WO2009141981A1

WO2009141981A1 - 透過型スクリーンおよび拡散板

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Publication number: WO2009141981A1
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Inventors: 北野博史; 木本高幸; 田中孝明; 千羽一也
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Filing date: 2009-05-15
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Abstract

　透過型スクリーンを、投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズ（１０１）と、入射光を拡散する拡散板（１０２）と、拡散板（１０２）に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネル（１０３）で構成し、さらに、当該前面保護パネル（１０３）が可視光を部分的に吸収するようにし、当該前面保護パネル（１０３）の可視光吸収率をフレネルレンズ（１０１）及び拡散板（１０２）と比較して最も高くする。

Description

透過型スクリーンおよび拡散板

　本発明は、リアプロジェクタに用いる透過型スクリーンに関し、特に、透過型スクリーンの耐熱構成に関する。

　従来、投写管や液晶パネルなどを用いた背面投写型の画像投写装置、いわゆるリアプロジェクタにおいて、断面鋸歯状のレンズを形成したフレネルレンズシートと、表裏両面にシリンドリカルなレンズを形成したレンチキュラレンズシートを含む構成の透過型スクリーンが用いられてきた。また、この構成に加え、外光に対するコントラスト向上のため、さまざまな構成の透過型スクリーンが提案されている。

　図１１は従来技術の透過型スクリーンの一例の概念構成を示す断面図である。図１１において、従来技術に係る透過型スクリーンは、大きく、フレネルレンズシート９０１、レンチキュラレンズシート９０２、光拡散層９０３、透明基材９０４で構成されている。また、透過型スクリーンの後方には投写器５００が設置され、投写器５００からの光が透過型スクリーンに投写される。

　また、図１２は従来技術の透過型スクリーンの詳細構成を示す部分断面図である。なお、図１２はフレネルレンズシートを省略し、特別に構成されたレンチキュラレンズシート部分を拡大している。

　図１２のように、光拡散層９０３は、透明材料からなるバインダ中にバインダ材料とは屈折率が異なる光拡散微粒子を分散して作った材料を、透明基材９０４に印刷等の手段により塗布することで構成する。レンチキュラレンズシート９０２と光拡散層９０３とは、レンチキュラレンズシート９０２の出射側の略台形状の断面形状を有するランド部９１１に設けた光吸収層（ブラックストライプ）９１２で透明接着剤９１３によって接合されている。

　この様な構成で外光が入射した場合、光拡散層９０３で拡散された外光はその一部が空気との界面に到達する前に光吸収層（ブラックストライプ）９１２によって吸収され、外光によるコントラスト低下を低減する。また、部材の反りによってレンチキュラレンズシート９０２と光拡散層９０３との間に空隙が生じて解像力が劣化することを防止する（例えば、特許文献１を参照）。

　近年、デジタル広告塔として、屋外においても使用されようとするリアプロジェクタでは、外光コントラストだけでなく、直射日光による温度上昇に対する耐熱性も要求されている。

　しかしながら、上記従来技術の透過型スクリーンでは、レンチキュラレンズシートにブラックストライプを施すことによって外光に対するコントラスト向上を図っている。このため、直射日光に晒されると、ブラックストライプ部分が光を吸収することで、レンチキュラレンズシートの温度が急激に上昇する。また、直射日光によってリアプロジェクタの筺体内部の温度も上昇するので、より内部にある構成物ほど温度が上昇する。

　それに対して、フレネルレンズシートやレンチキュラレンズシートは、特定の断面形状を所定以上の精度で形成できるようにするため材料的に選択の余地が少なく、透明かつ耐熱性のある材料の使用が困難である。また、複雑な断面形状のため、温度上昇による変形への影響も大きい。このように、従来技術に係る透過型スクリーンでは、直射日光に対する耐熱性の面で問題があった。

　さらに、リアプロジェクタを屋外に設置する場合は、透過型スクリーンの観察面が装置の外部に露出する。したがって、屋内に設置する場合と異なり、温湿度や照明などの設置条件が多様化するほか、不特定の者が種々の条件で露出部に接触する可能性が発生するため、透過型スクリーンについて、振動・衝撃に対する強度や、耐候性、表示画像の視認性等に関する品質の確保が重要な課題となる。具体的には、直射日光等による筺体内部の温度上昇に対する対策や、振動や衝撃等に対する割れ防止などの機械的な強度、表示画像以外の画像の映り込みに対する対策など、実用上の総合的な対策が必要になる。

特開２００３－２８７８１９号公報

　本発明の透過型スクリーンは、投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズと、入射光を拡散する拡散板と、拡散板に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネルで構成された透過型スクリーンであって、前面保護パネルまたは拡散板が可視光を部分的に吸収することを特徴とする。好ましくは、前面保護パネルの可視光吸収率をフレネルレンズ及び拡散板と比較して最も高くしたものである。

　このような構成により、前面保護パネルが外光を部分的に吸収することでコントラストを保ちながら、拡散板およびフレネルレンズの温度上昇を抑制することが可能となり、それぞれの材料の有する耐熱温度以下に温度上昇を抑えることが可能となる。

　また本発明の透過型スクリーンは、投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズと、入射光を拡散する拡散板と、拡散板に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネルで構成された透過型スクリーンであって、前面保護パネルに赤外線を吸収あるいは反射する層を形成したこと、または前面保護パネルに紫外線を吸収あるいは反射する層を形成したことを特徴とする。

　透過型スクリーンは可視光以外の赤外線や紫外線には透明である必要はなく、このように構成することで、直射日光の照射エネルギーを低減できるので、温度上昇を抑制する効果はさらに向上する。

　また本発明の透過型スクリーンは、投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズと、入射光を拡散する拡散板と、拡散板に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネルで構成された透過型スクリーンであって、前面保護パネルは、保護基材と、保護基材の観察者側に配設した前面保護層と、保護基材の投写側に配設した背面保護層とを備えることを特徴とする。

　このような構成により、直射日光に対する耐熱性を満足するとともに、視認性が高く、振動や衝撃にも強い高品質の屋外用リアプロジェクタの透過型スクリーンを実現することができる。

図１Ａは本発明の実施の形態１における透過型スクリーンを装着したリアプロジェクタの概観を示す斜視図である。図１Ｂは本発明の実施の形態１における透過型スクリーンを装着したリアプロジェクタの内部構成を示す図である。図２は本発明の実施の形態１における透過型スクリーンの詳細な構成を示す断面図である。図３Ａは透過型スクリーンの温度上昇グラフを示す図である。図３Ｂは透過型スクリーンの温度上昇グラフを示す図である。図３Ｃは透過型スクリーンの温度上昇グラフを示す図である。図３Ｄは図３Ａに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図３Ｅは図３Ｂに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図３Ｆは図３Ｃに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図４は本発明の実施の形態１における透過型スクリーンの異なる一例の概念構成を示す断面図である。図５は本発明の実施の形態２における透過型スクリーンの概念構成を示す断面図である。図６は本発明の実施の形態２における前面保護パネルの透過率に関する光学特性の事例を示す図である。図７Ａはレンチキュラレンズシートを用いた温度上昇の比較実験結果を示す図である。図７Ｂはレンチキュラレンズシートを用いた温度上昇の比較実験結果を示す図である。図７Ｃはレンチキュラレンズシートを用いた温度上昇の比較実験結果を示す図である。図７Ｄは図７Ａに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図７Ｅは図７Ｂに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図７Ｆは図７Ｃに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図８Ａは本発明の透過型スクリーンの温度上昇の実験結果を示す図である。図８Ｂは本発明の透過型スクリーンの温度上昇の実験結果を示す図である。図８Ｃは本発明の透過型スクリーンの温度上昇の実験結果を示す図である。図８Ｄは図８Ａに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図８Ｅは図８Ｂに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図８Ｆは図８Ｃに対応する透過型スクリーンの構成を示す図である。図９Ａは停電等によりリアプロジェクタの電源供給が止まった場合の透過型スクリーンの冷却の方法を説明するための図である。図９Ｂは停電等によりリアプロジェクタの電源供給が止まった場合の透過型スクリーンの冷却の方法を説明するための図である。図１０Ａは本発明の実施の形態３における透過型スクリーンの前面保護パネルの概念構成を示す断面図である。図１０Ｂは本発明の実施の形態３における透過型スクリーンの前面保護パネルの概念構成を示す断面図である。図１０Ｃは本発明の実施の形態３における透過型スクリーンの前面保護パネルの概念構成を示す断面図である。図１０Ｄは本発明の実施の形態３における透過型スクリーンの前面保護パネルの概念構成を示す断面図である。図１１は従来技術の透過型スクリーンの一例の概念構成を示す断面図である。図１２は従来技術の透過型スクリーンの詳細構成を示す部分断面図である。

　以下本発明を実施するための実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１における透過型スクリーンを装着したリアプロジェクタを示す概念図であり、図１Ａは概観を示す斜視図、図１Ｂは内部構成を示す図である。投写器５００は筺体４００内に設置される。また、透過型スクリーン１００は、筺体４００の開口部に外部より視認可能なように取り付けられる。一般に、投写器５００から透過型スクリーン１００までの光路長を確保し、かつ、筺体４００内に部材を収めるために、反射板４１０が内部に設置されている。

　次に、図２は本発明の透過型スクリーン１００の詳細な構成を示す断面図である。本図においては、図１に示す筺体４００と反射板４１０は省略している。図２において、本発明の透過型スクリーン１００は、投写器５００側から、順に、フレネルレンズ１０１と、拡散板１０２と、前面保護パネル１０３で構成される。

　フレネルレンズ１０１は、断面鋸歯状となるように同心的にレンズを形成して、発散する投写光を観察者側に集光する作用を持たせたものである。拡散板１０２は、アクリル樹脂、あるいは、その他の透明基材に、１種類または複数種類の基材とは異なる屈折率を有する微粒子を散乱子として混入し、投写光を拡散する板状の部材としたものである。または、シート状の部材としたものある。

　前面保護パネル１０３は、透明基材で形成された板状の部材である。透明基材の材料として、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂などの、透明性だけではなく、物理的強度も高く、板状に加工しやすい材料が適している。また、前面保護パネル１０３には、可視光を部分的に吸収するようにティント材を含有させて着色をしている。

　拡散板１０２と前面保護パネル１０３は、所定の距離を保つように保持されており、当該空間は、空気の流通が可能な空間（空気流通層１０４）を形成している。なお、所定の距離としては、前後の部材の接着等をせずに、空気の自然対流や強制冷却が可能な寸法であればよい。

　以上のように構成された透過型スクリーン１００を装着したリアプロジェクタは、屋内はもちろん、屋外にも設置されることがある。屋外に設置される場合は透過型スクリーンを物理的な損傷より保護する必要があるが、上記のように、本発明の透過型スクリーン１００では、物理的強度の高い板状の前面保護パネル１０３を備えているので、スクリーンの保護には問題はない。

　次に、以上のように構成した本発明の透過型スクリーン１００の温度上昇に対する作用について説明する。屋外において透過型スクリーンには、直射日光下でのコントラストの確保と耐熱性が要求される。ブラックストライプはもちろんのこと、屋外において直射日光に晒されると、着色されたティント層は透明媒質に比べて光をよく吸収するために温度が上昇しやすい。また、屋外において直射日光に晒されると、筺体４００で閉じられたリアプロジェクタ内部は外部の大気温と比較して高くなり、筺体４００内に配置される部材ほど温度が上昇しやすい。

　図を参照しながら、以上の温度上昇についてのイメージを説明する。図３は透過型スクリーンの構成の違いによる温度上昇の違いを説明するための図であり、図３Ａ～Ｃは透過型スクリーンの温度グラフを示す図、図３Ｄ～Ｆは図３Ａ～Ｃに対応する透過型スクリーンの構成示す図である。

　図３Ｄは、本発明の透過型スクリーンの効果比較するための構成で、光のトータルの吸収率は等しいが、中央に配置した拡散板１０２が本発明と異なり最も光を吸収すると仮定した構成である。図３Ａでは、筺体内部より、筺体の内部温度をＴｂ、フレネルレンズ１０１の温度をＴ１、拡散板１０２の温度をＴ２、前面保護パネル１０３の温度をＴ３、筺体外の大気温度をＴａで示す。

　筺体内温度Ｔｂは、少なくとも内部に到達する光のエネルギーで、大気温度Ｔａより高くなっている。フレネルレンズの温度Ｔ１は、入射する光の一部を吸収してＴｂに対して高い温度になっている。同様に、前面保護パネルの温度Ｔ３は、入射する光の一部を吸収してＴａに対して高い温度になっている。本構成では中央の拡散板１０２の光の吸収率を最も高くしたと仮定しているので、入射する光を最も吸収して、拡散板の温度Ｔ２が最も高くなる。

　これに対して、図３Ｅは、本発明の透過型スクリーンの構成であり、図３Ｄの構成と光のトータルの吸収率は等しいが、前面保護パネル１０３が最も光を吸収するように構成したものある。図３Ｂの温度グラフは同様に、筺体内部より、筺体の内部温度をＴｂ、フレネルレンズ１０１の温度をＴ１、拡散板１０２の温度をＴ２、前面保護パネル１０３の温度をＴ３、筺体外の大気温度をＴａで示す。

　筺体内温度Ｔｂは、図３Ｄの構成と同じように大気温度Ｔａより高くなっている。フレネルレンズの温度Ｔ１も、同様にＴｂに対して高い温度になっている。しかしながら、前面保護パネルの温度Ｔ３は、入射する光の一部を他の部材に対して最も吸収するため、Ｔａに対して図３Ｄの構成よりもさらに高い温度になっている。本構成では中央の拡散板の温度Ｔ２は、筺体内部の部材であるフレネルレンズ１０１と同様の温度となり、間に位置することより、Ｔ１とＴ２の中間的温度となると推定される。

　以上のように、本発明の透過型スクリーンの構成によれば、透過する可視光の一部を吸収するように前面保護パネル１０３をティント層とすることで、拡散板およびフレネルレンズの温度上昇を抑制できていることが分かる。

　また、前面保護パネル１０３の可視光吸収率を最も高くすることで、その温度上昇が大きくなったとしても、前面保護パネル１０３は筺体外の大気に触れる位置にあるため、上記のように大気温度Ｔａに対してより高い温度となるにとどまり、また、冷却には有利であるといえる。

　なお、上記構成のように前面保護パネル１０３にティント材を分散して部材全体で可視光を部分的に吸収するティント層としてもよいし、あるいは図４に示すように、前面保護パネルとして透明の基台３０２に染料等で着色したシートであるティントシート３０１を貼り付けることで前面保護パネルとしても同様の効果を得ることができる。

　また、透過型スクリーンと筺体との関係で、適切な温度分布になるように、前面保護パネル１０３と拡散板１０２の両方にティントを設けてもよい。このとき、前面保護パネル１０３がフレネルレンズ１０１及び拡散板１０２と比較して、可視光吸収率について最も高く設定しておけば、本発明の作用効果を同様に得ることができる。

　また、本発明の構成のように、十分に物理的強度を有する前面保護パネルを装備することで、屋外使用を想定してもスクリーン全体の保護の面で問題を生じない。また、前面保護パネル等全体で、ティント層自体は確保しているので、屋外使用に際しても従来と比較してコントラストの低下を生じることはない。

　（実施の形態２）
　図５は本発明の透過型スクリーンの異なる実施の形態の概念構成を示す断面図である。図２と同じ構成要素には同一の符号を付し説明を省略することとする。

　図５において、図２と異なる構成は、前面保護パネル１０３の表面に赤外線反射層２０１を設けた点にある。透過型スクリーンは可視光以外の赤外線や紫外線には透明である必要はなく、このように構成することで、直射日光の照射エネルギーを低減できるので、温度上昇を抑制する効果はさらに向上する。

　なお、本発明において、赤外線反射層２０１に代わって、赤外線を吸収する層を設けても同様に直射日光の照射エネルギーを低減できる。あるいは、紫外線を反射する層、または、紫外線を吸収する層を設けても同様に直射日光の照射エネルギーを低減できる。あるいは、設ける層を多層にして赤外線、紫外線双方を反射、あるいは、吸収する層を設けても同様に直射日光の照射エネルギーを低減できる。図６に前面保護パネル１０３の透過率に関する光学特性の事例を示す。図６に示すように、可視光領域では透過率がほぼ１００％になるが、それよりも波長の短い紫外光領域および波長の長い赤外光領域では透過率が極端に低下する。この特性により全面保護パネル１０３は可視光のみを透過し、紫外光領域および赤外光領域では反射または吸収する機能を備えている。なお、前面保護パネル１０３の筺体４００の外部に露出する表面には帯電防止機能を備えた塗料が塗布されている。塗布の方法としては、コートスプレーやイオンシャワーなどを使用することができる。この構成により、前面保護パネル１０３は帯電を防止することが可能となり、透過型スクリーン１００の筺体４００の外部に露出する側の表面が帯電することがない。したがって、本発明の透過型スクリーン１００を装着したリアプロジェクタでは透過型スクリーン１００の表面に帯電した異物が付着することがなく、透過型スクリーン１００の表面を汚れなどのない清浄な状態に維持することができる。

　図３Ａ～Ｆを参照しながら、かかる構成における部材の温度上昇のイメージを説明する。図３Ｆは、本実施の形態の透過型スクリーンの構成であり、図３Ｅの構成とは赤外線反射層２０１を設けた点のみ異なり、ティント層については、前面保護パネル１０３が最も光を吸収するように構成したものである。図３Ｃに示す温度グラフは、筺体内部より、筺体の内部温度をＴｂ、フレネルレンズ１０１の温度をＴ１、拡散板１０２の温度をＴ２、前面保護パネル１０３の温度をＴ３、筺体外の大気温度をＴａで示す。

　本構成においては、照射される直射日光の内、赤外線反射層２０１で反射されるエネルギー分が図３Ｅの構成に比べて低くなっており、その他の構成は同じであるので、内部温度Ｔｂ、フレネルレンズの温度Ｔ１、拡散板の温度Ｔ２、前面保護パネルの温度Ｔ３の大気温度Ｔａに対する上昇分について、相対的なグラフ形状は図３Ｂの場合と近似となるものの、その絶対値は全て低くなる。このように、本実施の形態の構成の透過型スクリーンであれば、さらに、温度上昇の抑制効果が大きくできる。なお、図３Ｆでは赤外線反射層２０１を前面保護パネル１０３の前面側に配置した例を示しているが、赤外線反射層２０１を前面保護パネル１０３の背面側に配置してもよい。

　（実施例１）
　本発明の透過型スクリーンの温度上昇を抑制する効果を確認する実験を行った。本実験の結果を図７Ａ～Ｃと図８Ａ～Ｃに示す。図７Ｄ～Ｆは、図７Ａ～Ｃに対応する透過スクリーンの構成を示し、図８Ｄ～Ｆは、図８Ａ～Ｃに対応する透過スクリーンの構成を示す。

　図７Ｄ～Ｆは本発明の透過型スクリーンの効果の度合いを比較するための構成で、フレネルレンズ１０１とアクリル樹脂の前面保護パネル１０３は本発明と同様であるが、拡散板の代わりに従来技術の構成に相当するブラックストライプを形成したレンチキュラレンズシート８０２を用いている。

　図８Ｄ～Ｆの構成は、本発明の透過型スクリーンと同じで、フレネルレンズ１０１、拡散板１０２、アクリル樹脂製の前面保護パネル１０３で構成される。

　実験の内容は、図７Ａ～Ｃ、図８Ａ～Ｃともに、屋外用プロジェクタの筺体に、図示している構成の透過型スクリーンを取り付け、直射日光にみたてた所定のエネルギーの光を一定時間照射した結果の、外気温度に対する温度上昇を測定した。温度測定個所は、図７Ｄ～Ｆの構成であればレンチキュラレンズシート８０２の表面温度、図８の本発明の構成であれば拡散板１０２の表面温度である。

　図７Ａ、Ｄより説明する。上記で説明した図示する構成で、フレネルレンズ１０１とレンチキュラレンズシート８０２は貼り合わせて、レンチキュラレンズシート８０２と前面保護パネル１０３の距離は２ｍｍに設定した。エネルギー密度５００ｗ／ｍ２の光を照射した結果、測定温度は５１℃となった。これは、外気温度１５℃に対して３６℃の温度上昇であった。

　この結果を、以降の実験と比較可能とするため正規化するとともに、実際の使用状態での保証温度と比較するため、想定外気温度を４５℃、照射される光のエネルギー密度を７５０Ｗ／ｍ２として換算した。換算方法は、温度上昇分は光のエネルギー密度に比例するとし、外気温度分だけ値をシフトする。その結果、換算温度は９９℃となった。

　図７Ｂ、Ｅの実験では、図示する構成で、レンチキュラレンズシート８０２と前面保護パネル１０３の距離を２０ｍｍに設定した。これは、本発明の特徴的構成の空気流通層１０４に相当する。さらに、前面保護パネル１０３の表面には赤外線反射層２０１を設置している。そして、照射した光のエネルギー密度は４９０ｗ／ｍ２で温度測定を行い、結果は測定温度４０℃となった。これは、外気温度１１℃に対して２９℃の温度上昇であった。換算温度では８９℃になる。

　図７Ｃ、Ｆの実験では、図示する構成で、図７Ｅの構成に対し、ファン６００を用いて２０ｍｍに設定した空気流通層１０４に強制的に空気の流れを作った。なお、図７Ｆでは前面保護パネル１０３の表面の赤外線反射層２０１はない。そして、照射した光のエネルギー密度は２７０ｗ／ｍ２で温度測定を行い、結果は測定温度２５℃となった。これは、外気温度１７℃に対して８℃の温度上昇であった。換算温度では６７℃になる。

　次に、本発明の構成要素である拡散板１０２を使った実験結果を、図８Ａ～Ｆを用いて説明する。

　図８Ａ、Ｄは、上記で説明した構成で、フレネルレンズ１０１、拡散板１０２、前面保護パネル１０３から構成され、フレネルレンズ１０１と拡散板１０２は貼り合わせて、拡散板１０２と前面保護パネル１０３の距離は２ｍｍに設定した。エネルギー密度２３５ｗ／ｍ２の光を照射した結果、測定温度は４１℃となった。これは、外気温度２１．６℃に対して１９．４℃の温度上昇であった。換算温度では８３℃になる。

　図８Ｂは図７Ｂの実験から換算温度を推定したものである。図８Ｅを、図７Ｅの場合と同じように、拡散板１０２と前面保護パネル１０３の距離を２０ｍｍに設定し、前面保護パネル１０３の表面には赤外線反射層２０１を設置するとすれば、図８Ａの換算温度から１０℃低い換算温度となるはずである。これは図７Ａと図７Ｂの換算温度が９９℃と８９℃で、その差が１０℃から推定できる。ゆえに、図８Ｅの構成では、換算温度は７３℃と推定できる。

　図８Ｃ、Ｆの実験では、図示する構成で、図８Ｅの構成に対し、ファン６００を用いて２０ｍｍに設定した空気流通層１０４に強制的に空気の流れを作って測定した。なお、図８Ｆでは前面保護パネル１０３の表面の赤外線反射層２０１はない。そして、照射した光のエネルギー密度は４３６ｗ／ｍ２で温度測定を行い、結果は測定温度２２．３℃となった。これは、外気温度１８．６℃に対して３．７℃の温度上昇であった。換算温度では５１℃になる。

　以上の実験結果を考察する。ブラックストライプを形成したレンチキュラレンズシート８０２を廃し、本発明のように拡散板１０２を用いることで、光を照射することによる構成部材の温度上昇が押さえられることが分かる。さらに、本発明の特徴である、拡散板１０２と前面保護パネル１０３の間に適切な距離を有する空気流通層１０４を設けること、前面保護パネル１０３の表面に赤外線反射層２０１を設けることも、構成部材の温度上昇の抑制に効果があることが分かる。

　さらに、空気流通層１０４を設けたことで拡散板１０２と前面保護パネル１０３の間で強制的な空気の流れを作ることができ、これによりさらに温度上昇の抑制が可能となる。空気流通層の間隔としては、本実験から２ｍｍ以上、あるいは２０ｍｍの前後の１０ｍｍ以上３０ｍｍ以内で大きな効果があることが分かる。

　また、実際の使用現場では、レンチキュラレンズの耐熱性の保証温度は６０℃が一般であり、従来の構成では、とても屋外での使用に耐えられないものであることが分かるが、拡散板や前面保護パネルのような板材では、耐熱性の保証温度が８０℃以上のものも容易に入手可能であることから、本発明の構成であって初めて屋外で使用するリアプロジェクタに用いて良好な透過型スクリーンを提供できることが分かる。

　図９Ａ、Ｂは、停電等によりリアプロジェクタの電源供給が止まった場合の透過型スクリーン１００の冷却の方法を説明するための図である。図９Ａに示すように、リアプロジェクタの筺体４００の外面部、例えば天面および前面パネル（扉部）に、ソーラーパネル４２１、４２２、バッテリー４２３が配設されている。また、透過型スクリーン１００の上部には、クロスファン６００を備えている。

　ソーラーパネル４２１、４２２は、太陽光発電を行う機能を備えており、自己発電した電力をクロスファン６００その他の駆動部品に供給し、駆動することが可能となる。これにより、停電、自然災害、不慮または故意の事故などにより、リアプロジェクタの電力の供給が停止した場合であっても、透過型スクリーン１００を冷却することが可能となり、透過型スクリーン１００の温度上昇を抑えて保護することができる。バッテリー４２３は、ソーラーパネルと組み合わせて使用し、ソーラーパネル４２１、４２２から供給される電力を蓄えることが可能である。したがって、何らかの理由によりリアプロジェクタに電力の供給が停止した場合であって、夜間その他ソーラーパネル４２１、４２２からの電力供給機能が低下する場合や一時的に大電力が必要な場合などの電力供給に効果を発揮する。

　また、図９Ａに示すように、クロスファン６００が透過型スクリーン１００の内側（反射板４１０と対向する側）の上部に配設されており、透過型スクリーン１００が外気や直射光などにより温度上昇が発生し一定温度以上になった場合に動作して、透過型スクリーン１００の冷却を行う。また、図９Ｂに示すように、冷却風Ａを透過型スクリーン１００の空気流通層１０４（図５）を通過させて、クロスファン６００の軸方向に排気し、透過型スクリーン１００の冷却を効率よく行うことができる。

　（実施の形態３）
　図１０Ａ～Ｄは、本発明の実施の形態３における透過型スクリーン２００の前面保護パネル４０３の概念構成を示す断面図であり、前面保護パネル４０３に関し、図２に示す本発明の実施の形態１と異なる構成を示す。図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄは、図１０Ａの詳細な構成を示す一部拡大図である。なお、図１０Ａ～Ｄにおいて、図２と同じ構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

　リアプロジェクタを屋外に設置する場合は、透過型スクリーン２００の観察者側に配設される前面保護パネル４０３は、装置の外部に露出する。したがって、屋内に設置する場合と異なり、前面保護パネル４０３は温湿度や照明などの設置条件が多様化するほか、不特定の者が種々の条件で接触する可能性が発生するため、前面保護パネル４０３については、振動・衝撃に対する強度や、耐候性、表示画像の視認性等に関する品質の確保が重要な課題となる。具体的には、図１に示す屋外での使用を想定したリアロジェクタでは、透過型スクリーン２００において、直射日光等による筺体内部の温度上昇に対する対策や、振動や衝撃等に対する割れ防止などの機械的な強度、表示画像以外の画像の映り込みに対する対策など、実用上の総合的な対策が必要になる。

　これに対して、本発明の実施の形態３における透過型スクリーン２００では、前面保護パネル４０３において必要な措置を講じている。

　まず、図１０Ｂに示す構成の前面保護パネル４０３ａについて説明する。図１０Ｂに示すように、前面保護パネル４０３ａは、保護基材４０３ａｂと、保護基材４０３ａｂの観察者側Ａ（観察者と対向する側）に配設した前面保護層４０３ａａと、保護基材４０３ａｂの投写側Ｂ（観察者側と反対側）に配設した背面保護層４０３ａｃとを備えた３層構造であることを特徴とする。保護基材４０３ａｂは、透過型スクリーン２００を保護する機能と外力に対する強度を備えたガラス材料であり、前面保護層４０３ａａは光の反射を防止または抑制する機能を備えた反射防止層である。また、背面保護層４０３ａｃは、一部の波長領域の光を遮蔽する機能を備えた光遮蔽層である。さらに、保護基材４０３ａｂとして強化ガラスを使用し、前面保護層４０３ａａには、マットフィルムを使用し、背面保護層４０３ａｃには、紫外線カットフィルムおよび赤外線カットフィルムの少なくともいずれかを使用している。

　以下、前面保護パネル４０３ａの構成要素について、詳細に説明する。

　前面保護層４０３ａａは、表示画像以外の画像の映り込み防止および保護基材４０３ａｂが割れた場合の飛散防止機能を備えている。

　また、保護基材４０３ａｂには一般のガラスの２～３倍の割れ強度を有する強化ガラスが使用され、透過型スクリーン２００の変形や割れなどに対する保護機能を備えている。

　保護基材４０３ａｂに強化ガラスを使用する場合は、ガラスの強度と表面の平滑度との関係を考慮する必要がある。強化ガラスは製造工程において物理的方法や化学的方法によりガラスの表面に圧縮応力を付加するため、この過程でガラス表面の組織が変化し、平滑度が低下する。したがって、保護基材４０３ａｂについては、強化ガラスの強度を高くすると表面の平滑度が低下し、透過型スクリーン２００の周辺に存在する物体など表示画像以外の画像が表示面に映る、いわゆる「映り込み」の質が変化し、強化ガラスの表面が平滑な場合と比べて表示画質がさらに低下する。すなわち、強化ガラスの表面がうねるためにガラス表面で反射光が一様にならず、映り込み画像に歪が発生し、見る人に違和感を与える画像となる。

　マットフィルムを使用した前面保護層４０３ａａは、光透過性基材の表面に光を散乱する微粒子を分散して微細なマット層を形成した材料や表面をマット化した材料などを使用し、透明接着材で保護基材４０３ａｂに貼り付けることなどにより構成することができる。

　前面保護層４０３ａａにマットフィルムを使用する場合は、反射光の散乱により、コントラストの低下と、透過光の散乱による表示画像の解像度が低下するという課題はあるものの、保護基材４０３ａｂの表面の平滑度の影響を受けにくいために、反射防止フィルム等を使用する場合に較べて保護基材４０３ａｂに使用する強化ガラスの強度を高くすることができる。また、フィルムを使用するため、保護基材４０３ａｂが割れた場合の飛散防止の効果も高いという特徴がある。

　次に、図１０Ｃに示す構成の前面保護パネル４０３ｂについて説明する。図１０Ｃに示すように、前面保護パネル４０３ｂは、保護基材４０３ｂｂと、前面保護層４０３ｂａと、背面保護層４０３ｂｃとを備えた３層構造である。保護基材４０３ｂｂと背面保護層４０３ｂｃは、図１０Ｂと同様に、それぞれ強化ガラスおよび光遮蔽層である。

　図１０Ｃの構成の特徴は、前面保護層４０３ｂａとして、図１０Ｂのマットフィルムに代えて、ディップ法で形成された反射防止膜（以下、「ＡＲディップ」という）を使用したことである。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの基材に反射防止溶剤を塗布した反射防止フィルムを前面保護層として使用する方法は、直射日光に晒されると反射防止フィルムが剥離してしまうため、屋外用の透過型スクリーン２００に使用するには不向きである。一方、ＡＲディップは、反射防止フィルムに比べて、耐候性に優れており直射日光に晒される屋外においてもリアプロジェクタの使用が可能である。

　ＡＲディップは、ディップコーティング装置において保護基材４０３ｂｂに反射防止溶剤を付着させ、熱処理することにより保護基材４０３ｂｂ上に反射防止膜を形成する。この反射防止膜は光学干渉層として働き、光学干渉層の表面と裏面で反射された外光を干渉させて反射光を減衰させている。

　ＡＲディップを使用する場合は、マットフィルムと比べて表面性の優れた薄膜を使用するために、保護基材４０３ｂｂとして使用する強化ガラスの表面性の影響を直接受ける。すなわち、強化ガラスの平滑度が悪い場合には、前述したように「映り込み」の質が変化し、表示画質が低下する。したがって、強化ガラスとしては、平滑度のよいガラスを使用する必要があり、前述のマットフィルムを使用した場合に比べて、ガラスの強度を上げることは難しく、飛散防止機能もマットフィルムほど有効ではない。しかしながら、ＡＲディップでは、表面粗さを小さくできるのでボケが少なく高精細な画像の表示が可能となる。また、視感反射率を下げることでコントラストが上昇する。これにより、映り込みの少ない視認性に優れたリアプロジェクタを構成することができる。

　このように、前面保護パネル４０３に関し、ガラス強度や破損時のガラス破片の飛散防止を重視する場合は、前面保護層４０３ａａ（マットフィルム）を使用し、強度よりもコントラスト、精細度、映り込みなどの視認性を重視する場合は、前面保護層４０３ｂａ（ＡＲディップ）を使用すればよい。

　次に、図１０Ｄに示す構成の前面保護パネル４０３ｃについて説明する。図１０Ｄに示すように、前面保護パネル４０３ｃは、保護基材４０３ｃｂと、前面保護層４０３ｃａと、背面保護層４０３ｃｃを備えている。保護基材４０３ｃｂと前面保護層４０３ｃａは、図１０Ｂと同様に、それぞれ強化ガラスおよびマットフィルムである。

　図１０Ｄの構成の特徴は、背面保護層４０３ｃｃを２層構造にしたことである。

　背面保護層４０３ｃｃは、直射日光などによりリアプロジェクタの筺体４００（図１）の内部の温度が上昇するのを防止する目的で配設されており、一部の波長領域の光を遮蔽する機能を備えた光遮蔽層として、保護基材４０３ｃｂの観察者側の面（観察面：前面）と投写側の面（投写面：背面）に、紫外線カット層および赤外線カット層の少なくともいずれかが形成される。紫外線カット層は、紫外線を吸収または反射することにより紫外線の透過を遮蔽する機能を備えている。同様に、赤外線カット層は、赤外線を吸収または反射することにより赤外線の透過を遮蔽する機能を備えている。

　図１０Ｄに示すように、背面保護層４０３ｃｃを２層構造として、紫外線カット層４０３ｃｃ１と赤外線カット層４０３ｃｃ２（または紫外線カット層４０３ｃｃ２と赤外線カット層４０３ｃｃ１）を多層に積層することにより、紫外線および赤外線に関する遮蔽機能を備えた背面保護層４０３ｃｃを構成し、効果的に筺体４００（図１）の内部の温度上昇を抑制することができる。

　紫外線カット層４０３ｃｃ１および赤外線カット層４０３ｃｃ２の形成は、真空蒸着やスパッタ法などにより成膜が可能であるが、紫外線カットフィルムや赤外線カットフィルムを保護基材４０３ｃｂに貼り付ける方法であってもよい。また、赤外線カットフィルムを保護基材４０３ｃｂに接着する際の接着剤に紫外線カットの成分を練り込ませてもよい。同様に、紫外線カットフィルムを保護基材４０３ｃｂに接着する際の接着剤に赤外線カットの成分を練り込ませてもよい。また、図１０Ｄの前面保護層４０３ｃａとしてはマットフィルムに代えてＡＲディップを使用してもよい。

　なお、保護基材４０３ａｂ、４０３ｂｂ、４０３ｃｂに使用される強化ガラスの強度および平滑度、前面保護層４０３ａａ、４０３ｂａ、４０３ｃａに使用する材料の構造および特性、背面保護層４０３ａｃ、４０３ｂｃ、４０３ｃｃに使用する材料の構造および特性等に関する設計的事項については、前面保護パネル４０３の製造コスト、表示画像のコントラスト、表示画像のボケ、筺体４００の内部の温度上昇、表示画面における不要画像の映り込み、前面保護パネル４０３の強度などの諸条件を総合的に勘案して、前面保護パネル４０３の最適な構造を決定すればよい。

　以上の通り、本発明の実施の形態３による前面保護パネル４０３を使用すれば、屋外用のリアプロジェクタの透過型スクリーン２００において、直射日光等による筺体内部の温度上昇、振動・衝撃等に対する機械的な強度と割れた場合の飛散、表示画像以外の画像の映り込みなど、実用上の課題に対して有効であり、確実に効果を発揮することができる。したがって、実用性に優れた高品質の屋外用透過型スクリーンを実現することができる。

　本発明にかかる透過型スクリーンおよび拡散板は、外光コントラストだけでなく、直射日光に対する耐熱性も満足するものであり、耐候性、強度および表示画像の視認性に関し高品質が要求される屋外用のリアプロジェクタに有用である。

　１００，２００　　透過型スクリーン
　１０１　　フレネルレンズ
　１０２　　拡散板
　１０３，４０３，４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ　　前面保護パネル
　１０４　　空気流通層
　２０１　　赤外線反射層
　３０１　　ティントシート
　３０２　　透明の基台
　４００　　筺体
　４０３ａａ，４０３ｂａ，４０３ｃａ　　前面保護層
　４０３ａｂ，４０３ｂｂ，４０３ｃｂ　　保護基材
　４０３ａｃ，４０３ｂｃ，４０３ｃｃ　　背面保護層
　４０３ｃｃ１　　紫外線カット層
　４０３ｃｃ２　　赤外線カット層
　４１０　　反射板
　４２１，４２２　　ソーラーパネル
　４２３　　バッテリー
　５００　　投写器
　６００　　ファン
　８０２，９０２　　レンチキュラレンズシート
　９０１　　フレネルレンズシート
　９０３　　光拡散層
　９０４　　透明基材
　９１１　　ランド部
　９１２　　光吸収層
　９１３　　透明接着剤
　Ａ　　観察者側
　Ｂ　　投写側

Claims

投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズと、入射光を拡散する拡散板と、前記拡散板に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネルで構成された透過型スクリーンであって、
前記前面保護パネルが可視光を部分的に吸収することを特徴とする透過型スクリーン。
さらに前記拡散板が可視光を部分的に吸収することを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
前記前面保護パネルの可視光吸収率が前記フレネルレンズ及び前記拡散板と比較して最も高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透過型スクリーン。
投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズと、入射光を拡散する拡散板と、前記拡散板に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネルで構成された透過型スクリーンであって、
前記前面保護パネルに赤外線を吸収あるいは反射する層を形成したことを特徴とする透過型スクリーン。
投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズと、入射光を拡散する拡散板と、前記拡散板に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネルで構成された透過型スクリーンであって、
前記前面保護パネルに紫外線を吸収あるいは反射する層を形成したことを特徴とする透過型スクリーン。
前記前面保護パネルの耐熱温度が少なくとも前記拡散板の耐熱温度と比較して高いことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の透過型スクリーン。
前記前面保護パネルが、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂のいずれか１つの材料で形成されることを特徴とする請求項６に記載の透過型スクリーン。
投写側から順に、集光作用を有するフレネルレンズと、入射光を拡散する拡散板と、前記拡散板に対して所定間隔の空気流通層を隔てて配置された前面保護パネルで構成された透過型スクリーンであって、
前記前面保護パネルは、保護基材と、前記保護基材の観察者側に配設した前面保護層と、前記保護基材の投写側に配設した背面保護層とを備えることを特徴とする透過型スクリーン。
前記保護基材はガラス材料であり、前記前面保護層は光の反射を防止または抑制する機能を備えた反射防止層であり、前記背面保護層は一部の波長領域の光を遮蔽する機能を備えた光遮蔽層であることを特徴とする請求項８に記載の透過型スクリーン。
前記保護基材は強化ガラスであり、前記前面保護層はマットフィルムであり、前記背面保護層は紫外線カットフィルムおよび赤外線カットフィルムの少なくともいずれかにより構成されることを特徴とする請求項９に記載の透過型スクリーン。
前記保護基材は強化ガラスであり、前記前面保護層はディップ法により形成された反射防止膜、前記背面保護層は紫外線カットフィルムおよび赤外線カットフィルムの少なくともいずれかにより構成されることを特徴とする請求項９に記載の透過型スクリーン。
前記背面保護層は紫外線カットフィルム層および赤外線カットフィルム層の２層から構成されることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の透過型スクリーン。
前記保護パネルの表面に帯電防止処理が施されたことを特徴とする請求項１～１２のいずれか1項に記載の透過型スクリーン。
請求項１～１３のいずれか1項に記載の透過型スクリーンに使用される拡散板。