反射型フロントスクリーン
【課題】反射型フロントスクリーンの正面側に生じるところ、その領域に存在する外光が表示画像を乱す領域を狭くし、スクリーンが設置される部屋の、その領域に存在する外光が表示画像に悪影響を与えない領域をより広くする。
【解決手段】鏡形成エリア８のスクリーン法線に対する傾きθａ１〜θａｎを、スクリーン面内の鏡形成エリア８に直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリア８よりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリア８の方が大きくなるように、異ならせる。
【解決手段】鏡形成エリア８のスクリーン法線に対する傾きθａ１〜θａｎを、スクリーン面内の鏡形成エリア８に直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリア８よりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリア８の方が大きくなるように、異ならせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロントプロジェクション型表示装置に用いる反射型フロントスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクション型表示装置には、リアプロジェクション型とフロントプロジェクション型とがあり、リアプロジェクション型はスクリーンの後側にプロジェクタを配置する必要があることから、例えば、壁際や窓際にスクリーンを置いて画像を視認するようにすることができず、会議室等の限られた空間を有効に利用できないという欠点がある。
それに対して、フロントプロジェクション型表示装置は、壁際や窓際にスクリーンを置いて画像を視認することができ、会議室等の限られた空間を有効に利用できるものが多く、利用数や用途が急激に増えつつある。
【０００３】
そして、フロントプロジェクション型のプロジェクション型表示装置は、例えば特許第３５６３３９７号公報（：特許文献１）、特開２００９−２７１２６３号公報（：特許文献２）により紹介されている。フロントプロジェクション型のものは、スクリーン、即ち、反射型フロントスクリーンを略垂直に配置し、その正面側に画像光を投射するフロントプロジェクタを配置した構成を有している。
そして、そのフロントプロジェクタは、反射型フロントスクリーンの真正面に比較的近い位置に配置しそこから反射型フロントスクリーンに画像光を照射するタイプのものが従来一般であったが、正面の斜め前方下側に配置しそこから斜め上向きに反射型フロントスクリーンに画像光を照射するようにした特許文献２に記載されるようなものが増えつつある。
【０００４】
プロジェクタを正面の斜め前方下側に配置しそこから斜め上向きに反射型フロントスクリーンに画像光を照射するようにしたものが増えつつあるのは、プロジェクタ光の投射距離を短くでき、従ってより空間を有効に利用できるからである。
一方、上から斜め下向きに入射する外光がある場合、プロジェクタから反射型フロントスクリーンに対する画像光の向きを斜め上向きにすることにより、反射型フロントスクリーンが外光を吸収し、画像光は反射するようにでき易く、室内の照明が明るくても画像が良好なコントラストを以て表示されるようにし易いというメリットが生じ、そのことの重要性が高まりつつある。
【０００５】
というのは、プロジェクション型表示装置を用いて映画や動画等を鑑賞する場合には、照明を落とし部屋を暗くしても良いが、スクリーンに映った画像を視つつも手元に用意した資料を参照し、更には、メモを取ったり、集まった人どうしで互いに相手の顔を見ながらディスカッションしたりして会議を進める場合、或いは、学校（小学校、中学校、高校、大学、各種学校）、各種研修、各種セミナー等において教育等に用いる場合、資料、教科書その他テキスト、プリント類等を視たり読んだり、メモやノートを取ることができなければならない。
それには、室内照明を点けて充分に部屋を明るくしなければならない。そして、部屋を明るくしてもスクリーンに表示される画像は部屋の明るさによる外光に対して充分なコントラストを有するものでなければならない。
【０００６】
そして、その要望に応える技術として顕著な成果を納めているのが、上記特開２００９−２７１２６３号公報（：特許文献２）により公開されたものであり、図５はそのような特開２００９−２７１２６３号公報（：特許文献２）により紹介された反射型フロントスクリーンの一例２ａを示す垂直切断断面図である。
その図５に示すフロントスクリーン２ａは、特定の角度領域から入射した光のみを拡散透過させ、それ以外の角度領域から入射した光を直進透過させる性質を有する拡散板４を前側に配置し、この拡散板４の裏側に、裏面が鋸歯状に折れ曲がった面を有する光透過層６を配置したものである。
【０００７】
その光透過層６の裏面の鋸歯状に折れ曲がった面は、具体的には、或る傾きを持った鏡形成エリア８とそれとは異なる傾きを持った鏡非形成領域１０とを垂直方向に沿って交互に配置した形状を有しており、一つの鏡形成エリア８とそれに隣接する一つの鏡非形成用エリア１０との組み合わせを本願の明細書においてはエリア対ということとする。
各鏡形成エリア８、８、・・・には鏡面反射性を有する鏡面反射膜１４、１４、・・・が形成されている。
【０００８】
上記拡散板４は、例えば拡散シートからなり、フロントプロジェクタからの画像光を拡散させるように配置される。すなわち画像光が鏡面反射膜１４で反射する前後どちらかにおいて拡散板４に入射する角度範囲が拡散角度範囲となるように配置される。例えば画像光が鏡面反射膜１４で反射した後に拡散するように配置した場合、正面方向の拡散角度範囲から入射する光を拡散透過させ、その角度範囲外（前述の場合上方、および下方）からの入射光は直進透過させる性質を有する。このような異方性拡散板は、例えば特許文献1（：特許第３５６３３９７号公報）で用いられている拡散フィルムがある。
上記光透過層６は例えば樹脂からなり、各鏡非形成領域１０、１０、・・・の面は粗面化処理により光拡散性を帯びるようにされている。鏡面反射膜は、金属、例えばアルミニウムＡｌ、銀Ａｇを用い、例えば異方性スパッタリングにより形成される。
【０００９】
図５に示す反射型フロントスクリーン２ａによれば、斜め下側に配置されたプロジェクタから投射された画像光は、各鏡形成用エリア８、８、・・・に入射し、そこに形成された鏡面反射膜１４、１４、・・・により正面側に反射され、拡散板４により拡散され、反射型フロントスクリーン２ａをその正面側にて視る人々により視認される。
【００１０】
また、室内照明光或いは太陽光の如き外光は、反射型フロントスクリーン２ａに対して斜め下向きに入射するので、拡散板４を直進透過し主として各鏡非形成エリア１０、１０、・・・に入射する。その入射した光はそこで拡散され、反射型フロントスクリーン２ａの正面側に拡散されたり、反射されたりはしないようにできる。そのエリア１０、１０、・・・に、ここに達した光の透過を許容する屈折率調整膜や光吸収膜を設ける等して正面側への拡散や反射を有効に阻止するようにすることができる。
従って、画像光は反射型フロントスクリーン２ａ正面に有効に反射され、外光は反射型フロントスクリーン２ａによって正面以外の方向に反射、あるいは吸収されることになる。
【００１１】
依って、照明を明るくしつつ、高いコントラストの画像を表示できるようにし、テキストを読みながら、或いはメモ、ノートをとりながら画像を視認することができる。その点で、特許文献２（：特開２００９−２７１２６３号公報）に記載のフロントスクリーンは特に優れていると言える。
そして、従来のフロントスクリーン２ａは、各鏡形成用エリア８、８、・・・の傾きが、スクリーン２ａ最上部に位置するものからスクリーン２ａ最下部に位置するものに至る全てのエリアにおいて同じであり、鏡非形成エリアの傾きも、同様に、スクリーン最上部に位置するものからスクリーン最下部に位置するものに至る全てのエリアにおいて同じであった。
この点に関して、特許文献１（：特許第３５６３３９７号公報）のフロントスクリーンも、特許文献２（：特開２００９−２７１２６３号公報）に記載のフロントスクリーンとは、異なるところがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３５６３３９７号公報
【特許文献２】特開２００９−２７１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、特許文献２のフロントスクリーンには、画像を視認する観客の存在するエリアに占める画像光が外光に影響されてしまうエリアの割合が高いという問題があった。この問題について図６、図７及び図８を参照して説明する。
図６は、フロントプロジェクション型表示装置のプロジェクタ２２のフロントプロジェクション用スクリーン２ａに対する配置角度、画像光の光軸の向き、拡散角度領域等を詳細に説明するための垂直に切断して示す縦断面図、図７は、更に入射許容角度領域が詳細に分かるようにそのスクリーン２ａを垂直に切断して示す縦断面図である。
尚、図６及び図７において、フロントプロジェクション用スクリーン２ａは、便宜上、拡散層４及び光透過層６のみを示し、他の部材（部分）の図示を省略する。図６、７共にプロジェクタ光の光路をわかりやすくするため観察者がスクリーン２ａを上から見下ろすように書いてあるが、本来観察者はスクリーン２ａの正面方向に存在するのが一般的である。
以降全ての図において角度の定義は反時計回り方向を正とし、水平面が０度、鉛直下方向が−９０度、鉛直上方向が９０度とする。
【００１４】
図において、θａは鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度（尚、引用文献２の図４では、θ１となっている。本願明細書、図面では便宜上「θａ」とした。）であり、θｂは鏡非形成用エリア１０のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度（尚、引用文献２の図４では、θ２となっている。本願明細書、図面では便宜上「θｂ」とした。）である。
θｐはフロントプロジェクタ２２から出射されフロントプロジェクション用スクリーン２ａに入射する画像光の入射角［スクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度］、θｐｂはフロントプロジェクタ２２からの画像光の入射角度領域の下側境界角度、θｐｔは入射角度領域の上側境界角度（外光に近い側の境界の角度）である。
【００１５】
θｐ’はフロントプロジェクション用スクリーン２ａに入射した画像光のその光透過層６内部におけるスクリーンの法線に対する角度である。θｄ’は各鏡形成用エリア８、８、・・・に入射し、図６では図示しない鏡面反射膜１４で反射された画像光の光透過層６内部におけるスクリーンの法線に対する角度、θｄは光透過層６を透過し、空気中に屈折して出射した場合の画像光のスクリーンの法線に対する角度、θｄｂは画像光の拡散角度領域の下側境界角度、θｄｔは画像光の拡散角度領域の上側境界角度である。ここで画像光の拡散角度領域とは画像光（プロジェクタ光）が拡散反射して出射する領域のことである。例えば画像光が各鏡形成用エリア８で反射した後に拡散するように配置した場合、画像光の拡散角度領域と拡散板４の拡散角度領域は等しい。一方画像光が各鏡形成用エリア８で反射する前に拡散するように配置した場合、画像光の拡散角度領域は拡散板４の拡散角度領域の鏡形成用エリア８に対する鏡面対称な領域に等しい。
θｏは観察者Ｅが存在する角度のスクリーンの法線（一点鎖線に示す）に対する角度、θｏｂはその観察角度範囲の下側境界角度、θｏｔは観察角度範囲の上側限界角度である
また、一つの鏡形成エリア８とその下に隣接する一つの鏡非形成エリア１０との組み合わせをエリア対とし、各エリア対に１２という符号を付することとする。
【００１６】
ここで、拡散角度領域について考察する。
観察者が画像を観察するためには、θｄｔ＞θｏｔで、θｄｂ＜θｏｂでなければならない。
そして、上記入射角度領域の下側境界（下限）角度θｐｂで空気中から光透過層６に入射した画像光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｐｂ’、上側境界（上限）角度θｐｔで空気中から光透過層６に入射した画像光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｐｔ’とし、画像光の拡散角度領域の下側境界角度θｄｂで空気中から光透過層６に入射した仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｄｂ’、画像光の拡散角度領域の上側境界角度θｄｔで空気中から光透過層６に入射した仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｄｔ’とする。
【００１７】
すると、上記θａ即ち、鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度の上限、θａｍａｘ及び下限θａｍｉｎは下記の式で表される条件を満たすことが好ましい。
θａｍａｘ＝［（θｐｔ’＋θｄｔ’）／２］＋９０°
θａｍｉｎ＝［（θｐｂ’＋θｄｂ’）／２］＋９０°
さもないと、フロントプロジェクタ２２からの入射角度範囲内の画像光が拡散板４の拡散角度領域に入射しないからである。ただし設計、あるいは制作の都合上、有効な反射でなく、一部のプロジェクタ光が無駄になってもやむを得ない場合がある。このような場合であっても最低でもフロントプロジェクタの入射角度範囲から入射した光の５０％が、拡散角度領域に反射することが望まれる。
【００１８】
また、θｐｔよりθｄｂが大きいこと、即ち、
θｐｔ＜θｄｂ
であることが好ましい。
さもないと、即ち、θｐｔ＞θｄｂであると、フロントプロジェクタ２２から斜め上側に向けた画像光の入射角度領域と、画像光の拡散角度領域とが一部オーバーラップし、良好な表示ができないからである。
【００１９】
また、上記θｂはθｐｔ’−２０°より大きいこと、即ち、
θｂ＞θｐｔ’−２０°
であることが好ましい。
というのは、先ず、θｂをθｐｔ’以上にすると、フロントプロジェクタ２２からの画像光が鏡非形成用エリア１０、１０、・・・に入射するおそれを完全になくし、画像光の損失を完全になくすことができるからである。
次に、θｐｔ’より小さくても２０°程度であれば、画像光の損失を極めて小さくすることができるからである。
【００２０】
尚、上記の好ましい条件は、水平方向における位置を異ならせても成立する。
また、これまでスクリーン下方からプロジェクタ光を入射させ正面から観察することを想定していたが、スクリーン上方からプロジェクタ光を入射させ正面から観察する場合であっても、座標を上下逆に取って同様の議論が成り立つ。更に上下逆だけでなく、左右、あるいは斜めに対して座標をとっても同様の議論が成り立つ。
ところで、従来においては、θａ、即ち、鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度が、スクリーン２ａの上端の鏡形成エリア８から下端の鏡形成エリア８に渡る全エリア８、８、・・・について同じであった。
そのため、スクリーン２ａ全体の内少なくとも一部分が外光により影響されて視認される観察位置が広くなると言う問題がある。このことを説明するためにはプロジェクタ光が入射することを許容される領域（以降プロジェクタ光入射許容角度領域とする）を定義する必要があり、図７はその領域を示す説明図である。
図７において、角度θｄｔ’で鏡形成エリア８に入射し反射された仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｃｂ’、角度θｄｂ’ で鏡形成エリア８に入射し反射された仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｃｔ’とする。また、角度θｃｔ’で光透過層６から空気中に屈折して出射した仮想光のスクリーンの法線に対する角度をθｃｔ、角度θｃｂ’ で光透過層６から空気中に屈折して出射した仮想光のスクリーンの法線に対する角度をθｃｂとする。このときプロジェクタ光入射許容角度領域はθｃｂ以上、θｃｔ以下で定義される。プロジェクタ光入射許容角度領域から入射した光はプロジェクタ光であっても外光であっても鏡形成エリア８により拡散板４の拡散角度領域に反射され、従って観察者方向に拡散反射される。
なお、当然プロジェクタ光はプロジェクタ光入射許容角度領域から入射しなければならず、以下の条件が存在する。
θｃｂ＜θｐｂ、θｐｔ＜θｐｔ
先ほどのθａｍａｘおよびθａｍｉｎに関する式は上記と同じことを鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度θａについての条件として記述した式であり、本質的に同じ条件である。
【００２１】
次に、プロジェクタ光入射許容角度をもとに、画像が外光に影響されて視認される領域を図８に示す。図８において、３はスクリーン２ａが一内壁面に設置される部屋、３ａはその部屋３の天井、３ｂは部屋３の床面、３ｃ、３ｃ、・・・はその部屋３の天井３ａに設置された照明、３ｄはスクリーン２ａが設置されるスクリーン設置壁面、３ｅはプロジェクタの設置される水平面、具体的には床面３ｂからプロジェクタが設置される高さｈの水平面である。Ｈはほぼ垂直なスクリーン２ａの縦方向の長さ（高さ）であり、θｃｔ１はスクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・のうち最も高い位置にある鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度（：外光に近い側の境界の角度）θｃｔである。
【００２２】
θｃｔｍはスクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・のうち高さ方向で中央にある鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度（：外光に近い側の境界の角度）である。また、θｃｔｎはスクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・のうち最も低い位置にある鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度（：外光に近い側の境界の角度）である。
つまり、スクリーンのエリア８、８、・・・に上から順番に番号を１、２、・・・と振り、エリアの最後の番号をｎとし、真ん中の番号をｍとし、その番号をθｃｔに添え字として付して或る高さの鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度を示すこととしたのである。ちなみに、θｃｂはフロントプロジェクタ２２からのプロジェクタ光入射許容角度領域の下側境界角度（：外光から遠い側の境界の角度）であることは前述の通りである。
【００２３】
ところで、従来の場合、スクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・（図６、図７を参照）は、その傾斜角度θａが高いところにあるものも、低いところにあるものも、中間の高さにあるものもすべて同じであるので、各鏡形成エリア８、８、・・・のプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｍは、すべて同じであった。
図中のＬ１は、最も高い鏡形成エリア８を起点としたその鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔ１方向に進む仮想光線のラインで、そのラインＬ１と部屋３のプロジェクタの設置される水平面３ｅとの交点がＰ１である。
【００２４】
この交点Ｐ１よりも後の（スクリーンから離れる方向の）領域Ｃは、その位置に外光源が存在した場合にスクリーン２ａが外光を拾わない領域となる。
そして、その交点Ｐ１からそれよりも前（スクリーンへ近づく方向）のスクリーン２ａの設置位置（内壁面）に至る領域Ｂは、その位置に外光源が存在した場合にスクリーン２ａの少なくとも画面の一部が外光を拾う領域となる。
【００２５】
また、Ｌｎは、最も低い鏡形成エリア８を起点としたその鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔｎ方向に進む仮想光線のラインで、そのラインＬｎと部屋３のプロジェクタの設置される水平面３ｅとの交点がＰｎである。
【００２６】
尚、Ｌｍは中央にある鏡形成エリア８を起点としたその鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔｍ方向に進む仮想光線のラインで、そのライン（仮想光線のライン）Ｌ１と部屋３のプロジェクタの設置される水平面３ｅとの交点がＰｍである。
【００２７】
ところで、スクリーン２ａに表示された画像を視認（観察）するには領域Ｂに外光源が存在しないことが好ましい。というのは、この領域は少なくともスクリーンの一部分にとってプロジェクタ光入射許容角度領域であり、そこに存在する外光源からの外光はスクリーン２ａによって観察者方向に拡散反射され、表示画像が乱されるからである。
しかし、従来においては、領域Ｂの長さ（上記交点Ｐ１のスクリーン２a設置壁面３ｄからの距離）が長く、部屋３の前の部分（スクリーン２a側の部分）に、その領域に存在する外光が表示画像を乱す比較的広い領域Ｂができてしまうという問題があった。
【００２８】
図８において、Ｗは上記交点Ｐｎから上記仮想光線のラインＬ１へ下ろした垂線の幅であり、スクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１（〜θｃｔｎ）であるが、これはすべての仮想光線Ｌ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径に他ならず、従来においては、この大きさが領域Ｂの長さを決定していたのである。
本発明はそのような問題を解決すべく為されたもので、反射型フロントスクリーンの正面側の部分に生じるところ、その領域に存在する外光が表示画像を乱す領域を狭くし、スクリーンが設置される部屋の中の、その領域に存在する外光が表示画像に悪影響を与えない領域をより広くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１の反射型フロントスクリーンは、特定の角度領域から入射した光のみを拡散透過させ、それ以外の角度領域から入射した光を直進透過させる光拡散層と、裏側に所定の傾きを持つ鏡形成用エリアとそれとは傾きの異なる所定の傾きを持つ鏡非形成用エリアとが所定の方向に沿って交互に配置されて鋸歯状に折れ曲がった面が形成され、その面とは反対側の面にて上記拡散層の裏側に接合された光透過層と、上記各鏡形成用エリア裏面に形成された反射性を有する材質からなる鏡面反射膜と、を有し、鏡形成エリアのスクリーンの法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の反射型フロントスクリーンによれば、鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異ならしめたので、図８における、スクリーン２ａ正面側のスクリーンの少なくとも一部が外光を拾う領域Ｂをより小さくすることができ、延いては、スクリーンが外光を拾わない領域Ｃをその分長くすることができる。
【００３１】
これは、スクリーンの全エリア対の仮想光線ラインが通る最小径の円の直径の幅Ｗをスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さくすることができたことに他ならない。つまり、その幅Ｗがスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１の１倍よりも小さな値、例えば０．８×Ｈ×ｃｏｓθｃｔ１であれば、本発明の効果を享受することができるのである。
尚、各鏡形成用エリア及び各鏡非形成エリアは、スクリーン正面から視て、水平方向（横方向）に真っ直ぐに延びた形状を有するのが一般的であろうが、正面から視て円弧状になるような形状になるような場合もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施例（：実施例２Ａ）を示す表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例（：実施例２Ａ）を示すスクリーン２Ａの鏡形成エリア８及び鏡非形成用エリア１０を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例（：実施例２Ｂ）を示す表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例（：実施例２Ｃ）を示す表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
【図５】背景技術を説明するための反射型フロントスクリーンの一部を示す垂直に切断した断面図である。
【図６】背景技術に関して、反射型フロントスクリーン及びそれに対するプロジェクタを、そのプロジェクタの配置角度及び画像光の光軸の向き等が詳細に説明できるように垂直に切断して示す断面図である。
【図７】背景技術に関して、反射型フロントスクリーン及びそれに対するプロジェクタを、そのプロジェクタの配置角度及び画像光の光軸の向きの他拡散角度領域及び入射許容角度領域をも詳細に説明できるように垂直に切断して示す断面図である。
【図８】発明が解決しようとする課題を説明するための表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの従来例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、基本的に、鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異なるようにすることが特徴であり、このようにすれば、スクリーンの全エリア対におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔを示す仮想光線ラインが通る最小径の円の直径をスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さくすることができ、延いては、従来よりも領域Ｂ（図８参照）の大きさを小さくすることができるのであるが、鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きの異なり方は、段階的であっても良いし、連続的（無段階的）であっても良い。
【００３４】
段階的というのは、スクリーンを横方向（水平方向）に延びる複数の分割エリアに上下方向に沿って分け、各分割エリア内における鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きθａは同じであるが、各分割エリア毎にθａは異なり、プロジェクタから遠い分割エリアの鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い分割エリアの鏡形成用エリアの方がθａが大きくなるようにするものである。
連続的（無段階的）とは、スクリーンを水平方向に延びる複数の分割エリアに上下方向に沿って分けることはせず、プロジェクタから遠い鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い鏡形成用エリアの方がθａが大きくなるようにするものである。
【００３５】
また、本発明は、スクリーンに対して正面斜め下側（床側）からプロジェクタにより画像光を照射し、正面側の視聴者に対して画像表示し、外光となる照明が天井側に配置される使用条件で使用される反射型フロントスクリーンに対しても、それとは逆に、スクリーンに対して正面斜め上側（天井側）からプロジェクタにより画像光を照射し、正面側の視聴者に対して画像表示し、外光となる照明が床側に配置される使用条件で使用される反射型フロントスクリーンに対しても適用することができる。前者の場合はここまで説明した通りに、後者の場合は垂直断面内で角度の定義をプラスマイナス逆転させるように座標をとる必要がある。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の詳細を図示実施例に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の第１の実施例（：実施例２Ａ）を示すもので、図１は表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図、図２はスクリーン２Ａの鏡形成エリア８及び鏡非形成用エリア１０を示す縦断面図である。
本実施例の反射型フロントスクリーン２Ａは、一つの鏡形成エリア８とそれに隣接する非鏡形成エリア１０との組み合わせ（：エリア対）１２が上から下に行くに従って鏡形成エリア８のスクリーンの法線に対する角度θａが少しずつ大きくなっているという特徴を有するという点で従来のものと大きく異なる。
【００３７】
しかし、本実施例（：実施例２Ａ）は、それ以外の点で構造が従来のものと基本的に同じであるので、改めて図示することはせず、また、図１の図５〜図８との共通部分を示す符号は図１、図２でもそのまま用いる。
そして、本実施例については既に説明済みの従来例と異なる点についてのみ説明し、従来例と共通する説明は可及的に省略する。これらの点は、後述する第２、第３の実施例（実施例２Ｂ、２Ｃ）についても同様である。
【００３８】
本スクリーン２Ａは、図５に示した従来例２ａと同様に、スクリーンに対して正面斜め下側（床側）からプロジェクタにより画像光を照射し、正面側の視聴者に対して画像表示し、外光となる照明が天井側に配置される使用条件で使用されるものである。
本実施例２Ａの特徴は、図２に示すように、一つの鏡形成エリア８とそれに隣接する一つの鏡非形成エリア１０との組み合わせであるエリア対１２、１２、・・・のうち、最も高いエリア対から低いエリア対に行くに従って鏡形成エリア８のスクリーンの法線に対する角度θａが少しずつ大きくなっている。
【００３９】
具体的に説明すると、上から１番目のエリア対１２の角度θａをθａ１、２番目のエリア対１２の角度θａをθａ２、一番下、即ちｎ番目のエリア対１２の角度θａをθａｎというように、角度θａに上からのエリア対の番号を添字にした場合、各エリア対１２の角度θａの関係は下記の式で表される。
θａ１＜θａ２＜θａ３・・・・・＜θａｎ
これは、図１に示すように、各エリア対１２１〜１２ｎの各鏡形成エリア８、８、・・・の入射角度領域の上側境界角度θｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｎのラインＬ１〜Ｌｎがプロジェクタ２２の投射開口（レンズ）付近の点Ｐを通るように、θａ１＜θａ２＜θａ３・・・・・＜θａｎの関係にされている。尚、θｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｎは、各エリア対１２１〜１２ｎのθｃｔを示すが、そのθｃｔについては図７を参照されたし。
【００４０】
従って、本実施例２Ａにおいては、全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗはほぼ０となり、反射型フロントスクリーンの正面側の部分に生じるところの、その領域に存在する外光が表示画像を乱す領域Ｂを狭くし、その領域に存在する外光が表示画像に悪影響を与えない領域Ｃをより広くすることができる。なお、プロジェクタ光はスクリーン２Ａの各エリア対１２１〜１２ｎに対応する位置に対してθｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｎ以下で入射しなければならないため、プロジェクタ２２の投射開口（レンズ）は点Ｐ（仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗがほぼ０となる位置）よりスクリーンから見てそれ以下の角度の方向に位置しなければならない。
【実施例２】
【００４１】
図３は本発明の第２の実施例（：実施例２Ｂ）を示す反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
本実施例２Ｂは、第１の実施例（：実施例１）とは、各エリア対１２の角度θａの関係が、θａ１＜θａ２＜θａ３・・・・・＜θａｎである点では共通するので、図２に相当する図面を記載しなかったが、全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗが０よりもやや大きい点でのみ異なっている。
このように、全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗが０よりもやや大きくなる態様でも本発明を実施することができるのである。要は、この幅Ｗが、上述したスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さければ、本発明の効果を享受することができるのである。
【実施例３】
【００４２】
図４は本発明の第３の実施例（：実施例２Ｃ）を示す反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
本実施例２Ｃは、第１の実施例（：実施例１）２Ａ、第２の実施例（：実施例２）２Ｂとは、各エリア対１２の角度θａが段階的に大きくなっていく点で異なる。即ち、図１、図２に示す第１の実施例２Ａ及び図３に示す第２の実施例２Ｂにおいては、互いに隣接する各エリア対１２・１２の各角度θａは互いに異なっており、角度θａの異なり方は連続的、無段階的であった。
【００４３】
しかるに、本実施例２Ｃは、図４に示すように、スクリーン２Ｃを高さ方向に複数に分割、例えば５分割し、分割領域毎に上の方から下の方へ行くに従って角度θａが大きくなるようにしたものである。
このように、角度θａを上から下へ行くに従って変化させる態様として段階的に変化させる態様があり得る。全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗが、上述したスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さければ、本発明の効果を享受することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、フロントプロジェクション型表示装置に用いる反射型フロントスクリーンに広く産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４５】
２Ａ〜２Ｃ・・・フロントプロジェクション用スクリーン、
３・・・スクリーン及びプロジェクタ設置室、３ａ・・・天井、
３ｂ・・・床面、３ｃ・・・照明、３ｄ・・・スクリーン設置壁面、
３ｅ・・・プロジェクタ設置高さ面、
Ｈ・・・スクリーンの高さ、ｈ・・・プロジェクタの設置高さ、
Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、・・・Ｌｎ）・・・仮想光線、
θｐ・・・フロントプロジェクタから出射されフロントプロジェクション用スクリ ーンに入射する画像光の入射角［スクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度］、
θｐｔ・・・入射角度領域の上側（外光に近い側）境界角度（仮想光線）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロントプロジェクション型表示装置に用いる反射型フロントスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクション型表示装置には、リアプロジェクション型とフロントプロジェクション型とがあり、リアプロジェクション型はスクリーンの後側にプロジェクタを配置する必要があることから、例えば、壁際や窓際にスクリーンを置いて画像を視認するようにすることができず、会議室等の限られた空間を有効に利用できないという欠点がある。
それに対して、フロントプロジェクション型表示装置は、壁際や窓際にスクリーンを置いて画像を視認することができ、会議室等の限られた空間を有効に利用できるものが多く、利用数や用途が急激に増えつつある。
【０００３】
そして、フロントプロジェクション型のプロジェクション型表示装置は、例えば特許第３５６３３９７号公報（：特許文献１）、特開２００９−２７１２６３号公報（：特許文献２）により紹介されている。フロントプロジェクション型のものは、スクリーン、即ち、反射型フロントスクリーンを略垂直に配置し、その正面側に画像光を投射するフロントプロジェクタを配置した構成を有している。
そして、そのフロントプロジェクタは、反射型フロントスクリーンの真正面に比較的近い位置に配置しそこから反射型フロントスクリーンに画像光を照射するタイプのものが従来一般であったが、正面の斜め前方下側に配置しそこから斜め上向きに反射型フロントスクリーンに画像光を照射するようにした特許文献２に記載されるようなものが増えつつある。
【０００４】
プロジェクタを正面の斜め前方下側に配置しそこから斜め上向きに反射型フロントスクリーンに画像光を照射するようにしたものが増えつつあるのは、プロジェクタ光の投射距離を短くでき、従ってより空間を有効に利用できるからである。
一方、上から斜め下向きに入射する外光がある場合、プロジェクタから反射型フロントスクリーンに対する画像光の向きを斜め上向きにすることにより、反射型フロントスクリーンが外光を吸収し、画像光は反射するようにでき易く、室内の照明が明るくても画像が良好なコントラストを以て表示されるようにし易いというメリットが生じ、そのことの重要性が高まりつつある。
【０００５】
というのは、プロジェクション型表示装置を用いて映画や動画等を鑑賞する場合には、照明を落とし部屋を暗くしても良いが、スクリーンに映った画像を視つつも手元に用意した資料を参照し、更には、メモを取ったり、集まった人どうしで互いに相手の顔を見ながらディスカッションしたりして会議を進める場合、或いは、学校（小学校、中学校、高校、大学、各種学校）、各種研修、各種セミナー等において教育等に用いる場合、資料、教科書その他テキスト、プリント類等を視たり読んだり、メモやノートを取ることができなければならない。
それには、室内照明を点けて充分に部屋を明るくしなければならない。そして、部屋を明るくしてもスクリーンに表示される画像は部屋の明るさによる外光に対して充分なコントラストを有するものでなければならない。
【０００６】
そして、その要望に応える技術として顕著な成果を納めているのが、上記特開２００９−２７１２６３号公報（：特許文献２）により公開されたものであり、図５はそのような特開２００９−２７１２６３号公報（：特許文献２）により紹介された反射型フロントスクリーンの一例２ａを示す垂直切断断面図である。
その図５に示すフロントスクリーン２ａは、特定の角度領域から入射した光のみを拡散透過させ、それ以外の角度領域から入射した光を直進透過させる性質を有する拡散板４を前側に配置し、この拡散板４の裏側に、裏面が鋸歯状に折れ曲がった面を有する光透過層６を配置したものである。
【０００７】
その光透過層６の裏面の鋸歯状に折れ曲がった面は、具体的には、或る傾きを持った鏡形成エリア８とそれとは異なる傾きを持った鏡非形成領域１０とを垂直方向に沿って交互に配置した形状を有しており、一つの鏡形成エリア８とそれに隣接する一つの鏡非形成用エリア１０との組み合わせを本願の明細書においてはエリア対ということとする。
各鏡形成エリア８、８、・・・には鏡面反射性を有する鏡面反射膜１４、１４、・・・が形成されている。
【０００８】
上記拡散板４は、例えば拡散シートからなり、フロントプロジェクタからの画像光を拡散させるように配置される。すなわち画像光が鏡面反射膜１４で反射する前後どちらかにおいて拡散板４に入射する角度範囲が拡散角度範囲となるように配置される。例えば画像光が鏡面反射膜１４で反射した後に拡散するように配置した場合、正面方向の拡散角度範囲から入射する光を拡散透過させ、その角度範囲外（前述の場合上方、および下方）からの入射光は直進透過させる性質を有する。このような異方性拡散板は、例えば特許文献1（：特許第３５６３３９７号公報）で用いられている拡散フィルムがある。
上記光透過層６は例えば樹脂からなり、各鏡非形成領域１０、１０、・・・の面は粗面化処理により光拡散性を帯びるようにされている。鏡面反射膜は、金属、例えばアルミニウムＡｌ、銀Ａｇを用い、例えば異方性スパッタリングにより形成される。
【０００９】
図５に示す反射型フロントスクリーン２ａによれば、斜め下側に配置されたプロジェクタから投射された画像光は、各鏡形成用エリア８、８、・・・に入射し、そこに形成された鏡面反射膜１４、１４、・・・により正面側に反射され、拡散板４により拡散され、反射型フロントスクリーン２ａをその正面側にて視る人々により視認される。
【００１０】
また、室内照明光或いは太陽光の如き外光は、反射型フロントスクリーン２ａに対して斜め下向きに入射するので、拡散板４を直進透過し主として各鏡非形成エリア１０、１０、・・・に入射する。その入射した光はそこで拡散され、反射型フロントスクリーン２ａの正面側に拡散されたり、反射されたりはしないようにできる。そのエリア１０、１０、・・・に、ここに達した光の透過を許容する屈折率調整膜や光吸収膜を設ける等して正面側への拡散や反射を有効に阻止するようにすることができる。
従って、画像光は反射型フロントスクリーン２ａ正面に有効に反射され、外光は反射型フロントスクリーン２ａによって正面以外の方向に反射、あるいは吸収されることになる。
【００１１】
依って、照明を明るくしつつ、高いコントラストの画像を表示できるようにし、テキストを読みながら、或いはメモ、ノートをとりながら画像を視認することができる。その点で、特許文献２（：特開２００９−２７１２６３号公報）に記載のフロントスクリーンは特に優れていると言える。
そして、従来のフロントスクリーン２ａは、各鏡形成用エリア８、８、・・・の傾きが、スクリーン２ａ最上部に位置するものからスクリーン２ａ最下部に位置するものに至る全てのエリアにおいて同じであり、鏡非形成エリアの傾きも、同様に、スクリーン最上部に位置するものからスクリーン最下部に位置するものに至る全てのエリアにおいて同じであった。
この点に関して、特許文献１（：特許第３５６３３９７号公報）のフロントスクリーンも、特許文献２（：特開２００９−２７１２６３号公報）に記載のフロントスクリーンとは、異なるところがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３５６３３９７号公報
【特許文献２】特開２００９−２７１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、特許文献２のフロントスクリーンには、画像を視認する観客の存在するエリアに占める画像光が外光に影響されてしまうエリアの割合が高いという問題があった。この問題について図６、図７及び図８を参照して説明する。
図６は、フロントプロジェクション型表示装置のプロジェクタ２２のフロントプロジェクション用スクリーン２ａに対する配置角度、画像光の光軸の向き、拡散角度領域等を詳細に説明するための垂直に切断して示す縦断面図、図７は、更に入射許容角度領域が詳細に分かるようにそのスクリーン２ａを垂直に切断して示す縦断面図である。
尚、図６及び図７において、フロントプロジェクション用スクリーン２ａは、便宜上、拡散層４及び光透過層６のみを示し、他の部材（部分）の図示を省略する。図６、７共にプロジェクタ光の光路をわかりやすくするため観察者がスクリーン２ａを上から見下ろすように書いてあるが、本来観察者はスクリーン２ａの正面方向に存在するのが一般的である。
以降全ての図において角度の定義は反時計回り方向を正とし、水平面が０度、鉛直下方向が−９０度、鉛直上方向が９０度とする。
【００１４】
図において、θａは鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度（尚、引用文献２の図４では、θ１となっている。本願明細書、図面では便宜上「θａ」とした。）であり、θｂは鏡非形成用エリア１０のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度（尚、引用文献２の図４では、θ２となっている。本願明細書、図面では便宜上「θｂ」とした。）である。
θｐはフロントプロジェクタ２２から出射されフロントプロジェクション用スクリーン２ａに入射する画像光の入射角［スクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度］、θｐｂはフロントプロジェクタ２２からの画像光の入射角度領域の下側境界角度、θｐｔは入射角度領域の上側境界角度（外光に近い側の境界の角度）である。
【００１５】
θｐ’はフロントプロジェクション用スクリーン２ａに入射した画像光のその光透過層６内部におけるスクリーンの法線に対する角度である。θｄ’は各鏡形成用エリア８、８、・・・に入射し、図６では図示しない鏡面反射膜１４で反射された画像光の光透過層６内部におけるスクリーンの法線に対する角度、θｄは光透過層６を透過し、空気中に屈折して出射した場合の画像光のスクリーンの法線に対する角度、θｄｂは画像光の拡散角度領域の下側境界角度、θｄｔは画像光の拡散角度領域の上側境界角度である。ここで画像光の拡散角度領域とは画像光（プロジェクタ光）が拡散反射して出射する領域のことである。例えば画像光が各鏡形成用エリア８で反射した後に拡散するように配置した場合、画像光の拡散角度領域と拡散板４の拡散角度領域は等しい。一方画像光が各鏡形成用エリア８で反射する前に拡散するように配置した場合、画像光の拡散角度領域は拡散板４の拡散角度領域の鏡形成用エリア８に対する鏡面対称な領域に等しい。
θｏは観察者Ｅが存在する角度のスクリーンの法線（一点鎖線に示す）に対する角度、θｏｂはその観察角度範囲の下側境界角度、θｏｔは観察角度範囲の上側限界角度である
また、一つの鏡形成エリア８とその下に隣接する一つの鏡非形成エリア１０との組み合わせをエリア対とし、各エリア対に１２という符号を付することとする。
【００１６】
ここで、拡散角度領域について考察する。
観察者が画像を観察するためには、θｄｔ＞θｏｔで、θｄｂ＜θｏｂでなければならない。
そして、上記入射角度領域の下側境界（下限）角度θｐｂで空気中から光透過層６に入射した画像光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｐｂ’、上側境界（上限）角度θｐｔで空気中から光透過層６に入射した画像光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｐｔ’とし、画像光の拡散角度領域の下側境界角度θｄｂで空気中から光透過層６に入射した仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｄｂ’、画像光の拡散角度領域の上側境界角度θｄｔで空気中から光透過層６に入射した仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｄｔ’とする。
【００１７】
すると、上記θａ即ち、鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度の上限、θａｍａｘ及び下限θａｍｉｎは下記の式で表される条件を満たすことが好ましい。
θａｍａｘ＝［（θｐｔ’＋θｄｔ’）／２］＋９０°
θａｍｉｎ＝［（θｐｂ’＋θｄｂ’）／２］＋９０°
さもないと、フロントプロジェクタ２２からの入射角度範囲内の画像光が拡散板４の拡散角度領域に入射しないからである。ただし設計、あるいは制作の都合上、有効な反射でなく、一部のプロジェクタ光が無駄になってもやむを得ない場合がある。このような場合であっても最低でもフロントプロジェクタの入射角度範囲から入射した光の５０％が、拡散角度領域に反射することが望まれる。
【００１８】
また、θｐｔよりθｄｂが大きいこと、即ち、
θｐｔ＜θｄｂ
であることが好ましい。
さもないと、即ち、θｐｔ＞θｄｂであると、フロントプロジェクタ２２から斜め上側に向けた画像光の入射角度領域と、画像光の拡散角度領域とが一部オーバーラップし、良好な表示ができないからである。
【００１９】
また、上記θｂはθｐｔ’−２０°より大きいこと、即ち、
θｂ＞θｐｔ’−２０°
であることが好ましい。
というのは、先ず、θｂをθｐｔ’以上にすると、フロントプロジェクタ２２からの画像光が鏡非形成用エリア１０、１０、・・・に入射するおそれを完全になくし、画像光の損失を完全になくすことができるからである。
次に、θｐｔ’より小さくても２０°程度であれば、画像光の損失を極めて小さくすることができるからである。
【００２０】
尚、上記の好ましい条件は、水平方向における位置を異ならせても成立する。
また、これまでスクリーン下方からプロジェクタ光を入射させ正面から観察することを想定していたが、スクリーン上方からプロジェクタ光を入射させ正面から観察する場合であっても、座標を上下逆に取って同様の議論が成り立つ。更に上下逆だけでなく、左右、あるいは斜めに対して座標をとっても同様の議論が成り立つ。
ところで、従来においては、θａ、即ち、鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度が、スクリーン２ａの上端の鏡形成エリア８から下端の鏡形成エリア８に渡る全エリア８、８、・・・について同じであった。
そのため、スクリーン２ａ全体の内少なくとも一部分が外光により影響されて視認される観察位置が広くなると言う問題がある。このことを説明するためにはプロジェクタ光が入射することを許容される領域（以降プロジェクタ光入射許容角度領域とする）を定義する必要があり、図７はその領域を示す説明図である。
図７において、角度θｄｔ’で鏡形成エリア８に入射し反射された仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｃｂ’、角度θｄｂ’ で鏡形成エリア８に入射し反射された仮想光の光透過層６内におけるスクリーンの法線に対する角度をθｃｔ’とする。また、角度θｃｔ’で光透過層６から空気中に屈折して出射した仮想光のスクリーンの法線に対する角度をθｃｔ、角度θｃｂ’ で光透過層６から空気中に屈折して出射した仮想光のスクリーンの法線に対する角度をθｃｂとする。このときプロジェクタ光入射許容角度領域はθｃｂ以上、θｃｔ以下で定義される。プロジェクタ光入射許容角度領域から入射した光はプロジェクタ光であっても外光であっても鏡形成エリア８により拡散板４の拡散角度領域に反射され、従って観察者方向に拡散反射される。
なお、当然プロジェクタ光はプロジェクタ光入射許容角度領域から入射しなければならず、以下の条件が存在する。
θｃｂ＜θｐｂ、θｐｔ＜θｐｔ
先ほどのθａｍａｘおよびθａｍｉｎに関する式は上記と同じことを鏡形成エリア８のスクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度θａについての条件として記述した式であり、本質的に同じ条件である。
【００２１】
次に、プロジェクタ光入射許容角度をもとに、画像が外光に影響されて視認される領域を図８に示す。図８において、３はスクリーン２ａが一内壁面に設置される部屋、３ａはその部屋３の天井、３ｂは部屋３の床面、３ｃ、３ｃ、・・・はその部屋３の天井３ａに設置された照明、３ｄはスクリーン２ａが設置されるスクリーン設置壁面、３ｅはプロジェクタの設置される水平面、具体的には床面３ｂからプロジェクタが設置される高さｈの水平面である。Ｈはほぼ垂直なスクリーン２ａの縦方向の長さ（高さ）であり、θｃｔ１はスクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・のうち最も高い位置にある鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度（：外光に近い側の境界の角度）θｃｔである。
【００２２】
θｃｔｍはスクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・のうち高さ方向で中央にある鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度（：外光に近い側の境界の角度）である。また、θｃｔｎはスクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・のうち最も低い位置にある鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度（：外光に近い側の境界の角度）である。
つまり、スクリーンのエリア８、８、・・・に上から順番に番号を１、２、・・・と振り、エリアの最後の番号をｎとし、真ん中の番号をｍとし、その番号をθｃｔに添え字として付して或る高さの鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度を示すこととしたのである。ちなみに、θｃｂはフロントプロジェクタ２２からのプロジェクタ光入射許容角度領域の下側境界角度（：外光から遠い側の境界の角度）であることは前述の通りである。
【００２３】
ところで、従来の場合、スクリーン２ａの鏡形成エリア８、８、・・・（図６、図７を参照）は、その傾斜角度θａが高いところにあるものも、低いところにあるものも、中間の高さにあるものもすべて同じであるので、各鏡形成エリア８、８、・・・のプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｍは、すべて同じであった。
図中のＬ１は、最も高い鏡形成エリア８を起点としたその鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔ１方向に進む仮想光線のラインで、そのラインＬ１と部屋３のプロジェクタの設置される水平面３ｅとの交点がＰ１である。
【００２４】
この交点Ｐ１よりも後の（スクリーンから離れる方向の）領域Ｃは、その位置に外光源が存在した場合にスクリーン２ａが外光を拾わない領域となる。
そして、その交点Ｐ１からそれよりも前（スクリーンへ近づく方向）のスクリーン２ａの設置位置（内壁面）に至る領域Ｂは、その位置に外光源が存在した場合にスクリーン２ａの少なくとも画面の一部が外光を拾う領域となる。
【００２５】
また、Ｌｎは、最も低い鏡形成エリア８を起点としたその鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔｎ方向に進む仮想光線のラインで、そのラインＬｎと部屋３のプロジェクタの設置される水平面３ｅとの交点がＰｎである。
【００２６】
尚、Ｌｍは中央にある鏡形成エリア８を起点としたその鏡形成エリア８におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔｍ方向に進む仮想光線のラインで、そのライン（仮想光線のライン）Ｌ１と部屋３のプロジェクタの設置される水平面３ｅとの交点がＰｍである。
【００２７】
ところで、スクリーン２ａに表示された画像を視認（観察）するには領域Ｂに外光源が存在しないことが好ましい。というのは、この領域は少なくともスクリーンの一部分にとってプロジェクタ光入射許容角度領域であり、そこに存在する外光源からの外光はスクリーン２ａによって観察者方向に拡散反射され、表示画像が乱されるからである。
しかし、従来においては、領域Ｂの長さ（上記交点Ｐ１のスクリーン２a設置壁面３ｄからの距離）が長く、部屋３の前の部分（スクリーン２a側の部分）に、その領域に存在する外光が表示画像を乱す比較的広い領域Ｂができてしまうという問題があった。
【００２８】
図８において、Ｗは上記交点Ｐｎから上記仮想光線のラインＬ１へ下ろした垂線の幅であり、スクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１（〜θｃｔｎ）であるが、これはすべての仮想光線Ｌ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径に他ならず、従来においては、この大きさが領域Ｂの長さを決定していたのである。
本発明はそのような問題を解決すべく為されたもので、反射型フロントスクリーンの正面側の部分に生じるところ、その領域に存在する外光が表示画像を乱す領域を狭くし、スクリーンが設置される部屋の中の、その領域に存在する外光が表示画像に悪影響を与えない領域をより広くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１の反射型フロントスクリーンは、特定の角度領域から入射した光のみを拡散透過させ、それ以外の角度領域から入射した光を直進透過させる光拡散層と、裏側に所定の傾きを持つ鏡形成用エリアとそれとは傾きの異なる所定の傾きを持つ鏡非形成用エリアとが所定の方向に沿って交互に配置されて鋸歯状に折れ曲がった面が形成され、その面とは反対側の面にて上記拡散層の裏側に接合された光透過層と、上記各鏡形成用エリア裏面に形成された反射性を有する材質からなる鏡面反射膜と、を有し、鏡形成エリアのスクリーンの法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の反射型フロントスクリーンによれば、鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異ならしめたので、図８における、スクリーン２ａ正面側のスクリーンの少なくとも一部が外光を拾う領域Ｂをより小さくすることができ、延いては、スクリーンが外光を拾わない領域Ｃをその分長くすることができる。
【００３１】
これは、スクリーンの全エリア対の仮想光線ラインが通る最小径の円の直径の幅Ｗをスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さくすることができたことに他ならない。つまり、その幅Ｗがスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１の１倍よりも小さな値、例えば０．８×Ｈ×ｃｏｓθｃｔ１であれば、本発明の効果を享受することができるのである。
尚、各鏡形成用エリア及び各鏡非形成エリアは、スクリーン正面から視て、水平方向（横方向）に真っ直ぐに延びた形状を有するのが一般的であろうが、正面から視て円弧状になるような形状になるような場合もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施例（：実施例２Ａ）を示す表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例（：実施例２Ａ）を示すスクリーン２Ａの鏡形成エリア８及び鏡非形成用エリア１０を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例（：実施例２Ｂ）を示す表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例（：実施例２Ｃ）を示す表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
【図５】背景技術を説明するための反射型フロントスクリーンの一部を示す垂直に切断した断面図である。
【図６】背景技術に関して、反射型フロントスクリーン及びそれに対するプロジェクタを、そのプロジェクタの配置角度及び画像光の光軸の向き等が詳細に説明できるように垂直に切断して示す断面図である。
【図７】背景技術に関して、反射型フロントスクリーン及びそれに対するプロジェクタを、そのプロジェクタの配置角度及び画像光の光軸の向きの他拡散角度領域及び入射許容角度領域をも詳細に説明できるように垂直に切断して示す断面図である。
【図８】発明が解決しようとする課題を説明するための表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの従来例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、基本的に、鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異なるようにすることが特徴であり、このようにすれば、スクリーンの全エリア対におけるプロジェクタ光入射許容角度領域の上側境界角度θｃｔを示す仮想光線ラインが通る最小径の円の直径をスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さくすることができ、延いては、従来よりも領域Ｂ（図８参照）の大きさを小さくすることができるのであるが、鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きの異なり方は、段階的であっても良いし、連続的（無段階的）であっても良い。
【００３４】
段階的というのは、スクリーンを横方向（水平方向）に延びる複数の分割エリアに上下方向に沿って分け、各分割エリア内における鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きθａは同じであるが、各分割エリア毎にθａは異なり、プロジェクタから遠い分割エリアの鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い分割エリアの鏡形成用エリアの方がθａが大きくなるようにするものである。
連続的（無段階的）とは、スクリーンを水平方向に延びる複数の分割エリアに上下方向に沿って分けることはせず、プロジェクタから遠い鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い鏡形成用エリアの方がθａが大きくなるようにするものである。
【００３５】
また、本発明は、スクリーンに対して正面斜め下側（床側）からプロジェクタにより画像光を照射し、正面側の視聴者に対して画像表示し、外光となる照明が天井側に配置される使用条件で使用される反射型フロントスクリーンに対しても、それとは逆に、スクリーンに対して正面斜め上側（天井側）からプロジェクタにより画像光を照射し、正面側の視聴者に対して画像表示し、外光となる照明が床側に配置される使用条件で使用される反射型フロントスクリーンに対しても適用することができる。前者の場合はここまで説明した通りに、後者の場合は垂直断面内で角度の定義をプラスマイナス逆転させるように座標をとる必要がある。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の詳細を図示実施例に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の第１の実施例（：実施例２Ａ）を示すもので、図１は表示装置設置室内の反射型フロントスクリーンの概略縦断面図、図２はスクリーン２Ａの鏡形成エリア８及び鏡非形成用エリア１０を示す縦断面図である。
本実施例の反射型フロントスクリーン２Ａは、一つの鏡形成エリア８とそれに隣接する非鏡形成エリア１０との組み合わせ（：エリア対）１２が上から下に行くに従って鏡形成エリア８のスクリーンの法線に対する角度θａが少しずつ大きくなっているという特徴を有するという点で従来のものと大きく異なる。
【００３７】
しかし、本実施例（：実施例２Ａ）は、それ以外の点で構造が従来のものと基本的に同じであるので、改めて図示することはせず、また、図１の図５〜図８との共通部分を示す符号は図１、図２でもそのまま用いる。
そして、本実施例については既に説明済みの従来例と異なる点についてのみ説明し、従来例と共通する説明は可及的に省略する。これらの点は、後述する第２、第３の実施例（実施例２Ｂ、２Ｃ）についても同様である。
【００３８】
本スクリーン２Ａは、図５に示した従来例２ａと同様に、スクリーンに対して正面斜め下側（床側）からプロジェクタにより画像光を照射し、正面側の視聴者に対して画像表示し、外光となる照明が天井側に配置される使用条件で使用されるものである。
本実施例２Ａの特徴は、図２に示すように、一つの鏡形成エリア８とそれに隣接する一つの鏡非形成エリア１０との組み合わせであるエリア対１２、１２、・・・のうち、最も高いエリア対から低いエリア対に行くに従って鏡形成エリア８のスクリーンの法線に対する角度θａが少しずつ大きくなっている。
【００３９】
具体的に説明すると、上から１番目のエリア対１２の角度θａをθａ１、２番目のエリア対１２の角度θａをθａ２、一番下、即ちｎ番目のエリア対１２の角度θａをθａｎというように、角度θａに上からのエリア対の番号を添字にした場合、各エリア対１２の角度θａの関係は下記の式で表される。
θａ１＜θａ２＜θａ３・・・・・＜θａｎ
これは、図１に示すように、各エリア対１２１〜１２ｎの各鏡形成エリア８、８、・・・の入射角度領域の上側境界角度θｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｎのラインＬ１〜Ｌｎがプロジェクタ２２の投射開口（レンズ）付近の点Ｐを通るように、θａ１＜θａ２＜θａ３・・・・・＜θａｎの関係にされている。尚、θｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｎは、各エリア対１２１〜１２ｎのθｃｔを示すが、そのθｃｔについては図７を参照されたし。
【００４０】
従って、本実施例２Ａにおいては、全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗはほぼ０となり、反射型フロントスクリーンの正面側の部分に生じるところの、その領域に存在する外光が表示画像を乱す領域Ｂを狭くし、その領域に存在する外光が表示画像に悪影響を与えない領域Ｃをより広くすることができる。なお、プロジェクタ光はスクリーン２Ａの各エリア対１２１〜１２ｎに対応する位置に対してθｃｔ１ 、θｃｔ２ 、・・・・、θｃｔｎ以下で入射しなければならないため、プロジェクタ２２の投射開口（レンズ）は点Ｐ（仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗがほぼ０となる位置）よりスクリーンから見てそれ以下の角度の方向に位置しなければならない。
【実施例２】
【００４１】
図３は本発明の第２の実施例（：実施例２Ｂ）を示す反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
本実施例２Ｂは、第１の実施例（：実施例１）とは、各エリア対１２の角度θａの関係が、θａ１＜θａ２＜θａ３・・・・・＜θａｎである点では共通するので、図２に相当する図面を記載しなかったが、全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗが０よりもやや大きい点でのみ異なっている。
このように、全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗが０よりもやや大きくなる態様でも本発明を実施することができるのである。要は、この幅Ｗが、上述したスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さければ、本発明の効果を享受することができるのである。
【実施例３】
【００４２】
図４は本発明の第３の実施例（：実施例２Ｃ）を示す反射型フロントスクリーンの概略縦断面図である。
本実施例２Ｃは、第１の実施例（：実施例１）２Ａ、第２の実施例（：実施例２）２Ｂとは、各エリア対１２の角度θａが段階的に大きくなっていく点で異なる。即ち、図１、図２に示す第１の実施例２Ａ及び図３に示す第２の実施例２Ｂにおいては、互いに隣接する各エリア対１２・１２の各角度θａは互いに異なっており、角度θａの異なり方は連続的、無段階的であった。
【００４３】
しかるに、本実施例２Ｃは、図４に示すように、スクリーン２Ｃを高さ方向に複数に分割、例えば５分割し、分割領域毎に上の方から下の方へ行くに従って角度θａが大きくなるようにしたものである。
このように、角度θａを上から下へ行くに従って変化させる態様として段階的に変化させる態様があり得る。全エリア対１２１〜１２ｎの仮想光線ラインＬ１〜Ｌｎが通る最小径の円の直径Ｗが、上述したスクリーンの高さＨ×ｃｏｓθｃｔ１よりも小さければ、本発明の効果を享受することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、フロントプロジェクション型表示装置に用いる反射型フロントスクリーンに広く産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４５】
２Ａ〜２Ｃ・・・フロントプロジェクション用スクリーン、
３・・・スクリーン及びプロジェクタ設置室、３ａ・・・天井、
３ｂ・・・床面、３ｃ・・・照明、３ｄ・・・スクリーン設置壁面、
３ｅ・・・プロジェクタ設置高さ面、
Ｈ・・・スクリーンの高さ、ｈ・・・プロジェクタの設置高さ、
Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、・・・Ｌｎ）・・・仮想光線、
θｐ・・・フロントプロジェクタから出射されフロントプロジェクション用スクリ ーンに入射する画像光の入射角［スクリーンの法線（一点鎖線）に対する角度］、
θｐｔ・・・入射角度領域の上側（外光に近い側）境界角度（仮想光線）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の角度領域から入射した光のみを拡散透過させ、それ以外の角度領域から入射した光を直進透過させる光拡散層と、裏側に所定の傾きを持つ鏡形成用エリアとそれとは傾きの異なる所定の傾きを持つ鏡非形成用エリアとが所定の方向に沿って交互に配置されて鋸歯状に折れ曲がった面が形成され、その面とは反対側の面にて上記拡散層の裏側に接合された光透過層と、上記各鏡形成用エリア裏面に形成された反射性を有する材質からなる鏡面反射膜と、を有する反射型フロントスクリーンであって、
鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異なる
ことを特徴とする反射型フロントスクリーン。
【請求項１】
特定の角度領域から入射した光のみを拡散透過させ、それ以外の角度領域から入射した光を直進透過させる光拡散層と、裏側に所定の傾きを持つ鏡形成用エリアとそれとは傾きの異なる所定の傾きを持つ鏡非形成用エリアとが所定の方向に沿って交互に配置されて鋸歯状に折れ曲がった面が形成され、その面とは反対側の面にて上記拡散層の裏側に接合された光透過層と、上記各鏡形成用エリア裏面に形成された反射性を有する材質からなる鏡面反射膜と、を有する反射型フロントスクリーンであって、
鏡形成エリアのスクリーン法線に対する傾きが、スクリーン面内の鏡形成エリアに直交する断面内で、プロジェクタから遠い位置の鏡形成用エリアよりもプロジェクタに近い側の鏡形成用エリアの方が大きくなるように、異なる
ことを特徴とする反射型フロントスクリーン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２６２３７（Ｐ２０１２−２２６２３７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５８２３（Ｐ２０１１−９５８２３）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【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１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【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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