JP2002182012A - フレネルレンズ及びその製造方法 - Google Patents

フレネルレンズ及びその製造方法

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JP2002182012A
JP2002182012A JP2000384887A JP2000384887A JP2002182012A JP 2002182012 A JP2002182012 A JP 2002182012A JP 2000384887 A JP2000384887 A JP 2000384887A JP 2000384887 A JP2000384887 A JP 2000384887A JP 2002182012 A JP2002182012 A JP 2002182012A
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fresnel lens
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fresnel
permeable film
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Keiji Takasu
慶治 鷹栖
Yukio Maeda
幸雄 前田
Tatsumi Hasebe
辰己 長谷部
Kazunari Nakagawa
一成 中川
Toru Hirokawa
徹 廣川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】不要光線をなくし鮮明な画像が得られるフレネ
ルレンズとその成形方法の提供する。 【解決手段】断面が山形形状を呈した複数個の同心円上
状のプリズムから構成されるフレネルレンズにおいて、
各プリズム部のレンズ面でない非レンズ面に黒色又は濃
褐色の非透過膜を有し、非透過膜層の厚さを2から4マ
イクロメーターとする。また、非レンズ面とレンズシー
ト面との角度が90゜となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレネルレンズに
係り、特に不要光線をなくし鮮明な画像を得るためのフ
レネルレンズ、及びフレネルレンズを搭載したプロジェ
クションテレビに関するものである。
【0002】
【従来の技術】フレネルレンズの非レンズ面からの迷光
を防止する方法は従来からいくつか開示されていた。特
開平4−127101号公報では、フレネルレンズにお
いて、各プリズム部のレンズ面でない、非レンズ面に、
1μmRmax以上の面粗さを持つ微小凹凸形状を有
し、微小凹凸形状は、各々すべての凸部傾斜の角度とフ
レネルレンズのシート面方向との角度を90゜以下に
し、散乱効果を高め、かつアンダーカットをなくし、離
型を容易にしたものである。
【0003】また、特開昭61−130903号公報に
フレネルレンズの製造方法の記載がある。加熱したシー
トを金型上で軟化させてレンズ形状をシートに転写す
る。冷却後、金型からシートを離型させてフレネルレン
ズを得る方法である。ここで、金型の各プリズム形状の
先端がシートに対してオーバーハング形状にしておき、
シートの非レンズ面のみが金型の先端によって塑性変形
となり白化現象が生じる。この白化により、非レンズ面
の透過率が低くなり、迷光を防止する方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記第一の従来技術
は、非レンズ面に微小凹凸を設けるために、第11図に
おける逃げ角αが必要となる。なぜなら逃げ角αがない
(つまり0゜)と金型に微小凹凸が彫刻できないからで
ある。逃げ角αがないと切削用のバイトの先端で凹凸を
刻むことが不可能なためである。しかし、この逃げ角α
はレンズ全体からみればレンズ作用にはまったく寄与し
ない部分である。したがって、理想的には、逃げ角αは
0゜が好ましい。また、逃げ角αがないとした場合に、
他の手法により非レンズ面に微小凹凸を形成すると、レ
ンズ作用に効く部分に入り込んで凹凸が形成されること
となり、RGB光線の通過量を減少させてしまう問題が
生じるため適用できない。
【0005】また、第二の従来技術は、金型の各プリズ
ム形状の先端がシートに対してオーバーハング形状にし
ておき、シートの非レンズ面のみが金型の先端によって
塑性変形となり白化現象が生じさせる方法のため、離型
が極めて困難となり、かつ塑性変形を利用しているた
め、形状精度の点で課題があった。
【0006】本発明は、上記した従来技術の課題を解決
して、高精度でレンズの光学性能に優れたフレネルレン
ズの提供を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の、本発明に係るフレネルレンズの構成は、断面が山形
形状を呈した複数個の同心円上状のプリズムから構成さ
れるフレネルレンズにおいて、各プリズム部のレンズ面
でない非レンズ面に黒色又は濃褐色の非透過膜を有し、
非透過膜層の厚さを2μmから4μmとする。また、非
レンズ面とレンズシート面との角度が90゜となるよう
に構成する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明のフレネルレンズと
その製造方法について詳細に説明する。
【0009】図1は、本発明のフレネルレンズの構成を
示す断面図である。図2は、本発明のフレネルレンズの
製造方法における感光性材料の塗布方法を示す概要図で
ある。図3は、本発明のフレネルレンズの製造方法にお
ける感光性材料の乾燥工程を示す概要図である。図4
は、本発明のフレネルレンズの製造方法における露光工
程を示す概要図である。図5は、本発明のフレネルレン
ズの製造方法における紫外線照射強度分布を示す特性図
である。図6は、露光後の成形品を示す概念図である。
図7は、本発明のフレネルレンズの製造方法におけるデ
ィップ法による現像液の塗布工程を示す概要図である。
図8は、本発明のフレネルレンズの製造方法におけるス
プレー法による現像液の塗布工程を示す概要図である。
図9は、本発明のフレネルレンズの製造方法における感
光性材料の剥離状態を示す概要図である。図10は、本
発明のフレネルレンズ100をレンチキュラシート10
5と組み合わせてリヤプロジェクションテレビセットに
組み込んだ状態を示す概略図である。図11は、従来の
技術によるフレネルレンズの断面図である。
【0010】まず、本発明のフレネルレンズの構成につ
いて説明する。図1に示すように本発明のフレネルレン
ズ100は、同心円状のプリズム部を有し、当該プリズ
ム部は、レンズ面と非レンズ面により構成される。ま
た、本実施の形態では、フレネルレンズ100の下面部
は、レンズシート面と称する。フレネルレンズ100
は、切削加工によって反フレネル形状が彫刻された金型
に、予熱したアクリルまたはスチレンメタクリレート共
重合樹脂のシートを加熱、加圧して成形した成形品の各
プリズム部のレンズ面でない非レンズ面に黒色又は濃褐
色の非透過膜層1を2μmから4μm有する構成となっ
ている。
【0011】次に、この製造方法の概要を、図2から図
10を用いて説明する。
【0012】まず、切削加工によって反フレネル形状が
彫刻された金型に、予熱したアクリルまたはスチレンメ
タクリレート共重合樹脂のシートを加熱、加圧して成形
した成形品20を図2に示すように配置する。ここで、
成形品20の断面で見た場合、成形品20の非レンズ面
は、レンズシート面(RGB光線の入射する面)と直角
の関係、すなわち逃げ角が0°であることが最も望まし
い。なお、前記成形品は、切削加工によって反フレネル
形状が彫刻された金型とアクリルまたはスチレンメタク
リレート共重合樹脂のシートの間に紫外線硬化樹脂を挟
み込み、金型のプリズム形状を転写した状態で、紫外線
を照射した後に離型し、前記シートと紫外線硬化樹脂が
一体とした成形品を用いてもよい。
【0013】成形品20のプリズム形状側の上面には、
黒色または濃褐色のネガ型感光性材料23を充填したタ
ンク21が配置されている。タンク21内を加圧してタ
ンク先端のノズル22からネガ型感光性材料23を噴霧
し、成形品20に付着させる。なお、このネガ型感光性
材料23の塗布方法は、成形品の中央部に材料を滴下し
た後、成形品を高速で回転させて塗布する、いわゆるス
ピンコート法で行っても良い。
【0014】次に、図3に示すようにネガ型感光性材料
23が塗布された成形品20は乾燥炉30によって乾燥
される。乾燥終了後、図4に示す露光装置40によって
露光が行われる。この露光装置40は、感光性樹脂23
が塗布、乾燥された成形品20をセットして、反プリズ
ム形状側から紫外線を照射する。照射する紫外線照射機
構41は直進性に優れた光学系を具備し、かつフレネル
半径方向に複数個並べ、それを回転させる回転機構42
を備えている。また、半径方向に並べられた紫外線光源
は強度分布を有し、図5に示すように、フレネル半径の
内周側から外周側になるにしたがって、照射強度が強く
なるように分布させている。これによって、回転機構に
よって露光させる際に、内周から外周にわたって均一な
露光量が得られ、ネガ型感光性材料23に対して均一な
露光を行うことができる。図6に露光後の成形品の概念
図を示す。前述したように、レンズシート面に対して直
進性を持たせた光学系で紫外線を照射することにより、
塗布されたネガ型感光性材料23のうち、プリズム形状
のレンズ面61が露光する。非レンズ面62は、逃げ角
がなく形成されているので、照射しても露光することが
ない、もしくは露光してもその露光量は、極めて少なく
ネガ型感光性材料の感光の度合いは低い。
【0015】次工程では、現像液により、現像を行う。
現像液は、アルカリ水溶液として、アクリル系の成形品
自体が冒されないような、水酸化アンモニウム等を用い
る。現像液の塗布方法は、図7に示すような液糟70中
の現像液71に漬けるディップ法や、図8に示すように
スプレー80による塗布方法でもよい。この現像工程に
より、図10に示すように、ネガ型の感光性材料の特性
である感光した部分90の感光性材料のみが剥離する。
その後、純水で洗浄し、乾燥させ、さらに最大70℃程
度で加熱処理を行い、感光性材料の安定化を図り、フレ
ネルレンズが完成する。
【0016】完成したフレネルレンズはプリズム形状の
うち、レンズ面は光が透過するが、非レンズ面には黒色
または濃褐色の非透過層1が形成されおり、非レンズ面
に入射した光は当該非透過層1に吸収され、光は透過し
ない。また、非レンズ面の非透過層にて吸収される光が
多いため、不必要な反射光をも低減でき、プロジェクシ
ョンテレビの映像表示を明瞭にすることができる。ここ
で、非透過膜層1の厚さは、本来のレンズ形状に影響を
及ぼさない程度の2μmから4μmになるように、感光
性材料の塗布量を制御している。
【0017】図10に、以上説明してきたフレネルレン
ズ100をレンチキュラシート105と組み合わせてリ
ヤプロジェクションテレビセット101に組み込んだ状
態を示している。赤102a、緑102b、青102c
から出射された光線はミラー110を介してフレネルレ
ンズに投射され、フレネルレンズのレンズ面のみから光
線が透過するので、迷光の発生がなく、鮮明な映像を観
賞することができる。
【0018】また、非レンズ面に微細凹凸を設ける第一
の従来技術では、逃げ角が存在するためレンズ面の面積
が狭くなり、その分の透過する光量が減少して、結果と
してプロジェクションテレビの映像が一様に暗くなる原
因となっていた。しかし、上述のフレネルレンズ100
をプロジェクションテレビに用いた場合には、レンズ面
を広く確保でき、フレネルレンズからの出射光量の低下
率を低減することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
レネルレンズのプリズム形状のうち、レンズ面は光が透
過するが、非レンズ面には黒色または濃褐色の非透過層
が2から4μm形成されているので、非レンズ面からの
迷光を防止して、光学特性の優れたフレネルレンズ及び
その成形方法を提供することができた。
【0020】上記実施の形態によるフレネルレンズを用
いたプロジェクションテレビは、従来よりも鮮明な映像
表示を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフレネルレンズの構成を示す断面図
【図2】本発明のフレネルレンズの製造方法における感
光性材料の塗布方法を示す概要図
【図3】本発明のフレネルレンズの製造方法における感
光性材料の乾燥工程を示す概要図
【図4】本発明のフレネルレンズの製造方法における露
光工程を示す概要図
【図5】本発明のフレネルレンズの製造方法における紫
外線照射強度分布を示す特性図
【図6】本発明のフレネルレンズの製造方法における露
光後の成形品を示す概念図
【図7】本発明のフレネルレンズの製造方法におけるデ
ィップ法による現像液の塗布工程を示す概要図
【図8】本発明のフレネルレンズの製造方法におけるス
プレー法による現像液の塗布工程を示す概要図
【図9】本発明のフレネルレンズの製造方法における感
光性材料の剥離状態を示す概要図
【図10】本発明のフレネルレンズをレンチキュラシー
トと組み合わせてリヤプロジェクションテレビセットに
組み込んだ状態を示す概略図
【図11】従来の技術によるフレネルレンズの断面図
【符号の説明】
1…非透過膜層、20…成形品、21…タンク,23…
ネガ型感光性材料、30…乾燥炉、40…露光装置、4
1…紫外線照射機構、42…回転機構、70…液槽、7
1…現像液、80…スプレー、100…フレネルレン
ズ、105…レンチキュラシート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷部 辰己 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 中川 一成 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 廣川 徹 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 Fターム(参考) 5C058 BA35 EA00 EA12

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フレネルレンズの製造方法において、 レンズ面と非レンズ面とを交互に有する同心円状のプリ
    ズム構造の成形品を形成し、 前記成形品のレンズ面と非レンズ面に非透過膜を形成
    し、 前記成形品のレンズ面に形成された非透過膜を露光し、 前記露光により前記レンズ面の非透過膜を剥離すること
    を特徴とするフレネルレンズの製造方法。
  2. 【請求項2】フレネルレンズの製造方法において、 レンズ面と非レンズ面とを交互に有する同心円状のプリ
    ズム構造で、かつ非レンズ面とレンズシート面とが直角
    である成形品を形成し、 前記成形品のレンズ面と非レンズ面に非透過膜を形成
    し、 前記成形品のレンズ面に形成された非透過膜を露光し、 前記露光により前記レンズ面の非透過膜を剥離すること
    を特徴とするフレネルレンズの製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2のいずれかに記載のフレネ
    ルレンズの製造方法において、 露光の照射を、前記フレネルレンズの内周部より外周部
    に強度を高めて行なうことを特徴とするフレネルレンズ
    の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1又は2のいずれかに記載のフレネ
    ルレンズの製造方法において、 前記非透過膜は、感光性材料であることを特徴とするフ
    レネルレンズの製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1又は2のいずれかに記載のフレネ
    ルレンズの製造方法において、 前記非透過膜の膜厚が、2μm〜4μmであることを特
    徴とするフレネルレンズの製造方法。
  6. 【請求項6】断面が山形形状を呈した複数個の同心円状
    のプリズムから構成されるフレネルレンズにおいて、 各プリズム部のレンズ面でない非レンズ面に黒色又は濃
    褐色の非透過膜を有することを特徴とするフレネルレン
    ズ。
  7. 【請求項7】レンズ面と非レンズ面とを交互に有する同
    心円状のプリズム構造を有するフレネルレンズであっ
    て、 前記非レンズ面とレンズシート面とが直角に形成され、
    かつ前記非レンズ面に非透過性膜を形成してなることを
    特徴とするフレネルレンズ。
  8. 【請求項8】請求項6又は7のいずれかに記載のフレネ
    ルレンズにおいて、 前記非レンズ面の非透過膜層の厚さを2μm〜4μmの
    範囲とすることを特徴とするフレネルレンズ。
  9. 【請求項9】フレネルレンズを光学系に用いるプロジェ
    クションテレビにおいて、 前記フレネルレンズが、断面が山形形状を呈した複数個
    の同心円状のプリズム部を有し、 前記プリズム部のレンズ面でない非レンズ面に黒色又は
    濃褐色の非透過膜を有することを特徴とするプロジェク
    ションテレビ。
  10. 【請求項10】フレネルレンズを光学系に用いるプロジ
    ェクションテレビにおいて、 前記フレネルレンズは、レンズ面と非レンズ面とを交互
    に有する同心円状のプリズム構造を有し、 前記フレネルレンズのレンズシート面と直角に形成され
    た非レンズ面に非透過性膜を有することを特徴とするプ
    ロジェクションテレビ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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