することが可能となる。
なお、使用する透明樹脂は使用する波長域の光を透過する性質のものであれば特に制約はない。また、その樹脂は熱硬化性のものでもよいし、熱可塑性のものでもよい。あるいは、ＵＶ硬化の樹脂であれば光学膜の作製が簡便であり好ましい。
【００４０】
前記課題を解決するために提供する請求項１５の発明に係る光学膜の製造方法は、請求項１４の発明において、前記凸部または凹部の形状が、中央部から周辺部に離れるにしたがって、中央部に向いた傾斜面の勾配が大きくなるように変化していることを特徴とする。
【００４１】
この製造方法により、光学膜表面の拡散特性の分布の調整が容易となり、該光学膜表面上の位置に応じて散乱光の向きをコントロールすることができ、この光学膜をスクリーンに適用することにより、プロジェクターの光を有効活用しながらスクリーン上の輝度分布を均一にすることが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンについて図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する構成は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の第１の実施の形態における構成を示す断面図である。図１に示すように、フロントプロジェクター用スクリーン１０は、スクリーン基板１１上に反射層１２と、拡散層１３とを備えた構成からなる。
【００４３】
スクリーン基板１１は、フロントプロジェクター用スクリーンの支持体となるものであり、スクリーンとしての強度を有するものであれば、種々の材料を用いることができるが、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）等のポリマーにより構成することができる。
【００４４】
反射層１２は、プロジェクターから投射される光を反射する機能を有するものであり、アルミニウム等の反射率の高い金属材料や光輝性顔料などの光を反射する材料を用いることができる。このような反射層１２は、スクリーン基板１１の表面に蒸着法や塗布法等により形成することができる。また、この他にも、金属薄膜や金属板、もしくは金属蒸着フィルムをスクリーン基板１１に貼着してもよい。また、スクリーン基板１１を反射性材料で構成してもよい。
【００４５】
拡散層１３は、反射層１２で反射された光を散乱して散乱光を得るものであり、光を透過する材料、例えば樹脂からなる。視聴者はこの散乱反射光を観察することで自然な画像を視認することができるようになる。
【００４６】
（拡散層）
以下に、本発明の根幹を成す光学膜である拡散層をさらに詳しく説明する。
図２はフロントプロジェクター用スクリーン１０の中央部の拡散層１３の構成を示す断面図である。
拡散層１３は、片面の表面が凹凸形状となっており、例えば、平坦層１３１の片面Ｇ上に複数の凸部１３２が形成された構成と見ることができる。この平坦層１３１と凸部１３２とはエポキシ樹脂などの同じ材料から構成されている。
【００４７】
この凸部１３２の形状は、例えば、図３（ａ）に示すように頂点Ｐを有する左右対象の山形の断面形状であり、凸部１３２の傾斜面の勾配はどの断面でみても同じ勾配である。これを基準勾配とする。また、図３（ｂ）に示すように上方から観察すると略円形である。すなわち、面Ｇにおける仮想切断面では凸部１３２の底面は円形となり、頂点Ｐから降ろされる垂線はその底面の中心Ｃを通る。
フロントプロジェクター用スクリーン１０の中央部では、上記形状の凸部１３２が一定ピッチで形成されている。
【００４８】
本発明は、上記凸部の形状を基準として、フロントプロジェクター用スクリーン１０上の前記凸部の配置に応じてその凸部の形状、すなわち凸部を形成する傾斜面の勾配を調整し、スクリーン位置ごとの拡散層の拡散特性を調整することによってスクリーン全体としての輝度分布を均一にすることに特徴がある。
その一例として、図４のフロントプロジェクター用スクリーン１０上の凸部の配置と凸部の円形底面上の頂点の位置との関係において説明する。
スクリーン１０の中央部ｂにおいては、図３に示した通り、円形底面の中心に頂点Ｐｂが位置し、凸部の配置がスクリーン１０の周辺部方向にずれるに従って円形底面上の頂点の位置を底面中心から当該周辺部方向とは逆方向に円形底面の中心からずらすようにする。
【００４９】
例えば、図４における円形底面の横軸をＸ軸、縦軸をＹ軸としたＸ−Ｙ２次元座標とした場合、視聴者側から見てスクリーン１０の中央部ｂから左側の点ａに配置された凸部の頂点Ｐａは円形底面中心ＣからＸ軸上の右側（＋側）にずらして位置させる。その凸部における頂点をずらした様子を図５に示す。断面形状として左右非対称の山形となり、スクリーン１０の中央部ｂ側（山形右側）の傾斜面の勾配が大きくなっている。その傾斜面の勾配は、スクリーン１０の中央部ｂからの距離（中央部ｂから左側の点ａまでの距離）に比例させる。あるいは、頂点Ｐａの円形底面中心Ｃａからずれた距離ΔＬａをスクリーン１０の中央部ｂから左側の点ａにずれた距離に比例させるようにしてもよい。
また、視聴者側から見てスクリーン１０の中央部ｂから右側の点ｃの凸部については点ａの場合の逆の関係とする。すなわち、図６に示すように凸部１３２ｃの断面形状として左右非対称の山形とし、スクリーン１０の中央部ｂ側（山形左側）の傾斜面の勾配を大きくする。この場合の傾斜面の勾配は、スクリーン１０の中央部ｂからの距離（中央部ｂから右側の点ｃまでの距離）に比例させる。
【００５０】
以上のように、スクリーン１０の中央部ｂから離れて配置された凸部はすべて、その凸部の傾斜面のうち、中央部ｂに面している傾斜面の勾配を基準勾配よりも大とし、その勾配をスクリーン１０の中央部ｂからずれた距離に比例させるようにする。
例えば、凸部の配置が視聴者側から見てスクリーン１０の中央部ｂから上方にずれると円形底面上の頂点の位置を底面中心から下方（Ｙ軸上の下側（−側））にずらして傾斜面の勾配を調整し、点ｄ、ｅとずれに比例させて、円形底面上の頂点の底面中心からずらす距離も大きくして、中央部ｂ側の傾斜面の勾配を大きくする。
また、円形底面上の頂点をずらす方向はＸ軸、Ｙ軸上に限らず、例えば凸部の配置が視聴者側から見てスクリーン１０の中央部ｂから右下の点ｆの場合には、スクリーン１０の左上方向に面する傾斜面の勾配を大きくする。
【００５１】
本発明に係る拡散層における表面形状は、凹凸面における傾斜面の勾配が上記のように調整されていれば、複数の凸部から構成されていてもよく、あるいは複数の凹部から構成されていてもよい。また、その傾斜面の勾配やカーブは拡散層を構成する材料の屈折率と目標とするスクリーン上の輝度分布とから設定するとよい。
また、凸部または凹部の大きさ、及びそのピッチは画素の大きさに比べて十分小さいことが必要であり、凸部または凹部のピッチ、すなわち凸部または凹部間の距離は１０μｍ程度とするとよい。
また、スクリーン上の凸部または凹部を規則的に配置すると散乱反射光同士の干渉によりモアレ像のような映像不良が発生することがあるため、その配置はランダムであることが好ましい。
【００５２】
以上のように、凸部の頂点の位置を調整した拡散層１３における反射光の拡散特性を図７に示す。ここでは、視聴者から見てスクリーン１０の左側に配置された凸部１３ａ、中央部に配置された凸部１３ｂ、右側に配置された凸部１３ｃそれぞれについての拡散特性を示している。
図７において、スクリーン１０の中央部に配置された凸部１３ｂの拡散特性は図１８（ｂ）で示した拡散特性と同様に散乱角度０°が最も輝度の高い曲線となっている。これに対して、スクリーン１０の左側に配置された凸部１３ａ、右側に配置された凸部１３ｃそれぞれの拡散特性は輝度のピークがスクリーン１０の中央部の方向の高値側にずれる特性を示す。
すなわち、本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンは、スクリーン全体の拡散特性について見た場合、スクリーンの上下左右すべての周辺部における拡散特性として反射光の輝度分布のピーク位置がスクリーン中央部の方向で高値側にずれるような特徴を有しており、スクリーン中央部から離れるほどその高値側へのずれが連続的に変化して大きくなる傾向を示す。
【００５３】
このような拡散特性を有するフロントプロジェクター用スクリーン１０を実際に使用した場合の反射光の様子を図８に示す。
光源７０からスクリーン１０へ光を投射すると、従来スクリーンの周辺部では散乱された反射光の大部分がスクリーン外側に向かっていたのに対して、本発明では上記拡散特性に応じてその散乱反射光の分布がスクリーン中央部側に傾けられる結果、スクリーン周辺部の散乱反射光の分布状態はスクリーン中央部と同様となる。すなわち、スクリーン左側１０ａ、中央部１０ｂ、右側１０ｃすべてについて、その反射光のうち、最も光量の多い部分Ｒ１０ａ、Ｒ１０ｂ、Ｒ１０ｃが視聴者８０側に返ってくるようになり、スクリーン全体の輝度分布が高いレベルで均一となる。
【００５４】
また、上記発明においては、凸部の傾斜面の勾配はスクリーン中央部から離れるに従って連続的に変化させる態様を示したが、この他に図９に示すようにスクリーン２０を縦横均等に分割してＡ１〜Ａ１２に区分して、それぞれの区分の中は凸部の形態を同じとし、区分ごとに凸部の傾斜面の勾配を調整するようにしてもよい。なお、区分間で拡散特性が急に変化すると輝度の違いが目立ち、モザイクの様に見えてしまうため、区分の大きさは、区分間の輝度の違いが目立たない程度に充分小さいことが必要である。
【００５５】
上記本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーン１０は、例えばつぎのようにして作製する。
【００５６】
スクリーン基板としてＰＥＴフィルムからなるスクリーン基板１１を用意し、当該スクリーン基板１１の一方の表面にアルミニウム層からなる反射層１２を形成する。反射層１２は、アルミニウム層の場合には真空蒸着法やスパッタリング法などにより形成する。
【００５７】
一方、ＰＥＴフィルムなど別の基板上にＵＶ硬化型エポキシ樹脂液を所定の厚みに塗布し、予め所定の凹凸形状を形成しておいたマスター型をその樹脂液層の上に置いて一定の圧力で型押した後、紫外線を照射してＵＶ樹脂液層を硬化させて拡散層１３となる光学膜を形成する。ここで、マスター型に形成される凹凸形状とは、上記実施形態で示した「スクリーン１０上の凸部の配置に応じて傾斜面の勾配が調整された凸部の形状」の鏡像となる形状である。
【００５８】
このようにして形成された拡散層１３をスクリーン基板１１の反射層１２が形成された面に貼り付けて本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーン１０とする。
【００５９】
つぎに、本発明の第２の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンを示す。
図１０は、本発明の第２の実施の形態における構成を示す断面図である。第２の実施の形態のスクリーン３０の構成は、図１に示した第１の実施の形態における構成のうち、反射層１２を選択反射層３２としたもので、選択反射層３２の上に拡散層３３が形成されている。また、スクリーン基板３１には、選択反射層３２を透過した光を吸収する吸収層が形成される。この吸収層は、基板表面に黒色塗料を塗布したり、基板中に黒色微粒子を含有させることによって形成される。
【００６０】
選択反射層３２は、プロジェクター光の波長領域、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色波長領域の光を反射し、三原色波長領域以外の波長領域の光を透過する特性を有する光学薄膜であり、例えば本出願人と同一の出願人により提案された光学多層膜（特願２００２−０７０５７２号等）が用いられる。この光学多層膜は高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層されてなり、図１１に示すように三原色波長領域のような特定波長領域の光を選択的に反射するように設計されている。
【００６１】
本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの製造に当たっては、第１の実施の形態で示した製造工程のうち、反射層を形成する工程に代えて上記選択反射層を蒸着やスパッタリング等の真空薄膜形成方法や、溶剤を用いた塗布方法等により成膜する。真空薄膜形成方法による場合には、例えば、ＡＣスパッタリング法により高屈折率層としてＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５等の高屈折率材料と、低屈折率層としてＳｉＯ２、ＭｇＦ２等の低屈折率材料とを交互に積層して形成する。またこのとき、使用される光の波長域に応じて各層の膜厚設計を行っておく。あるいは、塗布方法による場合には、高屈折率層及び低屈折率層として、例えば、屈折率の異なる熱硬化性樹脂を用いるようにする。
【００６２】
このスクリーン３０によって、例えば、グレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ）を用いた回折格子型プロジェクターのＲＧＢ光源からの光を投射した場合にスクリーン３０上で輝度分布の均一であり、かつコントラストが高く、外光の映り込みのない良好な映像が鑑賞できるようになる。なお、選択反射層３２を、特定の波長領域の光を反射し、その波長領域以外の波長領域の光を吸収する特性を有する光学薄膜としても同様の効果が得られる。
【００６３】
つぎに、本発明の第３の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンを示す。
図１２は、本発明の第３の実施の形態における構成を示す断面図である。第３の実施の形態のスクリーン４０の構成は、図１に示した第１の実施の形態における構成のうち、反射層１２と拡散層１３との配置を入れ替えて拡散層４３の上に反射層４２を形成したものである。このとき、スクリーン基板４１、拡散層４３、反射層４２それぞれを構成する材料、形態、特性は第１の実施の形態で示したものと同じである。
また、本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの製造方法も、第１の実施の形態で示した製造工程のうち、反射層を形成する工程と拡散層を形成する工程とを入れ替えただけでよい。
このスクリーン４０によって、反射層４２表面は拡散板４３の凹凸が反映された表面形状となり、その表面形状にしたがって反射光は散乱するためスクリーン４０上の輝度分布は改善される。
【００６４】
つぎに、本発明の第４の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンを示す。
図１３は、本発明の第４の実施の形態における構成を示す断面図である。第４の実施の形態のスクリーン５０の構成は、図１０に示した第２の実施の形態における構成のうち、選択反射層３２と拡散層３３との配置を入れ替えて拡散層５３の上に選択反射層５２を形成したものである。このとき、スクリーン基板５１、拡散層５３、選択反射層５２それぞれを構成する材料、形態、特性は第２の実施の形態で示したものと同じである。
また、本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの製造方法も、第２の実施の形態で示した製造工程のうち、選択反射層を形成する工程と拡散層を形成する工程とを入れ替えただけでよい。
このスクリーン５０によって、選択反射層５２表面は拡散板５３の凹凸が反映された表面形状となり、その表面形状にしたがって反射光は散乱するためスクリーン５０上の輝度分布は改善される。
【００６５】
次に、本発明の第５の実施の形態のリアプロジェクター用スクリーンについて図面を参照して以下に説明する。
図１４は、本発明の第５の実施の形態における構成を示す断面図である。図１４に示すように、リアプロジェクター用スクリーン１００は、スクリーン基板１０１上に拡散層１０３を備えた構成からなる。
【００６６】
スクリーン基板１０１は、リアプロジェクター用スクリーンの支持体となるものであり、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）等のポリマーにより構成することができる。
【００６７】
拡散層１０３は、平坦な層１０４とその平坦層１０４の片面上に形成された複数の凸部１０５とからなり、平坦層１０４と凸部１０５とは同じ材料から構成されている。また、選択吸収層１０２で透過された光を散乱して散乱光を得るものであり、光を透過する材料、例えばエポキシ樹脂からなる。視聴者はこの散乱反射光を観察することで自然な画像を視認することができるようになる。
【００６８】
この拡散層１０３における表面形状は、フロントプロジェクター用スクリーンにおける拡散層の表面形状と同様であり、凸部１０５により拡散層１０３の表面は凹凸形状をなすが、本発明はこの凸部１０５のリアプロジェクター用スクリーン１００上の配置に応じてその凸部１０５の形状を調整し、スクリーン位置ごとの拡散層の拡散特性を調整することによってスクリーン全体としての輝度分布を均一にするものである。
【００６９】
その凸部１０５の形状を調整する上での考え方は、上記フロントプロジェクター用スクリーンにおける拡散層の凸部の場合と同様であり、スクリーン１００の中央部においては、凸部の傾斜面の勾配が均一な基準勾配を有し、スクリーン１００の中央部から離れて配置された凸部はすべて、その凸部の傾斜面のうち、中央部に面している傾斜面の勾配を基準勾配よりも大とし、その勾配をスクリーン１００の中央部からずれた距離に比例させるようにする。
【００７０】
このように、凸部の傾斜面の勾配を調整した拡散層１０３を適用したリアプロジェクター用スクリーン１００は、スクリーン全体の拡散特性について見た場合、スクリーンの上下左右すべての周辺部における拡散特性として透過光の輝度のピークがスクリーン中央部の方向に傾くような特徴を有しており、スクリーン中央部から周辺部にずれるほどその傾きが連続的に変化して大きくなる傾向を示す。
【００７１】
このような拡散特性を有するリアプロジェクター用スクリーン１００を実際に使用した場合の反射光の様子を図１５に示す。
光源７００からスクリーン１００へ光を投射すると、従来スクリーンの周辺部では散乱された透過光の大部分がスクリーン外側に向かっていたのに対して、本発明では上記拡散特性に応じてその散乱反射光の分布がスクリーン中央部側に傾けられる結果、スクリーン周辺部の散乱反射光の分布状態はスクリーン中央部と同様となる。すなわち、スクリーン左側１００ａ、中央部１００ｂ、右側１００ｃすべてについて、その透過光のうち、最も光量の多い部分Ｔ１００ａ、Ｔ１００ｂ、Ｔ１００ｃが視聴者８００側に出射されるようになり、スクリーン全体の輝度分布が高いレベルで均一となる。
【００７２】
なお、上記発明においては、凸部の山形斜面の傾きはスクリーン中央部から周辺部にずれるに従って徐々に変化させる態様を示したが、この他にスクリーンを縦横均等に分割して区分し、それぞれの区分の中は凸部の形態を同じとし、区分ごとに凸部の山形斜面の傾きを調整するようにしてもよい。
【００７３】
上記本発明に係るリアプロジェクター用スクリーン１００は、例えば、ＰＥＴフィルムからなるスクリーン基板１０１の一方の表面に第１の実施の形態で述べたように、別途フィルム上に形成された拡散層１０３を貼り付けることによって作製される。
【００７４】
次に、本発明の第６の実施の形態のリアプロジェクター用スクリーンを示す。図１６は、本発明の第６の実施の形態における構成を示す断面図である。このスクリーン１１０は、図１４で示した第５の実施の形態の構成に対して、スクリーン基板１１１と拡散層１１３の間に選択吸収層１１２が付加されたもので、スクリーン基板１１１と拡散層１１３は、第５の実施の形態で示したものと同じである。
【００７５】
選択吸収層１１２は、三原色波長領域のような特定の波長領域の光を透過し、特定の波長領域を除く波長領域の光を吸収する特性を有する。例えば、図１７に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色波長領域の光を透過し、三原色波長領域以外の波長領域の光を吸収する特性を有するものであり、例えば、本出願人と同一の出願人により提案された光学膜（特願２００２−３３１９９３号）が用いられる。この光学膜は、特定波長領域以外のある波長領域で吸収特性を有し、それ以外の波長領域では透過特性を有する選択吸収色素を分散させてなるもので、樹脂バインダーを用いた塗布方法等により形成することができる。
【００７６】
上記本発明に係るリアプロジェクター用スクリーン１１０は、例えば、スクリーン基板１１１上に選択吸収層１１２を次のように形成することによって作製される。
すなわち、選択吸収層１１２は、特願２００２−３３１９９３号に記載されているような、例えば、４１０〜４３０ｎｍの波長領域に吸収ピークを有する三菱化学（株）製のダイアレジンＹｅｌｌｏｗ  Ｆと、４７０〜５３０ｎｍの波長領域に吸収ピークを有する三菱化学（株）製のダイアレジンＲｅｄ  Ｓと、５６０〜６２０ｎｍの波長領域に吸収ピークを有する特開２００２−２２８８２９号公報記載のスクアリリウム系色素と、８００ｎｍ以上の波長領域に高い吸収を示す特許第３３０８５４５号公報記載の色素を用いて、ＵＶ硬化型樹脂をバインダーとした塗料を調製し、スクリーン基板１１１となるＰＥＴフィルムの片面にスピンコート法により塗布して、紫外線を照射してＵＶ硬化型樹脂を硬化させて形成する。
【００７７】
ついで、上記選択吸収層１１２の上に、前述したように別途形成された拡散層１１３を貼り付けることによって、リアプロジェクター用スクリーン１１０が得られる。
【００７８】
なお、上記構成において、スクリーン基板１１１と選択吸収層１１２との間に反射層を設けることにより、フロントプロジェクター用スクリーンとすることもできる。
【００７９】
このスクリーン１１０によって、グレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ）を用いた回折格子型プロジェクターのＲＧＢ光源からの光を背面から投射した場合にスクリーン１１０上で輝度分布の均一であり、かつコントラストが高く、外光の映り込みのない良好な映像が鑑賞できるようになる。
【００８０】
【発明の効果】
上述したように、請求項１の発明のよれば、スクリーン上の拡散層の拡散特性をスクリーンの中央位置からの距離に応じて変化させることにより、プロジェクターからの光の入射角が異なるスクリーン表面のすべての部分においてスクリーンから放射される散乱光の輝度の高い部分をスクリーン正面の視聴者に向けることができ、プロジェクターの光を有効活用しながらスクリーン上の輝度分布を均一にすることができる。
請求項２、３の発明によれば、スクリーン周辺部に行くにしたがって凹凸のスクリーン中央に向いた傾斜面の勾配を大きくすることにより、プロジェクターからの光の入射角度が大きくなるスクリーン周辺部でのスクリーン外側に散乱する光を低減して正面に散乱する光を増加させることができ、プロジェクター光の入射角によるスクリーンの輝度ムラを改善することができる。
請求項４の発明によれば、反射層を備えることにより、輝度ムラのないフロントプロジェクター用スクリーンを得ることができる。
請求項５〜７の発明のよれば、プロジェクター光の波長領域の光を選択的に反射する反射層を設けることにより、外光の影響を低減することができ、明光下にて高コントラスト、高輝度の映像を輝度ムラもなく表示可能なフロントプロジェクター用スクリーンを得ることができる。
請求項８、９の発明によれば、プロジェクター光以外の波長領域の光を選択的に吸収する選択吸収層を設けることにより、外光の影響を低減することができ、明光下にて高コントラスト、高輝度の映像を輝度ムラもなく表示可能なリアプロジェクター用スクリーンを得ることができる。
請求項１０の発明によれば、選択吸収層を透過した光を反射する反射層を設けることにより、明光下にて高コントラスト、高輝度の映像を輝度ムラもなく表示可能なフロントプロジェクター用スクリーンを得ることができる。
請求項１２、１３の発明のよれば、中央位置からの距離に応じて拡散特性を変化させることにより、中央位置に面した一点から放射される光をどの位置においても正面により多く拡散させることができ、スクリーンの輝度ムラの改善等に有効な光学膜を得ることができる。
請求項１４、１５の発明によれば、中央位置からの距離に応じて拡散特性が変化するような凹凸面を型押しで形成することにより、中央位置に面した一点から放射される光をどの位置においても正面により多く散乱させることができ、スクリーンの輝度ムラの改善等に有効に用いられる光学膜を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンを構成する拡散層の断面図である。
【図３】本発明に係る拡散層の凸部分の形態を示す正面図及び側面図である。
【図４】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの第１の実施の形態における拡散層の凸部の円形底面上の位置とスクリーン上の配置との関係を示す概略図である。
【図５】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの第１の実施の形態におけるスクリーン左側に配置された拡散層の凸部の形状を示す断面図である。
【図６】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの第１の実施の形態におけるスクリーン右側に配置された拡散層の凸部の形状を示す断面図である。
【図７】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの第１の実施の形態における拡散層の凸部の形状と拡散特性の関係を示す概略図である。
【図８】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの第１の実施の形態における反射光の輝度分布を示す概略図である。
【図９】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンの第１の実施の形態におけるバリエーション構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係るフロントプロジェクター用スクリーンに適用される選択反射層の分光反射率特性を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態のフロントプロジェクター用スクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態のリアプロジェクター用スクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態のリアプロジェクター用スクリーンにおける透過光の輝度分布を示す概略図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態のリアプロジェクター用スクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図１７】本発明に係るリアプロジェクター用スクリーンに適用される選択透過層の分光透過率特性を示す図である。
【図１８】従来の拡散層における凸部の入射光に対する反射光の拡散状態と拡散特性とを示す概略図である。
【図１９】従来のフロントプロジェクター用スクリーンにおける反射光の輝度分布を示す概略図である。
【図２０】従来のリアプロジェクター用スクリーンにおける透過光の輝度分布を示す概略図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，９１…フロントプロジェクター用スクリーン、１１，３１，４１，５１，１０１，１１１…スクリーン基板、１２，４２…反射膜、１３，１３ａ〜１３ｃ，３３，４３，５３，１０３，１１３…拡散層、３２，５２…選択反射膜、７０，９５，９７，７００…プロジェクター、８０，９６，９８，８００…視聴者、９２，１００，１１０…リアプロジェクター用スクリーン、１１２…選択透過層、１０４，１３１…平坦層、１０５，１３２，１３２ａ〜１３２ｆ…凸部、Ｃａ〜Ｃｃ…底面中心、Ｇ…平坦層表面、Ｐａ〜Ｐｆ…頂点、Ｒ１０ａ〜Ｒ１０ｃ，Ｒ９１ａ〜Ｒ９１ｃ…反射光、Ｔ１００ａ〜Ｔ１００ｃ，Ｔ９２ａ〜Ｔ９２ｃ…透過光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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