(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロレンズアレイによる拡散光制御であっても表面がフラットなスクリーンを提供する。【解決手段】表面ＢＭ‐内部ＤＬＣレンズスクリーンは、表面にブラックマスク（ＢＭ）５を有する１層の拡散フィルムからなるスクリーンであって、前記拡散フィルムの表面側が裏面側より屈折率が小さく、裏面側は、表面側との屈折率境界６をレンズ面とする屈折型内部レンズ（領域ａ）と全反射型内部レンズ（領域ｂ）とを有する内部拡散光制御レンズ（内部ＤＬＣレンズ）１の配列からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にブラックマスク（ＢＭ）を有する１層の拡散フィルムからなるスクリーンであって、前記拡散フィルムの表面側が裏面側より屈折率が小さく、裏面側は、表面側との屈折率境界をレンズ面とする屈折型内部レンズと全反射型内部レンズとを有する内部拡散光制御レンズ（内部ＤＬＣレンズ）の配列からなることを特徴とする表面ＢＭ‐内部ＤＬＣレンズスクリーン。
【請求項２】
請求項１において内部ＤＬＣレンズに代えてシリンドリカル内部ＤＬＣレンズとし、ＢＭに代えてストライプＢＭとしてなる拡散フィルムの２枚を用い、これら２枚をそれらのストライプＢＭの開口縞が互いに直交するように重ね合わせてなることを特徴とする表面ＢＭ‐直交シリンドリカル内部ＤＬＣレンズスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面ＢＭ‐内部ＤＬＣレンズスクリーンに関し、詳しくは、ＢＭ（Black Mask;ブラックマスク）を表面に有し、内部にＤＬＣ（Diffused Light Control;拡散光制御）レンズを有する表面ＢＭ‐内部ＤＬＣ（Inner DLC）レンズスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクションスクリーンの１種に、屈折率の相異なる層がフィルム面内方向に交互に並んだ内部構造をもつ拡散フィルム（以下、Ｄ‐フィルムという）を用いたものがある（特許文献１）。これによれば、入射角に依存しないトップハット的拡散特性が得られ、フレネルレンズやレンティキュラレンズを用いないから迷光やモアレの発生がなく、内部に微粒子を含まないからミー散乱による解像度の低下もない。
【特許文献１】再公表特許ＷＯ２００４/０３４１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、Ｄ‐フィルムを用いたスクリーンにおいて、拡散角度領域を拡大（広視野角化）するためには、拡散特性の異なる複数のＤ‐フィルムを積層し、例えば１０層程度の多層積層構造として用いる必要があり、それによる解像度の低下や後方散乱の増大（明所コントラストの低下）が避け難いという短所がある。また、多層積層によるコスト高の憂いもある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討し、１層で十分な拡散角度領域制御が可能な拡散フィルムに想到し、本発明をなした。すなわち、本発明は、次のとおりである。
（１）  表面にブラックマスク（ＢＭ）を有する１層の拡散フィルムからなるスクリーンであって、前記拡散フィルムの表面側が裏面側より屈折率が小さく、裏面側は、表面側との屈折率境界をレンズ面とする屈折型内部レンズと全反射型内部レンズとを有する内部拡散光制御レンズ（内部ＤＬＣレンズ）の配列からなることを特徴とする表面ＢＭ‐内部ＤＬＣレンズスクリーン。
【０００５】
（２）  前項（１）において内部ＤＬＣレンズに代えてシリンドリカル内部ＤＬＣレンズとし、ＢＭに代えてストライプＢＭとしてなる拡散フィルムの２枚を用い、これら２枚をそれらのストライプＢＭの開口縞が互いに直交するように重ね合わせてなることを特徴とする表面ＢＭ‐直交シリンドリカル内部ＤＬＣレンズスクリーン。
なお、以下の記述において単に「フィルム」とあるのは、前項（１）に記載の「拡散フィルム」を指す。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、マイクロレンズアレイによる拡散光制御であるのに表面がフラットなスクリーンが実現する。このスクリーンは次の長所を有する。
(1)表面にＡＲコートやＢＭを容易に設置可。
(2)他フィルム貼付や自積層しても空気界面ができない（多重反射なし）。
(3)表面形状による後方散乱なし。
(4)一層フィルムでも十分な拡散角度制御。
(1)＋(2)＋(3)⇒明所・超高コントラスト、(2)＋(4)⇒高解像度・広視野角が達成できる。
【０００７】
フィルム内部に屈折率の異なる境界面のマイクロレンズアレイがあり、屈折型、全反射型内部ＤＬＣレンズが機能分離と横方向配置により広視野角制御と高解像度を実現する。加えてスクリーン表面がほとんどＢＭであるため、明所・高コントラストを実現できる。
シンチレーションに対して従来のマイクロレンズスクリーンは大きな問題を持っているが、本発明の表面ＢＭスクリーンの場合、光のぎらつきのパターンが見る方向によって変化しても、ＢＭのピンホール（点状開口）内であり、目の分解能以下のサイズである場合、このシンチレーションは問題にならない可能性がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明では、低角度拡散は屈折型内部レンズ、高角度拡散は全反射型内部レンズにより制御する。光の方向を変える能力は、全反射型内部レンズは屈折型内部レンズの２倍であり、これらを合成したハイブリッド内部レンズにより、光の方向をフィルム内部で大きく変え、大角度拡散を一層で実現する。この機能分離した内部レンズをフィルム奥行方向に積層するのではなく、横方向に配置し、ＤＬＣを行う。
【０００９】
この横方向配置の内部ＤＬＣレンズにより、フィルム内部の屈折率境界面での屈折率差が小さなΔｎ（ゼオノア1.6、アクリル1.5の場合、0.1程度）であるのに、一層拡散フィルムによる±78°まで（さらには±90°まで）の拡散角制御が可能である。
また、本発明第１項において内部ＤＬＣレンズをシリンドリカル内部ＤＬＣレンズに変え、ＢＭをストライプＢＭに変えて、縦横いずれか一方向の拡散のみ制御可能としたものを作り、それらの２枚を直交積層（ストライプＢＭの開口縞が互いに直交するように積層）してスクリーンを構成すると、このスクリーン（表面ＢＭ‐直交シリンドリカル内部ＤＬＣレンズスクリーンという）でも同様に縦横両方向のＤＬＣが可能であり、しかも、本発明第１項の内部レンズの中央部のスポット的凹みが、本発明第２項のシリンドリカル内部レンズでは直線溝状凹みとなるから、切削バイトで直線的に切削加工でき、製造が容易となる。
【００１０】
本発明スクリーンを用いてリアプロシステムを構成する場合、本発明スクリーンの背面（フィルム面の光入射側；裏面）にフレネルレンズ等の光偏向素子を配置するとよい。さらに、超薄型リアプロシステムを構成するには、本発明スクリーンの背面に、本発明者らが特願２００７−１８５７３２で提案したところの、大角度入射光をスクリーン法線方向に偏向させ、しかも該偏向した光のデューティ比を大きくすることができる、「リアプロジェクションスクリーン用光拡大偏向素子」を配置するのが最も好ましい。
【００１１】
以下、本発明に係る種々の型の表面ＢＭ‐内部ＤＬＣレンズを用いたスクリーンについて、実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１２】
（第１例）
図１は本発明スクリーンの第１例を示す断面模式図である。フィルム裏面側の屈折率ｎ１の媒体１（例：ゼオノア、ｎ１＝1.6）とフィルム表面側の屈折率ｎ２の媒体２（例：アクリル、ｎ２＝1.5）とが屈折率境界６で区分されている。屈折率境界６は、屈折型レンズと全反射型レンズとからなる内部ＤＬＣレンズ（屈折率ｎ１の媒体と同じ符号を付す）１の横方向配列体のレンズ面からなる。内部ＤＬＣレンズ１は中央部（領域ａ）に屈折型のもの、両側部（領域ｂ）に全反射型のものを用いている（Type１）。なお、アクリル２の表面にはＡＲコート４が配置され、その上面にＢＭ５が配置されている。ＢＭ５の上方は空気３である。
【００１３】
ｎ１＝1.6(ゼオノア）とｎ２＝1.5(アクリル）の場合、全反射角は約70°である。よって、屈折型（領域ａ）では、フィルム内部で屈折により±20°までの制御が可能であり、空気３中へ出ると±30°までの拡散角度領域制御が可能である。
一方、全反射型（領域ｂ）では、フィルム内部でΔｎがわずか0.1なのに40°も光線方向を変えることができる（屈折型内部ＤＬＣレンズの２倍のレンズパワーである）。もっとも、ゼオノア１からアクリル２へ出射する垂直面７で拡散力が低下（縮小）し（図６（ｃ）参照）、フィルム内部で±35.2°以内の拡散力となるが、それでも空気３中へ出射すると±60°まで光は広がる。
【００１４】
中央部屈折型内部ＤＬＣレンズの集光点と両側部全反射型内部ＤＬＣレンズの集光点は独立設計可能なため、フィルム表面に一致させると高い集光率が実現し、高いＢＭ比率とすることができて、明所・超高コントラストが実現する。
（第２例）
前述のように、第１例ではType１の両側部全反射型内部ＤＬＣレンズで全反射によってフィルム内部で40°も光の方向を変えられるのに、ゼオノア１からアクリル２へ（ｎ１からｎ２の媒体へ）出射する垂直面７で拡散力が低下する。この拡散力の低下をなくすために、第２例ではｎ１からｎ２の媒体への出射面で屈折がない（光の方向が変わらない）レンズ構造設計をしたType２の内部ＤＬＣレンズを用い、空気中で±78°以内の拡散角度領域の制御を可能にする。
【００１５】
図２は本発明スクリーンの第２例を示す断面模式図である。Type２の内部ＤＬＣレンズは、中央部屈折型内部ＤＬＣレンズ（領域ａ）、両側部内側全反射型ＤＬＣレンズ（領域ｂ）、両側部外側全反射型ＤＬＣレンズ（領域ｃ）、の３領域に分かれている。
領域ｃの全反射面（屈折率境界６の領域ｃ内面分）は２次曲面でその焦点Ｆの位置は、領域ａの中央部屈折型球面内部ＤＬＣレンズの球の中心に設計してあるため、領域ｃの光は、全反射２次曲面で反射して焦点Ｆに集光した後、中央部屈折型球面内部ＤＬＣレンズのｎ１とｎ２の界面で光の方向を変えることなく（図６（ｂ）参照）スクリーン出射平面に達する。
【００１６】
領域ｃの全反射型内部ＤＬＣレンズはｎ１＝1.6（ゼオノア)、ｎ２＝1.5（アクリル）の場合、フィルム内部で最大40°まで光の方向を連続的に変えられる。この光が、フィルム内部のｎ１とｎ２の屈折率界面で方向を変えることなく、スクリーン出射平面（ｎ２＝1.5(アクリル）、ｎ３＝1.0(空気））に達する。
すなわち、スクリーン出射平面入射角は最大で40°まで制御可能であり、ｎ２＝1.5(アクリル）、ｎ３＝1.0(空気）より、±78°以内の拡散角制御が可能である。
【００１７】
このように、領域ｃの両側部外側全反射型内部ＤＬＣレンズは±78°までの大角度拡散を制御できるが、小角度拡散制御は内部ＤＬＣレンズ両端の溝の深さが深くなるため不向きである。そこで、
・中央部屈折型内部ＤＬＣレンズ(領域Ａ)が0°〜±30°までの拡散制御
・両側部内側全反射型内部ＤＬＣレンズ（領域ｂ）が±30°〜±60°までの拡散制御
・両側部外側全反射型内部ＤＬＣレンズ（領域ｃ）が±60°〜±78°までの拡散制御
と機能分離した内部ＤＬＣレンズを横方向に配置し、領域ｂが領域ａとｃの間を継ぐ役割を果たしている。なお、Type２の領域ａとｃの内部ＤＬＣレンズはType１と似た構造である。Type２の中央部屈折型内部ＤＬＣレンズ（領域ａ）はType１同様、領域ａの光を集光・拡散する働きをする。さらに、この機能に加え、領域ｃの全反射型内部ＤＬＣレンズからの反射光を、光の方向を変えることなく、フィルム内部のｎ１＝1.6（ゼオノア）とｎ２＝1.5（アクリル）の屈折率境界面の通過光となす機能を有する。
【００１８】
次に、ＢＭ比率について述べる。Type２ではType１とは異なり、全ての光が１点に集光する設計になっていない。領域ａとｂは同一点に集光するが領域ｃの集光点はそれとは異なる点（フィルム内部）である。しかし、この内部ＤＬＣレンズの光の射出部は中央部屈折型内部ＤＬＣレンズの開口部のみであるため、この開口部の比率を１：１（図２の例）に設計しても、２次元集光であるため、開口部は25％であり、現行リアプロの７：３（70％）以上のＢＭ比率（75％）が得られる。
（第３例）
前述のように、Type１の内部ＤＬＣレンズによれば高いＢＭ比率で±60°までの拡散角制御が可能である。また、Type２の内部ＤＬＣレンズによれば±78°までの拡散角制御が可能であるが、ＢＭ比率が低下する。そこで、ＢＭ比率を低下させずに広視野角化を実現しうるType３を案出した。
【００１９】
これを用いた本発明スクリーンの第３例を図３に示す。Type３では、屈折型内部ＤＬＣレンズ（領域ａ０、ａ１、ａ２）と全反射型内部ＤＬＣレンズ（領域ｂ０、ｂ１、ｂ２）の機能分離したレンズが横方向に配置される。１つのＢＭ開口部に、開口部真下の屈折型内部ＤＬＣレンズ（例えば領域ａ１）による集光と、左側全反射型内部ＤＬＣレンズ左面（例えば領域ａ１の左第２隣の領域ｂ１内のレンズ面）で全反射した集光と、右側全反射型内部ＤＬＣレンズ右面（例えば領域ａ１の右第２隣の領域ｂ１内のレンズ面）で全反射した集光とが到達する。
【００２０】
Type１と似た機能で拡散するが、全反射型内部ＤＬＣレンズ１のｎ１からｎ２の媒体へ光が通過する時、Type１の垂直面７（図１参照）ではなくレンズ面（例えば領域ａ１の左隣の領域ｂ０内または右隣の領域ｂ１内のレンズ面）を通過するため、拡散力の低下が少ない。それゆえ高いＢＭ比率で±66.7°以内の拡散角制御が可能である。
（第４例）
図４は、本発明スクリーンの第４例を示しており、これは、第２例（図２）において、内部ＤＬＣレンズをType２に代えてType４としたものである。このType４は、Type２において中央部屈折型内部ＤＬＣレンズ（領域ａ）に用いるレンズを凸型球面レンズから凹型球面レンズに変更したものである。拡散角制御機能はType２と同様である（図６（ｂ）参照）。
（第５例）
前述のType１〜４には総じて、レンズ形状に垂直面７があり、鋭角部も多いことから、加工上、型（成形用金型）が抜けにくい等の製作困難性が懸念される。そこで、レンズ形状に垂直面がなく、鋭角部も少ないType５の内部ＤＬＣレンズを案出した。
【００２１】
図５は、Type５の内部ＤＬＣレンズを用いた本発明スクリーンの第５例を示す断面模式図である。
このType５は、Type１（図１参照）において中央部屈折型内部ＤＬＣレンズ（領域ａ）を中央から左右半分に割り、左右反転させて垂直面７を消去した構造を有する。
Type５内の両側部全反射型内部ＤＬＣレンズ（領域ａ,ｄ）は、Type１内のそれ（図１の領域ｂ）と同じ構造・機能を有する。これのレンズ面形状は回転放物面の部分形状であり、ｎ１＝1.6（ゼオノア）、ｎ２＝1.5（アクリル）の屈折率境界面６で全反射により光の方向をフィルム内部で40°まで変える働きをする。
【００２２】
Type５内の中央部屈折型内部ＤＬＣレンズ（領域ｂ,ｃ）は、Type１内のそれを中央で２分割して左右反転した構造なので、領域ｂの左端（点Ａ）と領域ｃの右端は、微係数が０（すなわち平面）であり、点Ａへは領域ａで全反射し最も大きく光の方向を変えた光（方向を40°変えた光）が入射する。スクリーン表面が平面であるため、ｎ２＝1.5のアクリル媒体は平板同様ｎ３＝1.0（空気）の媒体中の拡散角に影響を及ぼさず、Type２の最大拡散角±78°以上の最大拡散角±90°が実現する。この拡散力増大メカニズムを図６（ａ）に示す。同図中のθＣはアクリルの対空気界面における全反射の臨界角である。なお、Type２，４の拡散力保持メカニズムを図６（ｂ）に、Type１の拡散力縮小メカニズムを図６（ｃ）に示した。
【００２３】
また、図５に戻るが、領域ａ，ｄからの低角度光線も、中央部屈折型内部ＤＬＣレンズによってさらに低角度側へ屈折するため、Type５においては、Type２に存在するような、拡散角を中継する形状を必要とせず、簡単な形状でよい。領域ｂ，ｃの光はType１同様、±30°以内の拡散光となる。
次に、ＢＭ比率について述べる。Type５はType１〜４と異なり、１つの内部ＤＬＣレンズに対し、２つのＢＭ開口部をもつ。Type２，４のような±78°の広視野角タイプでは、中央部屈折型内部ＤＬＣレンズがＢＭ開口とされるのに対し、Type５では、±90°の超広視野角タイプであるにもかかわらず、中央部屈折型内部ＤＬＣレンズ１の上方にＢＭ５を設置可能なため、Type２，４よりもさらに高いＢＭ比率が実現するのである。
（第６例）
図７は、本発明スクリーンの第６例を示す立体模式図である。これは、本発明第２項の直交シリンドリカル内部ＤＬＣレンズスクリーンの１例であり、縦方向拡散用シリンドリカル内部ＤＬＣレンズフィルム20と横方向拡散用シリンドリカル内部ＤＬＣレンズフィルム30とを積層した構造を有する。縦方向拡散用シリンドリカル内部ＤＬＣレンズフィルム20と横方向拡散用シリンドリカル内部ＤＬＣレンズフィルム30とはいずれも、本発明第１項において内部ＤＬＣレンズ１に代えてシリンドリカル内部ＤＬＣレンズ1Cとし、かつＢＭ５に代えてストライプＢＭ5Sとしたものである。そして、それらの２枚をストライプＢＭ5Sの開口縞８が互いに直交するように重ね合わせる（すなわち直交積層する）ことで本発明第２項の直交シリンドリカル内部ＤＬＣレンズスクリーンを構成できる。重ね合わせた２枚のうちのいずれか一方を縦方向拡散用とすれば他方は自動的に横方向拡散用となる。
【００２４】
このスクリーンでも本発明第１項のスクリーンと同様、縦横方向のＤＬＣが可能である。しかも、シリンドリカル内部ＤＬＣレンズ1Cでは中央部の凹みが直線溝状になるから、切削バイトで直線的に切削加工でき、製造が容易となる。
なお、この第６例は、第1例（Type１）のスクリーンを基にしてType１の内部ＤＬＣレンズをシリンドリカル化（かつＢＭをストライプ化）し、これを直交積層して構成されているから、第１例と同じ拡散力をもつ。第２例（Type２）〜第５例（Type５）のスクリーンを基にして同様に直交シリンドリカル内部ＤＬＣレンズスクリーン構成した場合は、それぞれ基にしたスクリーンと同じ拡散力をもつものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明スクリーンの第１例を示す断面模式図である（Type１の内部ＤＬＣレンズを使用）。
【図２】本発明スクリーンの第２例を示す断面模式図である（Type２の内部ＤＬＣレンズを使用）。
【図３】本発明スクリーンの第３例を示す断面模式図である（Type３の内部ＤＬＣレンズを使用）。
【図４】本発明スクリーンの第４例を示す断面模式図である（Type４の内部ＤＬＣレンズを使用）。
【図５】本発明スクリーンの第５例を示す断面模式図である（Type５の内部ＤＬＣレンズを使用）。
【図６】Type５の拡散力増大のメカニズム（ａ）、Type２，４の拡散力保持メカニズム（ｂ）、Type１の拡散力縮小メカニズムを示す説明図である。
【図７】本発明スクリーンの第６例（本発明第２項の直交シリンドリカル内部ＤＬＣスクリーンの１例）を示す立体模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  内部ＤＬＣレンズ（屈折率ｎ１の媒体、例：ゼオノア、ｎ１＝1.6）
1C  シリンドリカル内部ＤＬＣレンズ（屈折率ｎ１の媒体、例：ゼオノア、ｎ１＝1.6）
２  屈折率ｎ２の媒体（例：アクリル、ｎ２＝1.5）
３  空気（屈折率ｎ３＝1.0）
４  ＡＲコート（反射防止膜）
５  ＢＭ（ブラックマスク、開口は点状開口）
5S  ストライプＢＭ（開口は縞状開口）
６  屈折率境界（屈折率境界面）
７  垂直面
８  開口縞
20  横方向拡散用シリンドリカル内部ＤＬＣレンズフィルム
30  縦方向拡散用シリンドリカル内部ＤＬＣレンズフィルム
【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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