JP2008107536A - スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】 曲面状のスクリーンにいおいて発生する映り込みを防止し、コントラストが高く鮮明な画像を表示させることができるスクリーンを提供する。
【解決手段】 複数の画素がマトリクス状に配置された空間光変調素子を用いたプロジェクタにより鑑賞側からコンテンツをスクリーン１に投射し鑑賞するコンテンツ表示システムに適用され、鑑賞側の面に光反射性を有するスクリーン基材１１と、スクリーン基材１１の鑑賞側の面に貼付され、プロジェクタの投射によりスクリーン基材１１に表示されるコンテンツの１画素サイズの半分以下の間隔で開口された複数の円形の穴１４を有すると共に、鑑賞側の面および円形の穴１４の内周面が黒色で加工されたパンチングメタル１２とを備え、パンチングメタル１２およびスクリーン１が曲面形状であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドームスクリーンや円柱スクリーンなどの曲面形状のスクリーンに関する。

従来、プラネタリウムや各種のアミューズメントパークでは、ドーム型スクリーンや円柱型スクリーンのシリンドリカルスクリーンなどの曲面状スクリーンを使用して臨場感のある映像を映し出すアトラクションが行われている。

ドーム型スクリーンには、その構成方法により簡易タイプと固定タイプとがある。

簡易タイプには、半球状のシートの後ろから空気を吸引してシートを膨らませ、球形にして構成するタイプがある。

このタイプは、シートを膨らませて球形にした後に内側に塗装を行ってスクリーン面を形成する。

また固定タイプには、グラスファイバーで５角形あるいは短冊状のパーツを成形してこのパーツを繋ぎ合わせて球形にするタイプや、パンチングメタルを短冊状のパーツに裁断してこのパーツを繋ぎ合わせて球形にするタイプなどがある。

これらの固定タイプも、パーツを繋ぎ合わせて球形に構成した後に内側に所望のゲインになるように塗装を行って、スクリーン面を形成する。

固定タイプにおいて、パンチングメタルで構成する場合の開口率は１０％程度であり、開口した穴を利用してスクリーンの後ろに配置されたスピーカからの音声が出力されるようになっている。

このように構成されたドーム型スクリーンや円柱型スクリーンなどの曲面状スクリーンは平面のスクリーンに比べて臨場感のある映像を表示することができるが、曲面状であるために明るい映像が投影された個所における反射光が他の暗い映像が投影されている個所に映り込み、コントラストを下げてしまうという問題があった。

この問題は、プラネタリウムのように白い部分の割合がほとんどない暗い星空を映す場合にはあまり問題とならないが、近年は投射型プロジェクタの普及により星空以外のコンテンツをドーム型スクリーンや円柱型スクリーンに投影することが多く行われており、この場合において映り込みによるコントラストの低下が大きな問題となっている。

このコントラストの低下を防止するため、スクリーンゲインを通常のスクリーンで多く採用されている１．０より下げ、例えば０．５程度にすることにより映り込みを低減させることが可能になる。

図６に、投影する画像の明るさごとの、スクリーンゲインとコントラスト比との関係を示す。

グラフの曲線（Ａ）は白１％、黒９９％の画像を投射したときのスクリーンゲインとコントラスト比との関係を示す曲線であり、曲線（Ｂ）は白１０％、黒９０％の画像を投射したときのスクリーンゲインとコントラスト比との関係を示す曲線であり、曲線（Ｃ）は白５０％、黒５０％の画像を投射したときのスクリーンゲインとコントラスト比との関係を示す曲線である。

図６に示すように、スクリーンゲインが低い程コントラスト比は高くなるが、白の割合が多く明るい画像程コントラスト比は低くなる。

例えば、画像評価において多く採用されているスクリーンゲイン１の場合のコントラスト比は、曲線（Ａ）においては１４４であり、曲線（Ｂ）においては１８．５であり、曲線（Ｃ）においては４．３であり、明るい画像程コントラストが低いことがわかる。

また、一般的なプラネタリウムで採用されているスクリーンゲイン０．５の場合のコントラスト比は、曲線（Ａ）においては３２５であり、曲線（Ｂ）においては５３であり、曲線（Ｃ）においては１２であり、やはり明るい画像程コントラストが低いがそれぞれの曲線においてコントラスト比はスクリーンゲイン１の場合に比べて高いことがわかる。

このようにスクリーンゲインを下げるとコントラストを上げることはできるが、投影する画像全体の輝度が低下して画質が悪くなるため大きく下げることはできない。

この問題を解決するため、特許文献１にはプロジェクタから投影される投影画像のコントラストを高めて鮮明な画像を表示させるスクリーンに関する技術が記載されている。

この特許文献１に記載のスクリーンは、白色のスクリーン基材上に部分的に光吸収層を設けることにより、外乱光を効率的にカットして投影画像のコントラストを高め、鮮明な画像を表示させることができる。
特開平６−８２９１５号公報

しかし、この特許文献１に記載の技術は、スクリーン基材上の光吸収層に投射された投射光が吸収されるのみであるため、コントラストを大幅に改善することは困難であり、よりコントラストが高い高画質の画像を表示することができるスクリーンに関する技術が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、曲面状のスクリーンにいおいて発生する映り込みを防止し、コントラストが高く鮮明な画像を表示させることができるスクリーンを提供することである。

上記目的を達成するための本発明の請求項１のスクリーン（１）は、複数の画素がマトリクス状に配置された空間光変調素子を用いたプロジェクタにより鑑賞側からコンテンツをスクリーンに投射し鑑賞するコンテンツ表示システムに適用され、前記鑑賞側の面に光反射性を有するスクリーン基材（１１）と、前記スクリーン基材（１１）の鑑賞側の面に貼付され、前記プロジェクタの投射により前記スクリーン基材（１１）に表示されるコンテンツの１画素サイズの半分以下の間隔で開口された複数の円形の穴（１４）を有すると共に、鑑賞側の面および前記円形の穴（１４）の内周面が黒色で加工された光吸収板（１２）とを備え、前記光吸収板（１２）およびスクリーン（１）が曲面形状であることを特徴とする。

また請求項２のスクリーン（４）は、複数の画素がマトリクス状に配置された空間光変調素子を用いたプロジェクタにより鑑賞側とは反対の側からコンテンツをスクリーンに投射し鑑賞するコンテンツ表示システムに適用され、光透過性を有するスクリーン基材（１１）と、前記スクリーン基材（１１）の鑑賞側の面に貼付され、前記プロジェクタの投射により前記スクリーン基材（１１）に表示されるコンテンツの１画素サイズの半分以下の間隔で開口された複数の円形の穴（１４）を有すると共に、鑑賞側の面および前記円形の穴（１４）の内周面が黒色で加工された光吸収板（１２）とを備え、前記光吸収板（１２）およびスクリーン（４）が曲面形状であることを特徴とする。

本発明のスクリーンによれば、ドーム型スクリーンや円柱型スクリーンなどの曲面形状のスクリーンにいおいて発生する映り込みを防止し、コントラストが高く鮮明な画像を表示させることができる。

本発明の一実施形態によるスクリーンは曲面状に形成され、複数の画素がマトリクス状に配置された空間光変調素子を用いたプロジェクタにより鑑賞側または鑑賞側とは反対の側からコンテンツをスクリーンに投射し鑑賞するコンテンツ表示システムに適用される。

《一実施形態によるスクリーンの構成》
本発明の一実施形態による曲面状スクリーン１の断面斜視図を図１に示す。

本実施形態による曲面状スクリーン１は、スクリーン基材１１と、スクリーン基材１１上に貼付された薄板状の光吸収板としてのパンチングメタル１２とを有する。

スクリーン基材１１は、表面が白色で塗装されることにより光反射性または光透過性を有するホワイトスクリーン面１３が形成され、このホワイトスクリーン面１３にプロジェクタから投射されたコンテンツの投射光を反射または透過させることによりコンテンツを表示する。

パンチングメタル１２には、複数の穴１４が開口されており、この複数の穴１４はそれぞれプロジェクタの投射によりスクリーン基材１１に表示されるコンテンツの１画素サイズの半分以下の間隔の穴ピッチＰで開口されている。

またこのパンチングメタル１２の複数の穴１４は、千鳥配列６０度の配列で形成されている。

ここで、１画素当たりの表示画素サイズは、コンテンツを投射するプロジェクタの解像度（画像ピッチ）と投射サイズ（拡大率）とにより決まるものであり、パンチングメタル１２に形成される千鳥配列６０度の穴ピッチＰは、表示されるコンテンツの１画素サイズの半分以下になるように下記式（１）により算出する。

〔数１〕
穴ピッチＰ ＜ 表示画素サイズ／２ （１）
また、パンチングメタル１２の穴１４の開口率Ｋは、穴径Ａと穴ピッチＰとから下記式（２）で示される。

〔数２〕

例えば、パンチングメタル１２の穴１４が、穴径Ａが２ｍｍ、穴ピッチＰが３ｍｍ、千鳥配列６０度で形成されている場合は開口率Ｋは４０．３％になる。

ゲイン１のホワイトスクリーン基材１１に前述の開口率４０．３％のパンチングメタル１２を貼付した場合、ゲイン０．４相当の明るさになる。また、ホワイトスクリーン基材１１のゲインが２の場合は、２倍の０．８相当の明るさになる。

また、パンチングメタル１２は、鑑賞側の面および穴１４の内周面が黒色で加工されて光吸収面１５が形成されている。この光吸収面１５は、黒色塗装、黒色メッキにより黒色に加工されるかまたは、パンチングメタル１２自体を黒色アルマイト等にすることにより形成される。

《一実施形態による曲面状スクリーンの使用例（１）》
本実施形態による曲面状スクリーンをドームシアターで使用した例を図２に示す。

図２においては、ドームシアター２の内面が白色に塗装されたアルミパネルで構成されており、このアルミパネルをホワイトスクリーン基材１１としてその内面のホワイトスクリーン面１３上にパンチングメタル１２を貼付する。

貼付するパンチングメタル１２は下部より上部が狭い扇形のパーツに裁断したものであり、このパーツにはドームシアター２の直径のカーブに合わせて丸みをつける。

このパンチングメタル１２のパーツをドームシアター２のホワイトスクリーン面１３上に隙間なく貼付し、天頂部には円形に裁断されたパンチングメタル１２を貼付することにより、曲面状スクリーン１Ａが形成される。

パンチングメタル１２のパーツをホワイトスクリーン面１３上に貼り付けるときは、つなぎ目が目立たなくなるように、ホワイトスクリーン基材１１のつなぎ目と重ならないようにずらして張り合わせるようにする。

このドームシアター２の内部空間にはプロジェクタ本体３１と魚眼レンズ３２を有するプロジェクタ３が設置されており、この魚眼レンズ３２から曲面状スクリーン１Ａにコンテンツの投射光６が投影されることにより、ドームシアター２内部に位置する鑑賞者がコンテンツを鑑賞することができる。

この曲面状スクリーン１Ａにおいては、プロジェクタ３の魚眼レンズ３２から投射されたコンテンツの投射光６のうち、ドームシアター２に貼り付けられたパンチングメタル１２の穴１４を通ってホワイトスクリーン面１３に到達した光が反射されることにより、コンテンツが表示される。

また、プロジェクタ３の魚眼レンズ３２から曲面状スクリーン１Ａに向かって投射されたコンテンツの投射光６のうち、パンチングメタル１２の光吸収面１５に投射された光は反射されずに吸収される。

また、プロジェクタ３の魚眼レンズ３２から投射されたコンテンツの投射光６が曲面状スクリーン１Ａのホワイトスクリーン面１３で反射されたときの反射光のうち、対向する曲面状スクリーン１のパンチングメタル１２の光吸収面１５に到達した光も反射されずに吸収される。

本使用例において、プロジェクタ３の魚眼レンズ３２からドームシアター２に向かって投射されたコンテンツの投射光６が曲面状スクリーン１Ａ上で反射または吸収される状態の拡大図を図３に示す。

図３において、曲面状スクリーン１Ａに投射された投射光６１、６２、６３のうち、穴１４を通過して入射された投射光６１は、スクリーン基材１１のホワイトスクリーン面１３に到達するとホワイトスクリーン面１３のスクリーンゲインにより散乱して反射され、光吸収面１５に到達した投射光６２は反射されずに吸収される。

また、曲面状スクリーン１Ａ上の他の穴１４を通過して反射し、光吸収面１５に到達した反射光６３も反射されずに吸収される。

投射光６１がホワイトスクリーン面１３上に到達すると反射光７１、７２が散乱し、この反射光７１、７２のうち、光吸収面１５に到達した反射光７２は光吸収面１５で吸収され、光吸収面１５に到達しない反射光７１のみがコンテンツとして表示され鑑賞される。

《一実施形態による曲面状スクリーンの使用例（２）》
本実施形態による曲面状スクリーンを円柱型スクリーンで使用した例を図４に示す。

図４においては、円柱型スクリーン４の内側が白色で塗装されたアクリル板で構成されており、このアクリル板をホワイトスクリーン基材１１としてその内側のホワイトスクリーン面１３上にパンチングメタル１２を貼付することにより、曲面状スクリーン１Ｂが形成される。

この曲面状スクリーン１Ｂの外側には複数台のプロジェクタ５が設置されており、このプロジェクタ５から円柱型スクリーン４にコンテンツの投射光８が投影されることにより、円柱型スクリーン４内部を通り抜ける鑑賞者１００がコンテンツを鑑賞することができる。

この曲面状スクリーン１Ｂにおいては、プロジェクタ５から投射されたコンテンツの投射光のうち、ホワイトスクリーン基材１１を透過し円柱型スクリーン４に貼り付けられたパンチングメタル１２の穴１４部分のホワイトスクリーン面１３に到達した光が拡散することにより、コンテンツが表示される。

また、プロジェクタ５から曲面状スクリーン１Ｂに向かって投射されたコンテンツの投射光のうち、パンチングメタル１２の金属部分のホワイトスクリーン面１３に到達した光は拡散されない。

本使用例において、プロジェクタ５から曲面状スクリーン１Ｂに向かって投射された投射光８が曲面状スクリーン１Ｂ上で拡散される状態の拡大図を図５に示す。

図５において、曲面状スクリーン１Ｂに投射された投射光８１、８２のうち、ホワイトスクリーン基材１１を透過しパンチングメタル１２の穴１４部分のホワイトスクリーン面１３に到達した投射光８１は拡散され、パンチングメタル１２の金属部分のホワイトスクリーン面１３に到達した投射光８２は吸収される。

投射光８１がホワイトスクリーン面１３上に到達すると拡散光９１、９２が拡散し、この拡散光９１、９２のうち、光吸収面１５に到達した拡散光９２は光吸収面１５で吸収され、光吸収面１５に到達しない拡散光９１のみがコンテンツとして表示され鑑賞される。

上記の使用例（１）および（２）のようにしてパンチングメタル１２の表面と穴１４の内周面を黒色の光吸収面１５で構成することにより、映り込みによりコントラストを下げる原因となっていた迷光が大幅に吸収される。

そのため、本実施形態のスクリーン１によりコントラストが大幅に向上し、鮮明な画像を表示させることができるという効果がある。

この効果はパンチングメタル１２の開口率と厚みとの関係により異なり、開口率を低くし厚みを厚くすればコントラストを上げることはできるが、投射光の拡散角度が狭くなり鑑賞可能な範囲が狭くなる。

一方、開口率を高くし厚みを薄くすれば投射光の拡散角度が広くなり画像を鑑賞可能な範囲が広がるが、迷光を吸収する機能は低くなるためコントラストを顕著に上げることができない。

そのため、使用する環境や用途に応じた画像鑑賞範囲などから、所望のコントラストおよび拡散角度が得られるようにパンチングメタル１２の開口率と厚みとを設定する必要があり、一般的なプラネタリウムにおいてはパンチングメタル１２の開口率５０％、厚み１ｍｍ程度に構成し、拡散角度を４５度程度にすることが好ましい。

以上の本実施形態のスクリーンによれば、パンチングメタルの表面の光吸収面に到達した投射光が吸収されるだけではなく、パンチングメタルの穴の内周面に形成された光吸収面によってホワイトスクリーン面で反射した反射光または拡散した拡散光の一部も吸収されるため、より効率良く反射光および拡散光を吸収することができ、映り込みによるコントラストの低下を顕著に防止し、コントラストが高い鮮明な画像を表示することができる。

なお、本実施形態においてはパンチングメタルの穴の配列を千鳥配列６０度として形成したがこれには限定されず、所望の開口率に応じて千鳥配列４５度や並列配列などで形成してもよい。

また、スクリーンの形状はドーム型、円柱型に限定されず、曲面を有していれば球型など他の形状でもよい。

本発明の一実施形態によるスクリーンの構成を示す断面斜視図である。 本発明の一実施形態によるスクリーンをドームシアターに使用した状態を示す全体図である。 図２の使用例においてスクリーン上の投射光の反射状態を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態によるスクリーンを円柱型スクリーンに使用した状態を示す全体図である。 図４の使用例においてスクリーン上の投射光の拡散状態を示す拡大断面図である。 従来のスクリーンにおけるスクリーンゲインとコントラスト比との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…曲面状スクリーン
１Ａ…曲面状スクリーン
１Ｂ…曲面状スクリーン
２…ドームシアター
３…プロジェクタ
４…円柱型スクリーン
５…プロジェクタ
６、８…投射光
１１…ホワイトスクリーン基材
１２…パンチングメタル
１３…ホワイトスクリーン面
１４…穴
１５…光吸収面
３１…プロジェクタ本体
３２…魚眼レンズ
６１、６２…投射光
６３…反射光
７１、７２…反射光
８１…投射光
９１、９２…拡散光

Claims (2)

1. 複数の画素がマトリクス状に配置された空間光変調素子を用いたプロジェクタにより鑑賞側からコンテンツをスクリーンに投射し鑑賞するコンテンツ表示システムに適用されるスクリーンであって、
   前記鑑賞側の面に光反射性を有するスクリーン基材と、
   前記スクリーン基材の鑑賞側の面に貼付され、前記プロジェクタの投射により前記スクリーン基材に表示されるコンテンツの１画素サイズの半分以下の間隔で開口された複数の円形の穴を有すると共に、鑑賞側の面および前記円形の穴の内周面が黒色で加工された光吸収板と、
   を備え、
   前記光吸収板およびスクリーンが曲面形状であることを特徴とするスクリーン。
2. 複数の画素がマトリクス状に配置された空間光変調素子を用いたプロジェクタにより鑑賞側とは反対の側からコンテンツをスクリーンに投射し鑑賞するコンテンツ表示システムに適用されるスクリーンであって、
   光透過性を有するスクリーン基材と、
   前記スクリーン基材の鑑賞側の面に貼付され、前記プロジェクタの投射により前記スクリーン基材に表示されるコンテンツの１画素サイズの半分以下の間隔で開口された複数の円形の穴を有すると共に、鑑賞側の面および前記円形の穴の内周面が黒色で加工された光吸収板と、
   を備え、
   前記光吸収板およびスクリーンが曲面形状であることを特徴とするスクリーン。

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