JP2013213882A - 反射スクリーン、映像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストの高い良好な映像を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を提供する。
【解決手段】反射スクリーン１０は、背面側に設けられ、光を反射する反射層１６と、反射層１６よりも映像源側に設けられ、映像源側の面に単位光学形状１１１が複数配列され、映像光を反射層１６側へ偏向する光学形状層１１と、光学形状層１１よりも背面側であって反射層１６よりも映像源側に設けられ、光透過部１３１と光吸収部１３２とがスクリーン面に沿って画面上下方向に交互に配列された光制御層１３とを備え、単位光学形状１１１は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向における断面形状が、映像源側に凸となる略三角形形状であるものとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、映像源から投射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、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、映像投射装置と反射スクリーンとの奥行き方向の距離を短くすることができ、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できる。
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）。

特開２００８−７６５２３号公報

反射スクリーンに対しては、明るく、コントラストの高い映像を表示することが求められている。コントラストは、一般的に、白色表示時の輝度（白輝度）と、黒色表示時の輝度（黒輝度）との比で表示され、コントラストの高い良好な映像を表示するためには、照明光等の外光による黒輝度の上昇を抑えることが有効である。
例えば、特許文献１に示す反射スクリーンでは、所定の色材の濃度により暗色系（黒色等）に着色された有色層を設けることにより、照明光等の外光による黒輝度の上昇を抑えている。しかし、このような有色層では、外光とともに映像光も一様に吸収してしまうために、映像の明るさが低下し、コントラストの低下が生じるという問題があった。

本発明の課題は、コントラストの高い良好な映像を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、映像源から投射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、背面側に設けられ、光を反射する反射層（１６）と、前記反射層よりも映像源側に設けられ、映像源側の面に単位光学形状（１１１）が複数配列され、映像光を前記反射層側へ偏向する光学形状層（１１）と、前記光学形状層よりも背面側であって前記反射層よりも映像源側に設けられ、光透過部（１３１）と光吸収部（１３２）とがスクリーン面に沿って画面上下方向に交互に配列された光制御層（１３）と、を備え、前記単位光学形状は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向における断面形状が、映像源側に凸となる略三角形形状であること、を特徴とする反射スクリーン（１０）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、前記反射層（１６）の映像源側に設けられ、前記反射層の映像源側の表面に形状を賦形する賦形層（１５）を備え、前記賦形層は、前記反射層側の面に、単位表面形状（１５１）が複数配列されていること、を特徴とする反射スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の反射スクリーンにおいて、前記単位表面形状（１１１）は、背面側に凸であり、画面上下方向を長手方向として、画面左右方向に複数配列されていること、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、前記単位光学形状（１１１）は、光が入射する入射面（１１２）と、前記入射面からの光の少なくとも一部を全反射して前記背面側へ向ける全反射面（１１３）とを有すること、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、前記光吸収部（１３２）は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面形状が、略楔形形状であること、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、前記光透過部（１３１）は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面形状が略台形形状であり、映像源側の幅が背面側の幅よりも大きいこと、を特徴とする反射スクリーン（１０）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（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、コントラストの高い良好な映像を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を提供できる。

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の層構成を示す図である。 実施形態の単位光学形状１１１を説明する図である。 実施形態の光制御層１３を説明する図である。 実施形態の賦形層１５、反射層１６、裏面保護層１７を説明する図である。 他の実施形態の反射スクリーン１０を説明する図である。 変形形態の光学形状層６１の説明する図である。 賦形層１５の他の形状の例を説明する図である。

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り、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。
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、観察者Ｏ側から見て、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７０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７０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の層構成を示す図である。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、光学形状層１１、基材層１２、光制御層１３、光拡散層１４、賦形層１５、反射層１６、裏面保護層１７等を備えている。

光学形状層１１は、最も映像源側に配置される層である。この光学形状層１１は、映像源側の表面に、単位光学形状１１１が複数配列されており、基材層１２の映像源側の面に一体に形成されている。
図３は、本実施形態の単位光学形状１１１を説明する図である。図３（ａ）は、光学形状層１１を映像源側正面方向から見た図である。図３（ｂ）は、１つの単位光学形状１１１と、これを通る映像光の一例とを示す図であり、単位光学形状１１１の図２と同様の断面を拡大して示し、単位光学形状１１１と反射層１６以外は省略して示している。
単位光学形状１１１は、映像源側に凸であり、配列方向及び厚み方向に平行な断面（配列方向に平行であってシート面に直交する断面）における断面形状が、略三角形形状である。
本実施形態の単位光学形状１１１は、投射された映像光が入射する入射面１１２と、入射面からの光の少なくとも一部を全反射する全反射面１１３とを備えている。また、単位光学形状１１１は、図３（ａ）に示すように、点Ｃを中心として同心円状に配列されている。この点Ｃは、反射スクリーン１０の画面外（表示領域外）であり、反射スクリーン１０の下方に位置し、画面左右方向中央となる位置に位置している。即ち、光学形状層１１は、映像源側に、所謂、全反射タイプの単位レンズ（単位光学形状１１１）からなるサーキュラーフレネルレンズ形状を有している。
なお、これに限らず、単位光学形状１１１は、入射面１１２と全反射面１１３とを有する略三角柱状であり、画面左右方向を長手方向とし、画面上下方向に配列された形状（所謂、全反射タイプの単位レンズ（単位光学形状１１１）からなるリニアフレネルレンズ形状）としてもよい。

単位光学形状１１１において、映像源ＬＳからの光Ｌ１は、図２及び図３（ｂ）に示すように、入射面１１２に入射して屈折し、全反射面１１３へ向かい、全反射面１１３で全反射して背面側（反射層１６側）へ向かう。
光学形状層１１は、上述のような単位光学形状１１１を備えることにより、斜め下方から反射スクリーン１０へ広がるように投射された映像光の光束を、単位光学形状１１１の入射面１１２及び全反射面１１３での屈折及び全反射により、背面側へ進む略平行光束とすることができる。

図３（ｂ）において示す各角度（°）は、以下の通りである。なお、いずれも、画面中央である点Ａを通る画面上下方向に平行であって厚み方向に平行な断面においてのものである。また、図３（ｂ）に示す映像光Ｌ３は、この単位光学形状１１１を通る映像光の一例である。
・α：映像源ＬＳからの映像光Ｌ３が、スクリーン面の法線方向となす角度
・β：入射面１１２への映像光Ｌ３の入射角
・γ：入射面１１２での映像光Ｌ３の屈折角
・δ：全反射面１１３への映像光Ｌ３の入射角と反射角
・ε：全反射面１１３で反射した映像光Ｌ３がスクリーン面の法線方向となす角度
・ζ：出射面として機能する全反射面１１３への映像光Ｌ３の入射角
・η：出射面として機能する全反射面１１３からの映像光Ｌ３の出射角
・λ：出射する映像光Ｌ３がスクリーン面の法線方向となす角度
・φ：入射面１１２がスクリーン面の法線方向となす角度
・θ：全反射面１１３がスクリーン面に平行な方向となす角度

以上のような各角度において、次の関係式（１）〜（７）が成り立つ。ここで、単位光学形状１１１の屈折率をｎとする。
β＝９０°−（α＋φ） ・・・（１）
γ＝ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎβ）／ｎ） ・・・（２）
δ＝θ−（γ＋φ） ・・・（３）
ε＝９０°−（δ＋θ） ・・・（４）
ζ＝θ−ε ・・・（５）
η＝ｓｉｎ^−１（ｎ×ｓｉｎζ） ・・・（６）
λ＝９０°−（θ＋η） ・・・（７）
従って、図３（ｂ）に示す断面において、映像源ＬＳからの映像光が観察者側へ向かうように、即ち、上記角度λを０°に近付けるように、屈折率ｎ及び角度αに基づいて、角度θ，φを設定する。
なお、λは、意図した方向に任意に設定可能である。例えば、観察者Ｏ側へ集光するように、点Ａを通り画面上下方向に平行な線上において、スクリーン上部では画面上下方向下側、中央では水平方向（スクリーン面の法線方向）、下部では画面上下方向上側へ映像光が出光するように、角度θ，φを設定してもよい。

理解を容易にするために、図２では、単位光学形状１１１の配列ピッチや、角度θ，φは、単位光学形状１１１の配列方向において一定である例を示している。しかし、単位光学形状１１１の配列方向において、単位光学形状１１１の配列ピッチが変化していてもよいし、角度θ，φが変化している形態としてもよい。
また、単位光学形状１１１の配列ピッチは、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、適宜設定することができる。
なお、本実施形態では、単位光学形状１１１はその断面形状が略三角形状である例を示したが、映像光の入射面及び全反射面としての機能と、映像光の出射面としての機能とを兼ね備えた形状であることが好ましく、三角形状以外の形状（例えば、略台形形状等）であってもよい。

光学形状層１１は、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂を用いてもよいし、アクリル樹脂や、スチレン樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて形成することができる。
この光学形状層１１は、光学特性や機械的特性、安定性、加工性等が優れ、安価に入手可能な材料を使用することが望ましい。

図２に戻って、基材層１２は、光学形状層１１及び光制御層１３の基材（ベース）となる層であり、光透過性を有するシート状の部材が用いられている。基材層１２の映像源側には光学形状層１１が形成され、背面側には光制御層１３が形成されている。
基材層１２を形成する樹脂は、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、ＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・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）樹脂等が挙げられる。また、基材層１２の厚さは、３８〜２５０μｍ程度のものを用いることができる。
本実施形態では、例えば、１００μｍ厚のＰＥＴ樹脂製のシート状の部材を基材層１２として用いている。
なお、基材層１２は、例えば、視野角の拡大や画面内の輝度の均一性を向上させる目的で、光を拡散する拡散材を含有する形態としてもよいし、映像の色調調整やコントラスト向上を目的として、顔料や染料等の着色剤を含有する形態としてもよい。

光制御層１３は、映像光の光路を制御するとともに、迷光や外光の一部を吸収する機能を有する層である。光制御層１３は、基材層１２の背面側に形成されている。
光制御層１３は、光透過部１３１と光吸収部１３２とを備えている。光透過部１３１及び光吸収部１３２は、画面左右方向に平行に延在し、スクリーン面に平行な面（光制御層１３の背面側の面）に沿って、画面上下方向に交互に配列されている。

図４は、本実施形態の光制御層１３を説明する図である。図４では、光制御層１３の画面上下方向及び厚み方向に平行な断面（画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面）の一部を拡大して示している。
光透過部１３１は、光を透過する機能を有する要素であり、図４に示す断面形状が略台形形状である。光透過部１３１は、画面上下方向における背面側端部の寸法Ｗ１が、映像源側端部の幅Ｗ３に比べて小さい。
光透過部１３１は、基材層１２の背面側に紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂や、光硬化型樹脂等により形成される。

光吸収部１３２は、光透過部１３１間の谷部に形成され、光を吸収する作用を有する要素であり、外光や迷光等を吸収する作用を有する。この光吸収部１３２は、図４に示す断面形状が、略楔形形状である。楔形形状とは、一端が広く他端に至るにしたがってしだいに狭くなっている形状を意味し、三角形形状や台形形状を含む形状であるものとする。
本実施形態では、光吸収部１３２は、図４に示す断面形状が略台形形状であり、画面上下方向における映像源側端部の寸法Ｗ４が背面側端部の寸法Ｗ２よりも小さい。なお、光吸収部１３２は、略三角形形状としてもよい。

光吸収部１３２は、光を吸収する光吸収粒子含有する紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂や光硬化型樹脂を、光透過部１３１間にワイピング（スキージング）して充填し、硬化させることにより形成される。
光吸収粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料、染料等で着色された有機微粒子や着色したガラスビーズ等の光吸収性を有する着色粒子が好ましい。また、映像光の特性に合わせて、特定の波長を選択的に吸収する着色粒子としてもよい。光吸収粒子は、その平均粒径を１．０〜２０μｍとすることが好ましい。この範囲よりも小さいと、ワイピングによるかき取りが難しくなり、光透過部１３１上に光吸収粒子が残留しやすくなる。また、この範囲よりも大きいと、光透過部１３１の間の隙間への充填が困難になる。
なお、光吸収部１３２は、光吸収部１３２全体を顔料等によって着色する形態としてもよい。

光透過部１３１と光吸収部１３２との界面１３３は、図４に示す断面において、スクリーン面の法線方向（厚み方向）に対して、０°以上２０°以下の角度をなしている。この界面１３３は、厚み方向において複数の面からなる折れ面状としてもよいし、曲面状であってもよい。

光透過部１３１の屈折率をＮｐとし、光吸収部１３２の屈折率をＮｂとするとき、これらの屈折率の大小関係は、所望する光学性能に応じて適宜設定できる。
例えば、Ｎｐ＞Ｎｂとする場合には、映像光を光透過部１３１と光吸収部１３２との界面１３３へ臨界角以上の角度で入射する映像光を界面１３３で全反射することができる。従って、Ｎｐ＞Ｎｂとする場合には、映像光が光吸収部１３２に吸収される量を低減し、輝度を高め、明るい映像を表示することができる。
また、Ｎｐ≦Ｎｂとする場合には、Ｎｐ＞Ｎｂとする場合に比べて、光吸収部１３２により、光透過部１３１から光吸収部１３２との界面に入射する光が全反射しないので、外光や迷光を効率よく吸収することができる。とくに、Ｎｐ＞Ｎｂとする場合には、外光の一部が、光吸収部１３２の映像源側となる頂部に入射し、頂部の光吸収粒子が存在していない領域や光吸収粒子間等を透過して再度光透過部１３１へ出射していたが、Ｎｐ＜Ｎｂとする場合には、そのような外光を、界面１３３で全反射させて光吸収部１３２内に閉じ込め、光透過部１３１へ出射させないようにすることができる。従って、Ｎｐ≦Ｎｂ（特に、Ｎｐ＜Ｎｂ）とする場合には、コントラストの向上効果をより高めることができる。
本実施形態では、コントラスト向上効果を高める観点から、Ｎｐ≦Ｎｐとすることが好ましい。

図４に示すように、光吸収部１３２の配列ピッチ（光透過部１３１の配列ピッチ）は、Ｐ（Ｐ＝Ｗ１＋Ｗ２＝Ｗ３＋Ｗ４）である。また、光吸収部１３２の高さ（厚み方向における寸法）は、ｈである。
この配列ピッチＰと高さｈとの比ｈ／Ｐは、０．３≦ｈ／Ｐ≦０．８を満たすことが、明るくかつコントラストの高い映像を表示する観点から好ましい。
ｈ／Ｐ＜０．３となる場合、光制御層１３中に設けられる光吸収部１３２が疎となり、光吸収部１３２に吸収される外光の量が低減し、コントラスト向上効果が得られない。また、ｈ／Ｐ＞０．８となる場合、光吸収部１３２によって吸収される映像光が増え、映像が暗くなること等から好ましくない。従って、比ｈ／Ｐは、０．３≦ｈ／Ｐ≦０．８を満たすことが好ましい。

反射スクリーン１０に入射した映像光は、光学形状層１１によってスクリーン面の法線方向に平行又は法線方向に対して小さな角度をなす方向に偏向され、光透過部１３１に入射する。
より多くの映像光が光透過部１３１を透過して、明るい映像を表示するためには、映像光は、光吸収部１３２に到達することなく、光透過部１３１を透過できる領域を広くすることが好ましい。光制御層１３を背面側正面方向から見た場合に、光制御層１３の背面側の面において光吸収部１３２が占める割合は、２％以上、５０％以下とすることが好ましく、２０％程度とすることが好ましい。

図２に戻って、光拡散層１４は、光を拡散する作用を有する層であり、光制御層１３の背面側に一体に積層されている。本実施形態の光拡散層１４は、一例として、不図示の光透過性を有する接合層を介して光制御層１３の背面側に積層されている。
この光拡散層１４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シート状の部材を用いることができる。
この光拡散層１４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１４の母材となる樹脂は、例えば、ＰＥＴ樹脂や、ＰＣ樹脂、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、アクリル系樹脂、ＴＡＣ樹脂、ＰＥＮ樹脂等を用いることができる。この光拡散層１４の厚さは、１００〜５００μｍのとすることが好ましく、１００〜２５０μｍとすることがより好ましい。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。

図５は、本実施形態の賦形層１５、反射層１６、裏面保護層１７を説明する図である。図５（ａ）は、賦形層１５及び反射層１６を背面側から見た斜視図であり、図５（ｂ）は、賦形層１５、反射層１６、裏面保護層１７の画面左右方向及び厚み方向に平行な断面の一部を拡大して示している。
賦形層１５は、光拡散層１４の背面側に一体に形成された層であり、後述する反射層１６の反射面に所定の形状を付与する層である。
賦形層１５は、光透過性を有し、その背面側の表面に、単位表面形状１５１が複数配列されている。本実施形態の単位表面形状１５１は、背面側に凸となる楕円柱形状の一部形状又は円柱形状の一部形状であり、画面左右方向及び厚み方向に平行な断面の断面形状が、同一形状を保って垂直方向に延在しており、画面左右方向に複数配列されている。従って、賦形層１５の背面側の面には、所謂、レンチキュラーレンズ形状が形成されている。
本実施形態の賦形層１５は、光拡散層１４の片面（背面側となる面）に、紫外線硬化型樹脂によりＵＶ成型法等を用いて形成されている。なお、これに限らず、例えば、賦形層１５は、アクリル樹脂やＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂により、光拡散層１４と共押し出し成型することにより形成してもよい。

反射層１６は、映像光を反射して映像源ＬＳ側（観察者Ｏ側）へ戻す作用を有する層である。この反射層１６は、賦形層１５の背面側、即ち、単位表面形状１５１の表面に設けられ、光を反射する作用を有する。従って、本実施形態の反射面は、賦形層１５の背面側表面のレンチキュラーレンズ形状に沿った形状となっている。
反射層１６は、アルミニウムや銀、クロム等の光反射性の高い金属を蒸着する、スパッタリングする、金属箔を転写する等により形成することが好ましい。なお、これに限らず、反射層１６は、高反射性を有する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適宜選択して用いてよいし、その形成方法も、スプレー塗布や、グラビアリバースコート、スクリーン印刷、インクジェット方式による塗布等としてもよい。

このように、反射層１６の反射面をレンチキュラーレンズ形状とすることにより、反射面における画面左右方向の拡散作用を画面上下方向の拡散作用に比べて大きくすることができ、画面左右方向の視野角を広げることができる。
また、賦形層１５の背面側の形状によって反射面の形状を制御できるので、画面左右方向における視野角をより細かく制御することができる。
なお、反射スクリーン１０を用いる環境や所望する光学性能等に応じて、単位表面形状１５１の配列方向は、画面左右方向に対して所定の角度をなす方向としてもよい。

裏面保護層１７は、反射スクリーン１０の最も背面側（裏面側）に設けられる層であり、反射スクリーン１０の裏面を傷等から保護する層であり、反射層１６を剥離や破損、反射層１６が金属製である場合に生じやすい酸化等から保護する層である。
この裏面保護層１７は、黒色等の暗色系の顔料等を含有するＰＥＴ樹脂製等のシート状の部材や黒色等の暗色系の色の布等を、不図示の接合層を介して反射層１６の背面側に貼合して設けてもよいし、反射層１６の背面側に、黒色顔料等を含有する紫外線硬化型樹脂等を塗布して硬化させて形成してもよい。このように、裏面保護層１７に光吸収作用を付与することにより、反射スクリーン１０の背面側からの外光の入射を防止できる。
なお、裏面保護層１７は、他の色としてもよいし、外光の背面側からの入射や、反射層１６の酸化等を抑制できるのであれば、透明又は略透明としてもよい。
また、裏面保護層１７は、ハードコート機能や、帯電防止機能、防汚機能、紫外線吸収機能等を有する形態としてもよい。

次に、反射スクリーン１０に入射する映像光及び照明光等の外光の進路について、図２に示した映像光Ｌ１、外光Ｇ１を例にして説明する。ただし、図に表した映像光Ｌ１、外光Ｇ１の光路例は概念的に光の進路を表したものであり、屈折の程度や反射の角度を精密に表したものではない。また、図１では、光学形状層１１、基材層１２、光透過部１３１、光拡散層、賦形層１５は同じ屈折率であるとし、映像光Ｌ１、外光Ｇ１に対する光拡散層１４の拡散作用等は省略して示している。

映像源ＬＳから出光した映像光Ｌ１は、放射状に広がりながら光学形状層１１の入射面１１２から入射して屈折し、全反射面１１３で全反射して、その方向がスクリーン面の法線方向に近づくように偏向され、反射層１６側へ進む。
全反射面１１３で全反射した映像光の一部は、映像光Ｌ１のように、基材層１２及び光透過部１３１を透過して、さらに光拡散層１４、賦形層１５を透過し、反射層１６に達してここで反射される。

反射層１６で反射した映像光Ｌ１、は、映像源側に向きを変え、賦形層１５、光拡散層１４、光透過部１３１、基材層１２を透過し、光学形状層１１の単位光学形状１１１を透過し、出射面として機能する全反射面１１３から、スクリーン面の法線方向又は法線方向となす角度が小さい方向に出射する。また、全反射面１１３から出射する際に、一部の映像光は、全反射面１１１ｂと空気との界面での屈折により、さらにスクリーン面の法線方向に近い方向（正面方向）に出射する。
従って、反射スクリーン１０は、光学形状層１１により、映像源ＬＳからの映像光を効率よく反射スクリーン１０の内部に入射させて偏向し、かつ、反射層１６で反射した映像光を観察者Ｏ側に出射させることができる。よって、本実施形態の反射スクリーン１０によれば、映像光の画面上下方向及び画面左右方向のいずれにおいても、映像源ＬＳからの光を適切に観察者Ｏ側に向けることができ、明るい映像を表示できる。

また、反射スクリーン１０では、映像光以外の不要な外光（照明光や窓からの太陽光等）は、主に反射スクリーン１０の斜め上方から入射する。このような外光Ｇ１は、光吸収部１３２と光透過部１３１との界面１３３に対して、臨界角未満の角度で入射するので、光吸収部１３２で吸収される。従って、本実施形態の反射スクリーン１０によれば、外光を効率よく吸収でき、黒輝度を低減して、スクリーン面に表示される映像のコントラストを向上させることができる。
以上のことから、本実施形態によれば、コントラストが高く、明るく良好な映像を表示することができる。

さらに、本実施形態によれば、賦形層１５及び反射層１６によって、反射面は、画面上下方向に比べて画面左右方向に強い拡散反射作用を有するので、反射スクリーンを利用した一般的な映像表示システム等において重要視される画面左右方向における視野角を広げることができ、良好な映像を表示できる。

加えて、従来の反射スクリーンや短焦点型の映像源ＬＳを使用する場合や、大画面の反射スクリーンに映像を投影する場合には、映像光の一部が、映像源側表面で反射することに起因する映像の輝度の低下や、反射した映像光による天井への映像の映り込み等が生じやすかった。しかし、本実施形態によれば、効率よく入射面１１２から反射スクリーン１０内に映像光を入射させることができ、映像光の利用効率向上による輝度向上や、映像光の天井への映り込みの抑制を実現できる。

（他の実施形態）
図６は、他の実施形態の反射スクリーン１０を説明する図である。図６では、図２に示す断面に相当する断面を示す。
また、図６（ａ）に示すように、反射層は、光拡散層１４の背面側に、その反射面が略平面状となるように形成された反射層２６とし、賦形層１５を備えない形態としてもよい。
このような形態とする場合には、画面左右方向における視野角が狭くなる場合がある。そのため、このような反射層２６とする場合、光学形状層は、前述の実施形態のように、単位光学形状１１１が同心円状に配列される光学形状層１１とすることが好ましい。

また、図６（ｂ）に示すように、光吸収部３３２及び光透過部３３１が光制御層３３の映像源側の面に沿って交互に配列される形態としてもよい。このとき、光吸収部３３２は、図６（ｂ）に示すように、映像源側の端部の寸法が、背面側の端部の寸法に比べて大きい形態となっている。
このような形態とする場合には、例えば、光透過部３３１は、光拡散層１４を基材（ベース）としてその映像源側に一体に形成され、光制御層３３と基材層１２とは不図示の接合層で接合して作製することができる。また、このような形態とする場合には、光制御層３３の映像源側に、光学形状層１１を形成することができ、基材層１２を省いて薄型化や生産コストの削減等を図ることができる。

さらに、図６（ｃ）に示すように、賦形層４５が、レンズ面４５２と非レンズ面４５３とを備える単位レンズ４５１が複数配列されたフレネルレンズ形状を有し、そのレンズ面４５２に反射層４６が形成される形態としてもよい。このとき、図６（ｃ）に示すように、非レンズ面４５３が黒色等に着色されて光吸収作用を有する裏面保護層４７によって被覆された形態とすることが、コントラスト向上の観点から好ましい。
賦形層４５のフレネルレンズ形状は、明るさの面内均一性や、映像の明瞭さ等の観点から、光学形状層１１に単位光学形状１１１が同心円状に配列されるサーキュラーフレネルレンズ形状である場合には、単位レンズ４５１が、同心円状に配列されるサーキュラーフレネルレンズ形状とすることが好ましく、光学形状層１１に単位光学形状１１１が画面左右方向に延在して画面上下方向に複数配列されるリニアフレネルレンズ形状を有する場合には、単位レンズ４５１が画面左右方向に延在して画面上下方向に複数配列されるリニアフレネルレンズ形状とすることが好ましい。
この賦形層４５は、例えば、光透過性を有する紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により、光拡散層１４の背面側に形成することができる。

賦形層４５のフレネルレンズ形状において、単位レンズ４５１の配列ピッチやレンズ面４５２がスクリーン面に平行な面となす角度等は、一定としてもよいし、単位レンズ４５１の配列方向において変化していてもよい。単位レンズ４５１の配列ピッチは、映像光を投影する映像源ＬＳの画素（ピクセル）の大きさや、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。
なお、上述の各実施形態は、適宜、各々組み合わせてもよい。

（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、光学形状層１１の単位光学形状１１１は、入射面１１２と全反射面１１３とを有する例を示したが、これに限らず、光学形状層は、レンズ面と非レンズ面とを有する単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状（屈折型フレネルレンズ形状）を有する光学形状層としてもよい。このような光学形状層を備える場合、映像光は、レンズ面に入射してレンズ面での屈折により、背面側へ進むように偏向される。

（２）本実施形態において、光学形状層１１に形成される単位光学形状１１１は、１種類である例を示したが、これに限らず、例えば、配列方向において画面上下方向の上部と下部で異なる種類のものを組み合わせて使用してもよい。
また、本実施形態において、単位光学形状１１１は、入射面１１２及び全反射面１１３のみを備える例を示したが、例えば、以下の図７に示す変形形態の光学形状層６１の単位光学形状６１１としてもよい。
図７は、変形形態の光学形状層６１を示す図である。
この変形形態の光学形状層６１の単位光学形状６１１は、第１形状６１１Ａと第２形状６１１Ｂとを有する、ハイブリッド型の単位光学形状である。
第１形状６１１Ａは、入射面６１２と全反射面６１３とを備えており、前述の実施形態において示した単位光学形状１１１の形状の一部である。
第２形状６１１Ｂは、第１形状６１１Ａの画面上下方向下側に隣接し、入射面６１２と対向し、光が入射する入射面である第３の面６１４と、第３の面６１４と凸形状をなす第４の面６１５とを備え、所謂、屈折型のフレネルレンズ形状の単位レンズの形状の一部である。
このような光学形状層６１とすることにより、第３の面６１４に入射した光Ｌ５を、界面（第３の面６１４）で屈折させ、背面側へ向けることができる。

（３）本実施形態において、光拡散層１４は、光制御層１３と賦形層１５との間に配置する例を挙げて説明したが、これに限らず、基材層１２と光制御層１３との間に配置してもよいし、特にその位置を限定しない。また、基材層１２が拡散材を含有する場合等には、光拡散層１４は備えない形態としてもよい。

（４）本実施形態において、光吸収部１３２は、画面上下方向及び厚み方向に平行な断面における断面形状が、画面上下方向において対称な形状である例を示したが、これに限らず、画面上下方向において非対称な形状としてもよい。例えば、光吸収部１３２は、画面上下方向において上側の界面１３３がスクリーン面の法線方向となす角度と、下側の界面１３３がスクリーン面の法線方向となす角度が異なるような形態としてもよいし、一方の界面１３３を折れ面状としてもよい。
また、光透過部１３１と光吸収部１３２との界面１３３がスクリーン面の法線方向となす角度は、画面上下方向に沿って次第に、又は、段階的に変化する形態としてもよい。光透過部１３１と光吸収部１３２の配列ピッチに関しても、画面上下方向に沿って次第に、又は、段階的に変化する形態としてもよい。

さらに、本実施形態において、光透過部１３１及び光吸収部１３２は、いずれも、断面形状が台形状である例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部１３１及び光吸収部１３２は断面形状が略矩形状としてもよい。断面形状を矩形状とする場合、光透過部及び光吸収部の界面がスクリーン面の法線方向となす角度は０°としてもよいし、光吸収部の背面側端部が映像源側端部よりも画面上下方向の上側に位置するような傾斜を有していてもよい。この場合、光透過部と光吸収部との界面がスクリーン面の法線方向となす角度は、０°以上１０°以下とすることが好ましい。

（５）本実施形態において、光制御層１３は、１層のみである例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部及び光吸収部が画面上下方向を長手方向とし、画面左右方向に配列された第２光制御層をさらに積層してもよい。この第２光制御層の光透過部及び光吸収部の配列方向は、スクリーン面の法線方向から見て、光制御層の光透過部１３１及び光吸収部１３２の配列方向に直交している。
このような形態とすることにより、画面上下方向及び画面左右方向における光線制御作用を発揮でき、迷光の低減やコントラスト向上等の効果を奏することができる。

（６）本実施形態において、賦形層１５は、レンチキュラーレンズ形状を有する例を挙げて説明したが、これに限らず、下記のような形態としてもよい。
図８は、賦形層１５の他の形状の例を説明する図である。図８は、賦形層１５のスクリーン面に直交し、画面左右方向に平行な断面を示しており、図８（ａ）〜（ｄ）の各図において、図中下側が映像源ＬＳ側であり、図中上側が背面側（裏面保護層１７側）である。
例えば、図８（ａ）に示すように、賦形層１５の背面側の表面に形成される単位表面形状は、略正弦波形状としてもよいし、図８（ｂ）に示すように、曲率が異なる２つの曲面からなる形状としてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、画面左右方向において非対称な形状としてもよいし、図８（ｄ）に示すように、平面と曲面とを組み合わせた形状としてもよい。さらに、図示しないが、単位表面形状は、複数の曲面や複数の平面を組み合わせた形状としてもよい。
賦形層１５の背面側の形状を適宜選択することにより、映像源ＬＳの位置や観察者Ｏの位置等に応じて、画面左右方向における拡散性をより好ましいものとすることができる。例えば、図８（ｃ）に示す形状の場合、画面左右方向における拡散性は、指向性の強いものとすることができる。

（７）本実施形態の反射スクリーン１０は、着色層を設けてもよい。この着色層は、顔料や染料等の着色剤を含有する層であり、コントラストを向上させたり、色調を調整したりする作用を有する。このような着色層は、例えば、光拡散層１４と共押し出し成型する等により、光拡散層１４と一体に形成され、光拡散層の映像源側に配置される形態としてもよい。
なお、着色層の位置や形成方法等は、上述の例に限定されるものではなく、適宜選択できる。

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各実施形態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 光学形状層
１１１ 単位光学形状
１１１ａ 入射面
１１１ｂ 全反射面
１２ 基材層
１３，３３ 光制御層
１３１，３３１ 光透過部
１３２，３３２ 光吸収部
１４ 光拡散層
１５，４５ 賦形層
１６，２６ 反射層
ＬＳ 映像源

Claims (7)

1. 映像源から投射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、
   背面側に設けられ、光を反射する反射層と、
   前記反射層よりも映像源側に設けられ、映像源側の面に単位光学形状が複数配列され、映像光を前記反射層側へ偏向する光学形状層と、
   前記光学形状層よりも背面側であって前記反射層よりも映像源側に設けられ、光透過部と光吸収部とがスクリーン面に沿って画面上下方向に交互に配列された光制御層と、
   を備え、
   前記単位光学形状は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する方向における断面形状が、映像源側に凸となる略三角形形状であること、
   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、
   前記反射層の映像源側に設けられ、前記反射層の映像源側の表面に形状を賦形する賦形層を備え、
   前記賦形層は、前記反射層側の面に、単位表面形状が複数配列されていること、
   を特徴とする反射スクリーン。
3. 請求項２に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記単位表面形状は、背面側に凸であり、画面上下方向を長手方向として、画面左右方向に複数配列されていること、
   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、
   前記単位光学形状は、光が入射する入射面と、前記入射面からの光の少なくとも一部を全反射して前記背面側へ向ける全反射面とを有すること、
   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、
   前記光吸収部は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面形状が、略楔形形状であること、
   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、
   前記光透過部は、その配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面形状が略台形形状であり、映像源側の幅が背面側の幅よりも大きいこと、
   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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