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公開番号2025101768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023218735
出願日2023-12-26
発明の名称フロントタイプスクリーン用単位反射面配列シート、フロントタイプスクリーン及び映像表示システム
出願人個人
代理人個人
主分類G03B 21/60 20140101AFI20250701BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】生産性が高くかつ全画面で均一な画像の明るさを得る、フロントタイプスクリーン用単位反射面配列シート、該シートを備えるフロントタイプスクリーン及び該スクリーンを備える映像表示システムを提供する。
【解決手段】単位反射面配列シート1は、縦横各方向に配列する複数の単位反射面2の一辺が250μm以下であり、X方向中心Oから縦横両方向と直交する方向に焦点距離fを隔てて焦点Fを有し、中心Oから単位反射面2までの縦横各方向長さをそれぞれY、X、縦横各反射面角度をそれぞれθ、βとすると、θ=arctan(Y/2f)、β=arctan(X/2f)となり、焦点Fから出発して単位反射面2で反射される光の主光線が、縦横両方向と直交する方向と平行である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
縦方向及び横方向に複数の単位反射面が配列するフロントタイプスクリーン用単位反射面配列シートであって、
前記単位反射面の一辺が２５０μｍ以下であり、
前記横方向の中心Ｏから前記縦及び横の両方向と直交する方向に焦点距離ｆを隔てて焦点Ｆを有し、
前記単位反射面の前記縦方向からの傾き角θが、前記中心Ｏから前記単位反射面までの前記縦方向の長さをＹとすると、θ＝arctan（Ｙ／２ｆ）となり、
前記単位反射面の前記横方向からの傾き角βが、前記中心Ｏから前記単位反射面までの前記横方向の長さをＸとすると、β＝arctan（Ｘ／２ｆ）となり、
前記焦点Ｆから出発して前記単位反射面で反射される光の主光線が、前記縦及び横の両方向と直交する方向と平行であることを特徴とするフロントタイプスクリーン用単位反射面配列シート。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
請求項１に記載された単位反射面配列シートを有するフロントタイプスクリーンであって、前記単位反射面配列シートの背面に金属層を具備することを特徴とするフロントタイプスクリーン。
【請求項３】
前記単位反射面配列シートの正面に表面形状拡散フィルムを具備することを特徴とする請求項２に記載のフロントタイプスクリーン。
【請求項４】
前記焦点Ｆの位置からの映像光を前記反射面で反射することを特徴とする請求項２又は３に記載のフロントタイプスクリーン。
【請求項５】
前記フロントタイプスクリーンのスクリーン面からほぼａの距離離れた位置からの映像光を、前記反射面で反射して前記スクリーン面からほぼｂの距離離れた位置に空間結像アイリス面を作る、（１／ａ）＋（１／ｂ）＝１／ｆ、の関係を満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載のフロントタイプスクリーン。
【請求項６】
請求項４に記載されたフロントタイプスクリーンと、前記反射面へ映像光を投射する映像投影装置とからなる映像表示システム。
【請求項７】
請求項５に記載されたフロントタイプスクリーンと、前記反射面へ映像光を投射する映像投影装置とからなる映像表示システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロントタイプスクリーン用単位反射面配列シート、この単位反射面配列シートを有するフロントタイプスクリーン及びこのスクリーンと映像投影装置とからなる映像表示システムに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【０００２】
一般に、映像表示用のスクリーンはフロントタイプ（反射型ともいう）とリアタイプ（透過型ともいう）とに大別される。フロントタイプスクリーンは、スクリーンの正面側の映像投影装置からの映像光を反射させ好ましくは拡散もさせて正面側に出射させるスクリーンである。拡散を伴うフロントタイプスクリーンには、入射した映像光をスクリーンの表面で拡散・反射させるタイプと、表面で拡散させ、内部の反射層で反射させるタイプがある。フロントタイプスクリーンを用いるディスプレイをフロントタイプディスプレイという。一方、リアタイプスクリーンは、スクリーンの背面側の映像投影装置からの映像光を透過・拡散させ正面側に出射させるスクリーンである。
【背景技術】
【０００３】
スクリーンサイズが大きくなるに従いスクリーン背後の映像投影装置の設置スペースが増大するリアタイプに代わって、スクリーン背後の前記設置スペースが不要であるフロントタイプディスプレイが主流となっている。このフロントタイプディスプレイに用いられるフロントタイプスクリーンとして様々な形態のものが開発されてきた。例えば、観察者の居る所だけに映像光を反射・集光して省電力化と高輝度化を実現できる空間結像アイリス面方式のスクリーンなどが知られている（例えば、特許文献１参照）。この空間結像アイリス面方式のスクリーンでは、映像投影装置からの映像光を反射・集光するために、反射面をサーキュラーフレネルレンズ形状としている。
【０００４】
また、反射面をリニアフレネルレンズ形状としたフロントタイプスクリーンも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
サーキュラーフレネルレンズは、単位レンズが同心円の円周上に連なって配列されている。このサーキュラーフレネルレンズを用いる拡散を伴うフロントタイプスクリーンでは、１枚単位で枚葉状に切断された拡散フィルムを用い、その平坦面側にＵＶ重合によりサーキュラーフレネルレンズを製作しなければならず、量産化するには生産性が低いという問題がある。
【０００６】
一方、前記リニアフレネルレンズは、図１０に示すように特定の構造を特定の方法で製作される。ここで、金型４００とは樹脂製のリニアフレネルレンズ１００を製造するときの金属製の形状型をいう。図１０において（ａ）はリニアフレネルレンズ外観、（ｂ）金型断面及び（ｃ）金型作製方法を示す概略図である。なお、図１０（ａ）はリニアフレネルレンズ１００を正面側から斜めに見た図であり、背面側に配列され正面側には現れない反射面１０２の境界を点線で示している。
【０００７】
図１０に示すように、縦（Ｙ軸）方向、横（Ｘ軸）方向及び縦横の両方向に直交するＺ軸方向を設定する（後掲図でも同様）。金型４００の凹凸形状（図１０（ｂ））はリニアフレネルレンズ１００の凹凸形状（図１０（ａ））と凹凸反転の関係にある。リニアフレネルレンズ１００は、直角△ＡＢＣをＸ軸方向に直線状に平行に並べた構造である（図１０（ａ））。直角△ＡＢＣの斜辺ＢＣで形成される面が反射面１０２となり、この反射面１０２のＹ軸からの傾き角度がＹ軸反射面角度θとなる。反射面１０２（図１０（ａ））には反射面１０２の雌型部１０２Ｋが対応する（図１０（ｂ））。一方、辺ＡＣで形成される面は光学的には機能しないのでＹ軸不要面１０３と呼び、光学的に悪影響を及ぼさないようにＹ軸不要面角度（∠ＢＡＣ）φ
Ｙ
＝９０°が望ましい。Ｙ軸不要面１０３（図１０（ａ））には、Ｙ軸不要面１０３の雌型部１０３Ｋ（図１０（ｂ））が対応する。ただし、リニアフレネルレンズのＹ軸方向中心の近傍ではＹ軸不要面角度φ
Ｙ
＝９０°となるが、離れるに従いＹ軸不要面角度φ
Ｙ
は９０°より小となる。その理由は、Ｙ軸方向中心から離れるに従いＹ軸反射面角度θが増加し（図１０（ｃ））、それに応じて金型４００の超精密切削工具とされるダイヤモンドバイト（以下、単に「バイト」ともいう）５０の切削面を傾けねばならないからである。また、リニアフレネルレンズ１００の各反射面１０２は、Ｙ軸反射面角度θが異なるだけなので、全ての反射面上の平面について共通に説明する場合は、Ｘ－Ｙｎ面と記述することとする。ここで、Ｙｎはｎ番目のＹの位置でＹ軸をＺ軸の方向にＹ軸反射面角度θだけ傾けたことを意味する。
【０００８】
図１０（ａ）において、リニアフレネルレンズ１００のＸ－Ｙｎ面を反射面１０２とし、その反射面１０２は微小な反射面が境界で段差がなく連続的に連なって形成されたものとする。図１１を用いて、リニアフレネルレンズ１００における微小な反射面１０４の配列について説明する。一般の円筒面反射鏡の光学特性と同じになるように、微小な反射面１０４は配列される（図１１（ａ））。Ｙ軸とＸ軸に直交し、かつＸ軸中心Ｏを通るＺ軸上に、Ｘ軸中心Ｏから焦点距離ｆを隔てた焦点Ｆ（以下、単に「焦点Ｆ」ともいう）と距離２ｆ（＝２×ｆ）を隔てた点２Ｆ（以下、単に「点２Ｆ」ともいう）を設定する。焦点Ｆから放射される光はＹ軸上の微小な反射面１０４の入射点を通るＸ－Ｚ面に平行に反射され、点２Ｆからの光は点２Ｆに戻ってくる。リニアフレネルレンズ１００はＹ軸方向にのみレンズ機能を有する。一方、微小な反射面１０４はＸ軸方向に平行であり（図１１（ｂ））焦点Ｆ及び点２Ｆからの光は微小な反射面１０４で反射の法則に従い反射されるだけなので、リニアフレネルレンズ１００はＸ軸方向にはレンズ機能を有しない。また、リニアフレネルレンズ１００の微小な反射面１０４のＹ軸反射面角度θは、
θ＝arctan（Ｙ／２ｆ）
で表される（図１１（ａ））。なお、図１１（ａ）ではＹ軸中心をＸ軸中心Ｏと一致させた。
【０００９】
リニアフレネルレンズは、金型製作も容易で、かつシート製造工程を生産性の高い流延成形（ロールｔｏロール）化することが可能である。リニアフレネルレンズ１００は、縦方向には形状の変化があり、横方向には形状の変化がない（図１１（ｂ））ので、Ｘ―Ｙ面と直交する平行光はＺ軸上の焦点Ｆを通りＸ軸に平行な線上に集光する（図１２に示す）ので、平行光を集光させる光学素子として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特許第５９７１７４２号公報
特開２０２２－３４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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