JP2001033880A - レンズアレイシート - Google Patents
レンズアレイシートInfo
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- JP2001033880A JP2001033880A JP11211023A JP21102399A JP2001033880A JP 2001033880 A JP2001033880 A JP 2001033880A JP 11211023 A JP11211023 A JP 11211023A JP 21102399 A JP21102399 A JP 21102399A JP 2001033880 A JP2001033880 A JP 2001033880A
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- Japan
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- lens array
- lens
- array sheet
- microlens
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- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】レンズ面の急峻な傾きの解消が出来でき、従っ
て金型製作上の切削加工及びレンズ成型加工上の制約が
なく、所望の光学性能が得られるレンズアレイシートを
提供することを目的とする。 【解決手段】回転対称非球面形状を持つマイクロレンズ
を隙間無く配設した入射面と、前記マイクロレンズと光
軸を同一として、該マイクロレンズと対をなすトーリッ
ク面形状を持つマイクロレンズを配設した射出面と、か
ら構成されたことを特徴とするレンズアレイシートであ
る。
て金型製作上の切削加工及びレンズ成型加工上の制約が
なく、所望の光学性能が得られるレンズアレイシートを
提供することを目的とする。 【解決手段】回転対称非球面形状を持つマイクロレンズ
を隙間無く配設した入射面と、前記マイクロレンズと光
軸を同一として、該マイクロレンズと対をなすトーリッ
ク面形状を持つマイクロレンズを配設した射出面と、か
ら構成されたことを特徴とするレンズアレイシートであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズアレイシー
トに関し、さらに具体的には、背面投射型ディスプレイ
等、一例として透過型の投影用スクリーンに用いる拡散
板に関する。
トに関し、さらに具体的には、背面投射型ディスプレイ
等、一例として透過型の投影用スクリーンに用いる拡散
板に関する。
【０００２】
【従来の技術】透過型の投影用スクリーンの明るさや観
察領域を適切に保つ目的で、フレネルレンズや蒲鉾状の
レンズを並べて配置したレンチキュラーレンズ、短冊状
のプリズムを並べたプリズムシート等の光学シートを単
独、あるいは組み合わせて使用する事が知られている。
更に、一枚のレンズシートに多彩な機能を持たせるため
に、加工を両面に施す手法もまた、公知である。
察領域を適切に保つ目的で、フレネルレンズや蒲鉾状の
レンズを並べて配置したレンチキュラーレンズ、短冊状
のプリズムを並べたプリズムシート等の光学シートを単
独、あるいは組み合わせて使用する事が知られている。
更に、一枚のレンズシートに多彩な機能を持たせるため
に、加工を両面に施す手法もまた、公知である。
【０００３】また、これらを製作する手段として、金型
を製作し、ガラス材や樹脂などを成型加工性する方法も
公知である。
を製作し、ガラス材や樹脂などを成型加工性する方法も
公知である。
【０００４】更に、レンチキュラーレンズの射出面な
ど、遮光層をスクリーン中に適切に配置する事により、
Ｓ／Ｎ比等を向上させる技術も公知である。
ど、遮光層をスクリーン中に適切に配置する事により、
Ｓ／Ｎ比等を向上させる技術も公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】多くの場合、上記レン
ズシートを作る上での素材として、光学ガラスや光学プ
ラスチック等を用いるが、価格や機械的強度等からレン
ズシートに使用できる材料は限られており、その光学特
性上最も重要な屈折率も材料による制限がつきまとう。
ズシートを作る上での素材として、光学ガラスや光学プ
ラスチック等を用いるが、価格や機械的強度等からレン
ズシートに使用できる材料は限られており、その光学特
性上最も重要な屈折率も材料による制限がつきまとう。
【０００６】現状で比較的容易に得られる屈折率１．５
前後の材料でレンズシートを成形する場合、要求する光
学特性、主に配光角、を得るには、例えば片面にレンズ
を成形する場合、シート基材に対して概ね７０度前後の
急峻なレンズ面の傾きが必要となり、金型製作する工
程、並びにレンズを成型する工程での加工を困難とする
要因となっているばかりか、光線のレンズ面への入射角
度が大きくなることによって起こる反射率の増加が、ス
クリーンの効率低下、不要光の発生などの要因ともなっ
ている。
前後の材料でレンズシートを成形する場合、要求する光
学特性、主に配光角、を得るには、例えば片面にレンズ
を成形する場合、シート基材に対して概ね７０度前後の
急峻なレンズ面の傾きが必要となり、金型製作する工
程、並びにレンズを成型する工程での加工を困難とする
要因となっているばかりか、光線のレンズ面への入射角
度が大きくなることによって起こる反射率の増加が、ス
クリーンの効率低下、不要光の発生などの要因ともなっ
ている。
【０００７】この様な状況下では、安定生産を指向し、
成型可能な範囲で設計されたレンズシートに於いては、
その光学特性に限界が有り、それをフォローする為の拡
散材などが必要となり、実用上問題の原因となる事が多
い。
成型可能な範囲で設計されたレンズシートに於いては、
その光学特性に限界が有り、それをフォローする為の拡
散材などが必要となり、実用上問題の原因となる事が多
い。
【０００８】一方で、透過型スクリーンにおいてスクリ
ーンゲインの低下を伴わずにＳ／Ｎ比を向上させる方法
として、レンズアレイと遮光層を組み合わせる方式が有
るが、入射側レンズの集光位置に遮光層に設けなければ
ならないため、画素ピッチやモアレ等によりマイクロレ
ンズの大きさが制限されると、レンズシートの厚さも制
限されてしまい、特に高解像度の画像を投影する場合に
はレンズシートが薄くなりすぎ、機械的強度等の面から
実現が困難となる。
ーンゲインの低下を伴わずにＳ／Ｎ比を向上させる方法
として、レンズアレイと遮光層を組み合わせる方式が有
るが、入射側レンズの集光位置に遮光層に設けなければ
ならないため、画素ピッチやモアレ等によりマイクロレ
ンズの大きさが制限されると、レンズシートの厚さも制
限されてしまい、特に高解像度の画像を投影する場合に
はレンズシートが薄くなりすぎ、機械的強度等の面から
実現が困難となる。
【０００９】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、レンズ面の急峻な傾きの解消が出来でき、従って
金型製作上の切削加工及びレンズ成型加工上の制約がな
く、所望の光学性能が得られるレンズアレイシートを提
供することを目的とする。
ので、レンズ面の急峻な傾きの解消が出来でき、従って
金型製作上の切削加工及びレンズ成型加工上の制約がな
く、所望の光学性能が得られるレンズアレイシートを提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、回転対称非球面形状を持
つマイクロレンズを隙間無く配設した入射面と、前記マ
イクロレンズと光軸を同一として、該マイクロレンズと
対をなすトーリック面形状を持つマイクロレンズを配設
した射出面と、から構成されたことを特徴とするレンズ
アレイシートである。
めに、請求項１記載の発明は、回転対称非球面形状を持
つマイクロレンズを隙間無く配設した入射面と、前記マ
イクロレンズと光軸を同一として、該マイクロレンズと
対をなすトーリック面形状を持つマイクロレンズを配設
した射出面と、から構成されたことを特徴とするレンズ
アレイシートである。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載のレ
ンズアレイシートにおいて、前記入射面に形成した回転
対称非球面形状を持つマイクロレンズの共約点位置に、
光線が透過する開口部を有する遮光層を設け、前記出射
面に形成したマイクロレンズと一体に構成したことを特
徴とする。
ンズアレイシートにおいて、前記入射面に形成した回転
対称非球面形状を持つマイクロレンズの共約点位置に、
光線が透過する開口部を有する遮光層を設け、前記出射
面に形成したマイクロレンズと一体に構成したことを特
徴とする。
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のレンズアレイシートを、背面投射型ディスプレイス
クリーン用の拡散板として用いることを特徴とする。
載のレンズアレイシートを、背面投射型ディスプレイス
クリーン用の拡散板として用いることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレンズアレイシー
トについての実施の形態の一例について、図を用いて詳
細に説明する。
トについての実施の形態の一例について、図を用いて詳
細に説明する。
【００１４】まず、従来の片面マイクロレンズアレイを
用いた場合について説明する。
用いた場合について説明する。
【００１５】図１に片面にレンズアレイを成形し拡散板
として用いた場合の一例をその断面図で示す。片面マイ
クロレンズアレイ（１）にプロジェクタからの光線
（２）が入射し、それぞれ個々のレンズにより屈折、拡
散されて、射出光（３）として射出する。この時にレン
ズ境界部分での入射角θ（４）と、レンズを構成する光
学材料の屈折率で、拡散の度合いが決定する。従って、
より広範囲への拡散を行おうとすると、レンズ境界部分
を急角度としなければ成らず、金型製作する工程での切
削加工及びレンズ形状を成型する工程での形状再現性等
の加工上制約される為、結果として片面型のマイクロレ
ンズで広配光角を得る事が難しい。
として用いた場合の一例をその断面図で示す。片面マイ
クロレンズアレイ（１）にプロジェクタからの光線
（２）が入射し、それぞれ個々のレンズにより屈折、拡
散されて、射出光（３）として射出する。この時にレン
ズ境界部分での入射角θ（４）と、レンズを構成する光
学材料の屈折率で、拡散の度合いが決定する。従って、
より広範囲への拡散を行おうとすると、レンズ境界部分
を急角度としなければ成らず、金型製作する工程での切
削加工及びレンズ形状を成型する工程での形状再現性等
の加工上制約される為、結果として片面型のマイクロレ
ンズで広配光角を得る事が難しい。
【００１６】次に、本発明のレンズアレイシートを用い
た拡散板について説明する。
た拡散板について説明する。
【００１７】図２に本発明のレンズアレイシートの一例
をその断面図で示す。本発明によるレンズアレイシート
（５）は、入射側レンズアレイ（６）で一度集光させ
る。その際にレンズの開口数（Ｎ．Ａ．）、換言すれば
集光位置（９）は、射出側レンズアレイ（８）との兼ね
合いで決定できるので、図１の片面マイクロレンズアレ
イの場合の様に、急な角度で集光させずとも良い。従っ
て、レンズ境界部分の傾きを小さくでき、それに伴いレ
ンズ境界部分での入射角θ（７）も小さくできる。
をその断面図で示す。本発明によるレンズアレイシート
（５）は、入射側レンズアレイ（６）で一度集光させ
る。その際にレンズの開口数（Ｎ．Ａ．）、換言すれば
集光位置（９）は、射出側レンズアレイ（８）との兼ね
合いで決定できるので、図１の片面マイクロレンズアレ
イの場合の様に、急な角度で集光させずとも良い。従っ
て、レンズ境界部分の傾きを小さくでき、それに伴いレ
ンズ境界部分での入射角θ（７）も小さくできる。
【００１８】この入射側レンズアレイ（６）の形状は、
プロジェクターからの投影距離に応じて収差が少なくな
る形状とするのが望ましい。マイクロレンズの口径が十
分に小さく、かつプロジェクターが十分遠方に有ると見
なせる場合には楕円面形状を、有限距離からの投影を考
慮しなければならないケースでは四次の回転対称非球面
をベースとし、レンズ材屈折率や加工精度、その他状況
を加味し形状を決定する。
プロジェクターからの投影距離に応じて収差が少なくな
る形状とするのが望ましい。マイクロレンズの口径が十
分に小さく、かつプロジェクターが十分遠方に有ると見
なせる場合には楕円面形状を、有限距離からの投影を考
慮しなければならないケースでは四次の回転対称非球面
をベースとし、レンズ材屈折率や加工精度、その他状況
を加味し形状を決定する。
【００１９】射出側レンズアレイ（８）の形状は所望の
配光特性を得る為上下左右方向で曲率の異なるトーリッ
ク面として、指向性に異方性を与え、その結果として、
必要な方向にだけ光線を配分可能な事を利用して明るい
スクリーンを得ることが出来る。
配光特性を得る為上下左右方向で曲率の異なるトーリッ
ク面として、指向性に異方性を与え、その結果として、
必要な方向にだけ光線を配分可能な事を利用して明るい
スクリーンを得ることが出来る。
【００２０】図３に垂直方向へは狭く、水平方向へは広
い配光角を持った背面投射型ディスプレイスクリーン等
に用いられる本発明のレンズアレイシートを用いた拡散
板の一例を示す。
い配光角を持った背面投射型ディスプレイスクリーン等
に用いられる本発明のレンズアレイシートを用いた拡散
板の一例を示す。
【００２１】図３（ａ）は、該拡散板の水平方向の断面
図における水平方向の配光範囲を、図３（ｂ）は、同じ
く垂直方向の断面図における垂直方向の配光範囲を示
す。
図における水平方向の配光範囲を、図３（ｂ）は、同じ
く垂直方向の断面図における垂直方向の配光範囲を示
す。
【００２２】本発明のレンズアレイシートを用いたレン
ズアレイ拡散板（１０）の水平方向での光学配置に於い
ては、より広い配光角を得るために、入射側レンズの集
光位置よりも入射面側に焦点を結ぶ様に、射出側レンズ
を配設する。
ズアレイ拡散板（１０）の水平方向での光学配置に於い
ては、より広い配光角を得るために、入射側レンズの集
光位置よりも入射面側に焦点を結ぶ様に、射出側レンズ
を配設する。
【００２３】一方、垂直方向にはそれほど広い配光角を
必要としない場合には、前述のケースとは逆に入射側レ
ンズの集光位置よりも射出面側に焦点を結ぶ様に、射出
側レンズを配設すれば良い。
必要としない場合には、前述のケースとは逆に入射側レ
ンズの集光位置よりも射出面側に焦点を結ぶ様に、射出
側レンズを配設すれば良い。
【００２４】いずれの場合も、入射側のレンズアレイの
集光度によって適切なレンズ配置が有るので、配光角度
などで表現されるスクリーンの個々の用件を満たす条件
で適宜配設する。
集光度によって適切なレンズ配置が有るので、配光角度
などで表現されるスクリーンの個々の用件を満たす条件
で適宜配設する。
【００２５】遮光層（１１）は、画像のＳ／Ｎを高める
目的で入射側レンズの集光位置に配設する。この際に、
プロジェクターからの光線が透過する様に開口を設ける
のは言うまでもない。
目的で入射側レンズの集光位置に配設する。この際に、
プロジェクターからの光線が透過する様に開口を設ける
のは言うまでもない。
【００２６】本発明のレンズアレイシートは光学用透明
樹脂よりなり、屈折率等の光学的性能の優れているもの
であればいずれも使用し得るが、工業生産上、各種成型
技術の応用し易い透明合成樹脂シートが好ましい。透明
合成樹脂としてはポリメタクリル酸メチル等のアクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリルースチレン共重
合体樹脂、スチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等を挙げ
ることができる。上記透明樹脂シートにレンズを形成す
方法は種々あるが、プレス成型、押し出し成型、キャス
ティング成型等により、透明樹脂シートの作製時若しく
は作製後に適宜に行われる。成型を行うために、所定の
レンズ形状を有する型は金属型、樹脂型等使用できる。
樹脂よりなり、屈折率等の光学的性能の優れているもの
であればいずれも使用し得るが、工業生産上、各種成型
技術の応用し易い透明合成樹脂シートが好ましい。透明
合成樹脂としてはポリメタクリル酸メチル等のアクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリルースチレン共重
合体樹脂、スチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等を挙げ
ることができる。上記透明樹脂シートにレンズを形成す
方法は種々あるが、プレス成型、押し出し成型、キャス
ティング成型等により、透明樹脂シートの作製時若しく
は作製後に適宜に行われる。成型を行うために、所定の
レンズ形状を有する型は金属型、樹脂型等使用できる。
【００２７】さらに、本発明のレンズアレイシートを有
利に生産する成型法として、上記型に紫外線硬化性樹脂
を塗布し、透明樹脂基材シートを介して紫外線を照射
し、紫外線硬化性樹脂を重合硬化すると同時に基材シー
トに接着させ、レンズシートを成型する方法で量産性に
優れ、工業的に有利に生産することができる。
利に生産する成型法として、上記型に紫外線硬化性樹脂
を塗布し、透明樹脂基材シートを介して紫外線を照射
し、紫外線硬化性樹脂を重合硬化すると同時に基材シー
トに接着させ、レンズシートを成型する方法で量産性に
優れ、工業的に有利に生産することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明により、背面投射型ディスプレイ
スクリーン等に用いられるレンズアレシートにありがち
な急峻なレンズ面の傾きの解消が出来できるので、金型
製作上の切削加工性及びレンズ成型加工性と、光学性能
を両立させる事が可能となる。同時に、屈折面における
反射損失（屈折面への入射角度が大きくなると反射率が
増加する）を抑えられる事からスクリーン効率も向上す
る。
スクリーン等に用いられるレンズアレシートにありがち
な急峻なレンズ面の傾きの解消が出来できるので、金型
製作上の切削加工性及びレンズ成型加工性と、光学性能
を両立させる事が可能となる。同時に、屈折面における
反射損失（屈折面への入射角度が大きくなると反射率が
増加する）を抑えられる事からスクリーン効率も向上す
る。
【００２９】加えて、途中で一度結像する光学配置で有
るので、入射側レンズによる光線集光位置に開口を持つ
遮光層を配置する事が可能となり、画質、とりわけ、Ｓ
／Ｎの向上に効果が有る。さらには機械的強度上必要な
厚さを持ちつつ、個々のレンズの口径を小さくする事が
可能で、すなわちスクリーンの高精細化も容易となる。
るので、入射側レンズによる光線集光位置に開口を持つ
遮光層を配置する事が可能となり、画質、とりわけ、Ｓ
／Ｎの向上に効果が有る。さらには機械的強度上必要な
厚さを持ちつつ、個々のレンズの口径を小さくする事が
可能で、すなわちスクリーンの高精細化も容易となる。
【００３０】さらに、射出面側レンズでは、発散状態に
ある光線を後押しする様に発散させる為、従来の構成と
比べて広配光角を容易に実現可能である。
ある光線を後押しする様に発散させる為、従来の構成と
比べて広配光角を容易に実現可能である。
【図１】従来型の片面レンズアレイシートの断面図
【図２】本発明のレンズアレイシートの断面図
【図３】（ａ）本発明におけるレンズアレイ拡散板の水
平方向の断面図と水平方向の配光範囲を示した図 （ｂ）本発明におけるレンズアレイ拡散板の垂直方向の
断面図と垂直方向の配光範囲を示した図
平方向の断面図と水平方向の配光範囲を示した図 （ｂ）本発明におけるレンズアレイ拡散板の垂直方向の
断面図と垂直方向の配光範囲を示した図
（１）片面マイクロレンズアレイ （２）プロジェクタからの光線 （３）射出光 （４）、（７）レンズ境界部分での入射角 （５）レンズアレイシート （６）入射側レンズアレイ （８）射出側レンズアレイ （９）入射側レンズの集光位置 （１０）レンズアレイ拡散板 （１１）遮光層 （１２）レンズアレイ拡散板の水平方向の配光範囲 （１３）レンズアレイ拡散板の垂直方向の配光範囲 θ レンズ境界部分での入射角
Claims (3)
- 【請求項１】回転対称非球面形状を持つマイクロレンズ
を隙間無く配設した入射面と、前記マイクロレンズと光
軸を同一として、該マイクロレンズと対をなすトーリッ
ク面形状を持つマイクロレンズを配設した射出面と、か
ら構成されたことを特徴とするレンズアレイシート。 - 【請求項２】前記入射面に形成した回転対称非球面形状
を持つマイクロレンズの共約点位置に、光線が透過する
開口部を有する遮光層を設け、前記出射面に形成したマ
イクロレンズと一体に構成したことを特徴とする請求項
１記載のレンズアレイシート。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のレンズアレイシート
を、背面投射型ディスプレイスクリーン用の拡散板とし
て用いることを特徴とするレンズアレイシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11211023A JP2001033880A (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | レンズアレイシート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11211023A JP2001033880A (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | レンズアレイシート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033880A true JP2001033880A (ja) | 2001-02-09 |
Family
ID=16599085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11211023A Pending JP2001033880A (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | レンズアレイシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001033880A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002099530A1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | Toppan Printing Co., Ltd. | Micro-lens sheet and projection screen |
| JP2003337208A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-11-28 | Toppan Printing Co Ltd | マイクロレンズアレイシ−トとその製造方法およびそれを用いた背面投写型スクリ−ン |
| JP2005301164A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-10-27 | Sony Corp | 照明装置及び画像表示装置 |
| CN102192472A (zh) * | 2010-03-03 | 2011-09-21 | 亿光电子工业股份有限公司 | 光学透镜装置 |
-
1999
- 1999-07-26 JP JP11211023A patent/JP2001033880A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002099530A1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | Toppan Printing Co., Ltd. | Micro-lens sheet and projection screen |
| US6970288B2 (en) | 2001-06-01 | 2005-11-29 | Toppan Printing Co., Ltd. | Micro-lens sheet and projection screen |
| KR100972017B1 (ko) * | 2001-06-01 | 2010-08-02 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | 마이크로렌즈 시트, 백라이트 및 표시 장치 |
| JP2003337208A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-11-28 | Toppan Printing Co Ltd | マイクロレンズアレイシ−トとその製造方法およびそれを用いた背面投写型スクリ−ン |
| JP2005301164A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-10-27 | Sony Corp | 照明装置及び画像表示装置 |
| JP4682528B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2011-05-11 | ソニー株式会社 | 照明装置及び画像表示装置 |
| CN102192472A (zh) * | 2010-03-03 | 2011-09-21 | 亿光电子工业股份有限公司 | 光学透镜装置 |
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