JP2000258845A - 光学素子およびフレネルレンズシート - Google Patents
光学素子およびフレネルレンズシートInfo
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- JP2000258845A JP2000258845A JP11337298A JP33729899A JP2000258845A JP 2000258845 A JP2000258845 A JP 2000258845A JP 11337298 A JP11337298 A JP 11337298A JP 33729899 A JP33729899 A JP 33729899A JP 2000258845 A JP2000258845 A JP 2000258845A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出射角度の波長依存性が低く、フレネルレン
ズに用いた場合にも着色現象を生じさせ難い光学素子を
提供すること。 【解決手段】 １つの面に入射光を回折させる回折格子
４が形成され、当該回折格子面と対向する面に当該回折
光を屈折させて出射する屈折部材（例えばフレネルレン
ズ３）が形成されており、該回折格子４における主回折
光の回折角度の波長依存性と、該フレネルレンズ３にお
ける屈折角度の波長依存性とが補償し合う関係、すなわ
ち両波長依存性が逆であり互いに打ち消し合う関係にあ
る。
ズに用いた場合にも着色現象を生じさせ難い光学素子を
提供すること。 【解決手段】 １つの面に入射光を回折させる回折格子
４が形成され、当該回折格子面と対向する面に当該回折
光を屈折させて出射する屈折部材（例えばフレネルレン
ズ３）が形成されており、該回折格子４における主回折
光の回折角度の波長依存性と、該フレネルレンズ３にお
ける屈折角度の波長依存性とが補償し合う関係、すなわ
ち両波長依存性が逆であり互いに打ち消し合う関係にあ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学素子およびそれ
を用いたフレネルレンズシートに関する。
を用いたフレネルレンズシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】背面投写型ディスプレイの概略構成図を
図１０に示す。一般に、背面投写型ディスプレイは、光
学像を投射する投射管１１と、投射管１１から投射され
た光学像を拡大する投射レンズ１２と、投射レンズ１２
で拡大された光学像が結像される背面投写型スクリーン
１３とを備え、背面投写型スクリーン１３に拡大投射さ
れた光学像を観察者Ｐが観察する。
図１０に示す。一般に、背面投写型ディスプレイは、光
学像を投射する投射管１１と、投射管１１から投射され
た光学像を拡大する投射レンズ１２と、投射レンズ１２
で拡大された光学像が結像される背面投写型スクリーン
１３とを備え、背面投写型スクリーン１３に拡大投射さ
れた光学像を観察者Ｐが観察する。
【０００３】ここで、背面投写型スクリーン１３の構成
としては、投射管１１から投射される光束を観察者の方
向に集めるフレネルレンズシート１４と、フレネルレン
ズシート１４から出射された光を画面水平方向（スクリ
ーンの幅方向）および画面垂直方向（スクリーンの高さ
方向）の所定の角度に適当な割合で分散させて視野角を
所定の範囲に広げるレンチキュラーレンズシート１５と
からなる２枚式の構成が多く採用されている。
としては、投射管１１から投射される光束を観察者の方
向に集めるフレネルレンズシート１４と、フレネルレン
ズシート１４から出射された光を画面水平方向（スクリ
ーンの幅方向）および画面垂直方向（スクリーンの高さ
方向）の所定の角度に適当な割合で分散させて視野角を
所定の範囲に広げるレンチキュラーレンズシート１５と
からなる２枚式の構成が多く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、背面投写型スク
リーンを備えた背面投写型ディスプレイにおいては、デ
ィスプレイの薄型化のために、投射レンズ１２と背面投
写型スクリーン１３との距離が短くなるように配置する
ことが求められている。また、スクリーン外周部の輝度
を高めることも求められている。これらの要求に応える
ためには、フレネルレンズシート１４の外周部のフレネ
ル角を大きくする必要がある。一方、一般に、フレネル
レンズシートのフレネルレンズ面を形成する材料の屈折
率には波長依存性があるため、フレネルレンズから出射
される光の角度は光の波長により異なったものとなる。
フレネル角が大きくなるに従い、光の波長の違いによる
出射角度の差も大きくなるため、スクリーン上で着色現
象が発生し、画質を低下させる。したがって、背面投写
型ディスプレイの薄型化をフレネルレンズシート外周部
のフレネル角を大きくすることによって解決することは
困難である。
リーンを備えた背面投写型ディスプレイにおいては、デ
ィスプレイの薄型化のために、投射レンズ１２と背面投
写型スクリーン１３との距離が短くなるように配置する
ことが求められている。また、スクリーン外周部の輝度
を高めることも求められている。これらの要求に応える
ためには、フレネルレンズシート１４の外周部のフレネ
ル角を大きくする必要がある。一方、一般に、フレネル
レンズシートのフレネルレンズ面を形成する材料の屈折
率には波長依存性があるため、フレネルレンズから出射
される光の角度は光の波長により異なったものとなる。
フレネル角が大きくなるに従い、光の波長の違いによる
出射角度の差も大きくなるため、スクリーン上で着色現
象が発生し、画質を低下させる。したがって、背面投写
型ディスプレイの薄型化をフレネルレンズシート外周部
のフレネル角を大きくすることによって解決することは
困難である。
【０００５】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
で、出射角度の波長依存性が低く、フレネルレンズに用
いた場合にも着色現象を生じさせ難い光学素子を提供す
ることを目的とする。
で、出射角度の波長依存性が低く、フレネルレンズに用
いた場合にも着色現象を生じさせ難い光学素子を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の光学素子は、１つの面に入射光を回折させる回折
格子が形成され、当該回折格子面と対向する面に当該回
折光を屈折させて出射する屈折部材が形成されており、
該回折格子における主回折光の回折角度の波長依存性
と、該屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補償
し合う関係、すなわち両波長依存性が逆であり互いに打
ち消し合う関係にある。上記の課題を解決する本発明の
他の光学素子は、１つの面に入射光を屈折させる屈折部
材が形成され、当該屈折部材面と対向する面に当該屈折
光を回折させて出射する回折格子が形成されており、該
回折格子における主回折光の回折角度の波長依存性と、
該屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補償し合
う関係にある。上記の各光学素子の屈折部材をフレネル
レンズで構成することにより、フレネルレンズシートが
得られる。
発明の光学素子は、１つの面に入射光を回折させる回折
格子が形成され、当該回折格子面と対向する面に当該回
折光を屈折させて出射する屈折部材が形成されており、
該回折格子における主回折光の回折角度の波長依存性
と、該屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補償
し合う関係、すなわち両波長依存性が逆であり互いに打
ち消し合う関係にある。上記の課題を解決する本発明の
他の光学素子は、１つの面に入射光を屈折させる屈折部
材が形成され、当該屈折部材面と対向する面に当該屈折
光を回折させて出射する回折格子が形成されており、該
回折格子における主回折光の回折角度の波長依存性と、
該屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補償し合
う関係にある。上記の各光学素子の屈折部材をフレネル
レンズで構成することにより、フレネルレンズシートが
得られる。
【０００７】本発明においては、回折格子が屈折部材面
に形成されても良い。すなわち、かかる本発明の光学素
子は、１つの面に入射光を屈折させて出射する屈折部材
が形成され、当該屈折部材面に回折格子が形成されてお
り、該回折格子における主回折光の回折角度の波長依存
性と、該屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補
償し合う関係にある。この光学素子の屈折部材をフレネ
ルレンズで構成することにより、フレネルレンズシート
が得られる。あるいは、本発明においては、回折格子と
フレネルレンズとを別体のシートにそれぞれ形成しても
良い。すなわち、入射光を回折させる回折格子が形成さ
れた回折格子シートと、該回折格子における主回折光の
回折角度の波長依存性と補償し合う関係にある屈折角度
の波長依存性を有し、当該回折光を屈折させて出射する
フレネルレンズが設けられたフレネルレンズシートとを
組み合わせることができる。
に形成されても良い。すなわち、かかる本発明の光学素
子は、１つの面に入射光を屈折させて出射する屈折部材
が形成され、当該屈折部材面に回折格子が形成されてお
り、該回折格子における主回折光の回折角度の波長依存
性と、該屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補
償し合う関係にある。この光学素子の屈折部材をフレネ
ルレンズで構成することにより、フレネルレンズシート
が得られる。あるいは、本発明においては、回折格子と
フレネルレンズとを別体のシートにそれぞれ形成しても
良い。すなわち、入射光を回折させる回折格子が形成さ
れた回折格子シートと、該回折格子における主回折光の
回折角度の波長依存性と補償し合う関係にある屈折角度
の波長依存性を有し、当該回折光を屈折させて出射する
フレネルレンズが設けられたフレネルレンズシートとを
組み合わせることができる。
【０００８】光が空気と物体との界面で屈折される場
合、光の入射角度をθinで、光の出射角度をθoutで、
空気の屈折率を１で、物体を構成する材料の屈折率をｎ
でそれぞれ表すと、一般的に次の式が成立する。 sin（θout）＝ｎ・sin（θin） …（１） ここで、光源を出射する赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）お
よび青色光（Ｂ）に対する、フレネルレンズを形成して
いる材料の屈折率をそれぞれｎＲ、ｎＧおよびｎＢで表
し、フレネルレンズからの赤色光、緑色光および青色光
の出射角度をそれぞれθＲ、θＧおよびθＢで表すとす
る。一般の材料では、 ｎＲ＜ｎＧ＜ｎＢ …（２） であり、（１）式から、 θＲ＜θＧ＜θＢ …（３） となる。したがって、図９（ａ）にモデル的に示すよう
に、フレネルレンズシートからの出射光の出射角度には
波長依存性が生じる。この波長依存性のため、画面が着
色して観察され、画像の品位が大きく低下する。
合、光の入射角度をθinで、光の出射角度をθoutで、
空気の屈折率を１で、物体を構成する材料の屈折率をｎ
でそれぞれ表すと、一般的に次の式が成立する。 sin（θout）＝ｎ・sin（θin） …（１） ここで、光源を出射する赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）お
よび青色光（Ｂ）に対する、フレネルレンズを形成して
いる材料の屈折率をそれぞれｎＲ、ｎＧおよびｎＢで表
し、フレネルレンズからの赤色光、緑色光および青色光
の出射角度をそれぞれθＲ、θＧおよびθＢで表すとす
る。一般の材料では、 ｎＲ＜ｎＧ＜ｎＢ …（２） であり、（１）式から、 θＲ＜θＧ＜θＢ …（３） となる。したがって、図９（ａ）にモデル的に示すよう
に、フレネルレンズシートからの出射光の出射角度には
波長依存性が生じる。この波長依存性のため、画面が着
色して観察され、画像の品位が大きく低下する。
【０００９】ところで、回折格子の周期をＰで、入射光
の波長をλで、光の入射角度をφinで、光の出射角度を
φoutで、回折次数をｍでそれぞれ表した場合、一般に
次の式が成立する。 sin（φout）＝sin（φin）＋ｍλ／Ｐ …（４） 赤色光、緑色光および青色光の波長をそれぞれλＲ、λ
ＧおよびλＢで表し、回折格子に各光が入射した時の赤
色光、緑色光および青色光の回折角をそれぞれφＲ、φ
ＧおよびφＢで表すと、 λＲ＞λＧ＞λＢ …（５） であることから、ｍ＞０の回折次数では、 φＲ＞φＧ＞φＢ …（６） という関係が成り立つ。
の波長をλで、光の入射角度をφinで、光の出射角度を
φoutで、回折次数をｍでそれぞれ表した場合、一般に
次の式が成立する。 sin（φout）＝sin（φin）＋ｍλ／Ｐ …（４） 赤色光、緑色光および青色光の波長をそれぞれλＲ、λ
ＧおよびλＢで表し、回折格子に各光が入射した時の赤
色光、緑色光および青色光の回折角をそれぞれφＲ、φ
ＧおよびφＢで表すと、 λＲ＞λＧ＞λＢ …（５） であることから、ｍ＞０の回折次数では、 φＲ＞φＧ＞φＢ …（６） という関係が成り立つ。
【００１０】したがって、図９（ｂ）に示すように、フ
レネルレンズ面と対向する面（裏面）に回折格子が形成
されている場合には、回折格子による回折角度の波長依
存性と、フレネルレンズでの屈折角の波長依存性とが互
いにキャンセルする様に作用する。これによって、フレ
ネルレンズシートからの出射光の出射角度に波長依存性
があることによる画面の着色現象を低減することが可能
となる。
レネルレンズ面と対向する面（裏面）に回折格子が形成
されている場合には、回折格子による回折角度の波長依
存性と、フレネルレンズでの屈折角の波長依存性とが互
いにキャンセルする様に作用する。これによって、フレ
ネルレンズシートからの出射光の出射角度に波長依存性
があることによる画面の着色現象を低減することが可能
となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に本発明のフレネルレンズシ
ートを用いた背面投写型スクリーンの概略斜視図を示
す。この背面投写型スクリーンでは、観察側にレンチキ
ュラーレンズシート１が配置され、投射管（図示しな
い）側にフレネルレンズシート２が配置されている。図
２に斜視図で示すように、フレネルレンズシート２の投
射管側の面には回折格子４が形成されており、出射側に
はフレネルレンズ３が形成されている。ここで、図２に
示すように、該回折格子の格子をフレネルレンズと中心
が一致する同心円状になるように形成することができる
が、回折格子の中心とフレネルレンズの中心とを必ずし
も一致させる必要はなく、所望の集光特性に応じて両中
心をずらしても良い。回折格子の格子をフレネルレンズ
と中心が一致する同心円状になるように形成した場合に
は、投射管を出て回折格子に入射する入射光は中心方向
に向くように回折される。このように構成することによ
り、２次元的に光を集光させることができるためスクリ
ーンの高輝度化を図ることができる。上記フレネルレン
ズシートは、例えば、基板となる透明プラスチックシー
トの片面にプレス成形により回折格子面を形成し、つい
で反対面に紫外線硬化樹脂による２Ｐ法によってフレネ
ルレンズを形成することによって製造することができ
る。
ートを用いた背面投写型スクリーンの概略斜視図を示
す。この背面投写型スクリーンでは、観察側にレンチキ
ュラーレンズシート１が配置され、投射管（図示しな
い）側にフレネルレンズシート２が配置されている。図
２に斜視図で示すように、フレネルレンズシート２の投
射管側の面には回折格子４が形成されており、出射側に
はフレネルレンズ３が形成されている。ここで、図２に
示すように、該回折格子の格子をフレネルレンズと中心
が一致する同心円状になるように形成することができる
が、回折格子の中心とフレネルレンズの中心とを必ずし
も一致させる必要はなく、所望の集光特性に応じて両中
心をずらしても良い。回折格子の格子をフレネルレンズ
と中心が一致する同心円状になるように形成した場合に
は、投射管を出て回折格子に入射する入射光は中心方向
に向くように回折される。このように構成することによ
り、２次元的に光を集光させることができるためスクリ
ーンの高輝度化を図ることができる。上記フレネルレン
ズシートは、例えば、基板となる透明プラスチックシー
トの片面にプレス成形により回折格子面を形成し、つい
で反対面に紫外線硬化樹脂による２Ｐ法によってフレネ
ルレンズを形成することによって製造することができ
る。
【００１２】凸レンズとして作用するフレネルレンズで
はフレネルレンズシートの中央部と外周部とで光を屈折
させる大きさを異ならせ、外周部では中心部に比べて大
きく光を屈折させることが一般的である。具体的には、
フレネルレンズの屈折角が大きい周辺部ほどフレネルレ
ンズの高さが高くなるようにフレネルレンズの形状が決
められる。そして、これに合わせて、回折格子の格子の
周期をフレネルレンズシートの中心部と周辺部とで異な
らせることが好ましい。入射光が大きく屈折されるた
め、レンズシートの中心付近よりも周辺部でフレネルレ
ンズにおける屈折による波長分散が顕著に発生する。回
折格子の格子周期をフレネルレンズの屈折角が大きい周
辺部で短くすることによって、回折角の波長依存性を大
きくして屈折による波長分散をキャンセルすることがで
きる。回折格子の格子の周期をフレネルレンズシートの
中心部と周辺部とで異ならせるとき、上記回折格子の周
期の範囲は５μｍから１０００μｍの間にあることが好
ましい。回折作用が過度に強くなく、画像を観察した場
合に歪んだ画像となることがなく、また、十分な特性が
得られないほど回折作用が過度に小さくないためであ
る。
はフレネルレンズシートの中央部と外周部とで光を屈折
させる大きさを異ならせ、外周部では中心部に比べて大
きく光を屈折させることが一般的である。具体的には、
フレネルレンズの屈折角が大きい周辺部ほどフレネルレ
ンズの高さが高くなるようにフレネルレンズの形状が決
められる。そして、これに合わせて、回折格子の格子の
周期をフレネルレンズシートの中心部と周辺部とで異な
らせることが好ましい。入射光が大きく屈折されるた
め、レンズシートの中心付近よりも周辺部でフレネルレ
ンズにおける屈折による波長分散が顕著に発生する。回
折格子の格子周期をフレネルレンズの屈折角が大きい周
辺部で短くすることによって、回折角の波長依存性を大
きくして屈折による波長分散をキャンセルすることがで
きる。回折格子の格子の周期をフレネルレンズシートの
中心部と周辺部とで異ならせるとき、上記回折格子の周
期の範囲は５μｍから１０００μｍの間にあることが好
ましい。回折作用が過度に強くなく、画像を観察した場
合に歪んだ画像となることがなく、また、十分な特性が
得られないほど回折作用が過度に小さくないためであ
る。
【００１３】背面投射型スクリーンのフレネルレンズシ
ートでは、外周部では投射管からの光が斜めに入射する
ため、見かけ上の格子の深さが実際の格子の深さよりも
深くなる。このため、回折格子における回折作用をフレ
ネルレンズシートの中心部と外周部とで一定にするため
には、フレネルレンズの屈折角が大きい外周部における
格子深さが中心部における格子深さよりも小さくなるよ
うに格子を形成する必要がある。この場合、格子の深さ
の範囲は０．２μｍから３μmにあることが好ましい。
格子深さが０．２μｍより小さくなると回折光の割合が
過度に小さくなることがある。
ートでは、外周部では投射管からの光が斜めに入射する
ため、見かけ上の格子の深さが実際の格子の深さよりも
深くなる。このため、回折格子における回折作用をフレ
ネルレンズシートの中心部と外周部とで一定にするため
には、フレネルレンズの屈折角が大きい外周部における
格子深さが中心部における格子深さよりも小さくなるよ
うに格子を形成する必要がある。この場合、格子の深さ
の範囲は０．２μｍから３μmにあることが好ましい。
格子深さが０．２μｍより小さくなると回折光の割合が
過度に小さくなることがある。
【００１４】フレネルレンズ中心からの距離に応じてフ
レネルレンズのフレネル角度、格子周期および格子深さ
を異ならせたフレネルレンズシートの概略断面図を図３
に示す。中心部における格子周期および格子深さをそれ
ぞれＰ１およびＨ１で、外周部における格子周期および
格子深さをそれぞれＰ２およびＨ２で表すと、このフレ
ネルレンズシートでは、図４に示すように、Ｈ２＜Ｈ１
Ｐ２＜Ｐ１との関係が成り立っている。本発明のフレネ
ルレンズシートにおけるフレネルレンズ中心からの距離
に応じた、フレネル角度、格子周期および格子深さの一
例を表１に示す。このフレネルレンズシートは、表２に
赤色光、緑色光および青色光の各波長に対する屈折率を
示す基板（厚さ：１．８５ｍｍ）上に２Ｐ樹脂（厚さ：
０．１５ｍｍ）を積層することにより得たものである。
レネルレンズのフレネル角度、格子周期および格子深さ
を異ならせたフレネルレンズシートの概略断面図を図３
に示す。中心部における格子周期および格子深さをそれ
ぞれＰ１およびＨ１で、外周部における格子周期および
格子深さをそれぞれＰ２およびＨ２で表すと、このフレ
ネルレンズシートでは、図４に示すように、Ｈ２＜Ｈ１
Ｐ２＜Ｐ１との関係が成り立っている。本発明のフレネ
ルレンズシートにおけるフレネルレンズ中心からの距離
に応じた、フレネル角度、格子周期および格子深さの一
例を表１に示す。このフレネルレンズシートは、表２に
赤色光、緑色光および青色光の各波長に対する屈折率を
示す基板（厚さ：１．８５ｍｍ）上に２Ｐ樹脂（厚さ：
０．１５ｍｍ）を積層することにより得たものである。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】本発明のフレネルレンズシートの他の一例
の概略斜視図を図５に示す。このフレネルレンズシート
５では、回折格子６はフレネルレンズ７が形成された面
とは対向する面に格子の方向が水平方向になるように形
成されている。図６に該フレネルレンズシートの断面図
を示す。このフレネルレンズシートでは、回折格子６に
入射した光は上下方向に回折される。これによって、フ
レネルレンズシートにレンチキュラーレンズの作用をあ
わせ持たせることができ、スクリーン外周部での着色も
減らすことができる。なお、このように回折格子が水平
方向に形成された場合でも、格子周期および格子深さを
フレネルレンズの屈折角に応じて変化させてもよい。
の概略斜視図を図５に示す。このフレネルレンズシート
５では、回折格子６はフレネルレンズ７が形成された面
とは対向する面に格子の方向が水平方向になるように形
成されている。図６に該フレネルレンズシートの断面図
を示す。このフレネルレンズシートでは、回折格子６に
入射した光は上下方向に回折される。これによって、フ
レネルレンズシートにレンチキュラーレンズの作用をあ
わせ持たせることができ、スクリーン外周部での着色も
減らすことができる。なお、このように回折格子が水平
方向に形成された場合でも、格子周期および格子深さを
フレネルレンズの屈折角に応じて変化させてもよい。
【００１８】本発明のフレネルレンズシートの他の一例
の概略斜視図を図７に示す。このフレネルレンズシート
８では、回折格子９がフレネルレンズ面１０に形成され
ている。図８に該フレネルレンズシートの断面図を示
す。このような構成のフレネルレンズシートは、回折格
子がフレネルレンズ面に予め形成されたフレネルレンズ
シートの金型を用いた２Ｐ法により製造することができ
る。この構成によれば、フレネルレンズシートの両面に
別個の工程を施す必要がないため、生産性を上げること
ができる。
の概略斜視図を図７に示す。このフレネルレンズシート
８では、回折格子９がフレネルレンズ面１０に形成され
ている。図８に該フレネルレンズシートの断面図を示
す。このような構成のフレネルレンズシートは、回折格
子がフレネルレンズ面に予め形成されたフレネルレンズ
シートの金型を用いた２Ｐ法により製造することができ
る。この構成によれば、フレネルレンズシートの両面に
別個の工程を施す必要がないため、生産性を上げること
ができる。
【００１９】回折格子を通過した光は回折の次数で決ま
る離散的な角度で出射する。多くの次数で光が出射した
場合には光が分散されるために輝度の低下が生じる。１
次回折光などの特定の次数に光を集中させた場合には、
この次数で決まる出射角度に対する輝度を高めることが
できる。この場合には回折格子の格子断面の形状を鋸歯
状にすればよい。また、ある範囲の次数（例えば、１次
から５次）の回折光を利用することによって、さまざま
な方向からスクリーンを観察することが可能となる。こ
の場合には回折格子の格子断面の形状を正弦波状、三角
状、矩形状など各種の形状にすることができる。また、
回折格子における１次光の強度と０次光の強度との和
が、２次光以上の高次回折光を含めた全出射光の強度の
４０％以上であるように回折格子を形成することによっ
て、光を有効に利用して高輝度化を図ることができる。
る離散的な角度で出射する。多くの次数で光が出射した
場合には光が分散されるために輝度の低下が生じる。１
次回折光などの特定の次数に光を集中させた場合には、
この次数で決まる出射角度に対する輝度を高めることが
できる。この場合には回折格子の格子断面の形状を鋸歯
状にすればよい。また、ある範囲の次数（例えば、１次
から５次）の回折光を利用することによって、さまざま
な方向からスクリーンを観察することが可能となる。こ
の場合には回折格子の格子断面の形状を正弦波状、三角
状、矩形状など各種の形状にすることができる。また、
回折格子における１次光の強度と０次光の強度との和
が、２次光以上の高次回折光を含めた全出射光の強度の
４０％以上であるように回折格子を形成することによっ
て、光を有効に利用して高輝度化を図ることができる。
【００２０】なお、本発明のフレネルレンズシートを用
いて背面投写型スクリーンを構成する場合、図１０に示
すような一般的なレンチキュラーレンズシートと組み合
わせても良く、レンチキュラーレンズシートの観察者側
に保護用の前面シートを付け加えても良い。
いて背面投写型スクリーンを構成する場合、図１０に示
すような一般的なレンチキュラーレンズシートと組み合
わせても良く、レンチキュラーレンズシートの観察者側
に保護用の前面シートを付け加えても良い。
【００２１】
【発明の効果】出射角度の波長依存性が低く、フレネル
レンズに用いた場合にも着色現象を生じさせ難い光学素
子を提供することができる。
レンズに用いた場合にも着色現象を生じさせ難い光学素
子を提供することができる。
【図１】本発明のフレネルレンズシートを用いた背面投
射型スクリーンの一例の概略斜視図である。
射型スクリーンの一例の概略斜視図である。
【図２】本発明のフレネルレンズシートの一例の概略斜
視図である。
視図である。
【図３】本発明のフレネルレンズシートにおける格子周
期および格子深さを説明するための図である。
期および格子深さを説明するための図である。
【図４】本発明のフレネルレンズシートにおける格子周
期および格子深さの一例を示す図である。
期および格子深さの一例を示す図である。
【図５】本発明のフレネルレンズシートの他の一例の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図６】本発明のフレネルレンズシートの他の一例の概
略断面図である。
略断面図である。
【図７】本発明のフレネルレンズシートの他の一例の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図８】本発明のフレネルレンズシートの他の一例の概
略断面図である。
略断面図である。
【図９】本発明のフレネルレンズシートの機能を説明す
る図である。
る図である。
【図１０】従来の背面投写型ディスプレイの概略構成図
である。
である。
１…レンチキュラーレンズシート ２，５，８…フレネルレンズシート ３，７，１０…フレネルレンズ ４、６，９…回折格子
Claims (14)
- 【請求項１】 １つの面に入射光を回折させる回折格子
が形成され、当該回折格子面と対向する面に当該回折光
を屈折させて出射する屈折部材が形成されており、該回
折格子における主回折光の回折角度の波長依存性と、該
屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補償し合う
関係にあることを特徴とする光学素子。 - 【請求項２】 １つの面に入射光を屈折させる屈折部材
が形成され、当該屈折部材面と対向する面に当該屈折光
を回折させて出射する回折格子が形成されており、該回
折格子における主回折光の回折角度の波長依存性と、該
屈折部材における屈折角度の波長依存性とが補償し合う
関係にあることを特徴とする光学素子。 - 【請求項３】 １つの面に入射光を屈折させて出射する
屈折部材が形成され、当該屈折部材面に回折格子が形成
されており、該回折格子における主回折光の回折角度の
波長依存性と、該屈折部材における屈折角度の波長依存
性とが補償し合う関係にあることを特徴とする光学素
子。 - 【請求項４】 １つの面に入射光を回折させる回折格子
が形成され、当該回折格子面と対向する面に当該回折光
を屈折させて出射するフレネルレンズが形成されてお
り、該回折格子における主回折光の回折角度の波長依存
性と、該フレネルレンズにおける屈折角度の波長依存性
とが補償し合う関係にあることを特徴とするフレネルレ
ンズシート。 - 【請求項５】 １つの面に入射光を屈折させるフレネル
レンズが形成され、当該フレネルレンズ面と対向する面
に当該屈折光を回折させて出射する回折格子が形成され
ており、該回折格子における主回折光の回折角度の波長
依存性と、該フレネルレンズにおける屈折角度の波長依
存性とが補償し合う関係にあることを特徴とするフレネ
ルレンズシート。 - 【請求項６】 １つの面に入射光を屈折させて出射する
フレネルレンズが形成され、当該フレネルレンズ面に回
折格子が形成されており、該回折格子における主回折光
の回折角度の波長依存性と、該フレネルレンズにおける
屈折角度の波長依存性とが補償し合う関係にあることを
特徴とするフレネルレンズシート。 - 【請求項７】 フレネルレンズの屈折角が大きくなるに
従って格子の周期が短くなるように回折格子が形成され
ている請求項４ないし６のいずれか一項に記載のフレネ
ルレンズシート。 - 【請求項８】 回折格子の周期が５μｍから１０００μ
ｍの範囲にある請求項７記載のフレネルレンズシート。 - 【請求項９】 フレネルレンズの屈折角が大きくなるに
従って格子の深さが小さくなるように回折格子が形成さ
れている請求項４ないし８のいずれか一項に記載のフレ
ネルレンズシート。 - 【請求項１０】 回折格子の深さが０．２μｍから３μ
ｍの範囲にある請求項９記載のフレネルレンズシート。 - 【請求項１１】 回折格子の格子方向が同心円状である
請求項４ないし１０のいずれか一項に記載のフレネルレ
ンズシート。 - 【請求項１２】 回折格子の格子方向が直線状である請
求項４ないし１０のいずれか一項に記載のフレネルレン
ズシート。 - 【請求項１３】 回折格子における１次光の強度と０次
光の強度との和が、２次光以上の高次回折光を含めた全
出射光の強度の４０％以上である請求項４ないし１２の
いずれか一項に記載のフレネルレンズシート。 - 【請求項１４】 入射光を回折させる回折格子が形成さ
れたシートと組み合わされて用いられるフレネルレンズ
シートであって、該フレネルレンズシートに当該回折格
子シートからの回折光を屈折させて出射するフレネルレ
ンズが形成されており、該回折格子における主回折光の
回折角度の波長依存性と、該フレネルレンズにおける屈
折角度の波長依存性とが補償し合う関係にあることを特
徴とするフレネルレンズシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11337298A JP2000258845A (ja) | 1998-12-02 | 1999-11-29 | 光学素子およびフレネルレンズシート |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34279598 | 1998-12-02 | ||
| JP10-342795 | 1998-12-02 | ||
| JP11337298A JP2000258845A (ja) | 1998-12-02 | 1999-11-29 | 光学素子およびフレネルレンズシート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258845A true JP2000258845A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=26575737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11337298A Pending JP2000258845A (ja) | 1998-12-02 | 1999-11-29 | 光学素子およびフレネルレンズシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000258845A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036260A1 (ja) * | 2003-10-14 | 2005-04-21 | Toppan Printing Co., Ltd. | フレネルレンズ及び透過型スクリーン、並びにこれらを用いた背面投写型ディスプレイ装置 |
| JP2005189264A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Hitachi Chem Co Ltd | 光学素子及びそれを用いた面光源装置 |
| JP2007171547A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Nikon Corp | フレネルレンズ、および、このフレネルレンズを用いた液晶プロジェクタ |
| JP2015036726A (ja) * | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 大日本印刷株式会社 | 照明装置、投射装置及び投射型表示装置 |
| JP2019056720A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本特殊光学樹脂株式会社 | フレネルレンズ、照明装置、太陽光照射装置及び車両用前照灯 |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP11337298A patent/JP2000258845A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036260A1 (ja) * | 2003-10-14 | 2005-04-21 | Toppan Printing Co., Ltd. | フレネルレンズ及び透過型スクリーン、並びにこれらを用いた背面投写型ディスプレイ装置 |
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| JP4556872B2 (ja) * | 2003-10-14 | 2010-10-06 | 凸版印刷株式会社 | フレネルレンズ及び透過型スクリーンを用いた背面投写型ディスプレイ装置 |
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| JP4677716B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2011-04-27 | 日立化成工業株式会社 | 光学素子及びそれを用いた面光源装置 |
| JP2007171547A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Nikon Corp | フレネルレンズ、および、このフレネルレンズを用いた液晶プロジェクタ |
| JP4743607B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2011-08-10 | 株式会社ニコン | フレネルレンズ、および、このフレネルレンズを用いた液晶プロジェクタ |
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