JP2009192875A - スクリーン及び投射システム - Google Patents

Abstract

【課題】外光による影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できるとともに、正面方向に投射光を適切に反射・拡散させることができ、また、薄さを保ちながらも十分な強度を有するスクリーン及び投射システムを提供すること。
【解決手段】スクリーン１０において、シリンドリカルレンズＣＬの表面形状をｙ方向について光軸を相対的にシフトさせた２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰによって１つのレンズとして構成することにより入射する投射光ＰＬに適した散乱・反射を行う。また、側面ＳＳや光吸収シート３により上方からの外光ＯＬは観察者側へは反射させず、明るい部屋等での使用においても、コントラストの高い画像を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、前方のプロジェクタ等の投影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。

マイクロレンズと反射面とを集積したものを用いるスクリーンであって、マイクロレンズの背後に配置される反射面の向きをスクリーンの中心法線方向に傾斜させるものが知られており、特にスクリーンの中心部から周辺部に向かって傾斜角を徐々に変化させるものが知られている（特許文献１参照）。また、スクリーン表面にレンチキュラーレンズを用い、当該レンチキュラーレンズの断面形状を非円弧型としたものも知られている（特許文献２参照）。
特開平３−１５６４３５号公報 特開平５−７２６３１号公報

しかしながら、前方のプロジェクタ等の投影装置からの投射光を反射して投影画像を映し出す反射型のスクリーンの使用において、例えば大きな入射角度で入射する投射光に対して大きな角度をもたせて、正面方向に反射させる場合、入射した投射光を適切な視野角で、正面方向に効率よく散乱・反射させるためには、各マイクロレンズの焦点位置よりも前に反射面を置くことが望ましい等の理由から、各マイクロレンズのレンズ面に反射面を近づける必要がある。この場合、レンズ面と反射面とが近づきすぎると、一連の接近箇所のうち非常に薄くなる部分ができるため、製造上の問題が生じ、強度上も問題が生じる可能性がある。

また、別の問題として、反射型のスクリーンの使用において、不要光である外光の一部がスクリーンの観察者のいる方向へ反射されてしまう可能性があり、反射された外光が投影画像のコントラスト低下を生じさせる原因となる可能性がある。

そこで、本発明は、外光による影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できるとともに、入射角度のある投射光を正面方向へ適切に反射・拡散させることができ、また、薄さを保ちながらも十分な強度を有するスクリーン及びこれを用いた投射システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るスクリーンは、（ａ１）スクリーン前面側の２次元平面上に配列される複数の要素レンズを有するレンズアレイと、（ａ２）レンズアレイの裏側に２次元平面に対して傾斜して配置される複数の反射面と、（ａ３）複数の反射面からスクリーン前面側に射出される光を散乱させる複数の散乱部とを有する（ａ）スクリーンシートを備え、（ｂ）要素レンズのうち少なくとも１つが、光軸を相対的にシフトさせることにより互いに偏心した２つのレンズ部分を一組として有する合併レンズであり、（ｃ）１つの合併レンズに対応して１つの反射面が設けられている。

まず、上記スクリーンでは、レンズアレイの裏側にレンズアレイの配列された平面に対して傾斜した反射面を設け、さらに、当該反射面から射出される光を散乱させる散乱部を有することで、スクリーンに入射する投射光を適切に散乱した状態で反射することができる。この際、合併レンズは、相対的に光軸がシフトしている２つのレンズ部分を有することにより、合併レンズのレンズ面に反射面を近づけながらも、スクリーンシートを十分な強度を有するものに保つことができる。また、２つのレンズ部分の光軸のシフト量を適宜調整することにより、入射した投射光を適切な方向、かつ、視野角を持たせた状態で散乱・反射させることができる。また、併せて、外光による影響を低減することも可能であり、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できる。

また、本発明の具体的な態様として、レンズアレイが、複数の要素レンズとして複数のシリンドリカルレンズを含み、当該複数のシリンドリカルレンズを各シリンドリカルレンズの長手方向に対して垂直方向に配列するレンチキュラーレンズにより構成される。この場合、レンズアレイとしてレンチキュラーレンズを用いることで、簡易にスクリーンを作製できる。

また、本発明の具体的な態様として、２つのレンズ部分のうち、２次元平面に対する投射光の入射角が大きい側である一方側に位置するレンズ部分の光軸が、一方側とは反対側である他方側に位置するレンズ部分の光軸よりも一方側にある。この場合、レンズ面に対して傾けて配置されている反射面を対応するレンズ面に近づけながらも、近接箇所が薄くなり破れやすくなるのを抑制し、十分な強度を有するものに保つことが可能となる。

また、本発明の具体的な態様として、２つのレンズ部分の各光軸が、合併レンズの中心位置から互いに反対方向にシフトする。この場合、入射及び射出される光の特性に応じた光路の調整が可能となる。

また、本発明の具体的な態様として、２つのレンズ部分の各光軸の合併レンズの中心位置からの距離がそれぞれ等しい。この場合、合併レンズの作製が比較的容易になる。

また、本発明の具体的な態様として、２つのレンズ部分の光軸の相対的なシフト量が、レンズアレイの１つの合併レンズとしての１ピッチに対して、１／１２〜１／３の範囲内である。この場合、投影される画像が損なわれることなくシフトによる適切な方向、かつ、視野角を持たせた状態での散乱・反射の効果を得ることができる。

また、本発明の具体的な態様として、合併レンズに対応する反射面が、合併レンズの中心位置より２次元平面に対する投射光の入射角が大きい側である一方側に反射面中心を有する。この場合、反射面が、合併レンズ内において、２次元平面に対する投射光の入射角が大きい側に位置することとなり、斜入射する投射光をより効率よく散乱・反射させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、２つのレンズ部分の少なくとも一方の側断面形状が、隣接するレンズに近い周辺部に行くほど曲率の小さくなる非円弧状のものを含む。この場合、各反射面からレンズアレイの表面までの接近箇所を厚くして、スクリーンをより丈夫なものにすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、スクリーンシートが、レンズアレイにおいて投射光を入射させる要素レンズとは異なる要素レンズから当該投射光を射出させる第１領域と、レンズアレイにおいて投射光を入射させる要素レンズと同一の要素レンズから当該投射光を射出させる第２領域とを有し、レンズアレイが、第２領域において合併レンズを含む。この場合、第１領域と第２領域とで異なるタイプの反射態様を有することにより、それぞれに入射する投射光の入射角度に応じて効果的に無駄なく散乱・反射を行うことができる。特に、第２領域におけるレンズアレイが、曲率変化レンズを含むので、曲率変化レンズのレンズ面に反射面を近づけながらも、十分な強度を有するものに保つことができる。

また、本発明の具体的な態様として、レンズアレイの裏側のうち、少なくとも反射面の周囲に、光吸収性素材により形成される光吸収面をさらに有する。この場合、光吸収面により、外光等の不要光を吸収させて高コントラストな画像を形成することができる。

また、本発明の具体的な態様として、レンズアレイが、表面に反射防止コートを有する。これにより、スクリーン表面での反射を防止することができる。

また、本発明の具体的な態様として、レンチキュラーレンズが、ロール巻き取り可能となっており、ロールする軸の方向に沿って複数のシリンドリカルレンズの長手方向を配置した構造を有する。これにより、スクリーンをロールして収納した際に、複数のシリンドリカルレンズ間の境界部分が主に曲がるため、シリンドリカルレンズの本体部分の変形量を少なくすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、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）スクリーンに投影画像を投射する画像投射装置とを備える。この場合、上記スクリーンを用いることにより、投射システムは、投射光を適切に散乱・反射し、かつ、有効に利用でき、また、外光による影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るスクリーンについて図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るスクリーンを模式的に示す側面図である。本実施形態のスクリーン１０は、反射型のスクリーンであり、レンズアレイを設けた光透過性のスクリーンシート２と、スクリーンシート２の裏面全体に貼りつけられる光吸収シート３とを備える。

図示のように、投影装置等の有する投射レンズＰＯの投射光源点Ｓから投射光ＰＬがスクリーン１０上に投射されることにより、画像投影がなされる。投射光源点Ｓは、スクリーン１０に近接した下方位置に設置されている。また、ここでは、スクリーン１０の左右中央を上下に延びるスクリーン中心軸ＬＸの中央に位置する中心位置Ｏに、投射光ＰＬの光束軸ＡＸが、入射角度αとなっている状態で、下方から上方に向けて入射している。

図２は、スクリーン１０の構造を模式的に示す側断面図である。ここで、スクリーンシート２は、表側にシリンドリカルレンズＣＬを２次元的に配列したレンズアレイであるレンチキュラーレンズ１と、レンチキュラーレンズ１の裏面側に各シリンドリカルレンズＣＬに対応して周期的に設けられた溝ＧＴとを有する。なお、スクリーンシート２には、溝ＧＴに散乱材を塗布することで散乱部４が形成されており、光吸収シート３は、スクリーンシート２の裏面側に散乱部４が形成された後に、この散乱部４を覆うように貼りつけられる。

スクリーンシート２の表側に形成されたレンチキュラーレンズ１は、略半円柱状の外形を有し左右のｘ方向に延びるシリンドリカルレンズＣＬを要素レンズとして長手方向（ｘ方向）に対して垂直な上下のｙ方向に多数配列して連ねることにより、全体としてｘｙ面に平行に広がる表面を構成している。つまり、これらのシリンドリカルレンズＣＬは、スクリーン１０全体の表面を構成すべく２次元平面上に配置されている（図１参照）。各シリンドリカルレンズＣＬは、図１の投射レンズＰＯからの斜め上向きの投射光ＰＬを、入射させて集光させるとともに、スクリーン１０の内部で後述する反射面ＲＳによって反射され散乱部４によって散乱された投射光ＰＬを、所定の発散角で前方に射出させる。ここで、シリンドリカルレンズＣＬは、上下２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰを一組として有する合併レンズである。詳しくは後述するが、左右に延びる２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰは、上下のｙ方向について光軸を相対的にシフトさせることにより互いに偏心した状態となっており、シリンドリカルレンズＣＬは、これら２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰによって１つの一体的なレンズとして構成されている。従って、シリンドリカルレンズＣＬのｙｚ断面は、正確な半円の断面となっておらず、両レンズ部分ＵＰ、ＤＰ断面の輪郭円弧を繋いだ形状となっており、上下の中央に窪んだ屈曲点を有している。

一方、スクリーンシート２の裏側には、各シリンドリカルレンズＣＬに対応してシリンドリカルレンズＣＬの長手方向即ちｘ方向に沿って溝ＧＴが形成されている。溝ＧＴには、各シリンドリカルレンズＣＬの配列された上下のｙ方向に対して略垂直な側面ＳＳが上面側及び下面側の双方に形成されており、溝ＧＴは、これらの側面ＳＳと、傾斜した反射面ＲＳとによって画定され、ｙｚ断面が台形状となっている。反射面ＲＳは、各シリンドリカルレンズＣＬで集光されて斜め上方向に傾いて入射する投射光ＰＬを正面方向即ち＋ｚ方向に反射する傾向を高めるべく、所定の傾斜角度βで傾いている。各散乱部４は、上記のような形状の各溝ＧＴを充填するものであり溝ＧＴの形状を反転した形状を有している。散乱部４は、反射面ＲＳから入射する光を＋ｚ方向に反射する際、適当な分散特性で散乱させた状態とする。これにより、近接した下方からスクリーン１０に入射した投射光ＰＬを正面に一定の広がりをもって導く効果を助長することができる。散乱成分としては、例えば、硫酸バリウムまたは硫酸バリウムに白色の反射性インク（例えば白色のパール系インク）を混ぜたもの等を用いる。

光吸収シート３は、スクリーンシート２の裏面側全体を光吸収性素材で覆うように形成されている。光吸収シート３は、散乱部４の周辺に外光等の不要光を吸収させる光吸収面ＡＳを形成する。なお、スクリーン１０全体の厚みは、好ましくは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。

以下、図２を用いて投射光ＰＬの光路を説明することにより、スクリーン１０における動作について説明する。

まず、図２に示すように、各シリンドリカルレンズＣＬのうち、図中例えばｙ方向について最下に位置するシリンドリカルレンズＣＬ１に入射した投射光ＰＬ１は、集光されてシリンドリカルレンズＣＬ１の背後に位置する反射面ＲＳ等で散乱・反射される。ここで、投射光ＰＬ１は、シリンドリカルレンズＣＬ１のうち、ｙ方向について下側に位置するレンズ部分ＤＰより主に入射する。反射面ＲＳで反射された投射光ＰＬ１は、シリンドリカルレンズＣＬ１を経て適度に発散された状態で前方に射出される。この際、反射面ＲＳからの投射光ＰＬ１は、シリンドリカルレンズＣＬ１のうち、ｙ方向について上側に位置するレンズ部分ＵＰより主に射出される。なお、上側のレンズ部分ＵＰから入射した投射光ＰＬ１も反射面ＲＳ等で散乱・反射されて概ねこのレンズ部分ＵＰから射出される。以上のように、シリンドリカルレンズＣＬ１に入射した投射光ＰＬ１は、同一のシリンドリカルレンズＣＬ１から射出される態様となっている。同様に、シリンドリカルレンズＣＬ１よりも上の各シリンドリカルレンズＣＬに入射した投射光ＰＬも、同一のシリンドリカルレンズＣＬから射出される。

図２のように、同一のシリンドリカルレンズＣＬで投射光ＰＬの散乱・反射を行う場合、光のロスを抑えるために、反射面ＲＳは、シリンドリカルレンズＣＬの１ユニット即ち１ピッチ内においてより上部側に位置していることが望ましく、反射面ＲＳの上端が、シリンドリカルレンズＣＬのレンズ面により近づく傾向となっている。反射面ＲＳの上端が一般的な形状即ち円形断面のシリンドリカルレンズＣＬに近づきすぎると、投射光ＰＬについて、上方向について十分な視野角が得られなくなる傾向や、当該箇所が薄くなりスクリーンシート２が破れやすくなる傾向が生じる。このため、シリンドリカルレンズＣＬを２つの円弧による断面を有するものとしている。

図３（ａ）及び３（ｂ）は、シリンドリカルレンズＣＬの表面形状について説明するためにレンチキュラーレンズ１のシリンドリカルレンズＣＬ１つ分即ちスクリーン１０の１ピッチ分を示す側断面図であり、図３（ｂ）は、シリンドリカルレンズＣＬの表面形状を説明するための図である。

本実施形態のスクリーン１０において、シリンドリカルレンズＣＬの側断面の輪郭ＣＮは、既述のように、２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰの断面輪郭である２つの円弧が組み合わされた１つの曲線により形成されている。つまり、シリンドリカルレンズＣＬは、図中１ピッチにおける上下方向に関して中央に位置する中心軸ＣＰから上側を占めるレンズ部分ＵＰと下側を占めるレンズ部分ＤＰとを一組とする１つの合併レンズによって構成されている。レンズ部分ＵＰは、中心軸ＣＰからｙ方向上側にシフトしたものである一方、レンズ部分ＤＰは、中心軸ＣＰからｙ方向下側にシフトしたものである。この結果、レンズ部分ＵＰ、ＤＰそれぞれの光軸ＵＸ、ＤＸは、互いに離間するように上下に相対的にシフトした状態となっている。つまり、この場合、２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰのうち、投射光ＰＬの入射角が大きい側即ちｙ方向上側に位置するレンズ部分であるレンズ部分ＵＰの光軸ＵＸは、反対側に位置するレンズ部分ＤＰの光軸ＤＸよりもｙ方向上側にある状態となっている。

以下、図３（ｂ）を参照して、シリンドリカルレンズＣＬの形状についてより具体的に説明する。まず、２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰを形成するための基準として図中一点鎖線で示す半円状の断面を有する仮想レンズＶＬを定める。仮想レンズＶＬは、１ピッチにおけるｙ方向についての中央位置にある中心軸ＣＰに光軸を一致させている。つまり、仮想レンズＶＬの断面は、中心軸ＣＰを軸として対称な半円形状を有している。上側のレンズ部分ＵＰは、このような仮想レンズＶＬを上方即ち＋ｙ方向にシフトした形状に対応している。より具体的には、仮想レンズＶＬを上方にシフトさせ中心軸ＣＰよりも上方に光軸ＵＸを有する仮想レンズＵＬ（図中点線及び実線）のうち、図中実線で断面を示すように、１ピッチのうち中心軸ＣＰから上側を占める部分が上側のレンズ部分ＵＰの断面である。同様に、下側のレンズ部分ＤＰは、仮想レンズＶＬを下方即ち−ｙ方向にシフトした形状に対応している。より具体的には、仮想レンズＶＬを下方にシフトさせ中心軸ＣＰよりも下方に光軸ＤＸを有する仮想レンズＤＬ（図中点線及び実線）のうち、図中実線で断面を示すように、１ピッチのうち中心軸ＣＰから下側を占める部分が下側のレンズ部分ＤＰの断面である。以上のようにｙ方向について上下にシフトすることにより偏心した上下２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰを一組とした合併レンズの形状を得ることができ、このような合併レンズによりシリンドリカルレンズＣＬが構成されている。この場合、偏心量即ちシフト量を適宜調整することで、反射面ＲＳの上端部分ＵＥからシリンドリカルレンズＣＬのレンズ面のうち最も上端部分ＵＥに近い表面部ＦＳまでの距離ｄ１を一定以上に保ってスクリーンシート２を破れにくくし、スクリーン１０の強度を十分なものとすることができる。また、入射した投射光ＰＬを適切な方向、かつ、視野角を持たせた状態で散乱・反射させることができる。

なお、ここで、中心軸ＣＰから光軸ＵＸまでの距離ＳＵが、レンズ部分ＵＰのシフト量に相当し、中心軸ＣＰから光軸ＤＸまでの距離ＳＤが、レンズ部分ＤＰのシフト量に相当する。シフト量を示す距離ＳＵ、ＳＤは、スクリーン１０におけるシリンドリカルレンズＣＬの１ピッチ分の長さＰＴに対してそれぞれ１／１２〜１／６の間で設定されているのが好ましい。例えば、プロジェクタによる画像投影の場合、スクリーン１０上での投影画像のサイズが約８０〜１００インチであるとすると、当該投影画像の１画素の大きさは約１ｍｍ程度となる。従って、モアレの発生の防止等の観点からシリンドリカルレンズＣＬの１ピッチ分の長さＰＴは、１画素の約１／３以下であることが望ましく、長さＰＴは、例えば約０．３ｍｍ程度に設定されている。さらに、ここでは、レンズ部分ＵＰ、ＤＰのシフトが投射光ＰＬに影響を与え、投影される画像が損なわれることのないように、レンズ部分ＵＰ、ＤＰのシフト量をそれぞれ１ピッチ分の長さＰＴに対して１／１２〜１／６の間としている。なお、図３（ａ）の場合では、距離ＳＵと距離ＳＤは、互いに等しく、１ピッチ分の長さＰＴの約１／８程度となっている。このように、両レンズ部分ＵＰ、ＤＰの中心軸ＣＰからのシフト量を等しくする場合、中心軸ＣＰを基準とする対称性を有するものとなり、シリンドリカルレンズＣＬのレンズ面を比較的作製し易くなる。

また、図３（ａ）及び３（ｂ）で説明したシリンドリカルレンズＣＬにおいて、２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰはいずれも基準となる中心軸ＣＰからシフトしたものとして規定されているが、両レンズ部分ＵＰ、ＤＰは、相対的にシフトした状態となっているものであればよい。従って、シリンドリカルレンズＣＬの構成は、図３（ａ）等に示す場合に限らず、例えば２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰのうち、上側のレンズ部分ＵＰのみがシフトしており、下側のレンズ部分ＤＰはシフトせず、レンズ部分ＤＰの光軸ＤＸが中心軸ＣＰの位置にある、という態様であってもよい。上記のように、各光軸ＤＸ、ＵＸのシフト量が１ピッチの長さＰＴに対して１／１２〜１／６の間で設定されている場合、レンズ部分ＵＰ、ＤＰのどちらか一方のみをシフトさせる場合を含めると、結果的に光軸ＤＸと光軸ＵＸとの相対的なシフト量は、１ピッチの長さＰＴに対して１／１２〜１／３の範囲となる。

なお、画像投影には不要である外光ＯＬを発生する照明光等は、例えば室内の天井側に設置されて室内を照明する場合が多い。このように、上方から投射される外光ＯＬは、そのほとんどが、スクリーン１０のうち、溝ＧＴの上下の側面ＳＳのうちの上方側の面或いは光吸収シート３の光吸収面ＡＳに入射する。溝ＧＴの上の側面ＳＳに入射する外光ＯＬは、上の側面ＳＳの角度から観察者のいるスクリーン１０の前方に向かうことなく反射等され、また、光吸収シート３に入射する外光ＯＬも、スクリーン１０の前方に向かうことなく吸収される。

図１、２等に戻って、レンチキュラーレンズ１の表面を構成する各シリンドリカルレンズＣＬの表面には反射防止コートであるＡＲコートＣＴが施されている。これにより、光の反射を防止している。

また、スクリーン１０は、図１に示す矢印ＡＷの方向にロール巻き取り可能となっている。この場合、レンチキュラーレンズ１の各シリンドリカルレンズＣＬ間を繋ぐ境界部分ＢＰが主に曲がることでシリンドリカルレンズＣＬそのものはあまり変形することなくスクリーン１０をロールして収納することができる。

以下、本実施形態に係るスクリーン１０の製造方法の一例について説明する。図４（ａ）、４（ｂ）及び４（ｃ）は、スクリーン１０のうち、スクリーンシート２の製造方法の一例を示す図である。まず、図４（ａ）に示すように、透過性樹脂を材料とする直方体状のベースフィルム２ａを用意する。次に、ベースフィルム２ａの片方の面ＳＡにスクリーンシート２の裏側を構成する溝ＧＴ等となるべき部分となる成形部分２ｂをベースフィルム２ａと同一の材料により成形する。最後に面ＳＢと反対側の面ＳＢにスクリーンシート２の表側を構成するレンチキュラーレンズ１となるべき成形部分２ｃをベースフィルム２ａと同一の材料により成形する。以上のような別体成形により、スクリーンシート２を形成することができる。

次に、上記のようにして形成されたスクリーンシート２の裏面側において、例えば図２等に示すように、溝ＧＴに散乱部４を形成する。より具体的には、散乱部４は、硫酸バリウム等による散乱成分を主成分として含む材料からなるインクを各シリンドリカルレンズＣＬの背後に位置する溝ＧＴに沿ってスプレーすることで充填し、反射面ＲＳをくまなく覆うようにすることで形成される。溝ＧＴに散乱部４を充填した後、スクリーンシート２の裏面側全体を光吸収性素材で覆うことにより、光吸収シート３が形成される。また、シリンドリカルレンズＣＬの表面にはＡＲコートＣＴが施される。以上により、スクリーン１０が作製される。

図５（ａ）、５（ｂ）及び５（ｃ）は、本実施形態のスクリーンの製造方法についての変形例を説明するための図であり、それぞれシリンドリカルレンズＣＬ１つ分即ちスクリーン１０の１ピッチ分を模式的に示す側断面図である。なお、スクリーンシート２の製造方法については上記の例と同様であるので説明を省略する。図５（ａ）、５（ｂ）及び５（ｃ）のうち、まず、図５（ａ）に示す例では、図２の光吸収シート３に代えて、光吸収膜１０３が形成されている。つまり、散乱部４を形成した後、例えばスクリーンシート２の裏面側全体を覆うように光吸収性のインクを塗布することで光吸収膜１０３が形成されている。図５（ｂ）及び５（ｃ）は、さらに他の製造方法を段階的に示すものである。本変形例では、図５（ｂ）に示すように、まず、散乱部４が塗布されるよりも先にスクリーンシート２の裏面側に光吸収性のインクを塗り、溝ＧＴの位置に開口を有する光吸収膜１０３を形成する。その後、図５（ｃ）に示すように、溝ＧＴを充填するようにスクリーンシート２の裏面側全体に散乱材を塗布して、散乱部４を形成している。なお、上記はいずれも製造方法の例示であり、同様の構造を有するものであればこれら以外の製造方法であっても構わない。

また、散乱部４については、反射面ＲＳにおいて散乱効果をもたせるものであればよく、溝ＧＴ全てを散乱材によって充填しなくてもよい。従って、例えば、溝ＧＴのうち反射面ＲＳのみに散乱材を塗布することで散乱部４を形成してもよい。また、散乱材以外にも例えば反射面ＲＳに凹凸面を形成させることで散乱効果をもたせてもよい。

図６は、図２等に示すスクリーン１０の変形例について説明する図であり、変形例のスクリーン１０の１ピッチ分を示す図である。なお、図６において、破線で示す輪郭ＣＮは、図３（ａ）に示す輪郭ＣＮである。図６のレンズ部分ＵＰａ、ＤＰａの断面の輪郭ＣＮａと同図の破線で示す輪郭ＣＮとを比較して分かるように、輪郭ＣＮａは周辺側に行くほど、即ち不図示の隣接するシリンドリカルレンズＣＬに近づくほど元の円弧よりも緩やかな非円弧状の曲線となっている。つまり、周辺側ほど曲率が小さくなっている。この場合、スクリーンシート２のうち最も薄くなりがちな箇所である上端部分ＵＥに近い表面部ＦＳまでの距離ｄ１をさらに長く保って、当該箇所をより厚くすることができる。また、シリンドリカルレンズＣＬの曲率を周辺で緩くすることで、投射光ＰＬがシリンドリカルレンズＣＬから射出される際に、シリンドリカルレンズＣＬのレンズ面での全反射することを低減でき、光を効率的に利用できる。なお、以上は単なる例示であり、上記２つのレンズ部分ＵＰａ、ＤＰａのうち、レンズ部分ＵＰａのみについて曲率を変化させるものであってもよく、この場合においても距離ｄ１を大きく取ることが可能である。

以上のように、本実施形態に係るスクリーン１０では、反射面ＲＳの形状等を入射する投射光ＰＬの散乱・反射に適したものにすることにより、下方からの投射光ＰＬを観察者側へ適切な視野角で散乱・反射させることができる。また、スクリーン１０は、シリンドリカルレンズＣＬの表面形状をｙ方向について光軸を相対的にシフトさせた２つのレンズ部分ＵＰ、ＤＰ、ＵＰａ、ＤＰａによって１つのレンズとして構成することにより、薄さを保ちながらも十分な強度を有するものとなり、さらに、側面ＳＳや光吸収シート３、１０３により上方からの外光ＯＬは観察者側へは反射させず、明るい部屋等での使用においても、コントラストの高い画像を形成することも可能である。

〔第２実施形態〕
図７は、本実施形態に係るスクリーンを模式的に示す側面図である。本実施形態のスクリーン１１０は、第１実施形態の図１のスクリーン１０と同様に、反射型のスクリーンであり、レンズアレイを設けた光透過性のスクリーンシート１０２と、スクリーンシート１０２の裏面全体に貼りつけられる光吸収シート１０３とを備える。

図７の場合も、図１と同様にして、近接した下方位置に配置された投射レンズＰＯの投射光源点Ｓから投射光ＰＬがスクリーン１１０上に投射されるが、ここでは、特に図１の場合に比べて投射光ＰＬの入射角度が非常に大きくなっており、投射光ＰＬの光束軸ＡＸは入射角度α＝６０°に設定されている。このような場合、入射位置によって投射光ＰＬの入射角度の非常に大きなところと比較的小さなところとでの差が著しく、入射位置に応じて反射のタイプを異なるものにすることが望ましくなる。従って、スクリーン１１０では、入射角度α＝６０°を基準として、スクリーン上面側の第１領域１１０ａと、スクリーン下面側の第２領域１１０ｂとに分け、第１領域１１０ａと第２領域１１０ｂとでは、互いに異なる形状又は配置を有するものとなっている。

第１領域１１０ａと第２領域１１０ｂとのうち、比較的入射角度の小さな第２領域１１０ｂにおけるスクリーン１１０の構造は、第１実施形態において図２等により示したものとなっている。つまり、同一のシリンドリカルレンズＣＬで投射光ＰＬの散乱・反射を行っている。これに対して、第１領域１１０ａにおけるスクリーン１１０の構造は、第２領域１１０ｂとは異なるタイプの反射態様としている。

図８は、上側の第１領域１１０ａにおけるスクリーン１１０の構造の一例を模式的に示す側断面図である。第１領域１１０ａの場合、溝ＧＴの形状が、図２に示した構造を有する第２領域１１０ｂの溝ＧＴと異なり、各シリンドリカルレンズＣＬの配列されたｙ方向に対して略垂直な１つの側面ＳＳと、傾斜した反射面ＲＳとによって画定され、ｙｚ断面が三角形状となっている。つまり、図８と図２とを比較して分かるように、両領域１１０ａ、１１０ｂの溝ＧＴの形状は、反射面ＲＳの深さが異なる点で相違しており、また、第１領域１１０ａの反射面ＲＳは、投射光ＰＬを正面方向即ち＋ｚ方向に反射する傾向を高めるべく、投射光ＰＬの入射角度の違いに応じて、第２領域１０ｂの傾斜角度βとは異なる所定の傾斜角度γで傾いている。なお、ここで、各シリンドリカルレンズＣＬは、半円形状の断面を有している。

以下、図８を用いて第１領域１１０ａにおける投射光ＰＬの光路を説明することにより、スクリーン１１０における動作について説明する。

図８のように、レンチキュラーレンズ１０１を構成する各シリンドリカルレンズＣＬのうち、図中ｙ方向について最下に位置するシリンドリカルレンズＣＬ１に入射した投射光ＰＬ１は、シリンドリカルレンズＣＬ１の一つ上側に位置するシリンドリカルレンズＣＬ２から射出される。つまり、投射光ＰＬ１は、入射したシリンドリカルレンズＣＬ１の一つ上側に位置するシリンドリカルレンズＣＬ２の背後に位置する反射面ＲＳ２で散乱・反射され、シリンドリカルレンズＣＬ２から射出される。同様に、シリンドリカルレンズＣＬ２に入射した投射光ＰＬ２は、反射面ＲＳ３を介してシリンドリカルレンズＣＬ３から射出され、シリンドリカルレンズＣＬ３に入射した投射光ＰＬ３は、反射面ＲＳ４を介してシリンドリカルレンズＣＬ４から射出され、シリンドリカルレンズＣＬ４に入射した投射光ＰＬ４は、反射面ＲＳ５を介してシリンドリカルレンズＣＬ５から射出される。つまり、第１領域１１０ａでは、投射光ＰＬを入射させたシリンドリカルレンズＣＬに隣接するシリンドリカルレンズＣＬから当該投射光ＰＬを射出させる態様となっている。

以上のように、本実施形態のスクリーン１１０では、投射光ＰＬの入射角度に応じて第１領域１１０ａと第２領域１１０ｂとに領域を分け、それぞれの領域で異なるタイプの反射態様としており、その一部の領域である第２領域１１０ｂにおいて円弧状に比べて曲率を緩くした非円弧状のシリンドリカルレンズＣＬを用いている。これにより、各領域１１０ａ、１１０ｂに入射する投射光に応じて効果的に無駄なく散乱・反射を行うことができ、特に、第２領域１１０ｂでは、シリンドリカルレンズＣＬのレンズ面に反射面ＲＳを近づけながらも、スクリーンシート１０２を十分な強度を有するものに保つことができる。

なお、図８に示す第１領域１１０ａにおいて、レンチキュラーレンズ１０１の各シリンドリカルレンズＣＬについても、図２等に示すような断面形状を有していてもよい。この場合、例えば下側のレンズ部分ＤＰのシフト量を適宜調整することで入射する投射光ＰＬの光路を調整して、厚くなりがちな第１領域１１０ａにおけるスクリーンシート１０２を薄く保たせることができる。

また、上記の第２実施形態では、入射角度α＝６０°を基準としてスクリーン１０、１１０を上下２つに分けて２パターンの異なる態様で投射光ＰＬを反射・散乱させているが、スクリーン１０、１１０の分け方は上下２つに分ける方法に限られず、入射角度α＝６０°を基準として種々の分け方を用いることが可能である。例えば、入射角度α＝６０°の付近において、第１領域１０ａと第２領域１０ｂとの間に遷移領域を設け、当該遷移領域においては、第１領域１１０ａと第２領域１１０ｂとでの異なる２パターンの動作が混在した状態とし、一方のパターンから他方のパターンへ徐々に変化させていくものであってもよい。また、例えば、スクリーンの領域数についても、２パターンの２領域に限らず、３つ以上とすることができる。

また、上記の第２実施形態では、第１領域１０ａにおいて、投射光ＰＬを入射させるシリンドリカルレンズＣＬに隣接するシリンドリカルレンズＣＬから投射光ＰＬを射出させているが、この他にも、例えばさらに射出させる位置を１つ飛ばしにする、つまり、投射光ＰＬを入射させるシリンドリカルレンズＣＬに隣接するシリンドリカルレンズＣＬのさらに１つ上のシリンドリカルレンズＣＬから射出させる、等の反射態様としてもよい。

また、上記の第２実施形態では、中心位置Ｏにおいて入射角度α＝６０°となっているが、投射光ＰＬの入射角度α＝６０°となるのがスクリーン中心軸ＬＸ上の中心位置Ｏ以外の場所であってもよい。この場合、中心位置Ｏ以外の入射角度α＝６０°となる場所が第１領域１０ａと第２領域１０ｂとを分けるための基準となる。また、スクリーンの反射パターンの態様等に応じて、領域を分けるための基準とする入射角度を６０°以外の角度としてもよい。

〔第３実施形態〕
図９は、第３実施形態に係る投射システムの一例を示す図であり、第１及び第２実施形態のスクリーン１０、１１０に画像投射装置としてプロジェクタを用いた場合の投射システムを示している。図９において、プロジェクタ１００は、プロジェクタ本体５０と、投射レンズ２０と、反射ミラーＲＭとを備える。なお、プロジェクタ１００の各機構は、筐体ＳＣ内に収容されている。なお、ここでは、スクリーン１０、１１０及びプロジェクタ１００の設置環境として、室内に天吊りされた照明装置２００により、上方からの外光ＯＬによる照明がなされており、プロジェクタ１００は、スクリーン１０、１１０の下方から投射を行うものとする。

プロジェクタ５０での制御により形成された画像光は、投射レンズ２０から射出され、さらに、反射ミラーＲＭでの反射により、所望の角度が付けられた状態でプロジェクタ１００からの投射光ＰＬとして射出される。従って、この場合、プロジェクタ１００は、スクリーン１０、１１０の法線に対して投射光ＰＬの光束軸が傾いた斜め投射が行われる。スクリーン１０、１１０に投射された投射光ＰＬは、上述したようにスクリーン１０、１１０上で適度の発散角で正面方向に反射される。この際、上述したように、投射光ＰＬの投射角度に対応してスクリーン１０、１１０が構成されているため、投影される画像は、外光ＯＬによる影響を低減し、明るい部屋等での投影画像のコントラストを改善できるだけでなく、投射光ＰＬを適切に正面方向へ射出させることができる。

なお、この発明は、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。

まず、上記の実施形態では、レンチキュラーレンズ１によりレンズアレイを構成しているが、各スクリーン１０、１１０のレンズアレイは、これ以外にも例えばマイクロレンズを２次元平面上に配置させるものであってもよい。この場合、当該マイクロレンズの縦断面が図２等に示すようなものとなる。

また、上記の実施形態では、散乱成分を含むインクを塗布することにより散乱部４を形成しているが、散乱部４は、インク以外にも、例えば散乱シートを反射面ＲＳに貼り付けることにより形成してもよい。

また、光吸収膜１０３は、レンチキュラーレンズ１の裏面側全体を覆うものとしているが、例えばコントラストをあげるために、散乱部４の塗布された反射面ＲＳの周囲等部分的に施すといった必要に応じて設けるものとしてもよい。

また、上記実施形態において、溝ＧＴのピッチについては特に規定していないが、スクリーン１０、１１０の垂直方向についての溝ＧＴのピッチを投射光ＰＬの入射角度等に応じて徐々に変化させてもよい。

また、上記実施形態において、反射面ＲＳの各傾斜角度βは一律であるものとしているが、これについてもスクリーン１０、１１０の溝ＧＴごとに傾斜角度が異なっていてもよい。

上記実施形態では、一般的な投影装置等の使用環境を考慮して、投射光ＰＬについての光束軸ＡＸの方向が下方からであり、これに対応してレンチキュラーレンズ１の反射面ＲＳの形状等を構成しているが、投射光ＰＬが下方以外から入射する場合には、これに応じて、レンチキュラーレンズ１の構成を異なるものとしてもよい。つまり、例えば、プロジェクタからの投射がスクリーンの側方からなされる場合には、レンチキュラーレンズ１の構成や反射面ＲＳの傾きを投射光ＰＬの入射方向に対応させて変更してもよい。

第１実施形態に係るスクリーンを模式的に示す側面図である。 スクリーンの構造を説明する側断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、スクリーンの形状及び構造を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、スクリーンシートの製造方法を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、スクリーンの他の製造方法を説明する図である。 第１実施形態に係るスクリーンの変形例を示す側面図である。 第２実施形態に係るスクリーンを模式的に示した側面図である。 第２実施形態に係るスクリーンの一部を説明する側断面図である。 第３実施形態に係る投射システムについての模式図である。

符号の説明

１０、１１０…スクリーン、 １、１０１…レンチキュラーレンズ、 ２、１０２…スクリーンシート、 ３…光吸収シート、 ４…散乱部、 ＣＬ…シリンドリカルレンズ、 ＵＰ、ＤＰ…レンズ部分、 ＧＴ…溝、 ＲＳ…反射面、 １００…プロジェクタ、 ２００…照明装置

Claims (13)

1. スクリーン前面側の２次元平面上に配列される複数の要素レンズを有するレンズアレイと、前記レンズアレイの裏側に前記２次元平面に対して傾斜して配置される複数の反射面と、前記複数の反射面から前記スクリーン前面側に射出される光を散乱させる複数の散乱部とを有するスクリーンシートを備え、
   前記複数の要素レンズのうち少なくとも１つは、光軸を相対的にシフトさせることにより互いに偏心した２つのレンズ部分を一組として有する合併レンズであり、
   １つの前記合併レンズに対応して１つの前記反射面が設けられている、スクリーン。
2. 前記レンズアレイは、前記複数の要素レンズとして複数のシリンドリカルレンズを含み、当該複数のシリンドリカルレンズを各シリンドリカルレンズの長手方向に対して垂直方向に配列するレンチキュラーレンズにより構成される、請求項１記載のスクリーン。
3. 前記２つのレンズ部分のうち、前記２次元平面に対する投射光の入射角が大きい側である一方側に位置するレンズ部分の光軸は、前記一方側とは反対側である他方側に位置するレンズ部分の光軸よりも前記一方側にある、請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のスクリーン。
4. 前記２つのレンズ部分の各光軸は、前記合併レンズの中心位置から互いに反対方向にシフトする、請求項１から請求項３までのいずれか一項記載のスクリーン。
5. 前記２つのレンズ部分の各光軸の前記合併レンズの中心位置からの距離がそれぞれ等しい、請求項４記載のスクリーン。
6. 前記２つのレンズ部分の光軸の相対的なシフト量は、前記レンズアレイの１つの前記合併レンズとしての１ピッチに対して、１／１２〜１／３の範囲内である、請求項１から請求項５までのいずれか一項記載のスクリーン。
7. 前記合併レンズに対応する前記反射面は、前記合併レンズの中心位置より前記２次元平面に対する投射光の入射角が大きい側である一方側に反射面中心を有する、請求項１から請求項６までのいずれか一項記載のスクリーン。
8. 前記２つのレンズ部分の少なくとも一方の側断面形状は、隣接するレンズに近い周辺部に行くほど曲率の小さくなる非円弧状のものを含む、請求項１から請求項８までのいずれか一項記載のスクリーン。
9. 前記スクリーンシートは、前記レンズアレイにおいて投射光を入射させる要素レンズとは異なるレンズから当該投射光を射出させる第１領域と、前記レンズアレイにおいて投射光を入射させる要素レンズと同一の要素レンズから当該投射光を射出させる第２領域とを有し、前記レンズアレイは、前記第２領域において前記合併レンズを含む、請求項１から請求項８までのいずれか一項記載のスクリーン。
10. 前記レンズアレイの裏側のうち、少なくとも前記反射面の周囲に、光吸収性素材により形成される光吸収面をさらに有する、請求項１から請求項９までのいずれか一項記載のスクリーン。
11. 前記レンズアレイは、表面に反射防止コートを有する、請求項１から請求項１０までのいずれか一項記載のスクリーン。
12. 前記レンチキュラーレンズは、ロール巻き取り可能となっており、ロールする軸の方向に沿って前記複数のシリンドリカルレンズの長手方向を配置した構造を有する、請求項２から請求項１１までのいずれか一項記載のスクリーン。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか一項記載のスクリーンと、
    前記スクリーンに投影画像を投射する画像投射装置と
    を備える投射システム。

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