JPH08286278A - 反射型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】左右に広く、上下に狭い範囲に反射する特性を
有するレンチキュラースクリーンの提供。 【構成】表裏で並設方向が直交するシリンドリカル面
が、（ａ）観察者および投影機側に面し、半円柱状凸レ
ンズが上下方向に並設されたシリンドリカル・レンズ群
と、（ｂ）反射層が形成された半円柱状凹部が左右方向
に並設され、前記シリンドリカル・レンズの焦光部分近
傍に反射面を有し、集光部分以外に、光吸収層となるブ
ラック・ストライプを有するするシリンドリカル面とか
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の投影機器に対し
て、被投影側に配置される映写用スクリーン（反射型ス
クリーン）に関する。

【０００２】

【従来の技術】会議や映写会などにおいて、ＯＨＰ（オ
ーバーヘッドプロジェクタ）や、１６ｍｍや８ｍｍフィ
ルムを用いる映写機などの機器が用いられていると共
に、近年のビデオプロジェクタの普及により一般家庭に
おいてもホームシアターと称して映画などを映写にて鑑
賞する機会が多くなってきている。

【０００３】これらの機器に対して被投影側に配置され
るスクリーンとしては、従来から以下に例示するものが
あり、用途に応じて選択されて使用されていた。

【０００４】ホワイトスクリーン：軟質ＰＶＣ（ポリ
塩化ビニル）製であり、反射面として白色のＰＶＣが使
用されている。その表面にエンボス加工が施されている
ものもある。

【０００５】シルバースクリーン：反射面が白色では
なく、銀色であり、のホワイトスクリーンより明るい
投影画像が得られる。軟質の白色ＰＶＣシートなどの上
にシルバーインキを塗布したものである。

【０００６】高輝度スクリーン：軟質のＰＶＣシート
などの上にアルミ蒸着層（蒸着フィルム）を設けたり、
アルミ板そのものを反射面としたものであって、、
、の内で一番明るい投影画像が得られる。

【０００７】ビーズスクリーン：軟質の白色ＰＶＣシ
ートなどの上に、０．１ｍｍφ程度のガラスビーズが一
面に均一に散布・接着されている。前記ビーズのレンズ
機能によって、反射光に再帰性を持たせて、光源（プロ
ジェクタ）側への反射光量を多くすることができる。

【０００８】図１は上記のスクリーンそれぞれの反射特
性を示していて、図中ａはスクリーン、ｂは映写機など
の投影装置である。そして観察者は投影装置ｂの周りに
いるものとする。

【０００９】（Ａ）においては、、、のスクリー
ンの反射特性を表していて、図に示すように鏡面反射が
主になるため、特にスクリーンａの周縁部では、観察者
の方向に戻る光が少なく、観察者側からスクリーンａ全
体を見たとき、スクリーンａの中心部が明るく、周縁部
では暗いものとなっている。これは、投影装置の投影角
度が大きいほど、そしてスクリーンへの投影範囲が大き
ければ大きいほど顕著に現れてくるものである。特に家
庭用として用いられるビデオプロジェクタなどの機器で
は投影角度が大きく、また投影範囲も大きいことから、
前述した特徴が現れ易い。

【００１０】（Ｂ）においては、のスクリーンの反射
特性を表していて、図に示すように、再帰性反射による
ため上述した問題は生じない。観察者にとって投影装置
のレンズのワイド化（投影角度の拡大）や投影面の拡大
に関係無く、投影面全体が明るい状態の画像を得ること
ができる。しかし、ビーズスクリーンは生産性が低い上
に維持管理においても種々の問題がある。

【００１１】すなわち、良好な再帰性を得るためには、
微小な透明ビーズを精度良く無数に配置する必要がある
が、この作業が煩雑なためにコストダウンが困難であ
り、スクリーンの大型化にも対応し難い。また、高い反
射率を維持するためにはスクリーン表面を常に綺麗にし
ておく必要があるが、塵埃などが付着し易い上に凹凸が
あるため清掃が困難であり、布などで強引に拭き取ろう
とすると、ビーズがスクリーンから脱落して、再帰性が
低下する原因となる。

【００１２】上記した点から（Ｃ）に示すスクリーンａ
が案出できる。すなわち、（Ｃ）は、〜のスクリー
ンにおいて、表面にレンチキュラー板を配して、のビ
ーズスクリーンと同様に再帰性反射を持たせるようにし
たものである。

【００１３】この場合、レンチキュラー板のシリンドリ
カルレンズの並列方向は、左右方向（投影装置から左右
に広がる光に対して再帰性を持たせるようにする場合）
とするのが一般的である。これは、レンチキュラー板の
レンズ機能によって、観察者の両眼（左右に配置されて
いる）にそれぞれ異なる画像を視覚させて、立体的な画
像表示を行なうことや、左右方向の視点移動に伴って絵
柄の変化する画像表示を行なうことが、標準的なレンチ
キュラー板の使用方法であることに起因する。

【００１４】このように、〜のスクリーンにレンチ
キュラー板を付加することのみによって比較的容易に提
供される（Ｃ）のスクリーン（以下、レンチキュラース
クリーンと称する）でも、ビーズスクリーンに近い特性
を持たせるようにすることができる。

【００１５】レンチキュラースクリーンは、 （１）米国特許４，２３２，９３９号 （２）特開平４−２０４９２７号公報 などに例示される。

【００１６】従来のレンチキュラースクリーンは、何れ
もシリンドリカルレンズを左右方向に並列させており、
レンチキュラー板によって左右方向に再帰反射性を持た
せる設計となっているが、反射光量の分配の制御は左右
の一方向のみに限られる。

【００１７】左右のみならず上下方向にも再帰反射性を
持たせるためには、上記した（２）のように、レンチキ
ュラー板とは別の構成（シリンドリカルレンズと直交す
るＶ字状溝の並列集合体）を利用しなければならない。

【００１８】レンチキュラースクリーンの用い方とし
て、左右方向に複数の観察者が並んでいる状況での使用
を想定した場合、全ての観察者に対して同等な強度の反
射光を供するようにしなくてはならないが、左右方向に
再帰反射性を持たせると、スクリーンの正面（プロジェ
クタ近傍位置）の観察者は明るい投影画像が観察できる
が、その他の（左右端部の）観察者は暗い投影画像しか
観察できない。

【００１９】また、レンチキュラー板の光学特性に依存
して、適視領域が飛び飛びになってしまい、左右の観察
者毎に（または、同一観察者であっても、右眼と左眼と
で）見え方が異なってしまうという問題がある。前記特
性を以下に説明する。

【００２０】レンチキュラー板を通して平坦面を視覚す
る際には、図９に示すように主ローブ（ローブ；火線の
束）による視覚の場合（すなわち、正面視）と、副ロー
ブ、副々ローブなどによる斜め方向からの視覚の場合と
がある。図２において、ａは主ローブによる視覚位置、
ｂは副ローブによる視覚位置、ｃは副々ローブによる視
覚位置である。すなわち、ａ〜ｃは連続しているわけで
はなく、レンズの収差などに依存して、適視領域が飛び
飛びに存在する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、適視領域の
点での制約を受けず、下記のような使用に適したレンチ
キュラースクリーンを提供することを目的とする。

【００２２】すなわち、左右方向には、厳格な再帰反射
性が要求されず、むしろ広い視野角を持って広範囲に渡
って投影光を反射させることが要求されるような場合に
用いられるスクリーンであって、再帰反射性は上下方向
で要求される場合である。

【００２３】実際、観察者の顔の位置は複数人の場合、
左右に並ぶことが多く、上下に並ぶことは極めて少な
い。すなわち、投影装置から照射された光を有効に反射
させ、観察者側にとって少しでも明るい画像を得られる
スクリーンとするには、左右に広く、上下に狭い反射特
性が実際的なものとなる。この場合、上下方向の再帰反
射性は、各観察者の観察姿勢や体格差に応じたばらつき
の範囲内でのものが要求されることになる。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
考慮してなされたもので、投影・観察する側の第１の表
面を、レンチキュラー板のシリンドリカルレンズ（半円
柱状凸レンズ）が上下方向に並設された構成とすると共
に、投影光が反射する第２の表面を、反射層が形成され
た半円柱状凹部が左右方向に並設された構成とし、前記
シリンドリカル・レンズ（第１の表面）の焦点位置近傍
に反射面（観察者および投影機に対しては、半円柱状凸
部の反射面となる）を有するシリンドリカル面とする。

【００２５】すなわち、請求項１の発明は、表裏それぞ
れに、一方向に並設されたシリンドリカル面を有し、前
記並設方向が表裏で直交するレンズシートによって構成
される反射型スクリーンであって、表裏のシリンドリカ
ル面が、下記（ａ）（ｂ）の組み合わせからなることを
特徴とする反射型スクリーンである。 （ａ）観察者および投影機側に面し、半円柱状凸レンズ
が上下方向に並設されたシリンドリカル・レンズ群。 （ｂ）反射層が形成された半円柱状凹部が左右方向に並
設され、前記シリンドリカル・レンズの焦点位置近傍に
反射面を有するシリンドリカル面。

【００２６】請求項２の発明は、前記（ｂ）の反射面の
うち、前記（ａ）のシリンドリカル・レンズ群に対して
平行光を入射させた際の集光部分以外に、光吸収層とな
るブラック・ストライプが設けられた構成の請求項１記
載の反射型スクリーンである。

【００２７】請求項３の発明は、前記（ａ）のシリンド
リカル・レンズ表面に、艶消し処理が施された構成であ
る請求項１または請求項２記載の反射型スクリーンであ
る。

【００２８】請求項４の発明は、前記（ａ）（ｂ）の少
なくともどちらか一方を構成する曲面の形状が、下式に
よって与えられることを特徴とする請求項１〜請求項３
の何れかに記載の反射型スクリーンである。 ｘ＝Ｃｙ² ／（１＋√（１−ＫＣ² ｙ² ））＋Ａ₄ ｙ⁴
＋Ａ₆ ｙ⁶ ＋…＋Ａ_2nｙ²ⁿ ただし、Ｃ；曲率（＝１／Ｒ）、Ｒ；曲率半径、Ｋ；コ
ニックコンスタント（円錐係数＝１−ｅ² ）、ｅ；離心
率、Ａ₄ ，Ａ₆ ，…，Ａ_2n；高次項

【００２９】上式の意味するところを、図１０に基づい
て、レンチキュラー板の球面収差について説明する。

【００３０】レンチキュラー板は一つの曲率を持った単
レンズであることから、レンチキュラー板の光の収束性
に球面収差が大きな影響を持っている。すなわち、この
球面収差が係わる影響としては立体視ディスプレイを見
たときの画像の立体感であり、レンチキュラー板を通し
て見た画像が非常にシャープで立体感の良い（前後感の
奥行が深い）画像とするには、非常にシャープな収束性
が必要となる。しかし図１０（イ）に示すように、レン
チキュラー板の各レンズでは単レンズとしての球面収差
によって、ｋ１の火線はポイントｐ１にて収束し、ｋ２
の火線はポイントｐ２に、ｋ３の火線はポイントｐ３
に、ｋ４の火線はポイントｐ４にと収束し、それぞれ収
束する位置が異なって焦点幅ｗ_A にある程度の広がりを
もつものとなっている。

【００３１】図１０（ロ）にはｎ（屈折率）＝１．５３
（ＰＶＣ板）の場合の球面収差を示したが、φ＝０°の
中心線付近では、火線はｓ（φ）／ｒ≒２．８ （ｓ：
焦点位置 φ：光の入射角度 ｒ：曲率）、すなわち
２．８ｒ付近に集光し、φ＝９０°では約２．０ｒで集
光する。この図１０に示したグラフから分かるように、
レンチキュラー板の形状（レンズの形状）が、曲率ｒは
大きくピッチＰが小さい場合、光が２．８ｒ付近に集光
し、その収束状態はシャープなものとなるが、曲率ｒは
小さくピッチＰが大きい場合、光が２．８ｒ〜２．０ｒ
に集光し、その収束状態はアンシャープなものとなる。

【００３２】このようにレンチキュラー板における収束
性はレンズの球面収差の影響を受けることになる。

【００３３】ここで、下式 ｘ＝Ｃｙ² ／（１＋√（１−ＫＣ² ｙ² ））＋Ａ₄ ｙ⁴
＋Ａ₆ ｙ⁶ ＋…＋Ａ_2nｙ²ⁿ において、Ｋの値を、Ｋ＜０、Ｋ＝０、０＜Ｋ＜１、Ｋ
＝１、１＜Ｋ、のそれぞれれの場合について考慮する
と、上式の表す曲線は図１１に示すようになる。

【００３４】すなわち、上式は、シリンドリカル面を構
成する曲面の形状が、楕円・真円・放物線・双曲線など
の場合を包含するものである。

【００３５】

【作用】上記（ｂ）に示す反射面によって、入射した光
線（投影画像）が左右方向に拡がって反射し、上記
（ａ）に示すレンズ面によって、上下方向での反射光の
方向が制御される。（請求項１）

【００３６】反射面にブラック・ストライプを設けるこ
とによって、投影画像のコントラストが向上する。コン
トラストは、 スクリーン上の白輝度／スクリーン上の黒輝度 で表せられるが、分子を上げることには限度があるた
め、分母である黒輝度を下げることによっても、コント
ラストは向上する。（請求項２に対応）

【００３７】シリンドリカル・レンズ表面に艶消し処理
を施すことによって、投影光以外の入射光（視覚する部
屋の照明など。以下、外乱光と称することとする）によ
る前記表面での照り返しが防止され、観察者は投影光の
反射光のみを視覚する度合いが高くなる。（請求項３に
対応）

【００３８】シリンドリカル面を構成する曲面の形状を
特定（非球面に）することにより、レンズの球面収差の
影響を受けずに、入射した光線（投影画像）が反射面に
シャープに集光する。（請求項４に対応）

【００３９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００４０】反射型スクリーン10は、透明基材１の片面
が、半円柱状凸レンズが上下方向に並設されたシリンド
リカル・レンズ２に形成され、他面が、半円柱状凹部が
左右方向に並設され、前記シリンドリカル・レンズの焦
点位置近傍に反射面を有するシリンドリカル面３に形成
されている。すなわち、反射面は、観察者および投影機
20（プロジェクタ）側に対しては、半円柱状凸部が左右
方向に並設されることになる。（図２参照）

【００４１】前記シリンドリカル面３（反射面）のう
ち、前記シリンドリカル・レンズ２に対して平行光を入
射させた際の集光部分以外に、光吸収層となるブラック
・ストライプ４が設けられている。

【００４２】尚、図１はスクリーンの全体図ではなく、
スクリーンを構成する基本単位についての説明図であ
る。

【００４３】この際、前記シリンドリカル・レンズ２ま
たは前記シリンドリカル面３の、少なくともどちらか一
方を構成する曲面の形状を下式によって与えるが、パラ
メータを適宜に付与することにより、所望形状の曲面と
する。 ｘ＝Ｃｙ² ／（１＋√（１−ＫＣ² ｙ² ））＋Ａ₄ ｙ⁴
＋Ａ₆ ｙ⁶ ＋… （Ｃ＝１／Ｒ、Ｋ；コニックコンタクト、Ａ₄ ，Ａ₆ ，
…；高次項）

【００４４】上記構成のスクリーンの反射特性を、前記
シリンドリカル・レンズ２および前記シリンドリカル面
３による光学特性として、それぞれ図３および図４に示
す。図３は図２の斜視図を側面から見た断面図であり、
図４は図２を上から見た断面図である。

【００４５】スクリーン10に平行光５が入射した場合、
反射光７は点線に示す光路となる。同図に示すように、
シリンドリカル・レンズ２によって、入射光を特定角度
の範囲内に反射方向を制御できる。（図３参照）

【００４６】同図では、入射平行光が反射面３において
焦点を結んでおらず、ある幅で集光しているが、反射面
３は紙面に垂直な方向で、左右に変位（シリンドリカル
面であるため）する。また、同図では、反射面がレンズ
の焦点位置よりも内側にあるため、入射光に再帰性を持
たせるのではなく、一定範囲内に拡散させるように機能
している。

【００４７】図４では、入射平行光５が、凸面鏡として
機能する反射面３によって、反射する方向を拡げられ
る。同図は、スクリーンを上から見ているので、実際に
はスクリーンに面して左右方向に広い範囲にわたって反
射されることを意味する。

【００４８】前記レンズ２および前記反射面３の曲面形
状を適宜に設定することによって、上下の反射方向（再
帰性）および左右の反射方向（拡がり）を適宜に変更す
ることができる。

【００４９】上記構成のスクリーン（レンズシート）の
製造にあたっては、透明基材１（単独部材である熱可塑
性樹脂）の両面に、半円柱状凸レンズ群と半円柱状凹レ
ンズ群をプレス法によって形成するには、用いるスタ
ンパの形状（特に、後者について）、表裏のレンズ群
の並列方向を正確に合わせること、など種々の困難があ
るため、下記の方法を採用する。

【００５０】片面のみに所望形状のシリンドリカル面が
形成されたレンズシートを表裏について別々に成型し
て、それぞれのレンズシートを互いの平坦面（シリンド
リカル面が形成されていない側）で貼り合わせる方法で
ある。

【００５１】図５，図６はスクリーン（レンズシート）
製造装置の全体構成図、図７は一対の成型ロールを示す
説明図である。

【００５２】(1) 半円柱状凹レンズ群の成型（図５参
照） ロール11から連続的に供給される透明なポリカーボネイ
ト製のフィルム30に、ロールスタンパ12によって加熱エ
ンボスを施し、前記フィルム30表面に半円柱状凹レンズ
群を成型する。

【００５３】ロールスタンパ12は、ロール表面の円周方
向にシリンドリカル・レンズ型（半円柱状凸部が並設さ
れている）が形成されたものである。（図７（ｂ）参
照）

【００５４】成型温度２００℃にて加熱エンボスを施し
た後、冷却ロール13でフィルム30を冷却し、一旦、ロー
ル14で巻き取る。

【００５５】ロール14で巻き取られた、片面に半円柱状
凸レンズ群が形成されたフィルム30の半円柱状凹レンズ
群の形成面に、厚さ１μｍ程度にＡｌ蒸着を行う。（図
示せず）

【００５６】(2) 半円柱状凸レンズ群の成型（図６参
照） ロール15から連続的に供給される前記フィルム30のＡｌ
蒸着面に、予め所定のブラックストライプが形成された
ポリエステルフィルム製の樹脂フィルム16をラミネート
した後、ポリ塩化ビニル製のフィルム17をラミネート
し、ロールスタンパ18によって加熱エンボスを施し、前
記フィルム17表面に半円柱状凸レンズ群を成型する。

【００５７】ロールスタンパ18は、ロール表面の軸方向
にシリンドリカル・レンズの逆型が並設された、既存の
レンチキュラー成型用のものである。（図７（ａ）参
照）

【００５８】本工程におけるポリ塩化ビニルフィルム17
の成型温度は１４０℃であり、ポリカーボネイトフィル
ム30の成型温度（２００℃）よりも低くても成型が行わ
れるが、成型される樹脂の物性（ガラス転移点）の高低
に依存するためである。

【００５９】表裏で成型される樹脂を異ならせることに
より、２度の加熱エンボスに温度差を設けたため、１度
目に成型されたシリンドリカル面の形状を崩すことな
く、所望形状のレンズシート（スクリーン）を製造する
ことができる。

【００６０】標準的と言われているスクリーンの反射特
性は、 左右の反射角＝２×上下の反射角 である。

【００６１】また、反射特性を表すには二つの数値が使
われている。反射光の強さを表すスクリーンゲイン（Ｓ
Ｇ）であり、角度０°（正面）における反射光で表され
る。もう一つは半値角と言われ、ＳＧ値／２となる角度
で表される。

【００６２】本実施例において試作されたスクリーンの
光学特性を図８に示す。同図によると、水平方向（左
右）の半値角が±３０°であり、垂直方向（上下）の半
値角が±１５°となる。従来品（ビーズスクリーン）と
比較して、左右方向の明視角度が顕著に拡がったことが
明らかである。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
左右方向の適視領域の点での制約を受けないレンチキュ
ラースクリーンが提供された。すなわち、左右に広く、
上下に狭く反射する実際的な反射特性としたことによっ
て、左右方向の明視角度が顕著に拡がり、投影装置から
照射された光を有効に反射させ、観察者側にとって明る
い画像を得られるスクリーンが得られた。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】既存の各種スクリーンの反射特性を示す説明
図。

【図２】本発明のスクリーンを構成する基本単位につい
ての説明図。

【図３】図２を横から見た場合の光学特性を示す断面説
明図。

【図４】図２を上から見た場合の光学特性を示す断面説
明図。

【図５】スクリーン（レンズシート）製造装置の全体構
成図。

【図６】スクリーン（レンズシート）製造装置の全体構
成図。

【図７】一対の成型ロールを示す説明図。

【図８】本発明および従来のスクリーンの光学特性を示
すグラフ。

【図９】レンチキュラー板に対して、主ローブ、副ロー
ブ、副々ローブそれぞれによる視覚状態を示す説明図。

【図１０】レンチキュラー板の球面収差について示す説
明図。

【図１１】シリンドリカル面を構成する曲面の形状を、
数式に基づく曲線として示すグラフ図。

【符号の説明】

１…透明基材 ２…シリンドリカル・レンズ ３…シリンドリカル面 ４…ブラックストライプ ５…平行入射光 ７…反射光 10…スクリーン 11…ロール 12，18…ロールスタンパ 16，17，30…樹脂フィルム 20…投影機 ａ（図１）…スクリーン ｂ（図１）…投影装置 ａ（図９）…主ローブによる視覚位置 ｂ（図９）…副ローブによる視覚位置 ｃ（図９）…副々ローブによる視覚位置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表裏それぞれに、一方向に並設されたシリ
   ンドリカル面を有し、前記並設方向が表裏で直交するレ
   ンズシートによって構成される反射型スクリーンであっ
   て、表裏のシリンドリカル面が、下記（ａ）（ｂ）の組
   み合わせからなることを特徴とする反射型スクリーン。 （ａ）観察者および投影機側に面し、半円柱状凸レンズ
   が上下方向に並設されたシリンドリカル・レンズ群。 （ｂ）反射層が形成された半円柱状凹部が左右方向に並
   設され、前記シリンドリカル・レンズの焦点位置近傍に
   反射面を有するシリンドリカル面。
2. 【請求項２】前記（ｂ）の反射面のうち、前記（ａ）の
   シリンドリカル・レンズ群に対して平行光を入射させた
   際の集光部分以外に、光吸収層となるブラック・ストラ
   イプが設けられた構成の請求項１記載の反射型スクリー
   ン。
3. 【請求項３】前記（ａ）のシリンドリカル・レンズ表面
   に、艶消し処理が施された構成である請求項１または請
   求項２記載の反射型スクリーン。
4. 【請求項４】前記（ａ）（ｂ）の少なくともどちらか一
   方を構成する曲面の形状が、下式によって与えられるこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の反
   射型スクリーン。 ｘ＝Ｃｙ² ／（１＋√（１−ＫＣ² ｙ² ））＋Ａ₄ ｙ⁴
   ＋Ａ₆ ｙ⁶ ＋…＋Ａ_2nｙ²ⁿ ただし、Ｃ；曲率（＝１／Ｒ）、Ｒ；曲率半径、Ｋ；コ
   ニックコンスタント（円錐係数＝１−ｅ² ）、ｅ；離心
   率、Ａ₄ ，Ａ₆ ，…，Ａ_2n；高次項