JP2004004682A

JP2004004682A - Fresnel lens sheet

Info

Publication number: JP2004004682A
Application number: JP2003087696A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Yoshida; 吉　田　由　樹
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Fresnel lens sheet in which crush, rub, and moire of a Fresnel lens section are effectively prevented. <P>SOLUTION: The Fresnel lens sheet 10 composes a transmission type screen together with a lenticular lens sheet and is attached to the frame of a back-projection type display unit. The Fresnel lens sheet 10 has the Fresnel lens section 13 on one surface of a base material. The Fresnel lens section 13 has a plurality of concentric lenses 11 formed on the same plane. A plateau 12 is formed on the top 11a of each lens 11. Such a plateau 12 is formed on each of lenses 11 situated between the center O and periphery P of the Fresnel lens 13. The width W of each plateau 12 is greater on the side of the periphery P of the Fresnel lens sheet 10 than that on the side of the center O thereof. The width W of the plateau 12 of each lens 11 is in the range of 0 to 30 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型スクリーンに組み込まれて用いられるフレネルレンズシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透過型スクリーンは、背面投射型映像表示装置等で用いられるものであり、光源側に配置されるフレネルレンズシートと、観察側に配置されるレンチキュラーレンズシートとを備えている。また、このような透過型スクリーンは、フレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートが互いに接触された状態で、背面投射型映像表示装置等の枠に取り付けられる。
【０００３】
図９は従来のフレネルレンズシートを示す図である。図９に示すように、フレネルレンズシート１０′は、同一平面上に形成された複数のレンズ１１を有するフレネルレンズ部１３を備えている。ここで、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の形状は主としてレンズ角θ及び非レンズ角αにより規定されており、このうちレンズ角θはフレネルレンズ部１３の要求光学特性に応じて決定されている。すなわち、レンズ角θはフレネルレンズ部１３の中心部側から外周部側に向かうに従って連続的に大きくなり、これに伴って、各レンズ１１の山頂部１１ａの形状は、フレネルレンズ部１３の中心部側から外周部側に向かうに従ってその角度がより鋭くなる。
【０００４】
このようなフレネルレンズシート１０′は、図１０に示すように、レンチキュラーレンズシート２０（及び必要に応じてフロントパネル（図示せず））とともに透過型スクリーン３０として背面投射型映像表示装置等の枠（図示せず）に取り付けられる。このとき、レンチキュラーレンズシート２０には、フレネルレンズシート１０′とレンチキュラーレンズシート２０とが離れることにより引き起こされる画像のボケを解消するために、フレネルレンズシート１０′に沿うように反りが付けられており、フレネルレンズシート１０′とレンチキュラーレンズシート２０とが互いに密に接触された状態となるようになっている。
【０００５】
ここで、フレネルレンズシート１０′においては、上述したように、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａの形状が外周部側に向かうにつれてより鋭くなるので、図１０に示すように、フレネルレンズシート１０′とレンチキュラーレンズシート２０とが接触する部分Ｂでは、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａがレンチキュラーレンズ部２１に圧着される。このため、各レンズ１１の山頂部１１ａがつぶれてその形状が変形し、映像光をゆがませる現象が発生しやすいという問題がある。なお、このような「つぶれ」の問題は、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａの形状がより鋭くなる領域である、透過型スクリーン３０の４つの外縁から２００ｍｍ以内の範囲にある領域Ｃ（図１１のハッチ部分）で発生することが多い。
【０００６】
また、フレネルレンズシート１０′においては、上述したように、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａの形状が外周部側に向かうにつれてより鋭くなるので、図１２に示すように、フレネルレンズシート１０′とレンチキュラーレンズシート２０とが接触する部分Ｄでは、輸送中の振動等によりフレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａとレンチキュラーレンズ部２１とが互いにこすれ合う。このため、フレネルレンズ部１３の山頂部１１ａによりレンチキュラーレンズ部２１が部分的に削り取られてその形状が破壊され、映像光をゆがませる現象が発生しやすいという問題がある。なお、このような「こすれ」の問題は、透過型スクリーン３０の全面で発生するものであるが、特に、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａの形状がより鋭くなる領域である、透過型スクリーン３０の４つの外縁から２００ｍｍ以内の範囲にある領域Ｃ（図１１のハッチ部分）で発生することが多い。
【０００７】
ところで、従来においては、このような「つぶれ」や「こすれ」の問題に対する対策として、フレネルレンズシート１０′やレンチキュラーレンズシート２０の成型用樹脂の物性を適宜調整及び設計することが試みられているが、このような対策では「つぶれ」や「こすれ」の問題を完全に解消することが困難である。
【０００８】
一方、図１０乃至図１２に示すような透過型スクリーン３０（フレネルレンズシート１０′とレンチキュラーレンズシート２０とを備えた透過型スクリーン３０）においては、フレネルレンズシート１０′及びレンチキュラーレンズシート２０でそれぞれ明暗の縞が生じることによってモアレが発生するという問題がある。なお、このような「モアレ」は、透過型スクリーン３０の外周部で発生することが多い（図１１の符号Ｍ参照）。
【０００９】
すなわち、レンチキュラーレンズシート２０では通常、ブラックストライプ（図１（ａ）の符号２２参照）が周期的に存在しているので、これによって、レンチキュラーレンズシート２０の水平方向には、垂直方向に延びる周期的な明暗の縞が発生する。これに対し、フレネルレンズシート１０′では、図９に示すように、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１に光源光が本来的に通過しない領域Ａが存在するので、例えば同心円状に延びる各レンズ１１に沿って明暗の縞が発生する。ここで、フレネルレンズシート１０′の外周部では、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の同心円の半径が大きくなるので、そのような縞が略垂直方向に延びる縞となって現れる。そして、このようなレンチキュラーレンズシート２０の垂直方向に延びる周期的な明暗の縞と、フレネルレンズシート１０′の略垂直方向に延びる明暗の縞とにより、水平方向に沿って周期的に繰り返されるモアレが発生する。
【００１０】
従来においては、このような「モアレ」の問題に対する対策として、フレネルレンズシート１０′のピッチとレンチキュラーレンズシート２０のピッチとの比を、Ｎ＋０．３５〜０．４３又は１／（Ｎ＋０．３５〜０．４３）（ただし、Ｎは２〜１２の自然数である）の範囲とすることによって、モアレの発生を低減させる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【００１１】
また、フレネルレンズシート１０′には、垂直方向の拡散をコントロールするために、その基材に拡散材を添加したり、フレネルレンズシート１０′の入光面側にＶレンチ（垂直方向拡散用レンチキュラーレンズ）と呼ばれるレンズ部を設けることが多い。このような場合には、図９に示すように、フレネルレンズシート１０′の基材内で光源光である入射光Ｆが拡散して拡散光Ｇが発生し、光源光が本来的に通過しない領域Ａにも拡散光Ｈが当たることとなるので、光源光が本来的に通過しない領域Ａにおける暗部の発生が抑制され、結果的にモアレの発生を低減させることができる。
【００１２】
しかしながら、このような従来の対策では、「モアレ」の問題を完全に解消することが困難である。特に、フレネルレンズシート１０′に拡散材を添加したりＶレンチを設けたりする場合には、レンチキュラーレンズシート２０を通過して最終的に結像する映像光がフレネルレンズシート１０′での拡散のためにぼけてしまい、映像のボケが発生するという問題がある。
【００１３】
なお、本発明に関連する技術として、下記特許文献２には、レンズの山頂部の形状を、曲率半径が１〜１０μｍの円弧形状、曲率半径が１〜１０μｍの多角形形状、長さが１〜１０μｍの平面形状とするフレネルレンズシートが記載されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭５９−９５５２５号公報
【特許文献２】
特開平３−２４９６０２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に記載された技術は、型抜き工程において、離形のし難さの問題や、プリズムレンズの山頂部に与えられる損傷の問題を回避するためのものであり、上述したような「つぶれ」、「こすれ」及び「モアレ」の問題を十分に解消することができない。特に、上記特許文献２に記載された技術では、プリズムレンズの山頂部の形状が、工具の先端形状によってフレネルレンズシートの全面に亘って一義的に決定されてしまうので、フレネルレンズシートに入射した光源光のうちフレネルレンズ部の一部（特に中心部）に入射した光源光が迷光となりやすく、透過型スクリーンに悪影響を与えてしまうという問題がある。
【００１６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、上述したフレネルレンズ部における「つぶれ」、「こすれ」及び「モアレ」の問題を効果的に防止することができるフレネルレンズシートを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透過型スクリーンに組み込まれて用いられるフレネルレンズシートにおいて、同一平面上に形成された複数のレンズを有するフレネルレンズ部を備え、前記フレネルレンズ部の前記複数のレンズのうち前記フレネルレンズ部の中心部と外周部との間の少なくとも一部の領域に位置するレンズの山頂部に平坦部が形成され、前記各レンズの平坦部は、その幅が前記フレネルレンズ部の中心部側に比べて外周部側で広くなっていることを特徴とするフレネルレンズシートを提供する。
【００１８】
なお、本発明において、前記各レンズの平坦部は、その幅が前記フレネルレンズ部の中心部側から外周部側に向かうに従って連続的又は階段的に広くなっていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明において、前記各レンズの平坦部は、その幅が前記フレネルレンズ部の一部の領域で一定であることが好ましい。なお、レンズの平坦部の幅が一定である前記領域は前記フレネルレンズ部の外周部側に位置していることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明において、前記各レンズの平坦部は、前記各レンズのうち光源光の光路に影響しない領域に設けられていることが好ましい。また、前記各レンズの平坦部は、その幅が０〜３０μｍの範囲にあることが好ましい。さらに、前記各レンズは、同心円状に配置されていることが好ましい。
【００２１】
さらにまた、本発明においては、前記フレネルレンズ部のうち前記フレネルレンズ部の中心部から所定距離だけ離れた中間位置と外周部との間の領域に位置するレンズの山頂部にのみ平坦部が形成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、フレネルレンズ部の中心部と外周部との間の領域に位置するレンズの山頂部に平坦部を形成するとともに、この平坦部の幅がフレネルレンズ部の中心部側に比べて外周部側で広くなるようにしているので、フレネルレンズ部の各レンズの山頂部の形状がより鋭くなる外周部側の領域において、フレネルレンズシートのフレネルレンズ部とレンチキュラーレンズシートのレンチキュラーレンズ部との間の接触荷重、すなわちフレネルレンズ部の各レンズの山頂部にかかる圧力を効果的に低減することができ、上述した「つぶれ」の問題を効果的に防止することができる。また、フレネルレンズ部の各レンズの山頂部の形状がより鋭くなる外周部側の領域において、山頂部の鋭角部を鈍化させることができるので、レンチキュラーレンズシートのレンチキュラーレンズ部を削り取る「こすれ」の問題も効果的に防止することが可能となる。さらに、モアレが発生しやすいフレネルレンズ部の外周部側の領域において、フレネルレンズシート内での拡散光を効果的に出射させることができ、光源光が本来的に通過しない領域における暗部の発生を抑制して、モアレの発生を効果的に低減させることができる。なお本明細書において「光源光が本来的には通過しない領域」とは、フレネルレンズシートに拡散剤やＶレンチ等の拡散要素が含まれていない場合に設計上光源光が通過しない領域をいう。
【００２３】
なお、本発明によれば、フレネルレンズ部のうちフレネルレンズ部の中心部から所定距離だけ離れた中間位置と外周部との間の領域に位置するレンズの山頂部にのみ平坦部を形成することにより、光源光の光路に影響を与えやすいフレネルレンズ部の中心部側の領域での光学特性を良好に保ちつつ、フレネルレンズ部の各レンズの山頂部の形状がより鋭くなる外周部側の領域で発生しやすい「つぶれ」、「こすれ」及び「モアレ」の問題を効果的に防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るフレネルレンズシート１０は、レンチキュラーレンズシート２０とともに透過型スクリーン３０を構成しており、図１（ｂ）に示すような状態で背面投射型映像表示装置４０の枠４１に取り付けられる。このとき、レンチキュラーレンズシート２０には、フレネルレンズシート１０とレンチキュラーレンズシート２０とが離れることにより引き起こされる画像のボケを解消するために、フレネルレンズシート２０に沿うように反りが付けられており、これにより、フレネルレンズシート１０とレンチキュラーレンズシート２０とが互いに密に接触された状態となるようになっている。なお、レンチキュラーレンズシート２０は、図１（ａ）に示すように、基材の一方の表面にレンチキュラーレンズ部２１が形成され、他方の表面にブラックストライプ２２及び出光レンズ部２３が形成されている。
【００２６】
ここで、フレネルレンズシート１０は、基材の一方の表面側にフレネルレンズ部１３を備えている。フレネルレンズ部１３は、図２（ａ）に示すように、同一平面上に形成された同心円状の複数のレンズ１１を有しており、この各レンズ１１の山頂部１１ａには平坦部１２が形成されている。なお、フレネルレンズシート１０がレンチキュラーレンズシート２０とともに背面投射型映像表示装置４０の枠４１に取り付けられる際には、図１（ａ）に示すように、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａ（平坦部１２）がレンチキュラーレンズシート２０のレンチキュラーレンズ部２１と接触するような位置関係で配置される。
【００２７】
なお、このような平坦部１２は、図２（ａ）に示すように、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏと外周部Ｐとの間の領域に位置するレンズ１１に形成されており、その幅Ｗがフレネルレンズシート１０の中心部Ｏ側に比べて外周部Ｐ側で広くなっている。具体的には例えば、各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗはフレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側から外周部Ｐ側に向かうに従って直線的（連続的）に広くなっていることが好ましい（図７（ａ）参照）。なお、各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗは０〜３０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００２８】
ここで、図３（ａ）（ｂ）により、フレネルレンズシート１０のフレネルレンズ部１３の各レンズ１１に形成された平坦部１２の作用について説明する。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、フレネルレンズシート１０（最大半径＝６００ｍｍ）の所定の半径位置ｒにおいて、入光側から入射角φ１で光が入射し、出光側から出射角φ２で光が出射する場合を考える。この場合には、フレネルレンズシート１０への入射角φ１は、中心部Ｏからの距離（半径）をｒ、光学設計により決定される入光側の焦点距離をｆ１とすれば、ｔａｎ^−１（ｒ／ｆ１）により求められる。
【００３０】
ここで、フレネルレンズシート１０に入射角φ１で入射した光は、図３（ａ）に示すような光路をとり、屈折率ｎ（＝１．５５）の成型用樹脂により曲げられて光源屈折角θ２で入射した後、レンズ角θのレンズ１１に入射する。そして、このようにしてレンズ１１に入射した光はレンズ１１のレンズ面で曲げられ、最終的に出射角φ２でフレネルレンズシート１０から出射する。なおこのとき、出射角φ２は、光学設計により決定される出光側の焦点距離をｆ２とすれば、ｔａｎ^−１（ｒ／ｆ２）により求められ、これに伴って、レンズ１１のレンズ角θは、出光側の焦点距離ｆ２から求められる出射角φ２に従って決定される。
【００３１】
ここで、このようなフレネルレンズシート１０の基材内を進む光の光源屈折角θ２は、
θ２＝９０°−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎφ１／ｎ）
により求められる。
【００３２】
一方、レンズ１１の非レンズ角αは、フレネルレンズシート１０の各レンズ１１に光源屈折角θ２で入射する光の進行を阻害しないようにし、かつ、フレネルレンズシート１０の基材内で光源光である入射光Ｆが拡散して発生した拡散光Ｇを利用するため、θ２よりも大きな角度となるように設定されている。すなわち、フレネルレンズシート１０の法線方向を基準にして比較する場合であれば、（９０°−α）が（９０°−θ２）よりも小さくなるように設定している。
【００３３】
具体的には、フレネルレンズ部１３を成形するための金型を加工する工具の先端角度ωが４５°であるような通常の場合を例にとると、（９０°−α）及び（９０°−θ２）は、例えば図４に示すような関係で設定されている。
【００３４】
図４に示す場合には、光源屈折角θ２に関連する角度（９０°−θ２）と非レンズ角αに関連する角度（９０°−α）との間に差が発生するので、図３（ａ）に示すように、各レンズ１１には光源光の光路に影響しない領域Ｅが存在することとなり、この領域Ｅの範囲で平坦部１２を形成することが可能となる。
【００３５】
ここで、入射角φ１は、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側から外周部Ｐ側に向かうに従って連続的に大きくなる。また、上式に従ってφ１＝ｓｉｎ^−１｛ｎ×ｓｉｎ（９０°−θ２）｝と表されることから明らかなように、入射角φ１が増加するのに伴って屈折角（９０°−θ２）も増加する。このため、入射角φ１と同様に、屈折角（９０°−θ２）も、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側から外周部Ｐ側に向かうに従って連続的に大きくなる。そして、これに伴って、図４に示すように、（９０°−θ２）と（９０°−α）との間の差も連続的に大きくなるので、上述した領域Ｅも、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側から外周部Ｐ側に向かうに従って大きくなる。このため、このような領域Ｅを利用してフレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａに平坦部１２を形成すれば、光源光の光路に影響を与えることなく、その平坦部１２の幅Ｗをフレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側に比べて外周部Ｐ側で広くすることができる。
【００３６】
ここで、フレネルレンズシート１０は通常、電離放射線硬化樹脂や熱可塑性硬化樹脂等の成型用樹脂を、金型を用いて成形（金型形状を複製）する方法により製造されている。なお、金型を作製する方法としては例えば、次のような２種類の製法が考えられる。
【００３７】
（製法１）
第１の製法は、フレネルレンズシート１０を成形するための金型を旋盤機によって直接作製する方法である。具体的には例えば、図５（ａ）に示すように、金型材料５１においてフレネルレンズシート１０の各レンズのレンズ面に相当する形状をバイト等の工具５２により切削した後（符号５３ａ参照）、当該工具を半径方向（図面の左右方向）に移動させて各レンズの平坦部に相当とする形状を切削することにより（符号５３ｂ参照）、目的の形状を形成する。なお、比較のために、図５（ｂ）に、図９に示すような従来のフレネルレンズシート１０′を成形するための金型を作製する方法を示す。
【００３８】
（製法２）
第２の製法は、旋盤機によってフレネルレンズシート１０を成形するための切削型（マスター型）を作製した後、電鋳法によりマスター型の逆凹凸形状型（マザー型）を作製し、更に電鋳法又は真空鋳型等の方法によりマザー型の逆凹凸形状型（スタンパ型）を金型として作製するものである（特開２００２−１６６４２５号公報参照）。ここで、切削型（マスター型）の逆凹凸形状型であるマザー型はフレネルレンズシートと同じ形状を持つことから、マスター型からマザー型６１を作製した時点で、マザー型６１のうちフレネルレンズ部の山頂部に相当する部分を砥石で研磨したりエンドミル等で切削したりすることにより（図６（ａ）参照）、マザー型６１に目的の形状を形成することが可能であり（図６（ｂ）参照）、これにより最終的な金型であるスタンパー型６２にも目的の形状を形成することができる（図６（ｃ）参照）。
【００３９】
なお、製法１で作製した金型についても、それをマスター型とみて、上述した方法と同様の方法によりスタンパー型を作製することが可能である。
【００４０】
このように本実施の形態によれば、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏと外周部Ｐとの間の領域に位置するレンズ１１の山頂部１１ａに平坦部１２を形成するとともに、この平坦部１２の幅Ｗがフレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側に比べて外周部Ｐ側で広くなるようにしているので、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａの形状がより鋭くなる外周部Ｐ側の領域において、フレネルレンズシート１０のフレネルレンズ部１３とレンチキュラーレンズシート２０のレンチキュラーレンズ部２１との間の接触荷重、すなわちフレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａにかかる圧力を効果的に低減することができ、上述した「つぶれ」の問題を効果的に防止することができる。特に、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１のピッチが微細になる場合には、フレネルレンズ部１３とレンチキュラーレンズ部２１との接触面積が増加するので、「つぶれ」の問題をより効果的に防止することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏと外周部Ｐとの間の領域に位置するレンズ１１の山頂部１１ａに平坦部１２を形成するとともに、この平坦部１２の幅Ｗがフレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側に比べて外周部Ｐ側で広くなるようにしているので、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の山頂部１１ａの形状がより鋭くなる外周部Ｐ側の領域において、山頂部１１ａの鋭角部を鈍化させることができる。このため、レンチキュラーレンズシート２０のレンチキュラーレンズ部２１を削り取る「こすれ」の問題も効果的に防止することが可能となる。
【００４２】
さらに、本実施の形態によれば、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏと外周部Ｐとの間の領域に位置するレンズ１１の山頂部１１ａに平坦部１２を形成するとともに、この平坦部１２の幅Ｗがフレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側に比べて外周部Ｐ側で広くなるようにしているので、モアレが発生しやすい外周部Ｐ側の領域において、フレネルレンズシート１０′に拡散材を添加したりＶレンチを設けたりした場合に発生する拡散光Ｈを、光源光が本来的に通過しない領域Ｅから効果的に出射させることができる。このため、光源光が本来的に通過しない領域Ｅにおける暗部の発生を抑制して、モアレの発生を効果的に低減させることができる。
【００４３】
すなわち、図３（ａ）に示すように、フレネルレンズシート１０の基材内で光源光である入射光Ｆが拡散して拡散光Ｇが発生した場合には、光源光が本来的に通過しない領域Ｅにも拡散光Ｈが当たり、最終的に暗部からも光が出射することとなり、モアレを効果的に防止することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態によれば、従来と同様の工具を用いてフレネルレンズ部１３を成形するための金型を加工することにより、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１に平坦部１２を形成することができるので、フレネルレンズシート１０の製造を簡易に行うことができる。
【００４５】
（変形例）
なお、上述した実施の形態はあくまでも一例であり、それに限定されることなく、下記のような種々の変形や変更が可能である。
【００４６】
（１）　上述した実施の形態においては、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗを、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側から外周部Ｐ側に向かうに従って直線的（連続的）に広くしているが、これに限らず、図７（ｂ）に示すように、各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗを、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側から外周部Ｐ側に向かうに従って段階的（階段的）に広くするようにしてもよい。また、図７（ｃ）に示すように、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗを、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏ側から外周部Ｐ側に向かうに従って２次曲線的（連続的）に広くするようにしてもよい。さらに、図７（ｄ）に示すように、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏと外周部Ｐとの間の一部の領域で各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗを一定としてもよい。なおこのとき、レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗを一定とする領域はフレネルレンズ部１３の外周部Ｐ側に位置することが好ましい。
【００４７】
（２）　また、上述した実施の形態においては、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏと外周部Ｐとの間の領域に位置するレンズ１１に平坦部１２を形成しているが、これに限らず、図２（ｂ）に示すように、フレネルレンズ部１３の中心部Ｏから所定距離だけ離れた中間位置Ｑと外周部Ｐとの間の領域に位置するレンズ１１の山頂部１１ａにのみ平坦部１２を形成してもよい。なおこのとき、平坦部１２が形成される領域Ｐ−Ｑは、フレネルレンズシート１０（透過型スクリーン３０）の４つの外縁から２００ｍｍ以内の範囲にある領域であることが好ましい。
【００４８】
具体的には、図８（ａ）に示すように、各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗがフレネルレンズ部１３の半径ｒ（中心部Ｐからの距離）の途中の中間位置ｒ１から始まり、この中間位置ｒ１から外周部Ｐまで直線的に広くなるようにするとよい。なお、中間位置ｒ１から外周部Ｐまでの幅Ｗの変化は直線的な変化に限らず、２次曲線的（連続的）な変化（図８（ｂ）参照）や、段階的（階段的）な変化でもよい（図８（ｃ）参照）。さらに、図８（ｅ）〜（ｇ）に示すように、フレネルレンズ部１３の中間位置Ｑと外周部Ｐとの間の一部の領域で各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗを一定としてもよい。なおこのとき、レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗを一定とする領域はフレネルレンズ部１３の外周部Ｐ側に位置することが好ましい。すなわち、図８（ｅ）に示すように、各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗがフレネルレンズ部１３の半径ｒ（中心部Ｐからの距離）の途中の中間位置ｒ２から始まり、この中間位置ｒ２から別の中間位置ｒ３まで幅Ｗが直線的に広くなり、その後、当該中間位置ｒ３から外周部Ｐまで幅Ｗが一定であるようにするとよい。なお、中間位置ｒ２から別の中間位置ｒ３までの幅Ｗの変化は直線的な変化に限らず、２次曲線的（連続的）な変化や（図８（ｆ）参照）、段階的（階段的）な変化でもよい（図８（ｇ）参照）。
【００４９】
また、図８（ｄ）に示すように、各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗが、フレネルレンズ部１３の中間位置ｒ１と外周部Ｐとの間の領域で一定であるようにしてもよい。なお、この場合には、各レンズ１１の平坦部１２の幅Ｗがフレネルレンズ部１３の中間位置ｒ１で不連続的に変化することとなるので、これを防止するため、図８（ｈ）に示すように、半径ｒ１の近傍の領域Ｒ−Ｓで滑らかに変化するようにしてもよい。
【００５０】
なお、図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｅ）の例に限らず、幅Ｗの許容範囲（光源光の光路に影響しない領域Ｅ）内であれば、「つぶれ」、「こすれ」及び「モアレ」の問題が生じている領域等を勘案して任意の態様で平坦部１２の幅を変化させることができる。
【００５１】
（３）　さらに、上述した実施の形態において、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１の非レンズ面は、金型からの離型性を上げるため、又は、不要な光を拡散させるため、幅Ｗの許容範囲（光源光の光路に影響しない領域Ｅ）内で、階段状の凹凸面のような各種の拡散面を形成してもよい。
【００５２】
（４）　さらにまた、上述した実施の形態においては、フレネルレンズシート１０として、フレネルレンズ部１３の各レンズ１１を同心円状に配置したもの（サーキュラーフレネルレンズシート）を例に挙げて説明したが、これに限らず、フレネルレンズ部の各レンズを直線状に配置したリニアフレネルレンズシートに対しても同様にして適用することができる。
【００５３】
【実施例】
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。
【００５４】
（実施例１）
実施例１では、フルネルレンズ部の各レンズの山頂部に形成された平坦部が光源光の光路に影響しない領域内に位置するように、以下の設計条件で作製した。
【００５５】
すなわち、実施例１では、フレネルレンズ部の中心部から外周部までの領域、すなわち半径ｒが０〜６００ｍｍの領域で、各レンズの平坦部の幅Ｗが０〜２９μｍの範囲で直線的（連続的）に広がるように（図７（ａ）参照）、下記の設計条件でフレネルレンズシートを作製した。なお、このときの、半径ｒ、レンズ角θ、屈折角（９０°−θ２）、平坦部の幅Ｗは、下記表１に示すとおりであった。
【００５６】
【表１】

【００５７】
また、その他の基本的な設計条件は、下記のとおりであった。
入光側の焦点距離ｆ１＝１０００ｍｍ
出光側の焦点距離ｆ２＝９８０００ｍｍ
ピッチ＝０．１ｍｍ
工具の先端角度＝４５°
【００５８】
（実施例２）
実施例２では、フレネルレンズ部の中心部から外周部までの領域、すなわち半径ｒが０〜６００ｍｍの領域で、各レンズの平坦部の幅Ｗが、上記表１の値を越えないように、かつ０〜２０μｍの範囲で２μｍ刻み（半径ｒ方向は５０ｍｍ刻み）で段階的（階段的）に広がるように（図７（ｂ）参照）、上記と同様な設計条件でフレネルレンズシートを作製した。
【００５９】
（実施例３）
実施例３では、フレネルレンズ部の半径ｒが０〜２００ｍｍの領域で平坦部の幅Ｗが０μｍ、半径ｒが２００〜２５０ｍｍの領域で平坦部の幅Ｗが０〜３μｍの範囲で滑らかに変化し、半径ｒが２５０〜６００ｍｍの領域で平坦部の幅Ｗが３μｍで一定となるように（図８（ｈ）参照）、上記と同様な設計条件でフレネルレンズシートを作製した。
【００６０】
（比較例）
比較例として、各レンズに平坦部が形成されていないフレネルレンズ部を備えたフレネルレンズシートを作製した。
【００６１】
（評価結果）
上記実施例１〜３及び比較例により作製したフレネルレンズシートを、同一のサイズで作製したレンチキュラーレンズシートに組み合わせて、背面投射型映像表示装置の枠に取り付け、つぶれ試験及び振動試験を行って、「つぶれ」、「こすれ」及び「モアレ」の問題を確認したところ、下記表２に示すような結果が得られた。その結果、実施例１〜３のものでは、「つぶれ」、「こすれ」及び「モアレ」の問題の発生が有効に防止されていた。
【００６２】
なお、ここでいう「つぶれ試験」とは、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートの４辺をテープで固定し、背面投射型映像表示装置の枠に取り付けた状態で、全白画面を投影させ、「つぶれ」の確認を行うものである。なお、この場合、「つぶれ」が生じた箇所は明暗の模様として表示される。
【００６３】
また、「振動試験」とは、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートの４辺をテープで固定したものを背面投射型映像表示装置の枠に取り付け、低温環境（−２０℃）下で１時間、振動試験機により枠ごと振動させた後、全白画面を投影させ、「こすれ」の確認を行うものである。なお、この場合、「こすれ」が生じた箇所（レンチキュラーレンズが擦れている部分）は明暗の模様として表示され黒ずんだように見える。
【００６４】
【表２】

【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フレネルレンズ部における「つぶれ」、「こすれ」及び「モアレ」の問題を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係るフレネルレンズシートを備えた透過型スクリーンを示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す透過型スクリーンを備えた背面投射型映像表示装置を示す図。
【図２】図２（ａ）は本発明の一実施の形態に係るフレネルレンズシートの概略構成を示す図、図２（ｂ）は本発明の他の実施の形態に係るフレネルレンズシートの概略構成を示す図。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は本発明の一実施の形態及び他の実施の形態に係るフレネルレンズシートの詳細構成を説明するための図。
【図４】図４は図３（ａ）に示すフレネルレンズシートにおける（９０°−α）と（９０°−θ２）との関係を示す図。
【図５】図５（ａ）はフレネルレンズシートを成形するための金型の作製方法の第１の例を説明するための図、図５（ｂ）はフレネルレンズシートを成形するための金型の従来の作製方法を説明するための図。
【図６】図６はフレネルレンズシートを成形するための金型の作製方法の第２の例を説明するための図。
【図７】図７（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施の形態に係るフレネルレンズシートにおける各レンズの平坦部の例を示す図。
【図８】図８（ａ）乃至（ｈ）は本発明の他の実施の形態に係るフレネルレンズシートにおける各レンズの平坦部の例を示す図。
【図９】図９は従来のフレネルレンズシートを説明するための図。
【図１０】図１０は従来のフレネルレンズシートの問題を説明するための図。
【図１１】図１１は従来のフレネルレンズシートの問題が生じやすい箇所を説明するための図。
【図１２】図１２は従来のフレネルレンズシートの別の問題を説明するための図。
【符号の説明】
１０　フレネルレンズシート
１１　レンズ
１１ａ　山頂部
１２　平坦部
１３　フレネルレンズ部
２０　レンチキュラーレンズシート
２１　レンチキュラーレンズ部
２２　ブラックストライプ
２３　出光レンズ部
３０　透過型スクリーン
４０　背面投射型映像表示装置
４１　枠[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a Fresnel lens sheet used by being incorporated in a transmission screen.
[0002]
[Prior art]
The transmissive screen is used in a rear projection type video display device or the like, and includes a Fresnel lens sheet disposed on the light source side and a lenticular lens sheet disposed on the observation side. Further, such a transmission screen is attached to a frame of a rear projection type image display device or the like in a state where the Fresnel lens sheet and the lenticular lens sheet are in contact with each other.
[0003]
FIG. 9 shows a conventional Fresnel lens sheet. As shown in FIG. 9, the Fresnel lens sheet 10 'includes a Fresnel lens portion 13 having a plurality of lenses 11 formed on the same plane. Here, the shape of each lens 11 of the Fresnel lens unit 13 is mainly defined by the lens angle θ and the non-lens angle α, of which the lens angle θ is determined according to the required optical characteristics of the Fresnel lens unit 13. . That is, the lens angle θ continuously increases from the central portion of the Fresnel lens portion 13 toward the outer peripheral portion, and accordingly, the shape of the peak 11 a of each lens 11 is changed to the central portion of the Fresnel lens portion 13. The angle becomes sharper from the side to the outer peripheral side.
[0004]
As shown in FIG. 10, such a Fresnel lens sheet 10 'is formed as a transmission screen 30 together with a lenticular lens sheet 20 (and, if necessary, a front panel (not shown)) as a frame for a rear projection type image display device or the like. (Not shown). At this time, the lenticular lens sheet 20 is warped along the Fresnel lens sheet 10 ′ in order to eliminate image blur caused by the separation of the Fresnel lens sheet 10 ′ and the lenticular lens sheet 20. Thus, the Fresnel lens sheet 10 'and the lenticular lens sheet 20 are in a state of being in close contact with each other.
[0005]
Here, in the Fresnel lens sheet 10 ′, as described above, the shape of the crest 11 a of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 becomes sharper toward the outer peripheral side, and as shown in FIG. At a portion B where the lens sheet 10 ′ and the lenticular lens sheet 20 are in contact, the peak 11 a of each lens 11 of the Fresnel lens section 13 is pressed against the lenticular lens section 21. For this reason, there is a problem that the peak 11a of each lens 11 is crushed and its shape is deformed, and a phenomenon that the image light is distorted easily occurs. Note that such a problem of “crushing” occurs in a region where the shape of the peak 11 a of each lens 11 of the Fresnel lens unit 13 is sharper, that is, an area within 200 mm from the four outer edges of the transmission screen 30. It often occurs at C (the hatched portion in FIG. 11).
[0006]
Further, in the Fresnel lens sheet 10 ', as described above, since the shape of the peak 11a of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 becomes sharper toward the outer peripheral side, as shown in FIG. In a portion D where the sheet 10 'and the lenticular lens sheet 20 are in contact, the ridge portion 11a of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 and the lenticular lens portion 21 rub against each other due to vibration during transportation or the like. For this reason, there is a problem that the lenticular lens portion 21 is partially scraped off by the peak 11a of the Fresnel lens portion 13 and its shape is destroyed, and a phenomenon of distorting the image light is likely to occur. Note that such a problem of “rubbing” occurs on the entire surface of the transmissive screen 30, but particularly in a region where the shape of the peak 11 a of each lens 11 of the Fresnel lens unit 13 is sharper. It often occurs in a region C (hatched portion in FIG. 11) within a range of 200 mm from the four outer edges of the transmission screen 30.
[0007]
By the way, conventionally, as a countermeasure against such a problem of “crushing” and “rubbing”, it has been attempted to appropriately adjust and design the physical properties of the molding resin of the Fresnel lens sheet 10 ′ and the lenticular lens sheet 20. However, it is difficult to completely eliminate the problem of "crushing" and "rubbing" with such measures.
[0008]
On the other hand, in the transmission type screen 30 (the transmission type screen 30 including the Fresnel lens sheet 10 'and the lenticular lens sheet 20) as shown in FIGS. 10 to 12, the Fresnel lens sheet 10' and the lenticular lens sheet 20 respectively There is a problem that moire occurs due to the formation of light and dark stripes. Note that such “moiré” often occurs on the outer peripheral portion of the transmissive screen 30 (see reference sign M in FIG. 11).
[0009]
That is, since the lenticular lens sheet 20 normally has black stripes (see reference numeral 22 in FIG. 1A) periodically, the lenticular lens sheet 20 has a period in which the lenticular lens sheet 20 extends in the vertical direction in the horizontal direction. Bright and dark stripes occur. On the other hand, in the Fresnel lens sheet 10 ′, as shown in FIG. 9, since each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 has a region A through which light source light does not originally pass, for example, each lens 11 extending concentrically Along, light and dark stripes are generated. Here, since the radius of the concentric circle of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 becomes large on the outer peripheral portion of the Fresnel lens sheet 10 ′, such stripes appear as stripes extending in a substantially vertical direction. The moire that is periodically repeated in the horizontal direction is formed by the periodic light and dark stripes extending in the vertical direction of the lenticular lens sheet 20 and the light and dark stripes extending in the substantially vertical direction of the Fresnel lens sheet 10 ′. Occurs.
[0010]
Conventionally, as a countermeasure against such a “moire” problem, the ratio of the pitch of the Fresnel lens sheet 10 ′ to the pitch of the lenticular lens sheet 20 is set to N + 0.35 to 0.43 or 1 / (N + 0.35). 0.43) (where N is a natural number of 2 to 12) to reduce the occurrence of moiré has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0011]
In order to control the diffusion in the vertical direction, a diffusing material is added to the Fresnel lens sheet 10 ', or a V wrench (vertical diffusion lenticular) is provided on the light incident surface side of the Fresnel lens sheet 10'. In many cases, a lens unit called a lens is provided. In such a case, as shown in FIG. 9, the incident light F, which is the light source light, is diffused in the base material of the Fresnel lens sheet 10 'to generate diffused light G, and the light source light does not inherently pass. Since the diffused light H impinges on the region A, the occurrence of dark portions in the region A where the light source light does not originally pass is suppressed, and as a result, the occurrence of moire can be reduced.
[0012]
However, it is difficult to completely eliminate the problem of “moire” by such conventional measures. In particular, when a diffusing material is added to the Fresnel lens sheet 10 'or a V wrench is provided, the image light that finally passes through the lenticular lens sheet 20 and forms an image is diffused by the Fresnel lens sheet 10'. Therefore, there is a problem that the image is blurred and the image is blurred.
[0013]
In addition, as a technique related to the present invention, Patent Literature 2 below describes a shape of a peak of a lens as an arc shape having a radius of curvature of 1 to 10 μm, a polygonal shape having a radius of curvature of 1 to 10 μm, and a length of one. A Fresnel lens sheet having a planar shape of 10 to 10 μm is described.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-59-95525
[Patent Document 2]
JP-A-3-249602
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique described in Patent Literature 2 is for avoiding the problem of difficulty in releasing from the mold and the problem of damage given to the top of the prism lens in the die cutting process. Such problems of “crush”, “rub” and “moire” cannot be sufficiently solved. In particular, in the technique described in Patent Literature 2, since the shape of the peak of the prism lens is uniquely determined over the entire surface of the Fresnel lens sheet by the tip shape of the tool, the light enters the Fresnel lens sheet. Of the light source light, the light source light incident on a part (particularly, the center) of the Fresnel lens portion is likely to become stray light, which has a problem that the transmission screen is adversely affected.
[0016]
The present invention has been made in view of such a point, and provides a Fresnel lens sheet that can effectively prevent the above-described problems of “crush”, “rub”, and “moire” in the Fresnel lens portion. The purpose is to do.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a Fresnel lens sheet used by being incorporated in a transmission screen, comprising: a Fresnel lens portion having a plurality of lenses formed on the same plane; and the Fresnel lens among the plurality of lenses of the Fresnel lens portion. A flat portion is formed at the top of the lens located in at least a partial region between the center portion and the outer peripheral portion of the portion, and the flat portion of each lens has a width near the center of the Fresnel lens portion. Provided is a Fresnel lens sheet characterized by being wider on the outer peripheral side as compared with that.
[0018]
In the present invention, the width of the flat portion of each lens is preferably increased continuously or stepwise from the center of the Fresnel lens portion toward the outer periphery.
[0019]
In the present invention, it is preferable that the flat portion of each lens has a constant width in a partial region of the Fresnel lens portion. Preferably, the area where the width of the flat part of the lens is constant is located on the outer peripheral side of the Fresnel lens part.
[0020]
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the flat portion of each of the lenses is provided in a region of the lenses that does not affect the optical path of the light source light. Preferably, the flat part of each lens has a width in the range of 0 to 30 μm. Further, it is preferable that the lenses are arranged concentrically.
[0021]
Still further, in the present invention, a flat portion is formed only at a peak portion of the lens located in a region between an intermediate position and a peripheral portion of the Fresnel lens portion that is separated by a predetermined distance from a center portion of the Fresnel lens portion. It is preferred that
[0022]
According to the present invention, a flat portion is formed at the top of the lens located in the region between the center portion and the outer peripheral portion of the Fresnel lens portion, and the width of the flat portion is smaller than the center portion of the Fresnel lens portion. In the area on the outer peripheral side where the shape of the peak of each lens of the Fresnel lens part becomes sharper, the Fresnel lens part of the Fresnel lens sheet and the lenticular lens part of the lenticular lens sheet , That is, the pressure applied to the top of each lens of the Fresnel lens portion, and the above-described problem of “crushing” can be effectively prevented. Further, in the region on the outer peripheral portion side where the shape of the peak of each lens of the Fresnel lens portion becomes sharper, the acute angle portion of the peak can be blunted, so that the `` rubbing '' of scraping the lenticular lens portion of the lenticular lens sheet Problems can also be effectively prevented. Furthermore, in the region on the outer peripheral side of the Fresnel lens portion where moiré is likely to occur, diffused light in the Fresnel lens sheet can be effectively emitted, and the occurrence of dark portions in the region where light source light does not originally pass is reduced. By suppressing the occurrence of moiré, the occurrence of moiré can be effectively reduced. In this specification, the “region where light source light does not originally pass” means a region where light source light does not pass by design when the Fresnel lens sheet does not include a diffusing agent or a diffusing element such as a V wrench. .
[0023]
According to the present invention, the flat portion is formed only at the top of the lens located in the region between the intermediate position and the outer peripheral portion of the Fresnel lens portion at a predetermined distance from the center of the Fresnel lens portion. Therefore, while maintaining good optical characteristics in the central region of the Fresnel lens portion that easily affects the optical path of the light source light, the region of the Fresnel lens portion on the outer peripheral portion where the shape of the peak of each lens is sharper The problems of "crushing", "rubbing", and "moire", which are likely to occur in the above, can be effectively prevented.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
As shown in FIG. 1A, the Fresnel lens sheet 10 according to one embodiment of the present invention forms a transmission screen 30 together with a lenticular lens sheet 20, and is in a state as shown in FIG. 1B. To the frame 41 of the rear projection type video display device 40. At this time, the lenticular lens sheet 20 is warped along the Fresnel lens sheet 20 in order to eliminate blurring of an image caused by separation of the Fresnel lens sheet 10 and the lenticular lens sheet 20. Thereby, the Fresnel lens sheet 10 and the lenticular lens sheet 20 are in a state of being in close contact with each other. As shown in FIG. 1A, the lenticular lens sheet 20 has a lenticular lens portion 21 formed on one surface of a base material, and a black stripe 22 and a light emitting lens portion 23 formed on the other surface. .
[0026]
Here, the Fresnel lens sheet 10 has a Fresnel lens portion 13 on one surface side of the base material. As shown in FIG. 2A, the Fresnel lens portion 13 has a plurality of concentric lenses 11 formed on the same plane, and a flat portion 12 is formed on the top 11a of each lens 11. Is formed. When the Fresnel lens sheet 10 is attached to the frame 41 of the rear projection type image display device 40 together with the lenticular lens sheet 20, as shown in FIG. 11 a (flat portion 12) is arranged in a positional relationship such that it contacts the lenticular lens portion 21 of the lenticular lens sheet 20.
[0027]
In addition, as shown in FIG. 2A, such a flat portion 12 is formed on the lens 11 located in a region between the central portion O and the outer peripheral portion P of the Fresnel lens portion 13, and has a width thereof. W is wider on the outer peripheral portion P side than on the central portion O side of the Fresnel lens sheet 10. Specifically, for example, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 is preferably increased linearly (continuously) from the central portion O side of the Fresnel lens portion 13 to the outer peripheral portion P side (FIG. 7 (a)). Note that the width W of the flat portion 12 of each lens 11 is preferably in the range of 0 to 30 μm.
[0028]
Here, referring to FIGS. 3A and 3B, the operation of the flat portion 12 formed on each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 of the Fresnel lens sheet 10 will be described.
[0029]
As shown in FIG. 3B, at a predetermined radial position r of the Fresnel lens sheet 10 (maximum radius = 600 mm), light enters at an incident angle φ1 from the light incident side, and light enters at an output angle φ2 from the light exit side. Consider the case of emission. In this case, the incident angle φ1 to the Fresnel lens sheet 10 is tan, assuming that the distance (radius) from the center O is r and the focal length on the light incident side determined by the optical design is f1. ^-1 (R / f1).
[0030]
Here, the light incident on the Fresnel lens sheet 10 at an incident angle φ1 takes an optical path as shown in FIG. 3A, and is bent by a molding resin having a refractive index n (= 1.55) to form a light source refraction angle. After entering at θ2, it enters the lens 11 having the lens angle θ. Then, the light incident on the lens 11 in this manner is bent at the lens surface of the lens 11 and finally exits from the Fresnel lens sheet 10 at an exit angle φ2. At this time, the emission angle φ2 is tan if the focal length on the light emission side determined by the optical design is f2. ^-1 (R / f2), and accordingly, the lens angle θ of the lens 11 is determined according to the emission angle φ2 obtained from the focal length f2 on the light emission side.
[0031]
Here, the light source refraction angle θ2 of the light traveling inside the base material of the Fresnel lens sheet 10 is:
θ2 = 90 ° −sin ^-1 (Sinφ1 / n)
Required by
[0032]
On the other hand, the non-lens angle α of the lens 11 is set so as not to hinder the progress of light incident on each lens 11 of the Fresnel lens sheet 10 at the light source refraction angle θ2, and The angle is set to be larger than θ2 in order to use the diffused light G generated by diffusing a certain incident light F. That is, if the comparison is made based on the normal direction of the Fresnel lens sheet 10, (90 ° −α) is set to be smaller than (90 ° −θ2).
[0033]
Specifically, taking a normal case where the tip angle ω of a tool for processing a mold for forming the Fresnel lens portion 13 is 45 °, (90 ° −α) and (90 ° −θ2) is set, for example, in a relationship as shown in FIG.
[0034]
In the case shown in FIG. 4, a difference occurs between the angle (90 ° −θ2) related to the light source refraction angle θ2 and the angle (90 ° −α) related to the non-lens angle α. As shown in a), each lens 11 has a region E that does not affect the optical path of the light from the light source, and the flat portion 12 can be formed in the range of the region E.
[0035]
Here, the incident angle φ1 continuously increases from the central portion O side of the Fresnel lens portion 13 toward the outer peripheral portion P side. Further, according to the above equation, φ1 = sin ^-1 As is apparent from the expression {n × sin (90 ° −θ2)}, the refraction angle (90 ° −θ2) increases as the incident angle φ1 increases. Therefore, similarly to the incident angle φ1, the refraction angle (90 ° −θ2) also increases continuously from the central portion O of the Fresnel lens portion 13 toward the outer peripheral portion P. Then, as shown in FIG. 4, the difference between (90 ° −θ2) and (90 ° −α) also increases continuously, so that the above-described region E also includes the Fresnel lens portion 13. Becomes larger from the central portion O side toward the outer peripheral portion P side. For this reason, if the flat portion 12 is formed on the peak 11a of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 using such an area E, the width of the flat portion 12 is not affected without affecting the optical path of the light source light. W can be made wider on the outer peripheral portion P side than on the central portion O side of the Fresnel lens portion 13.
[0036]
Here, the Fresnel lens sheet 10 is usually manufactured by molding a molding resin such as an ionizing radiation curable resin or a thermoplastic curable resin using a mold (duplicating the mold shape). In addition, as a method of manufacturing a mold, for example, the following two types of manufacturing methods can be considered.
[0037]
(Production method 1)
The first manufacturing method is a method of directly manufacturing a mold for forming the Fresnel lens sheet 10 using a lathe. Specifically, for example, as shown in FIG. 5A, after a shape corresponding to the lens surface of each lens of the Fresnel lens sheet 10 is cut by a tool 52 such as a cutting tool in a mold material 51 (see reference numeral 53a). Then, the target shape is formed by moving the tool in the radial direction (the left-right direction in the drawing) and cutting the shape corresponding to the flat portion of each lens (see reference numeral 53b). For comparison, FIG. 5B shows a method of manufacturing a mold for forming a conventional Fresnel lens sheet 10 'as shown in FIG.
[0038]
(Production method 2)
In the second manufacturing method, after a cutting die (master die) for forming the Fresnel lens sheet 10 is formed by a lathe machine, an inverted concavo-convex shape (mother type) of the master die is formed by electroforming, and furthermore, A mother-type inverted concavo-convex mold (stamper mold) is manufactured as a mold by a method such as a casting method or a vacuum mold (see JP-A-2002-166425). Here, since the mother type, which is an inverted concavo-convex type of the cutting type (master type), has the same shape as the Fresnel lens sheet, when the mother type 61 is manufactured from the master type, the Fresnel lens portion of the mother type 61 is formed. The target shape can be formed in the mother mold 61 by polishing a portion corresponding to the top of the mother die with a grindstone or cutting with an end mill or the like (see FIG. 6A). b)), whereby the desired shape can be formed also on the stamper mold 62, which is the final mold (see FIG. 6C).
[0039]
Regarding the mold manufactured by the manufacturing method 1, it is possible to manufacture a stamper mold by the same method as the above-described method, regarding the mold as a master mold.
[0040]
As described above, according to the present embodiment, the flat portion 12 is formed on the peak 11a of the lens 11 located in the region between the central portion O and the outer peripheral portion P of the Fresnel lens portion 13, and the flat portion 12 is formed. Is made wider at the outer peripheral portion P side than at the central portion O side of the Fresnel lens portion 13, so that the shape of the peak 11 a of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 becomes sharper. In the side region, the contact load between the Fresnel lens portion 13 of the Fresnel lens sheet 10 and the lenticular lens portion 21 of the lenticular lens sheet 20, that is, the pressure applied to the peak 11a of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 is effectively reduced. And the above-described problem of “crushing” can be effectively prevented. In particular, when the pitch of each lens 11 of the Fresnel lens unit 13 becomes fine, the contact area between the Fresnel lens unit 13 and the lenticular lens unit 21 increases, so that the problem of “crush” is more effectively prevented. be able to.
[0041]
Further, according to the present embodiment, the flat portion 12 is formed on the peak 11a of the lens 11 located in the region between the central portion O and the outer peripheral portion P of the Fresnel lens portion 13, and the flat portion 12 is formed. Since the width W is made wider on the outer peripheral portion P side than on the central portion O side of the Fresnel lens portion 13, the outer peripheral portion P side where the shape of the peak 11a of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 becomes sharper. In the region, the acute angle portion of the peak 11a can be blunted. Therefore, the problem of “rubbing” the lenticular lens portion 21 of the lenticular lens sheet 20 can be effectively prevented.
[0042]
Further, according to the present embodiment, a flat portion 12 is formed at the peak 11a of the lens 11 located in a region between the central portion O and the outer peripheral portion P of the Fresnel lens portion 13, and the flat portion 12 is formed. Since the width W is made wider on the outer peripheral portion P side than on the central portion O side of the Fresnel lens portion 13, a diffusing material is applied to the Fresnel lens sheet 10 'in a region on the outer peripheral portion P side where moiré easily occurs. The diffused light H generated when adding or providing a V wrench can be effectively emitted from the region E where light source light does not originally pass. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of a dark portion in the region E where the light source light does not originally pass, thereby effectively reducing the occurrence of moire.
[0043]
That is, as shown in FIG. 3A, when the incident light F, which is the light source light, is diffused in the base material of the Fresnel lens sheet 10 to generate the diffused light G, the light source light does not inherently pass. The diffused light H also hits the region E, and finally the light is emitted from the dark part, so that moire can be effectively prevented.
[0044]
According to the present embodiment, the flat portion 12 is formed on each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 by processing a mold for forming the Fresnel lens portion 13 using a tool similar to the conventional one. Therefore, the Fresnel lens sheet 10 can be easily manufactured.
[0045]
(Modification)
The above-described embodiment is merely an example, and the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes as described below are possible.
[0046]
(1) In the embodiment described above, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 is linear (continuous) from the center O side of the Fresnel lens portion 13 to the outer peripheral portion P side. 7), the width W of the flat portion 12 of each lens 11 is changed from the central portion O side of the Fresnel lens portion 13 to the outer peripheral portion P side as shown in FIG. 7B. You may make it expand stepwise (stepwise) as it goes. Further, as shown in FIG. 7C, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 is formed into a quadratic curve from the central portion O side of the Fresnel lens portion 13 to the outer peripheral portion P side. You may make it (continuously) wide. Further, as shown in FIG. 7D, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 may be constant in a partial region between the central portion O and the outer peripheral portion P of the Fresnel lens portion 13. At this time, the region where the width W of the flat portion 12 of the lens 11 is constant is preferably located on the outer peripheral portion P side of the Fresnel lens portion 13.
[0047]
(2) In the above-described embodiment, the flat portion 12 is formed on the lens 11 located in the region between the central portion O and the outer peripheral portion P of the Fresnel lens portion 13, but is not limited thereto. As shown in FIG. 2B, a flat portion is formed only on the top 11a of the lens 11 located in a region between the intermediate position Q and the outer peripheral portion P, which are separated from the center O of the Fresnel lens portion 13 by a predetermined distance. 12 may be formed. At this time, the region PQ where the flat portion 12 is formed is preferably a region within 200 mm from the four outer edges of the Fresnel lens sheet 10 (transmission screen 30).
[0048]
Specifically, as shown in FIG. 8A, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 starts from an intermediate position r1 in the middle of the radius r (distance from the center P) of the Fresnel lens portion 13, It is preferable that the width be linearly widened from the intermediate position r1 to the outer peripheral portion P. Note that the change in the width W from the intermediate position r1 to the outer peripheral portion P is not limited to a linear change, but a quadratic (continuous) change (see FIG. 8B) or a stepwise (stepwise) change. (See FIG. 8 (c)). Further, as shown in FIGS. 8E to 8G, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 is made constant in a partial area between the intermediate position Q of the Fresnel lens portion 13 and the outer peripheral portion P. Is also good. At this time, the region where the width W of the flat portion 12 of the lens 11 is constant is preferably located on the outer peripheral portion P side of the Fresnel lens portion 13. That is, as shown in FIG. 8E, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 starts from an intermediate position r2 in the middle of the radius r (distance from the center P) of the Fresnel lens portion 13, and the intermediate position r2. It is preferable that the width W is linearly increased from r2 to another intermediate position r3, and then the width W is constant from the intermediate position r3 to the outer peripheral portion P. Note that the change in the width W from the intermediate position r2 to another intermediate position r3 is not limited to a linear change, but a quadratic (continuous) change (see FIG. 8 (f)) or a stepwise (staircase) change. (See FIG. 8 (g)).
[0049]
Also, as shown in FIG. 8D, the width W of the flat portion 12 of each lens 11 may be constant in a region between the intermediate position r1 of the Fresnel lens portion 13 and the outer peripheral portion P. . In this case, since the width W of the flat portion 12 of each lens 11 changes discontinuously at the intermediate position r1 of the Fresnel lens portion 13, in order to prevent this, FIG. As shown, the change may be made smoothly in the region RS near the radius r1.
[0050]
Note that, not only the examples of FIGS. 7A to 7C and FIGS. 8A to 8E, but also the “crushing” within the allowable range of the width W (the area E that does not affect the optical path of the light source light). The width of the flat portion 12 can be changed in any manner in consideration of the area where the problem of "", "rubbing" and "moire" occurs.
[0051]
(3) Further, in the above-described embodiment, the non-lens surface of each lens 11 of the Fresnel lens portion 13 has a width W to improve the releasability from the mold or to diffuse unnecessary light. Various diffusion surfaces such as a step-like uneven surface may be formed within an allowable range (region E which does not affect the optical path of the light source light).
[0052]
(4) Furthermore, in the above-described embodiments, the Fresnel lens sheet 10 is described by taking as an example a lens in which the lenses 11 of the Fresnel lens portion 13 are arranged concentrically (a circular Fresnel lens sheet). However, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to a linear Fresnel lens sheet in which the lenses of the Fresnel lens unit are linearly arranged.
[0053]
【Example】
Next, a specific example of the above-described embodiment will be described.
[0054]
(Example 1)
Example 1 was manufactured under the following design conditions so that the flat portion formed on the peak of each lens of the Fresnel lens portion was located in a region that did not affect the optical path of the light source light.
[0055]
That is, in Example 1, the region from the center to the outer periphery of the Fresnel lens portion, that is, the region where the radius r is 0 to 600 mm, and the width W of the flat portion of each lens is linear (continuous) in the range of 0 to 29 μm. A Fresnel lens sheet was manufactured under the following design conditions so as to spread the target (see FIG. 7A). In this case, the radius r, the lens angle θ, the refraction angle (90 ° −θ2), and the width W of the flat portion were as shown in Table 1 below.
[0056]
[Table 1]

[0057]
Other basic design conditions were as follows.
Light input side focal length f1 = 1000 mm
Outgoing focal length f2 = 98000 mm
Pitch = 0.1mm
Tool tip angle = 45 °
[0058]
(Example 2)
In Example 2, in the region from the center to the outer periphery of the Fresnel lens portion, that is, in the region where the radius r is 0 to 600 mm, the width W of the flat portion of each lens does not exceed the value in Table 1 above. In addition, a Fresnel lens sheet was produced under the same design conditions as described above so as to spread stepwise (stepwise) in steps of 2 μm (in the direction of radius r of 50 mm) in the range of 0 to 20 μm (see FIG. 7B). .
[0059]
(Example 3)
In Example 3, the flat portion width W is 0 μm in a region where the radius r of the Fresnel lens portion is 0 to 200 mm, and the flat portion width W is smoothly changed in a range of 0 to 3 μm in a region where the radius r is 200 to 250 mm. Then, a Fresnel lens sheet was manufactured under the same design conditions as above so that the width W of the flat portion was constant at 3 μm in a region where the radius r was 250 to 600 mm (see FIG. 8H).
[0060]
(Comparative example)
As a comparative example, a Fresnel lens sheet having a Fresnel lens portion in which a flat portion was not formed on each lens was manufactured.
[0061]
(Evaluation results)
Combining the Fresnel lens sheets produced by the above Examples 1 to 3 and Comparative Example with a lenticular lens sheet produced in the same size, attaching to a frame of a rear projection type image display device, performing a collapse test and a vibration test, When the problems of “crush”, “rub” and “moire” were confirmed, the results shown in Table 2 below were obtained. As a result, in Examples 1 to 3, the problems of “crushing”, “rubbing”, and “moire” were effectively prevented.
[0062]
The “crush test” here means that the four sides of the Fresnel lens sheet and the lenticular lens sheet are fixed with tape, attached to the frame of the rear projection type video display device, and an all white screen is projected. This is to check for “crush”. In this case, the portion where the “crush” has occurred is displayed as a light and dark pattern.
[0063]
The "vibration test" means that the four sides of a Fresnel lens sheet and a lenticular lens sheet are fixed to a tape and attached to a frame of a rear projection type video display, and vibrated for 1 hour in a low-temperature environment (-20 ° C). After the entire frame is vibrated by the test machine, an all-white screen is projected and "rubbing" is confirmed. In this case, the portion where "rubbing" has occurred (the portion where the lenticular lens is rubbed) is displayed as a light and dark pattern and looks dark.
[0064]
[Table 2]

[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the problems of “crush”, “rub”, and “moire” in the Fresnel lens portion can be effectively prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a view showing a transmission screen provided with a Fresnel lens sheet according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is provided with the transmission screen shown in FIG. 1A. The figure which showed the rear projection type video display apparatus.
FIG. 2A is a diagram showing a schematic configuration of a Fresnel lens sheet according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic diagram of a Fresnel lens sheet according to another embodiment of the present invention. The figure which shows a structure.
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining a detailed configuration of a Fresnel lens sheet according to one embodiment of the present invention and another embodiment.
FIG. 4 is a view showing the relationship between (90 ° −α) and (90 ° −θ2) in the Fresnel lens sheet shown in FIG. 3 (a).
5A is a view for explaining a first example of a method of manufacturing a mold for forming a Fresnel lens sheet, and FIG. 5B is a view for explaining a method for forming a Fresnel lens sheet; The figure for demonstrating the conventional manufacturing method of a type | mold.
FIG. 6 is a view for explaining a second example of a method for manufacturing a mold for forming a Fresnel lens sheet.
FIGS. 7A to 7D are views showing an example of a flat portion of each lens in a Fresnel lens sheet according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 8A to 8H are views showing examples of a flat portion of each lens in a Fresnel lens sheet according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view for explaining a conventional Fresnel lens sheet.
FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of a conventional Fresnel lens sheet.
FIG. 11 is a diagram for explaining locations where problems of the conventional Fresnel lens sheet are likely to occur.
FIG. 12 is a view for explaining another problem of the conventional Fresnel lens sheet.
[Explanation of symbols]
10 Fresnel lens sheet
11 lenses
11a Summit
12 Flat part
13 Fresnel lens part
20 Lenticular lens sheet
21 Lenticular lens part
22 Black Stripe
23 Idemitsu lens part
30 Transmission screen
40 Rear projection type video display
41 frames

Claims

In a Fresnel lens sheet used by being incorporated into a transmission screen,
A Fresnel lens portion having a plurality of lenses formed on the same plane,
A flat portion is formed at the top of a lens located in at least a part of a region between a central portion and an outer peripheral portion of the Fresnel lens portion among the plurality of lenses of the Fresnel lens portion,
The flat portion of each of the lenses has a width that is wider on an outer peripheral portion side than on a central portion side of the Fresnel lens portion.

2. The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein a width of the flat portion of each of the lenses is continuously increased from a central portion of the Fresnel lens portion toward an outer peripheral portion. 3.

2. The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein a width of the flat portion of each lens is gradually increased from a central portion of the Fresnel lens portion toward an outer peripheral portion. 3.

The Fresnel lens sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the flat part of each lens has a constant width in a part of the Fresnel lens part.

5. The Fresnel lens sheet according to claim 4, wherein the area where the width of the flat part of the lens is constant is located on the outer peripheral side of the Fresnel lens part.

The Fresnel lens sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein a flat portion of each lens is provided in a region of each lens that does not affect an optical path of light from a light source.

The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein the flat portion of each lens has a width in a range of 0 to 30 μm.

A flat portion is formed only at a peak of the lens located in a region between an intermediate position and a peripheral portion of the Fresnel lens portion that is separated by a predetermined distance from a center portion of the Fresnel lens portion. The Fresnel lens sheet according to any one of claims 1 to 7.

9. The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein the lenses are arranged concentrically.