JP2000347009A - Lens sheet and transmission type screen - Google Patents
Lens sheet and transmission type screenInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の単位レンズ
を１次元又は２次元方向に形成してなるレンズシート及
び透過型スクリーンに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lens sheet and a transmission screen formed by forming a plurality of unit lenses in a one-dimensional or two-dimensional direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、光源と、この光源からの画像
を投影するための透過型スクリーンとを備えた背面投射
型プロジェクションテレビに代表される映像表示装置が
知られている。このうち、透過型スクリーンとしては、
一般にフレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシ
ートとを組み合わせたものが用いられている。このレン
チキュラーレンズシートは、入光光線を拡散すること
で、映像表示装置の視野角度を広げる効果を有してい
る。最も一般的なレンチキュラーレンズは、微小な円筒
形レンズを多数並べたものであるが、このようなレンチ
キュラーレンズを用いた場合、拡散角度が３０度付近で
光線（光量）が急激に低下し、拡散する光線の半値角
は、３０度付近までしかならず、したがって映像表示装
置の視野角度を広げる効果も不十分であった。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an image display apparatus represented by a rear projection type projection television having a light source and a transmission screen for projecting an image from the light source. Of these, as a transmission screen,
Generally, a combination of a Fresnel lens sheet and a lenticular lens sheet is used. This lenticular lens sheet has the effect of widening the viewing angle of an image display device by diffusing incoming light rays. The most common lenticular lens is one in which a large number of minute cylindrical lenses are arranged. When such a lenticular lens is used, a light beam (light amount) sharply decreases when the diffusion angle is around 30 degrees, and the light is diffused. The half-value angle of the emitted light beam was only around 30 degrees, and the effect of widening the viewing angle of the image display device was insufficient.
【０００３】このような状況において、レンチキュラー
レンズの形状を工夫することによって視野角度を広げる
ための各種の方法が提案されている（特公昭６１−２８
９８１，特公昭６１−３０２５２，特公平５−１７５３
８）。In such a situation, various methods have been proposed for expanding the viewing angle by devising the shape of the lenticular lens (Japanese Patent Publication No. 61-28).
981, Japanese Patent Publication No. 61-30252, Japanese Patent Publication No. 5-1753
8).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の方法は、単位レンズの形状が複雑な曲面であったり
（特公昭６１−２８９８１）、複雑であったり（特公昭
６１−３０２５２）するので製造が難しかった。また、
２種類の単位レンズを組み合わせて、１つのレンズシー
トとするために、製造が難しく、製造されたレンズシー
トの価格も高かった（特公昭６１−３０２５２，特公平
５−１７５３８）。However, in the above-described conventional method, the unit lens has a complicated curved surface (Japanese Patent Publication No. 61-28981) or is complicated (Japanese Patent Publication No. 61-30252). Manufacturing was difficult. Also,
Since two types of unit lenses are combined into a single lens sheet, manufacturing is difficult and the price of the manufactured lens sheet is high (Japanese Patent Publication No. Sho 61-30252, Japanese Patent Publication No. Hei 5-17538).
【０００５】本発明の課題は、拡散する光線の半値角が
３０度以上あり、形状が単純であって、製造が簡単なレ
ンズシート及び透過型スクリーンを提供することであ
る。It is an object of the present invention to provide a lens sheet and a transmission screen which have a half value angle of a diverging light beam of 30 degrees or more, have a simple shape, and are easy to manufacture.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定されるものではない。すな
わち、請求項１の発明は、複数の単位レンズ（１，２，
３）を１次元又は２次元方向に形成してなるレンズシー
ト（１０）であって、前記単位レンズは、入光した光線
（Ｌ）の一部がその内面で２回全反射する全反射部（１
ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃ）を備えていること
を特徴とするレンズシートである。The present invention solves the above-mentioned problems by the following means. In addition, in order to make it easy to understand, description is given with reference numerals corresponding to the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this. That is, the invention of claim 1 includes a plurality of unit lenses (1, 2, 2,
3) A lens sheet (10) formed in a one-dimensional or two-dimensional direction, wherein the unit lens is configured such that a part of the incident light beam (L) is totally reflected twice on its inner surface. (1
b, 1c, 2b, 2c, 3b, 3c).
【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載のレン
ズシートにおいて、前記単位レンズは、その断面形状
が、略台形であって、その台形の下底に相当する部分を
入光部とし、斜辺を前記全反射部とし、上底に相当する
部分を出光部（１ａ，２ａ，３ａ）とすることを特徴と
するレンズシートである。According to a second aspect of the present invention, in the lens sheet according to the first aspect, the unit lens has a substantially trapezoidal cross-sectional shape, and a portion corresponding to a lower base of the trapezoid serves as a light incident portion. , The oblique side being the total reflection portion, and the portion corresponding to the upper bottom being the light emitting portion (1a, 2a, 3a).
【０００８】請求項３の発明は、請求項２に記載のレン
ズシートにおいて、前記全反射部は、長さが等しい第１
の全反射部（１ｂ，２ｂ，３ｂ）と第２の全反射部（１
ｃ，２ｃ，３ｃ）とからなり、前記単位レンズは、前記
入光部に対して垂直に入光し前記入光部と前記第１の全
反射部の交点近傍で１回目の全反射をした光線が、前記
第２の全反射部で２回目の全反射を行った後に前記出光
部から出光できる高さであることを特徴とするレンズシ
ートである。According to a third aspect of the present invention, in the lens sheet according to the second aspect, the total reflection portions have a first length equal to each other.
And the second total reflection section (1b, 2b, 3b)
c, 2c, 3c), wherein the unit lens enters light perpendicular to the light incident portion and makes a first total reflection near the intersection of the light incident portion and the first total reflection portion. A lens sheet, wherein a light beam has a height such that light can be emitted from the light emitting portion after the second total reflection is performed by the second total reflection portion.
【０００９】請求項４の発明は、請求項３に記載のレン
ズシートにおいて、前記第２の全反射部で２回目の全反
射を行った光線が前記出光部へ入射する入射角は、臨界
角を超えないことを特徴とするレンズシートである。According to a fourth aspect of the present invention, in the lens sheet according to the third aspect, an incident angle at which the light beam that has been subjected to the second total reflection in the second total reflection portion enters the light exit portion is a critical angle. Is a lens sheet that does not exceed.
【００１０】請求項５の発明は、請求項３又は請求項４
に記載のレンズシートにおいて、前記入光部に垂直に入
光する光線と前記第１の全反射部及び前記第２の全反射
部とのなす角度をα、前記入光部の長さをＡ、前記入光
部から前記出光部までの高さをＸとすると、Ｘは、[0010] The invention of claim 5 is the invention of claim 3 or claim 4.
In the lens sheet according to (1), α is an angle between a light beam that enters the light incident portion perpendicularly to the first total reflection portion and the second total reflection portion, and A is a length of the light incident portion. X is the height from the light entrance to the light exit, X is
【００１１】[0011]
【数２】 (Equation 2)
【００１２】の関係にあることを特徴とするレンズシー
トである。A lens sheet characterized by the following relationship:
【００１３】請求項６の発明は、請求項２から請求項５
までのいずれか１項に記載のレンズシートにおいて、前
記出光部は、前記入光部に平行な平面（３ａ）であるこ
とを特徴とするレンズシートである。[0013] The invention of claim 6 is the invention of claims 2 to 5.
5. The lens sheet according to claim 1, wherein the light-emitting portion is a plane (3a) parallel to the light-receiving portion. 6.
【００１４】請求項７の発明は、請求項２から請求項５
までのいずれか１項に記載のレンズシートにおいて、前
記出光部は、曲面で構成された凹面（２ａ）であること
を特徴とするレンズシートである。[0014] The invention of claim 7 is the invention of claims 2 to 5.
The lens sheet according to any one of the above, wherein the light emitting portion is a concave surface (2a) formed of a curved surface.
【００１５】請求項８の発明は、請求項２から請求項５
までのいずれか１項に記載のレンズシートにおいて、前
記出光部は、平面の組み合わせで構成された凹面（１
ａ）であることを特徴とするレンズシートである。[0015] The invention of claim 8 is the invention of claims 2 to 5.
In the lens sheet according to any one of the above (1) to (4), the light-emitting portion has a concave surface (1
a) a lens sheet characterized by the following:
【００１６】請求項９の発明は、請求項１から請求項８
までのいずれか１項に記載のレンズシートにおいて、前
記単位レンズは、その表面の一部が粗面であることを特
徴とするレンズシートである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image processing apparatus comprising:
In the lens sheet according to any one of the above, the unit lens is characterized in that a part of its surface is a rough surface.
【００１７】請求項１０の発明は、請求項１から請求項
９までのいずれか１項に記載のレンズシートにおいて、
内部に光拡散剤を含むことを特徴とするレンズシートで
ある。According to a tenth aspect of the present invention, in the lens sheet according to any one of the first to ninth aspects,
A lens sheet containing a light diffusing agent inside.
【００１８】請求項１１の発明は、請求項１から請求項
１０までのいずれか１項に記載のレンズシートと、前記
入光部側に配置されたフレネルレンズシートとを備える
透過型スクリーン（１００）である。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a transmissive screen (100) comprising the lens sheet according to any one of the first to tenth aspects and a Fresnel lens sheet disposed on the light incident portion side. ).
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しく説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明による第１実施形態の
レンズシート１０の一部を拡大した斜視図である。図２
は、第１実施形態におけるレンズシート１０を含む透過
型スクリーン１００を示す斜視図である。Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is an enlarged perspective view of a part of a lens sheet 10 of a first embodiment according to the present invention. FIG.
1 is a perspective view showing a transmission screen 100 including a lens sheet 10 according to the first embodiment.
【００２０】レンズシート１０は、出光部１ａ、全反射
部１ｂ，１ｃよりなる断面が略台形状の単位レンズ１を
多数略平行に並べたレンチキュラーレンズシートであ
る。レンズシート１０は、フレネルレンズシート２０と
組み合わされて透過型スクリーン１００を構成する。光
源側面１０ａから入光する平行光線の一部は、全反射部
１ｂ，１ｃにおいて２回全反射を行い出光部１ａから出
光する。図１中のＬは、その光路の一例である。The lens sheet 10 is a lenticular lens sheet in which a large number of unit lenses 1 each having a substantially trapezoidal cross section composed of a light emitting portion 1a and total reflection portions 1b and 1c are arranged substantially in parallel. The lens sheet 10 forms a transmission screen 100 in combination with the Fresnel lens sheet 20. A part of the parallel light beam entering from the light source side surface 10a undergoes total reflection twice in the total reflection units 1b and 1c, and exits from the light emission unit 1a. L in FIG. 1 is an example of the optical path.
【００２１】単位レンズ１の形状は、入光する平行光線
の一部が全反射を２回行った後に出光部１ａから出光す
るために、次に示す条件の下で決められる。図３，図４
は、単位レンズ１の形状を決定する条件を説明する図で
ある。単位レンズ１を斜辺の長さが等しい略台形とし
て、この台形の下底１ｄに相当する部分の長さをＡ、下
底１ｄに垂直に入光する光線と斜辺とのなす角をαとす
る。ここで、単位レンズ１に平行光線Ｌが入光した後に
２つの斜辺（全反射部１ｂ、１ｃ）で２回全反射してか
ら上底に相当する部分（出光部１ａ）から出光するため
には、台形の高さをＸとすると、Ｘは、図３に示すＸ’
の高さ、すなわち全反射部１ｂの下底１ｄ端に入光した
平行光線Ｌが、２回全反射できるのに必要な最低の高さ
Ｘ’を最低値とし、図４に示すＸ”の高さ、すなわち平
行光線Ｌが２回全反射した後の光路長が最も長くなる高
さＸ”を最高値とする。よって、Ｘ’≦Ｘ≦Ｘ”となる
ようにＸは、設定される。The shape of the unit lens 1 is determined under the following conditions so that a part of the incoming parallel light beam is totally reflected twice and then emitted from the light emitting portion 1a. Figures 3 and 4
FIG. 3 is a diagram illustrating conditions for determining the shape of the unit lens 1. The unit lens 1 has a substantially trapezoidal shape having the same hypotenuse length, and the length of a portion corresponding to the lower base 1d of the trapezoid is A, and the angle between a light beam incident perpendicular to the lower base 1d and the hypotenuse is α. . Here, in order for the parallel ray L to enter the unit lens 1 and then to be totally reflected twice on the two oblique sides (total reflection portions 1b and 1c) and then to exit from the portion corresponding to the upper bottom (light exit portion 1a). Is the height of the trapezoid, and X is X ′ shown in FIG.
, That is, the minimum height X ′ necessary for the parallel ray L that has entered the end of the lower base 1d of the total reflection portion 1b to be totally reflected twice is the minimum value, and X ′ shown in FIG. The height, that is, the height X ″ at which the optical path length after the parallel ray L is totally reflected twice, is the maximum value. Therefore, X is set so that X ′ ≦ X ≦ X ″.
【００２２】つぎに、Ｘの範囲をＡ，αで表す関係式を
導く。まず、図３より、Ｘ’を求める。Next, a relational expression expressing the range of X by A and α will be derived. First, X ′ is obtained from FIG.
【００２３】[0023]
【数３】 (Equation 3)
【００２４】つづいて、図４より、Ｘ”を求める。Subsequently, X ″ is obtained from FIG.
【００２５】[0025]
【数４】 (Equation 4)
【００２６】ここで、Ｘ’≦Ｘ≦Ｘ”であるから、Ｘの
範囲は、式（１），式（３）より次式のようになるの
で、単位レンズ１の高さＸは、この範囲となるように設
定する。Here, since X ′ ≦ X ≦ X ″, the range of X is given by the following equation from the equations (1) and (3). Therefore, the height X of the unit lens 1 is Set to be within the range.
【００２７】[0027]
【数５】 (Equation 5)
【００２８】次に、下底１ｄと平行な面（仮想の上底）
と、出光部１ａとのなす角がβであるとき、全反射を２
回行った光線が、出光部１ａへ入射する入射角θが臨界
角θ 0 以下であるためには、４α−β＜θ0 であること
が必要である。ここで、単位レンズ１の素材の屈折率を
ｎとすると、空気の屈折率は１なので、単位レンズ１か
ら出光する光線の臨界角θ0 は、ｎによって決まり、ｎ
により上記条件を示すと次のようになる。Next, a plane parallel to the lower base 1d (virtual upper base)
When the angle between the light emitting portion 1a and β is β, the total reflection is 2
The angle of incidence θ at which the transmitted light beam enters the light emitting portion 1a is critical.
Angle θ 0To be less than or equal to 4α−β <θ0Being
is necessary. Here, the refractive index of the material of the unit lens 1 is
If n, the refractive index of air is 1, so the unit lens 1
Critical angle θ0Is determined by n, n
Thus, the above conditions are as follows.
【００２９】[0029]
【数６】 (Equation 6)
【００３０】上記条件を満たす形状の単位レンズ１につ
いて、光線追跡のシミュレーションを行った。図５は、
シミュレーションに使用した単位レンズ１の形状を示す
図である。単位レンズ１は、素材をＰＭＭＡ（屈折率ｎ
＝１．４９）とし、Ｘ＝０．５７ｍｍ，Ａ＝０．２６ｍ
ｍ，Ｂ＝０．０８ｍｍ，Ｙ＝０．００８とし、図５の紙
面垂直方向の板厚は、３．３ｍｍとした。この値から入
光する光線と全反射面１ｂ，１ｃとのなす角αを求め、
Ｘ’，Ｘ”を求めると次のようになり、Ｘ＝０．５７ｍ
ｍは、条件を満たしている。A ray tracing simulation was performed on the unit lens 1 having a shape satisfying the above conditions. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a shape of a unit lens 1 used for a simulation. The unit lens 1 is made of PMMA (refractive index n)
= 1.49), X = 0.57 mm, A = 0.26 m
m, B = 0.08 mm, Y = 0.008, and the plate thickness in the direction perpendicular to the paper of FIG. 5 was 3.3 mm. From this value, the angle α between the incident light beam and the total reflection surfaces 1b and 1c is determined,
When X ′, X ″ is obtained, the following is obtained. X = 0.57 m
m satisfies the condition.
【００３１】[0031]
【数７】 (Equation 7)
【００３２】図６は、この単位レンズ１に平行光線が入
光する場合を光線追跡した結果得られた光路図である。
単位レンズ１に入光した光線は、全反射面１ｂ，１ｃで
２回全反射する光束Ｌ１，Ｌ８と、全反射面１ｂ，１ｃ
で１回全反射する光束Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６，Ｌ７と、全反
射を行わず直接出光部１ａから出光する光束Ｌ４，Ｌ５
とに分けられて出光する。FIG. 6 is an optical path diagram obtained as a result of ray tracing when a parallel light beam enters the unit lens 1.
The light rays that have entered the unit lens 1 are luminous fluxes L1 and L8 that are totally reflected twice by the total reflection surfaces 1b and 1c, and the total reflection surfaces 1b and 1c.
The light beams L2, L3, L6, and L7 that are totally reflected once, and the light beams L4 and L5 that are emitted directly from the light emitting unit 1a without performing total reflection.
Idemitsu is divided into and.
【００３３】図７は、シミュレーションにより得られた
出光角度に対する光の強度分布を示したグラフである。
光束Ｌ１からＬ８に対応した８つのピークが得られてい
る。このうち、最も出光角度の広い光束Ｌ１，Ｌ８は、
全反射を２回行ったことにより、そのピーク位置は、４
５°以上にまで広がっている。FIG. 7 is a graph showing the light intensity distribution with respect to the light emission angle obtained by the simulation.
Eight peaks corresponding to the light beams L1 to L8 are obtained. Of these, the light beams L1 and L8 having the widest light emission angles are:
By performing the total reflection twice, the peak position becomes 4
It extends to more than 5 °.
【００３４】このように、第１実施形態では、全反射を
２回行う光線がある単位レンズ１を簡単な台形にしたの
で、この単位レンズ１を多数並べた出光角度が広いレン
ズシート１０及び透過型スクリーン１００を簡単に製造
できる。As described above, in the first embodiment, the unit lens 1 having light rays that perform total internal reflection twice is formed into a simple trapezoid. The mold screen 100 can be easily manufactured.
【００３５】（第２実施形態）第２実施形態のレンズシ
ートは、第１実施形態と同形状、同材質の単位レンズ
に、光の拡散の半値角が７度となる拡散剤を混入して作
製した。この条件下でシミュレーションを行い光の拡散
状態を確認した。図８は、拡散剤を混入した条件下で行
ったシミュレーションにより得られた出光角度に対する
光線の分布を示すグラフである。光線の分布がなだらか
になり、山形に均等に広がった分布となった。また、光
線の半値角は、４３°にまで達している。(Second Embodiment) The lens sheet of the second embodiment is obtained by mixing a unit lens having the same shape and the same material as the first embodiment with a diffusing agent having a half value angle of light diffusion of 7 degrees. Produced. Simulation was performed under these conditions to confirm the light diffusion state. FIG. 8 is a graph showing light distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation performed under a condition in which a diffusing agent is mixed. The distribution of light rays became gentle, and the distribution spread evenly in a mountain shape. The half-value angle of the light beam has reached 43 °.
【００３６】このように、第２実施形態では、第１実施
形態の条件に加え、拡散剤を追加したので、光線の分布
がなだらかで、山形に均等に広がった分布を示すレンズ
シート及び透過型スクリーンを簡単に製造できる。As described above, in the second embodiment, since the diffusing agent is added in addition to the conditions of the first embodiment, the lens sheet and the transmission type which have a gentle light beam distribution and a distribution evenly distributed in a mountain shape. Screens can be easily manufactured.
【００３７】（第３実施形態）図９は、第３実施形態の
単位レンズ２の形状を示す図である。単位レンズ２の出
光部２ａは、第１実施形態とは異なり凹曲面となる。単
位レンズ２は、ｒ＝０．１ｍｍである他は、第１実施形
態と同形状である。(Third Embodiment) FIG. 9 is a view showing the shape of a unit lens 2 according to a third embodiment. The light emitting portion 2a of the unit lens 2 has a concave curved surface unlike the first embodiment. The unit lens 2 has the same shape as that of the first embodiment except that r = 0.1 mm.
【００３８】図１０は、この単位レンズ２に平行光線が
入光する場合を光線追跡した結果得られた光路図であ
る。第１実施形態と比べて光線の拡散方向が均等になり
出光している。FIG. 10 is an optical path diagram obtained as a result of ray tracing when a parallel ray enters the unit lens 2. Compared to the first embodiment, the light is diffused in a uniform direction and emits light.
【００３９】図１１は、図７と同様にシミュレーション
により得られた出光角度に対する光の強度分布を示すグ
ラフである。大まかに５つのピークが得られている。ピ
ークの形状は、第１実施形態のものよりもなだらかにな
り、各々の光束が拡散していることが判る。FIG. 11 is a graph showing the light intensity distribution with respect to the light emission angle obtained by simulation as in FIG. Roughly five peaks are obtained. The shape of the peak becomes gentler than that of the first embodiment, and it can be seen that each light beam is diffused.
【００４０】このように、第３実施形態では、出光部２
ａを凹曲面としたので、出光してゆく光束を拡散させる
効果を得た。よって、出光角度が広いレンズシート及び
透過型スクリーンを簡単に製造できる。As described above, in the third embodiment, the light emitting unit 2
Since a was a concave curved surface, an effect of diffusing the luminous flux going out was obtained. Therefore, a lens sheet and a transmission screen having a wide light emission angle can be easily manufactured.
【００４１】（第４実施形態）第４実施形態のレンズシ
ートは、第３実施形態と同形状、同材質の単位レンズ
に、光の拡散の半値角が３度となる拡散剤を混入して作
製した。この条件下でシミュレーションを行い光の拡散
状態を確認した。図１２は、拡散剤を混入した条件下で
行ったシミュレーションにより得られた出光角度に対す
る光の強度分布を示すグラフである。光線の分布がなだ
らかになり、山形に均等に広がった分布となった。ま
た、光線の半値角は、４５°にまで達している。(Fourth Embodiment) The lens sheet of the fourth embodiment is obtained by mixing a unit lens having the same shape and the same material as the third embodiment with a diffusing agent having a half value angle of light diffusion of 3 degrees. Produced. Simulation was performed under these conditions to confirm the light diffusion state. FIG. 12 is a graph showing a light intensity distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation performed under a condition in which a diffusing agent is mixed. The distribution of light rays became gentle, and the distribution spread evenly in a mountain shape. The half-value angle of the light beam reaches up to 45 °.
【００４２】このように、第４実施形態では、第３実施
形態の条件に加え、拡散剤を追加したので、光線の分布
がなだらかで、山形に均等に広がった分布を示し、光線
の半値角も大きなレンズシート及び透過型スクリーンを
簡単に製造できる。As described above, in the fourth embodiment, since the diffusing agent is added in addition to the conditions of the third embodiment, the distribution of the light rays is gentle, and the distribution is evenly distributed in a mountain shape. In addition, a large lens sheet and a transmission screen can be easily manufactured.
【００４３】（第５実施形態）図１３は、第５実施形態
の単位レンズ３の形状を示す図である。単位レンズ３
は、出光部３ａが第１〜第４実施形態とは異なり平面と
なる他は、第１実施形態と同形状である。(Fifth Embodiment) FIG. 13 is a view showing the shape of a unit lens 3 according to a fifth embodiment. Unit lens 3
Has the same shape as that of the first embodiment except that the light emitting portion 3a is flat unlike the first to fourth embodiments.
【００４４】図１４は、この単位レンズ３に平行光線が
入光する場合を光線追跡した結果得られた光路図であ
る。全反射面において２回全反射した光線の出光角度が
広いことがわかる。FIG. 14 is an optical path diagram obtained as a result of ray tracing when a parallel ray enters the unit lens 3. It can be seen that the light exit angle of the light beam totally reflected twice on the total reflection surface is wide.
【００４５】図１５は、第１，第３実施形態と同様にシ
ミュレーションにより得られた出光角度に対する光の強
度分布を示すグラフである。Ｎ１からＮ５までの５つの
ピークが得られている。このうち、もっとも出光角度の
広い光束Ｎ１，Ｎ５は、全反射を２回行ったことによ
り、そのピーク位置は、５０°以上にまで広がってい
る。FIG. 15 is a graph showing the light intensity distribution with respect to the light emission angle obtained by simulation as in the first and third embodiments. Five peaks from N1 to N5 are obtained. Of these, the light fluxes N1 and N5 having the widest light emission angles have been subjected to total reflection twice, and their peak positions have spread to 50 ° or more.
【００４６】このように、第５実施形態では、出光部３
ａを平面としたので、形状が単純になり、出光角度が広
いレンズシート及び透過型スクリーンを簡単に製造でき
る。As described above, in the fifth embodiment, the light emitting unit 3
Since a is a plane, the shape is simple, and a lens sheet and a transmission screen having a wide light emission angle can be easily manufactured.
【００４７】（第６実施形態）第６実施形態のレンズシ
ートは、第５実施形態と同形状、同材質の単位レンズ
に、光の拡散の半値角が１５度となる拡散剤を混入して
作製した。この条件下でシミュレーションを行い光の拡
散状態を確認した。図１６は、拡散剤を混入した条件下
で行ったシミュレーションにより得られた出光角度に対
する光の強度分布を示すグラフである。光線は、より拡
散されて広がった分布となった。また、光線の半値角
は、３８°程度であるが、裾が広がり、広範囲に光が拡
散されている。(Sixth Embodiment) The lens sheet of the sixth embodiment is obtained by mixing a unit lens having the same shape and the same material as the fifth embodiment with a diffusing agent having a half value angle of light diffusion of 15 degrees. Produced. Simulation was performed under these conditions to confirm the light diffusion state. FIG. 16 is a graph showing a light intensity distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation performed under a condition in which a diffusing agent is mixed. The light rays became more diffuse and spread. The half-value angle of the light beam is about 38 °, but the skirt is widened and the light is diffused over a wide range.
【００４８】このように、第６実施形態では、第５実施
形態の条件に加え、拡散剤を追加したので、光線は、よ
り拡散されて広がった分布となり、裾が広がり、広範囲
に光が拡散されたレンズシート及び透過型スクリーンを
簡単に製造できる。As described above, in the sixth embodiment, in addition to the conditions of the fifth embodiment, a diffusing agent is added, so that the light rays are more diffused and spread, the skirts are widened, and the light is diffused over a wide range. The manufactured lens sheet and transmission screen can be easily manufactured.
【００４９】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。(Modifications) Various modifications and changes are possible without being limited to the above-described embodiments, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
【００５０】（１）各実施形態において、出光部を含む
単位レンズ表面は、平滑な例を示したが、これに限ら
ず、たとえば、表面に微細な凹凸を設けて粗面化し、光
線をさらに拡散するようにしてもよい。(1) In each embodiment, the surface of the unit lens including the light emitting portion is shown as a smooth example. However, the present invention is not limited to this. For example, the surface is made rough by providing fine irregularities on the surface to further reduce the light rays. It may be spread.
【００５１】（２）第１実施形態から第４実施形態にお
いて、出光部の形状は、凹形状である例を示したが、こ
れに限らず、たとえば、凸形状としてもよい。(2) In the first to fourth embodiments, the example in which the light emitting portion has a concave shape has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the light emitting portion may have a convex shape.
【００５２】（３）各実施形態において、レンズシート
は、透過型スクリーン用である例を示したが、これに限
らず、たとえば、液晶ディスプレイなどのバックライト
装置などに使用してもよい。(3) In each of the embodiments, the example in which the lens sheet is for a transmission type screen is shown. However, the present invention is not limited to this. For example, the lens sheet may be used for a backlight device such as a liquid crystal display.
【００５３】（４）各実施形態において、レンズシート
の光源側面は、平坦な例を示したが、これに限らず、た
とえば図１７に示すようにレンチキュラーレンズ５０な
どを設けてもよい。(4) In each embodiment, the side of the light source of the lens sheet is flat, but the present invention is not limited to this. For example, a lenticular lens 50 may be provided as shown in FIG.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１の
発明によれば、単位レンズは、入光した光線の一部がそ
の内面で２回全反射する全反射部を備えたので、入光し
た光線を広い範囲に出光することができる。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the unit lens is provided with the total reflection portion for partially reflecting the incident light beam twice on its inner surface. The emitted light can be emitted in a wide range.
【００５５】請求項２の発明によれば、単位レンズは、
その断面形状を略台形としたので、形状が簡単になり、
製造が簡単になる。According to the invention of claim 2, the unit lens is:
Since the cross-sectional shape is substantially trapezoidal, the shape is simplified,
Manufacturing is simplified.
【００５６】請求項３の発明によれば、全反射部は、長
さが等しい第１の全反射部と第２の全反射部とからな
り、光線は、第２の全反射部で２回目の全反射を行った
後に、出光部から出光するので、光線を均等に広範囲に
出光するレンズシートを簡単に低価格で製造できる。According to the third aspect of the present invention, the total reflection section is composed of the first total reflection section and the second total reflection section having the same length, and the light beam is transmitted by the second total reflection section for the second time. After the total reflection, the light is emitted from the light emitting section, so that a lens sheet that uniformly emits light beams over a wide range can be easily manufactured at low cost.
【００５７】請求項４の発明によれば、第２の全反射部
で２回目の全反射を行った光線が前記出光部へ入射する
入射角は、臨界角を超えないので、出光部で全反射する
ことなく、効率よく出光できる。According to the fourth aspect of the present invention, the incident angle at which the light beam that has undergone the second total reflection in the second total reflection portion enters the light exit portion does not exceed the critical angle. Light can be emitted efficiently without reflection.
【００５８】請求項５の発明によれば、入光部から出光
部までの高さＸの範囲を規定したので、光線を均等に広
範囲に出光するレンズシートを簡単に設計、製造でき
る。According to the fifth aspect of the present invention, since the range of the height X from the light incident portion to the light emitting portion is defined, a lens sheet that emits light rays uniformly and widely can be easily designed and manufactured.
【００５９】請求項６の発明によれば、出光部は、入光
部に平行な平面としたので、製造が簡単になる。According to the sixth aspect of the present invention, since the light exit portion is a plane parallel to the light entrance portion, manufacturing is simplified.
【００６０】請求項７の発明によれば、出光部は、曲面
で構成された凹面としたので、出光する光線をさらに広
げることができる。According to the seventh aspect of the present invention, since the light emitting portion is formed as a concave surface having a curved surface, it is possible to further widen the emitted light.
【００６１】請求項８の発明によれば、出光部は、平面
の組み合わせで構成された凹面としたので、出光する光
線をさらに広げることができる。According to the eighth aspect of the present invention, since the light emitting portion is formed as a concave surface formed by a combination of planes, it is possible to further widen the light rays emitted.
【００６２】請求項９の発明によれば、単位レンズは、
その表面の一部を粗面としたので、出光する光線を拡散
させ、光線の分布をなだらかにすることができる。According to the ninth aspect of the present invention, the unit lens is
Since a part of the surface is roughened, the emitted light can be diffused, and the distribution of the light can be made gentle.
【００６３】請求項１０の発明によれば、レンズ内部に
光拡散剤を含むので、出光する光線を拡散させ、光線の
分布をなだらかにすることができる。According to the tenth aspect of the present invention, since the light diffusing agent is contained in the lens, the outgoing light beam can be diffused and the distribution of the light beam can be made gentle.
【００６４】請求項１１の発明によれば、請求項１から
請求項１０までのいずれか１項に記載のレンズシート
と、フレネルレンズシートとを備える透過型スクリーン
であるので、視野角の広い透過型スクリーンを低価格で
簡単に提供できる。According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided a transmission screen including the lens sheet according to any one of the first to tenth aspects and a Fresnel lens sheet. Mold screens can be easily provided at low cost.
【図１】第１実施形態におけるレンズシート１０の一部
を拡大した斜視図である。FIG. 1 is an enlarged perspective view of a part of a lens sheet 10 according to a first embodiment.
【図２】第１実施形態におけるレンズシート１０を含む
透過型スクリーン１００を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a transmission screen 100 including a lens sheet 10 according to the first embodiment.
【図３】第１実施形態における単位レンズ１の形状を決
定する条件を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating conditions for determining the shape of the unit lens 1 according to the first embodiment.
【図４】第１実施形態における単位レンズ１の形状を決
定する条件を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating conditions for determining the shape of the unit lens 1 according to the first embodiment.
【図５】第１実施形態におけるシミュレーションに使用
した単位レンズ１の形状を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a shape of a unit lens 1 used for a simulation in the first embodiment.
【図６】第１実施形態における単位レンズ１に平行光線
が入光する場合を光線追跡した結果得られた光路図であ
る。FIG. 6 is an optical path diagram obtained as a result of ray tracing when a parallel light beam enters the unit lens 1 in the first embodiment.
【図７】第１実施形態におけるシミュレーションにより
得られた出光角度に対する光線の分布を示したグラフで
ある。FIG. 7 is a graph showing a light ray distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation in the first embodiment.
【図８】第２実施形態における拡散剤を混入した条件下
で行ったシミュレーションにより得られた出光角度に対
する光線の分布を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a light beam distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation performed under a condition in which a diffusing agent is mixed in the second embodiment.
【図９】第３実施形態の単位レンズ２の形状を示す図で
ある。FIG. 9 is a diagram illustrating a shape of a unit lens 2 according to a third embodiment.
【図１０】第３実施形態における単位レンズ２に平行光
線が入光する場合を光線追跡した結果得られた光路図で
ある。FIG. 10 is an optical path diagram obtained as a result of ray tracing when a parallel ray enters the unit lens 2 in the third embodiment.
【図１１】第３実施形態におけるシミュレーションによ
り得られた出光角度に対する光線の分布を示すグラフで
あるFIG. 11 is a graph showing a light ray distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation in the third embodiment.
【図１２】第４実施形態における拡散剤を混入した条件
下で行ったシミュレーションにより得られた出光角度に
対する光線の分布を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a light beam distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation performed under a condition in which a diffusing agent is mixed in the fourth embodiment.
【図１３】第５実施形態におけるシミュレーションに使
用した単位レンズ３の形状を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a shape of a unit lens 3 used for a simulation in the fifth embodiment.
【図１４】第５実施形態における単位レンズ１に平行光
線が入光する場合を光線追跡した結果得られた光路図で
ある。FIG. 14 is an optical path diagram obtained as a result of ray tracing when a parallel ray enters the unit lens 1 in the fifth embodiment.
【図１５】第５実施形態におけるシミュレーションによ
り得られた出光角度に対する光線の分布を示したグラフ
である。FIG. 15 is a graph showing a light ray distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation in the fifth embodiment.
【図１６】第６実施形態における拡散剤を混入した条件
下で行ったシミュレーションにより得られた出光角度に
対する光線の分布を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing a light ray distribution with respect to a light emission angle obtained by a simulation performed under a condition in which a diffusing agent is mixed in the sixth embodiment.
【図１７】変形形態を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a modification.
１，２，３ 単位レンズ １ａ，２ａ，３ａ 出光部 １ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃ 全反射部 １０ レンズシート ２０ フレネルレンズシート １００ 透過型スクリーン 1, 2, 3 Unit lens 1a, 2a, 3a Light emitting portion 1b, 1c, 2b, 2c, 3b, 3c Total reflection portion 10 Lens sheet 20 Fresnel lens sheet 100 Transmission screen
Claims (11)
向に形成してなるレンズシートであって、 前記単位レンズは、入光した光線の一部がその内面で２
回全反射する全反射部を備えていること、 を特徴とするレンズシート。1. A lens sheet in which a plurality of unit lenses are formed in a one-dimensional or two-dimensional direction, wherein the unit lens is configured such that a part of an incident light beam is 2
A lens sheet, comprising: a total reflection portion for total reflection.
て、 前記単位レンズは、その断面形状が、略台形であって、 その台形の下底に相当する部分を入光部とし、斜辺を前
記全反射部とし、上底に相当する部分を出光部とするこ
と、 を特徴とするレンズシート。2. The lens sheet according to claim 1, wherein the unit lens has a substantially trapezoidal cross-sectional shape, a portion corresponding to a lower base of the trapezoid is a light incident portion, and a hypotenuse is the entire oblique side. A lens sheet comprising: a reflecting portion; and a portion corresponding to an upper bottom serving as a light emitting portion.
て、 前記全反射部は、長さが等しい第１の全反射部と第２の
全反射部とからなり、 前記単位レンズは、前記入光部に対して垂直に入光し前
記入光部と前記第１の全反射部の交点近傍で１回目の全
反射をした光線が、前記第２の全反射部で２回目の全反
射を行った後に前記出光部から出光できる高さであるこ
と、 を特徴とするレンズシート。3. The lens sheet according to claim 2, wherein the total reflection portion includes a first total reflection portion and a second total reflection portion having equal lengths, and the unit lens includes the light incident portion. The light beam that enters the portion perpendicularly and that has undergone the first total reflection near the intersection of the light incident portion and the first total reflection portion performs the second total reflection at the second total reflection portion. A height at which light can be emitted from the light emitting section after the lens sheet is formed.
て、 前記第２の全反射部で２回目の全反射を行った光線が前
記出光部へ入射する入射角は、臨界角を超えないこと、 を特徴とするレンズシート。4. The lens sheet according to claim 3, wherein a light beam that has been subjected to a second total reflection by the second total reflection portion does not exceed a critical angle at which the light beam enters the light exit portion. A lens sheet characterized by the following.
ートにおいて、 前記入光部に垂直に入光する光線と前記第１の全反射部
及び前記第２の全反射部とのなす角度をα、前記入光部
の長さをＡ、前記入光部から前記出光部までの高さをＸ
とすると、Ｘは、 【数１】 の関係にあること、 を特徴とするレンズシート。5. The lens sheet according to claim 3, wherein an angle formed between a light beam incident perpendicular to the light incident portion and the first total reflection portion and the second total reflection portion. Is α, the length of the light entrance is A, and the height from the light entrance to the light exit is X
Then, X is given by A lens sheet characterized by the following relationship.
項に記載のレンズシートにおいて、 前記出光部は、前記入光部に平行な平面であること、 を特徴とするレンズシート。6. Any one of claims 2 to 5
The lens sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the light-emitting portion is a plane parallel to the light-entering portion.
項に記載のレンズシートにおいて、 前記出光部は、曲面で構成された凹面であること、 を特徴とするレンズシート。7. One of claims 2 to 5
The lens sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the light-emitting portion is a concave surface having a curved surface.
項に記載のレンズシートにおいて、 前記出光部は、平面の組み合わせで構成された凹面であ
ること、 を特徴とするレンズシート。8. One of claims 2 to 5
The lens sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emitting portion is a concave surface formed by a combination of flat surfaces.
項に記載のレンズシートにおいて、 前記単位レンズは、その表面の一部が粗面であること、 を特徴とするレンズシート。9. Any one of claims 1 to 8
The lens sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the surface of the unit lens is rough.
１項に記載のレンズシートにおいて、 内部に光拡散剤を含むこと、 を特徴とするレンズシート。10. The lens sheet according to claim 1, further comprising a light diffusing agent therein.
か１項に記載のレンズシートと、 前記入光部側に配置されたフレネルレンズシートと、 を備える透過型スクリーン。11. A transmissive screen comprising: the lens sheet according to claim 1; and a Fresnel lens sheet disposed on the light incident portion side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161025A JP2000347009A (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Lens sheet and transmission type screen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161025A JP2000347009A (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Lens sheet and transmission type screen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000347009A true JP2000347009A (en) | 2000-12-15 |
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ID=15727169
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000347009A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-06-08 JP JP11161025A patent/JP2000347009A/en not_active Withdrawn
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