スクリーン及び投射システム
【課題】適度に拡散された状態の画像光により良好な状態の画像を表示でき、比較的簡易に作製可能であり、巻き取り等の収納性が高く、筆記・消去を行うことが容易なスクリーン及び当該スクリーンを用いた投射システムを提供すること。
【解決手段】本体部分１が拡散特性を示す拡散構造１ｃを内在させ、かつ、入射光ＰＬに対応して光反射膜ＰＰを傾けた状態としているため、画像光を適度に拡散された状態とすることができる。また、スクリーン１０は、例えば本体部分１上に別途拡散層等の拡散作用を有する部材を取り付ける必要がなく、比較的簡易に作製可能であり、かつ、薄型化が比較的容易であるため巻き取り等の収納性が高いものにできる。さらに、本体部分１が拡散特性を内在させていることで、表側面１ａによって本体部分１の表面を構成することができ、スクリーン１０の表面において筆記・消去できる。
【解決手段】本体部分１が拡散特性を示す拡散構造１ｃを内在させ、かつ、入射光ＰＬに対応して光反射膜ＰＰを傾けた状態としているため、画像光を適度に拡散された状態とすることができる。また、スクリーン１０は、例えば本体部分１上に別途拡散層等の拡散作用を有する部材を取り付ける必要がなく、比較的簡易に作製可能であり、かつ、薄型化が比較的容易であるため巻き取り等の収納性が高いものにできる。さらに、本体部分１が拡散特性を内在させていることで、表側面１ａによって本体部分１の表面を構成することができ、スクリーン１０の表面において筆記・消去できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方のプロジェクター等の画像投射装置からの投射光を反射して投影画像を映し出すスクリーン及び当該スクリーンを用いた投射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等からの投射光を反射することで投影画像を映し出す反射スクリーンとして、明るい室内において良質な画像を得るために、フレネル形状部材を有し、当該フレネル形状部材のフレネル面側に光を等方拡散させる光拡散剤や拡散性を付与する凹凸表面を付与するものが知られている（特許文献１参照）。また、別のスクリーンとして、所定範囲内の角度領域から入射した光を散乱又は拡散透過させ、かつ、所定範囲外の角度領域から入射した光を直進透過させる光制御機能を有する特殊な構造の高分子膜からなる光制御層を備えるものが知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
このほか、異方性拡散フィルムとして、光の透過度と拡散度との双方に優れた特性を有するものが知られている（特許文献３及び非特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、上記特許文献１のスクリーンでは、フレネル形状部材と拡散剤を含む透明樹脂層と、透明フィルムとを有する構造となっており、特許文献２のスクリーンでは、光透過層と拡散層とを有する構造となっている。これらの場合、スクリーンの構造が複雑となり作製コストがかかるだけでなく、スクリーンが厚くなりやすいため、巻き取り等の収納性が悪くなる可能性がある。また、特許文献１では、最表面となる透明フィルムに凹凸構造を設けることで拡散の効果を得るものとしているが、この場合、例えばスクリーンの表面においてマーカー等で筆記・消去を行うことが困難となりスクリーンを書き込み用のボードとして兼用することができない可能性がある。なお、特許文献３及び非特許文献１は、照明器具等に用いる異方性拡散フィルムについての技術を開示するものであり、投影画像を映し出すスクリーンへの応用を前提としていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１１３４５号公報
【特許文献２】特開２００９−２７１２６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１７００７６号公報
【非特許文献１】月刊Polyfile２０１０年７月号：ＬＥＤ用拡散シートの展開
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、適度に拡散された状態の画像光により良好な状態の画像を表示でき、比較的簡易に作製可能であり、巻き取り等の収納性が高く、筆記・消去を行うことが容易なスクリーン及び当該スクリーンを用いた投射システムを提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るスクリーンは、（ａ１）画像投影における基準面に平行な方向のうち所定の異方性光拡散方向について他の方向よりも大きい拡散特性を示す拡散構造と、（ａ２）拡散構造に対して裏側の外形形状を形成し基準面に対して傾いた複数の傾斜面を含む凹凸形状部と、を有する（ａ）本体部分と、（ｂ）凹凸形状部の表面上に複数の傾斜面の分布に応じて部分的に形成され、拡散構造の表側から入射して本体部分を経た入射光を反射する複数の光反射面を有する光反射部と、を備える。
【０００８】
上記スクリーンでは、本体部分そのものが所望の拡散状態の画像光を形成するための拡散特性を示す拡散構造を内在させており、また、凹凸形状部の外形形状によって光反射部の複数の光反射面を入射光に対応して傾けた状態にすることで、適度に拡散された状態の画像光を適切な方向に反射して良好な状態の画像を表示させることができる。また、この場合、例えば本体部分に、別途拡散層等の拡散作用を有する部材を取り付ける必要がないため、本スクリーンは、比較的簡易に作製可能であり、かつ、薄型化が容易で巻き取り等の収納性が高いものとなる。さらに、本体部分が拡散特性を内部構造として有しているため、例えばスクリーン表面に拡散のための凹凸構造を設けるといった必要もない。従って、表面を平坦な構成とすることが可能であるため、スクリーン表面において筆記・消去を行う構成とすることが容易である。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、（ａ）凹凸形状部が、上記複数の傾斜面に相当する複数の第１面と、複数の第１面と異なる方向に傾いた複数の第２面とを有し、複数の第１面と複数の第２面とが交互に連ねて配列されることにより当該配列される方向について断面鋸歯状の面を有し、（ｂ）光反射部が、各第１面上に各光反射面を有する。この場合、複数の第１面において入射光を所望の方向に反射させるとともに、複数の第２面において不要な光の成分を適切に処理することが可能となる。
【００１０】
本発明の別の側面では、本体部分が、所定の異方性光拡散方向に対応して分散して配された所定形状の粒子を拡散構造として内部に有している。この場合、当該所定形状の粒子の分散等を所定の異方性光拡散方向に対応して適宜調整することで、所望の異方性拡散特性を有する本体部分にできる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、本体部分の裏側において、凹凸形状部上の外形面のうち少なくとも複数の光反射面間の露出部分を覆う光吸収膜をさらに備える。この場合、複数の光反射面間の露出部分に向かう不要な成分が観察者側に戻ることを抑制でき、コントラストの向上を図ることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、本体部分が、表側の最表面として基準面に平行な平坦面を有する。この場合、スクリーンの表面を凹凸のない平坦な状態にすることができるので、例えば、スクリーンの表面上においてマーカー等によって筆記・消去を行う構成としても、消去後スクリーンの表面上にマーカーのインク剤等が残留しにくくなる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、本体部分が、表側において付随的に設けられて最表面を形成する保護層をさらに備える。この場合、保護層によってスクリーンの表側を保護することができる。また、保護層に、例えば防眩性の材料を用いることで、光の不必要な反射を抑制できる。また、ホワイトボードのコーティング材を用いることで、スクリーン上でのマーカー等による書き込み及び消去をする場合に、マーカーの拭き取りをより行いやすい状態に保つことが可能となる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、本体部分が、シート状のフィルム部材である。この場合、本体部分の厚みが抑えられ、巻き取り等の収納性が高いものとなる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、所定の異方性光拡散方向が、本体部分の長手方向と一致する。この場合、スクリーンのうち、長手方向について、より広範囲に拡散させることができる。
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明に係る投射システムは、（ａ）上記いずれかに記載の
スクリーンと、（ｂ）投影画像となる入射光をスクリーン上に向けて投射する画像投射装置と、を備える。この投射システムは、上記いずれかのスクリーンに画像投射装置からの入射光を、適度に拡散された状態の画像光として反射することにより、良好な状態の投影画像を映し出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るスクリーン及び投射システムを示す図である。
【図２】スクリーンの正面図である。
【図３】スクリーンの動作の概要について説明するための図である。
【図４】スクリーンによる投射光の拡散について説明するための概念的な一部拡大図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、スクリーンによる外光の処理について説明するための一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るスクリーン及びスクリーンを含む投射システムについて説明する。
【００１９】
〔Ａ．投射システムの構造〕
図１に示すように、本実施形態の投射システム１００は、スクリーン１０と、プロジェクター５０とを備える。
【００２０】
プロジェクター５０は、室内の床面側に固定された状態でスクリーン１０に近接して設置されている。つまり、プロジェクター５０による投射は、下側からの近接投射すなわち＋Ｙ方向に偏った−Ｚ方向への極端な斜め投射となっている。
【００２１】
スクリーン１０は、図２に示すように、図中水平方向すなわちＸ方向を長手方向とし、垂直方向すなわちＹ方向を短手方向とする横長の長方形状を有する。スクリーン１０は、その正面側すなわち略＋Ｚ側に設置されたプロジェクター５０からの入射光ＰＬを、折り返すことによって正面側すなわち略＋Ｚ側に反射光として射出させる反射型スクリーンである。より具体的に説明すると、図１に示すように、まず、スクリーン１０の本体部分１は、表側すなわち＋Ｚ側の面として、表側面１ａを有する。また、本体部分１は、裏側すなわち−Ｚ側に、スクリーン１０の裏側の外形形状を形成する凹凸形状部１ｂを有する。入射光ＰＬは、スクリーン１０ののうち本体部分１の表側面１ａに向けて投射され、凹凸形状部１ｂ上に設けた微細構造によって反射されることで、略＋Ｚ側にいる観察者ＥＹに投影画像が提供される。つまり、表側面１ａは、ＸＹ面に平行な主面であり、プロジェクター５０から斜め上方に射出される入射光ＰＬを画像投影するにあたっての基準面となっている。また、凹凸形状部１ｂは、本体部分１の裏側すなわち−Ｚ側の面である凹凸形状面１ｂｂを有し、凹凸形状面１ｂｂ上に入射光ＰＬを反射させるための構造を有している。なお、表側面１ａや凹凸形状部１ｂの形状等については、図３を用いて後述する。
【００２２】
なお、図２に示すように、プロジェクター５０からの入射光ＰＬは、スクリーン１０の主面である表側面１ａの中央を通ってＹ方向に延びスクリーン１０を対称に２分する中心線である中心軸ＬＸを基準としてＸ方向について対称な状態で投射されている。また、スクリーン中心点Ｏは、表側面１ａ上の点であり、Ｙ方向に延びる中心軸ＬＸと、Ｘ方向に延びスクリーン１０を対称に２分する軸ＭＸとの交点である。また、図１に示すように、表側面１ａの法線方向（Ｚ方向）については、法線ＺＸにより示すものとし、入射光ＰＬの入射角βは、法線ＺＸに対する角度で規定される。
【００２３】
〔Ｂ．スクリーンの構造〕
以下、図２及び図３を参照して、スクリーン１０の構造の詳細について説明する。まず、図２等に示すように、スクリーン１０において、基板としての本体部分１は、横長の長方形状の外観を構成するシート状のフィルム部材である。また、既述のように、本体部分１は、表側にＸＹ面に平行な表側面１ａを有し、裏側に断面鋸歯状の凹凸形状部１ｂを有している。さらに、図３に示すように、本体部分１は、表側面１ａ上にこれを覆うように保護層２０を付随させた状態で有している。
【００２４】
また、スクリーン１０は、本体部分１のほかに、光反射部ＰＸと、光吸収膜ＢＲとを備えている。光反射部ＰＸは、本体部分１の裏面側すなわち凹凸形状部１ｂ上に形成される微細構造であり、複数の光反射膜ＰＰで構成されている。光吸収膜ＢＲは、裏面の露出する凹凸形状部１ｂ及び複数の光反射膜ＰＰを裏側すなわち−Ｚ側から覆っている。
【００２５】
ここで、本体部分１は、例えば粒子を分散させた構造を、拡散構造１ｃとして内部に有している。これにより、スクリーン１０は、基準面である表側面１ａに平行すなわちＸＹ面に平行な方向のうち本体部分１の長手方向すなわちスクリーン１０の長手方向と一致するＸ方向を異方性光拡散方向として、他の方向であるＹ方向よりも大きい拡散特性を示すものとなっている。つまり、本体部分１の内部構造である拡散構造１ｃは、異方性光拡散方向がＸ方向となるように分散して配された形状の粒子による屈折構造である。また、本体部分１において、当該粒子を用いた構造としていることにより、高い光線透過率と高い拡散性とを両立させることが可能となっている。拡散構造１ｃの屈折構造についてより具体的には、例えば上記非特許文献１に詳細が記載されたものの適用が可能である。具体的には、当該粒子の分布を適宜調整することで、（１）上記非特許文献１の図４に示される特定の立体角方向に強い異方拡散を示す異方性拡散タイプのものや、（２）図５に示される等方性拡散タイプと図４のタイプとの中間的な拡散作用を示す異方性拡散タイプのものによって、本体部分１の拡散構造１ｃを構成することが考えられる。また、上記非特許文献１の材料を使うことで、高い光線透過率と高い拡散性との両立が実現可能である。なお、本実施形態では、当該粒子を含む樹脂製の拡散構造１ｃによって本体部分１の内部全体が一体的に形成されている。
【００２６】
また、本体部分１の裏側すなわち−Ｚ側の面である凹凸形状部１ｂにおいて、凹凸形状面１ｂｂは、基準面である表側面１ａの向きよりも下方すなわち−Ｙ方向にそれぞれ傾いている傾斜面を含む複数の第１面である複数の第１傾斜面Ｓ１と、表側面１ａよりも上方すなわち＋Ｙ方向にそれぞれ傾いている面を含む複数の第２面である複数の第２傾斜面Ｓ２とで構成されている。より具体的には、各傾斜面Ｓ１，Ｓ２が交互に連ねて配列された状態となっている。このように１つの傾斜面Ｓ１と１つの傾斜面Ｓ２とによる繰り返しの単位が並ぶことにより、各傾斜面Ｓ１，Ｓ２の配列された方向すなわちスクリーン１０の中心軸ＬＸに沿った方向の断面について上端から下端までの全体において断面鋸歯状の面を凹凸形状面１ｂｂとして有する凹凸形状部１ｂが形成されている。第１傾斜面Ｓ１の表側面１ａに対する傾斜角度αは、光反射膜ＰＰの傾きすなわち複数の光反射面ＰＳの傾きを決定する。傾斜角度αは、入射光ＰＬの入射角βに応じて適宜調整されている。これにより、スクリーン１０に入射する入射光ＰＬは、略＋Ｚ側の方向に折り返されるものとなっている。
【００２７】
光反射部ＰＸを構成する複数の光反射膜ＰＰは、両傾斜面Ｓ１，Ｓ２のうち第１傾斜面Ｓ１の各面上にアルミ蒸着等が施されることによって形成されている。複数の光反射膜ＰＰの＋Ｚ側の面は、光を反射する複数の光反射面ＰＳを構成している。つまり、各光反射膜ＰＰと、対応する各第１傾斜面Ｓ１とが協働して、入射光ＰＬを折り返すための複数の光反射面ＰＳの各面が形成されている。さらに、傾斜面Ｓ２及び光反射膜ＰＰは、黒色塗料等である光吸収膜ＢＲによって裏側即ち−Ｚ側から覆われている。つまり、光吸収膜ＢＲは、傾斜面Ｓ２及び光反射膜ＰＰ上すなわち−Ｚ側の面全体に形成され、スクリーン１０の裏面側全体を光吸収材で覆われた状態にするものである。これにより、複数の光反射面ＰＳ間の露出部分である各傾斜面Ｓ２上において、光吸収膜ＢＲは、入射した光を吸収する光吸収部ＡＳとして機能する。
【００２８】
また、本体部分１において、表側すなわち＋Ｚ側の面である表側面１ａは、保護層２０で覆われている。つまり、保護層２０は、表側面１ａ上すなわち＋Ｚ側に略一定の膜厚を有する薄い層として付随的に形成されることで、スクリーン１０の主要部をなす本体部分１の表側を保護するとともに、スクリーン１０の最表面でありＸＹ面に平行な平坦面２０ａを形成している。なお、保護層２０は必要に応じて施すものであり、保護層２０が不要で省略される場合には、表側面１ａが、スクリーン１０の最表面となるが、この場合も、ＸＹ面に平行な平坦状態を保ったものとなる。
【００２９】
以上のようなスクリーン１０の作製方法については、種々のものが適用できるが、例えば、まず、拡散構造１ｃを形成可能な材料から転写型等を用いることによって表側面１ａ及び凹凸形状部１ｂを有したシート状の部材を本体部分１となるべきものとして成形する。次に、当該シート状の部材に対して斜方蒸着等により凹凸形状部１ｂの第１傾斜面Ｓ１に光反射膜ＰＰとなるべき部分をアルミ等の原料によって成膜する。さらに、黒色塗料等を塗布することで光吸収膜ＢＲを形成する。また、上記工程において、例えばシート状の部材の作製とともに表側面１ａ上に保護層２０となるべき部分を適宜付随して設けることができる。以上により、所望の拡散及び反射特性を有するスクリーン１０を作製することが考えられる。なお、保護層２０の作製については、凹凸形状部１ｂを成形する前に表側面１ａにロールコート等によって設けるものとしてもよく、シート状の部材の作製後に設けるものとしてもよい。
【００３０】
以上のような構造を有することにより、スクリーン１０は、下方すなわち−Ｙ側から投射される入射光ＰＬを反射して観察者ＥＹ側に向けて適宜拡散された状態の画像光として折り返すことができるものとなっている。また、スクリーン１０は、天井側からの外光ＯＬ１や外部から室内に入り込む外光ＯＬ２の成分を観察者ＥＹ側に向かわせないようにこれらの成分の処理を可能にしている。
【００３１】
〔Ｃ．スクリーンによる入射光の拡散及び反射の動作〕
以下、図４を用いてスクリーン１０による入射光ＰＬの拡散及び反射の動作についてより詳細に説明する。なお、図中において概念的に示すように、入射光ＰＬを反射して得られる反射光ＲＬは、Ｘ方向及びＹ双方に拡がる範囲ＣＲを有するものとなっている。図では、主としてＹ方向について拡散されているかのように描いているが、実際には上述したように、本体部分１の拡散特性から、反射光ＲＬは、主としてＸ方向について広く拡散され、Ｙ方向については、比較的狭い範囲で拡散される。
【００３２】
まず、スクリーン１０の中心軸ＬＸ上の位置において、法線ＺＸに対して−Ｙ側から特定の入射角βで入射する入射光ＰＬは、スクリーン１０の本体部分１のうち保護層２０を通過し、さらに、表側面１ａ側から内部に入射する。本体部分１に入射した入射光ＰＬは、本体部分１の内部部分である拡散構造１ｃを通過する際に多少拡散される。拡散構造１ｃを通過し本体部分１の凹凸形状部１ｂ側に達した入射光ＰＬは、多少拡散された状態で光反射膜ＰＰの光反射面ＰＳで反射される。光反射面ＰＳでの反射によって、入射光ＰＬは、本体部分１内で折り返され、角度が変えられた反射光ＲＬとなる。折り返された反射光ＲＬは、拡散構造１ｃを再び通過することでさらに異方性のある状態で拡散されて、スクリーン１０からの画像光としてＸ方向に比較的広く、Ｙ方向に比較的狭く拡散された適度な拡散状態となって、＋Ｚ側にいる観察者ＥＹに向けて射出される。
【００３３】
〔Ｄ．スクリーンによる外光の処理の動作〕
以下、図５（Ａ）及び５（Ｂ）を用いて、スクリーン１０による外光ＯＬ１，ＯＬ２の処理の動作について説明する。なお、図５（Ａ）は、外光ＯＬ１の処理の様子を示し、図５（Ｂ）は、外光ＯＬ２の処理の様子を示すものである。
【００３４】
上記のようなスクリーン１０に対する投射において、例えば、図５（Ａ）に示すように、天井に配置された照明器具（不図示）等から入る光のように天井側から斜め下方にスクリーン１０に向かう不要光である外光ＯＬ１や、図５（Ｂ）に示すように、窓（不図示）等から入る光のように横方向すなわちＺ方向からスクリーン１０に向かう不要光である外光ＯＬ２が存在する。仮に、このような不要光である外光ＯＬ１，ＯＬ２がスクリーン１０で反射されるとすると、観察者ＥＹ側に向かう成分が発生し、投影画像のコントラストが下がってしまう。
【００３５】
これに対して、図５（Ａ）及び５（Ｂ）に示すように、本スクリーン１０では、外光ＯＬ１，ＯＬ２の成分を適切に処理することが可能になっている。具体的に説明すると、まず、外光ＯＬ１，ＯＬ２のうち、本体部分１の第２傾斜面Ｓ２側すなわち光吸収部ＡＳに向かう成分については、光吸収部ＡＳによって吸収されることで、観察者ＥＹ側に向かわないものとすることができる。また、外光ＯＬ１，ＯＬ２のうち、本体部分１の第１傾斜面Ｓ１側すなわち光反射面ＰＳに向かう成分については、第１傾斜面Ｓ１が、表側面１ａよりも下方すなわち−Ｙ方向にそれぞれ傾いている。これにより、光反射面ＰＳでの反射によって、外光ＯＬ１，ＯＬ２は、下方側へ向けて射出される。つまり、スクリーン１０は、各光反射面ＰＳにおいて、外光ＯＬ１，ＯＬ２の成分の大半を観察者ＥＹ側に向かわないように処理することができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係るスクリーン１０では、本体部分１が拡散構造１ｃによって構成されているので、本体部分１そのものが所望の拡散状態の画像光を形成するための拡散特性を有している。また、スクリーン１０では、入射光ＰＬに対応して光反射膜ＰＰが傾けられている。これらにより、スクリーン１０は、適度に拡散された状態の画像光を良好な状態で表示できる。また、本スクリーン１０では、拡散構造１ｃによってこのような拡散特性を本体部分１中の内部構造として有しているため、例えば本体部分１上に拡散層等の拡散作用を有する部材を別途取り付けるといった必要がない。また、本体部分１は、シート状の部材で構成されている。従って、比較的簡易に作製可能であり、かつ、比較的容易に薄型化できるため巻き取り等の収納性が高いものとすることができる。さらに、本体部分１が拡散特性を内在していることで、例えばスクリーン表面に拡散のための凹凸構造を設けるといった必要がなく、ＸＹ面に平行な表側面１ａそのものやこれを保護する保護層２０によってスクリーン１０の最表面を構成することで、当該最表面を凹凸のないものにすることができる。従って、スクリーン１０の表面をマーカー等によって筆記・消去を行う構成としても、筆記後に表面にマーカーのインク剤等が残留しないように拭き取ることが容易になる。また、スクリーン１０は、光吸収部ＡＳを有すること等により、不要光である外光ＯＬ１，ＯＬ２を適切に処理可能なものとなっており、高コントラスな投影画像を映し出すことができる。
【００３７】
〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３８】
まず、上記実施形態では、光反射膜ＰＰがアルミ蒸着等により光を反射する鏡面である光反射面ＰＳが形成されているものとしているが、光反射膜ＰＰの表面が光を拡散させるための凹凸構造を有するものであってもよい。
【００３９】
また、光吸収膜ＢＲが本体部分１の裏面側全体を覆うものとしているが、光吸収膜ＢＲは、少なくとも複数の光反射面ＰＳ間の露出部分である第２傾斜面Ｓ２を覆っていれば光吸収部ＡＳとして機能するため、必ずしも全体を覆うものである必要はない。さらに、光吸収膜ＢＲを有さず、第２傾斜面Ｓ２において不要光を透過させて処理する構造とすることも考えられる。
【００４０】
また、保護層２０の材料として、防眩性の材料を用いることで、表面側を保護するとともに光の不必要な反射を抑制できるようにするものとしてもよい。また、保護層２０の材料として、ホワイトボードのコーティング材を用いることで、表面側を保護するとともにスクリーン１０上でのマーカー等による書き込み及び消去をする場合に面上のマーカー等で付着したインク剤をより拭き取りやすい状態に保つことが可能となる。なお、保護層２０を形成する方法については、例えばフィルム状の部材を貼る方法や、基材である拡散構造１ｃにコーティング処理を施す方法等が考えられる。保護層２０として用いるものについて、防眩性のあるものとして、例えば、ＡＲ、ＡＧフィルムを適用することが考えられる。また、ホワイトボードのコーティング材として、例えば、ポリエステルなどの素材にハードコートやフッ素コートを施したものを適用することが考えられる。
【００４１】
また、光反射部ＰＸにおいて、複数の光反射面ＰＳを構成する光反射膜ＰＰは、第１傾斜面Ｓ１の各面の全面に形成されているが、これに限らず、複数の第１傾斜面Ｓ１の分布に応じて部分的に形成されることで、必要な入射光ＰＬを適切に反射できるようになっていれば、必ずしも各傾斜面Ｓ１の全面が光反射面ＰＳになっていなくてもよい。
【００４２】
また、本体部分１は、拡散構造１ｃとして内部に粒子を分散させる構造を有することで、異方性光拡散の特性を示すものとなっているが、本体部分１の拡散構造１ｃの構造について、上記の他にも種々のものが適用可能であり、例えば特殊な高分子膜と透明プラスチック材料とを複合化することで構成され、内部に当該高分子膜と透明プラスチック材料とによる回折格子状の特異的な規則構造を有するものとしてもよい。この場合、本体部分１は、光の入射する角度によって光の透過状態を拡散透過させるものとするか直進透過させるものとするかをドラスティックに変化させるという入射角選択性のある光学特性を有するものとなる。
【００４３】
また、上記実施形態の場合、凹凸形状部１ｂは、複数の第１傾斜面Ｓ１と複数の第２傾斜面Ｓ２とを、交互に連なった状態で配列して当該配列される方向について断面鋸歯状の凹凸形状面１ｂｂを有するものとしており、中心軸ＬＸ上においては、中心軸ＬＸに沿ったＹ方向を配列方向としているが、第１傾斜面Ｓ１と第２傾斜面Ｓ２との配列については、種々のものが考えられる。一例としては、スクリーン１０の全体において配列方向をＹ方向とするものとしてもよい。すなわち、各傾斜面Ｓ１，Ｓ２がＸ方向について真っ直ぐに延びており、両傾斜面Ｓ１，Ｓ２がＹ方向について交互に配列されるものとしてもよい。この場合、スクリーン１０のどこにおいても凹凸形状面１ｂｂがＹ方向の断面について断面鋸歯状となる。しかし、これに限らず、例えば第１傾斜面Ｓ１と第２傾斜面Ｓ２とが円弧状に配列されるものとしてもよい。より具体的には、複数の傾斜面Ｓ１，Ｓ２が、同心円弧状に隙間なく配列されてフレネル状の形状を有していてもよい。この場合、傾斜面Ｓ１，Ｓ２がフレネル形状を入射光ＰＬの光源に対応して形成することによって、プロジェクター５０から斜め上方に射出される入射光ＰＬを、正面側すなわち略＋Ｚ側にいる観察者ＥＹにより確実に折り返すことができる。特に、近接投射において入射光ＰＬの入射角βが大きくなり、入射位置によって入射状態が大きくなる場合に、角度条件が厳しくなるスクリーン１０の周辺側において有効である。なお、この場合、同心円の中心から各円を横切る断面について断面鋸歯状となる。また、例えば同心円弧を変形した楕円状の曲線に沿って平行に配列されるものであってもよい。また、上記のような輪帯状のフレネル形状以外にも、例えば各傾斜面Ｓ１，Ｓ２の要素となるブロック状の傾斜部分を同心円弧状の曲線に沿って並べる構成としてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態の場合、近接投射の場合について説明しているが、近接投射でない画像投影においても、上記スクリーン１０を適用することが可能である。
【００４５】
なお、詳しい説明を省略するが、プロジェクター５０を室内の天井側に設置して上方からの近接投射とする構成とすることも可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、入射光ＰＬを正面側あるいは略正面側に観察者がいることを想定しているため、折り返すべき方向についても正面側あるいは略正面側としているが、観察者が正面側以外の位置にいる場合には、これに応じて入射光ＰＬを折り返す方向を適宜変更できる。
【００４７】
また、以上で説明した変形例を組み合わせることも可能である。すなわち、例えば本体部分１の拡散構造１ｃとして入射角選択性のある光学特性を有するものを適用し、光反射部ＰＸを第１傾斜面Ｓ１の全面ではなく必要な部分にのみアルミ蒸着により形成し、光吸収膜ＢＲを−Ｚ側の面全体に形成し、保護層２０にホワイトボードのコーティング材を用いる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０…スクリーン、 １…本体部分、 １ａ…表側面（基準面）、 １ｂ…凹凸形状部、 １ｂｂ…凹凸形状面、 １ｃ…拡散構造、 Ｓ１…第１傾斜面（第１面）、 Ｓ２…第２傾斜面（第２面）、 ２０…保護層、 ２０ａ…平坦面、 ＰＸ…光反射部、 ＰＰ…光反射膜、 ＰＳ…光反射面、 ＢＲ…光吸収膜、 ＡＳ…光吸収部、 ５０…プロジェクター、 １００…投射システム、 ＯＬ１，ＯＬ２…外光、 ＰＬ…入射光、 ＬＸ…中心軸、 α…傾斜角度、 β…入射角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方のプロジェクター等の画像投射装置からの投射光を反射して投影画像を映し出すスクリーン及び当該スクリーンを用いた投射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等からの投射光を反射することで投影画像を映し出す反射スクリーンとして、明るい室内において良質な画像を得るために、フレネル形状部材を有し、当該フレネル形状部材のフレネル面側に光を等方拡散させる光拡散剤や拡散性を付与する凹凸表面を付与するものが知られている（特許文献１参照）。また、別のスクリーンとして、所定範囲内の角度領域から入射した光を散乱又は拡散透過させ、かつ、所定範囲外の角度領域から入射した光を直進透過させる光制御機能を有する特殊な構造の高分子膜からなる光制御層を備えるものが知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
このほか、異方性拡散フィルムとして、光の透過度と拡散度との双方に優れた特性を有するものが知られている（特許文献３及び非特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、上記特許文献１のスクリーンでは、フレネル形状部材と拡散剤を含む透明樹脂層と、透明フィルムとを有する構造となっており、特許文献２のスクリーンでは、光透過層と拡散層とを有する構造となっている。これらの場合、スクリーンの構造が複雑となり作製コストがかかるだけでなく、スクリーンが厚くなりやすいため、巻き取り等の収納性が悪くなる可能性がある。また、特許文献１では、最表面となる透明フィルムに凹凸構造を設けることで拡散の効果を得るものとしているが、この場合、例えばスクリーンの表面においてマーカー等で筆記・消去を行うことが困難となりスクリーンを書き込み用のボードとして兼用することができない可能性がある。なお、特許文献３及び非特許文献１は、照明器具等に用いる異方性拡散フィルムについての技術を開示するものであり、投影画像を映し出すスクリーンへの応用を前提としていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１１３４５号公報
【特許文献２】特開２００９−２７１２６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１７００７６号公報
【非特許文献１】月刊Polyfile２０１０年７月号：ＬＥＤ用拡散シートの展開
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、適度に拡散された状態の画像光により良好な状態の画像を表示でき、比較的簡易に作製可能であり、巻き取り等の収納性が高く、筆記・消去を行うことが容易なスクリーン及び当該スクリーンを用いた投射システムを提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るスクリーンは、（ａ１）画像投影における基準面に平行な方向のうち所定の異方性光拡散方向について他の方向よりも大きい拡散特性を示す拡散構造と、（ａ２）拡散構造に対して裏側の外形形状を形成し基準面に対して傾いた複数の傾斜面を含む凹凸形状部と、を有する（ａ）本体部分と、（ｂ）凹凸形状部の表面上に複数の傾斜面の分布に応じて部分的に形成され、拡散構造の表側から入射して本体部分を経た入射光を反射する複数の光反射面を有する光反射部と、を備える。
【０００８】
上記スクリーンでは、本体部分そのものが所望の拡散状態の画像光を形成するための拡散特性を示す拡散構造を内在させており、また、凹凸形状部の外形形状によって光反射部の複数の光反射面を入射光に対応して傾けた状態にすることで、適度に拡散された状態の画像光を適切な方向に反射して良好な状態の画像を表示させることができる。また、この場合、例えば本体部分に、別途拡散層等の拡散作用を有する部材を取り付ける必要がないため、本スクリーンは、比較的簡易に作製可能であり、かつ、薄型化が容易で巻き取り等の収納性が高いものとなる。さらに、本体部分が拡散特性を内部構造として有しているため、例えばスクリーン表面に拡散のための凹凸構造を設けるといった必要もない。従って、表面を平坦な構成とすることが可能であるため、スクリーン表面において筆記・消去を行う構成とすることが容易である。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、（ａ）凹凸形状部が、上記複数の傾斜面に相当する複数の第１面と、複数の第１面と異なる方向に傾いた複数の第２面とを有し、複数の第１面と複数の第２面とが交互に連ねて配列されることにより当該配列される方向について断面鋸歯状の面を有し、（ｂ）光反射部が、各第１面上に各光反射面を有する。この場合、複数の第１面において入射光を所望の方向に反射させるとともに、複数の第２面において不要な光の成分を適切に処理することが可能となる。
【００１０】
本発明の別の側面では、本体部分が、所定の異方性光拡散方向に対応して分散して配された所定形状の粒子を拡散構造として内部に有している。この場合、当該所定形状の粒子の分散等を所定の異方性光拡散方向に対応して適宜調整することで、所望の異方性拡散特性を有する本体部分にできる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、本体部分の裏側において、凹凸形状部上の外形面のうち少なくとも複数の光反射面間の露出部分を覆う光吸収膜をさらに備える。この場合、複数の光反射面間の露出部分に向かう不要な成分が観察者側に戻ることを抑制でき、コントラストの向上を図ることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、本体部分が、表側の最表面として基準面に平行な平坦面を有する。この場合、スクリーンの表面を凹凸のない平坦な状態にすることができるので、例えば、スクリーンの表面上においてマーカー等によって筆記・消去を行う構成としても、消去後スクリーンの表面上にマーカーのインク剤等が残留しにくくなる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、本体部分が、表側において付随的に設けられて最表面を形成する保護層をさらに備える。この場合、保護層によってスクリーンの表側を保護することができる。また、保護層に、例えば防眩性の材料を用いることで、光の不必要な反射を抑制できる。また、ホワイトボードのコーティング材を用いることで、スクリーン上でのマーカー等による書き込み及び消去をする場合に、マーカーの拭き取りをより行いやすい状態に保つことが可能となる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、本体部分が、シート状のフィルム部材である。この場合、本体部分の厚みが抑えられ、巻き取り等の収納性が高いものとなる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、所定の異方性光拡散方向が、本体部分の長手方向と一致する。この場合、スクリーンのうち、長手方向について、より広範囲に拡散させることができる。
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明に係る投射システムは、（ａ）上記いずれかに記載の
スクリーンと、（ｂ）投影画像となる入射光をスクリーン上に向けて投射する画像投射装置と、を備える。この投射システムは、上記いずれかのスクリーンに画像投射装置からの入射光を、適度に拡散された状態の画像光として反射することにより、良好な状態の投影画像を映し出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るスクリーン及び投射システムを示す図である。
【図２】スクリーンの正面図である。
【図３】スクリーンの動作の概要について説明するための図である。
【図４】スクリーンによる投射光の拡散について説明するための概念的な一部拡大図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、スクリーンによる外光の処理について説明するための一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るスクリーン及びスクリーンを含む投射システムについて説明する。
【００１９】
〔Ａ．投射システムの構造〕
図１に示すように、本実施形態の投射システム１００は、スクリーン１０と、プロジェクター５０とを備える。
【００２０】
プロジェクター５０は、室内の床面側に固定された状態でスクリーン１０に近接して設置されている。つまり、プロジェクター５０による投射は、下側からの近接投射すなわち＋Ｙ方向に偏った−Ｚ方向への極端な斜め投射となっている。
【００２１】
スクリーン１０は、図２に示すように、図中水平方向すなわちＸ方向を長手方向とし、垂直方向すなわちＹ方向を短手方向とする横長の長方形状を有する。スクリーン１０は、その正面側すなわち略＋Ｚ側に設置されたプロジェクター５０からの入射光ＰＬを、折り返すことによって正面側すなわち略＋Ｚ側に反射光として射出させる反射型スクリーンである。より具体的に説明すると、図１に示すように、まず、スクリーン１０の本体部分１は、表側すなわち＋Ｚ側の面として、表側面１ａを有する。また、本体部分１は、裏側すなわち−Ｚ側に、スクリーン１０の裏側の外形形状を形成する凹凸形状部１ｂを有する。入射光ＰＬは、スクリーン１０ののうち本体部分１の表側面１ａに向けて投射され、凹凸形状部１ｂ上に設けた微細構造によって反射されることで、略＋Ｚ側にいる観察者ＥＹに投影画像が提供される。つまり、表側面１ａは、ＸＹ面に平行な主面であり、プロジェクター５０から斜め上方に射出される入射光ＰＬを画像投影するにあたっての基準面となっている。また、凹凸形状部１ｂは、本体部分１の裏側すなわち−Ｚ側の面である凹凸形状面１ｂｂを有し、凹凸形状面１ｂｂ上に入射光ＰＬを反射させるための構造を有している。なお、表側面１ａや凹凸形状部１ｂの形状等については、図３を用いて後述する。
【００２２】
なお、図２に示すように、プロジェクター５０からの入射光ＰＬは、スクリーン１０の主面である表側面１ａの中央を通ってＹ方向に延びスクリーン１０を対称に２分する中心線である中心軸ＬＸを基準としてＸ方向について対称な状態で投射されている。また、スクリーン中心点Ｏは、表側面１ａ上の点であり、Ｙ方向に延びる中心軸ＬＸと、Ｘ方向に延びスクリーン１０を対称に２分する軸ＭＸとの交点である。また、図１に示すように、表側面１ａの法線方向（Ｚ方向）については、法線ＺＸにより示すものとし、入射光ＰＬの入射角βは、法線ＺＸに対する角度で規定される。
【００２３】
〔Ｂ．スクリーンの構造〕
以下、図２及び図３を参照して、スクリーン１０の構造の詳細について説明する。まず、図２等に示すように、スクリーン１０において、基板としての本体部分１は、横長の長方形状の外観を構成するシート状のフィルム部材である。また、既述のように、本体部分１は、表側にＸＹ面に平行な表側面１ａを有し、裏側に断面鋸歯状の凹凸形状部１ｂを有している。さらに、図３に示すように、本体部分１は、表側面１ａ上にこれを覆うように保護層２０を付随させた状態で有している。
【００２４】
また、スクリーン１０は、本体部分１のほかに、光反射部ＰＸと、光吸収膜ＢＲとを備えている。光反射部ＰＸは、本体部分１の裏面側すなわち凹凸形状部１ｂ上に形成される微細構造であり、複数の光反射膜ＰＰで構成されている。光吸収膜ＢＲは、裏面の露出する凹凸形状部１ｂ及び複数の光反射膜ＰＰを裏側すなわち−Ｚ側から覆っている。
【００２５】
ここで、本体部分１は、例えば粒子を分散させた構造を、拡散構造１ｃとして内部に有している。これにより、スクリーン１０は、基準面である表側面１ａに平行すなわちＸＹ面に平行な方向のうち本体部分１の長手方向すなわちスクリーン１０の長手方向と一致するＸ方向を異方性光拡散方向として、他の方向であるＹ方向よりも大きい拡散特性を示すものとなっている。つまり、本体部分１の内部構造である拡散構造１ｃは、異方性光拡散方向がＸ方向となるように分散して配された形状の粒子による屈折構造である。また、本体部分１において、当該粒子を用いた構造としていることにより、高い光線透過率と高い拡散性とを両立させることが可能となっている。拡散構造１ｃの屈折構造についてより具体的には、例えば上記非特許文献１に詳細が記載されたものの適用が可能である。具体的には、当該粒子の分布を適宜調整することで、（１）上記非特許文献１の図４に示される特定の立体角方向に強い異方拡散を示す異方性拡散タイプのものや、（２）図５に示される等方性拡散タイプと図４のタイプとの中間的な拡散作用を示す異方性拡散タイプのものによって、本体部分１の拡散構造１ｃを構成することが考えられる。また、上記非特許文献１の材料を使うことで、高い光線透過率と高い拡散性との両立が実現可能である。なお、本実施形態では、当該粒子を含む樹脂製の拡散構造１ｃによって本体部分１の内部全体が一体的に形成されている。
【００２６】
また、本体部分１の裏側すなわち−Ｚ側の面である凹凸形状部１ｂにおいて、凹凸形状面１ｂｂは、基準面である表側面１ａの向きよりも下方すなわち−Ｙ方向にそれぞれ傾いている傾斜面を含む複数の第１面である複数の第１傾斜面Ｓ１と、表側面１ａよりも上方すなわち＋Ｙ方向にそれぞれ傾いている面を含む複数の第２面である複数の第２傾斜面Ｓ２とで構成されている。より具体的には、各傾斜面Ｓ１，Ｓ２が交互に連ねて配列された状態となっている。このように１つの傾斜面Ｓ１と１つの傾斜面Ｓ２とによる繰り返しの単位が並ぶことにより、各傾斜面Ｓ１，Ｓ２の配列された方向すなわちスクリーン１０の中心軸ＬＸに沿った方向の断面について上端から下端までの全体において断面鋸歯状の面を凹凸形状面１ｂｂとして有する凹凸形状部１ｂが形成されている。第１傾斜面Ｓ１の表側面１ａに対する傾斜角度αは、光反射膜ＰＰの傾きすなわち複数の光反射面ＰＳの傾きを決定する。傾斜角度αは、入射光ＰＬの入射角βに応じて適宜調整されている。これにより、スクリーン１０に入射する入射光ＰＬは、略＋Ｚ側の方向に折り返されるものとなっている。
【００２７】
光反射部ＰＸを構成する複数の光反射膜ＰＰは、両傾斜面Ｓ１，Ｓ２のうち第１傾斜面Ｓ１の各面上にアルミ蒸着等が施されることによって形成されている。複数の光反射膜ＰＰの＋Ｚ側の面は、光を反射する複数の光反射面ＰＳを構成している。つまり、各光反射膜ＰＰと、対応する各第１傾斜面Ｓ１とが協働して、入射光ＰＬを折り返すための複数の光反射面ＰＳの各面が形成されている。さらに、傾斜面Ｓ２及び光反射膜ＰＰは、黒色塗料等である光吸収膜ＢＲによって裏側即ち−Ｚ側から覆われている。つまり、光吸収膜ＢＲは、傾斜面Ｓ２及び光反射膜ＰＰ上すなわち−Ｚ側の面全体に形成され、スクリーン１０の裏面側全体を光吸収材で覆われた状態にするものである。これにより、複数の光反射面ＰＳ間の露出部分である各傾斜面Ｓ２上において、光吸収膜ＢＲは、入射した光を吸収する光吸収部ＡＳとして機能する。
【００２８】
また、本体部分１において、表側すなわち＋Ｚ側の面である表側面１ａは、保護層２０で覆われている。つまり、保護層２０は、表側面１ａ上すなわち＋Ｚ側に略一定の膜厚を有する薄い層として付随的に形成されることで、スクリーン１０の主要部をなす本体部分１の表側を保護するとともに、スクリーン１０の最表面でありＸＹ面に平行な平坦面２０ａを形成している。なお、保護層２０は必要に応じて施すものであり、保護層２０が不要で省略される場合には、表側面１ａが、スクリーン１０の最表面となるが、この場合も、ＸＹ面に平行な平坦状態を保ったものとなる。
【００２９】
以上のようなスクリーン１０の作製方法については、種々のものが適用できるが、例えば、まず、拡散構造１ｃを形成可能な材料から転写型等を用いることによって表側面１ａ及び凹凸形状部１ｂを有したシート状の部材を本体部分１となるべきものとして成形する。次に、当該シート状の部材に対して斜方蒸着等により凹凸形状部１ｂの第１傾斜面Ｓ１に光反射膜ＰＰとなるべき部分をアルミ等の原料によって成膜する。さらに、黒色塗料等を塗布することで光吸収膜ＢＲを形成する。また、上記工程において、例えばシート状の部材の作製とともに表側面１ａ上に保護層２０となるべき部分を適宜付随して設けることができる。以上により、所望の拡散及び反射特性を有するスクリーン１０を作製することが考えられる。なお、保護層２０の作製については、凹凸形状部１ｂを成形する前に表側面１ａにロールコート等によって設けるものとしてもよく、シート状の部材の作製後に設けるものとしてもよい。
【００３０】
以上のような構造を有することにより、スクリーン１０は、下方すなわち−Ｙ側から投射される入射光ＰＬを反射して観察者ＥＹ側に向けて適宜拡散された状態の画像光として折り返すことができるものとなっている。また、スクリーン１０は、天井側からの外光ＯＬ１や外部から室内に入り込む外光ＯＬ２の成分を観察者ＥＹ側に向かわせないようにこれらの成分の処理を可能にしている。
【００３１】
〔Ｃ．スクリーンによる入射光の拡散及び反射の動作〕
以下、図４を用いてスクリーン１０による入射光ＰＬの拡散及び反射の動作についてより詳細に説明する。なお、図中において概念的に示すように、入射光ＰＬを反射して得られる反射光ＲＬは、Ｘ方向及びＹ双方に拡がる範囲ＣＲを有するものとなっている。図では、主としてＹ方向について拡散されているかのように描いているが、実際には上述したように、本体部分１の拡散特性から、反射光ＲＬは、主としてＸ方向について広く拡散され、Ｙ方向については、比較的狭い範囲で拡散される。
【００３２】
まず、スクリーン１０の中心軸ＬＸ上の位置において、法線ＺＸに対して−Ｙ側から特定の入射角βで入射する入射光ＰＬは、スクリーン１０の本体部分１のうち保護層２０を通過し、さらに、表側面１ａ側から内部に入射する。本体部分１に入射した入射光ＰＬは、本体部分１の内部部分である拡散構造１ｃを通過する際に多少拡散される。拡散構造１ｃを通過し本体部分１の凹凸形状部１ｂ側に達した入射光ＰＬは、多少拡散された状態で光反射膜ＰＰの光反射面ＰＳで反射される。光反射面ＰＳでの反射によって、入射光ＰＬは、本体部分１内で折り返され、角度が変えられた反射光ＲＬとなる。折り返された反射光ＲＬは、拡散構造１ｃを再び通過することでさらに異方性のある状態で拡散されて、スクリーン１０からの画像光としてＸ方向に比較的広く、Ｙ方向に比較的狭く拡散された適度な拡散状態となって、＋Ｚ側にいる観察者ＥＹに向けて射出される。
【００３３】
〔Ｄ．スクリーンによる外光の処理の動作〕
以下、図５（Ａ）及び５（Ｂ）を用いて、スクリーン１０による外光ＯＬ１，ＯＬ２の処理の動作について説明する。なお、図５（Ａ）は、外光ＯＬ１の処理の様子を示し、図５（Ｂ）は、外光ＯＬ２の処理の様子を示すものである。
【００３４】
上記のようなスクリーン１０に対する投射において、例えば、図５（Ａ）に示すように、天井に配置された照明器具（不図示）等から入る光のように天井側から斜め下方にスクリーン１０に向かう不要光である外光ＯＬ１や、図５（Ｂ）に示すように、窓（不図示）等から入る光のように横方向すなわちＺ方向からスクリーン１０に向かう不要光である外光ＯＬ２が存在する。仮に、このような不要光である外光ＯＬ１，ＯＬ２がスクリーン１０で反射されるとすると、観察者ＥＹ側に向かう成分が発生し、投影画像のコントラストが下がってしまう。
【００３５】
これに対して、図５（Ａ）及び５（Ｂ）に示すように、本スクリーン１０では、外光ＯＬ１，ＯＬ２の成分を適切に処理することが可能になっている。具体的に説明すると、まず、外光ＯＬ１，ＯＬ２のうち、本体部分１の第２傾斜面Ｓ２側すなわち光吸収部ＡＳに向かう成分については、光吸収部ＡＳによって吸収されることで、観察者ＥＹ側に向かわないものとすることができる。また、外光ＯＬ１，ＯＬ２のうち、本体部分１の第１傾斜面Ｓ１側すなわち光反射面ＰＳに向かう成分については、第１傾斜面Ｓ１が、表側面１ａよりも下方すなわち−Ｙ方向にそれぞれ傾いている。これにより、光反射面ＰＳでの反射によって、外光ＯＬ１，ＯＬ２は、下方側へ向けて射出される。つまり、スクリーン１０は、各光反射面ＰＳにおいて、外光ＯＬ１，ＯＬ２の成分の大半を観察者ＥＹ側に向かわないように処理することができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係るスクリーン１０では、本体部分１が拡散構造１ｃによって構成されているので、本体部分１そのものが所望の拡散状態の画像光を形成するための拡散特性を有している。また、スクリーン１０では、入射光ＰＬに対応して光反射膜ＰＰが傾けられている。これらにより、スクリーン１０は、適度に拡散された状態の画像光を良好な状態で表示できる。また、本スクリーン１０では、拡散構造１ｃによってこのような拡散特性を本体部分１中の内部構造として有しているため、例えば本体部分１上に拡散層等の拡散作用を有する部材を別途取り付けるといった必要がない。また、本体部分１は、シート状の部材で構成されている。従って、比較的簡易に作製可能であり、かつ、比較的容易に薄型化できるため巻き取り等の収納性が高いものとすることができる。さらに、本体部分１が拡散特性を内在していることで、例えばスクリーン表面に拡散のための凹凸構造を設けるといった必要がなく、ＸＹ面に平行な表側面１ａそのものやこれを保護する保護層２０によってスクリーン１０の最表面を構成することで、当該最表面を凹凸のないものにすることができる。従って、スクリーン１０の表面をマーカー等によって筆記・消去を行う構成としても、筆記後に表面にマーカーのインク剤等が残留しないように拭き取ることが容易になる。また、スクリーン１０は、光吸収部ＡＳを有すること等により、不要光である外光ＯＬ１，ＯＬ２を適切に処理可能なものとなっており、高コントラスな投影画像を映し出すことができる。
【００３７】
〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３８】
まず、上記実施形態では、光反射膜ＰＰがアルミ蒸着等により光を反射する鏡面である光反射面ＰＳが形成されているものとしているが、光反射膜ＰＰの表面が光を拡散させるための凹凸構造を有するものであってもよい。
【００３９】
また、光吸収膜ＢＲが本体部分１の裏面側全体を覆うものとしているが、光吸収膜ＢＲは、少なくとも複数の光反射面ＰＳ間の露出部分である第２傾斜面Ｓ２を覆っていれば光吸収部ＡＳとして機能するため、必ずしも全体を覆うものである必要はない。さらに、光吸収膜ＢＲを有さず、第２傾斜面Ｓ２において不要光を透過させて処理する構造とすることも考えられる。
【００４０】
また、保護層２０の材料として、防眩性の材料を用いることで、表面側を保護するとともに光の不必要な反射を抑制できるようにするものとしてもよい。また、保護層２０の材料として、ホワイトボードのコーティング材を用いることで、表面側を保護するとともにスクリーン１０上でのマーカー等による書き込み及び消去をする場合に面上のマーカー等で付着したインク剤をより拭き取りやすい状態に保つことが可能となる。なお、保護層２０を形成する方法については、例えばフィルム状の部材を貼る方法や、基材である拡散構造１ｃにコーティング処理を施す方法等が考えられる。保護層２０として用いるものについて、防眩性のあるものとして、例えば、ＡＲ、ＡＧフィルムを適用することが考えられる。また、ホワイトボードのコーティング材として、例えば、ポリエステルなどの素材にハードコートやフッ素コートを施したものを適用することが考えられる。
【００４１】
また、光反射部ＰＸにおいて、複数の光反射面ＰＳを構成する光反射膜ＰＰは、第１傾斜面Ｓ１の各面の全面に形成されているが、これに限らず、複数の第１傾斜面Ｓ１の分布に応じて部分的に形成されることで、必要な入射光ＰＬを適切に反射できるようになっていれば、必ずしも各傾斜面Ｓ１の全面が光反射面ＰＳになっていなくてもよい。
【００４２】
また、本体部分１は、拡散構造１ｃとして内部に粒子を分散させる構造を有することで、異方性光拡散の特性を示すものとなっているが、本体部分１の拡散構造１ｃの構造について、上記の他にも種々のものが適用可能であり、例えば特殊な高分子膜と透明プラスチック材料とを複合化することで構成され、内部に当該高分子膜と透明プラスチック材料とによる回折格子状の特異的な規則構造を有するものとしてもよい。この場合、本体部分１は、光の入射する角度によって光の透過状態を拡散透過させるものとするか直進透過させるものとするかをドラスティックに変化させるという入射角選択性のある光学特性を有するものとなる。
【００４３】
また、上記実施形態の場合、凹凸形状部１ｂは、複数の第１傾斜面Ｓ１と複数の第２傾斜面Ｓ２とを、交互に連なった状態で配列して当該配列される方向について断面鋸歯状の凹凸形状面１ｂｂを有するものとしており、中心軸ＬＸ上においては、中心軸ＬＸに沿ったＹ方向を配列方向としているが、第１傾斜面Ｓ１と第２傾斜面Ｓ２との配列については、種々のものが考えられる。一例としては、スクリーン１０の全体において配列方向をＹ方向とするものとしてもよい。すなわち、各傾斜面Ｓ１，Ｓ２がＸ方向について真っ直ぐに延びており、両傾斜面Ｓ１，Ｓ２がＹ方向について交互に配列されるものとしてもよい。この場合、スクリーン１０のどこにおいても凹凸形状面１ｂｂがＹ方向の断面について断面鋸歯状となる。しかし、これに限らず、例えば第１傾斜面Ｓ１と第２傾斜面Ｓ２とが円弧状に配列されるものとしてもよい。より具体的には、複数の傾斜面Ｓ１，Ｓ２が、同心円弧状に隙間なく配列されてフレネル状の形状を有していてもよい。この場合、傾斜面Ｓ１，Ｓ２がフレネル形状を入射光ＰＬの光源に対応して形成することによって、プロジェクター５０から斜め上方に射出される入射光ＰＬを、正面側すなわち略＋Ｚ側にいる観察者ＥＹにより確実に折り返すことができる。特に、近接投射において入射光ＰＬの入射角βが大きくなり、入射位置によって入射状態が大きくなる場合に、角度条件が厳しくなるスクリーン１０の周辺側において有効である。なお、この場合、同心円の中心から各円を横切る断面について断面鋸歯状となる。また、例えば同心円弧を変形した楕円状の曲線に沿って平行に配列されるものであってもよい。また、上記のような輪帯状のフレネル形状以外にも、例えば各傾斜面Ｓ１，Ｓ２の要素となるブロック状の傾斜部分を同心円弧状の曲線に沿って並べる構成としてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態の場合、近接投射の場合について説明しているが、近接投射でない画像投影においても、上記スクリーン１０を適用することが可能である。
【００４５】
なお、詳しい説明を省略するが、プロジェクター５０を室内の天井側に設置して上方からの近接投射とする構成とすることも可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、入射光ＰＬを正面側あるいは略正面側に観察者がいることを想定しているため、折り返すべき方向についても正面側あるいは略正面側としているが、観察者が正面側以外の位置にいる場合には、これに応じて入射光ＰＬを折り返す方向を適宜変更できる。
【００４７】
また、以上で説明した変形例を組み合わせることも可能である。すなわち、例えば本体部分１の拡散構造１ｃとして入射角選択性のある光学特性を有するものを適用し、光反射部ＰＸを第１傾斜面Ｓ１の全面ではなく必要な部分にのみアルミ蒸着により形成し、光吸収膜ＢＲを−Ｚ側の面全体に形成し、保護層２０にホワイトボードのコーティング材を用いる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０…スクリーン、 １…本体部分、 １ａ…表側面（基準面）、 １ｂ…凹凸形状部、 １ｂｂ…凹凸形状面、 １ｃ…拡散構造、 Ｓ１…第１傾斜面（第１面）、 Ｓ２…第２傾斜面（第２面）、 ２０…保護層、 ２０ａ…平坦面、 ＰＸ…光反射部、 ＰＰ…光反射膜、 ＰＳ…光反射面、 ＢＲ…光吸収膜、 ＡＳ…光吸収部、 ５０…プロジェクター、 １００…投射システム、 ＯＬ１，ＯＬ２…外光、 ＰＬ…入射光、 ＬＸ…中心軸、 α…傾斜角度、 β…入射角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投影における基準面に平行な方向のうち所定の異方性光拡散方向について他の方向よりも大きい拡散特性を示す拡散構造と、前記拡散構造に対して裏側の外形形状を形成し前記基準面に対して傾いた複数の傾斜面を含む凹凸形状部と、を有する本体部分と、
前記凹凸形状部の表面上に前記複数の傾斜面の分布に応じて部分的に形成され、前記拡散構造の表側から入射して前記本体部分を経た入射光を反射する複数の光反射面を有する光反射部と、
を備えるスクリーン。
【請求項２】
前記凹凸形状部は、前記複数の傾斜面に相当する複数の第１面と、前記複数の第１面と異なる方向に傾いた複数の第２面とを有し、前記複数の第１面と前記複数の第２面とが交互に連ねて配列されることにより当該配列される方向について断面鋸歯状の面を有し、
前記光反射部は、各第１面上に各光反射面を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記本体部分は、前記所定の異方性光拡散方向に対応して分散して配された所定形状の粒子を前記拡散構造として内部に有している、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記本体部分の裏側において、前記凹凸形状部上の外形面のうち少なくとも前記複数の光反射面間の露出部分を覆う光吸収膜をさらに備える、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記本体部分は、表側の最表面として前記基準面に平行な平坦面を有する、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記本体部分は、表側において付随的に設けられて最表面を形成する保護層をさらに備える、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記本体部分は、シート状のフィルム部材である、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記所定の異方性光拡散方向は、前記本体部分の長手方向と一致する、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のスクリーンと、
投影画像となる入射光を前記スクリーン上に向けて投射する画像投射装置と、
を備える投射システム。
【請求項１】
画像投影における基準面に平行な方向のうち所定の異方性光拡散方向について他の方向よりも大きい拡散特性を示す拡散構造と、前記拡散構造に対して裏側の外形形状を形成し前記基準面に対して傾いた複数の傾斜面を含む凹凸形状部と、を有する本体部分と、
前記凹凸形状部の表面上に前記複数の傾斜面の分布に応じて部分的に形成され、前記拡散構造の表側から入射して前記本体部分を経た入射光を反射する複数の光反射面を有する光反射部と、
を備えるスクリーン。
【請求項２】
前記凹凸形状部は、前記複数の傾斜面に相当する複数の第１面と、前記複数の第１面と異なる方向に傾いた複数の第２面とを有し、前記複数の第１面と前記複数の第２面とが交互に連ねて配列されることにより当該配列される方向について断面鋸歯状の面を有し、
前記光反射部は、各第１面上に各光反射面を有する、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記本体部分は、前記所定の異方性光拡散方向に対応して分散して配された所定形状の粒子を前記拡散構造として内部に有している、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記本体部分の裏側において、前記凹凸形状部上の外形面のうち少なくとも前記複数の光反射面間の露出部分を覆う光吸収膜をさらに備える、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記本体部分は、表側の最表面として前記基準面に平行な平坦面を有する、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記本体部分は、表側において付随的に設けられて最表面を形成する保護層をさらに備える、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記本体部分は、シート状のフィルム部材である、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項８】
前記所定の異方性光拡散方向は、前記本体部分の長手方向と一致する、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のスクリーンと、
投影画像となる入射光を前記スクリーン上に向けて投射する画像投射装置と、
を備える投射システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５２１３２（Ｐ２０１２−２５２１３２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４２０３（Ｐ２０１１−１２４２０３）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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