JP2006145881A - 反射型投影スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】 反射型投影スクリーンにおいて、外光の影響を低減でき、光利用効率が向上できるとともに簡素に構成できるようにする。
【解決手段】 投影光５を投影する投影器４などの光源側から、少なくとも透過光を拡散光とする透過拡散面２ａを有する拡散板２と、拡散板２を透過した光を透過拡散面２ａの透過位置と略同一位置に反射するコーナーキューブアレイ３をこの順に設けた構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、反射型投影スクリーンに関する。例えば、観察者の側に配置された映写機、プロジェクターなどの投影光を反射して映像を鑑賞できるようにしたフロントプロジェクターシステムなどに好適に用いることができる反射型投影スクリーンに関する。

従来、例えば映写機やプロジェクターなどにより、動画、静止画などの映像をスクリーンに投影して鑑賞する場合、部屋が明るいと、外光がスクリーンに反射されて映像のコントラストを悪化させ鑑賞しにくくなるという問題があった。これを改善するため、反射特性を改善した反射型投影スクリーンが提案されている。
例えば、特許文献１には、有機質球状フィラーを備えるマット層と金属薄膜層とを有し、白色光の反射輝度が１０％以上であり、反射輝度の半価角度が３０°以上である映写用スクリーンが記載されている。
また、特許文献２には、光源側からビーズ拡散層、コレステリック液晶（ＣＬＣ）層、遮光層が設けられた反射型スクリーンと、光源側からＣＬＣ層、ＣＬＣ層が拡散反射面を形成するための凹凸を形成する基板、遮光層が設けられた反射型スクリーンと、光源側からＣＬＣ層、ＣＬＣ層がコーナーキューブ構造を形成するための凹凸を形成する基板、遮光層が設けられた反射型スクリーンとが記載されている。
また、特許文献３には、光源側からカラーフィルタ、反射と散乱とが切り替えられる散乱型液晶層、コーナーキューブリフレクタが設けられ、散乱型液晶層を反射と散乱との間で切り替えることにより、再帰性反射のみを実現して、光源から照射される光を遮断する状態と、光源から照射される光を散乱反射する状態とを実現するコーナーキューブアレイを有する表示装置が記載されている。
また、特許文献４には、２つの反射面が凹曲面とされたコーナーキューブミラーを備えることにより、凹曲面で反射された光を拡散し、垂直方向に狭く水平方向に広い反射指向性が付与された再帰性反射特性を有する反射型スクリーンが記載されている。
特開平６−１４８７４７号公報（第２−３頁） 特開２００３−２８７８１８号公報（第５−１６頁、図１、６、７） 特開２００３−１９５７８８号公報（第５−１０頁、図４、１５） 特開平５−１５０３６８号公報（第２−４頁、図１−５）

しかしながら、上記のような従来の反射型投影スクリーンには、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、反射輝度が１０％以上と、従来よりも多少改善されているものの、光利用効率は十分向上されているとは言えない。そのため高出力の光源を必要とするという問題がある。
また特許文献２に記載の技術では、ＣＬＣ層を設けることにより光利用効率を向上できるものの、スクリーンの全体にわたってＣＬＣ層の層厚や配向方向などを制御して設ける必要があるので、高価なスクリーンとなるという問題がある。そのため、特に大型の投影スクリーンには容易に適用しがたい技術である。
また特許文献３に記載の技術では、コーナーキューブリフレクタと散乱型液晶層を用いて再帰性反射と散乱反射とを切り替えられるようにした表示装置が記載されており、反射型投影スクリーンに適用して光利用効率を向上できる可能性がある。しかしながら、散乱型液晶層をコーナーキューブリフレクタの裏面側に配置して、散乱型液晶層を電気的に制御する必要があるので、非常に高価な構成となるという問題がある。
また特許文献４に記載の技術では、コーナーキューブミラーに凹曲面を設けることで、入射方向へ比較的指向性の高い光を反射することができるものの、コーナーキューブミラーに正確な凹曲面形状を加工するための手間がかかるため非常に高価な反射型スクリーンとなってしまうという問題がある。
また、凹曲面の加工誤差が悪いと像が乱れて高画質が得られなくなるという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、外光の影響を低減でき、光利用効率が向上できるとともに簡素に構成できる反射型投影スクリーンを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、光源からの投影光を拡散反射する反射型投影スクリーンであって、少なくとも透過光を拡散光とする透過拡散面と、前記光源側から見て前記透過拡散面の裏面側に配置され、前記透過拡散面を透過する前記投影光を前記透過拡散面に向けて反射するコーナーキューブ群とを備えた構成とする。
この発明によれば、投影光を透過拡散面上で結像すると、透過拡散面を透過する光が拡散光とされてコーナーキューブ群に入射する。コーナーキューブ群は、再帰性反射素子なので、拡散光はコーナーキューブ群に入射する方向に対して１８０°方向に反射されて、透過拡散面の略同じ位置に再入射される。そして、この透過光が拡散透過面を透過する際、それぞれ再度拡散されて光源側に出射される。そのため、この拡散光が広がる角度範囲内で、投影光の像が鑑賞可能となる。
一方、光源の方向と異なる方向から入射する外光は、同様にして入射方向に略再帰性反射されるため、投影光の像と混ざることなく鑑賞の妨げとならない。
また、透過光は透過拡散面を２回透過するので、透過拡散面の１回あたりの拡散の程度が小さくても比較的広範囲に広がる拡散光を形成することができる。そのため、拡散過程での光量損失を低減するとともに、指向性の強い拡散光を容易に実現することができる。
また反射面がコーナーキューブ群から構成されるので、反射拡散面を配置する場合に比べて光量損失が低減でき光利用効率を向上できる。

ここで、コーナーキューブ群とは、コーナーキューブを隙間なく、若しくは微小な間隔を持って、多数並べて配置したものである。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の反射型投影スクリーンにおいて、波長λ_Ｂ＝４８５ｎｍ、λ_Ｇ＝５５０ｎｍ、λ_Ｒ＝６５０ｎｍの光を入射するとき、次式を満足する構成とする。
０．８≦（Ｒ_Ｂ／Ｉ_Ｂ）／（Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ）≦１．２５ ・・・（１）
０．８≦（Ｒ_Ｒ／Ｉ_Ｒ）／（Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ）≦１．２５ ・・・（２）
ここで、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の入射強度であり、Ｒ_Ｂ、Ｒ_Ｇ、Ｒ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の出射強度である。
この発明によれば、青、緑、赤の三原色を代表する波長として、λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒを選択し、それぞれの入射強度に対する出射強度の比（反射率）を、式（１）、（２）を満足するように設定するので、緑を代表する反射率に対して、青、赤を代表する反射率が１に近い範囲に設定される。したがって、投影光の青、緑、赤を代表する反射率のバランスが良好となるので、色再現性に優れた反射型投影スクリーンとすることができる。

式（１）、（２）は、任意の入射角に対して成立してもよいことは言うまでもないが、実使用に供される入射角の範囲で成立すればよい。例えば、透過拡散面の法線に対して４５°をなす範囲の入射角について成立すれば十分であり、場合によっては、３０°、あるいは２０°をなす範囲でもよい。

なお、より良好な色再現性を実現するためには、式（１）、（２）の範囲がより狭いことが好ましい。例えば、次式の範囲に設定することがより好ましい。
０．９≦（Ｒ_Ｂ／Ｉ_Ｂ）／（Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ）≦１．１５ ・・・（１ａ）
０．９≦（Ｒ_Ｒ／Ｉ_Ｒ）／（Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ）≦１．１５ ・・・（２ａ）

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の反射型投影スクリーンにおいて、波長λ_Ｂ＝４８５ｎｍ、λ_Ｇ＝５５０ｎｍ、λ_Ｒ＝６５０ｎｍの光を、前記透過拡散面に入射するとき、次式を満足する構成とする。
０．５≦Ｒ_Ｂ／Ｉ_Ｂ≦１ ・・・（３）
０．５≦Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ≦１ ・・・（４）
０．５≦Ｒ_Ｒ／Ｉ_Ｒ≦１ ・・・（５）
ここで、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の入射強度であり、Ｒ_Ｂ、Ｒ_Ｇ、Ｒ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の出射強度である。
この発明によれば、青、緑、赤を代表する波長として、λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒを選択し、それぞれの入射強度に対する出射強度が式（３）〜（５）を満足するようにするので、明るい像が得られる。

式（３）〜（５）は、任意の入射角に対して成立してもよいことは言うまでもないが、実使用に供される入射角の範囲で成立すればよい。例えば、透過拡散面の法線に対して４５°をなす範囲の入射角について成立すれば十分であり、場合によっては、３０°、あるいは２０°をなす範囲でもよい。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の反射型投影スクリーンにおいて、前記コーナーキューブ群がプリズム群で構成される。
この発明によれば、コーナーキューブの反射面を内部反射面とすることができるから、容易に反射面を形成することができる。また、使用条件によっては、全反射面として用いることができる。その場合、ミラーコートなどを施さなくても良好な反射率が得られる。そのため、光利用効率を向上できるとともに、安価かつ容易に製作できる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の反射型投影スクリーンにおいて、前記プリズム群の入射面が前記透過拡散面を兼ねる構成とする。
この発明によれば、プリズム群の入射面が透過拡散面を兼ねるので、部品点数を低減することができる。また、透過拡散面とプリズム群の内部反射面との間に光学面がないので光量損失を低減できる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜４に記載の反射型投影スクリーンにおいて、一方の面に前記透過拡散面が、他方の面に滑らかな平面または曲面が形成された光透過性の拡散素子を備え、該拡散素子の前記他方の面を前記光源側に向けて配置した構成とする。
この発明によれば、一方の面に透過拡散面を設け、他方の面に滑らかな平面または曲面を設けた光透過性の拡散素子を、他方の面を光源側に向けて配置するので、透過拡散面が光源側に露出しない構成とすることができる。そのため、透過拡散面に対して外部からゴミ、汚れなどが付着することを防止できる。
また、光源側に露出する滑らかな平面または曲面の側に、ゴミ、汚れなどが付着する場合でも、それを容易に拭き取って清掃することができる。したがって、透過拡散面を製作の容易な微細凹凸面として構成してもゴミ、汚れなどに強い構成とすることができる。

ここで、滑らかな平面または曲面は、汚れが付着しにくく、付着したとしても清掃が容易となる程度に滑らかであればよい。
また、より汚れにくくするためには、滑らかな平面または曲面に帯電防止コートを施すことが好ましい。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の反射型投影スクリーンにおいて、前記コーナーキューブ群が、１つのコーナーキューブまたは一体に形成された複数のコーナーキューブからなるコーナーキューブユニットを複数接合した構成とする。
この発明によれば、コーナーキューブ群が複数のコーナーキューブユニットを複数接合して構成されるので、製作容易な小さなサイズのコーナーキューブユニットを接合することで大きなスクリーンが容易に製作できる。
ここで、１つのコーナーキューブとは、コーナーキューブとして機能する３つの反射面が揃った部材を意味する。

この場合、組立、位置決めの便宜のためには、各コーナーキューブユニットには、接合部に互いに嵌合する凹凸形状が形成されることが好ましい。特に、コーナーキューブの外形同士が嵌合しあう分割形状とすることが好ましい。

請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の反射型投影スクリーンにおいて、前記コーナーキューブ群を構成するコーナーキューブが互いに隣接する稜線部に、遮光処理が施された構成とする。
この発明によれば、コーナーキューブが隣接する稜線部に、遮光処理が施されるので、稜線部での光の散乱が防止され、散乱光による画質の劣化を防止することができる。この遮光処理部分は長さとしては長いが、面積が小さいので光量損失は少ない。

請求項９に記載の発明では、請求項１〜８のいずれかに記載の反射型投影スクリーンにおいて、前記透過拡散面が凹凸面からなる場合に、該凹凸面のピッチが、前記コーナーキューブ群のコーナーキューブの頂点のピッチより小さい構成とする。
この発明によれば、透過拡散面の凹凸面のピッチがコーナーキューブの頂点のピッチより小さいので、１つのコーナーキューブに対して複数の凹凸面が位置する。そのため解像度の劣化が抑制されるので、高画質の反射型投影スクリーンとすることができる。
なお、より高解像度を得るためには、透過拡散面の凹凸面のピッチはコーナーキューブの頂点のピッチの１／３より小さいことが好ましい。

本発明の反射型投影スクリーンによれば、コーナーキューブ群と透過拡散面という比較的簡素な構成を有し、コーナーキューブ群の再帰性反射により光源の方向と異なる方向から入射する外光の影響を除去できるとともに、透過拡散面を透過した拡散光がコーナーキューブ群により略同じ位置に反射されて光源側に出射されるので光利用効率を向上することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンについて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンを用いたプロジェクターシステムの概略構成について説明するための側面視の模式説明図である。図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンの構成を説明するための部分拡大図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るコーナーキューブ群の概略構成を説明するための、平面視模式説明図およびそのＡ−Ａ断面図である。ただし、図２（ａ）では、後述するリフレクタ型のコーナーキューブ群の平面配置の説明にも兼用するため、すべての稜線を実線で示している。また、図中の黒丸は、紙面奥側に陥没する凹部の頂点を示す。

本実施形態の反射スクリーン１（反射型投影スクリーン）は、図１（ａ）に示すように、例えば、適宜の映像を投影器４（光源）により投影光５として投影したときの像をスクリーン反射光６として光源側に反射し、鑑賞者７がその像を鑑賞できるようにしたフロントプロジェクターシステムなどの映写用スクリーンとして好適に用いることができるものである。
反射スクリーン１の概略構成は、拡散板２（拡散素子）、コーナーキューブアレイ３（コーナーキューブ群）からなり、それらの間隔を一定に保持した状態で、光源側（図示右側）からこの順に配置されている。

拡散板２は、図１（ｂ）に示すように、光源側に、入射光を拡散しつつ透過させる透過拡散面２ａが形成され、コーナーキューブアレイ３に面する光源と反対側に、透過光を出射する透過面２ｂが形成された平面視略矩形状の板部材である。拡散板２の形状は、平板であってもよいし、鑑賞しやすいようにわずかに湾曲されていてもよい。
拡散板２の材質としては、例えば、合成樹脂、ガラス板などが採用できる。
透過拡散面２ａは、光透過性を有し、透過光が拡散されればどのように形成してもよいが、例えば、マットレリーフ加工などにより表面に微細な凹凸を形成するなどして製作することができる。
また、薄層シート状に形成した透過拡散シートを透明平板上に貼り付けて形成してもよい。
また、基板材料と屈折率の異なる光透過性の微小粉体などを表面に設けたり、板厚内に分散させたりしてもよい。後者の場合、厳密には透過拡散面は形成されないが、拡散板２の板厚が薄い場合には、近似的に板厚中央に透過拡散面が形成されたものと見なすことができる。
透過面２ｂは、光利用効率を向上するためには透過率が高いことが好ましく、必要に応じて反射防止コートを施してもよい。

コーナーキューブアレイ３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、３枚の反射面３ｂが互いに直交し、底面が正三角形をなす三角錐部３Ａの底面側に平板部３Ｂが設けられた複数のコーナーキューブプリズム３０が、各三角錐部３Ａの底面の稜線である隣接稜線部３ｄ同士が互いに隣接するように配置された板状部材である。平面視の大きさは、拡散板２と略同じ大きさを有する。
平板部３Ｂの拡散板２側には、拡散板２の透過面２ｂと略平行に配置された入射面３ａが形成されている。

このような配置とするため、隣接する各コーナーキューブプリズム３０の頂点３ｃの最短距離をピッチＬ_Ｃと表わすと、隣接稜線部３ｄの長さをＬ_Ｔとして、次式のように表される。
Ｌ_Ｃ＝２・Ｌ_Ｔ／√３ ・・・（６）
ピッチＬ_Ｃは、三角錐部３Ａの底面の内接円径となっており、コーナーキューブプリズム３０の実質的な大きさの代表値となっている。
Ｌ_Ｃの大きさは、必要な解像度に応じて設定することができる。例えば、反射スクリーン１上で、幅Ｗの黒ラインと幅Ｗの白ラインが交替するパターンを解像する解像度を設定するには、次式を満足することが必要である。
Ｌ_Ｃ＜Ｗ ・・・（７）
また、式（７）を満足しても、拡散板２の拡散領域の範囲が大きく、コーナーキューブプリズム３０の大きさを超えた範囲で拡散されると解像度が低下してしまう。そのため、拡散板２の凹凸のピッチをＬ_ｄとして、次式を満足することが好ましい。
Ｌ_Ｃ＞Ｌ_ｄ ・・・（８）
解像力を向上するには、Ｌ_ｄはさらに小さいことが好ましく、次式を満足することがより好ましい。
Ｌ_ｃ＞２・Ｌ_ｄ ・・・（８ａ）

このようなコーナーキューブアレイ３は、例えば、金属を３方向から切削加工して三角錐状の金型を形成し、屈折率が１より大きい透明な合成樹脂材料を成形加工して、金型形状を転写することにより製造することができる。
また、透明基板をフォトリソグラフィプロセスによりエッチングして製造することもできる。
コーナーキューブアレイ３を製造する際、コーナーキューブアレイ３をいくつかに分割したコーナーキューブユニットを製作し、それらを境界で接合するようしてもよい。このようにすれば、大型のコーナーキューブアレイ３を製造することが容易となる。また、例えば金型を製造する場合には、金型の製造が容易となり、精度よい金型を製造できるという利点がある。

図３を参照して、このようなコーナーキューブユニットの一例について説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るコーナーキューブユニットの一例について説明するための平面視模式説明図である。
コーナーキューブユニット３１は、コーナーキューブプリズム３０の３２個分を一体成形し、外形がすべて隣接稜線部３ｄを通るように接合面が形成されたものである。
そして、外形には、凹嵌合部３１Ａ、凸嵌合部３１Ｂ、凹凸嵌合部３１Ｃ、凸凹嵌合部３１Ｄなどの凹凸形状が形成され、凹嵌合部３１Ａと凸嵌合部３１Ｂ、凹凸嵌合部３１Ｃと凸凹嵌合部３１Ｄというように、隣接するコーナーキューブユニット３１同士を平面内で嵌合させることで位置決めされるようになっている。
このような凹凸形状を有する外形を形成することにより、コーナーキューブユニット３１を接合する際、組立や位置決めが容易となり、大きな反射スクリーン１であっても容易に製作できるという利点がある。

なお、コーナーキューブユニット３１の外形、大きさは、一例であって、必要に応じて変形することができる。
また、コーナーキューブアレイ３のすべてを同形状のコーナーキューブユニット３１で構成してもよいし、異形状のものを組み合わせてもよい。
また、必要であれば、単一のコーナーキューブプリズム３０をコーナーキューブユニットとしてもよい。

反射スクリーン１は、色再現性を良好に保つために、拡散板２、コーナーキューブアレイ３の透過特性、反射特性の波長依存性を適宜設定して、式（１）、（２）を満足する構成とすることが好ましい。例えば、透過面２ｂや反射面３ｂに多層膜コートを施すことにより、透過率、反射率の波長特性を制御することができる。
そうすれば、反射スクリーン１において、緑を代表する波長λ_Ｇの反射率に対して、青、赤をそれぞれ代表する波長λ_Ｂ、λ_Ｒの反射率が略等しい値に設定されるとともに、それらのバランスがとれた反射特性が得られる。そのため、色再現性が良好となる。
より良好な色再現性を得るためには、式（１ａ）、（２ａ）を満足することがより好ましい。

また、投影光５の明るい像を鑑賞するためには、青、緑、赤のそれぞれの反射率が高いことが好ましく、例えば、拡散板２、コーナーキューブアレイ３の透過特性、反射特性の波長依存性を適宜設定して、式（３）、（４）、（５）を満足することが好ましい。例えば、透過面２ｂや反射面３ｂに多層膜コートを施すことにより、透過率、反射率の波長特性を制御することができる。

次に、本実施形態の反射スクリーン１の作用について説明する。
図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンの作用について説明するための模式説明図である。図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンの指向性について説明するための模式説明図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の反射光の光強度分布を説明するための模式グラフである。グラフの横軸は反射角度、縦軸は光強度である。

図４（ａ）に示すように、１本の光線で表した投影光５が、透過拡散面２ａ上の点Ｐに入射角θで入射するものとする。
投影光５は、透過拡散面２ａに入射すると、透過拡散面２ａに反射防止コートが施されていない場合は、反射光５ｂとして一部が拡散されつつ反射される。
それ以外の光は、透過拡散面２ａを透過して、光軸に対して例えば角度φ_１、φ_２の範囲で拡散する拡散光５０としてコーナーキューブアレイ３に入射する。
コーナーキューブアレイ３の反射面３ｂ…は、互いに直交しているため、拡散光５０は、再帰性反射される。すなわち、入射角によらず、入射方向に対して１８０°方向に反射され、略拡散された位置に戻る。厳密には平面視で点Ｐからわずかにずれた位置に戻るが、コーナーキューブプリズム３０の大きさを代表するピッチＬ_Ｃを十分小さく設定しているので、このずれ量は無視することができる。
したがって、図４（ａ）に示すように、近似的に点Ｐに戻るとしてもよい。すなわち、拡散光５０は、入射角が（θ＋φ_１）〜（θ−φ_２）の範囲で点Ｐに再入射する。そして、それぞれの光線が再度透過拡散面２ａの拡散作用を受け、（θ＋φ_１）〜（θ−φ_２）よりやや広い角度範囲（θ＋θ_２）〜（θ−θ_１）の間のスクリーン反射光６ｃとして光源側（図示右側）に進む。
このように、本実施形態では、透過拡散面２ａの透過光をコーナーキューブアレイ３で反射して透過拡散面２ａから出射するので、光量損失が少なく光利用効率に優れる反射型投影スクリーンとなっている。

ここで、角度範囲（θ＋θ_２）〜（θ−θ_１）は、光強度分布のピーク値Ｉ_ｍａｘに対して０．２％以上、および光強度分布の平均値Ｉ_ａｖｅの０．４％以上、のいずれかを満足する角度範囲として定義するものとする。

スクリーン反射光６の光強度分布を模式的に示すと、図４（ｂ）のように、角度θ方向に指向性を有する光強度分布が得られる。
この光強度分布の一例を、図４（ｃ）に曲線５００として示した。破線で示す曲線５０１は、比較のため、出射角が角度θ方向である一般的な拡散反射面の光強度分布を示したものである。
曲線５００は、θでピーク値Ｉ_ｍａｘをとり、角度範囲（θ＋θ_２）〜（θ−θ_１）の間で比較的平坦な光強度分布を有し、その外側で急峻に強度が低下する指向性の強い光強度分布となっている。角度が（θ＋θ_２）、（θ−θ_１）となる閾値Ｉ_ｔｈは、Ｉ_ｔｈ≧Ｉ_ｍａｘ＊０．０２、およびＩ_ｔｈ≧Ｉ_ａｖｅ＊０．０４、のいずれかを満足する値である。ここで、Ｉ_ａｖｅは光強度の平均値を表す。
このような指向性の強さは、角度θ_１、θ_２の大きさで表され、透過拡散面２ａの拡散の度合を設定することにより可変することができる。例えば、０°＜θ_１≦３０°、０°＜θ_２≦３０°とすることができる。例えば、θ_１、θ_２の値を２０°、１０°などのように可変することにより指向性の度合が調整される。
本実施形態では、スクリーン反射光６として、大部分が透過拡散面２ａを２回通過する光を用いているので、透過拡散面２ａの拡散の度合を一般の拡散板に比べて半分にすることができる。したがって、それだけ拡散板２の透明度を向上できるから、拡散板２による光量損失を大幅に低減できる。
その結果、投影光５とスクリーン反射光６との間に、式（１）〜（５）を満足させることが容易となり、色再現性、明るさに優れたものとすることができる。

また、光利用効率を向上するために設けているコーナーキューブアレイ３は、例えば液晶反射層などを設ける場合に比べて簡素に構成できる。
本実施形態では、コーナーキューブアレイ３をコーナーキューブプリズム３０により構成するので、反射面３ｂを内部反射面として構成することができ、使用条件によっては、全反射面として使用することが可能となる。そのため反射コートなどを簡素化したり、省略したりすることができるという利点がある。

次に、本実施形態の第１、第２および第３変形例について説明する。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態の第１、第２、第３変形例の反射型投影スクリーンについて説明するための模式的な部分断面図である。

本実施形態の第１変形例のコーナーキューブアレイ１０は、図５（ａ）に示すように、上記実施形態の拡散板２を省略し、コーナーキューブアレイ３の入射面３ａに代えて、透過拡散面１０ａを設けることにより、コーナーキューブ群と透過拡散面とを一体化して一部材で反射型投影スクリーンを構成したものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。

透過拡散面１０ａは、コーナーキューブアレイ３の入射面３ａに形成できる面であれば、どのように形成してもよく、透過拡散面２ａと同様な構成を採用できる。例えば、凹凸ピッチがＬ_ｄのマットレリーフ加工などにより形成することができる。
この場合でも、コーナーキューブユニット３１において、入射面３ａに代えて、透過拡散面１０ａを形成しておくことにより、複数のコーナーキューブユニット３１を接合し、接合後、１部材として機能するコーナーキューブアレイ１０を構成できることは言うまでもない。

このような構成によれば、１部材で反射型投影スクリーンを構成できるので、簡素かつ安価な反射型投影スクリーンとすることができる。
この場合、光学面の数が透過拡散面１０ａと反射面３ｂだけで構成されるので、光量損失が格段に少ない構成となる利点がある。

本実施形態の第２変形例のコーナーキューブアレイ１１は、図５（ｂ）に示すように、上記実施形態の拡散板２に代えて、拡散板８（拡散素子）を備えるものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。

拡散板８は、光源側（図示右側）から順に、滑らかな平面または曲面からなる透過面８ｂ、透過拡散面２ａを備える平板または湾曲板である。
透過面８ｂの滑らかさは、表面にゴミや汚れなどが付着しにくく、付着した場合には表面を拭くなどして容易に清掃できる程度に滑らかであればよい。

このような構成によれば、透過拡散面２ａがコーナーキューブアレイ３側に向けられ、外部に露出しないので、ゴミや汚れが付着したり、傷ついたりする恐れがなくなる。したがって、スクリーン反射光６の解像度や画質に影響する透過拡散面２ａの欠陥が発生しないので、経時的に高画質を維持しやすいという利点がある。
また、表面に露出する透過面８ｂは、滑らかな平面または曲面からなるので、ゴミや汚れが付着した場合には、例えば拭き取るなどして容易に清掃でき、メンテナンスが容易となるという利点がある。
また、透過面８ｂに帯電防止コートを施せば、ゴミの付着を抑制することができるのでより好ましい。さらに、反射防止コートを施せば光量損失の点でも有利となる。
また、表面が滑らかな平面または曲面からなるため、傷の発生を予防するために、表面に強化処理を施したり、保護膜コートしたり、保護シートを貼り付けたりすることも容易となる。

本実施形態の第３変形例のコーナーキューブアレイ１２は、図５（ｃ）に示すように、第２変形例のコーナーキューブアレイ３に代えて、リフレクタ型コーナーキューブアレイ９（コーナーキューブ群）を備えるものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。

リフレクタ型コーナーキューブアレイ９は、互いに直交し、頂点９ｃで交わる表面反射面である３つの反射面９ｂを単位としてリフレクタ型コーナーキューブ９０を構成し、隣接稜線部９ｄ同士を接合させたものである。その平面配置は、図２（ａ）に示すような平面配置としたものである。
リフレクタ型コーナーキューブアレイ９は、コーナーキューブアレイ３と凹凸関係が逆となるが、略同様の製造方法により製造できる。ただし、光透過性の材質を用いる場合には、反射面９ｂに反射コートを施す必要がある。材質として、光透過性が低く反射鏡面が形成できる材質、例えば、金属やシリコンウエハなどを採用すれば、鏡面加工するのみで反射コートを施さずに反射面９ｂを形成することも可能である。

本変形例は、拡散板８の作用により第２変形例と同様の作用効果を有するとともに、透過拡散面２ａを拡散板８に設けることにより、コーナーキューブ群として、リフレクタ型のコーナーキューブを用いることができる例となっている。
リフレクタ型コーナーキューブアレイ９は、材質として透明性が必要とされないので、材質の選択自由度が高くなるという利点がある。

次に、本実施形態の第４、第５、および第６変形例について説明する。
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態の第４変形例の反射型投影スクリーンについて説明するための平面視模式説明図およびそのＢ−Ｂ断面図である。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の第５および第６変形例の反射型投影スクリーンについて説明するための図６（ａ）のＢ−Ｂ線に対応する断面図である。

本実施形態の第４変形例は、上記実施形態のコーナーキューブアレイ３の隣接稜線部３ｄに遮光層３ｅを設けたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
遮光層３ｅは、図６（ｂ）に示すように、例えばコーナーキューブアレイ３の裏面側から、隣接稜線部３ｄの近傍の範囲に、例えば光吸収塗料の塗布などによる遮光処理を行って形成する。

このような構成によれば、隣接稜線部３ｄに入射した光を吸収するので、隣接稜線部３ｄにおける乱反射を抑制することができる。そのため、隣接稜線部３ｄにおける乱反射光によるスクリーン反射光６のコントラストの低下を抑制することができる。
一般に、隣接稜線部３ｄは、製造誤差の影響を受けやすいが、このように遮光層３ｅを設けることで、隣接稜線部３ｄの製造誤差の許容幅を広げることができるので、製造効率や歩留まりなどを向上することができるという利点がある。

本実施形態の第５変形例は、図７（ａ）に示すように、隣接稜線部３ｄに代えて、入射面３ａと略平行な平面部３ｆを形成し、平面部３ｆの裏面側に遮光層３ｅを形成したものである。
この構成によれば、製造難度が高い隣接稜線部３ｄに代えて平面部３ｆを設けるため、製造が容易となり、遮光層３ｅを設けることで、平面部３ｆでの反射、散乱を防止することができる。また、平面部３ｆを設けることにより遮光層３ｅも容易に形成できるという利点がある。

本実施形態の第６変形例は、図７（ｂ）に示すように、第４変形例のコーナーキューブアレイ３において、遮光層３ｅを隣接稜線部３ｄの上面側に位置する入射面３ａ上に設けたものである。
この構成によれば、遮光層３ｅにより入射光が遮光され、隣接稜線部３ｄに到達しないので、隣接稜線部３ｄでの散乱を防止することができる。
また、平面またはわずかに湾曲された入射面３ａ上に遮光層３ｅを設けるので、遮光層３ｅを容易に形成することができ、コーナーキューブアレイ３の製造効率を向上することができるという利点がある。

なお、上記の実施形態および変形例の説明では、コーナーキューブ群として、主としてプリズム群からなる場合の例で説明したが、可能であればこれらを適宜リフレクタ型コーナーキューブアレイに置き換えて構成してもよいことは言うまでもない。

また、上記の説明では、式（１）〜（５）、（１ａ）、（２ａ）などにおいて、光の三原色を代表する波長として、波長λ_Ｂ＝４８５ｎｍ、λ_Ｇ＝５５０ｎｍ、λ_Ｒ＝６５０ｎｍを用いる例で説明したが、これらは一例であって、これらに近い値であれば、同様の作用効果を有するので、これらに代えて、他の代表値を採用することもできる。
例えば、波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒとして、上記の値に代えて、フラウンホーファーラインのＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｅ線（５４６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）を採用できる。
また、光源に三色（青、緑、赤）のＬＥＤ光源などを用いる場合には、それらＬＥＤ光源の各発光波長を採用することもできる。
また、光源としてダイクロイックプリズムやカラーフィルタなどでＲＧＢに色分解された構成を用いる場合には、これらによるＲＧＢの色分解光自体の波長を用いてもよい。

また、上記の説明では、コーナーキューブ群の例として、各コーナーキューブが互いに隣接する稜線が正三角形をなす場合の例で説明したが、他の例として、互いに隣接する稜線が平面視正六角形をなす構成を用いてもよい。
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンに用いることができる他のコーナーキューブ群の反射面の構成を説明するための平面視模式説明図および斜視模式説明図である。図８（ａ）において、頂点の黒丸は、紙面奥側に陥没する頂点を示し、白丸は紙面手前側に突出する頂点を示す。また、破線はこれら頂点の中間位置に位置するとともに、同一平面上にある他の頂点を結ぶ仮想線を示す。

コーナーキューブアレイ４０（コーナーキューブ群）は、互いに直交し、頂点３ｃで交わる正方形の反射面４０ｂからなるコーナーキューブが、隣接稜線部４０ｄで互いに接合されたものである。この場合、ピッチＬ_Ｃは、上記と同様に、各コーナーキューブの頂点３ｃを結ぶ最短距離として定義できる。
コーナーキューブアレイ４０は、プリズムとして製作してもよいし、リフレクターとして製作してもよい。
例えば、プリズムとして製作する場合には、図示白丸の頂点の上方に同材質の平板部を形成し、入射面とすることで板状のコーナーキューブアレイ４０を形成できる。

また、上記の説明では、拡散素子として板部材の例で説明したが、滑らかな平面または曲面と、透過拡散面とを備えていれば、板部材に限定されるものではない。例えば、フィルム、シート部材などの板部材以外の形態も採用することができる。

本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンを用いたプロジェクターシステムの概略構成について説明するための側面視の模式説明図およびその部分断面拡大図である。 本発明の実施形態に係るコーナーキューブ群の概略構成を説明するための、平面視模式説明図およびそのＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係るコーナーキューブユニットの一例について説明するための平面視模式説明図である。 本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンの作用、指向性について説明するための模式説明図、およびその反射光の光強度分布を説明するための模式グラフである。 本発明の実施形態の第１、第２、第３変形例の反射型投影スクリーンについて説明するための模式的な部分断面図である。 本発明の実施形態の第４変形例の反射型投影スクリーンについて説明するための平面視模式説明図およびそのＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態の第５および第６変形例の反射型投影スクリーンについて説明するための図６（ａ）のＢ−Ｂ線に対応する断面図である。 本発明の実施形態に係る反射型投影スクリーンに用いることができる他のコーナーキューブ群の反射面の構成を説明するための平面視模式説明図および斜視模式説明図である。

符号の説明

１、１１ 反射スクリーン（反射型投影スクリーン）
２、８ 拡散板（拡散素子）
２ａ 透過拡散面
２ｂ、８ｂ 透過面
３、１０、４０ コーナーキューブアレイ（コーナーキューブ群）
３Ａ 三角錐部
３ａ 入射面
３ｂ、９ｂ、４０ｂ 反射面
３ｃ 頂点
３ｄ 隣接稜線部（隣接する稜線部）
３ｅ 遮光層
３ｆ 平面部
４ 投影器（光源）
５ 投影光
６ スクリーン反射光
９ リフレクタ型コーナーキューブアレイ（コーナーキューブ群）
３０ コーナーキューブプリズム
３１ コーナーキューブユニット
５０ 拡散光（透過光）

Claims (9)

1. 光源からの投影光を反射する反射型投影スクリーンであって、
   少なくとも透過光を拡散光とする透過拡散面と、
   前記光源側から見て前記透過拡散面の裏面側に配置され、前記透過拡散面を透過する前記投影光を前記透過拡散面に向けて反射するコーナーキューブ群とを備えたことを特徴とする反射型投影スクリーン。
2. 波長λ_Ｂ＝４８５ｎｍ、λ_Ｇ＝５５０ｎｍ、λ_Ｒ＝６５０ｎｍの光を入射するとき、次式を満足することを特徴とする請求項１に記載の反射型投影スクリーン。
   ０．８≦（Ｒ_Ｂ／Ｉ_Ｂ）／（Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ）≦１．２５ ・・・（１）
   ０．８≦（Ｒ_Ｒ／Ｉ_Ｒ）／（Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ）≦１．２５ ・・・（２）
   ここで、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の入射強度であり、Ｒ_Ｂ、Ｒ_Ｇ、Ｒ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の出射強度である。
3. 波長λ_Ｂ＝４８５ｎｍ、λ_Ｇ＝５５０ｎｍ、λ_Ｒ＝６５０ｎｍの光を、前記透過拡散面に入射するとき、次式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の反射型投影スクリーン。
   ０．５≦Ｒ_Ｂ／Ｉ_Ｂ≦１ ・・・（３）
   ０．５≦Ｒ_Ｇ／Ｉ_Ｇ≦１ ・・・（４）
   ０．５≦Ｒ_Ｒ／Ｉ_Ｒ≦１ ・・・（５）
   ここで、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の入射強度であり、Ｒ_Ｂ、Ｒ_Ｇ、Ｒ_Ｒは、それぞれ波長λ_Ｂ、λ_Ｇ、λ_Ｒの光の出射強度である。
4. 前記コーナーキューブ群がプリズム群で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射型投影スクリーン。
5. 前記プリズム群の入射面が前記透過拡散面を兼ねることを特徴とする請求項４に記載の反射型投影スクリーン。
6. 一方の面に前記透過拡散面が、他方の面に滑らかな平面または曲面が形成された光透過性の拡散素子を備え、
   該拡散素子の前記他方の面を前記光源側に向けて配置したことを特徴とする請求項１〜４に記載の反射型投影スクリーン。
7. 前記コーナーキューブ群が、１つのコーナーキューブまたは一体に形成された複数のコーナーキューブからなるコーナーキューブユニットを複数接合した構成からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の反射型投影スクリーン。
8. 前記コーナーキューブ群を構成するコーナーキューブが互いに隣接する稜線部に、遮光処理が施されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の反射型投影スクリーン。
9. 前記透過拡散面が凹凸面からなる場合に、該凹凸面のピッチが、前記コーナーキューブ群のコーナーキューブの頂点のピッチより小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の反射型投影スクリーン。

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