JP2013130837A - 反射スクリーン、映像表示システム - Google Patents

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Abstract

【課題】良好な映像を表示でき、天井への映像の映り込みを極力低減できる反射スクリーン、及び、これを備える映像表示システムを提供する。
【解決手段】反射スクリーン10は、レンズ面と非レンズ面とを有し背面側に凸となる単位レンズ131が複数配列されたフレネルレンズ形状を背面側に有するレンズ層13と、少なくとも単位レンズ131のレンズ面に形成され、光を反射する反射層12と、この反射スクリーン10の映像源LS側に設けられ、その映像源LS側の面に微細凹凸形状が形成されている表面層15とを備えるものとした。この表面層15は、そのヘイズ値Hが、20%≦H≦40%を満たすものとした。
【選択図】図2

Description

本発明は、投射された映像光を反射して表示する反射スクリーン、及び、これを備える映像表示システムに関するものである。
近年、反射スクリーンに映像を投射する映像源として、至近距離から比較的大きな入射角度で映像光を投写して大画面表示を実現する短焦点型の映像投射装置(プロジェクタ)等が広く利用されている。このような短焦点型の映像投射装置は、反射スクリーンに対して、上方又は下方から従来の映像源よりも大きな入射角度で投射することができ、反射スクリーンを用いた映像表示システムの省スペース化等に寄与している。
このような短焦点型の映像投射装置によって投射された映像光を良好に表示するために、単位レンズが複数配列されて形成されたリニアフレネルレンズ形状やサーキュラーフレネルレンズ形状を有するレンズ層の表面に反射層を形成した反射スクリーン等が様々に開発されている(例えば、特許文献1,2)。
特開平8−29875号公報 特開2008−76523号公報
上述のような反射スクリーンの下方であって反射スクリーンに対して至近距離から大きな入射角度で映像光を投射する映像源を使用する映像表示システムでは、映像光の一部が、反射スクリーンの映像源側表面で反射して天井等に到達し、天井に映像が映り込む場合がある。このような天井への映像の映り込みは、室内が暗い場合にはその明るさが目立ち好ましくない。また、投射された映像が特に動画である場合には、天井の映り込み部分にも動画が不明瞭ではあるが視認されるため、反射スクリーンに投射された映像の快適な視認の妨げとなるという問題があった。
従来の反射スクリーンには、このような天井への映像の映り込みの改善をなしたものはない。また、上述の特許文献1,2においても、天井への映像の映り込みを改善するための対策は、なんら開示されていない。
加えて、反射スクリーンを用いた映像表示システムとして、良好な映像を表示可能とすることは、常々求められる事である。
本発明の課題は、良好な映像を表示でき、天井への映像の映り込みを極力低減できる反射スクリーン、及び、これを備える映像表示システムを提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、映像源(LS)から投影された映像光(L)を反射させて観察可能に表示する反射スクリーンであって、レンズ面(131a)と非レンズ面(131b)とを有し背面側に凸となる単位レンズ(131)が複数配列されたフレネルレンズ形状を背面側に有するレンズ層(13)と、少なくとも前記単位レンズの前記レンズ面に形成され、光を反射する反射層(12)と、前記映像源側に設けられ、映像源側の面に微細凹凸形状が形成されている表面層(15)と、を備え、前記表面層は、そのヘイズ値Hが、20%≦H≦40%を満たすこと、を特徴とする反射スクリーンである。
請求項2の発明は、請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、前記表面層(15)は、映像源側の面の表面粗さである算術平均粗さRa(JIS B0601−2001)が、0.2μm≦Ra≦2.0μmを満たすこと、を特徴とする反射スクリーン(10)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、前記表面層(15)の前記微細凹凸形状は、複数不規則に配列された微小な凸部(151)により形成されていること、を特徴とする反射スクリーン(10)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、前記表面層(15)は、電離放射線硬化型樹脂により形成されていること、を特徴とする反射スクリーン(10)である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、前記単位レンズ(131)が配列されて形成するフレネルレンズの光学的中心は、該反射スクリーンの画面外にあること、を特徴とする反射スクリーン(10)である。
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、少なくとも前記非レンズ面(131b)には、光を吸収する光吸収層(11)が形成されていること、を特徴とする反射スクリーンである。
請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、前記レンズ層(13)よりも映像源側に、光を拡散する光拡散層(141)、又は、所定の濃度に着色された着色層(142)の少なくとも1つを有すること、を特徴とする反射スクリーン(10)である。
請求項8の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の反射スクリーン(10)と、前記反射スクリーンに映像光を投射する映像源(LS)と、を備える映像表示システム(1)である。
本発明によれば、良好な映像を表示でき、天井への映像の映り込みを極力低減できる反射スクリーン、及び、これを備える映像表示システムを提供することができる。
実施形態の映像表示システム1を説明する図である。 実施形態の反射スクリーン10の層構成を説明する図である。 実施形態のレンズ層13を説明する図である。 表面層15の厚み方向に平行な断面の一部を拡大して示した図である。 反射スクリーン10へ入射する映像光や外光の様子を説明する図である。 天井への映像の映りこみを評価する評価方法を模式的に示した図である。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適用可能な範囲内で適宜選択して使用してよい。
(実施形態)
図1は、本実施形態の映像表示システム1を説明する図である。図1(a)は、映像表示システム1の斜視図であり、図1(b)は、映像表示システム1の側面図である。
映像表示システム1は、反射スクリーン10、映像源LS等を有している。本実施形態の映像表示システム1は、映像源LSから投影された映像光Lを反射スクリーン10が反射して、その画面上に映像を表示する一般的な映像表示システムである。
なお、映像表示システム1は、これに限らず、例えば、映像光を映像源LSから投射するフロントプロジェクションテレビシステム等としてもよいし、反射スクリーン10と映像源LSと反射スクリーンの観察画面上の入力部の位置を検出する位置検出部やパーソナルコンピュータ等を備えたインタラクティブボードシステムとしてもよい。
映像源LSは、映像光Lを反射スクリーン10へ投射する装置であり、汎用の短焦点型プロジェクタ等を用いることができる。この映像源LSは、使用状態において、反射スクリーン10の画面を法線方向(スクリーン面の法線方向)から見た場合に、反射スクリーン10の画面左右方向において中央であって、反射スクリーン10の画面(表示領域)よりも下方側となる位置に配置されている。なお、スクリーン面とは、この反射スクリーン全体として見たときにおける、反射スクリーンの平面方向となる面を示すものである。
この映像源LSは、反射スクリーン10の画面に直交する方向(反射スクリーン10の厚み方向)における反射スクリーン10との距離が、従来の汎用プロジェクタに比べて大幅に近い位置から映像光Lを投射できる。即ち、この映像源LSは、従来の汎用プロジェクタに比べて、反射スクリーン10までの投射距離が短く、その映像光Lの反射スクリーン10に対する入射角度も大きい。
反射スクリーン10は、映像源LSが投射した映像光Lを観察者O側へ向けて反射し、映像を表示するスクリーンである。使用状態において、この反射スクリーン10の観察画面は平面状であり、観察者O側から見て、その観察画面は、長辺方向が画面左右方向となる略矩形状である。
なお、以下の説明中において、画面上下方向、画面左右方向、厚み方向とは、特に断りが無い場合、この反射スクリーン10の使用状態における画面上下方向(鉛直方向)、画面左右方向(水平方向)、厚み方向(奥行き方向)であるとする。
反射スクリーン10は、その背面側に、平板状の支持板50が、粘着材等からなる不図示の接合層を介して設けられており、この支持板50により、その平面性を維持している。なお、これに限らず、反射スクリーン10は、不図示の枠部材等によって支持され、その平面性を維持する形態としてもよい。
この反射スクリーン10は、対角80インチや100インチ等の大きな画面(表示領域)を有している。本実施形態の反射スクリーン10は、例えば、画面のサイズが対角80インチサイズ(1771×996mm)である。
図2は、本実施形態の反射スクリーン10の層構成を説明する図である。
図2では、反射スクリーン10の観察画面(表示領域)の幾何学的中心となる点A(図1(a),(b)参照)を通り、画面上下方向に平行であって、スクリーン面に直交(厚み方向に平行)な断面の一部を拡大して示している。
反射スクリーン10は、その映像源側(観察者側)から順に、表面層15、基材層14、レンズ層13、反射層12、光吸収層11等を備えている。
基材層14は、レンズ層13を形成する基材となるシート状の部材である。この基材層14の映像源側(観察者側)には、表面層15が一体に形成され、背面側(裏面側)には、レンズ層13が一体に形成されている。
基材層14は、光拡散層141と、着色層142とを有している。本実施形態の基材層14は、光拡散層141と着色層142とは一体に積層されている。本実施形態では、図2(a)に示すように、光拡散層141が背面側であり、着色層142が映像源側に位置する例を示したが、これに限らず、光拡散層141が映像源側に位置し、着色層142が背面側に位置する形態としてもよい。
光拡散層141は、光透過性を有する樹脂を母材とし、光を拡散する拡散材を含有する層である。この光拡散層141は、視野角を広げたり、明るさの面内均一性の向上を図ったりする機能を有する。
光拡散層141の母材となる樹脂は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂や、PC(ポリカーボネート)樹脂、MS(メチルメタクリレート・スチレン)樹脂、MBS(メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン)樹脂、アクリル系樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂、PEN(ポリエチレンナフタレート)樹脂等を用いることができる。この光拡散層141の厚さは、100〜200μmである。また、拡散材としては、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系等の樹脂製の粒子や無機粒子等であり、その平均粒径が約1〜50μmであるものを使用できる。
本実施形態の光拡散層141は、一例として、アクリル樹脂製の平均粒径10μmの粒子(ガンツ化成株式会社製)を拡散材として含有するMBS樹脂を押出し成形した厚さ150μmのシート状の部材を用いている。
着色層142は、所定の透過率とするための灰色や黒色等の染料や顔料等により着色が施された層である。本実施形態では、着色層142は、光拡散層141の映像源側(観察者側)に位置している。
この着色層142は、反射スクリーン10に入射する照明光等の不要な外光を吸収したり、表示される映像の黒輝度を向上させたりして、映像のコントラストを向上させる機能を有する。
着色層142は、例えば、厚さが30〜3000μmであり、染料や顔料を含有するPET樹脂や、PC樹脂、MS樹脂、MBS樹脂、アクリル系樹脂、TAC樹脂、PEN樹脂等により形成される。
本実施形態の基材層14は、光拡散層141と着色層142とを共押し出しすることにより一体に積層されて形成されている。なお、基材層14を単層とし、拡散材と顔料や染料等の着色材とを共に含有する形態としてもよい。
図3は、本実施形態のレンズ層13を説明する図である。図3(a)は、レンズ層13を背面側正面方向から観察した様子を示しており、理解を容易にするために、反射層12や光吸収層11は省略して示している。図3(b)は、図2に示す断面の一部をさらに拡大して示している。
レンズ層13は、基材層14の背面側に設けられた光透過性を有する層であり、図3(a)に示すように、点Cを中心として単位レンズ131が同心円状に複数配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状をその背面側に有している。この単位レンズ131が配列されて形成されるサーキュラーフレネルレンズは、その光学的中心であるフレネルセンターである点Cが、反射スクリーン10の画面(表示領域)の領域外であって、反射スクリーン10の下方に位置している。
なお、本実施形態では、レンズ層13がサーキュラーフレネルレンズ形状を有する例を上げて説明するが、リニアフレネルレンズ形状を有する形態としてもよい。
単位レンズ131は、図2や図3(b)に示すように、スクリーン面に直交する方向(反射スクリーン10の厚み方向)に平行であって、単位レンズ131の配列方向に平行な断面における断面形状が、略三角形形状である。
この単位レンズ131は、背面側に凸であり、レンズ面131aと、このレンズ面131aと対向する非レンズ面131bとを備えている。
反射スクリーン10の使用状態において、単位レンズ131は、レンズ面131aが頂点tを挟んで非レンズ面131bよりも鉛直方向上側に位置している。
単位レンズ131において、図3(b)に示すように、レンズ面131aがスクリーン面に平行な面となす角度は、αであり、非レンズ面131bがスクリーン面に平行な面となす角度は、β(β>α)である。
また、単位レンズ131の配列ピッチは、Pであり、単位レンズ131のレンズ高さ(スクリーンの厚み方向における頂点tから単位レンズ131間の谷底となる点vまでの寸法)は、hである。
理解を容易にするために、図2等では、単位レンズ131の配列ピッチP、角度α,βは、単位レンズ131の配列方向において一定であるように示している。しかし、本実施形態の単位レンズ131は、実際には、配列ピッチP等が一定であるが、角度αが単位レンズ131の配列方向においてフレネルセンターとなる点Cから離れるにつれて次第に大きくなっている。
なお、これに限らず、角度α等は、一定としてもよいし、配列ピッチPが、単位レンズ131の配列方向に沿って次第に変化する形態としてもよく、映像光を投影する映像源LSの画素(ピクセル)の大きさや、映像源LSの投射角度(反射スクリーン10のスクリーン面への映像光の入射角度)、反射スクリーン10の画面サイズ、各層の屈折率等に応じて、適宜変更可能である。
このレンズ層13は、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により形成されている。なお、レンズ層13は、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
このレンズ層13は、例えば、基材層14の一方の面(本実施形態では、光拡散層141側の面)を、紫外線硬化型樹脂が充填されたサーキュラーフレネルレンズ形状を賦形する成形型に押圧し、紫外線を照射して硬化させた後に成形型から離型する紫外線成型法等により形成することができる。なお、レンズ層13の形成方法は、適宜選択してよく、この限りではない。
反射層12は、光を反射する作用を有する層である。この反射層12は、少なくともレンズ面131aに形成される。
本実施形態の反射層12は、図2や図3(b)に示すように、レンズ面131aに形成されているが、非レンズ面131bには形成されていない。
反射層12は、白色又は銀色系の塗料や、白色又は銀色系の顔料やビーズ等を含有する紫外線硬化型樹脂又は熱硬化性樹脂、銀やアルミニウム等の金属蒸着膜や金属箔等を粉砕した粒子や微小なフレークを含む塗料等を、スプレーコートや、ダイコート、スクリーン印刷、ワイピングによる溝充填等の各種塗布方法により塗布して硬化させることにより形成できる。また、反射層12は、レンズ面131a上に、アルミニウムや銀、ニッケル等の金属を蒸着する、スパッタリングする、又は金属箔を転写する等により形成することができる。
本実施形態の反射層12は、アルミニウムをレンズ面131aに蒸着することにより形成されている。
光吸収層11は、レンズ層13及び反射層12の背面側に設けられ、光を吸収する作用を有している。本実施形態の光吸収層11は、反射層12及び非レンズ面131bを被覆しており、非レンズ面131bに光吸収層11が形成された形態となっている。
光吸収層11は、黒色等の暗色系の塗料や、黒色等の暗色系の顔料や染料及び光吸収作用を有するビーズ等を含有する熱硬化型樹脂もしくは紫外線硬化型樹脂を、反射層12をレンズ面131aに形成したレンズ層13の背面側(フレネルレンズ形状側)に塗布して硬化させることにより、形成される。
表面層15は、基材層14の映像源側(観察者側)に設けられる層である。本実施形態では、表面層15は、この反射スクリーン10の映像源側の最表面に形成されている。
図4は、表面層15の厚み方向に平行な断面の一部を拡大して示した図である。なお、図4では、表面層15と着色層142のみを示し、他の層は省略して示している。
図4に示すように、表面層15は、映像源側の表面に微細な凹凸形状を有している。この微細な凹凸形状は、微小凸部151が複数不規則に配列されて形成されている。本実施形態の微小凸部151は、緩やかな曲面からなる凸形状であり、球面の一部形状等も含まれる。なお、これに限らず、微小凸部151は、図4に示す断面形状が楔状や矩形等となるような形状としてもよい。
この表面層15は、反射スクリーン10の映像源側表面の傷つきを低減するハードコート機能と、上方への映像光の正反射を抑制して天井への映像の映りこみを低減する機能と、スクリーンへの映り込みを低減する機能(防眩機能)とを有している。
この表面層15は、その厚さが、1〜25μm程度である。
この表面層15は、基材層14の一方の面に、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂を、微細凹凸形状を賦形可能な成形型(金型)に充填し、基材層14の一方の面に押圧して紫外線を照射して硬化させ、離型する等により、微細凹凸形状が賦形可能である。なお、紫外線硬化型樹脂に限らず、他の電離放射線硬化型樹脂等を用いてもよい。
この表面層15の微細凹凸形状を賦形する金型は、金属製の略平滑面である金型の表面を、ガラスビーズ等によりブラストすることにより形成される。なお、ブラスト材としては、ガラスビーズ以外にも、珪砂等の粉体や、アルミナ等の粒状物を用いることができる。また、ブラスト材としては、その平均粒径が50〜300μm程度であるものが好ましい。さらに、金型は、硬質銅や軟質銅、クロム製等であることが好ましく、例えば、金型の母材を硬質銅とし、その表面を、ブラスト加工した後クロムめっきして形成してもよい。
表面層15は、基材層14とは別層であって不図示の粘着材等により基材層14に接合される形態としてもよいし、上述のように、基材層14のレンズ層13とは反対側の面に直接形成される形態としてもよい。
この表面層15は、そのヘイズ値Hが、20%≦H≦40%を満たす。このヘイズ値Hは、この表面層15を透明なPET樹脂シート(100μm厚)の片面に形成した試料を作成し、この試料に、光を一方の面から照射した場合の透過光のヘイズ値をヘイズメーター(ASTM D−1003対応のHM−150 株式会社村上色彩技術研究所製)により測定したものである。本願明細書及び特許請求の範囲においてヘイズ値Hとは、上述のような測定方法を用いて測定したものであるとする。このヘイズ値Hの測定に用いたPET樹脂シートは透明であり、そのヘイズ値は略0に等しいので、上述の試料のヘイズ値Hは、表面層15のヘイズ値とみなすことができる。
ヘイズ値Hが大きい方が、反射スクリーン10の表面である表面層15の表面で反射する映像光が拡散される作用が大きいので、下方から投射された映像光が上方(天井側)へ正反射することにより生じる天井への映像の映りこみを低減できる。しかし、ヘイズ値Hを大きくしすぎると、映像光が拡散されて、映像がぼやけたり、白っぽくなってコントラストが低下したりするという問題がある。
従って、ヘイズ値Hは、上記範囲を満たすことが、天井への映像の映り込みを低減し、かつ、良好な映像を表示するという観点から好ましい。
また、この表面層15は、微細凹凸形状の表面粗さである算術平均粗さRa(JIS B0601−2001)が、0.2μm≦Ra≦2.0μmを満たしている。この算術平均粗さRaは、ハンディサーフE−35A(株式会社東京精密製)により、この表面層15を賦形する金型の賦形面の表面粗さを測定して得られた。本実施形態では、表面層15は、紫外線成形法により、その微細凹凸形状が賦形されているため、その賦形率は略100%に等しい。従って、金型表面の算術平均粗さRaを、表面層15の算術平均粗さRaとして評価している。
表面層15の算術平均粗さRaは、その値が大きい方が、表面層15の表面で反射する映像光が拡散反射される作用が大きくなる。従って、Raの値が大きい方が、天井への映りこみを低減する効果が高くなる。しかし、Raの値が大きすぎる場合は、映像のぼけやコントラストの低下を招き、好ましくない。従って、上記の範囲とすることが、天井への映り込みを低減し、かつ、良好な映像を表示する観点から好ましい。
本実施形態の反射スクリーン10へ入射する映像光及び外光の様子を説明する。
図5は、反射スクリーン10へ入射する映像光や外光の様子を説明する図である。図5(a)では、反射スクリーン10の画面上下方向に平行であり、厚み方向に平行な断面の一部を拡大して示し、理解を容易にするために、反射スクリーン10の各層の屈折率差や光拡散層141の拡散作用等は省略して示している。また、図5(b),(c)では、反射スクリーン10,10Bの画面上下方向に平行であり、厚み方向に平行な断面を大幅に簡略化して示している。
図5(a)に示すように、映像源LSから投影された大部分の映像光L1は、反射スクリーン10の下方から入射し、表面層15及び基材層14を透過してレンズ層13の単位レンズ131へ入射する。
そして、映像光L1は、レンズ面131aへ入射して反射層12によって反射され、観察者O側へ向かって反射スクリーン10から出射する。なお、角度β(図3(b)参照)は、反射スクリーン10の画面上下方向の各点における映像光L1の入射角度よりも大きく、かつ、映像光L1が反射スクリーン10の下方から投射されるため、映像光L1が非レンズ面131bに直接入射することはなく、非レンズ面131bは、映像光L1の反射には影響しない。
一方、照明光等の不要な外光G1,G2は、図5(a)に示すように、主として反射スクリーン10の上方から入射し、表面層15及び基材層14を透過してレンズ層13の単位レンズ131へ入射する。
そして、一部の外光G1は、非レンズ面131bへ入射して、光吸収層11によって吸収される。また、一部の外光G2は、レンズ面131aで反射して、主として反射スクリーン10の下方側へ向かうので、観察者O側には直接届かず、また、届いた場合にもその光量は、映像光L1に比べて大幅に少ない。従って、反射スクリーン10では、外光G1,G2による映像のコントラスト低下を抑制できる。
さらに、反射スクリーンに下方から投影された映像光の一部には、反射スクリーンの映像源側の表面で反射する光が存在する。図5(b)に示すように、微細凹凸形状を有する表面層15を備えていない反射スクリーン10Bの場合、特に、反射スクリーン10Bの上方に到達してその表面で反射する光L2は、光L3のように反射スクリーン10Bの上方へ略正反射して天井等に到達する。この光L3は、天井に映像が映り込こむ要因となり、映像の快適な視認の妨げとなる。反射スクリーン10Bが暗室環境下に配置されている場合や、投射された映像が動画である場合には、天井への映り込み部分の明るさが目立ったり、天井部分にぼんやりとした動画が視認されたりするため、観察者Oにとって、反射スクリーン10Bに表示される映像を視認する際に、快適な視認の大きな妨げとなる。
しかし、本実施形態の反射スクリーン10によれば、図5(c)に示すように、微細凹凸形状を有する表面層15を備えているので、その表面で反射する光L2の多くを、図中に示す光L4のように拡散反射することができる。従って、天井への映像の映り込みの要因となる光を大幅に低減して映り込みを改善できる。また、この際に、観察者O側へ拡散反射される光量は少ないので、映像がボケたりコントラストが低下したりすることを大幅に低減でき、良好な映像を表示できる。
ここで、表面層15に関して、そのヘイズ値や表面粗さ(算術平均粗さRa)を変化させた測定例1〜18の表面層を作成し、これらの測定例1〜18の表面層を備える反射スクリーンをそれぞれ作成して、天井への映像の映りこみや、コントラスト等を評価した。
図6は、天井への映像の映りこみを評価する評価方法を模式的に示した図である。
測定例1〜18の表面層を備える反射スクリーンは、対角80インチ(1771×996mm)であり、表面層のヘイズ値Hや算術平均粗さRaが異なる以外は、同一の形状である。
この測定例1〜18の表面層を備える各反射スクリーンをそれぞれ、室内の壁面に配置した。
各測定例の反射スクリーンの上方の天井部分には、白色スクリーン70(ホワイトマット(KPV−ST80W 株式会社キクチ科学研究所製))が配置されている。
各測定例の反射スクリーンの上端から天井(白色スクリーン70)までの寸法d3=0.25mであり、スクリーンの下端から床までの寸法はd4=0.5mある。
映像源LSは、映像光を投射する投射口が、各測定例の反射スクリーンの画面左右方向中央から観察者側にd1=0.32m、スクリーンの下端からd2=0.1mの位置に配置され、各測定例の反射スクリーンの画面中央の点Aへ映像光が画面上下方向において入射角度が62°で入射する。この映像源LSは、暗室環境下において、反射スクリーン10の画面中央となる点Aでの照度が1100lxとなる白色光を各測定例の反射スクリーンに投射する。
測定者Mは、各測定例の反射スクリーンの画面左右方向中央から映像源側にd5=2m、床面からd6=1.04mの位置に輝度計(コニカミノルタセンシング株式会社製 LS−110)を配置し、各測定例の反射スクリーンで反射され、天井に配置された白色スクリーン70に光が到達した領域のうち、もっとも明るい部分の輝度を測定する。そして、最も明るい部分の輝度が、50cd/cm以下であるものを良とし、50cd/cmを超えるものを不可と評価した。
また、測定者Mは、暗室環境下で、各測定例の反射スクリーンの画面左右方向中央から映像源側にd7=3m、床からd8=1.04mの位置で、天井へ光が反射した領域(天井への光の映りこみ)の明るさを目視で判定し、映り込みが気にならないものを良(○)とし、映り込みが気になる(快適な視認が阻害される)ものを不可(×)として、評価した。
Figure 2013130837
表1に示すように、本実施形態の実施例に相当し、ヘイズ値Hが、20%≦H≦40%の値を満たし、かつ、算術平均粗さRaが、0.2≦Ra≦2.0μmを満たす測定例4〜10,14の表面層を備える反射スクリーンでは、天井への光が反射した部分の明るさが低減し、実際の天井外観の官能評価においても、映り込み部分が気にならなくなっている。
これに対して、ヘイズ値HがH<20%、又は、算術平均粗さRaがRa<0.2の少なくとも一方を満たす測定例1,3,11〜13の表面層を備える反射スクリーンでは、天井に映りこんだ部分の輝度が50cd/cmより大きく、その明るさが目立ち、反射スクリーンの映像の視認の妨げとなり、好ましくなかった。
また、ヘイズ値HがH>40%であり、算術平均粗さRaがRa<0.2となる測定例15,16の表面層を備える反射スクリーンでは、天井に映りこんだ部分の明るさは低減されたが、映り込み部分に茶色の波紋状の模様が観察され、好ましくなかった。
また、算術平均粗さRaが0.2≦Ra≦2.0μmを満たすが、ヘイズ値HがH>40%となる測定例17,18は、天井への映り込みは低減されているが、映像のコントラストが低下したり、像がぼやけたりする現象が観察されたため、好ましくなかった。
以上のことから、本実施形態によれば、表面層15は、そのヘイズ値Hが、20%≦H≦40%の値を満たし、かつ、その表面の微細凹凸形状の表面粗さが、算術平均粗さRaが、0.2≦Ra≦2.0μmを満たすので、天井への映像光の映り込みを大幅に低減し、かつ、コントラストが高く良好な映像を表示することができる。
また、本実施形態によれば、映像光は、レンズ面131aに形成された反射層12によって効率よく観察者O側へ反射され、かつ、外光は、観察者O側とは異なる方向へ反射される又は光吸収層11によって吸収されるので、明室環境下であっても、明るく、コントラストの高い良好な映像を表示できる。
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態において、表面層15は、ハードコート機能、天井への映像光の映り込み低減機能、防眩機能を備える例を示したが、これに限らず、反射防止機能や紫外線吸収機能、防汚機能や帯電防止機能等を適宜選択してさらに付与してもよい。これらの層は、上述の表面層15と基材層14との間に別層として設けてもよいし、表面層15を形成する樹脂に、上述の機能を有するものを選択して形成してもよい。
(2)本実施形態において、単位レンズ131は、図2等に示す断面形状が略三角形形状である例を示したが、これに限らず、例えば、略台形形状であり、レンズ面と非レンズ面とが、スクリーン面に平行な頂面を挟んで対向する形態としてもよい。このとき、頂面は、映像光の反射に寄与しない領域に形成されることが好ましい。頂面上には、光吸収層を形成してもよいし、反射層を形成してもよい。
(3)本実施形態において、反射スクリーン10は、光吸収層11を備え、非レンズ面131bが、光吸収層11で被覆される例を示したが、これに限らず、光吸収層11を備えず、非レンズ面131b上にも反射層12が形成される形態としてもよい。
この場合、反射層12は、単位レンズ131間の谷部を充填しその背面側の面が略平面状としてもよいし、単位レンズ131の凹凸形状に沿って所定の厚さで形成される形態としてもよいし、十分な反射特性を有しているならば、その厚さが均一でなくともよい。
(4)本実施形態において、反射スクリーン10は、さらに、反射スクリーン10の画面の平面性を維持するために、ガラス製や樹脂製である剛性の高い基板層を備えてもよい。
また、本実施形態において、基材層14は、光拡散層141と着色層142とを備える例を示したが、これに限らず、どちらかのみである形態としてもよい。
(5)本実施形態において、反射スクリーン10は、その背面側に設けられた支持板50に不図示の粘着材層等を介して接合されており、略平板状である例を示したが、これに限らず、例えば、支持板50を備えず、反射スクリーン10が粘着材層等を介して壁面等に接合される形態としてもよいし、支持板50を裏面に接合した状態で壁面に固定されたり、フック等の支持部材で壁面に吊り下げされる形態等としてもよい。
また、本実施形態において、反射スクリーン10は、使用時及び不使用時には略平板状である例を示したが、これに限らず、不使用時には巻き取って保管できる巻き取り可能な形態としてもよい。このような形態の場合には、支持板50等を設けず、反射スクリーン10の背面側を、光を透過しにくい布製又は樹脂製の遮光幕や耐傷性を向上させる保護層等で被覆する形態とすれば、コントラスト向上や、レンズ層や反射層の破損の防止を図ることができる。
(6)本実施形態において、単位レンズ131は、図2等に示す断面において、レンズ面131a及び非レンズ面131bが直線状となる例を示したが、これに限らず、この断面において、例えば、レンズ面131aや非レンズ面131bの一部が曲線状となっていてもよい。
また、本実施形態において、単位レンズ131のレンズ面131a及び非レンズ面131bは、いずれも1つの面である例を示したが、これに限らず、例えば、少なくとも一方の面が、複数の面から構成される形態としてもよい。
(7)本実施形態において、レンズ層13が、紫外線硬化型樹脂製であり、基材層14の片面(光拡散層141側の面)に紫外線成形法により一体に形成される例を示したが、これに限らず、例えば、熱可塑性樹脂製等であり、押し出し成形法や射出成形法等によりレンズ層を形成してもよい。
このとき、レンズ層13に十分な厚みがあれば、基材層14を備えない形態としてもよい。また、押し出し成形法の場合には、レンズ層13と基材層14とを一体に積層した状態で押し出し成形してもよい。このような形態とすることにより、大量生産がさらに容易になり、安価に提供できる。
(8)本実施形態において、反射スクリーン10の最も映像源側(観察者側)に表面層15が設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、基材層14の光拡散層141を映像源側、着色層142を背面側とし、光拡散層141を表面層とし、その映像源側表面に、押し出し成形時に微細凹凸形状を形成する形態としてもよい。
(9)本実施形態において、映像源LSは、鉛直方向において反射スクリーン10より下方に位置し、映像光Lが反射スクリーン10の下方から斜めに投射される例を示したが、これに限らず、例えば、映像源LSが、鉛直方向において反射スクリーン10より上方に位置し、映像光Lが反射スクリーン10の上方から斜めに投射される形態としてもよい。このとき、反射スクリーン10は、図2や図3等に示すレンズ層13の上下方向を反転させ、サーキュラーフレネルレンズの光学的中心(フレネルセンター)である点Cが反射スクリーン10の上方に位置する形態とすればよい。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。
1 映像表示システム
10 反射スクリーン
11 光吸収層
12 反射層
13 レンズ層
131a レンズ面
131b 非レンズ面
14 基材層
141 光拡散層
142 着色層
15 表面層
50 支持板
LS 映像源

Claims (8)

  1. 映像源から投影された映像光を反射させて観察可能に表示する反射スクリーンであって、
    レンズ面と非レンズ面とを有し背面側に凸となる単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状を背面側に有するレンズ層と、
    少なくとも前記単位レンズの前記レンズ面に形成され、光を反射する反射層と、
    前記映像源側に設けられ、映像源側の面に微細凹凸形状が形成されている表面層と、
    を備え、
    前記表面層は、そのヘイズ値Hが、20%≦H≦40%を満たすこと、
    を特徴とする反射スクリーン。
  2. 請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記表面層は、映像源側の面の表面粗さである算術平均粗さRa(JIS B0601−2001)が、0.2μm≦Ra≦2.0μmを満たすこと、
    を特徴とする反射スクリーン。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記表面層の前記微細凹凸形状は、複数不規則に配列された微小な凸部により形成されていること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記表面層は、電離放射線硬化型樹脂により形成されていること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記単位レンズが配列されて形成するフレネルレンズの光学的中心は、該反射スクリーンの画面外にあること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
    少なくとも前記非レンズ面には、光を吸収する光吸収層が形成されていること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
    前記レンズ層よりも映像源側に、光を拡散する光拡散層、又は、所定の濃度に着色された着色層の少なくとも1つを有すること、
    を特徴とする反射スクリーン。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の反射スクリーンと、
    前記反射スクリーンに映像光を投射する映像源と、
    を備える映像表示システム。
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