知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5750355
(24)【登録日】2015年5月22日
(45)【発行日】2015年7月22日
(54)【発明の名称】透過型スクリーン及びリアプロジェクション装置
(51)【国際特許分類】
G03B 21/62 20140101AFI20150702BHJP
G03B 21/10 20060101ALI20150702BHJP
G02B 5/02 20060101ALI20150702BHJP
【ＦＩ】
G03B21/62
G03B21/10 Z
G02B5/02 C
【請求項の数】4
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2011-228195(P2011-228195)
(22)【出願日】2011年10月17日
(65)【公開番号】特開2013-88580(P2013-88580A)
(43)【公開日】2013年5月13日
【審査請求日】2014年5月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000155698
【氏名又は名称】株式会社有沢製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】楚山 誠
(72)【発明者】
【氏名】丹羽 政敏
【審査官】
田井 伸幸
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０３−００２７４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−１６２８３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６３−０３２５２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−３２３２８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−２３１９０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−０８２３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６２−２５７１４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ ５／００− ５／１３６
Ｇ０３Ｂ ２１／００−２１／３０、２１／５６−２１／６４
Ｈ０４Ｎ ５／６６− ５／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板状のベース部と、
前記ベース部の一面に設けられ、前記一面の法線方向から少なくとも一つが傾斜し、互いが交差する一対の面を有する複数のプリズム部と、
各プリズム部の前記一対の面のうち一方の面に設けられ、前記一対の面のうち他方の面から入射した光を拡散して前記ベース部へ反射する複数の拡散反射層と、
前記プリズム部の前記一方の面に、一部が前記複数の拡散反射層を介して設けられ、光を吸収する光吸収層と
を備える透過型スクリーン。
前記ベース部の一面に設けられ、前記一面の法線方向から少なくとも一つが傾斜し、互いが交差する一対の面を有する複数のプリズム部と、
各プリズム部の前記一対の面のうち一方の面に設けられ、前記一対の面のうち他方の面から入射した光を拡散して前記ベース部へ反射する複数の拡散反射層と、
前記プリズム部の前記一方の面に、一部が前記複数の拡散反射層を介して設けられ、光を吸収する光吸収層と
を備える透過型スクリーン。
【請求項2】
前記光吸収層は、前記プリズム部の前記一方の面のうち、拡散反射層が設けられていない領域に形成された部分を更に有する請求項１に記載の透過型スクリーン。
【請求項3】
前記光吸収層は、前記プリズム部の前記他方の面のうち、前記ベース部側の領域に少なくとも形成された部分を更に有する請求項１または２に記載の透過型スクリーン。
【請求項4】
映像を形成する映像光を出力する映像出力部と、
前記映像光を透過する透過型スクリーンと
を備え、
前記透過型スクリーンは、
平板状のベース部と、
前記ベース部の一面に設けられ、前記一面に対して少なくとも一つが傾斜し、互いが交差し、前記映像光が入射する入射面及び前記入射面と交差する反射面を含む一対の面を有する複数のプリズム部と、
各プリズム部の前記反射面に設けられ、前記入射面から入射した前記映像光を拡散して前記ベース部へ反射する複数の拡散反射層と
前記プリズム部の前記反射面に、一部が前記複数の拡散反射層を介して設けられ、光を吸収する光吸収層と
を有するリアプロジェクション装置。
前記映像光を透過する透過型スクリーンと
を備え、
前記透過型スクリーンは、
平板状のベース部と、
前記ベース部の一面に設けられ、前記一面に対して少なくとも一つが傾斜し、互いが交差し、前記映像光が入射する入射面及び前記入射面と交差する反射面を含む一対の面を有する複数のプリズム部と、
各プリズム部の前記反射面に設けられ、前記入射面から入射した前記映像光を拡散して前記ベース部へ反射する複数の拡散反射層と
前記プリズム部の前記反射面に、一部が前記複数の拡散反射層を介して設けられ、光を吸収する光吸収層と
を有するリアプロジェクション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、透過型スクリーン及びリアプロジェクション装置に関する。
【背景技術】
【0002】
入射する映像光を傾斜面に形成された反射部により全反射して、入射側とは反対側へと出射するスクリーンが知られている（例えば、特許文献１参照）。［特許文献１］ 特開２００６−１６２８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上述のスクリーンは、反射部が略一方向に映像光を反射する。これにより、映像の視野角が小さいといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の第１の態様においては、平板状のベース部と、前記ベース部の一面に設けられ、前記一面に対して少なくも一つが傾斜し、互いが交差する一対の面を有する複数のプリズム部と、各プリズム部の前記一対の面のうち一方の面に設けられ、前記一対の面のうち他方の面から入射した光を拡散して前記ベース部へ反射する複数の拡散反射層とを備える透過型スクリーンを提供する。
【0005】
本発明の第２の態様においては、映像を形成する映像光を出力する映像出力部と、前記映像光を透過する透過型スクリーンとを備え、前記透過型スクリーンは、平板状のベース部と、前記ベース部の一面に設けられ、前記一面に対して少なくも一つが傾斜し、互いが交差し、前記映像光が入射する入射面及び前記入射面と交差する反射面を含む一対の面を有する複数のプリズム部と、各プリズム部の前記反射面に設けられ、前記入射面から入射した前記映像光を拡散して前記ベース部へ反射する複数の拡散反射層とを有するリアプロジェクション装置を提供する。
【0006】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】リアプロジェクション装置１０の全体構成図である。
【図2】透過型スクリーン１８の全体斜視図である。
【図3】透過型スクリーン１８の拡大断面図である。
【図5】別の実施形態による透過型スクリーン１１８の拡大断面図である。
【図6】別の実施形態による透過型スクリーン２１８の拡大断面図である。
【図8】別の実施形態による透過型スクリーン３１８の拡大断面図である。
【図9】プロジェクション装置４１０の配置の具体例を説明する概略図である。
【図13】プロジェクション装置５１０の配置の他の具体例を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0009】
図１は、リアプロジェクション装置１０の全体構成図である。図１に示すように、リアプロジェクション装置１０は、映像出力部１４と、反射ミラー１６と、透過型スクリーン１８とを備える。映像出力部１４は、映像を形成する映像光ＰＬを反射ミラー１６へと出力する。反射ミラー１６は、映像出力部１４から出力された映像光ＰＬを透過型スクリーン１８へと反射する。透過型スクリーン１８は、反射ミラー１６によって反射された映像光ＰＬを透過及び反射して、前方へと投射する。
【0010】
図２は、透過型スクリーン１８の全体斜視図である。図３は、透過型スクリーン１８の拡大断面図である。図４は、図３の一部拡大図である。図２、図３及び図４に示すように、透過型スクリーン１８は、ベース部２２と、複数のプリズム部２４と、複数の拡散反射層２６とを有する。
【0011】
ベース部２２は、正面視にて長方形の平板状に形成されている。ベース部２２は、光を透過可能な材料からなる。ベース部２２は、巻き取り可能な柔軟性を有する材料によって構成されている。ベース部２２を構成する材料の例は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン共重合樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂である。
【0012】
複数のプリズム部２４は、ベース部２２の後面に形成されている。複数のプリズム部２４は、ベース部２２と一体化されている。プリズム部２４は、ベース部２２と同じ材料で構成されている。プリズム部２４は、水平方向に沿って直線状に延びる三角柱状に形成されている。プリズム部２４の水平方向の長さは、ベース部２２の水平方向の長さと等しい。従って、プリズム部２４は、ベース部２２の水平方向の全長にわたって設けられている。各プリズム部２４は、互いに平行に配置されている。複数のプリズム部２４は、上下方向に沿って、周期的に配列されている。プリズム部２４のピッチの一例は、１００μｍから３００μｍである。プリズム部２４の前後方向の高さの一例は、７０μｍから２００μｍである。
【0013】
プリズム部２４は、入射面３０と、反射面３２とを有する。入射面３０及び反射面３２は、一対の面の一例である。また、反射面３２は一対の面の一方の面の一例であって、入射面３０は一対の面の他方の面の一例である。
【0014】
入射面３０は、長方形の平面状に形成されている。入射面３０は、反射面３２よりも映像光ＰＬの進行方向の上流側に配置されている。入射面３０は、ベース部２２の法線方向から傾斜している。入射面３０の法線方向は、映像光ＰＬの進行方向から少しずらすことが好ましい。これにより、入射面３０による映像光ＰＬの反射を抑制しつつ、入射面３０により反射された映像光ＰＬが映像出力部１４へと照射されることを抑制できる。
【0015】
反射面３２は、長方形の平面状に形成されている。反射面３２は、入射面３０の下方に配置されている。反射面３２は、入射面３０よりも映像光ＰＬの進行方向の下流側に配置されている。反射面３２は、入射面３０と交差する。反射面３２は、ベース部２２の法線方向から傾斜している。反射面３２の傾斜方向は、拡散反射層２６が映像光ＰＬを全反射可能な角度に設定することが好ましい。この場合、反射面３２の傾斜方向は、映像光ＰＬの入射角度に対応して設定される。
【0016】
プリズム部２４の入射面３０とベース部２２の出射面２３に平行な鉛直面との間の角度θαの一例は、５１°である。プリズム部２４の反射面３２とベース部２２の出射面２３に平行な鉛直面との間の角度θβの一例は、７５°である。尚、各プリズム部２４の角度θα、θβは、製造工程の簡略化の観点からは全て等しくすることが好ましい。一方、各プリズム部２４の角度θα、θβは、画質向上の観点からは異ならせることが好ましい。各角度θα、θβを異ならせる場合、各プリズム部２４に入射する映像光ＰＬの入射角度と角度θα、θβとを対応させて、徐々に変化させることが好ましい。
【0017】
拡散反射層２６は、各プリズム部２４の反射面３２に設けられている。拡散反射層２６は、シリカ、マイカ、酸化チタン、炭酸バリウムを含む反射塗料によって構成される。反射塗料のバインダ樹脂の屈折率とプリズム部２４の樹脂を構成する屈折率を略同一にすることで拡散反射層２６の拡散反射性能を向上させることができる。拡散反射層２６は、入射面３０から入射した入射した映像光ＰＬを拡散してベース部２２へと反射する。拡散反射層２６の厚みの一例は、１０μｍから２０μｍである。拡散反射層２６を厚くすることにより、隠蔽性が向上し、ゲインを向上させることができる。拡散反射層２６は、水平方向において、反射面３２の全長にわたって形成されている。拡散反射層２６は、入射面３０と反射面３２との間の頂部５０から反射面３２の途中部にわたって設けられている。頂部５０とは、各プリズム部２４において入射面３０と反射面３２とが交差する部分のことである。途中部の一例は、プリズム部２４の頂部５０を通り映像光ＰＬの進行方向に平行な直線と、反射面３２との交差する交差部５２である。外部の照明等から出力される外光の反射を抑制する観点からは、交差部５２よりも頂部５０側に拡散反射層２６を縮小すればよい。
【0018】
次に、透過型スクリーン１８の動作を説明する。映像光ＰＬが、反射ミラー１６によって反射されて透過型スクリーン１８に達する。反射ミラー１６に反射された映像光ＰＬの進行方向の一例は、鉛直方向から１５°後方に傾斜した方向である。透過型スクリーン１８に達した映像光ＰＬは、プリズム部２４の入射面３０から入射する。映像光ＰＬは、プリズム部２４の内部を通過して、反射面３２に達する。映像光ＰＬは、反射面３２に設けられた拡散反射層２６によって拡散されて反射される。この後、映像光ＰＬは、プリズム部２４及びベース部２２の内部を進行して、ベース部２２の出力側の面から前方へと出射される。これにより、ユーザは、映像を見ることができる。
【0019】
上述したように、透過型スクリーン１８は、映像光ＰＬを拡散して反射する拡散反射層２６を有する。これにより、透過型スクリーン１８は、映像光ＰＬの出射方向を広げることができるので、視野角を広げることができる。また、透過型スクリーン１８は、拡散反射層２６によって映像光ＰＬを広げるので、拡散用のレンチキュラーレンズを省略することができる。これにより、透過型スクリーン１８は、フレネルレンズとレンチキュラーレンズにより構成されていた透過型スクリーンに比べて、軽量化及び薄型化を実現するとともに、両レンズの位置合わせを省略できるので、製造工程を簡略化できる。更に、透過型スクリーン１８は、両レンズを用いないので、両レンズに起因する浮き及び相対的な歪み等が生じることがなく、温度及び湿度の影響も受けがたい。これにより、透過型スクリーン１８は、画像の低下を抑えることができる。
【0021】
反射側光吸収層３４は、水平方向において、反射面３２の全長にわたって形成されている。反射側光吸収層３４は、反射面３２の全面を覆う。反射側光吸収層３４の一部は、拡散反射層２６を介して、反射面３２を覆う。尚、反射側光吸収層３４は、各反射面３２の一部に形成してもよいが、拡散反射層２６が形成されていない領域を少なくとも覆うことが好ましい。反射側光吸収層３４を構成する材料の一例は、カーボンブラックを含有するウレタンである。光吸収塗料のバインダ樹脂の屈折率とプリズム部２４の樹脂を構成する屈折率を略同一にすることで、反射側光吸収層３４の光吸収性を向上させることができる。
【0022】
透過型スクリーン１１８では、例えば、ベース部２２の出射側の面から入射した外光ＯＬ及び内部反射による迷光が、反射側光吸収層３４によって吸収される。尚、外光ＯＬの入射角度の一例は、鉛直方向から前方に２０°未満である。これにより、外光ＯＬ及び迷光が、反射側光吸収層３４によって吸収されて、出射側から出射されることを抑制できる。この結果、透過型スクリーン１１８は、コントラストを向上させることができる。
【0023】
図６は、別の実施形態による透過型スクリーン２１８の拡大断面図である。図７は、図６の一部拡大図である。図６及び図７に示すように、透過型スクリーン２１８は、入射側光吸収層３６を更に備える。入射側光吸収層３６を構成する材料の一例は、カーボンブラックを含有するウレタンである。光吸収塗料のバインダ樹脂の屈折率とプリズム部２４の樹脂を構成する屈折率を略同一にすることで入射側光吸収層３６の光吸収性を向上させることができる。
【0024】
入射側光吸収層３６は、水平方向において、入射面３０の全長にわたって形成されている。入射側光吸収層３６は、入射面３０のベース部２２側の一部の領域に形成されている。例えば、入射側光吸収層３６は、底部から頂部方向の途中部まで形成されている。底部とは、入射面３０の前方側の端部と、隣接するプリズム部２４の反射面３２の前方側の端部とが交差する部分のことである。入射面３０の頂部５０から途中部まで、入射側光吸収層３６から露出した露出領域が形成されている。ここでいう途中部の一例は、プリズム部２４の頂部５０を通り入射方向に平行な直線と、入射面３０との交差部５４である。これにより、露出領域が映像光ＰＬの入射領域と略等しくなる。尚、露出領域の形成領域は適宜変更してよく、少なくとも一部の映像光が反射面３２に達するように構成すればよい。
【0025】
透過型スクリーン２１８では、例えば、ベース部２２の出射側の面から入射した外光ＯＬが、拡散反射層２６によって反射された後、入射面３０に達した外光ＯＬを入射側光吸収層３６が吸収できる。この結果、透過型スクリーン２１８は、コントラストを向上させることができる。
【0026】
更に、入射側光吸収層３６は、映像光ＰＬの入射領域に形成されていない。これにより、入射側光吸収層３６が、映像光ＰＬを吸収することを抑制できる。この結果、ゲインの低減を抑制することができる。
【0028】
色補償層４０は、ベース部２２の出射側の面に設けられている。色補償層４０は、ティント剤等を含み、外光を吸収して特定の色を補償する。これにより、色補償層４０は、コントラストを強調する。また、色補償層４０は、反射防止層４２とベース部２２とを接着する接着剤としても機能する。
【0029】
反射防止層４２は、色補償層４０を介して、ベース部２２の出射側の面に設けられている。ベース部２２の反射防止層４２は、外光の反射を防止する。尚、反射防止層４２に代えて、眩しさを防ぐ防眩層、表面の傷を抑制するハードコート層等を設けてもよい。
【0030】
次に、プロジェクション装置の内部構成、及び、照明装置等の配置に関する具体例について説明する。図９は、プロジェクション装置４１０の配置の具体例を説明する概略図である。図９に示すプロジェクション装置４１０では、映像出力部１４が、透過型スクリーン４１８の後方且つ下方に配置されている。ベース部２２及びプリズム部２４の屈折率を１．６とする。透過型スクリーン４１８は、高さＨが１２５０ｍｍの１００インチ型とする。プロジェクション装置４１０の前方且つ上方には、２つの照明装置６０、６２が設置されている。
【0031】
映像出力部１４と透過型スクリーン４１８との鉛直方向の距離Ｄ１は、３６３ｍｍである。映像出力部１４と透過型スクリーン４１８との水平方向の距離Ｄ２は、４３２ｍｍである。映像出力部１４と透過型スクリーン４１８の中心とを結ぶ線と、鉛直方向との間の角度θ１は、２４°である。映像出力部１４と透過型スクリーン４１８の上端とを結ぶ線と、鉛直方向との間の角度θ２は、１５°である。映像出力部１４と透過型スクリーン４１８の下端とを結ぶ線と、鉛直方向との間の角度θ３は、５０°である。
【0032】
照明装置６０、６２と透過型スクリーン４１８の中心との鉛直方向の距離Ｄ３は、１５００ｍｍである。照明装置６０と透過型スクリーン４１８との水平方向の距離Ｄ４は、８６６ｍｍである。照明装置６２と透過型スクリーン４１８との水平方向の距離Ｄ５は、１５００ｍｍである。照明装置６０と透過型スクリーン４１８の中心とを結ぶ線と、鉛直方向との間の角度θ４は、３０°である。照明装置６２と透過型スクリーン４１８の中心とを結ぶ線と、鉛直方向との間の角度θ５は、４５°である。
【0033】
図１０、図１１、図１２は、図９に示す透過型スクリーン４１８の部分拡大図である。図１０に示す透過型スクリーン４１８では、入射面３０と鉛直面との間の角度θ７は、８０°である。反射面３２と鉛直面との間の角度θ８は、６０°である。尚、入射面３０と反射面３２との間の頂角は、４０°である。映像出力部１４から出力された映像光ＰＬは、鉛直方向との間の角度が１５°から５０°で透過型スクリーン４１８に入射する。入射した映像光ＰＬは、拡散反射層２６によって拡散されつつ反射された後、出射面２３から一定の広がりを持った状態で出力されて前方へと進行する。例えば、鉛直方向との間の角度が２４°で透過型スクリーン４１８に入射する映像光ＰＬは、拡散反射層２６によって拡散されつつ反射される。その拡散された映像光ＰＬは、１８°下方に傾斜した方向を中心として一定の広がりを持った状態で、出射面２３から出力されて前方へと進行する。
【0034】
図１１に示すように、照明装置６０から出力された外光ＯＬ１は、出射面２３に対して約３０°の角度で透過型スクリーン４１８に入射する。外光ＯＬ１の一部は、入射側光吸収層３６によって吸収される。残りの外光ＯＬ１は、入射面３０及び拡散反射層２６によって拡散されつつ反射された後、拡散されて一定の広がりを持ちつつ進行する外光ＯＬ１の多くは反射側光吸収層３４または入射側光吸収層３６に達して吸収される。
【0035】
図１２に示すように、照明装置６０から出力された外光ＯＬ２は、出射面２３に対して約４５°の角度で透過型スクリーン４１８に入射する。外光ＯＬ２の一部は、入射側光吸収層３６によって吸収される。残りの外光ＯＬ２は、入射面３０及び拡散反射層２６によって拡散されつつ反射された後、拡散されて一定の広がりを持ちつつ進行する外光ＯＬ２の多くは反射側光吸収層３４または入射側光吸収層３６に達して吸収される。
【0036】
図１３は、プロジェクション装置５１０の配置の他の具体例を説明する概略図である。図１３において、図９と同じ構成、角度及び距離に関しては、同じ符号を付与する。図１３に示すプロジェクション装置５１０では、映像出力部１４が、透過型スクリーン５１８の後方且つ上方に配置されている。
【0037】
図１４、図１５、図１６は、図１３に示す透過型スクリーン５１８の部分拡大図である。図１４に示す透過型スクリーン５１８では、例えば、鉛直方向との間の角度が２４°で透過型スクリーン５１８に入射する映像光ＰＬは、拡散反射層２６によって拡散されつつ反射される。その拡散された映像光ＰＬは、１８°上方に傾斜した方向を中心として一定の広がりを持った状態で、出射面２３から出力されて前方へと進行する。
【0038】
図１５に示すように、照明装置６０から出力された外光ＯＬ１は、出射面２３に対して約３０°の角度で透過型スクリーン５１８に入射する。外光ＯＬ１は、反射側光吸収層３４または入射側光吸収層３６に達して吸収される。
【0039】
図１６に示すように、照明装置６０から出力された外光ＯＬ２は、出射面２３に対して約４５°の角度で透過型スクリーン５１８に入射する。外光ＯＬ２は、反射側光吸収層３４または入射側光吸収層３６に達して吸収される。
【0040】
上述の実施形態における各構成の形状、配置、個数、材料等は適宜変更してよい。例えば、プリズム部２４の頂角等は適宜変更してよい。
【0041】
また、上述の実施形態では、巻き取り可能な透過型スクリーンを例に説明したが、ベース部の出射側の面にプラスチック板及びガラス板等を設けて補強して、巻き取り不能なパネル型としてもよい。
【0042】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0043】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0044】
１０ リアプロジェクション装置１４ 映像出力部
１６ 反射ミラー
１８ 透過型スクリーン
２２ ベース部
２３ 出射面
２４ プリズム部
２６ 拡散反射層
３０ 入射面
３２ 反射面
３４ 反射側光吸収層
３６ 入射側光吸収層
４０ 色補償層
４２ 反射防止層
５０ 頂部
５２ 交差部
５４ 交差部
６０ 照明装置
６２ 照明装置
１１８ 透過型スクリーン
２１８ 透過型スクリーン
３１８ 透過型スクリーン
４１０ プロジェクション装置
４１８ 透過型スクリーン
５１０ プロジェクション装置
５１８ 透過型スクリーン