JP7380991B2 - Transparent screen and projection system using this transparent screen or its applied equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクターから投射した光を結像して映像を表示するとともに透明性を有するスクリーンであって、スクリーンを透過した光が床面等のスクリーン以外の場所に結像するのを防ぐ透明スクリーン並びにこの透明スクリーンを用いたプロジェクションシステム及びその応用機器に関する。 The present invention is a transparent screen that displays an image by forming an image of light projected from a projector, and that prevents light transmitted through the screen from forming an image on a place other than the screen, such as a floor surface. The present invention relates to a screen, a projection system using the transparent screen, and its applied equipment.
プロジェクターから投射した光を結像し映し出す透明スクリーンとしては、透過型のスクリーンと反射型のスクリーンが用いられている。このうち、透過型の透明スクリーンの場合、プロジェクターの投射レンズと観察者の目の間に透明スクリーンを設置し、プロジェクターから投射した光を結像して透明スクリーンに映像を表示する。また、反射型の透明スクリーンの場合、プロジェクターの投射レンズは観察者の目と透明スクリーンに対して同じ側に設置し、透明スクリーンに映像を表示する。この際、スクリーンが透明であるため、スクリーンを通して背後の物体が視認可能となっており、これにより空間に映像が結像しているように見せることができる。 Transmissive screens and reflective screens are used as transparent screens that form and project light projected from a projector. Among these, in the case of a transmissive transparent screen, a transparent screen is installed between the projection lens of the projector and the viewer's eyes, and the light projected from the projector is formed into an image to display an image on the transparent screen. In the case of a reflective transparent screen, the projection lens of the projector is placed on the same side of the viewer's eyes as the transparent screen, and images are displayed on the transparent screen. At this time, since the screen is transparent, objects behind it can be seen through the screen, making it appear as if an image is being formed in space.
このとき、スクリーンが透明で、背後の物体が視認可能であるため、スクリーンの背後にプロジェクターを配置すると、観察者からスクリーンの背後にあるプロジェクターが見えてしまう。それに加えて、プロジェクターからの光が直接観察者の目に入って、観察者がまぶしさを感じてしまう場合もある。これらを防ぐために、プロジェクターからの投映光の光軸が観察者の目線からずれるよう、スクリーンに対して斜め上または斜め下にプロジェクターを配置して、スクリーンに対して角度をつけて投影することが行われている。 At this time, since the screen is transparent and objects behind it are visible, if the projector is placed behind the screen, the projector behind the screen will be visible to the viewer. In addition, the light from the projector may directly enter the eyes of the viewer, causing the viewer to feel glare. To prevent this, it is possible to place the projector diagonally above or below the screen and project at an angle to the screen so that the optical axis of the projected light from the projector is shifted from the viewer's line of sight. It is being done.
ところが、このように角度をつけた場合、スクリーンを透過した光が観察者側の床面や天井などのスクリーン以外の場所にも投射され、スクリーン上に結像した映像以外の映像が見える現象が起きて、スクリーンの効果が損なわれる。
この現象の対策として、スクリーンを透過して床面や天井等のスクリーン以外の場所に結像した映像を隠すために、目隠しとなる壁を設けることも可能であるが、大掛かりな工事や、複雑な構造を設けることが必要となる上に、空間が狭まってしまい、透明スクリーンとしての効果がやはり損なわれることになる。
また、透過型の透明スクリーンで説明を行っているが、反射型の透明スクリーンにおいても同様に透明スクリーンを透過した光がスクリーン以外の場所で結像して映像が見える現象が発生する。
なお、プロジェクターの光軸をずらすための設置位置として、斜め上と斜め下と表現しているが、斜め横の場合も同様である。
However, when the angle is set in this way, the light that passes through the screen is projected onto areas other than the screen, such as the floor and ceiling on the viewer's side, causing a phenomenon in which images other than those formed on the screen are visible. It happens and the effect of the screen is spoiled.
As a countermeasure to this phenomenon, it is possible to install a blinding wall to hide the images transmitted through the screen and formed on areas other than the screen, such as the floor or ceiling, but this requires large-scale construction and complicated construction. In addition to requiring the provision of a unique structure, the space becomes narrower, and the effect as a transparent screen is impaired.
Further, although the description is given using a transmissive transparent screen, a similar phenomenon occurs in a reflective transparent screen as well, in which light transmitted through the transparent screen forms an image at a location other than the screen and an image is visible.
Note that although the installation positions for shifting the optical axis of the projector are expressed as diagonally above and diagonally below, the same applies to diagonally to the side.
特許文献1には、上記の従来技術のように透過型スクリーンにおいて、プロジェクターの配置をスクリーンに対して斜めにして、投射光の光軸をスクリーンに対して角度をつけた例が記載されている。ただ、この場合も、スクリーンを透過した映像が観察者側の床面や天井などスクリーン以外の場所に結像するおそれがある。
本発明が解決しようとする課題は、プロジェクターから投射した光が透明スクリーンを透過して床面等のスクリーン以外の場所に結像することを防ぎ、スクリーン上に結像した映像の視認性が良好な透明スクリーン並びにこの透明スクリーンを用いたプロジェクションシステム及びその応用機器を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to prevent the light projected from the projector from passing through the transparent screen and forming an image on a place other than the screen, such as the floor, and to improve the visibility of the image formed on the screen. An object of the present invention is to provide a transparent screen, a projection system using this transparent screen, and its application equipment.
本発明の透明スクリーンは、上記課題を解決するために、特定の角度範囲からの入射光に対して、光拡散強度に入射角度依存性機能を有することにより、透明スクリーンを透過した光をスクリーン以外の場所に結像させないことを特徴とする。
ここで言う、スクリーン以外の場所に結像させないとは、透明スクリーンに結像する映像が透明スクリーン以外の場所において明瞭に認識できないことをいう。
In order to solve the above problems, the transparent screen of the present invention has an incident angle dependent function in the light diffusion intensity for incident light from a specific angle range, so that the light that has passed through the transparent screen can be transmitted to other than the screen. It is characterized by not forming an image on the location.
Here, the expression "not to form an image anywhere other than the screen" means that the image formed on the transparent screen cannot be clearly recognized anywhere other than the transparent screen.
透明スクリーンとして、映像を結像するスクリーン層と光拡散強度に入射角度依存性を有する光コントロール層を備え、スクリーン層と光コントロール層は別体で、互いに貼り合せられている。
また、光コントロール層にスクリーン層がコーティングされていたり、スクリーン層に光コントロール層がコーティングされていてもよい。さらに、光コントロール層にスクリーン層の機能が含まれるように構成されていてもよい。
光コントロール層の厚みは10~200μmにすることが好ましい。また、樹脂やガラスなどの透明体と貼り合わせて用いられることもある。
プロジェクションシステムやその応用機器として、上記の透明スクリーンのいずれかを用いてもよい。
The transparent screen includes a screen layer that forms an image and a light control layer whose light diffusion intensity is dependent on the angle of incidence, and the screen layer and the light control layer are separate bodies and are bonded to each other.
Further, the light control layer may be coated with a screen layer, or the screen layer may be coated with a light control layer. Furthermore, the light control layer may be configured to include the function of a screen layer.
The thickness of the light control layer is preferably 10 to 200 μm. It may also be used by bonding it to a transparent material such as resin or glass.
Any of the transparent screens described above may be used as a projection system or its application equipment.
本発明によれば、特定の角度で入射した光は、スクリーン上に映像として結像するが、透明スクリーンを透過した光によって床面や天井面等のスクリーン以外の場所に余計な映像が映し出されることがない。
この時、特定の角度より小さい角度及び大きい角度で入射した光は拡散されないので、特定の角度以外からは透明スクリーン背面の物体を視認することが出来る。
According to the present invention, light incident at a specific angle forms an image on the screen, but unnecessary images are projected on areas other than the screen such as the floor and ceiling due to the light that passes through the transparent screen. Never.
At this time, since light incident at an angle smaller or larger than a specific angle is not diffused, objects behind the transparent screen can be viewed from angles other than the specific angle.
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る透明スクリーン1の断面図である。
図1に示すように、透明スクリーン1は、スクリーン層2と、スクリーン層2の一方の面に積層された光コントロール層3と、スクリーン層2の他方の面に積層された反り防止フィルム4とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a sectional view of a
As shown in FIG. 1, the
図2は、図1に示される透明スクリーンの構成の詳細を示した図である。スクリーン層2は、透明樹脂に粒子10を混合してなる板材またはフィルムで形成する。厚みは3.0mm、硬度は鉛筆硬度で2Hとしたが、厚みや硬度は適宜変更可能であり、さらに厚みを薄くすることや、硬度を低くしたり、逆に硬度を高くするなど、変更することも可能である。
FIG. 2 is a diagram showing details of the structure of the transparent screen shown in FIG. 1. The
透明樹脂は、母材としてPMMAを用いた。具体的には、MMA(メタクリル酸メチル)を用い、重合してPMMA(ポリメタクリル酸メチル)にポリマー化している。混合する粒子10は、シリコンビーズ、アクリルビーズ、MSビーズ、無機微粒子、ガラスビーズ、ナノダイヤなどを使用できる。これらの粒子の中でも、ナノダイヤがより好ましい。また、母材としては、光透過性材料であればその他の材料でもよく、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリスチレン、塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂等を用いることが可能である。さらに、摘便に染料や顔料を添加して着色することも可能である。
For the transparent resin, PMMA was used as a base material. Specifically, MMA (methyl methacrylate) is used and polymerized to form PMMA (polymethyl methacrylate). As the
着色剤としては、無機系顔料、有機系顔料、有機系染料などの公知のものを使用することが可能である。無機系顔料としては、一例としてカーボンブラック、コバルト系色素、鉄系色素、クロム系色素、チタン系色素、バナジウム系色素、ジルコニウム系色素、モリブデン系色素、白金系色素等を用いることができる。
有機系顔料や有機系染料としては、アルミニウム系色素、シアニン系色素、メロシアニン色素、フタロシアニン系色素、アゾ系色素、インジゴ系色素、金属錯体系色素(金属錯塩染料)、トリアリルメタン系色素、アントラキノン系色素、スレン系色等を用いることができる。また、これらの顔料又は染料は、目的とする色相に調整するため適宜混合して使用することができる。
As the colorant, it is possible to use known colorants such as inorganic pigments, organic pigments, and organic dyes. Examples of inorganic pigments that can be used include carbon black, cobalt pigments, iron pigments, chromium pigments, titanium pigments, vanadium pigments, zirconium pigments, molybdenum pigments, and platinum pigments.
Examples of organic pigments and organic dyes include aluminum dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, phthalocyanine dyes, azo dyes, indigo dyes, metal complex dyes (metal complex salt dyes), triallylmethane dyes, and anthraquinones. It is possible to use colorants such as coloring matter and coloring matter. In addition, these pigments or dyes can be used in an appropriate mixture in order to adjust the desired hue.
スクリーン層2を構成する樹脂は、本実施形態においては、セルキャスト製法によって作製されたアクリル樹脂を用いた。これにより、厚みや色のバリエーションを多くすることが可能となる。ただ、製法はセルキャスト製法に限ったものではなく、散乱子や染料を練り込んだペレットを作成して押出し製法や、射出成形法によって製造することも可能である。この際に使われる樹脂は、透明性のある樹脂であればよく、ポリカーボネートやポリスチレンなどが好適に用いられるが、特に限定されるものではない。また、その表面に設けられる層の密着性向上のために、表面にプライマー処理、酸化法、凹凸化法等により表面処理を施すこともできる。
In this embodiment, the resin constituting the
さらに、樹脂の表面に凹凸を設けて、樹脂と空気の屈折率の差を用いて結像を行わせるようにすることもできる。このとき、表面への凹凸を一方の面に設け、他方の面に拡散板をラミネートしたり、両面に凹凸を設け、その内部に表面の凹凸と平行になるように拡散層を設けることによって、スクリーンを透過した光が床面や天井等のスクリーン以外の場所に(積極的に)結像することを防止できる。 Furthermore, it is also possible to form an image by providing irregularities on the surface of the resin and using the difference in refractive index between the resin and the air. At this time, by providing unevenness on one side and laminating a diffusion plate on the other side, or by providing unevenness on both sides and providing a diffusion layer inside so that it is parallel to the unevenness on the surface, It is possible to prevent (actively) the light that has passed through the screen from forming an image on a floor, ceiling, or other location other than the screen.
また、バインダーに適宜散乱子や染料を練り込んでスクリーン機能を持たせ、フィルムや板材などの表面に塗布することによって製造することも可能である。バインダーとしては、一般的なバインダーを用いることが可能であり、オリゴマー、アミノ・アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂等を用いることが可能である。 It is also possible to manufacture the binder by kneading scatterers or dyes into the binder to give it a screen function and applying it to the surface of a film or plate material. As the binder, general binders can be used, and oligomers, amino alkyd resins, epoxy resins, polyurethane resins, acrylic resins, polyurethane resins, fluororesins, polyolefin resins, phenolic resins, etc. can be used. be.
光コントロール層3は、光拡散強度に入射角度依存性を有する。具体的には、プロジェクターから入射される光の拡散強度を制御する層であり、ヘイズ値が光の入射角度に依存している。本実施形態では指向性光拡散フィルムを用いている。すなわち、光コントロール層3は、特定の角度範囲からの入射光のみを選択的に拡散し、それ以外の角度の入射光は透過させる機能を有する。厚みは10~200μm程度としている。
The
光コントロール層3におけるヘイズ値は、一般的には、積分球式光線透過率測定装置を用いて、光コントロール層3の全光線透過率及び拡散透過率を測定し、次式により求められる。
ヘイズ値(%)=拡散透過率(%)/全光線透過率(%)×100
ここで、拡散透過率は全光線透過率から平行光線透過率を差し引いた値となる。
本実施形態におけるヘイズ値である偏角ヘイズ測定方法は後段で説明する。また、光拡散強度の差が大きくなるにつれて、ヘイズ値の差も大きくなる。
The haze value of the
Haze value (%) = Diffuse transmittance (%) / Total light transmittance (%) x 100
Here, the diffuse transmittance is the value obtained by subtracting the parallel light transmittance from the total light transmittance.
A method for measuring the declination haze, which is the haze value in this embodiment, will be explained later. Furthermore, as the difference in light diffusion intensity increases, the difference in haze value also increases.
透明スクリーンを透過した光が床面等のスクリーン以外の場所で結像していない状態のその測定方法は後述するように、MTFという数値で表現する。 The method of measuring the state in which the light transmitted through the transparent screen does not form an image on a place other than the screen, such as the floor surface, is expressed by a numerical value called MTF, as will be described later.
光コントロール層3は、支持基板の面に単層での形成が可能であり、屈折率に差がある2種類以上の光重合可能な化合物を含有する組成物を膜状に形成して、そこに特定方向から光を照射して硬化させることで製造できる。化合物としてはウレタン等が用いられるが、その他、各種モノマーやオリゴマーが使用できる。ウレタンを用いた場合にはゴム弾性を備えることとなる。その際に、それぞれの光散乱角度域の中心となる角度が異なってなる拡散フィルム、例えばフィルムの法線方向からの傾きが一方向に35度傾いた軸を持つ拡散フィルムと、同じく50度傾いた軸を持つ拡散フィルムを積層すると、それぞれの拡散フィルムを単層で用いた場合より広い範囲の角度でスクリーンを透過した映像が床面又は天井面などへの結像を制御することが可能となる。
The
屈折率に差がある少なくとも2種類の光重合可能な化合物を混合した組成物に所定方向から光を照射して硬化させることによって、光を散乱する領域が形成される。これらの2種類の化合物の溶解性と、屈折率差によってヘイズを発現し、それとともに光拡散強度に入射角度依存性を発現する。
硬化に用いられる光としては、組成物を硬化させるものであればどのような光を用いることも可能であるが、可視光や紫外線などを用いることが可能である。紫外線は、水銀ランプやメタルハライドランプなどを用いて発せられる。拡散の度合いや選択的に散乱する入射光の角度は、使用する組成物や照射条件によって調節可能であり、照射光の入射方向を変えることによって、硬化したシートに入射する光がシートから出射する際に拡散又は直進透過する角度域を制御することが可能である。
A region that scatters light is formed by irradiating light from a predetermined direction onto a composition obtained by mixing at least two types of photopolymerizable compounds having different refractive indexes and curing the composition. Haze appears due to the solubility and refractive index difference between these two types of compounds, and at the same time, light diffusion intensity develops dependence on the angle of incidence.
As the light used for curing, any light can be used as long as it cures the composition, and visible light, ultraviolet light, etc. can be used. Ultraviolet light is emitted using a mercury lamp, metal halide lamp, or the like. The degree of diffusion and the angle of selectively scattered incident light can be adjusted depending on the composition used and the irradiation conditions, and by changing the direction of incidence of the irradiated light, the light that enters the cured sheet can be emitted from the sheet. It is possible to control the angular range of diffuse or straight transmission.
光コントロール層3の積層は、複数の膜を貼りあわせることによって行うことができる。その際、粘着剤や接着剤を用いて貼りあわせてもよい。粘着剤は粘着性の樹脂から構成されており、例えば、アクリル系、ゴム系、シリコーン系等の粘着性樹脂を用いることができる。アクリル系の粘着性樹脂としては、アクリル酸エステル系共重合体等を用いることが可能である。この際、粘着剤や接着剤の樹脂に染料や顔料、粒子などを摘便に添加して、着色を行なったり拡散性の制御を行なうことも可能である。
また、1枚の膜を基材として、その上に光硬化性組成物を塗布コーティングして硬化させることで、光コントロール層3を積層したり、光コントロール層3を基材として、その上に塗布コーティングして硬化させることで、スクリーン層2を積層することも可能である。この方法の場合には、貼りあわせるための装置が不要となる。
The
In addition, by using one film as a base material, by coating and curing the photocurable composition, the
スクリーン層2と光コントロール層3とは粘着剤6によって貼りあわされている。粘着剤6としては、一般的な粘着剤を用いることができるが、本実施形態における光コントロール層3の材料であるウレタンとの接着性のよいものが好ましい。
The
光コントロール層3の表面には、表面保護のために表面保護層5が設けられる。表面保護層5としてはポリエステルフィルム(PET)等が用いられる。表面保護層5は、光コントロール層の表面の保護のために設けられているが、光の拡散等の観点からすれば、必ずしも必要なものではなく、表面保護層5なしでも同様の機能を備える。また、現在の光コントロール層3として用いられている材料として、硬度の低いものが用いられているため、表面保護層5を設けることによって、硬度を確保することも可能となる。本実施形態においては鉛筆硬度で2Hであるが、さらに硬度を低くしたり、逆に硬度を高くするなど、適宜変更することも可能である。なお、光コントロール層3として、十分な硬度を有する材料を用いた場合には、硬度を確保する目的で表面保護層を設ける必要性はない。
A
反り防止フィルム4は、スクリーン層2の、光コントロール層3とは反対側の面に粘着剤6を介して貼りあわされている。反り防止フィルム4は、表面保護層5と同様にポリエステルフィルム(PET)等で形成されている。光コントロール層3の表面にのみ表面保護層5を貼りつけると、反りが生じてしまうために、同様の素材のフィルムを反対側にも貼りつけることによって、反りを防止することが可能となる。反り防止フィルム4としては、具体的にはリンテック社製のOPTERIA-HA116-75J5Pを用いた。また、フィルムの表面に反射防止膜を設けて光の反射率を低減することも可能である。また、反り防止フィルム4を用いる代わりに、スクリーン層2の表面に反射防止の処理をして、光の反射率を低減させてもよい。
The
また、本実施形態の透明スクリーンを反射型透明スクリーンとして構成することもできる。図15は反射型透明スクリーンとして構成した状態を示した図である。図15(a)には反射型透明スクリーンの断面構成の一部が図示されており、透明基材17の一方の面(図示右側側面)に凹凸面18が形成され、当該凹凸面18に高屈折率材料21からなる反射層20が設けられている。図15(b)には、透明基材17における凹凸面18の拡大模式断面図が図示されている。図示されるように、透明基材17の凹凸面11には高屈折率材料18が薄膜を形成するように塗布されており、これにより反射層20が形成されている。先に説明した透過型透明スクリーンのスクリーン層2の代わりに、これらの反射型透明スクリーンを用いて構成することが可能である。
Moreover, the transparent screen of this embodiment can also be configured as a reflective transparent screen. FIG. 15 is a diagram showing a configuration as a reflective transparent screen. FIG. 15(a) shows a part of the cross-sectional configuration of a reflective transparent screen, in which an uneven surface 18 is formed on one surface (the right side in the figure) of a transparent base material 17, and the uneven surface 18 has a high height. A reflective layer 20 made of a refractive index material 21 is provided. FIG. 15(b) shows an enlarged schematic cross-sectional view of the uneven surface 18 of the transparent base material 17. As shown in the figure, a high refractive index material 18 is applied to the
図3は、透明スクリーンの別の構成を示した図である。図3の構成においては、スクリーン層2として、バインダーに粒子11を混合したもので構成して、図2と同様の光コントロール層3に対して、コーティングによって形成している。このような構成とすると、スクリーン層2と光コントロール層3などを貼り合わせるための装置が不要となる。また、逆にスクリーン層2として図2と同様のスクリーン層2を用い、光コントロール層3をコーティングによって形成することも可能である。これらの構成によっても、図2に示した透明スクリーンと同様の機能を有することが可能である。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration of the transparent screen. In the structure shown in FIG. 3, the
図4は、透明スクリーンのさらに別の構成を示した図である。図4の構成においては、図2と同様の光コントロール層3の基材に対して粒子12を混合している。混合する粒子12としては、シリコンビーズ、アクリルビーズ、MSビーズ、無機微粒子、ガラスビーズ、ナノダイヤなどを使用できる。このような構成とすると、1つの層でスクリーン層と光コントロール層の機能を持たせることが可能となり、2つの層を貼りあわせたり、コーティングする必要がなくなる。これらの構成によっても、図2に示した透明スクリーンと同様の機能を有することが可能である。また、表面保護を目的として、図4の光コントロール層3の表面に表面保護層5を貼りつけて用いることも可能である。
FIG. 4 is a diagram showing still another configuration of the transparent screen. In the configuration of FIG. 4,
これらの透明スクリーンの構成において、最外層の面や内部の任意の層に蒸着やスパッタによってハーフミラー層を設けることも可能である。また、最外層や内部の任意の層に、酸化防止剤や熱線吸収剤、紫外線吸収剤などを摘便に配合して耐候性を向上させることもできる。紫外線吸収剤としては、例えばベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、ニッケル錯塩系等の化合物を用いることができる。また、これらを2種以上組み合わせて用いることも可能である。 In the configuration of these transparent screens, it is also possible to provide a half mirror layer on the surface of the outermost layer or any arbitrary layer inside by vapor deposition or sputtering. Furthermore, weather resistance can be improved by adding an antioxidant, a heat ray absorber, an ultraviolet absorber, etc. to the outermost layer or any internal layer. As the ultraviolet absorber, compounds such as benzophenone, benzotriazole, benzoate, and nickel complex salts can be used. It is also possible to use a combination of two or more of these.
図5に示すように、投射距離と映像幅の比(以下、「投射比率」とする)が1.0程度以上の一般的なプロジェクターAを使用する場合、透明スクリーン1は、例えば、入射角αが20°~50°(画角β=30°)より狭い画角の範囲でスクリーン背面の物体が見えなくなる(この状態を「ヘイズが発現する」と表現する。具体的には後述する偏角ヘイズ測定方法によって測定するヘイズ値が60%以上となる状態を指す)必要がある。この場合、必要な拡散角度の範囲が狭いので、光コントロール層3として1枚の指向性光拡散フィルムを用いればよい。
一方、投射比率が1.0より小さいプロジェクターB(具体的には投射比率が0.39)を使用する場合は、例えば、入射角αが26°~63°(画角β=37°)の範囲で向こう側が見えなくなる(ヘイズが発現する)必要がある。この場合、必要な拡散角度の範囲が広いので、互いに拡散角度が異なる複数枚の指向性光拡散フィルムを積層して光コントロール層3とする。
As shown in FIG. 5, when using a general projector A with a ratio of projection distance to image width (hereinafter referred to as "projection ratio") of about 1.0 or more, the
On the other hand, when using projector B with a projection ratio smaller than 1.0 (specifically, a projection ratio of 0.39), for example, It is necessary to be unable to see the other side within the range (haze appears). In this case, since the necessary diffusion angle range is wide, the
図13及び14を用いて、拡散角とヘイズ値、本実施形態におけるヘイズ値である偏角ヘイズ測定方法を説明する。
図13は拡散角とヘイズ値を示す図である。スクリーンから所定の距離離れた所定の場所に光源を配置し、所定の広がりのある光を入射させた場合の、それぞれの端部が最小入射角(角度a)、最大入射角(角度c)となる。また、両者の中間値を光軸中心(角度b)と定義し、光の広がりについては、光軸中心に対して、片側で10~35°、両側で20°~70°、好ましくは両側で30°~60°の範囲となるようにする。そのときのヘイズ値を60%以上となるようにする。
A method for measuring the diffusion angle, the haze value, and the declination haze, which is the haze value in this embodiment, will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
FIG. 13 is a diagram showing the diffusion angle and haze value. When a light source is placed at a predetermined location a predetermined distance from the screen and light with a predetermined spread is incident, the respective ends are the minimum incident angle (angle a) and the maximum incident angle (angle c). Become. In addition, the intermediate value between the two is defined as the center of the optical axis (angle b), and the spread of light is 10 to 35 degrees on one side and 20 to 70 degrees on both sides, preferably on both sides, with respect to the center of the optical axis. The angle should be between 30° and 60°. The haze value at that time is set to 60% or more.
図13は、本実施形態におけるヘイズ値である偏角ヘイズ測定方法を示した図である。本実施形態におけるヘイズ値の測定は、図13に示されているように、積分球から62mm離れた位置において、スクリーンを任意の角度に変更して、図12における最小入射角(角度a)や最大入射角(角度c)におけるヘイズ値を測定して、その測定値が60%以上となるようにする。 FIG. 13 is a diagram showing a method for measuring the declination haze, which is the haze value in this embodiment. The haze value measurement in this embodiment is performed by changing the screen to an arbitrary angle at a position 62 mm away from the integrating sphere, as shown in FIG. The haze value at the maximum incident angle (angle c) is measured so that the measured value is 60% or more.
光コントロール層3は外光に含まれる紫外線によって黄変するので、観察者から見てスクリーン背面側に設置したプロジェクターAに面して配置させるのが望ましい。しかし、光コントロール層3の表面に紫外線吸収層を設ければ、視聴者に面するよう配置してもよい。紫外線吸収層は、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾート系化合物等の紫外線吸収剤を含有したアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の透明樹脂を素材とする。
Since the
次に、実験1によって透明スクリーン1が、スクリーン背面に置いたプロジェクターから投映した光が透明スクリーンを透過して観察者側の床面や天井等のスクリーン以外の場所に映像が結像するのを防止する機能を検証する。
検証方法としては、プロジェクター、透明スクリーン及び撮像用のカメラを1本の水平軸上にこの順で、互いに間隔をあけて配置する。そして、プロジェクターから透明スクリーンに向かってテストターゲットを投射する。透明スクリーンとしては、図2に示した透明スクリーン1を用い、垂直軸を中心として回転可能に設置した。
Next, in
As a verification method, a projector, a transparent screen, and an imaging camera are arranged in this order on a single horizontal axis with a space between them. Then, a test target is projected from a projector onto a transparent screen. The
テストターゲットとしては、図6に示されるような、一定の太さの幅と長さを持った白線と黒線が交互に並んだものを用いた。このテストパターンをプロジェクターを介して透明スクリーンに投影し、透明スクリーンを透過した映像をプロジェクターと相対する位置に設置した透過型スクリーンに結像させる。具体的なテストターゲットTの様子を図7に示す。そして、その画像をCCDカメラで撮像し、図8に示すように、カメラセンサーの諧調変化から得られた波形における上限値と下限値を、それぞれImax、Iminとし、下記の式によってMTFを求めた。
MTF = (Imax-Imin)/(Imax+Imin)
The test target used was one in which white lines and black lines having a constant width and length were arranged alternately, as shown in FIG. This test pattern is projected onto a transparent screen via a projector, and the image transmitted through the transparent screen is formed on a transmissive screen placed opposite the projector. A specific state of the test target T is shown in FIG. Then, the image was captured with a CCD camera, and as shown in Fig. 8, the upper and lower limits of the waveform obtained from the gradation changes of the camera sensor were set as Imax and Imin, respectively, and the MTF was calculated using the following formula. .
MTF = (Imax-Imin)/(Imax+Imin)
このとき、テストパターンを最終的に投影する透過型スクリーンに映った画像は、実際に観察者の目に直接光源の光が当たらないようにスクリーンの背面の法線方向ではなく、上方向または下方向から一定の角度をつけてプロジェクターで投影された画像がスクリーンを透過して床面または天井面など、スクリーンとは異なる場所で結像したものを再現したものとなる。 At this time, the image reflected on the transmissive screen on which the test pattern is finally projected is not directed in the normal direction of the back of the screen, but in the upward or downward direction to prevent the light source from directly hitting the viewer's eyes. The image is projected by a projector at a certain angle, passes through the screen, and forms a reproduction of the image formed at a different location than the screen, such as on the floor or ceiling.
図9-1~図9-9は、透明スクリーン1を、上記水平軸に直交する角度から10°ずつ回転させ、各角度においてスクリーンBに映し出される映像をCCDカメラCで撮影した図である。
そして、映像範囲(画角)の一端となるプロジェクターAから上記水平軸と平行にスクリーンBに対して直進する光の進路と、スクリーンBの一側端部とを一致させ、この一側端部を評価位置として映像の明瞭度としてMTFを評価した。
9-1 to 9-9 are diagrams in which the
Then, the path of light traveling straight from projector A, which is one end of the image range (angle of view), toward screen B in parallel with the horizontal axis is made to coincide with one end of screen B, and this one end The MTF was evaluated as the clarity of the image using the evaluation position.
図9-1,図9-2,図9-3にそれぞれ示すように、光の入射角が90°、80°、70°の時、スクリーンBの評価位置における映像は明瞭であり、図9-4に示すように、光の入射角が60°の時、映像はやや不明瞭となる。
また、図9-5,図9-6にそれぞれ示すように、光の入射角が50°、40°の時、映像が不明瞭となる。図9-7に示すように、光の入射角が30°の時、スクリーンBの評価位置における映像は不明瞭ではあるもののいくぶん回復する。さらに光の入射角を変化させて、図9-8,図9-9に示すように、光の入射角が20°、10°になるにつれ、映像の不明瞭性は回復していく。
As shown in Figures 9-1, 9-2, and 9-3, when the incident angle of light is 90°, 80°, and 70°, the image at the evaluation position of screen B is clear; -4, when the incident angle of light is 60°, the image becomes somewhat unclear.
Furthermore, as shown in FIGS. 9-5 and 9-6, when the incident angle of light is 50° and 40°, the image becomes unclear. As shown in FIG. 9-7, when the incident angle of light is 30°, the image at the evaluation position of screen B is somewhat recovered, although it is unclear. Further, by changing the incident angle of light, as shown in FIGS. 9-8 and 9-9, as the incident angle of light increases to 20° and 10°, the blurring of the image is recovered.
図10は、光の入射角ごとのMTFの値と映像の判定結果を示した図である。判定結果としては、×が明瞭な映像、△がいくぶん不明瞭な映像、○が不明瞭な映像を示している。光の入射角が90°~80°,10°の場合は、MTFの値が高く、映像が明瞭であるのに対し、入射角が70°や20°の場合には、MTFの値が低くなってきて、映像がいくぶん不明瞭となる。さらに、入射角が60°や30°の場合には、映像はさらに不明瞭となる。
実験1の結果から、光の入射角が所定範囲において、明瞭な映像が結像しない(像不明瞭性の発現)ことが確認された。
FIG. 10 is a diagram showing MTF values and image determination results for each incident angle of light. As a result of the judgment, × indicates a clear image, △ indicates a somewhat unclear image, and ○ indicates an unclear image. When the incident angle of light is 90° to 80° or 10°, the MTF value is high and the image is clear, whereas when the incident angle is 70° or 20°, the MTF value is low. The image becomes somewhat unclear. Furthermore, when the incident angle is 60° or 30°, the image becomes even more unclear.
From the results of
さらに、実験2として、光コントロール層3をスクリーン層2に積層したことによる映像の視認性を検証した。
図11に示すように、実験1で使用したものと同様の透明スクリーン1と、光コントロール層3を透明アクリル板に貼り合せた比較用スクリーンDを左右に並べて配置し、両者の境界部の背面側下方に設置したプロジェクターAから斜め上方に向かって映像を投射した。なお、透明スクリーン1のスクリーン層2及び比較用スクリーンDの透明アクリル板はいずれも厚さ2mmとした。
Furthermore, in
As shown in FIG. 11, a
図12-1~図12-5は、透明スクリーン1及び比較用スクリーンDの正面側の映像を様々な角度から撮像した図であり、図12-1は正面から見た図、図12-2は斜め左側から見た図、図12-3は斜め右側から見た図、図12-4は正面下方から見た図、図12-5は正面上方から見た図である。
これらの図から明らかなように、どの角度から見ても、透明スクリーン1の映像が比較用スクリーンDの映像よりも明瞭である。
実験2の結果から、光コントロール層3をスクリーン層2に積層したことにより、光コントロール層を単なる透明板に積層したものに比べて、映像の明瞭度が高まり、視野角が広がることが確認された。
12-1 to 12-5 are images of the front side of the
As is clear from these figures, the image on the
From the results of
次に、実験3として、透明スクリーン1を透過することによって、色の変更がされることなく、透過後も光の色度変化が少ないことを検証した。
実験方法としては、以下の方法を用いた。測定器として、トプコン社製放射輝度計を用い、透明スクリーンの法線方向に対して-80°~80°の角度範囲で測定を行った。すなわち、透明スクリーンの面に対して垂直の方向を0°とし、そこから特定の方向への傾きを正の角度、それと反対方向の傾きを負の角度としている。
Next, in
The following method was used for the experiment. A radiance meter manufactured by Topcon was used as a measuring device, and measurements were made in an angular range of -80° to 80° with respect to the normal direction of the transparent screen. That is, the direction perpendicular to the surface of the transparent screen is 0°, the tilt in a specific direction from there is a positive angle, and the tilt in the opposite direction is a negative angle.
測定サンプルとしては、光コントロール層を有した透明スクリーンを用いた。かかる透明スクリーンは、方向性を有しているため、方向性による影響を考慮して、所定の向きと、その向きから90°回転させた方向において測定を行い、それぞれ光源データと比較することによって、方向性に関係なく、色度の変化が少ないことを検証した。
光源としては、日東樹脂工業製の白色拡散板DR-65CXをLEDのランプ上に乗せて、面状の光源として用いた。また、測定データとしては色度データx,yを用いた。
A transparent screen with a light control layer was used as a measurement sample. Since such a transparent screen has directionality, by taking into account the influence of directionality, measurements are taken in a predetermined direction and in a direction rotated 90 degrees from that direction, and compared with the light source data. , it was verified that there was little change in chromaticity regardless of directionality.
As a light source, a white diffusion plate DR-65CX manufactured by Nitto Jushi Kogyo was placed on an LED lamp and used as a planar light source. Moreover, chromaticity data x, y was used as the measurement data.
結果を表1に示す。いずれの角度においても、透明スクリーンの所定の向きの場合と、その向きから90°回転させた方向のいずれにおいても、色度データx,yのいずれも大きな変化がなく、透明スクリーン1の透過の前後において、大きな色変化をすることなく発色していることが確認された。
The results are shown in Table 1. At any angle, whether the transparent screen is in a predetermined orientation or in a direction rotated 90 degrees from that orientation, there is no significant change in either the chromaticity data x or y, and the transmission of the
なお、本発明の透明スクリーンは、単体で自立させることもできるが、樹脂やガラスからなる透明体に貼り合せて支持することも可能である。
また、本発明の透明スクリーンを使用したプロジェクションシステムを、ウィンドウディスプレイ等に応用することできる。
The transparent screen of the present invention can stand alone or can be supported by being attached to a transparent body made of resin or glass.
Furthermore, the projection system using the transparent screen of the present invention can be applied to window displays and the like.
これまで、透過型の透明スクリーンで説明してきたが、本発明は反射型の透明スクリーンにも適用可能である。反射型の透明スクリーンの基本構成としては、拡散を用いたものや、表面に凹凸を設けて反射型としたもの、内部に凹凸を設けてそこに高屈折率層を設けて透明樹脂で平坦化したり、凹凸に高分子液晶層を設けたものなどがある。いずれの構成の反射型の透明スクリーンにおいても、上記の透過型の透明スクリーンと同様に、単層または複数の組成物を膜状に形成して、特定方向から光を照射して硬化させた光コントロール層を表面に設けて作成する。これにより、反射型の透明スクリーンにおいても、スクリーンの背面において床面または天井面などへの明瞭な結像を防止することが可能となる。
また、光コントロール層は透明スクリーンの表面に設けているが、表面に限らず透明スクリーンの内部に設けることもでき、配置位置は摘便変更することが可能である。
Although the explanation has been made so far using a transmissive transparent screen, the present invention is also applicable to a reflective transparent screen. The basic configurations of reflective transparent screens include those that use diffusion, those that have an uneven surface to create a reflective type, and those that have unevenness on the inside and a high refractive index layer that is then flattened with transparent resin. There are also those in which a polymer liquid crystal layer is provided on the irregularities. In the reflective transparent screen of any configuration, like the transmissive transparent screen described above, a single layer or multiple compositions are formed into a film and irradiated with light from a specific direction to cure the light. Created by providing a control layer on the surface. As a result, even in a reflective transparent screen, it is possible to prevent a clear image from being formed on the floor or ceiling surface on the back side of the screen.
Further, although the light control layer is provided on the surface of the transparent screen, it can be provided not only on the surface but also inside the transparent screen, and the arrangement position can be changed as desired.
1 透明スクリーン
2 スクリーン層
3 光コントロール層
4 反り防止フィルム
5 表面保護層
6 粘着剤
10,11,12 粒子
A プロジェクター
B スクリーン
C カメラ
D 比較用スクリーン
T テストターゲット
1
Claims (14)
屈折率に差がある2種類以上の光重合可能な化合物を含有し、さらに粒子を混合した、単一の層からなる、光拡散強度が入射角度依存性機能を有する光コントロール層を備えることで、前記透明スクリーンに対して法線方向から入射する光に対する光拡散強度と、特定の角度範囲から入射する光に対する光拡散強度との間に所定量以上の差がある入射角度依存性機能を有することにより、前記特定の角度範囲から入射して、該透明スクリーンを透過した画像光が該スクリーン以外の場所で結像しない
ことを特徴とする透明スクリーン。 In a transparent screen that displays an image by forming an image of the light projected from a projector,
By having a light control layer that is composed of a single layer containing two or more types of photopolymerizable compounds with different refractive indexes and further mixed with particles, the light diffusion intensity of which has a function that depends on the angle of incidence. , has an incident angle dependent function in which there is a difference of at least a predetermined amount between the light diffusion intensity for light incident on the transparent screen from the normal direction and the light diffusion intensity for light incident from a specific angular range. A transparent screen characterized in that image light incident from the specific angle range and transmitted through the transparent screen does not form an image anywhere other than the screen.
そのときの出射光の偏角ヘイズ値が60%以上であることを特徴とする請求項1に記載の透明スクリーン。 selectively and strongly diffusing incident light from the specific angular range;
2. The transparent screen according to claim 1, wherein the emitted light has a polarization haze value of 60% or more.
前記スクリーン層と前記光コントロール層とが別体で互いに貼り合せられていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の透明スクリーン。 Equipped with a screen layer that forms images,
The transparent screen according to any one of claims 1 to 5, wherein the screen layer and the light control layer are separately bonded to each other.
前記光コントロール層に前記スクリーン層がコーティングされていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の透明スクリーン。 Equipped with a screen layer that forms images,
6. The transparent screen according to claim 1, wherein the light control layer is coated with the screen layer.
前記スクリーン層に前記光コントロール層がコーティングされていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の透明スクリーン。 Equipped with a screen layer that forms images,
6. The transparent screen according to claim 1, wherein the screen layer is coated with the light control layer.
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