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WO2022154060A1 - 透過型スクリーン - Google Patents

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Publication number
WO2022154060A1
WO2022154060A1 PCT/JP2022/001003 JP2022001003W WO2022154060A1 WO 2022154060 A1 WO2022154060 A1 WO 2022154060A1 JP 2022001003 W JP2022001003 W JP 2022001003W WO 2022154060 A1 WO2022154060 A1 WO 2022154060A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plane
transmissive screen
layer
axis
parallel
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/001003
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
朋宏 高橋
基弘 藤井
敦 長澤
Original Assignee
株式会社クラレ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クラレ filed Critical 株式会社クラレ
Priority to JP2022575633A priority Critical patent/JPWO2022154060A1/ja
Publication of WO2022154060A1 publication Critical patent/WO2022154060A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/62—Translucent screens
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present invention relates to a transmissive screen, and particularly to a micromirror array that diffuses light.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a transmissive screen.
  • the transmissive screen of Patent Document 1 includes a reflective layer made of a curved surface having periodic irregularities.
  • the transmissive screen of Patent Document 2 includes a light scattering portion having a trapezoidal cross section.
  • FIG. 1B of Patent Document 3 discloses a microlens array for enlarging the exit pupil.
  • the microlens array has an asymmetric structure.
  • the present invention provides a transmissive screen that anisotropically diffuses light with an embedded micromirror array.
  • a transmissive screen in which a micromirror array is embedded the transmissive screen includes a first layer on the back side and a second layer on the front side, and the first layer is the transmissive.
  • An array of lens bodies with the curved surface of the lens facing the front side of the mold screen is provided, and the lens body has a high diffusion surface composed of the lens curved surface and a low diffusion surface having a smaller curvature than the lens curved surface back to back.
  • the micromirror array is formed by forming a reflective film that has an asymmetric structure and at least on the highly diffused surface that transmits a part of the incident light and reflects a part of the incident light.
  • the layer includes an inverted array that covers the array of the lens body toward the back side of the transmissive screen, and the image light obliquely projected from the back side of the transmissive screen is the first layer.
  • a transmissive screen that is refracted at an interface on the back surface side, further reflected at the high diffusion surface, further refracted at an interface on the front surface side of the second layer, and emitted toward the front surface side of the transmissive screen.
  • the sag amount Z (Y) of the high diffusion surface in the cross section parallel to the yz plane is represented by the same curve and a mathematical formula.
  • Formula Iy Formula IIy: C: Lens curvature of the high diffusion surface in a plane parallel to the yz plane K: Conic constant Y: y coordinates reset for the high diffusion plane in a plane parallel to the yz plane [3]
  • the lens bodies are arranged parallel to the y-axis, and in the group of the lens bodies arranged in the y-axis direction, the sag amount Z (X) in the cross section parallel to the xx plane is the same.
  • the transmissive screen of [2] represented by a curve and also represented by the formula Ix or the formula IIx.
  • Formula Ix Formula IIx: B: Lens curvature of the high diffusion plane in a plane parallel to the xz plane J: Conic constant X: x coordinates reset for the high diffusion plane in a plane parallel to the xz plane [4]
  • the lens bodies are arranged parallel to the x-axis.
  • the curve appearing by cutting the high diffusion surface at a plane parallel to the yz plane is oblique to the extending surface of the transmissive screen.
  • ⁇ is 0 °.
  • the transmissive screen according to any one of [1] to [3], wherein ⁇ satisfies the formula III when the temperature is 40 ° or more and less than 40 °, and ⁇ satisfies the formula IV when ⁇ is 40 ° or more and less than 90 °.
  • Formula III Formula IV: In the ⁇ : yz plane, the angle formed by the image light Im traveling in the first layer with respect to the z-axis ⁇ : In the yz plane, the slope at an arbitrary height of the high diffusion surface 33 [5]
  • a Cartesian coordinate system consisting of an xy plane parallel to the extending surface of the transmissive screen and a z-axis orthogonal to the xy plane is set, the lens bodies are arranged parallel to the x-axis.
  • a transmissive screen according to any one of [1] to [4], wherein a flat surface parallel to the xy plane is formed between the lens bodies adjacent to each other in the y-axis direction.
  • the curves appearing by cutting the high diffusion surface in a cross section parallel to the xz plane are the same, and the high diffusion surface is the z axis.
  • the first layer is composed of an array of the lens bodies which are convex lens bodies and is more transparent than the reflective film
  • the second layer is composed of an array of concave lens bodies covering the convex lens body and is composed of an array of concave lens bodies.
  • a vehicle or structure comprising a window having the transmissive screen according to any one of [1] to [13] and a projector for projecting the image light onto the window.
  • the present invention provides a transmissive screen that anisotropically diffuses light with an embedded micromirror array.
  • Example W1 Perspective view of a convex lens body
  • Example W1 Iso-illuminance graph
  • Example W2 Iso-illuminance graph
  • Example R1 Perspective view of a convex lens body
  • Example R1 Iso-illuminance graph
  • Example W5 Iso-illuminance graph
  • Example W8 Perspective view of a convex lens body
  • Example W9 Perspective view of a convex lens body
  • Example W9 Iso-illuminance graph
  • FIG. 1 shows a right side view of the screen 25.
  • the screen 25 is a transmissive screen.
  • the screen 25 is a transparent optical element for displaying an image.
  • a scattering layer 30 made of a micromirror array is embedded in the screen 25. The scattering layer 30 is inserted between the two transparent materials.
  • an orthogonal coordinate system is set in which the front-rear axis of the screen 25 is the z-axis, the up-down axis is the y-axis, and the left-right axis is the x-axis.
  • the combination of a circle and a cross indicates that it goes from the front to the back of the paper.
  • the combination of circles and dots indicates that the paper goes from the back to the front.
  • the xy plane is parallel to the extending plane of the screen 25.
  • the z-axis is orthogonal to the extending surface of the screen 25.
  • the image light source 29 projects an image from the back surface of the screen 25.
  • the video light source 29 is a projector.
  • the image light Im is projected obliquely from the back side of the screen 25.
  • the image light Im is scattered forward in the scattering layer 30.
  • a part of the image light Im is emitted as scattered light Sc from the front side of the screen 25 toward the observer Ob located in the + z direction.
  • the + z direction of each member is defined as the “front side” and the ⁇ z direction is defined as the “back side”.
  • the scattering layer 30 also presents the projected image light Im on the back side.
  • the screen 25 is a screen having dual functions of transmissive type and reflective type.
  • FIG. 2 shows a cross section of the screen 25 cut in a plane parallel to the yz plane.
  • the micromirror array of the scattering layer 30 is a convex mirror array.
  • the cross section shows an array of convex lens bodies 31 included in the screen 25.
  • the convex lens body 31 is a one-sided convex lens that is convex toward the front side of the screen 25.
  • the convex lens body 31 is a so-called microlens.
  • the cross section includes the central axis 34 of the convex lens body 31.
  • the convex lens body 31 has an asymmetric structure in which the high diffusion surface 33 and the low diffusion surface 36 are back to back.
  • the high diffusion surface 33 is composed of a convex lens curved surface that is biased toward the side where the image light Im comes, and on the + y side in the drawing.
  • the low diffusion surface 36 is composed of a curved surface having a smaller curvature than the convex lens curved surface of the high diffusion surface 33.
  • the convex lens curved surface is the curved surface of a spherical lens or an aspherical lens.
  • the low diffusion surface 36 is a flat surface parallel to the xz plane.
  • the curve of the cross section obtained by cutting the convex lens curved surface of the high diffusion surface 33 in parallel with the yz plane has the axis of symmetry 35.
  • the focal point of the curve is on the axis of symmetry 35.
  • the convex lens curved surface itself may be a curved surface that does not have a focal point, that is, a three-dimensional focal point or a focused line.
  • the convex lens body 31 is not a lens having a three-dimensional focal point or focused line.
  • the axis of symmetry 35 is included in the cross section shown in FIG. The axis of symmetry 35 does not coincide with the central axis 34 of the convex lens body 31.
  • the array of the convex lens body 31 shown in FIG. 2 is formed by a known method.
  • a coating film of a curable composition is formed on the base material 32, and then the coating film is shaped by a mold.
  • injection molding or other molding method is used to generate an array of convex lens bodies 31 integrated with the base material 32.
  • the screen 25 includes a reflective film Rf formed on the high diffusion surface 33.
  • the reflective film Rf is hatched. Hatching is omitted for each element except the reflective film Rf.
  • a convex mirror array is formed by attaching the reflective film Rf to the array of the convex lens body 31.
  • the reflective film Rf is also provided on a portion other than the high diffusion surface 33 on the array of the convex lens body 31.
  • the reflective film Rf makes the reflectance of the high diffusion surface 33 higher than the reflectance of the low diffusion surface 36.
  • the reflective film Rf is provided only on the high diffusion surface 33. In such an embodiment, no reflective film is formed on the low diffusion surface 36.
  • the transparency of the screen has a predetermined haze value measured in accordance with JIS K7136: 2000.
  • the haze value is preferably more than 0% and less than 40%.
  • the haze value is preferably any of 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10% and 5%.
  • the product of R and ⁇ is 10 or more and 25 or less. In one embodiment, the product of R and ⁇ is one of 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 and 24.
  • the reflective film Rf is made of a metal oxide film or a metal film.
  • the metal oxide film is a single layer or a multilayer.
  • the metal oxide film does not easily absorb the image light Im.
  • the reflective film Rf made of a metal oxide film suppresses a decrease in the brightness of the image on the screen 25.
  • the metal film is silver, aluminum, or the like.
  • the metal oxide film or metal film can be formed by vacuum deposition, sputtering and other known techniques.
  • the screen 25 includes a first layer 37 on the back side thereof and a second layer 38 on the front side thereof.
  • the first layer 37 is composed of a base material 32 and an array of convex lens bodies 31 provided on the front side thereof.
  • the base material 32 and the array of the convex lens body 31 are separate bodies.
  • the base material 32 and the array of the convex lens body 31 are integral structural materials.
  • the array of convex lens bodies 31 is a convex mirror array formed on the front surface of the base material 32.
  • the convex lens body 31 and the base material 32 are more transparent than the reflective film Rf.
  • the first layer 37 on the back surface side is more transparent than the reflective film Rf.
  • the second layer 38 is composed of an array of concave lens bodies 39.
  • the concave lens body 39 covers the convex lens body 31.
  • the reflective film Rf is sandwiched between the convex lens body 31 and the concave lens body 39.
  • the concave lens body 39 is more transparent than the reflective film Rf.
  • the second layer 38 is more transparent than the reflective film Rf.
  • the ambient light Ab is incident on the front surface and the back surface of the screen 25. In the figure, it is incident on the back surface. The observer Ob visually recognizes the scenery on the other side of the screen 25.
  • the refractive index of the first layer 37 is equal to the refractive index of the second layer 38.
  • the refractive index of the convex lens body 31 is equal to the refractive index of the substrate 32.
  • the boundary between the first layer 37 and the reflective film Rf, or the second layer 38 and the reflective film Rf It suppresses the occurrence of refraction or reflection of ambient light Ab at the boundary, which reduces the visibility of the background.
  • the first layer 37 is transparent. Since the first layer 37 and the second layer 38 are transparent and the reflective film Rf is translucent, the observer Ob can visually recognize the landscape and the image on the other side of the screen 25 at the same time.
  • the material of the first layer 37 is an organic material or an inorganic material.
  • the organic material is any of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a photocurable resin and other resins.
  • the inorganic material is glass.
  • the first layer 37 reflects, absorbs, or scatters visible light.
  • the first layer 37 improves the contrast of the projected image by weakening the ambient light Ab that passes through the screen 25 and heads toward the observer Ob.
  • the material of the first layer 37 contains a colorant.
  • the colorant is either a dye or a pigment.
  • the first layer 37 is formed by laminating a metal thin film on a transparent material.
  • the second layer 38 is transparent.
  • the transmittance of the second layer may be lowered by increasing any of the reflection, absorption or scattering of the light in the second layer.
  • the transmittance of the second layer may be increased by reducing any of the reflection, absorption or scattering of the light in the second layer.
  • the transmittance of the second layer may be decreased by increasing any of the reflection, absorption or scattering of light in the second layer.
  • the transmittance of the second layer may be increased by reducing any of the reflection, absorption or scattering of light in the second layer.
  • the material of the second layer 38 is an organic material or an inorganic material.
  • the organic material is any of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a photocurable resin and other resins.
  • the inorganic material is glass.
  • a preferred material for the second layer 38 is a photocurable resin.
  • the photocurable resin is an acrylate-based resin.
  • the material of the first layer 37 is the same as the material of the second layer 38.
  • the material of the convex lens body 31 is the same as the material of the base material 32.
  • the image light Im is incident on the back side of the screen 25 from the ⁇ z direction.
  • the image light Im passes through the screen 25 from the ⁇ z direction to the + z direction.
  • the image light Im is incident on the convex side of the high diffusion surface 33.
  • scattered light Sc is generated toward the observer Ob.
  • a part of the image light Im is emitted as transmitted light Tm in the + z direction without being scattered.
  • the observer Ob is located on the front side of the screen 25. Since the image light Im is projected obliquely with respect to the screen 25, the transmitted light Tm does not reach the eyes of the observer Ob.
  • the scattering layer 30 anisotropically diffuses the image light Im.
  • the scattering layer 30 has a light distribution biased in the + y direction with respect to the scattered light Sc. Anisotropic diffusion increases the brightness of the image that the observer Ob sees on the screen 25.
  • a plate member 27 is further provided on the back surface side of the first layer 37.
  • a plate member 28 is further provided on the front side of the second layer 38.
  • the plate material 27 and the plate material 28 are both plate glass.
  • the screen 25 is placed between the flat glass.
  • the first layer 37 and the plate material 27 are bonded with an adhesive.
  • the second layer 38 and the plate 28 are bonded with an adhesive.
  • the adhesive is a resin containing a polyvinyl butyral resin (PVB resin).
  • an antireflection film is formed on at least one of the outermost layers on the back surface side of the first layer 37 and the front surface side of the second layer 38.
  • a film harder than the first layer 37 is formed on the back surface side of the first layer 37.
  • a film harder than the second layer 38 is formed on the front side of the second layer 38.
  • FIG. 3 is a perspective view of the convex lens body 31.
  • the convex lens bodies 31 are arranged parallel to the x-axis and the y-axis.
  • the sag amount Z (Y) of the convex lens curved surface in the cross section parallel to the yz plane is represented by the same curve.
  • the curve representing the sag amount Z (Y) is represented by the following formula Iy or formula IIy.
  • the curve appearing by cutting the convex lens curved surface of the high diffusion surface 33 in parallel with the yz plane consists of a quadratic curve of the same shape having no y displacement in a continuous section on the x coordinate. ..
  • the axis of symmetry of the convex lens curved surface of the high diffusion surface 33 is parallel to or coincides with the z-axis.
  • the axis of symmetry of the convex lens surface passes through the vertices of the convex lens surface. In a mode different from the mode shown in the figure, the axis of symmetry of the convex lens curved surface does not intersect the high diffusion surface 33 itself.
  • the sag amount Z (X) of the convex lens curved surface in the cross section parallel to the xz plane is represented by the same curve.
  • the curve representing the sag amount Z (X) is represented by the following formula Ix or formula IIx.
  • the curve appearing by cutting the convex lens curved surface of the high diffusion surface 33 in parallel with the xz plane consists of a quadratic curve of the same shape having no x displacement in a continuous section on the y coordinate. ..
  • the convex lens curved surface of the high diffusion surface 33 is not a rotationally symmetric curved surface.
  • the curve in the cross section parallel to the yz plane and the curve in the cross section parallel to the xx plane match at least one of the type of formula representing these curves, the curvature, and the conic constant. do not do.
  • the high diffusion surface 33 of each convex lens body 31 has the same convex lens curved surface as each other.
  • the high diffusion surfaces 33 of each convex lens body 31 have the same convex lens curved surface as each other.
  • FIG. 4 shows a cross section of the scattering layer 30 composed of the convex mirror array, parallel to the yz plane at an arbitrary x coordinate.
  • the reflective film Rf shown in FIG. 2 is omitted in FIG.
  • the convex lens bodies 31 are arranged parallel to the x-axis.
  • the image light Im is considered by being decomposed into an yz plane and an xx plane.
  • the image light Im shown in FIG. 4 shows a component parallel to the yz plane.
  • the paper surface is the incident surface of the image light Im.
  • the figure shows a curve that appears by cutting the high diffusion surface 33 at the incident surface.
  • the angle formed by such a curve and the extending surface of the transmissive screen, that is, the slope ⁇ of the high diffusion surface 33 with respect to the surface parallel to the xy plane changes along the y coordinate.
  • ⁇ is 0 ° in the ⁇ y direction and 90 ° in the + z direction. 0 ⁇ ⁇ ⁇ 90 °.
  • the angle ⁇ is the angle formed by the image light Im traveling in the first layer with respect to the z-axis.
  • the angle ⁇ is the refraction angle when the image light Im is refracted at the interface on the back surface side of the first layer 37 shown in FIG.
  • FIG. 4 shows an optical path in which the image light Im passes through the low diffusion surface 36, enters the high diffusion surface 33 inside the second layer 38, and is further reflected. In a mode different from the mode shown in FIG. 4, an optical path in which the image light Im is incident on the high diffusion surface 33 inside the first layer 37, is further reflected, and then passes through the low diffusion surface 36 is also conceivable.
  • the refractive index of the convex lens body 31 with respect to the light having the wavelength included in the image light Im is defined as n.
  • the incident angle of the reflected light with respect to the interface is sin -1 (1 / n).
  • 180 ° - ⁇ -2 ⁇ is preferably ⁇ 40 ° or more and 40 ° or less.
  • the slope ⁇ is 0 ° or more and less than 90 ° for the convenience of shape fabrication. Therefore, the range of the slope ⁇ satisfies the formula III when ⁇ is 0 ° or more and less than 40 °, and is expressed by the formula IV when ⁇ is 40 ° or more and less than 90 °.
  • FIG. 5 shows a cross section of the scattering layer 30 composed of the convex mirror array, parallel to the yz plane at an arbitrary x coordinate.
  • the reflective film Rf shown in FIG. 2 is omitted in FIG.
  • the convex lens bodies 31 are arranged parallel to the x-axis.
  • the direction 180 ° ⁇ -2 ⁇ of the scattered light Sc in the region 43 may be 40 ° or more and 180 ° or less.
  • the scattered light Sc is not emitted to the front side of the screen 25, it does not contribute to the brightness of the image light visually recognized by the observer Ob.
  • the region 43 is not formed on the high diffusion surface 33 shown in FIG. 5, and instead, a flat surface 42 between the convex lens bodies 31 adjacent to each other in the y-axis direction is provided.
  • the flat surface 42 is the interface between the first layer 37 and the second layer 38.
  • the flat surface 42 is the front surface of the substrate 32.
  • the ambient light Ab passes through the flat surface 42.
  • the transmittance of the ambient light Ab transmitted through the scattering layer 30 increases.
  • the brightness of the scattered light Sc per convex lens body 31 does not decrease.
  • the size of the flat surface 42 exceeds the area projected on the xy plane of the region 43.
  • the size of the flat surface 42 is less than the area of the region 43 projected onto the xy plane.
  • the larger flat surface 42 increases the ambient light Ab through the screen. Therefore, the transparency of the screen is increased.
  • the smaller flat surface 42 increases the scattered light Sc more. Therefore, the brightness of the image projected on the screen is increased.
  • a reflective film is not formed on the flat surface 42.
  • the flat surface 42 further increases the ambient light Ab transmitted through the screen. Therefore, the transparency of the screen is increased.
  • the flat surface 42 reduces the stray light of the image light Im. Therefore, the image quality of the image projected on the screen is improved.
  • the transparency of the screen has a predetermined haze value measured in accordance with JIS K7136: 2000.
  • the haze value is preferably more than 0% and less than 40%.
  • the haze value is preferably any of 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10% and 5%.
  • FIG. 6 shows a cross section of the scattering layer 30 made of a convex mirror array.
  • the reflective film Rf shown in FIG. 2 is omitted in FIG.
  • the convex lens bodies 31 are arranged parallel to the y-axis.
  • a part of the image light Im is reflected by the low diffusion surface 36 and returns to the back surface side of the scattering layer 30 without proceeding to the high diffusion surface 33.
  • the observer can visually recognize the image from the back side of the scattering layer 30 as well. Further, it is possible to prevent the light reflected by the low diffusion surface 36 from being visually recognized by the observer Ob as stray light.
  • the low diffusion surface 36 is flat. At any x coordinate in the transmissive screen, the incident surface of the image light Im when the low diffusion surface 36 is used as the reflecting surface is parallel to the yz plane.
  • the paper surface is the incident surface of the image light Im.
  • the figure shows a straight line appearing by cutting the low diffusion surface 36 at the incident surface.
  • the angle formed by the straight line and the extending surface of the transmissive screen is defined as the slope ⁇ .
  • the slope ⁇ is the slope of the low diffusion surface 36 with respect to the surface parallel to the xy plane.
  • the sum of the slope ⁇ and the angle ⁇ is substantially 90 °.
  • the image light Im and the low diffusion surface 36 are substantially orthogonal to each other.
  • the image light Im recurses to the image light source. No image on the screen is visible to the observer on the back side of the scattering layer 30.
  • the low diffusion surface 36 is useful for privacy protection and security management.
  • a reflective film is not formed on the low diffusion surface 36.
  • the low diffusion surface 36 further increases the ambient light Ab transmitted through the screen. Therefore, the transparency of the screen is increased.
  • the low diffusion surface 36 reduces the stray light of the image light Im. Therefore, the image quality of the image projected on the screen is improved.
  • FIG. 7 shows a cross section of the screen 25 cut in a plane parallel to the yz plane.
  • the convex lens bodies 31 are arranged parallel to the x-axis and parallel to the y-axis.
  • the high diffusion surface 33 of each convex lens body 31 has the same convex lens curved surface as each other.
  • a mosaic is generated in the z-displacement of the high diffusion surface 33 between the convex lens bodies 31. Therefore, the light reflected by the high diffusion surface 33 will have different phases between the convex lens bodies 31 adjacent to each other on the xy plane, that is, will have a phase difference.
  • the z displacement is randomly determined in the range from 0 to S max .
  • S max is represented by the formula V.
  • Diffracted light is generated from the convex lens bodies 31 that are arranged periodically. The diffraction peak of the diffracted light is visually recognized by the observer Ob as uneven brightness or color cracking. Since the z-displacement mosaic causes an optical path difference of scattered light Sc between the convex lens bodies 31, these uneven brightness or color cracking are suppressed. It is preferable that the optical path difference of the scattered light Sc between the convex lens bodies 31 is one wavelength or two wavelengths of the image light at the maximum.
  • n Refractive index of convex lens body 31 at wavelength ⁇
  • the window has a screen.
  • the vehicle or structure comprises a projector that projects the image light onto the window.
  • the structure is composed of a plurality of materials and members like a building, and is constructed with a structure in which the weight is supported by a foundation or the like.
  • the vehicle is a vehicle.
  • the screen is a material that constitutes either a transparent door, a showcase or a transparent partition.
  • the screen displays the destination of the vehicle to the observer in front of the vehicle.
  • the image light source is installed near the ceiling inside the vehicle. The image light is emitted diagonally downward.
  • the screen displays a description of the goods in the showcase to the observer in front of the showcase.
  • the screen displays other communications to the observer in front of it.
  • the screen provides a display that makes it difficult for the observer to see the scenery on the back side of the screen. Such display is suitable for either security management or privacy protection.
  • the vertical light distribution direction is defined by the declination V.
  • V 0 ° be the + z direction.
  • V + 90 ° be the + y direction.
  • V -90 ° be the -y direction.
  • the pitch Py indicates the interval when the convex lens bodies 31 are continuously arranged in parallel with the x-axis. See FIG. 2 for pitch Python below.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the screen 25 in a plane parallel to the xz plane.
  • the horizontal light distribution direction is defined by the declination H.
  • the pitch Px indicates the interval when the convex lens bodies 31 are continuously arranged in parallel with the x-axis. See FIG. 8 for the pitch Px below.
  • the convex lens bodies 31 are arranged so as to be orthogonal to the x direction and the y direction.
  • the sag amount of the convex lens surface of the convex lens body 31 is the sum of Z (Y) and Z (X).
  • Z (Y) is represented by any of the following mathematical formulas Iy and IIy.
  • Z (X) is represented by any of the following mathematical formulas Ix and IIx.
  • the refractive index n of the first layer and the second layer of the screen used in each of the following examples is 1.50.
  • FIG. 9 is a perspective view of a convex lens body included in the screen according to Example W1.
  • the curvature is 0.071 ⁇ m -1
  • the radius of curvature is 14 ⁇ m
  • the conic constant K ⁇ 0.25
  • the pitch Px 30 ⁇ m.
  • the x-coordinate of the axis of symmetry of the convex lens surface coincides with the x-coordinate of the projection center with respect to the xy plane of the convex lens body.
  • the maximum value of the slope of the curve formed by the curved surface of the convex lens is 70.8 °.
  • the period is 20 ⁇ m
  • the curvature is 0.167 ⁇ m -1
  • the radius of curvature is 6 ⁇ m
  • the conic constant K -1.
  • the y-coordinate of the axis of symmetry of the convex lens surface is deviated by ⁇ 5 ⁇ m in the y direction with respect to the projection center of the convex lens body with respect to the xy plane.
  • the maximum value of the slope of the curve formed by the curved surface of the convex lens is 68.2 °.
  • the low diffusion surface back to back with the high diffusion surface 33 is a flat surface parallel to the xx plane.
  • the high diffusion surface 33 also has a transmittance of 70% and a reflectance of 30%.
  • such a high diffusion surface 33 can be obtained by forming an inorganic oxide film as a reflection film on the high diffusion surface 33.
  • the image light Im is incident on the extending surface of the screen 25 at an incident angle of 75 °.
  • FIG. 10 shows an isoilluminance graph for reference. The dark areas are bright. It should be noted that the color intensity is adjusted to suit the patent drawings and does not represent the exact illuminance.
  • FIG. 3 is a perspective view of a convex lens body included in the screen according to Example W2.
  • the y coordinate of the axis of symmetry of the curve of the convex lens curved surface in the cross section parallel to the yz plane is deviated by -12 ⁇ m in the y direction with respect to the projection center of the convex lens body with respect to the xy plane.
  • the screen of Example W2 conforms to the screen shown in Example W1.
  • the convex lens curved surface is more biased in the + Y direction than the convex lens curved surface shown in FIG.
  • FIG. 11 is an isoilluminance graph showing the distribution of light scattered in the + Z direction.
  • the range is larger than that shown in FIG.
  • the screen of Example W2 allows the observer to visually recognize the image in a wider range than that of Example W1.
  • Example R1 the y-coordinate of the axis of symmetry of the curve of the convex lens curved surface in the cross section parallel to the yz plane coincides with the y-coordinate of the projection center of the convex lens body with respect to the xy plane.
  • the light distribution of the light reflected in the + Z direction was calculated.
  • Other points The screen of Example R1 conforms to the screen shown in Example W1.
  • FIG. 12 is a perspective view of a convex lens body included in the screen according to Example R1.
  • FIG. 13 is an isoilluminance graph showing the distribution of light scattered in the + Z direction.
  • the screen of Example R1 has a narrower range in which the observer can visually recognize the image than that of Example W1.
  • Haze represents the percentage of transmitted light that deviates by 0.044 rad (2.5 °) or more from the direction of incident light due to forward scattering.
  • the haze of the screen of the above example W2 was 33.5%.
  • a flat surface 42 parallel to the extending surface of the screen was provided between the convex lens bodies 31 adjacent to each other in the y direction.
  • the screens of Examples W3 and W4 conform to the screens shown in Example W2.
  • the width of the narrowest portion of the flat surface is 10 ⁇ m.
  • the width of the narrowest portion of the flat surface is 20 ⁇ m. The larger the flat surface, the lower the haze and the more transparent the screen.
  • Example W5 the reflective film is formed only on the high diffusion surface 33 shown in FIG. A reflective film is not formed on the back surface of the high diffusion surface 33, that is, the low diffusion surface located in the ⁇ Y direction. Regarding other points, the screen of Example W5 conforms to the screen shown in Example W4.
  • FIG. 14 is an isoilluminance graph showing the distribution of light scattered in the + Z direction. Unlike Example W2, it becomes dark when the declination angle is V + 30 ° or more. The graph shows that the image cannot be seen except in front of the screen. The haze is 9.6%. The transparency of the screen is further improved.
  • Example W6 Adjustment of reflectance>
  • Example W6 Example W7 and Example R2
  • the reflectance of the reflective film of the screen is adjusted. Calculate the light distribution of the light reflected in the + Z direction.
  • Video light is supplied from a 3300 Lm projector. The projected size on the screen is 40 inches.
  • the reflectance R of the high diffusion surface of the screen of the above example W2 is 30%.
  • the reflectance R of the high diffusion surface of the screen of Example W6 is 50%.
  • the reflectance R of the high diffusion surface of the screen of Example W7 is 70%.
  • the reflectance of the high diffusion surface of the screen of Example R2 is 10%.
  • the brightness of each example is shown in Table 2. Other than that, the screens of these examples are similar to the screens shown in Example W2.
  • the larger the product of the reflectance R and the transmittance ⁇ on the high diffusion surface the higher the brightness of the diffused light. Therefore, the projected image becomes brighter.
  • FIG. 15 is a perspective view of a convex lens body included in the screen according to Example W8.
  • the curvature is 0.067 ⁇ m -1
  • the radius of curvature is 15 ⁇ m
  • the conic constant K ⁇ 0.5.
  • the x-coordinate of the axis of symmetry of the convex lens surface coincides with the x-coordinate of the projection center with respect to the xy plane of the convex lens body.
  • the maximum value of the slope of the curve formed by the curved surface of the convex lens is 54.7 °.
  • the screen of Example W8 conforms to the screen shown in Example W1.
  • the maximum value of the slope of the curve formed by the curved surface of the convex lens is 75.0 °.
  • FIG. 16 is an isoilluminance graph showing the light distribution of light scattered in the + Z direction.
  • FIG. 17 is a perspective view of a convex lens body included in the screen according to Example W9.
  • a flat low diffusion surface 36 is provided as shown in FIG. Regarding other points, the screen of Example W9 conforms to the screen shown in Example W8.
  • the slope of the low diffusion surface 36 is 40.1 °.
  • the traveling video light is orthogonal to the low diffusion surface 36.
  • FIG. 16 is an isoilluminance graph showing the light distribution of light scattered in the + Z direction.
  • the strong light reflected near (H, V) (0 °, + 75 °) is reduced. Therefore, it becomes impossible to eavesdrop on the image from this direction.
  • Example W10, Example W11 and Example R3 z displacement mosaic>
  • n of image light Refraction coefficient ⁇ of convex lens body 31 at wavelength ⁇ : Inclination ⁇ at arbitrary height of high diffusion surface 33: Angle ⁇ of image light Im, ⁇ ⁇ 90 °
  • Example W10 and Example W11 there was no color cracking in the image.
  • Example R3 a rainbow-colored pattern was mixed in the white-colored image.

Landscapes

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Abstract

スクリーン（２５）は背面側の第１層（３７）と正面側の第２層（３８）とを備える。第１層（３７）はスクリーン（２５）の正面側に向かってレンズ体（３１）のアレイを備える。レンズ体（３１）は、レンズ曲面からなる高拡散面（３３）と、レンズ曲面よりも曲率の小さな低拡散面（３６）とが背中合わせになった非対称構造を有する。少なくとも高拡散面（３３）上には、入射した光の一部を透過し、一部を反射する反射膜（Ｒｆ）が形成される。第２層（３８）はスクリーン（２５）の背面側に向かってレンズ体（３１）を覆う反転形状のアレイを備える。スクリーン（２５）の背面側から斜めに投射される映像光（Ｉｍ）は、第１層（３７）の背面側の界面で屈折し、さらに高拡散面（３３）で反射し、さらに第２層（３８）の正面側の界面で屈折するとともにスクリーン（２５）の正面側に向かって出射する。

Description

透過型スクリーン
　本発明は透過型スクリーンに関し、特にマイクロミラーアレイにて光を拡散するものに関する。
　特許文献１及び２は透過型スクリーンを開示している。特許文献１の透過型スクリーンは周期的な凹凸を有する曲面からなる反射層を備える。特許文献２の透過型スクリーンは台形断面を有する光散乱部を備える。特許文献３の図１Ｂは射出瞳を拡大するためのマイクロレンズアレイを開示している。マイクロレンズアレイは非対称な構造を有する。
特開２０１８－１３２５４６号公報 特開２０１８－１６３３１８号公報 特開２０１０－５３９５２５号公報
　本発明は透過型スクリーンであって、包埋されたマイクロミラーアレイにて光を異方性拡散するものを提供する。
［１］　マイクロミラーアレイが包埋されてなる透過型スクリーンであって、前記透過型スクリーンは、背面側の第１層と正面側の第２層とを備え、前記第１層は、前記透過型スクリーンの正面側にレンズ曲面を向けているレンズ体のアレイを備え、前記レンズ体は、前記レンズ曲面からなる高拡散面と、前記レンズ曲面よりも曲率の小さな低拡散面とが背中合わせになった非対称構造を有し、少なくとも前記高拡散面上には、入射した光の一部を透過し、一部を反射する反射膜が形成されることで前記マイクロミラーアレイが形成され、前記第２層は、前記透過型スクリーンの背面側に向かって前記レンズ体の前記アレイを覆う反転形状のアレイを備え、前記透過型スクリーンの背面側から斜めに投射される映像光は、前記第１層の背面側の界面で屈折し、さらに前記高拡散面で反射し、さらに前記第２層の正面側の界面で屈折するとともに前記透過型スクリーンの正面側に向かって出射する、透過型スクリーン。
［２］　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、ｘ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、ｙ－ｚ平面に平行な断面における前記高拡散面のサグ量Ｚ（Ｙ）は、同一の曲線で表されるとともに、数式Ｉｙ又は数式ＩＩｙで表される、［１］の透過型スクリーン。

数式Ｉｙ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
数式ＩＩｙ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 Ｃ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
Ｋ：コーニック定数
Ｙ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｙ座標
［３］　前記レンズ体は、ｙ軸に対して平行に配列されており、ｙ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、ｘ－ｚ平面に平行な断面におけるサグ量Ｚ（Ｘ）は、同一の曲線で表されるとともに、数式Ｉｘ又は数式ＩＩｘで表される、［２］の透過型スクリーン。

数式Ｉｘ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
数式ＩＩｘ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 Ｂ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
Ｊ：コーニック定数
Ｘ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｘ座標

［４］　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、ｘ軸方向に配列した前記レンズ体の群において、ｙ－ｚ平面に平行な面にて前記高拡散面を切断して現れる曲線の、前記透過型スクリーンの前記延在面に対する斜度をα、前記第１層の背面側の界面で屈折した前記映像光の、ｙ－ｚ平面に平行な面における前記映像光と前記ｚ軸とのなす角をθとすると、θが０°以上４０°未満の時にαは数式ＩＩＩを満たし、θが４０°以上９０°未満の時にαは数式ＩＶを満たす、［１］～［３］のいずれかの透過型スクリーン。

数式ＩＩＩ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
数式ＩＶ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 θ：ｙ－ｚ平面において、第１層内を進行する映像光Ｉｍがｚ軸に対してなす角度
α：ｙ－ｚ平面において、高拡散面３３の任意の高さにおける斜度
［５］　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、ｙ軸方向に互いに隣り合う前記レンズ体の間に、ｘ－ｙ平面に平行な平坦面が形成されることを特徴とする、［１］～［４］のいずれかに透過型スクリーン。
［６］　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、　前記低拡散面は平坦であり、ｙ－ｚ平面に平行な断面にて前記低拡散面を切断して現れる直線と前記映像光とが略直交することを特徴とする、［１］～［５］のいずれかに透過型スクリーン。
［７］　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されているとともに、ｙ軸に対して平行に配列されており、ｘ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、前記高拡散面をｙ－ｚ平面に平行な断面で切断して現れる曲線は同一であり、ｙ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、前記高拡散面をｘ－ｚ平面に平行な断面で切断して現れる曲線は同一であり、前記高拡散面はｚ軸方向の変位にモザイクが生じており、前記高拡散面で反射した光がｘ－ｙ平面上で隣り合う前記レンズ体の間で位相差を生じることを特徴とする、［１］～［６］のいずれかに透過型スクリーン。
［８］　前記高拡散面のｚ軸方向に生じる変位に関して、前記変位は０から数式Ｖで表されるＳｍａｘまでの範囲でランダムに決まる、［７］の透過型スクリーン。

数式Ｖ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 ｍ：１又は２
λ：映像光の波長
ｎ：レンズ体の波長λにおける屈折率
θ：第１層内を進行する映像光Ｉｍがｚ軸に対してなす角度
［９］　前記高拡散面の反射率が前記低拡散面の反射率よりも高いことを特徴とする、［１］～［８］のいずれかの透過型スクリーン。
［１０］　前記反射膜の反射率をＲ（％）、透過率をτ（％）とした時、Ｒとτとの積が１０（％）以上２５（％）以下である、［１］～［９］のいずれかの透過型スクリーン。
［１１］　ＪＩＳ　Ｋ７１３６：２０００に準拠して計測されるヘーズ値が４０％未満である、［１］～［１０］のいずれかに記載の透過型スクリーン。
［１２］　前記第１層は、凸レンズ体である前記レンズ体のアレイからなるとともに、前記反射膜よりも透明であり、前記第２層は、前記凸レンズ体を覆う凹レンズ体のアレイからなるとともに、前記反射膜よりも透明である、［１］～［１１］のいずれかの透過型スクリーン。
［１３］　前記第１層と前記第２層とは、屈折率が等しい、又は同一の材質からなる、　［１］～［１２］のいずれかの透過型スクリーン。
［１４］　［１］～［１３］のいずれかの透過型スクリーンを有する窓と、前記映像光を前記窓に投射する投影機とを備える、乗り物又は構造物。
　本発明は透過型スクリーンであって、包埋されたマイクロミラーアレイにて光を異方性拡散するものを提供する。
スクリーンの右側面図 スクリーンの縦断面図 凸レンズ体の斜視図 凸面鏡アレイの断面図 凸面鏡アレイの断面図 凸面鏡アレイの断面図 スクリーンの断面図 スクリーンの横断面図 例Ｗ１：凸レンズ体の斜視図 例Ｗ１：等照度グラフ 例Ｗ２：等照度グラフ 例Ｒ１：凸レンズ体の斜視図 例Ｒ１：等照度グラフ 例Ｗ５：等照度グラフ 例Ｗ８：凸レンズ体の斜視図 例Ｗ８：等照度グラフ 例Ｗ９：凸レンズ体の斜視図 例Ｗ９：等照度グラフ
＜スクリーン＞
　図１はスクリーン２５の右側面図を示す。スクリーン２５は透過型スクリーンである。スクリーン２５は映像を表示するための透明な光学素子である。スクリーン２５にマイクロミラーアレイからなる散乱層３０が包埋されている。散乱層３０は２層の透明材料の間に挿入されている。
　図１に示すように、スクリーン２５の前後軸をｚ軸、上下軸をｙ軸、左右軸をｘ軸とする直交座標系を設定する。直交座標系を表す記号において、円とクロスの組み合わせは紙面の表から裏に向かうことを示す。円とドットの組み合わせは紙面の裏から表に向かうことを示す。ｘ－ｙ平面はスクリーン２５の延在面に平行である。ｚ軸はスクリーン２５の延在面に直交する。
　図１に示すように映像光源２９がスクリーン２５の背面より映像を投影する。一態様において映像光源２９は投影機である。映像光Ｉｍは、スクリーン２５の背面側から斜めに投射される。映像光Ｉｍは散乱層３０にて前方散乱する。映像光Ｉｍの一部は、散乱光Ｓｃとしてスクリーン２５の正面側から、＋ｚ方向に位置する観察者Ｏｂに向かって出射する。便宜的に本実施形態では各部材の＋ｚ方向を「正面側」と、－ｚ方向を「背面側」と規定する。
　図１に示す態様と異なる態様において散乱層３０は投影された映像光Ｉｍを背面側にも提示する。一態様においてスクリーン２５は透過型及び反射型の二重の機能を有するスクリーンである。
＜散乱層＞
　図２は、スクリーン２５をｙ－ｚ平面に平行な平面で切断した断面を示す。散乱層３０のマイクロミラーアレイは凸面鏡アレイである。断面にはスクリーン２５の備える凸レンズ体３１のアレイが表れている。凸レンズ体３１はスクリーン２５の正面側に向かって凸である片側凸レンズである。凸レンズ体３１はいわゆるマイクロレンズである。断面には凸レンズ体３１の中心軸３４が含まれる。
　図２に示すように凸レンズ体３１は、高拡散面３３と低拡散面３６とが背中合わせになった非対称構造からなる。高拡散面３３は映像光Ｉｍの来る側、図中では＋ｙ側、に偏った凸レンズ曲面からなる。低拡散面３６は高拡散面３３の凸レンズ曲面よりも曲率の小さな曲面からなる。一態様において凸レンズ曲面は球面レンズ又は非球面レンズの曲面である。一態様において低拡散面３６はｘ－ｚ平面に平行な平坦面である。
　図２に示すように、高拡散面３３の凸レンズ曲面をｙ－ｚ平面に平行に切断した断面の曲線は対称軸３５を有する。一態様において対称軸３５上に曲線の焦点がある。しかしながら凸レンズ曲面自体はそれ自体が焦点すなわち３次元上の焦点や焦線を持たない曲面であってもよい。一態様において凸レンズ体３１は、３次元上の焦点又は焦線を有するレンズではない。対称軸３５は図２に示す断面に含まれる。対称軸３５は凸レンズ体３１の中心軸３４と一致しない。
　図２に示す凸レンズ体３１のアレイの形成は公知の方法で行う。一態様において基材３２上に、硬化性組成物の塗膜を形成した後に、金型により塗膜に対して賦形する。他の態様において射出成型又はその他の成型法により、基材３２と一体になった凸レンズ体３１のアレイを生成する。
　図２に示すように、スクリーン２５は高拡散面３３上に形成された反射膜Ｒｆを備える。図において、反射膜Ｒｆにハッチングを付している。反射膜Ｒｆを除く各要素についてハッチングを付すことを省略している。凸レンズ体３１のアレイに反射膜Ｒｆを付することで凸面鏡アレイを形成する。
　図２に示す一態様において反射膜Ｒｆは凸レンズ体３１のアレイ上の高拡散面３３以外の部分にも設けられる。他の態様において反射膜Ｒｆが高拡散面３３の反射率を、低拡散面３６の反射率よりも高くする。
　図２に示す一態様において、反射膜Ｒｆは高拡散面３３にだけ設けられる。係る態様において低拡散面３６には反射膜を形成しない。この場合、スクリーンの透明度はＪＩＳ　Ｋ７１３６：２０００に準拠して計測される所定のヘーズ値を有する。ヘーズ値は好ましくは０％超、４０％未満である。ヘーズ値は好ましくは３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％及び５％のいずれかである。
　図２に示す一態様において、反射膜Ｒｆの反射率をＲ（％）とし、透過率をτ（％）とした時、Ｒとτとの積が１０以上、２５以下である。一態様においてＲとτとの積は１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３及び２４のいずれかである。
　図２に示す一態様において反射膜Ｒｆは金属酸化膜、又は金属膜からなる。金属酸化膜は単層又は多層である。金属酸化膜は映像光Ｉｍを吸収しにくい。金属酸化膜からなる反射膜Ｒｆはスクリーン２５における映像の輝度低下を抑制する。金属膜は銀やアルミニウムなどである。金属酸化膜、又は金属膜は真空蒸着、スパッタリング及びその他の公知技術で形成できる。
　図２に示すように、スクリーン２５はその背面側の第１層３７と、その正面側の第２層３８とを備える。第１層３７は基材３２とその正面側に設けられた凸レンズ体３１のアレイとからなる。一態様において基材３２と凸レンズ体３１のアレイとは別体である。他の態様において基材３２と凸レンズ体３１のアレイとは一体の構造材である。一態様において凸レンズ体３１のアレイは、基材３２の正面に形成された凸面鏡アレイである。
　凸レンズ体３１と基材３２とは反射膜Ｒｆよりも透明である。一態様において背面側の第１層３７は反射膜Ｒｆよりも透明である。
　図２に示すように、第２層３８は凹レンズ体３９のアレイからなる。凹レンズ体３９は凸レンズ体３１を覆う。反射膜Ｒｆは凸レンズ体３１と凹レンズ体３９とに挟まれている。凹レンズ体３９は反射膜Ｒｆよりも透明である。第２層３８は反射膜Ｒｆよりも透明である。
　図２に示す一態様において環境光Ａｂはスクリーン２５の正面及び背面に入射する。図中では背面に入射している。観察者Ｏｂはスクリーン２５の向こう側の景色を視認する。一態様において第１層３７の屈折率は、第２層３８の屈折率に等しい。一態様において凸レンズ体３１の屈折率は、基材３２の屈折率に等しい。第１層３７の屈折率と第２層３８の屈折率とを近づけることで、又は一致させることで、第１層３７と反射膜Ｒｆとの境界、又は第２層３８と反射膜Ｒｆとの境界にて、背景の視認性を低下させるような環境光Ａｂの屈折又は反射が起きることを抑制する。
　図２に示す一態様において第１層３７は透明である。第１層３７及び第２層３８が透明であるとともに、反射膜Ｒｆが半透明であることで、観察者Ｏｂはスクリーン２５の向こう側の風景と映像を同時に視認することが出来る。一態様において第１層３７の材質は、有機材料又は無機材料である。一態様において有機材料は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂及びその他の樹脂のいずれかである。一態様において無機材料はガラスである。
　図２に示す一態様において第１層３７は可視光を反射、吸収又は散乱する。かかる第１層３７は、スクリーン２５を透過して観察者Ｏｂに向かう環境光Ａｂを弱めることで、投影された映像のコントラストを向上する。一態様において第１層３７の材質は着色剤を含有する。一態様において着色剤は染料及び顔料のいずれかである。一態様において第１層３７は透明材料に金属薄膜が積層されてなる。
　図２に示す一態様において第２層３８は透明である。一態様において映像光Ｉｍの強さを高めた場合には、第２層内で光の反射、吸収又は散乱のいずれかを増やすことで第２層の透過率を下げてもよい。映像光Ｉｍの強さを下げた場合には、第２層内で光の反射、吸収又は散乱のいずれかを減らすことで第２層の透過率を上げてもよい。他の態様において反射膜Ｒｆの反射率を高めた場合には、第２層内で光の反射、吸収又は散乱のいずれかを増やしことで第２層の透過率を下げてもよい。反射膜Ｒｆの反射率を下げた場合には、第２層内で光の反射、吸収又は散乱のいずれかを減らすことで第２層の透過率を上げてもよい。
　図２に示す一態様において第２層３８の材質は、有機材料又は無機材料である。一態様において有機材料は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂及びその他の樹脂のいずれかである。一態様において無機材料はガラスである。第２層３８の好ましい材質は、光硬化性樹脂である。一態様において光硬化性樹脂はアクリレート系樹脂である。
　図２に示す一態様において第１層３７の材質は、第２層３８の材質と同一である。一態様において凸レンズ体３１の材質は、基材３２の材質と同一である。
　図２に示すように、映像光Ｉｍは－ｚ方向から、スクリーン２５の背面側に入射する。映像光Ｉｍは－ｚ方向から＋ｚ方向に向かってスクリーン２５を透過する。映像光Ｉｍが高拡散面３３の凸である側に入射する。映像光Ｉｍの一部が高拡散面３３にて反射すると、観察者Ｏｂに向かう散乱光Ｓｃが生じる。映像光Ｉｍの一部は透過光Ｔｍとして散乱することなく＋ｚ方向に出射する。
　図２に示すよう観察者Ｏｂはスクリーン２５の正面側に位置する。映像光Ｉｍはスクリーン２５に対して斜めに投射されるので、その透過光Ｔｍは観察者Ｏｂの目に届かない。散乱層３０は映像光Ｉｍを異方性拡散する。散乱層３０は散乱光Ｓｃに対して、＋ｙ方向に偏った配光を持たせる。異方性拡散により観察者Ｏｂがスクリーン２５上にて視認する映像の輝度が高まる。
　図２に示す一態様において第１層３７の背面側に板材２７をさらに設ける。一態様において第２層３８の正面側に板材２８をさらに設ける。一態様において板材２７及び板材２８はいずれも板ガラスである。一態様において板ガラスの間にスクリーン２５を配置する。一態様において第１層３７と板材２７とを接着剤で結合する。一態様において第２層３８と板材２８とを接着剤で結合する。一態様において、接着剤はポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ樹脂）を含む樹脂である。
　図２に示す一態様において第１層３７の背面側、及び第２層３８の正面側の少なくともいずれかの最外層に反射防止膜を形成する。一態様において第１層３７の背面側に第１層３７よりも硬い被膜を形成する。一態様において第２層３８の正面側に第２層３８よりも硬い被膜を形成する。
　図２に示すピッチＰｙ及び偏角Ｖは後述する。
＜凸レンズ曲面＞
　図３は凸レンズ体３１の斜視図である。凸レンズ体３１は、ｘ軸及びｙ軸に対して平行に配列されている。ｘ座標上の連続する区間Ｓｘにおいて、ｙ－ｚ平面に平行な断面における前記凸レンズ曲面のサグ量Ｚ（Ｙ）は、同一の曲線で表される。サグ量Ｚ（Ｙ）を表す曲線は下記の数式Ｉｙ又は数式ＩＩｙで表される。

数式Ｉｙ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015

数式ＩＩｙ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Ｃ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
Ｋ：コーニック定数
Ｙ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｙ座標
　図３に示す一態様において高拡散面３３の凸レンズ曲面をｙ－ｚ平面に平行に切断して現れる曲線は、ｘ座標上の連続する区間において、ｙ変位を有しない同形の二次曲線からなる。
　図３に示す一態様において高拡散面３３の凸レンズ曲面の対称軸はｚ軸に平行である又は一致する。凸レンズ曲面の対称軸は凸レンズ曲面の頂点を通る。図に示す態様と異なる態様において凸レンズ曲面の対称軸は高拡散面３３それ自体と交差しない。
　図３に示すｙ座標上の連続する区間において、ｘ－ｚ平面に平行な断面における前記凸レンズ曲面のサグ量Ｚ（Ｘ）は、同一の曲線で表される。サグ量Ｚ（Ｘ）を表す曲線は下記の数式Ｉｘ又は数式ＩＩｘで表される。

数式Ｉｘ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017

数式ＩＩｘ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
Ｂ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
Ｊ：コーニック定数
Ｘ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｘ座標
　図３に示す一態様において高拡散面３３の凸レンズ曲面をｘ－ｚ平面に平行に切断して現れる曲線は、ｙ座標上の連続する区間において、ｘ変位を有しない同形の二次曲線からなる。
　図３に示す一態様において、高拡散面３３の凸レンズ曲面は回転対称な曲面ではない。凸レンズ曲面の一態様において、ｙ－ｚ平面に平行な断面における曲線と、ｘ－ｚ平面に平行な断面における曲線とは、これら曲線を表す数式の種類並びに曲率及びコーニック定数の少なくともいずれかが一致しない。これらの要素はスクリーンに求められる配光特性に合わせて適宜変更できる。
　図３に示す一態様において、ｙ軸方向に配列された凸レンズ体３１の一群において、各凸レンズ体３１の高拡散面３３は、互いに同一の凸レンズ曲面を有している。一態様においてｘ軸方向に配列された凸レンズ体３１の一群において、各凸レンズ体３１の高拡散面３３は、互いに同一の凸レンズ曲面を有している。
＜高拡散面の斜度＞
　図４は凸面鏡アレイからなる散乱層３０の、任意のｘ座標におけるｙ－ｚ平面に平行な断面を示す。図２に示す反射膜Ｒｆは図４中において省略されている。凸レンズ体３１は、ｘ軸に対して平行に配列されている。映像光Ｉｍはｙ－ｚ平面とｘ－ｚ平面に分解して考える。図４に示す映像光Ｉｍはｙ－ｚ平面に平行な成分を示す。
　図４において紙面が映像光Ｉｍの入射面である。図は高拡散面３３を入射面にて切断して現れる曲線を表している。かかる曲線と透過型スクリーンの延在面とのなす角、すなわちｘ－ｙ平面と平行な面に対する高拡散面３３の斜度αはｙ座標に沿って変化する。αは－ｙ方向のとき０°、＋ｚ方向のとき９０°とする。０≦α≦９０°。
　図４において、角度θは第１層内を進行する映像光Ｉｍがｚ軸に対してなす角度である。一態様において角度θは図２に示す第１層３７の背面側の界面にて映像光Ｉｍが屈折した時の屈折角である。
　図４において映像光Ｉｍは高拡散面３３で反射してｚ軸に対する角度が１８０°－θ－２αとなる方向に進行する。光が進行するにつれてｙ座標が小さくなる方向を表す角度を正の値とする。光が進行するにつれてｙ座標が大きくなる方向を表す角度を負の値とする。図４は映像光Ｉｍが低拡散面３６を透過し、第２層３８内部において、高拡散面３３に入射し、更に反射する光路を示している。図４に示す態様とは異なる態様において、映像光Ｉｍが第１層３７内部において、高拡散面３３に入射し、更に反射し、その後低拡散面３６を透過する光路も考えられる。
　図４において、映像光Ｉｍに含まれる波長の光に対する、凸レンズ体３１の屈折率をｎとする。高拡散面３３で反射して生じた散乱光が、図２に示す第２層の正面側の界面で全反射しない条件は、反射した光の当該界面に対する入射角がｓｉｎ－１（１／ｎ）以下にならないことである。ただし高拡散面３３を反射面とした時に入射面上を進行する一部の散乱光Ｓｃについてのみ考えた場合を表す。
　屈折率ｎを１．５とすると、１８０°－θ－２αは－４０°以上４０°以下が好ましい。また、斜度αは形状作製の都合上、０°以上９０°未満である。そのため斜度αの範囲は、θが０°以上４０°未満の時には数式ＩＩＩを満たし、θが４０°以上９０°未満の時には数式ＩＶで表される。
数式ＩＩＩ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
数式ＩＶ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
＜凸レンズ体間の接続面＞
　図５は凸面鏡アレイからなる散乱層３０の、任意のｘ座標におけるｙ－ｚ平面に平行な断面を示す。図２に示す反射膜Ｒｆは図５中において省略されている。凸レンズ体３１は、ｘ軸に対して平行に配列されている。一態様において、隣り合う凸レンズ体３１間の境界付近の領域４３を形成すべきかどうかを考える。領域４３は高拡散面３３の斜度αが０に近い。そのため、領域４３における散乱光Ｓｃの方向１８０°－θ－２αは４０°以上１８０°以下になる場合がある。この時、散乱光Ｓｃはスクリーン２５の正面側に出射しないため、観察者Ｏｂが視認する映像光の明るさには寄与しない。
　そこで図５に示す高拡散面３３に領域４３を形成せず、代わりにｙ軸方向に互いに隣り合う凸レンズ体３１の間の平坦面４２を設ける。平坦面４２は第１層３７と第２層３８との間の界面である。一態様において平坦面４２は基材３２の正面側の表面である。環境光Ａｂは平坦面４２を透過する。平坦面４２があった場合、散乱層３０を透過する環境光Ａｂの透過率は増大する。一方で、凸レンズ体３１の１個当たりの散乱光Ｓｃの輝度は減らない。
　図５に示す態様と異なる態様において、平坦面４２の大きさは領域４３をｘ－ｙ平面上に投影した面積を超える。他の態様において平坦面４２の大きさは領域４３をｘ－ｙ平面上に投影した面積に満たない。より大きな平坦面４２は、スクリーンを透過する環境光Ａｂをより増やす。したがってスクリーンの透明度が高まる。より小さな平坦面４２は、散乱光Ｓｃをより増やす。したがってスクリーンに投影された映像の輝度が大きくなる。
　図５に示す一態様において、平坦面４２上に反射膜を形成しない。かかる平坦面４２は、スクリーンを透過する環境光Ａｂをより増やす。したがってスクリーンの透明度が高まる。かかる平坦面４２は、映像光Ｉｍの迷光を減らす。したがってスクリーンに投影された映像の画質を向上する。
　図５に示す一態様において、スクリーンの透明度はＪＩＳ　Ｋ７１３６：２０００に準拠して計測される所定のヘーズ値を有する。ヘーズ値は好ましくは０％超、４０％未満である。ヘーズ値は好ましくは３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％及び５％のいずれかである。
＜低拡散面の斜度＞
　図６は凸面鏡アレイからなる散乱層３０の断面を示す。図２に示す反射膜Ｒｆは図６中において省略されている。凸レンズ体３１は、ｙ軸に対して平行に配列されている。
　図６に示す一態様において、映像光Ｉｍの一部は、低拡散面３６で反射して高拡散面３３まで進行することなく散乱層３０の背面側に戻る。この反射の時に映像光Ｉｍが拡散する場合、観察者は散乱層３０の背面側からも映像を視認できる。また低拡散面３６で反射した光が迷光として観察者Ｏｂに視認されるのを防ぐことが出来る。
　図６に示す一態様において低拡散面３６は平坦である。透過型スクリーン内のいずれかのｘ座標において、低拡散面３６を反射面とした時の映像光Ｉｍの入射面はｙ－ｚ平面に平行である。
　図６において紙面が映像光Ｉｍの入射面である。図は低拡散面３６を入射面にて切断して現れる直線を表している。かかる直線と透過型スクリーンの延在面とのなす角を斜度βとする。斜度βは、ｘ－ｙ平面と平行な面に対する低拡散面３６の傾きである。斜度βと、角度θとの和は実質的に９０°である。一態様において映像光Ｉｍと低拡散面３６とは実質的に直交する。
　図６に示す一態様において映像光Ｉｍは映像光源に再帰する。散乱層３０の背面側の観察者が視認できるような映像はスクリーンに生じない。かかる低拡散面３６はプライバシー保護やセキュリティ管理に役立つ。
　図６に示す一態様において、低拡散面３６上に反射膜を形成しない。かかる低拡散面３６は、スクリーンを透過する環境光Ａｂをより増やす。したがってスクリーンの透明度が高まる。かかる低拡散面３６は、映像光Ｉｍの迷光を減らす。したがってスクリーンに投影された映像の画質を向上する。
＜ｚ変位モザイク＞
　図７は、スクリーン２５をｙ－ｚ平面に平行な平面で切断した断面を示す。図３を引用して上記説明したように凸レンズ体３１は、ｘ軸に対して平行に配列されており、またｙ軸に対して平行に配列されている。ｘ軸方向及びｙ軸方向に周期的に配列された凸レンズ体３１の一群において、各凸レンズ体３１の高拡散面３３は、互いに同一の凸レンズ曲面を有している。
　図７に示す一態様において各凸レンズ体３１の間で、高拡散面３３のｚ変位にモザイクが生じている。したがって高拡散面３３で反射した光は、ｘ－ｙ平面上で隣り合う凸レンズ体３１の間で相異なる位相を有することになる、すなわち位相差を有することになる。
　図７に示す一態様においてｚ変位は０からＳｍａｘまでの範囲でランダムに決まる。一態様においてＳｍａｘは数式Ｖで表される。周期的に配列されている凸レンズ体３１から回折光が生じる。回折光の回折ピークは輝度ムラ又は色割れとして観察者Ｏｂに視認される。ｚ変位モザイクは凸レンズ体３１の間で散乱光Ｓｃの光路差を発生するため、これらの輝度ムラ又は色割れを抑制する。凸レンズ体３１の間での散乱光Ｓｃの光路差を最大で映像光の１波長又は２波長とすることが好ましい。
数式Ｖ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
ｍ：１又は２
λ：映像光の波長
ｎ：波長λにおける凸レンズ体３１の屈折率
＜用途＞
　スクリーンの用途の一態様は乗り物又は構造物の窓である。窓はスクリーンを有する。乗り物又は構造物は、映像光を窓に投射する投影機を備える。一態様において構造物は、ビルのように複数の材料や部材などから構成され、基礎などにより重量を支えられた構造で造作されたものである。一態様において乗り物は車両である。他の態様においてスクリーンは、透明な扉、ショーケース及び透明なパーティションのいずれかを構成する材料である。
　一態様においてスクリーンは車両の前にいる観察者に対してその車両の行き先を表示する。一態様において映像光源を車両内部の天井付近に設置する。斜め下方に向けて映像光を照射する。他の態様においてスクリーンはショーケースの前にいる観察者に対してショーケース内の商品の説明を表示する。他の態様においてスクリーンはその前にいる観察者に対してその他の伝達事項を表示する。他の態様においてスクリーンは観察者がスクリーンの背面側の景色を視認しにくくなる表示を行う。係る表示はセキュリティ管理及びプライバシー保護のいずれかに適するものである。
＜配光特性の設計＞
　図２及び図８を参照しつつ、配光特性の設計に用いる球座標系を説明する。図２において縦の配光方向を偏角Ｖで定義する。Ｖ＝０°を＋ｚ方向とする。Ｖ＝＋９０°を＋ｙ方向とする。Ｖ＝－９０°を－ｙ方向とする。ピッチＰｙは凸レンズ体３１がｘ軸に平行に連続して並ぶ時の間隔を示す。以下ピッチＰｙについては図２を参照のこと。
　図８はｘ－ｚ平面と平行な平面におけるスクリーン２５の断面図である。横の配光方向を偏角Ｈで定義する。Ｈ＝０°を＋ｚ方向とする。Ｖ＝Ｈ＝０°はｚ軸上の正の向きを表す。Ｈ＝９０°を＋ｘ方向とする。Ｈ＝－９０°を－ｘ方向とする。ピッチＰｘは凸レンズ体３１がｘ軸に平行に連続して並ぶ時の間隔を示す。以下ピッチＰｘについては図８を参照のこと。
　図３を用いて上記説明したようにｘ方向とｙ方向とに直交するように凸レンズ体３１が配列されている。凸レンズ体３１の凸レンズ面のサグ量はＺ（Ｙ）及びＺ（Ｘ）の和である。Ｚ（Ｙ）は下記数式Ｉｙ及びＩＩｙのいずれかで表される。Ｚ（Ｘ）は下記数式Ｉｘ及びＩＩｘのいずれかで表される。

数式Ｉｙ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022

数式ＩＩｙ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
Ｃ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
Ｋ：コーニック定数
Ｙ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｙ座標
数式Ｉｘ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024

数式ＩＩｘ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Ｂ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
Ｊ：コーニック定数
Ｘ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｘ座標
　以下の各例で使用するスクリーンの第１層及び第２層の屈折率ｎは１．５０とする。
＜例Ｗ１：非対称凸レンズ体＞
　図９は例Ｗ１に係るスクリーンの備える凸レンズ体の斜視図である。凸レンズ体のｘ－ｚ平面に平行な断面上に表れる凸レンズ曲面のなす曲線において、曲率０．０７１μｍ－１、曲率半径１４μｍ、コーニック定数Ｋ＝－０．２５、ピッチＰｘ＝３０μｍである。凸レンズ面の対称軸のｘ座標が凸レンズ体のｘ－ｙ平面に対する投影中心のｘ座標と一致する。凸レンズ曲面のなす曲線の斜度の最大値は７０．８°である。
　図９に示す凸レンズ体のｙ－ｚ平面に平行な断面上で凸レンズ曲面のなす曲線において、周期２０μｍ、曲率０．１６７μｍ－１、曲率半径６μｍ、コーニック定数Ｋ＝－１である。なお、凸レンズ面の対称軸のｙ座標は、凸レンズ体のｘ－ｙ平面に対する投影中心に対してｙ方向に－５μｍずれている。凸レンズ曲面のなす曲線の斜度の最大値は６８．２°である。
　図９に示す凸レンズ体３１において、高拡散面３３と背中合わせになっているの低拡散面はｘ－ｚ平面に平行な平坦面である。また高拡散面３３は７０％の透過率及び３０％の反射率を有する。例として無機酸化物膜を反射膜として高拡散面３３上に形成することでこのような高拡散面３３を得られる。
　図２に示す一態様において、映像光Ｉｍはスクリーン２５の延在面に対して、入射角７５°で入射する。図２及び図８に即すと、（Ｈ，Ｖ）＝（１８０°，１０５°）の方向から原点、（Ｈ，Ｖ）＝（０°，０°）に向かう向きを中心にして拡散する映像光を照射する。
　図２及び図８に示すように凸レンズ体３１で＋Ｚ方向に反射する散乱光Ｓｃの配光を、サイバネット社の光線追跡ソフトＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓを用いて計算する。図１０に参考となる等照度グラフを示す。色の濃い部分が明るい。色の濃さは、特許図面に適するように調整されているため、正確な照度を表していない点に留意する。
　図１０において、凸レンズ体で反射せずにスクリーン内を直進する映像光の進行方向は（Ｈ，Ｖ）＝（０°，－７５°）である。凸レンズ曲面で反射した映像光の拡散する範囲（Ｈ＝－３５°～＋３５°，Ｖ＝－５０°～－５°）を破線で示す。破線内にいる観察者は散乱した映像光を視認するが、スクリーン内を直進する光を視認しない。
＜例Ｗ２：対称軸の調整＞
　図３は例Ｗ２に係るスクリーンの備える凸レンズ体の斜視図である。例Ｗ２では、ｙ－ｚ平面に平行な断面における凸レンズ曲面の曲線の対称軸のｙ座標が、凸レンズ体のｘ－ｙ平面に対する投影中心に対してｙ方向に－１２μｍずれている。それ以外の点について例Ｗ２のスクリーンは例Ｗ１に示すスクリーンに準ずる。図３に示すように、その凸レンズ曲面は、図９に示した凸レンズ曲面よりも＋Ｙ方向に大きく偏っている。
　図１１は＋Ｚ方向に散乱する光の配光を示す等照度グラフである。凸レンズ曲面で反射した映像光の拡散する範囲（Ｈ＝－４０°～＋４０°，Ｖ＝－５０°～＋２０°）を破線で示す。その範囲は図１０に示したものよりも大きくなっている。例Ｗ２のスクリーンは、例Ｗ１より広い範囲において観察者が映像を視認できる。
＜例Ｒ１：対称軸の調整＞
　例Ｒ１では、ｙ－ｚ平面に平行な断面における凸レンズ曲面の曲線の対称軸のｙ座標が、凸レンズ体のｘ－ｙ平面に対する投影中心のｙ座標と一致する。＋Ｚ方向に反射する光の配光を算出した。それ以外の点について例Ｒ１のスクリーンは例Ｗ１に示すスクリーンに準ずる。
　図１２は例Ｒ１に係るスクリーンの備える凸レンズ体の斜視図である。図１３は＋Ｚ方向に散乱する光の配光を示す等照度グラフである。凸レンズ曲面で反射した映像光の拡散する範囲（Ｈ＝－２５°～＋２５°，Ｖ＝－６０°～－３５°）を破線で示す。その範囲は図１０に示したものよりも小さくなっている。例Ｒ１のスクリーンは、例Ｗ１より、観察者が映像を視認できる範囲が狭い。
＜例Ｗ３及び例Ｗ４：透明度の調整＞
　スクリーンの透明度の調整について以下に述べる。透明度の指標として、スクリーンに対して垂直に入射する光に対するヘーズを測定する。ＪＩＳＫ７１３６：２０００によれば、ヘーズは、透過光のうち、前方散乱によって入射光の方向から０．０４４ｒａｄ（２．５°）以上それた光の割合を百分率で表したものである。
　上記例Ｗ２のスクリーンのヘーズは３３．５％であった。次に例Ｗ３及びＷ４において図５に示すようにｙ方向において隣接する凸レンズ体３１の間にスクリーンの延在面と平行な平坦面４２を設けた。それ以外の点について例Ｗ３及びＷ４のスクリーンは例Ｗ２に示すスクリーンに準ずる。例Ｗ３において平坦面の最も狭い部分の幅は１０μｍである。例Ｗ４において平坦面の最も狭い部分の幅は２０μｍである。平坦面が大きくなるほどヘーズが低下することでスクリーンの透明性が向上する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
＜例Ｗ５：反射膜形成個所の限定＞
　例Ｗ５では反射膜を図３に示す高拡散面３３のみに形成する。高拡散面３３の背面、すなわち－Ｙ方向に位置する低拡散面には反射膜を形成しない。それ以外の点について例Ｗ５のスクリーンは例Ｗ４に示すスクリーンに準ずる。
　図１４は＋Ｚ方向に散乱する光の配光を示す等照度グラフである。例Ｗ２と異なり、偏角Ｖ＋３０°以上では暗くなる。グラフはスクリーンの正面以外からは映像が見えなくなることを示す。ヘーズは９．６％である。スクリーンの透明性が一層向上する。
＜例Ｗ６、例Ｗ７及び例Ｒ２：反射率の調整＞
　例Ｗ６、例Ｗ７及び例Ｒ２ではスクリーンの反射膜の反射率を調整する。＋Ｚ方向に反射する光の配光を算出する。映像光は３３００Ｌｍのプロジェクタから供給する。スクリーン上の投影サイズは４０インチとする。
　上記例Ｗ２のスクリーンの高拡散面の反射率Ｒは３０％である。例Ｗ２において（Ｈ，Ｖ）＝（０，＋１０°）における拡散光の輝度は３．６ｃｄ／ｍ２である。Ｈ及びＶについては図２及び図８参照。例Ｗ６のスクリーンの高拡散面の反射率Ｒは５０％である。例Ｗ７のスクリーンの高拡散面の反射率Ｒは７０％である。例Ｒ２のスクリーンの高拡散面の反射率は１０％である。各例の輝度を表２に示す。それ以外の点について、これらの例のスクリーンは例Ｗ２に示すスクリーンに準ずる。高拡散面の反射率Ｒと透過率τの積が大きいほど、拡散光の輝度が向上する。したがって投影される映像が明るくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
＜例Ｗ８：断面形状の調整＞
　図１５は例Ｗ８に係るスクリーンの備える凸レンズ体の斜視図である。凸レンズ体のｘ－ｚ平面に平行な断面上に表れる凸レンズ曲面のなす曲線において、曲率０．０６７μｍ－１、曲率半径１５μｍ、コーニック定数Ｋ＝－０．５である。凸レンズ面の対称軸のｘ座標が凸レンズ体のｘ－ｙ平面に対する投影中心のｘ座標と一致する。凸レンズ曲面のなす曲線の斜度の最大値は５４．７°である。それ以外の点について例Ｗ８のスクリーンは例Ｗ１に示すスクリーンに準ずる。
　図１５に示す凸レンズ体のｙ－ｚ平面に平行な断面上で凸レンズ曲面のなす曲線は、周期２４μｍ、曲率０．０６７μｍ－１、曲率半径１４．９μｍ、コーニック定数Ｋ＝－１の放物線である。凸レンズ曲面のなす曲線の斜度の最大値は７５．０°である。
　図１６は＋Ｚ方向に散乱する光の配光を示す等照度グラフである。凸レンズ曲面で反射した映像光の拡散する範囲（Ｈ＝－４０°～＋４０°，Ｖ＝－５０°～＋１０°）を破線で示す。破線内にいる観察者は散乱した映像光を視認するが、スクリーン内を直進する光を視認しない。
＜例Ｗ９：透明度の調整＞
　図１７は例Ｗ９に係るスクリーンの備える凸レンズ体の斜視図である。例Ｗ９では、図６に示すように平坦な低拡散面３６を設けた。それ以外の点について例Ｗ９のスクリーンは例Ｗ８に示すスクリーンに準ずる。例Ｗ９において低拡散面３６の斜度は４０．１°である。進行する映像光は低拡散面３６に直交する。
　図１６は＋Ｚ方向に散乱する光の配光を示す等照度グラフである。（Ｈ，Ｖ）＝（０°、＋７５°）付近に反射していた強い光が減少する。したがって、この方向から映像を盗み見ることができなくなる。
＜例Ｗ１０、例Ｗ１１及び例Ｒ３：ｚ変位モザイク＞
　図７に示すように高拡散面３３にｚ変位モザイクを設けたスクリーンを作製する。ｙ－ｚ平面に平行な断面を入射面とした時の映像光Ｉｍの屈折角θ＝４０°である。斜度α＝７０°である。下記数式Ｖよりｍ＝１の時、ｚ変位の最大値Ｓｍａｘ＝１．４２μｍである。これを例Ｗ１０のスクリーンとした。またｍ＝２の時、Ｓｍａｘ＝２．８５μｍである。これを例Ｗ１０のスクリーンとした。それ以外の点について各例のスクリーンは例Ｗ２に示すスクリーンに準ずる。例Ｒ３のスクリーンは例Ｗ２のスクリーンと同一とした。
数式Ｖ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
ｍ：１又は２
λ：映像光の波長
ｎ：波長λにおける凸レンズ体３１の屈折率
α：高拡散面３３の任意の高さにおける斜度
θ：映像光Ｉｍの角度θ、θ＜９０°
　図７に示すように観察者おＯｂは＋Ｚ方向から映像を視認する。映像光に乗せて白一色の画像を投影する。例Ｗ１０及び例Ｗ１１において、映像中に色割れがなかった。例Ｒ３において、白一色の映像中に虹色の模様が混ざった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
　＋は投影された白一色の映像に虹色の模様が混ざらないことを示す。－は投影された白一色の映像に虹色の模様が混ざることを示す。
　本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
　この出願は、２０２１年１月１４日に出願された日本出願特願２０２１－３９１７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
２５　スクリーン、　２７－２８　板材、　２９　映像光源、　３０　散乱層、　３１　凸レンズ体、　３２　基材、　３３　高拡散面、　３４　中心軸、　３５　対称軸、　３６　低拡散面、　３７　第１層、　３８　第２層、　３９　凹レンズ体、　４０　散乱層、　４２　平坦面、　４３　領域、　Ａｂ　環境光、　Ｈ　偏角、　Ｉｍ　映像光、　Ｏｂ　観察者、　Ｐｘ　ピッチ、　Ｐｙ　ピッチ、　Ｒｆ　反射膜、　Ｓｃ　散乱光、　Ｓｍａｘ　ｚ変位の最大値、　Ｓｘ　区間、　Ｔｍ　透過光、　Ｖ　偏角、　α　斜度、　β　斜度、　θ　ｚ軸と映像光とのなす角

Claims (14)

  1. マイクロミラーアレイが包埋されてなる透過型スクリーンであって、
    前記透過型スクリーンは、背面側の第１層と正面側の第２層とを備え、
    前記第１層は、前記透過型スクリーンの正面側にレンズ曲面を向けているレンズ体のアレイを備え、
    前記レンズ体は、前記レンズ曲面からなる高拡散面と、前記レンズ曲面よりも曲率の小さな低拡散面とが背中合わせになった非対称構造を有し、
    　少なくとも前記高拡散面上には、入射した光の一部を透過し、一部を反射する反射膜が形成されることで前記マイクロミラーアレイが形成され、
    　前記第２層は、前記透過型スクリーンの背面側に向かって前記レンズ体の前記アレイを覆う反転形状のアレイを備え、
    　前記透過型スクリーンの背面側から斜めに投射される映像光は、前記第１層の背面側の界面で屈折し、さらに前記高拡散面で反射し、さらに前記第２層の正面側の界面で屈折するとともに前記透過型スクリーンの正面側に向かって出射する、
    　透過型スクリーン。
  2. 　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、
    　前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、
    　ｘ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、
    ｙ－ｚ平面に平行な断面における前記高拡散面のサグ量Ｚ（Ｙ）は、
    同一の曲線で表されるとともに、数式Ｉｙ又は数式ＩＩｙで表される、
    　請求項１に記載の透過型スクリーン。

    数式Ｉｙ：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    数式ＩＩｙ：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    Ｃ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
    Ｋ：コーニック定数
    Ｙ：ｙ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｙ座標
  3. 　前記レンズ体は、ｙ軸に対して平行に配列されており、
    　ｙ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、
    　ｘ－ｚ平面に平行な断面におけるサグ量Ｚ（Ｘ）は、
    　同一の曲線で表されるとともに、数式Ｉｘ又は数式ＩＩｘで表される、
    　請求項２に記載の透過型スクリーン。

    数式Ｉｘ：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    数式ＩＩｘ：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
    Ｂ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のレンズ曲率
    Ｊ：コーニック定数
    Ｘ：ｘ－ｚ平面に平行な面における、前記高拡散面のために再設定したｘ座標
  4. 　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、
    　前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、
    　ｘ軸方向に配列した前記レンズ体の群において、
    　ｙ－ｚ平面に平行な面にて前記高拡散面を切断して現れる曲線の、前記透過型スクリーンの前記延在面に対する斜度をα、
    　前記第１層の背面側の界面で屈折した前記映像光の、ｙ－ｚ平面に平行な面における前記映像光と前記ｚ軸とのなす角をθとすると、
    θが０°以上４０°未満の時にαは数式ＩＩＩを満たし、
    θが４０°以上９０°未満の時にαは数式ＩＶを満たす、
    　請求項１～３のいずれかに記載の透過型スクリーン。

    数式ＩＩＩ：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
    数式ＩＶ：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
     θ：ｙ－ｚ平面において、第１層内を進行する映像光Ｉｍがｚ軸に対してなす角度
    α：ｙ－ｚ平面において、前記高拡散面の任意の高さにおける斜度
  5. 　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、
    　前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、
    　ｙ軸方向に互いに隣り合う前記レンズ体の間に、ｘ－ｙ平面に平行な平坦面が形成されることを特徴とする、
    　請求項１～４のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  6. 　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、
    　前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されており、
    　前記低拡散面は平坦であり、
    　ｙ－ｚ平面に平行な断面にて前記低拡散面を切断して現れる直線と前記映像光とが略直交することを特徴とする、
    　請求項１～５のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  7. 　前記透過型スクリーンの延在面に平行なｘ－ｙ平面と、これに直交するｚ軸とからなる直交座標系を設定した時、
    　前記レンズ体は、ｘ軸に対して平行に配列されているとともに、ｙ軸に対して平行に配列されており、
    　ｘ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、前記高拡散面をｙ－ｚ平面に平行な断面で切断して現れる曲線は同一であり、
    　ｙ軸方向に配列された前記レンズ体の群において、前記高拡散面をｘ－ｚ平面に平行な断面で切断して現れる曲線は同一であり、
    　前記高拡散面はｚ軸方向の変位にモザイクが生じており、
    前記高拡散面で反射した光がｘ－ｙ平面上で隣り合う前記レンズ体の間で位相差を生じることを特徴とする、
    　請求項１～６のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  8. 　前記高拡散面のｚ軸方向に生じる変位に関して、
    前記変位は０から数式Ｖで表されるＳｍａｘまでの範囲でランダムに決まる、
    　請求項７に記載の透過型スクリーン。

    数式Ｖ：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
     ｍ：１又は２
    λ：映像光の波長
    ｎ：レンズ体の波長λにおける屈折率
    α：前記高拡散面をｙ－ｚ平面にて切断して現れる曲線において、前記透過型スクリーンの前記延在面に対する前記高拡散面の任意の高さにおける斜度α
    θ：ｙ－ｚ平面において、第１層内を進行する映像光Ｉｍがｚ軸に対してなす角度
  9. 　前記高拡散面の反射率が前記低拡散面の反射率よりも高いことを特徴とする、
    　請求項１～８のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  10. 　前記反射膜の反射率をＲ（％）、透過率をτ（％）としたとき、
    Ｒとτとの積が１０（％）以上２５（％）以下である、
    　請求項１～９のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  11. 　ＪＩＳ　Ｋ７１３６：２０００に準拠して計測されるヘーズ値が４０％未満である、
    　請求項１～１０のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  12. 　前記第１層は、凸レンズ体である前記レンズ体のアレイからなるとともに、前記反射膜よりも透明であり、
    　前記第２層は、前記凸レンズ体を覆う凹レンズ体のアレイからなるとともに、前記反射膜よりも透明である、
    　請求項１～１１のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  13. 　前記第１層と前記第２層とは、屈折率が等しい、又は同一の材質からなる、
    　請求項１～１２のいずれかに記載の透過型スクリーン。
  14. 　請求項１～１３のいずれかに記載の透過型スクリーンを有する窓と、
    　前記映像光を前記窓に投射する投影機と、を備える、
    　乗り物又は構造物。
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