JP2016062031A - 反射型スクリーン、映像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】明室環境下でもコントラストの高い良好な映像を表示できる反射型スクリーン、映像表示装置を提供する。【解決手段】反射型スクリーン１０は、背面側に凸である単位プリズム１１２がスクリーン面に平行な面に沿って複数配列されたプリズム層１１と、反射型スクリーン１０の厚み方向においてプリズム層１１の背面側に設けられ、前記単位光学形状の背面側表面の少なくとも一部と界面をなし、単位プリズム１１２よりも屈折率が低く、光透過性を有する空気層１２と、反射型スクリーン１０の厚み方向において空気層１２よりも背面側に設けられ、光を吸収する光吸収層１４と、反射型スクリーン１０の厚み方向においてプリズム層１１よりも映像源側に設けられ、光を透過する光透過部１３２と光を吸収する光吸収部１３３とが、スクリーン面に沿って単位プリズム１１２の配列方向に平行な方向に交互に配列された光制御層１３とを備えるものとした。【選択図】図２

Description

本発明は、投射された映像光を反射して映像を表示する反射型スクリーン、映像表示システムに関するものである。

従来、プロジェクタ等から投射された映像光を反射して、映像を観察可能に表示する反射型スクリーンが広く知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
反射型スクリーンは、ホームシアターや、会議やプレゼンテーション等で使用される場合も多く、従来使用される暗室環境下に加えて、明室環境下でも使用したいという要望がある。

特開２００２−３１１５０７号公報 特開２０１０−２６２０４６号公報

しかし、明室環境下では、照明光等の外光が反射型スクリーンに入射するため、映像のコントラストが低下するという問題がある。

本発明の課題は、明室環境下でもコントラストの高い良好な映像を表示できる反射型スクリーン、映像表示装置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して映像を観察可能に表示する反射型スクリーンであって、背面側に凸である単位光学形状（１１２）がスクリーン面に平行な面に沿って複数配列された光学形状層（１１）と、該反射型スクリーンの厚み方向において前記光学形状層の背面側に設けられ、前記単位光学形状の背面側表面の少なくとも一部と界面をなし、前記単位光学形状よりも屈折率が低く、光透過性を有する低屈折率層（１２）と、該反射型スクリーンの厚み方向において前記低屈折率層よりも背面側に設けられ、光を吸収する光吸収層（１４）と、該反射型スクリーンの厚み方向において前記光学形状層よりも映像源側に設けられ、光を透過する光透過部（１３２，２３２，３３２）と光を吸収する光吸収部（１３３，２３３，３３３）とが、スクリーン面に沿って前記単位光学形状の配列方向に平行な方向に交互に配列された光制御層（１３，２３，３３）と、を備えること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の反射型スクリーンにおいて、前記単位光学形状（１１２）は、略三角柱形状であり、該反射型スクリーンの使用状態における画面左右方向を長手方向とし、画面上下方向に配列されていること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーンにおいて、前記光吸収部（１３３，２３３）は、その配列方向及びスクリーン面に直交する方向に平行な断面での断面形状が略楔形形状であること、を特徴とする反射型スクリーン（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項に記載の反射型スクリーンにおいて、前記単位光学形状（１１２）は、スクリーン面に直交し、かつ、その配列方向に平行な断面における断面形状が、略三角形形状であり、その頂角が７７〜１３１°であること、を特徴とする反射型スクリーン（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項に記載の反射型スクリーン（１０）と、前記反射型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、明室環境下でもコントラストの高い良好な映像を表示できる反射型スクリーン、映像表示装置を提供できるという効果を奏する。

実施形態の映像表示システム１を説明する図である。 実施形態の反射型スクリーン１０の層構成を示す図である。 実施形態の光制御層１３を説明する図である。 実施形態のプリズム層１１を説明する図である。 実施形態の反射型スクリーン１０へ入射する映像光Ｌ１及び外光Ｇ１，Ｇ２の様子を説明する図である。 実施形態の光制御層１３の他の例を説明する図である。 変形形態の反射型スクリーン５０を説明する図である。 変形形態の表面層５５を映像源側から見た様子を示す図である。 比較例の反射型スクリーンの層構成を示す図である。

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。
本明細書中において、板、シート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、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
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。

本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書において、シート面とは、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものである。板面、フィルム面についても、同様であるとする。

（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、反射型スクリーン１０、映像源ＬＳ等を有している。映像表示システム１では、反射型スクリーン１０が映像源ＬＳから投影された映像光Ｌを反射して、その画面（表示面）上に映像を表示する。
映像源ＬＳは、映像光Ｌを反射型スクリーン１０へ投射する映像光投射装置である。映像源ＬＳは、汎用のプロジェクタ等を用いることができる。
この映像源ＬＳは、図１に示すように、反射型スクリーン１０の使用状態における画面の幾何学的中心（画面中央）となる点Ａを通り、スクリーン面の法線方向に平行な直線上に位置している。映像源ＬＳは、反射型スクリーン１０の画面（表示面）の大部分に対して、スクリーン面の法線方向から、又は、法線方向に対してなす角度が４５°以下となる方向から、映像光Ｌを投射可能である。

反射型スクリーン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。ここでは、反射型スクリーン１０の使用状態において、反射型スクリーン１０の画面（表示面）が、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例を挙げて説明する。
なお、以下の説明中において、画面上下方向、画面左右方向とは、特に断りが無い場合、この反射型スクリーン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）であるとする。

また、図１を含め、以下の各図において、画面左右方向をＸ方向、画面上下方向をＹ方向、スクリーン面に直交する方向（反射型スクリーン１０の厚み方向）をＺ方向とするＸＹＺ座標軸を設けた。観察者Ｏから見て、Ｘ１側は画面左右方向左側、Ｘ２側は画面左右方向右側、Ｙ１側は画面上下方向下側、Ｙ２側は画面上下方向上側である。また、Ｚ１側は背面側（裏面側）であり、Ｚ２側は映像源側（観察者側）である。
ここで、スクリーン面とは、この反射型スクリーン１０全体として見たときにおける、反射型スクリーン１０の平面方向となる面を示すものであり、反射型スクリーン１０の画面（表示面）に平行である。また、スクリーン面の法線方向（スクリーン面に直交する方向）は、反射型スクリーン１０の厚み方向に平行である。

一般的に、反射型スクリーンは、樹脂製の薄い層の積層体等であり、それ単独では平面性を維持するだけの十分な剛性を有していない場合が多い。そのため、反射型スクリーン１０は、その背面側に不図示の接合層を介して不図示の支持板一体に接合される形態とすることにより、その画面の平面性を維持する形態としてもよい。支持板としては、剛性が高い平板状の部材が好ましく、例えば、アクリル樹脂やＰＣ樹脂等の樹脂製、アルミニウム等の金属製、木製等の板状の部材等を用いることができる。
また、これに限らず、反射型スクリーン１０は、不図示の枠部材等によってその四辺等が支持され、その平面性を維持する形態としてもよい。

図２は、本実施形態の反射型スクリーン１０の層構成を示す図である。図２では、ＹＺ面（反射型スクリーン１０のスクリーン面に直交し、かつ、画面上下方向に平行な面）での断面の一部を拡大して示している。
反射型スクリーン１０は、その映像源側（Ｚ２側）から順に、表面層１５、光制御層１３、接合層１６、プリズム層１１、空気層１２、光吸収層１４等を備えている。

表面層１５は、反射型スクリーン１０の最も映像源側（Ｚ２側）に設けられる層である。この表面層１５は、映像源側（Ｚ２側）の表面に微細な凹凸形状（マット形状）を有しており、ハードコート機能を有する紫外線硬化型樹脂（例えば、ウレタンアクリレート等）により形成されている。また、表面層１５は、後述する光制御層１３の映像源側（Ｚ２側）の面（本実施形態では、光制御基材部１３１の映像源側の面）に一体に形成されている。表面層１５の厚さは、約１０〜１００μｍである。
なお、表面層１５は、これに限らず、反射防止機能、紫外線吸収機能、防汚機能や帯電防止機能、タッチパネル機能等、適宜必要な機能を１つ又は複数選択して設けてよい。また、表面層１５は、上述のように、光制御層１３の映像源側（Ｚ２側）の面に、各種機能を有する樹脂等を塗布する等により直接形成される形態としてもよいし、不図示の粘着材等により光制御層１３に接合される形態としてもよい。

本実施形態の表面層１５は、表面に微細凹凸形状が不規則に配列されて形成されているので、上述の効果に加えて、例えば、光源像や外光の映り込みを防止する機能や、映像の視野角を広げる機能等も有している。
なお、表面層１５は、所望する機能や用いる材料の特性等に応じて、適宜その厚さを設定することができる。
また、表面層１５は、上述の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し、所望する機能に合わせて適宜その材料を選択してよい。

光制御層１３は、映像光の光路を制御したり、照明光等の不要な外光の一部を吸収したりする機能を有する層である。光制御層１３は、表面層１５の背面側（Ｚ１側）に設けられている。
この光制御層１３は、光制御基材部１３１、光透過部１３２、光吸収部１３３を備えている。
光制御基材部１３１は、光透過性を有し、光制御層１３の基材（ベース）となるシート状の部材である。本実施形態の光制御基材部１３１は、その映像源側（Ｚ２側）には、表面層１５が一体に形成され、背面側（Ｚ１側）に光透過部１３２が複数配列されて一体に形成されている。
光制御基材部１３１は、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）樹脂等の熱可塑性樹脂製のシート状の部材を用いることができる。

図３は、本実施形態の光制御層１３を説明する図である。図３では、図２に示す断面における光制御層１３をさらに拡大して示している。
光透過部１３２及び光吸収部１３３は、画面左右方向（Ｘ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（Ｙ方向）に交互に配列されている。
光透過部１３２は、光を透過する機能を有し、図３に示す断面における断面形状が略台形形状である。光透過部１３２は、画面上下方向（Ｙ方向）における背面側（Ｚ１側）の端部の寸法Ｗ２が、映像源側（Ｚ２側）の端部の寸法Ｗ１に比べて小さい。
光透過部１３２は、光制御基材部１３１の背面側（Ｚ１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１３３は、光を吸収する作用を有し、光透過部１３２間の谷部に形成されている。この光吸収部１３３によって、外光や迷光等を吸収する作用を有する。
この光吸収部１３３は、図３に示す断面形状が、略楔形形状である。ここで、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。
本実施形態の光吸収部１３３は、図３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（Ｚ２側）の端部の寸法Ｗ３が背面側（Ｚ１側）の端部の寸法Ｗ４よりも小さい形状となっている。なお、光吸収部１３３は、略三角形形状としてもよい。

光吸収部１３３は、光を吸収する光吸収粒子を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１３２間にワイピング（スキージング）して充填し、硬化させる等により形成される。
光吸収部１３３に用いら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１〜２０μｍとすることが好ましい。光吸収粒子の平均粒径が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１３２上に光吸収粒子が残留しやすくなる。また、光吸収粒子の平均粒径がこの範囲よりも大きいと、光透過部１３２の間の隙間への充填が困難になる。従って、光吸収粒子の平均粒径は、上記範囲とすることが好ましい。
なお、光吸収部１３３は、黒色等の塗料を光透過部１３２間の谷部に充填する形態としてもよいし、光透過部１３２の斜面部分に黒色等の塗料を塗布する形態としてもよい。

光透過部１３２は、光吸収部１３３との界面１３４（１３４ａ，１３４ｂ）を有している。光透過部１３２の界面１３４ａは、画面上下方向の上側（Ｙ２側）であり、光透過部１３２の界面１３４ｂは、画面上下方向の下側（Ｙ１側）であるとする。この界面１３４ａ，１３４ｂは、図３に示す断面において、スクリーン面の法線方向（Ｚ方向）に対して、それぞれ、角度θ１，θ２をなしている。本実施形態では、θ１＝θ２である。
この角度θ１，θ２は、０°〜２０°とすることが、外光を効率よく吸収し、かつ、映像光を効率よく透過させる観点から好ましい。
なお、この界面１３４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。

図３に示すように、光透過部１３２の配列ピッチ（光吸収部１３３の配列ピッチ）は、Ｐ１（Ｐ１＝Ｗ１＋Ｗ３＝Ｗ２＋Ｗ４）である。また、光吸収部１３３の高さ（Ｚ方向における寸法）は、Ｈである。
この配列ピッチＰ１と高さＨとの比Ｈ／Ｐ１は、０．３≦Ｈ／Ｐ１≦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／Ｐ１＜０．３となる場合、光制御層１３中に設けられる光吸収部１３３が疎となり、光吸収部１３３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１３３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／Ｐ１は、０．３≦Ｈ／Ｐ１≦０．８を満たすことが好ましい。
なお、光透過部１３２は、熱可塑性樹脂により形成してもよく、このとき、光制御層１３が、層としての十分な剛性等を有するならば、光制御基材部１３１を備えない形態としてもよい。

接合層１６は、光透過性を有する粘着剤又は接着剤等により形成された層であり、プリズム層１１と光制御層１３とを一体に接合する層である。
この接合層１６は、紫外線の照射や圧力等により、粘着性を発揮する粘着剤等が、好適に使用される。

図４は、本実施形態のプリズム層１１を説明する図である。図４では、図２に示す断面におけるプリズム層１１、空気層１２、光吸収層１４をさらに拡大して示している。
プリズム層１１は、プリズム基材部１１１及び単位プリズム１１２を備える光学形状層である。このプリズム層１１は、光制御層１３の背面側（Ｚ１側）に設けられている。
プリズム基材部１１１は、このプリズム層１１のベース（基材）となる層である。このプリズム基材部１１１は、ＰＣ樹脂やＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂製のシート状の部材を用いることができる。

単位プリズム１１２は、背面側（Ｚ１側）に凸となる略三角柱状であり、画面左右方向（Ｘ方向）を長手方向（稜線方向）とし、スクリーン面に沿って画面上下方向（Ｙ方向）に複数配列されている単位光学形状である。単位プリズム１１２は、プリズム基材部１１１の背面側の面に一体に形成されている。
単位プリズム１１２は、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により形成される。なお、これに限らず、単位プリズム１１２は、熱可塑性樹脂を用いてプリズム基材部１１１と一体に押出成型法や射出成型法等により形成してもよく、このとき、プリズム層１１が層としての十分な剛性等を有するならば、プリズム基材部１１１を有しない形態としてもよい。単位プリズム１１２及びプリズム基材部１１１の形成方法等は、適宜自由に選択してよい。

単位プリズム１１２は、ＹＺ面（スクリーン面に直交する方向及び単位プリズム１１２の配列方向に平行な面）での断面における断面形状が、略三角形形状である。
この単位プリズム１１２は、背面側に凸となる三角柱形状であり、画面左右方向（Ｘ方向）を長手方向とし、画面上下方向（Ｙ方向）に配列されている。
単位プリズム１１２は、２つの側面１１２ａ，１１２ｂを有する。この２つの側面のうち頂点ｔよりも画面上下方向の上側（Ｙ２側）の側面を側面１１２ａ、下側（Ｙ１側）の側面を側面１１２ｂとし、各側面がスクリーン面に平行な面となす角度をそれぞれ、角度β、角度γとする。また、単位プリズム１１２の頂角は、角度αである。さらに、単位プリズム１１２は、その配列ピッチがＰ２、配列方向（Ｙ方向）の単位プリズム１１２の幅がＷ５であり、配列ピッチＰ２が幅Ｗ５に等しい（Ｐ２＝Ｗ５）。

単位プリズム１１２の頂角αは、映像光を効率よく観察者側へ反射する観点等から、７７〜１３１°とすることが好ましく、９０°とすることがより好ましい。しかし、この頂角αは、単位プリズム１１２の屈折率や、単位プリズム１１２と後述する低屈折率層である空気層１２との屈折率差、映像源ＬＳの位置等に応じて適宜変更してよい。
本実施形態の単位プリズム１１２は、断面形状が二等辺三角形形状であり、α＝９０°であり、β＝γ＝４５°である。

単位プリズム１１２の配列ピッチＰ２や頂角α等は、映像光を投影する映像源ＬＳ（プロジェクタ）の画素（ピクセル）の大きさや、映像源ＬＳの映像光の投射角度（スクリーン面に対する映像光の入射角度）等に応じて、適宜変更可能である。
また、本実施形態では、図２等では、単位プリズム１１２の配列ピッチＰ２及び頂角αが一定である例を示しているが、これに限らず、単位プリズム１１２の配列方向に沿って頂角αや、配列ピッチＰ２、角度β及び角度γが適宜変化する形態としてもよい。
また、単位プリズム１１２の断面形状は、二等辺三角形形状である例を示しているが、これに限らず、不等辺三角形形状等としてもよいし、例えば、配列方向（画面上下方向）において、中央では二等辺三角形形状であるが、画面上方や下方へ向かうにつれて不等辺三角形形状に変化する形態としてもよい。
また、単位プリズム１１２は、円錐形状や四角錘形状等であり、画面上下方向及び画面左右方向に配列される形態としてもよい。
また、単位プリズム１１２は、図４に示す断面において、その頂部が例えば背面側に凸となる曲面形状を有していてもよいし、その頂部が平面状となっていてもよい。このような形態とした場合には、例えば、光吸収層１４との接合が容易に行える等の効果を有する。

空気層１２は、プリズム層１１の背面側（Ｚ１側）に位置し、単位プリズム１１２の配列方向（Ｙ方向）において、単位プリズム１１２と交互に配置されている。即ち、単位プリズム１１２の側面１１２ａ，１１２ｂは、空気層１２と接しており、空気層１２との界面となっている。
この空気層１２は、空気が充填されており、単位プリズム１１２よりも屈折率が低く、光透過性を有する低屈折率層である。
なお、本実施形態では、低屈折率層が、空気が充填されて形成される空気層１２である例を示したが、これに限らず、例えば、窒素等の他の気体により形成されてもよいし、単位プリズム１１２よりも屈折率が低い樹脂により形成されていてもよい。

光吸収層１４は、空気層１２の背面側（Ｚ１側）に設けられた層であり、光を吸収する機能を有する層である。
本実施形態の光吸収層１４は、黒色のシート状の部材を基材とし、この基材の映像源側（観察面側）となる面に、黒色の粘着剤層（不図示）を有している。光吸収層１４は、この粘着剤層により、単位プリズム１１２の頂点ｔと接合し、単位プリズム１１２の間に空気層１２が形成された状態で、プリズム層１１と接合されている。このとき、単位プリズム１１２の頂点ｔを含む単位プリズム１１２の頂部の一部が、粘着剤層中に入りこむ形態としてもよい。

光吸収層１４の基材としては、ＰＥＴ樹脂や、ＰＣ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、アクリル系樹脂等のシート状の部材を用いることができる。この基材は、粘着剤層が黒色等の暗色に着色されており、十分な光吸収性を有する場合には、透明又は半透明な部材を用いてもよいし、白色等の部材を用いてもよい。また、基材が黒色等であり、十分な光吸収性を有するならば、粘着剤層を透明、又は、半透明等としてもよい。
なお、光吸収層１４は、光を吸収する機能に加え、ハードコート機能、紫外線吸収機能、帯電防止機能、防汚機能等を備える形態としてもよい。

ここで、反射型スクリーン１０へ入射する映像光や外光について説明する。
図５は、本実施形態の反射型スクリーン１０へ入射する映像光Ｌ１及び外光Ｇ１，Ｇ２の様子を説明する図である。図５では、図２に示す反射型スクリーン１０の断面の一部を、さらに拡大して示している。図５（ａ）は、表面層１５、光制御層１３における映像光及び外光の様子を示し、図５（ｂ）では、プリズム層１１、空気層１２、光吸収層１４における映像光及び外光の様子を示している。図５（ｃ）は、図５（ａ）のｃ部詳細を示す図であり、光吸収部に入射した外光Ｇ３の状態を示している。
また、図５では、理解を容易にするために、表面層１５、光制御基材部１３１、光透過部１３２、プリズム基材部１１１、単位プリズム１１２の屈折率は等しいものとし、矢印で示す映像光Ｌ１や外光Ｇ１，Ｇ２に対する表面層１５の表面の微細凹凸形状による拡散作用等は、省略して示している。
図５に示すように、映像源ＬＳから投影された映像光の多くは、画面上下方向において、反射型スクリーン１０のスクリーン面の法線方向及び法線方向となす角度が小さい（４５°以下）方向から入射する（映像光Ｌ１参照）。そして、映像光Ｌ１は、表面層１５、光制御層１３、プリズム基材部１１１を透過して、単位プリズム１１２へ入射する。

映像光Ｌ１は、例えば、単位プリズム１１２の一方の側面１１２ａへ入射する。このとき、側面１１２ａは、単位プリズム１１２よりも屈折率が小さい空気層１２と接しており、かつ、映像光Ｌ１は、側面１１２ａに対して臨界角以上となる角度で入射する。そのため、映像光Ｌ１は、側面１１２ａで全反射し、対向する他方の側面１１２ａへ入射する。
そして、映像光Ｌ１は、側面１１２ｂに臨界角以上の角度で入射して側面１１２ｂで全反射し、観察者側へ向かい、反射型スクリーン１０の正面方向もしくは正面方向となす角度が小さい方向へ出射し、観察者Ｏへ到達する。

一方、照明光等の不要な外光は、その多くが反射型スクリーン１０の上方から斜めに入射する。
このような外光のうち、反射型スクリーン１０のスクリーン面に対して大きな入射角度で入射する外光Ｇ１は、反射型スクリーン１０に入射して、表面層１５、光制御基材部１３１を透過し、光透過部１３２に入射する。そして、外光Ｇ１は、光透過部１３２と光吸収部１３３との界面１３４ｂに対して臨界角未満の角度で入射し、光吸収部１３３に吸収される。

また、反射型スクリーン１０に対する入射角度が、外光Ｇ１よりも小さい外光Ｇ２は、反射型スクリーン１０に入射して、表面層１５、光制御層１３、プリズム基材部１１１を透過して、単位プリズム１１２へ入射する。
この外光Ｇ２は、画面上下方向上側から反射型スクリーンに入射し、スクリーン面に対する入射角度が映像光Ｌよりも大きいので、画面上下方向下側に位置する側面１１２ｂに対して、臨界角未満の角度で入射する。そのため、外光Ｇ２は、側面１１２ｂで屈折して空気層１２へ入射し、空気層１２を透過して光吸収層１４へ入射して吸収される。

ここで、光透過部１３２の屈折率をＮｐとし、光吸収部１３３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１３２と光吸収部１３３との界面１３４ａ，１３４ｂへ臨界角以上の角度で入射する映像光を界面１３４ａ，１３４ｂ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１３３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、光透過部１３２から光吸収部１３３との界面１３４ａ，１３４ｂに入射する光が全反射しないので、Ｎｐ＞Ｎｂとする場合に比べて、光吸収部１３３により、外光や迷光を、より効率よく吸収することができる。
上述のようにＮｐ＞Ｎｂとする場合には、外光の一部Ｇ３が、図５（ｃ）に示すように、光吸収部１３３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Ｇ３‘として再度光透過部１３２へ出射していた。しかし、Ｎｐ＜Ｎｂとする場合には、そのような再度光透過部１３２へ出射しようする外光Ｇ３を、界面１３４で全反射させて光吸収部１３３の光吸収粒子に吸収させることができる。
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。

以上のことから、本実施形態によれば、映像光を効率よく観察者Ｏ側へ反射することができ、かつ、外光を効率よく吸収でき、外光が観察者Ｏ側へ到達することがないので、明室環境下であってもコントラストが高く明るく良好な映像を表示できる。
また、本実施形態によれば、従来使用されているような金属の蒸着膜や白色や銀色等のインキ膜等による反射層を形成する必要がなく、プリズム層１１の単位プリズム１１２の形状も簡易であるので、反射型スクリーン１０の製造が容易であり、生産コストを抑えることができる。従って、安価で良好な反射型スクリーン１０及び映像表示システム１を提供できる。

図９は、比較例の反射型スクリーンの層構成を示す図である。
比較例の反射型スクリーンは、図９に示すように、光制御層が設けられていない点で本実施形態の反射型スクリーン１０と相違する。
比較例の反射型スクリーンに外光が入射した場合、図９に示すように、一部の外光Ｇ４は、表面層、プリズム基材部を透過して単位プリズムに入射し、空気層との界面で空気層側に屈折して出射し、隣接する単位プリズムとの界面で再び単位プリズム側に屈折して入射し、その界面に対向する界面で全反射して観察者側に届いてしまう場合がある。
このように、反射型スクリーンに光制御層が設けられていないと、上述のような外光（Ｇ４）が観察者側に観察されてしまう場合がある。
これに対して、本実施形態の反射型スクリーン１０は、上述したように光制御層１３を備え、上述の外光Ｇ４が単位プリズムから観察者側に出射しても光吸収部１３３で吸収することができ、上述の問題が生じてしまうのを抑制することができる。

なお、単位プリズム１１２のピッチＰ２は、光透過部１３２のピッチＰ１よりも小さいことが好ましい。これは、単位プリズム１１２のピッチＰ２が光透過部１３２のピッチＰ１よりも大きいと、単位プリズム１１２の界面で全反射して観察者側（Ｚ２側）に向かう光が光吸収部１３３の背面側（Ｚ１側）の面に入射してしまうのを抑制することができるからである。
また、光透過部１３２のピッチＰ１は、モアレの発生を抑制する観点から、単位プリズム１１２のピッチＰ２の整数倍にならないようにすることが望ましい。

（実施形態の光制御層１３の他の例）
図６は、本実施形態の光制御層１３の他の例を説明する図である。図６では、図３に示す断面に相当する光制御層の断面を示しており、図６（ａ）は、他の一例である光制御層２３を示し、図６（ｂ）は、他の一例である光制御層３３を示している。
図６（ａ）に示す光制御層２３のように、光透過部２３２は、配列方向における背面側（Ｚ１側）の寸法が映像源側（Ｚ２側）の寸法よりも大きい形状としてもよい。このとき、光吸収部２３３は、配列方向における背面側（Ｚ１側）の寸法が映像源側（Ｚ２側）の寸法よりも小さい形状となる。また、このとき、光制御基材部２３１は、光透過部２３２よりも背面側（Ｚ１側）に位置する形態となる。
このような形態の光制御層２３を備える反射型スクリーンとした場合、明室環境下であってもコントラストが高く良好な映像を表示できるという効果に加え、さらに、不使用時の反射型スクリーンの画面の黒味が増して品位を向上させる効果等を有する。

また、図６（ｂ）に示す光制御層３３のように、光透過部３３２及び光吸収部３３３は、配列方向及びスクリーン面に直交する方向に平行な断面における断面形状が、矩形状である形態（配列方向における背面側（Ｚ１側）の寸法と映像源側（Ｚ２側）の寸法とが等しい形態）としてもよい。このとき、光制御層２３は、図６（ｂ）に示すように、光制御基材部３３１が光透過部３３２の映像源側（Ｚ２側）に位置する形態とし、光透過部３３２及び光吸収部３３３が交互に配列されて光制御層３３の背面側（Ｚ１側）の面を形成する形態としてもよいし、光制御基材部３３１が光透過部３３２の背面側（Ｚ１側）に位置する形態とし、光透過部３３２及び光吸収部３３３が交互に配列されて光制御層３３の映像源側（Ｚ２側）の面を形成する形態としてもよい。
このような光制御層３３を備える反射型スクリーンとした場合、明室環境下であってもコントラストが高く良好な映像を表示できるという効果を有する。

なお、光制御層３３において、図６（ｂ）に示すように、光透過部３３２及び光吸収部３３３の界面３３４は、スクリーン面の法線方向（Ｚ方向）となす角度が０°である形態としてもよいし、図示しないが、光吸収部３３３の背面側（Ｚ１側）の端部が映像源側（Ｚ２側）の端部よりも画面上下方向の上側に位置するように、矩形状の光吸収部３３３が傾斜している形態としてもよい。このような傾斜を有する場合、光透過部３３２と光吸収部３３３との界面３３４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、外光を効率よく吸収する観点から好ましい。
また、光制御層２３，３３のいずれにおいても、光透過部２３２，３３２と光吸収部２３３，３３３との屈折率差に関しては、所望する光学性能等に応じて適宜選択してよい。

（変形形態）
以上説明した実施形態等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）表面層１５は、その映像源側（Ｚ２側）の面に、単位レンズや単位プリズム等が複数配列された形態としてもよい。
図７は、変形形態の反射型スクリーン５０を説明する図である。図７では、反射型スクリーン５０の画面中央となる点（図１の点Ａに相当）を通り、画面上下方向及びスクリーン面に直交する断面（ＹＺ面）での変形形態の反射型スクリーン５０の断面の一部を拡大して示している。
図８は、変形形態の表面層５５を映像源側（Ｚ２側）から見た様子を示す図である。
変形形態の反射型スクリーン５０は、前述の実施形態の反射型スクリーン１０とは表面層５５が異なる以外は、略同様の形態である。従って、同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
変形形態の反射型スクリーン５０は、映像源側から順に、表面層５５、光制御層１３、接合層１６、プリズム層１１、空気層１２、光吸収層１４を備えている。
表面層５５は、光制御層１３（光制御基材部１３１）の映像源側の面に、紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により一体に形成され、その映像源側の表面に、単位レンズ５５１が複数配列されて形成されている。

単位レンズ５５１は、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、映像源側に凸となる略三角形形状である。
単位レンズ５５１は、投射された映像光が入射する入射面５５１ａと、入射面５５１ａからの光の少なくとも一部を全反射する全反射面５５１ｂとを備えている。
また、単位レンズ５５１は、図８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、反射型スクリーン５０の画面外（表示領域外）であり、反射型スクリーン５０の下方であって画面左右方向中央となる位置に位置している。即ち、表面層５５は、映像源側の面に、所謂、全反射タイプの単位レンズ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、表面層５５は、映像源側の面に、入射面５５１ａと全反射面５５１ｂとを有する略三角柱形状の単位レンズ５５１が、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態（所謂、全反射タイプの単位レンズ５５１からなるリニアフレネルレンズ形状を有する形態）としてもよい。

この反射型スクリーン５０は、近年、広く普及している短焦点型の映像源（プロジェクタ）に対応しており、図７に示すように、反射型スクリーン５０に対する映像光Ｌ２の入射角度が大きい。
単位レンズ５５１において、映像源から投射された映像光Ｌ２は、図７に示すように、入射面５５１ａに入射して屈折して全反射面５５１ｂへ向かい、全反射面５５１ｂで全反射して、スクリーン面の法線方向に平行、もしくは、スクリーン面の法線方向となす角度が小さい方向へ偏向され、背面側（Ｚ１側）へ向かう。そして、単位プリズム１１２の側面１１２ａ，１１２ｂで全反射して、映像源側（Ｚ２側）へ向かい、単位レンズ５５１から出射する。

また、照明光等の外光Ｇ３，Ｇ４は、図７に示すように、上方から、全反射面５５１ｂに入射して屈折し、背面側へ進み、光吸収部１３３や光吸収層１４で吸収される。
従って、このような表面層５５を備えることにより、コントラストの高い良好な映像が表示できることに加え、近年、広く普及している映像光の投射角度の大きな短焦点型の映像源に対応でき、反射型スクリーンを用いた映像表示システムの奥行き方向における省スペース化を図ることができる。

なお、単位レンズ５５１の配列ピッチや、頂角、全反射面５５１ｂや入射面５５１ａがスクリーン面に平行な面となす角度等は、単位レンズ５５１の配列方向において一定であってもよいし、それぞれが適宜変化している形態としてもよい。
また、単位レンズ５５１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、映像源の投射角度（反射型スクリーン５０のスクリーン面への映像光の入射角度）、反射型スクリーン５０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。

単位レンズ５５１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。
また、表面層５５は、単位レンズ５５１を形成するベースとなる基材部を備える形態としてもよいし、光制御層１３に対して接合層等を介して一体に積層される形態としてもよい。さらに、表面層５５は、熱可塑性樹脂により形成されてもよい。

（２）プリズム基材部１１１は、光を拡散する拡散材を含有している形態としてもよい。このような、プリズム基材部１１１とすることにより、反射型スクリーン１０を構成する層を増やすことなく、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ことができ、かつ、生産コストの低減や反射型スクリーン１０の薄型化等を図ることができる。
拡散材としては、光透過性を有するものが好ましく、アクリル系、スチレン系、アクリル・スチレンの共重合体、シリコーン系等の樹脂製の粒子や、ガラスビーズ等の無機粒子等が挙げられる。これらの拡散材の平均粒径は、約１〜３０μｍのものが好適である。
また、光制御基材部１３１が、上述のような拡散材を含有している形態としてもよいし、光制御基材部１３１及びプリズム基材部１１１が、拡散材を含有する形態としてもよい。また、接合層１６が、拡散材を含有する形態としてもよい。
さらに、薄型化等の必要がない場合等には、プリズム層１１と光制御層１３との間、もしくは、光制御層１３の映像源側（Ｚ２側）に、光を拡散する作用を有する不図示の光拡散層をさらに備える形態としてもよい。

（３）光透過部１３２及び光吸収部１３３は、配列方向及び厚み方向に平行な断面における断面形状が、配列方向において非対称な形状としてもよい。例えば、光透過部の光吸収部１３３との界面１３４ａ，１３４ｂがスクリーン面の法線方向となす角度θ１，θ２が異なる（θ１≠θ２である）形態としてもよいし、一方の界面を折れ面状等としてもよい。
また、光透過部１３２と光吸収部１３３との界面１３４ａ，１３４ｂがスクリーン面の法線方向となす角度θ１，θ２は、その配列方向（Ｙ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１３２及び光吸収部１３３の配列ピッチＰ１に関しても、配列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。

（４）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（Ｙ方向）を長手方向とし、画面左右方向（Ｘ方向）に配列された不図示の第２の光制御層を光制御層１３の背面側（Ｚ１側）等にさらに積層した形態としてもよい。
この第２の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（Ｚ方向）から見て、光制御層１３の光透過部１３２及び光吸収部１３３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（Ｙ方向）及び画面左右方向（Ｘ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。

（５）反射型スクリーン１０は、単位プリズム１１２よりも映像源側（Ｚ２側）において、所定の透過率に着色して調整された不図示の着色層を備えていてもよい。この着色層は、黒色や灰色等の暗色系の顔料や染料等の着色剤を含有する層であり、黒輝度を低減させてコントラストを向上させたり、色調を調整したりすることができる。

（６）反射型スクリーン１０は、例えば、支持板を備えず、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、反射型スクリーン１０は、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、支持板等を設けず、反射型スクリーン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層等で被覆する形態としてもよい。

（７）上述の実施形態及び他の例において、光透過部１３２及び光吸収部１３３は、配列方向及び厚み方向に平行な断面における断面形状が、楔形形状や矩形状に形成される例を示したが、これに限定されるものでなく、平行四辺形状や、正方形状に形成されるようにしてもよい。
また、上述の実施形態及び他の例において、光透過部１３２及び光吸収部１３３の界面１３４は、平面状に形成される例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、曲面状に形成されるようにしてもよい。

なお、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 反射型スクリーン
１１ プリズム層
１１１ プリズム基材部
１１２ 単位プリズム
１２ 空気層
１３，２３，３３ 光制御層
１３１，２３１，３３１ 光制御基材部
１３２，２３２，３３２ 光透過部
１３３，２３３，３３３ 光吸収部
１４ 光吸収層
１５ 表面層
ＬＳ 映像源

Claims (5)

1. 映像源から投射された映像光を反射して映像を観察可能に表示する反射型スクリーンであって、
   背面側に凸である単位光学形状がスクリーン面に平行な面に沿って複数配列された光学形状層と、
   該反射型スクリーンの厚み方向において前記光学形状層の背面側に設けられ、前記単位光学形状の背面側表面の少なくとも一部と界面をなし、前記単位光学形状よりも屈折率が低く、光透過性を有する低屈折率層と、
   該反射型スクリーンの厚み方向において前記低屈折率層よりも背面側に設けられ、光を吸収する光吸収層と、
   該反射型スクリーンの厚み方向において前記光学形状層よりも映像源側に設けられ、光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とが、スクリーン面に沿って前記単位光学形状の配列方向に平行な方向に交互に配列された光制御層と、
   を備えること、
   を特徴とする反射型スクリーン。
2. 請求項１に記載の反射型スクリーンにおいて、
   前記単位光学形状は、略三角柱形状であり、該反射型スクリーンの使用状態における画面左右方向を長手方向とし、画面上下方向に配列されていること、
   を特徴とする反射型スクリーン。
3. 請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーンにおいて、
   前記光吸収部は、その配列方向及びスクリーン面に直交する方向に平行な断面での断面形状が略楔形形状であること、
   を特徴とする反射型スクリーン。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンにおいて、
   前記単位光学形状は、スクリーン面に直交し、かつ、その配列方向に平行な断面における断面形状が、略三角形形状であり、その頂角が７７〜１３１°であること、
   を特徴とする反射型スクリーン。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンと、
   前記反射型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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