JP2000266913A - フレネルレンズ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部反射光のセグメント非レンズ面からの出
射を抑制して、像の不鮮明化や色ムラ等が無い優れたフ
レネルレンズを提供する。 【解決手段】 フレネルレンズの各レンズセグメント１
は、レンズ作用のあるセグメントレンズ１２面と、レン
ズ作用の無いセグメント非レンズ面１３とを有し、各セ
グメント非レンズ面１３は、山の角度が８０〜１００度
である鋸波状の断面形状の凹凸面である。各非セグメン
ト非レンズ面１３は、小さなコーナーキューブを詰めて
並べたのと同様な効果により内部反射光を折り返し、こ
の結果、各非セグメント非レンズ面１３からの内部反射
光の出射が抑制される。凹凸面は、必要に応じて曲面と
されたり、レンチキュラーレンズと同様の構成とされた
りする。
射を抑制して、像の不鮮明化や色ムラ等が無い優れたフ
レネルレンズを提供する。 【解決手段】 フレネルレンズの各レンズセグメント１
は、レンズ作用のあるセグメントレンズ１２面と、レン
ズ作用の無いセグメント非レンズ面１３とを有し、各セ
グメント非レンズ面１３は、山の角度が８０〜１００度
である鋸波状の断面形状の凹凸面である。各非セグメン
ト非レンズ面１３は、小さなコーナーキューブを詰めて
並べたのと同様な効果により内部反射光を折り返し、こ
の結果、各非セグメント非レンズ面１３からの内部反射
光の出射が抑制される。凹凸面は、必要に応じて曲面と
されたり、レンチキュラーレンズと同様の構成とされた
りする。
Description
【発明の属する技術分野】本願の発明は、テレビ受像機
の画面スクリーンなどに使用されるフレネルレンズに関
する。
の画面スクリーンなどに使用されるフレネルレンズに関
する。
【従来の技術】フレネルレンズは、シート状のレンズの
総称であり、例えばテレビ受像機における画面スクリー
ン等に使用されている。図１２は、従来のフレネルレン
ズの一例の平面図、図１３は、図１２に示すフレネルレ
ンズの断面概略図である。図１２及び図１３に示すフレ
ネルレンズは、通常の平凸レンズのレンズ面を複数の同
心円に沿って分割して複数の同心円環状のレンズセグメ
ント１とし、各レンズセグメント１がほぼ同じ高さに位
置するよう構成したものである。尚、一つのレンズセグ
メント１の平坦面１１とは反対側の面（以下、非平坦面
と総称する）は、レンズ作用のある面であるセグメント
レンズ面１２と、セグメントレンズ面１２と隣接する一
方のレンズセグメント１との間に位置したレンズ作用の
無い面（以下、セグメント非レンズ面）１３とから成っ
ている。
総称であり、例えばテレビ受像機における画面スクリー
ン等に使用されている。図１２は、従来のフレネルレン
ズの一例の平面図、図１３は、図１２に示すフレネルレ
ンズの断面概略図である。図１２及び図１３に示すフレ
ネルレンズは、通常の平凸レンズのレンズ面を複数の同
心円に沿って分割して複数の同心円環状のレンズセグメ
ント１とし、各レンズセグメント１がほぼ同じ高さに位
置するよう構成したものである。尚、一つのレンズセグ
メント１の平坦面１１とは反対側の面（以下、非平坦面
と総称する）は、レンズ作用のある面であるセグメント
レンズ面１２と、セグメントレンズ面１２と隣接する一
方のレンズセグメント１との間に位置したレンズ作用の
無い面（以下、セグメント非レンズ面）１３とから成っ
ている。
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
フレネルレンズは、内部反射光等の正常光以外の光が出
射されるため、像が不鮮明化したり色ムラが発生したり
する問題があった。この点について、図１４を使用して
説明する。図１４は、図１２及び図１３に示す従来のフ
レネルレンズの問題点について示す断面部分図である。
図１４において、光は平坦面１１から入射し、各セグメ
ントレンズ面１２から出射するものとする。この際、各
セグメントレンズ面１２に達した光は、一部がセグメン
トレンズ面１２に反射して戻り内部反射光となる。この
内部反射光は、平坦面１１等に反射した後、セグメント
レンズ１のセグメント非レンズ面１３等から出射するこ
とがある。セグメント非レンズ面１３から内部反射光が
出射すると、像が正しく投影されず、像が不鮮明になっ
たり、色ムラが発生したりする問題がある。本願の発明
は、かかる課題を解決するためになされたものであり、
内部反射光のセグメント非レンズ面からの出射を抑制し
て、像の不鮮明化や色ムラ等の無い優れたフレネルレン
ズを提供する技術的意義がある。
フレネルレンズは、内部反射光等の正常光以外の光が出
射されるため、像が不鮮明化したり色ムラが発生したり
する問題があった。この点について、図１４を使用して
説明する。図１４は、図１２及び図１３に示す従来のフ
レネルレンズの問題点について示す断面部分図である。
図１４において、光は平坦面１１から入射し、各セグメ
ントレンズ面１２から出射するものとする。この際、各
セグメントレンズ面１２に達した光は、一部がセグメン
トレンズ面１２に反射して戻り内部反射光となる。この
内部反射光は、平坦面１１等に反射した後、セグメント
レンズ１のセグメント非レンズ面１３等から出射するこ
とがある。セグメント非レンズ面１３から内部反射光が
出射すると、像が正しく投影されず、像が不鮮明になっ
たり、色ムラが発生したりする問題がある。本願の発明
は、かかる課題を解決するためになされたものであり、
内部反射光のセグメント非レンズ面からの出射を抑制し
て、像の不鮮明化や色ムラ等の無い優れたフレネルレン
ズを提供する技術的意義がある。
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、複数のレンズセグメ
ントを同一平面上に並べてシート状のレンズを構成した
フレネルレンズにおいて、各レンズセグメントは、レン
ズ作用のあるセグメントレンズ面と、レンズ作用の無い
セグメント非レンズ面とを有しており、各レンズセグメ
ントのセグメント非レンズ面は、当該セグメント非レン
ズ面からの内部反射光の出射を抑制するよう複数の凹凸
を詰めて形成した凹凸面になっているという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発
明は、前記請求項１の構成において、前記凹凸面である
前記セグメント非レンズ面は、鋸波状の断面形状である
という構成を有する。また、上記課題を解決するため、
請求項３記載の発明は、前記鋸波状の断面形状における
鋸波の山の角度は、８０〜１００度である前記請求項２
の構成において、という構成を有する。また、上記課題
を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項２
の構成において、前記鋸波状の断面形状において、山の
片側の稜線が曲線である断面形状となっているという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項５
記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記凹凸
面である前記セグメント非レンズ面は、複数の半円を詰
めて並べた断面形状であって、レンチキュラーレンズを
円筒状又は部分円錐状に丸めたのと同様の形状となって
いるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項６記載の発明は、前記請求項５の構成におい
て、前記セグメントレンズ面も複数の凹凸を詰めて形成
した凹凸面であって、レンチキュラーレンズを円筒状又
は部分円錐状に丸めたのと同様の形状となっているとい
う構成を有する。
め、本願の請求項１記載の発明は、複数のレンズセグメ
ントを同一平面上に並べてシート状のレンズを構成した
フレネルレンズにおいて、各レンズセグメントは、レン
ズ作用のあるセグメントレンズ面と、レンズ作用の無い
セグメント非レンズ面とを有しており、各レンズセグメ
ントのセグメント非レンズ面は、当該セグメント非レン
ズ面からの内部反射光の出射を抑制するよう複数の凹凸
を詰めて形成した凹凸面になっているという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発
明は、前記請求項１の構成において、前記凹凸面である
前記セグメント非レンズ面は、鋸波状の断面形状である
という構成を有する。また、上記課題を解決するため、
請求項３記載の発明は、前記鋸波状の断面形状における
鋸波の山の角度は、８０〜１００度である前記請求項２
の構成において、という構成を有する。また、上記課題
を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項２
の構成において、前記鋸波状の断面形状において、山の
片側の稜線が曲線である断面形状となっているという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項５
記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記凹凸
面である前記セグメント非レンズ面は、複数の半円を詰
めて並べた断面形状であって、レンチキュラーレンズを
円筒状又は部分円錐状に丸めたのと同様の形状となって
いるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項６記載の発明は、前記請求項５の構成におい
て、前記セグメントレンズ面も複数の凹凸を詰めて形成
した凹凸面であって、レンチキュラーレンズを円筒状又
は部分円錐状に丸めたのと同様の形状となっているとい
う構成を有する。
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態のフ
レネルレンズの構成を示す断面部分図である。尚、図１
は、フレネルレンズの中心軸よりも左側の部分を抜粋し
て示している。図１に示すフレネルレンズは、図１２及
び図１３と同様に、通常の平凸レンズのレンズ面を複数
の同心円に沿って分割して複数の同心円環状のレンズセ
グメント１とし、各レンズセグメント１がほぼ同じ高さ
に位置するよう各レンズセグメント１の平坦面１１を同
一平面上に配置した構成である。本実施形態のフレネル
レンズのユニークな点は、図１に示すように各レンズセ
グメント１のセグメント非レンズ面１３が、細かい凹凸
を詰めて設けた凹凸面であるという点である。より具体
的には、この第一の実施形態では、セグメント非レンズ
面１３は、断面鋸波状となっている。鋸波の各山の頂点
の角度θ１は、８０〜１００度、鋸波の各谷の角度θ２
も同様に８０〜９０度である。また、各頂点間の距離ｄ
１は２μｍ〜３００μｍ、山の高さ（又は谷の深さ）ｄ
２は、１μｍ〜１５０μｍ程度である。尚、平坦面１１
に対するセグメントレンズ面１２の角度θ３は、０〜８
５度、セグメント非レンズ面１３の各頂点を結んだ線の
平坦面１１に対する角度θ４は、４０〜９０度である。
但し、図１３から解るように、平坦面１１に対するセグ
メントレンズ面の角度θ３及び平坦面１１に対するセグ
メント非レンズ面１３の角度θ４は、各レンズセグメン
ト１で同じになるとは限らず、所望のレンズ作用が全体
として得られるよう、異なった角度にされることが多
い。図２は、第一の実施形態のフレネルレンズの作用に
ついて説明する断面部分図である。図２においては、図
１４と同様に、平坦面１１から光が入射してセグメント
レンズ面１２から出射するものとする。図２に示すよう
に、各セグメントレンズで反射した内部反射光となった
光は、従来と同様に平坦面１１等に反射してセグメント
非レンズ面１３に達するものの、セグメント非レンズ面
１３は断面鋸波状の凹凸面になっているため、このセグ
メント非レンズ面１３からは出射しづらい。つまり、断
面鋸波状のセグメント非レンズ面１３は、小さなコーナ
ーキューブを詰めて並べた構成に相当しており、内部反
射光を外に出射させない働きを有している。このため、
内部反射光がセグメント非レンズ面１３から出射するこ
とによる像の不鮮明化や色ムラ等が防止される。尚、前
述したθ１及びθ２が８０〜１００度である構成は、こ
れらの角度を９０度に近い角度にすることによって、上
記コーナーキューブとしての作用を充分に得る技術的意
義である。図３は、本願発明の第二の実施形態のフレネ
ルレンズの構成を示す断面部分図である。尚、図３は、
フレネルレンズの中心軸よりも右側の部分を抜粋して示
している。図３に示す第二の実施形態では、セグメント
非レンズ面１３の形状が図１に示す第一の実施形態とは
異なっている。即ち、第二の実施形態では、セグメント
非レンズ面１３は、断面鋸波状ではあるものの、完全な
三角波状ではなく、一つの山の片側が直線、もう片側は
膨らんだ曲線である断面形状となっている。この第二の
実施形態についても、第一の実施形態と同様に、内部反
射光がセグメント非レンズ面１３から出射しづらく、像
の不鮮明化や色ムラ等が防止される。図４は、本願発明
の第三の実施形態のフレネルレンズの構成を示す断面部
分図である。図４も、フレネルレンズの中心軸よりも右
側の部分を抜粋して示している。図４に示す第三の実施
形態も、セグメント非レンズ面１３の形状が図１及び図
２に示す各実施形態とは異なっている。即ち、第三の実
施形態では、セグメント非レンズ面１３は、小さな半円
を多数詰めて並べたような断面形状となっている。半円
の半径は、２μｍ〜５００μｍ程度である。このような
断面形状が同心円周状に連なっているから、この第三の
実施形態におけるセグメント非レンズ面１３の構成は、
リング状のシリンドリカルレンズを軸方向に複数並べた
構成と等価となっている。また、細長いシリンドリカル
レンズを平行に詰めて複数並べた構成は、レンチキュラ
ーレンズと呼ばれるから、この第三の実施形態における
セグメント非レンズ面１３の構成は、「レンチキュラー
レンズを円筒面状又は部分円錐面状に丸めた構成」と表
現することができる。尚、部分円錘面状とは、円錘面を
軸に垂直に切断した下側の部分に相当する面の形状を意
味している。いずれにしても、この第三の実施形態にお
いても、セグメント非レンズ面１３からの内部反射光の
出射が抑制されている。この点を、図５を用いて説明す
る。図５は、図４に示す第三の実施形態の作用について
説明する断面部分拡大図である。図５（１）に示すよう
に、セグメント非レンズ面１３が平面である場合（従来
の構成）、セグメント非レンズ面１３に到達する内部反
射光の入射角は小さく、セグメント非レンズ面１３を通
過する割合が多い。即ち、反射する割合は少ない。一
方、図５（２）に示すように、セグメント非レンズ面１
３は半円形等の凸面である場合、内部反射光の入射角は
相対的に大きくなり、反射して戻る割合が多くなる。こ
のため、前述したように像の不鮮明化防止や色ムラの防
止の効果が得られる。尚、内部反射光の入射角を大きく
する作用は、図３に示す第二の実施形態における山の片
側の膨らんだ部分でも同様に発生している。図６は、本
願発明の第四の実施形態のフレネルレンズの構成を示す
断面部分図である。図６も、フレネルレンズの中心軸よ
りも右側の部分を抜粋して示している。この第四の実施
形態では、図６に示すように、セグメント非レンズ面１
３だけでなく、セグメントレンズ面１２も、小さな半円
を多数詰めて並べた断面形状となっている。つまり、セ
グメントレンズ面１２も「レンチキュラーレンズを部分
円錐面状に丸めたのと同様の構成」とされている。この
図６に示す第四の実施形態では、セグメント非レンズ面
１３のみならず、セグメントレンズ面１２においても内
部反射光の出射を抑制した構成となっている。以下、こ
の点について図７を使用して説明する。図７は、図６に
示す第四の実施形態の作用について説明する断面部分拡
大図である。尚、図７は、図１及び図２と同様、フレネ
ルレンズの中心軸よりも左側の部分を抜粋して示してい
る。図２から理解されるように、内部反射光は、セグメ
ント非レンズ面１３のみならず、セグメントレンズ面１
２にも達する。この際、正常光（平坦面１１から入射し
てそのまま反射せずにセグメントレンズ面１２から出射
する光）のセグメントレンズ面１２への入射角に比べて
内部反射光のセグメントレンズ面１２への入射角は相対
的に小さいので、正常光に比べると内部反射光の出射は
少ない。図６に示す第四の実施形態の構成は、この効果
をさらに増進させる技術思想である。即ち、正常光はセ
グメントレンズ面１２の各山の頂部のところから主に出
射する一方、内部反射光は図２に示す場合に比べてさら
に大きな入射角でセグメントレンズ面１２に達すること
になる。従って、より多くの内部反射光がセグメントレ
ンズ面１２で反射して戻る。つまり、セグメントレンズ
面１２をからの内部反射光の出射がさらに抑制されてい
る。尚、第三の実施形態及び第四の実施形態において、
セグメント非レンズ面１３又はセグメントレンズ面１２
は、完全な半円を詰めて並べた断面形状でなくともよ
い。円弧の角度は、１８０度より小さかったり、大きか
ったりしてもよい。また、円弧でなくとも、楕円や放物
線状であってもよい。次に、上記構成及び作用に係る各
実施形態のフレネルレンズの製造方法について説明す
る。図８乃至図１１は、各実施形態のフレネルレンズの
製造方法について説明する図である。各実施形態のフレ
ネルレンズは、透光性の樹脂又はガラス製である。成形
のし易さから、熱可塑性等の光学樹脂が多く用いられ
る。成形は、熱プレス成形、ＵＶ成形、射出成型の手法
が多く用いられる。図８は、図１に示す第一の実施形態
のフレネルレンズを製造する際に用いられる金型及びこ
の金型を製作する際の切削加工について説明する断面部
分図である。熱プレス成型を行う場合、通常は一対の金
型が用いられる。このうち、図８には、非平坦面（セグ
メントレンズ面１２及びセグメント非レンズ面１３）の
成形を行う一方の金型３が示されている。他方の金型
は、平坦面１１の成形を行うものであり、図示は省略さ
れている。この一対の金型を所定の距離に接近させた
後、基材であるシート樹脂を挟み込み、加熱及び加圧、
その後冷却する。金型３は金属製のインゴットを切削加
工することにより製作されるが、図８には、このうち、
セグメント非レンズ面１３の形状を得るための切削につ
いて示している。即ち、図１に示す第一の実施形態のセ
グメント非レンズ面１３の鋸波の山と谷に形状に適合す
る先端形状の切削バイト２を用いて切削加工を行う。こ
の際、切削バイト２を固定し、インゴットを中心軸の回
りに回転させながら切削を行う。図９は、図３に示す第
二の実施形態のフレネルレンズを製造する際に用いられ
る金型及びこの金型を製作する際の切削加工について説
明する断面部分図である。第二の実施形態用の金型３
は、切削バイト２の形状を図９に示すようなものに変え
るだけで容易に製作できる。また、図１０は、図４に示
す第三の実施形態のフレネルレンズを製造する際に用い
られる金型を製作するのに使用される切削バイト２の先
端形状を示したものである。図４に示す第三の実施形態
のフレネルレンズ用の金型は、図１０に示す切削バイト
２を用い、図８又は図９に示すのと同様に切削加工を行
えば製作できる。さらに、図６に示す第四の実施形態の
フレネルレンズ用の金型については、図１０に示すよう
な切削バイト２を用い、セグメント非レンズ面１３のみ
ならず、セグメントレンズ面１２用についても同様に加
工することにより製作できる。尚、切削バイト２の先端
の曲面の曲率は、適宜変更される。図１１は、他の実施
形態のフレネルレンズ用の金型を製作する際の切削バイ
ト２について示した図である。図１１の（１）〜（５）
に示すような様々な種類の切削バイト２を用いて、セグ
メント非レンズ面１３の凹凸を得ることができる。尚、
本願発明のフレネルレンズは、前述した平凸レンズの作
用を得るように構成したものの他、両凸レンズを始めと
する各種のレンズの作用を得るように構成したものを対
象とすることができる。
いて説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態のフ
レネルレンズの構成を示す断面部分図である。尚、図１
は、フレネルレンズの中心軸よりも左側の部分を抜粋し
て示している。図１に示すフレネルレンズは、図１２及
び図１３と同様に、通常の平凸レンズのレンズ面を複数
の同心円に沿って分割して複数の同心円環状のレンズセ
グメント１とし、各レンズセグメント１がほぼ同じ高さ
に位置するよう各レンズセグメント１の平坦面１１を同
一平面上に配置した構成である。本実施形態のフレネル
レンズのユニークな点は、図１に示すように各レンズセ
グメント１のセグメント非レンズ面１３が、細かい凹凸
を詰めて設けた凹凸面であるという点である。より具体
的には、この第一の実施形態では、セグメント非レンズ
面１３は、断面鋸波状となっている。鋸波の各山の頂点
の角度θ１は、８０〜１００度、鋸波の各谷の角度θ２
も同様に８０〜９０度である。また、各頂点間の距離ｄ
１は２μｍ〜３００μｍ、山の高さ（又は谷の深さ）ｄ
２は、１μｍ〜１５０μｍ程度である。尚、平坦面１１
に対するセグメントレンズ面１２の角度θ３は、０〜８
５度、セグメント非レンズ面１３の各頂点を結んだ線の
平坦面１１に対する角度θ４は、４０〜９０度である。
但し、図１３から解るように、平坦面１１に対するセグ
メントレンズ面の角度θ３及び平坦面１１に対するセグ
メント非レンズ面１３の角度θ４は、各レンズセグメン
ト１で同じになるとは限らず、所望のレンズ作用が全体
として得られるよう、異なった角度にされることが多
い。図２は、第一の実施形態のフレネルレンズの作用に
ついて説明する断面部分図である。図２においては、図
１４と同様に、平坦面１１から光が入射してセグメント
レンズ面１２から出射するものとする。図２に示すよう
に、各セグメントレンズで反射した内部反射光となった
光は、従来と同様に平坦面１１等に反射してセグメント
非レンズ面１３に達するものの、セグメント非レンズ面
１３は断面鋸波状の凹凸面になっているため、このセグ
メント非レンズ面１３からは出射しづらい。つまり、断
面鋸波状のセグメント非レンズ面１３は、小さなコーナ
ーキューブを詰めて並べた構成に相当しており、内部反
射光を外に出射させない働きを有している。このため、
内部反射光がセグメント非レンズ面１３から出射するこ
とによる像の不鮮明化や色ムラ等が防止される。尚、前
述したθ１及びθ２が８０〜１００度である構成は、こ
れらの角度を９０度に近い角度にすることによって、上
記コーナーキューブとしての作用を充分に得る技術的意
義である。図３は、本願発明の第二の実施形態のフレネ
ルレンズの構成を示す断面部分図である。尚、図３は、
フレネルレンズの中心軸よりも右側の部分を抜粋して示
している。図３に示す第二の実施形態では、セグメント
非レンズ面１３の形状が図１に示す第一の実施形態とは
異なっている。即ち、第二の実施形態では、セグメント
非レンズ面１３は、断面鋸波状ではあるものの、完全な
三角波状ではなく、一つの山の片側が直線、もう片側は
膨らんだ曲線である断面形状となっている。この第二の
実施形態についても、第一の実施形態と同様に、内部反
射光がセグメント非レンズ面１３から出射しづらく、像
の不鮮明化や色ムラ等が防止される。図４は、本願発明
の第三の実施形態のフレネルレンズの構成を示す断面部
分図である。図４も、フレネルレンズの中心軸よりも右
側の部分を抜粋して示している。図４に示す第三の実施
形態も、セグメント非レンズ面１３の形状が図１及び図
２に示す各実施形態とは異なっている。即ち、第三の実
施形態では、セグメント非レンズ面１３は、小さな半円
を多数詰めて並べたような断面形状となっている。半円
の半径は、２μｍ〜５００μｍ程度である。このような
断面形状が同心円周状に連なっているから、この第三の
実施形態におけるセグメント非レンズ面１３の構成は、
リング状のシリンドリカルレンズを軸方向に複数並べた
構成と等価となっている。また、細長いシリンドリカル
レンズを平行に詰めて複数並べた構成は、レンチキュラ
ーレンズと呼ばれるから、この第三の実施形態における
セグメント非レンズ面１３の構成は、「レンチキュラー
レンズを円筒面状又は部分円錐面状に丸めた構成」と表
現することができる。尚、部分円錘面状とは、円錘面を
軸に垂直に切断した下側の部分に相当する面の形状を意
味している。いずれにしても、この第三の実施形態にお
いても、セグメント非レンズ面１３からの内部反射光の
出射が抑制されている。この点を、図５を用いて説明す
る。図５は、図４に示す第三の実施形態の作用について
説明する断面部分拡大図である。図５（１）に示すよう
に、セグメント非レンズ面１３が平面である場合（従来
の構成）、セグメント非レンズ面１３に到達する内部反
射光の入射角は小さく、セグメント非レンズ面１３を通
過する割合が多い。即ち、反射する割合は少ない。一
方、図５（２）に示すように、セグメント非レンズ面１
３は半円形等の凸面である場合、内部反射光の入射角は
相対的に大きくなり、反射して戻る割合が多くなる。こ
のため、前述したように像の不鮮明化防止や色ムラの防
止の効果が得られる。尚、内部反射光の入射角を大きく
する作用は、図３に示す第二の実施形態における山の片
側の膨らんだ部分でも同様に発生している。図６は、本
願発明の第四の実施形態のフレネルレンズの構成を示す
断面部分図である。図６も、フレネルレンズの中心軸よ
りも右側の部分を抜粋して示している。この第四の実施
形態では、図６に示すように、セグメント非レンズ面１
３だけでなく、セグメントレンズ面１２も、小さな半円
を多数詰めて並べた断面形状となっている。つまり、セ
グメントレンズ面１２も「レンチキュラーレンズを部分
円錐面状に丸めたのと同様の構成」とされている。この
図６に示す第四の実施形態では、セグメント非レンズ面
１３のみならず、セグメントレンズ面１２においても内
部反射光の出射を抑制した構成となっている。以下、こ
の点について図７を使用して説明する。図７は、図６に
示す第四の実施形態の作用について説明する断面部分拡
大図である。尚、図７は、図１及び図２と同様、フレネ
ルレンズの中心軸よりも左側の部分を抜粋して示してい
る。図２から理解されるように、内部反射光は、セグメ
ント非レンズ面１３のみならず、セグメントレンズ面１
２にも達する。この際、正常光（平坦面１１から入射し
てそのまま反射せずにセグメントレンズ面１２から出射
する光）のセグメントレンズ面１２への入射角に比べて
内部反射光のセグメントレンズ面１２への入射角は相対
的に小さいので、正常光に比べると内部反射光の出射は
少ない。図６に示す第四の実施形態の構成は、この効果
をさらに増進させる技術思想である。即ち、正常光はセ
グメントレンズ面１２の各山の頂部のところから主に出
射する一方、内部反射光は図２に示す場合に比べてさら
に大きな入射角でセグメントレンズ面１２に達すること
になる。従って、より多くの内部反射光がセグメントレ
ンズ面１２で反射して戻る。つまり、セグメントレンズ
面１２をからの内部反射光の出射がさらに抑制されてい
る。尚、第三の実施形態及び第四の実施形態において、
セグメント非レンズ面１３又はセグメントレンズ面１２
は、完全な半円を詰めて並べた断面形状でなくともよ
い。円弧の角度は、１８０度より小さかったり、大きか
ったりしてもよい。また、円弧でなくとも、楕円や放物
線状であってもよい。次に、上記構成及び作用に係る各
実施形態のフレネルレンズの製造方法について説明す
る。図８乃至図１１は、各実施形態のフレネルレンズの
製造方法について説明する図である。各実施形態のフレ
ネルレンズは、透光性の樹脂又はガラス製である。成形
のし易さから、熱可塑性等の光学樹脂が多く用いられ
る。成形は、熱プレス成形、ＵＶ成形、射出成型の手法
が多く用いられる。図８は、図１に示す第一の実施形態
のフレネルレンズを製造する際に用いられる金型及びこ
の金型を製作する際の切削加工について説明する断面部
分図である。熱プレス成型を行う場合、通常は一対の金
型が用いられる。このうち、図８には、非平坦面（セグ
メントレンズ面１２及びセグメント非レンズ面１３）の
成形を行う一方の金型３が示されている。他方の金型
は、平坦面１１の成形を行うものであり、図示は省略さ
れている。この一対の金型を所定の距離に接近させた
後、基材であるシート樹脂を挟み込み、加熱及び加圧、
その後冷却する。金型３は金属製のインゴットを切削加
工することにより製作されるが、図８には、このうち、
セグメント非レンズ面１３の形状を得るための切削につ
いて示している。即ち、図１に示す第一の実施形態のセ
グメント非レンズ面１３の鋸波の山と谷に形状に適合す
る先端形状の切削バイト２を用いて切削加工を行う。こ
の際、切削バイト２を固定し、インゴットを中心軸の回
りに回転させながら切削を行う。図９は、図３に示す第
二の実施形態のフレネルレンズを製造する際に用いられ
る金型及びこの金型を製作する際の切削加工について説
明する断面部分図である。第二の実施形態用の金型３
は、切削バイト２の形状を図９に示すようなものに変え
るだけで容易に製作できる。また、図１０は、図４に示
す第三の実施形態のフレネルレンズを製造する際に用い
られる金型を製作するのに使用される切削バイト２の先
端形状を示したものである。図４に示す第三の実施形態
のフレネルレンズ用の金型は、図１０に示す切削バイト
２を用い、図８又は図９に示すのと同様に切削加工を行
えば製作できる。さらに、図６に示す第四の実施形態の
フレネルレンズ用の金型については、図１０に示すよう
な切削バイト２を用い、セグメント非レンズ面１３のみ
ならず、セグメントレンズ面１２用についても同様に加
工することにより製作できる。尚、切削バイト２の先端
の曲面の曲率は、適宜変更される。図１１は、他の実施
形態のフレネルレンズ用の金型を製作する際の切削バイ
ト２について示した図である。図１１の（１）〜（５）
に示すような様々な種類の切削バイト２を用いて、セグ
メント非レンズ面１３の凹凸を得ることができる。尚、
本願発明のフレネルレンズは、前述した平凸レンズの作
用を得るように構成したものの他、両凸レンズを始めと
する各種のレンズの作用を得るように構成したものを対
象とすることができる。
【発明の効果】以上説明した通り、本願の各請求項の発
明によれば、セグメント非レンズ面からの内部反射光の
出射が抑制されているので、像の不鮮明化や色ムラ等の
発生の無い優れたフレネルレンズが提供される。また、
請求項６の発明によれば、上記効果に加え、セグメント
レンズ面からの内部反射光の出射も抑制されるので、像
の不鮮明化や色ムラ等の発生防止の効果がさらに高く得
られる。
明によれば、セグメント非レンズ面からの内部反射光の
出射が抑制されているので、像の不鮮明化や色ムラ等の
発生の無い優れたフレネルレンズが提供される。また、
請求項６の発明によれば、上記効果に加え、セグメント
レンズ面からの内部反射光の出射も抑制されるので、像
の不鮮明化や色ムラ等の発生防止の効果がさらに高く得
られる。
【図１】本願発明の第一の実施形態のフレネルレンズの
構成を示す断面部分図である。
構成を示す断面部分図である。
【図２】第一の実施形態のフレネルレンズの作用につい
て説明する断面部分図である。
て説明する断面部分図である。
【図３】本願発明の第二の実施形態のフレネルレンズの
構成を示す断面部分図である。
構成を示す断面部分図である。
【図４】本願発明の第三の実施形態のフレネルレンズの
構成を示す断面部分図である。
構成を示す断面部分図である。
【図５】図４に示す第三の実施形態の作用について説明
する断面部分拡大図である。
する断面部分拡大図である。
【図６】本願発明の第四の実施形態の構成を示す断面部
分図である。
分図である。
【図７】図６に示す第四の実施形態の作用について説明
する断面部分拡大図である。
する断面部分拡大図である。
【図８】図１に示す第一の実施形態のフレネルレンズを
製造する際に用いられる金型及びこの金型を製作する際
の切削加工について説明する断面部分図である。
製造する際に用いられる金型及びこの金型を製作する際
の切削加工について説明する断面部分図である。
【図９】図３に示す第二の実施形態のフレネルレンズを
製造する際に用いられる金型及びこの金型を製作する際
の切削加工について説明する断面部分図である。
製造する際に用いられる金型及びこの金型を製作する際
の切削加工について説明する断面部分図である。
【図１０】図４に示す第三の実施形態のフレネルレンズ
を製造する際に用いられる金型を製作するのに使用され
る切削バイト２の先端形状を示したものである。
を製造する際に用いられる金型を製作するのに使用され
る切削バイト２の先端形状を示したものである。
【図１１】他の実施形態のフレネルレンズ用の金型を製
作する際の切削バイト２について示した図である。
作する際の切削バイト２について示した図である。
【図１２】従来のフレネルレンズの一例の平面図であ
る。
る。
【図１３】図１２に示すフレネルレンズの断面概略図で
ある。
ある。
【図１４】図１２及び図１３に示す従来のフレネルレン
ズの問題点について示す断面部分図である。
ズの問題点について示す断面部分図である。
１ レンズセグメント １１ 平坦面 １２ セグメントレンズ面 １３ セグメント非レンズ面 ２ 切削バイト ３ 金型
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のレンズセグメントを同一平面上に
並べてシート状のレンズを構成したフレネルレンズにお
いて、 各レンズセグメントは、レンズ作用のあるセグメントレ
ンズ面と、レンズ作用の無いセグメント非レンズ面とを
有しており、 各レンズセグメントのセグメント非レンズ面は、当該セ
グメント非レンズ面からの内部反射光の出射を抑制する
よう複数の凹凸を詰めて形成した凹凸面になっているこ
とを特徴とするフレネルレンズ。 - 【請求項２】 前記凹凸面である前記セグメント非レン
ズ面は、鋸波状の断面形状であることを特徴とする請求
項１記載のフレネルレンズ。 - 【請求項３】 前記鋸波状の断面形状における鋸波の山
の角度は、８０〜１００度であることを特徴とする請求
項２記載のフレネルレンズ。 - 【請求項４】 前記鋸波状の断面形状において、山の片
側の稜線が曲線である断面形状となっていることを特徴
とする請求項２記載のフレネルレンズ。 - 【請求項５】 前記凹凸面である前記セグメント非レン
ズ面は、複数の半円を詰めて並べた断面形状であって、
レンチキュラーレンズを円筒状又は部分円錐状に丸めた
のと同様の形状となっていることを特徴とする請求項１
記載のフレネルレンズ。 - 【請求項６】 前記セグメントレンズ面も複数の凹凸を
詰めて形成した凹凸面であって、レンチキュラーレンズ
を円筒状又は部分円錐状に丸めたのと同様の形状となっ
ていることを特徴とする請求項５記載のフレネルレン
ズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33779599A JP3687836B2 (ja) | 1993-06-07 | 1999-11-29 | フレネルレンズ |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17355093A JPH06347614A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | フレネルレンズの構造 |
| JP33779599A JP3687836B2 (ja) | 1993-06-07 | 1999-11-29 | フレネルレンズ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17355093A Division JPH06347614A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | フレネルレンズの構造 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002362630A Division JP2003177217A (ja) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | フレネルレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266913A true JP2000266913A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3687836B2 JP3687836B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=18312048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33779599A Expired - Lifetime JP3687836B2 (ja) | 1993-06-07 | 1999-11-29 | フレネルレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3687836B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108253380A (zh) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 苏州欧普照明有限公司 | 一种光学元件以及具有该光学元件的照明装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5287989B2 (ja) | 2009-09-11 | 2013-09-11 | ダイキン工業株式会社 | 集光フィルム並びにその製造方法、集光素子、太陽電池、及び集光方法 |
| JP5131791B2 (ja) | 2011-03-14 | 2013-01-30 | 学校法人 関西大学 | 集光フィルム及び太陽電池モジュール |
| JP5494771B2 (ja) | 2011-09-30 | 2014-05-21 | ダイキン工業株式会社 | 集光フィルム、太陽電池モジュール、及び、転写モールド |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP33779599A patent/JP3687836B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108253380A (zh) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 苏州欧普照明有限公司 | 一种光学元件以及具有该光学元件的照明装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3687836B2 (ja) | 2005-08-24 |
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