JP2004264328A - フレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーン - Google Patents
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Abstract
【課題】観察者が違和感なく映像を観ることができるように、レインボー、ホットバンド、モアレ、カラーコーン等が目立たず、ブライトユニフォミティを維持し、映像の鮮明性を低下させないバランスのよいフレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーンを提供する。
【解決手段】フレネルレンズ面２と非レンズ面３とからなるフレネルレンズ素子群を一方のシート面に有するフレネルレンズシート１であって、フレネルレンズ面２、非レンズ面３および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２の何れか１以上の面の表面粗さを、フレネルレンズシートの中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くすることにより、上記課題を解決した。このとき、中心部の表面粗さと外周部の表面粗さとの差を０．１μｍ以上５．０μｍ以下とすることが好ましい。
【選択図】 図１
【解決手段】フレネルレンズ面２と非レンズ面３とからなるフレネルレンズ素子群を一方のシート面に有するフレネルレンズシート１であって、フレネルレンズ面２、非レンズ面３および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２の何れか１以上の面の表面粗さを、フレネルレンズシートの中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くすることにより、上記課題を解決した。このとき、中心部の表面粗さと外周部の表面粗さとの差を０．１μｍ以上５．０μｍ以下とすることが好ましい。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリズム形状のフレネルレンズ素子群を有するフレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
背面投射型のプロジェクションテレビジョンには、観察側にフレネルレンズレンズ面を配置したフレネルレンズシートを含む透過型スクリーンが使用されている。図９は、従来のフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。従来のフレネルレンズシート１０１は、フレネルレンズ面１０２と非レンズ面１０３とからなるプリズム形状のフレネルレンズ素子１０４が、円環状に観察側のシート面（図９においては出射面１０７）に形成された構造をしている。
【０００３】
このフレネルレンズシート１０１に光源からの入射光１０５が入射すると、その入射光１０５は、フレネルレンズシート１０１の入射面１０６および出射面１０７を通過し、観察側に映像光１０８として出射される。このとき、フレネルレンズシート１０１の入射面１０６を通過した光の一部が出射面１０７で反射し、図８および図９に示すように、フレア光などの迷光１１０となることがある。こうした迷光１１０は、フレネルレンズ素子１０４の非レンズ面１０３または非レンズ面１０３とフレネルレンズ面１０２との間の稜線部１０９から観察側に出光し、特にスクリーンの上方から観察した場合においてはスクリーンの下側部分に虹状の不要光１１１が観察されることがある。この不要光１１１はレインボーと呼ばれ、フレネルレンズ角度の大きくなるフレネルレンズシート１０１の周辺部で特に強く発生する傾向がある。
【０００４】
こうした問題を解決するために、例えば、非レンズ面１０３に光拡散層（粗面）を形成したり（例えば特許文献１を参照）、その非レンズ面１０３に形成された粗面の粗さを規定したり（例えば特許文献２を参照）、シートの中心部以外の非レンズ面１０３を粗面化したり（例えば特許文献３を参照）、シートの入射面１０６側および出射面１０７側の一方または両方を一様に粗面化したり（例えば特許文献４を参照）して、上述した迷光１１０を拡散して不要光１１１の出射を低減し、レインボー等が目立たないようにする手段が提案されていた。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−１８７１３９号公報（第１図〜第３図）
【特許文献２】
特開平４−１２７１０１号公報（特許請求の範囲、第１図）
【特許文献３】
特開平８−３６１０３号公報（段落番号０００５〜０００６）
【特許文献４】
特開平５−１２７２５７号公報（段落番号０００７〜０００８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、背面投射型スクリーンには、観察者が違和感なく映像を観ることができるように、上述したレインボー等の不要光を目立たなくすることのほか、明るさが均一であること（以下、ブライトユニフォミティという。）、ホットバンド、モアレ、カラーコーン等が目立たないこと、映像が鮮明に見えること、等の様々な要請があり、それらがバランスよく調整された背面投射型スクリーンが要求されている。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１〜４のフレネルレンズシートにおいては、迷光を低減してレインボーが目立たないようにした点においては一定の効果を有するものの、ブライトユニフォミティ（明るさの均一性のこと。）の改善に対しては不十分であった。また、特許文献４のフレネルレンズシートにおいては、フレネルレンズ面や入射面も一様に粗面化しているので、映像の鮮明性が低下するおそれもあった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、観察者が違和感なく良質な映像を観ることができるように、レインボー、ホットバンド、モアレ、カラーコーン等が目立たず、ブライトユニフォミティを維持し、映像の鮮明性を低下させない、バランスのよいフレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のフレネルレンズシートは、フレネルレンズ面と非レンズ面とからなるフレネルレンズ素子群を一方のシート面に有するフレネルレンズシートであって、フレネルレンズ面、非レンズ面および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面の何れか１以上の面の表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなることに特徴を有する。
【００１０】
この発明によれば、当該シートを構成する何れか１以上の面の表面粗さを中心部から外周部に向かって徐々に粗くしたので、表面粗さが粗くなる外周面ほど効果的に迷光を拡散させることができる。その結果、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光およびモアレの発生を抑制することができる。また、中心部は外周部よりも表面粗さが小さいので、スクリーンの中心部の鮮明性を確保することができるという効果もある。
【００１１】
本発明のフレネルレンズシートにおいて、表面粗さの変化量（ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ）は、フレネルレンズシートの中心部からの距離をｘ（ｍｍ）としたとき、表面粗さ（Ｒａ（ｘ）μｍ）がどの位置においても０＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜１．０を満たすことが望ましい。
【００１２】
そうすることによって、観察者に違和感無く映像の鮮明性を変化させることができ、ブライトユニフォミティを維持できる。
【００１３】
本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートの中心部の表面粗さと外周部の表面粗さとの差（ΔＲａ）が、０．１μｍ以上、５．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、中心部と外周部の表面粗さの差を上記範囲としたので、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光およびモアレの発生を抑制することができ、スクリーン全体に及ぼすブライトユニフォミティを維持することができる範囲でスクリーンの中心部の鮮明性を確保することができる。
【００１５】
また、上記本発明のフレネルレンズシートの態様として、（１）表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から放射方向に遠ざかるにしたがって、連続的にまたは段階的に粗くなること、（２）表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から垂直方向に遠ざかるにしたがって、連続的にまたは段階的に粗くなること、（３）表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から水平方向に遠ざかるにしたがって、連続的にまたは段階的に粗くなること、の何れかであることが好ましい。
【００１６】
これらの態様によれば、例えば、（１）においてはレインボー、ホットバンド、カラーコーン、モアレを改善するのに特に好ましく、（２）においてはホットバンド、レインボー、カラーコーン、モアレを改善するのに特に好ましく、（３）においてはレインボー、カラーコーン、モアレを改善するのに特に好ましい。
【００１７】
また、本発明のフレネルレンズシートは、上記フレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面に、入射光を垂直方向に拡散させるレンズ形状が形成されているものに対しても好ましく適用できる。
【００１８】
さらに、本発明の背面投射型スクリーンは、上述した本発明の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有するように構成したことに特徴がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーンについて図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のフレネルレンズシートの一例を示す断面図であり、図２は、本発明のフレネルレンズシートの他の一例を示す斜視図である。
【００２０】
本発明のフレネルレンズシートは、図１および図２に示すように、フレネルレンズ面２と非レンズ面３とからなるフレネルレンズ素子４の群を一方のシート面に有するものである。本発明は、そうしたフレネルレンズ面２、非レンズ面３および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２の何れか１以上の面の表面粗さを、フレネルレンズシート１の中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くしたことに特徴がある。
【００２１】
なお、本発明においては、図２に示すように、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面に、入射光５を垂直方向に拡散させるレンズ形状が形成されているものに対しても好ましく適用できる。また、本発明において、中心部とは、フレネルレンズシートの中心点またはその中心点を含む一定領域で定義され、その中心点または一定領域での表面粗さと、外周部を含む各部との表面粗さとが対比される。ここでの一定領域とは、特に限定されず、全体のブライトユニフォミティを考慮して規定されるが、通常中心点から１００ｍｍ程度の距離を有するものも含まれる。また、本発明において、外周部とは、フレネルレンズシートの周辺（四辺）近傍の部分を指し、表面粗さが連続的にまたは段階的に変化している状態を維持した場合の外周側の部分である。
【００２２】
本発明において、表面粗さはフレネルレンズシート１の中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなっているが、連続的にとは、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、一定の表面粗さを有する領域がないような態様で直線的に（リニアにと同義。本願では曲線も含む概念で使用する。）変化している形態を示すものであり、段階的にとは、図６（Ｄ）（Ｅ）に示すように、一定の表面粗さを有する領域が個々に存在し、それらの領域の表面粗さが段階的に大きくなるような形態を示すものである。このとき、図６（Ｆ）に示すように、連続的または段階的に変化する形態が同一のシート面上で組み合わされていてもよい。また、フレネルレンズ面２と非レンズ面３が形成されているシート面を連続的とし、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２を段階的とすることもでき、また、その逆とすることもできる。ただし、フレネルレンズシートの中心部からの距離をｘ（ｍｍ）としたとき、位置ｘ（ｍｍ）におけるフレネルレンズ面、非レンズ面および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面の何れか１以上の面の表面粗さＲａ（ｘ）（μｍ）の変化量（ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ）が０＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜１．０であることが好ましい。その理由は、表面粗さを急激に増加させると映像の鮮明性の違いが観察者に不快感を与えるからである。
【００２３】
さらに、本発明においては、表面粗さの連続的または段階的な変化を、図３に示すように、中心部から放射方向に形成してもよいし、図４に示すように、中心部から垂直方向に形成してもよいし、図５に示すように、中心部から水平方向に形成してもよい。ここで、表面粗さの連続的または段階的な変化を放射方向に形成するとは、中心からの距離（半径）の等しい位置での表面粗さが同一または略同一であり、その半径が大きくなるにしたがって連続的または段階的に粗くなる形態である。また、表面粗さの連続的または段階的な変化を垂直方向（平面視で上下方向。以下同じ。）に形成するとは、水平方向（平面視で左右方向。以下同じ。）での表面粗さが同一または略同一であり、中心部から垂直方向に離れるにしたがって連続的または段階的に粗くなる形態である。また、表面粗さの連続的または段階的な変化を水平方向に形成するとは、垂直方向での表面粗さが同一または略同一であり、中心部から水平方向に離れるにしたがって連続的または段階的に粗くなる形態である。
【００２４】
本発明の好ましい態様としては、フレネルレンズシート１の中心部の表面粗さ（Ｒａ１）と外周部の表面粗さ（Ｒａ２）との差（ΔＲａ）が、０．１μｍ以上、５．０μｍ以下であることが好ましい。中心部と外周部の表面粗さの差が上記範囲の場合は、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光およびモアレの発生を抑制することができると共に、スクリーン全体に及ぼすブライトユニフォミティを維持することができる。さらにスクリーンの中心部の鮮明性を確保することもできる。
【００２５】
表面粗さの差が０．１μｍ未満では、中心部の映像の鮮明性を確保したままレインボー、カラーコーン等の不要光の発生を十分に抑制することができず、一方、表面粗さの差が５．０μｍを超えると、ブライトユニフォミティが低下したり画像の鮮明性が損なわれることがある。なお、表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠し、測定長を０．１ｍｍとしたときの中心線平均粗さ（Ｒａ）を中心部からの距離ｘ（ｍｍ）の等しい位置で十ヶ所測定しその平均値で評価した。この表面粗さの側定は、一般的な表面粗さ測定装置が用いられる。
【００２６】
表面粗さの連続的または段階的な変化を、図３に示すように放射方向に形成させた場合には、レインボー、ホットバンド、カラーコーン、モアレ等の問題を効果的に解決することができる。表面粗さの連続的または段階的な変化を、図４に示すように垂直方向に形成させた場合には、ホットバンド、レインボー、カラーコーン、モアレ等の問題を効果的に解決することができる。表面粗さの連続的または段階的な変化を、図５に示すように水平方向に形成させた場合には、レインボー、カラーコーン、モアレ等の問題を効果的に解決することができる。
【００２７】
こうした表面粗さの連続的または段階的な変化は、フレネルレンズシートのフレネルレンズ面２、非レンズ面３、およびフレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２の何れか１以上の面に形成することが好ましいが、特に、非レンズ面３と、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２とに形成することが好ましい。その理由は、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２で、迷光１０が反射する機会が多いからであり、また、非レンズ面３で、迷光１０を散乱させて観察者側に出射する不要光１１を低減させることができるからである。
【００２８】
従来のフレネルレンズシート１０１においては、図９に示すように、映像投写器からフレネルレンズシート１０１の入射面１０６に入射した入射光１０５の一部はフレネルレンズ面１０２で反射して迷光１１０となり、さらにその迷光１１０は入射面１０６で再び反射し、レンズ面１０２や非レンズ面１０３から出射して不要光１１１となる。これに対して、本発明のフレネルレンズシート１は、フレネルレンズ面１０２、入射面１０６、非レンズ面１０３の何れか１以上の面を中心部から外周部に向かって徐々に粗面化することにより、迷光１０を拡散し、不要光１１を低減して、レインボー、カラーコーン等の発生を極めて効果的に低減することができる。特に、本発明においては、連続的または段階的に徐々に粗面化しているので、中心部の映像ボケや映像の鮮明性を損なうことがなく、スクリーン全体のブライトユニフォミティを維持することができるという効果がある。
【００２９】
次に、フレネルレンズシートの各面の表面粗さを調整する手段について説明する。フレネルレンズシートの各面は、▲１▼成形時にフレネルレンズシートの表面をマット加工したり、▲２▼フレネルレンズ成形用の金型の表面をマット加工したりし、▲３▼フレネルレンズが成形される原反の表面をマット加工したり、▲４▼フレネルレンズが成形される原反成形用の金型をマット加工したりして、所望の表面粗さに調整することができる。
【００３０】
▲１▼の成形時にフレネルレンズシートの表面をマット加工する例としては、図７に示すように、例えば、フレネルレンズシートを成形する際に金型２１の表面にビーズ２２等を散布し（図７（ａ）（ｂ）を参照）、ビーズ２２等を散布した金型２１にＵＶ樹脂２３を流し（図７（ｃ）を参照）、そのＵＶ樹脂２３上に原反２５を載せた後にＵＶ照射２４してＵＶ樹脂２３を硬化させ（図７（ｄ）を参照）、硬化処理後のフレネルレンズシート１を金型２１から離型することにより（図７（ｅ）を参照）、本発明に係るフレネルレンズシートの表面をマット加工することができる。なお、ビーズ等の添加物質としては、ガラスビーズ、スチレンビーズ等を挙げることができる。
【００３１】
▲１▼の方法により形成されたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ面２、非レンズ面３において連続的に濃度勾配を持たせることができるので、それらの面の表面粗さを連続的に変化させることができる。なお、この方法において、中心部の表面粗さと外周部の表面粗さの差を上述の範囲内にするためには、ビーズの粒径および散布量をコントロールすることにより実現することができ、具体例としては、ビーズの散布量を各部位で変化させることにより表面粗さを徐々に変化させることができる。具体的には、ビーズを散布するためのスプレーの開閉数を散布部位によって可変させることにより容易に行うことができる。
【００３２】
この▲１▼の方法は、表面粗さの連続的な変化が、中心部から放射方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から水平方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から垂直方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合の何れに対しても容易に適用することができる。
【００３３】
▲２▼のフレネルレンズ成形用の金型の表面をマット加工する例としては、（ｉ）フレネルレンズ素子の形状を切削加工した後の金型の加工面にブラスト加工を施す手段、（ｉｉ）金型を製造する際の電解鋳造条件を調整する手段等を挙げることができる。この手段により、フレネルレンズシートの中心部を形成する金型表面から外周部を形成する金型表面に向かって、成形金型の加工面の表面粗さを連続的または段階的に変化させることができる。その結果、こうした金型で成形されるフレネルレンズシートの表面には、その金型の表面粗さが転写されるので、フレネルレンズシートの中心部から外周部に向かって表面粗さを連続的または段階的に変化させることができる。
【００３４】
金型の表面粗さを連続的または段階的に変化させるための具体的なブラスト加工手段としては、フレネル金型の外周部からブラスト処理を開始し中心部に向かうにしたがって噴射ノズルの圧力を弱める手段等を挙げることができる。なお、ブラスト加工に使用される粒子（ショット）は、ガラスビーズ等、金属に対するものとして一般的に適用されているものが好ましく用いられる。
【００３５】
また、電解鋳造条件を調整して金型表面の粗さを連続的または段階的に変化させるための手段としては、無光沢メッキ時に金型外周部より中心に向かってメッキ液が対流するように遮蔽板を設ける。こうした手段により、中心部よりも外周部の方に多くメッキされるので、金型表面に形成される微細な結晶粒が外周に行くにしたがって大きく粗くなって無光沢メッキとなり、連続的に表面粗さを変化させることができる。なお、電解鋳造により形成する方法は、表面粗さを連続的に変化させる場合に好ましく適用される。
【００３６】
▲２▼の方法により形成されたフレネルレンズシートは、金型により成形されるフレネルレンズ素子側の面、すなわちフレネルレンズ面２と非レンズ面３に所望の表面粗さを付与する場合に好ましく適用できる。なお、この方法において、中心部の表面粗さと外周部の表面粗さの差を上述の範囲内にするためには、ブラスト加工の場合においては、噴射ノズルの圧力をコントロールすることにより実現することができ、具体的には噴射ノズルの圧力を１〜５ｋｇｆ／ｃｍ２とすることが好ましい。一方、電解鋳造条件により行う場合においては、メッキ液の対流条件を変化させたり、電極間に適当な遮蔽板を設けたりすることで調整することができる。
【００３７】
また、フレネルレンズ素子が形成されていない面についても、金型成形手段により、平面（図１を参照。）または、入射光を垂直方向に拡散させるレンズ形状（図２を参照。）が形成されるので、表面粗さを上記同様にコントロールすることができる。その結果、フレネルレンズ面２、非レンズ面３、フレネルレンズ素子群が形成されていない側の面１２の全てにおいて連続的または段階的に表面粗さを変化させることができる。
【００３８】
この▲２▼の方法は、表面粗さの連続的または段階的な変化が、中心部から放射方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から水平方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から垂直方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合の何れに対しても容易に適用することができる。なお、この▲２▼の方法は金型表面の形状をシート面に転写する方法なので、大量生産する場合に特に好ましく適用される。
【００３９】
▲３▼の方法では、ＵＶ樹脂を用いて原反にフレネルレンズを成形する場合、その原反のフレネル成形面側とは反対側の面（すなわち、フレネルレンズ素子群が形成されない側の面）をマット処理することによって上記と同様な効果が得られる。マット処理の方法としては▲１▼と同等な方法が好ましい。
【００４０】
▲４▼の方法では、フレネルレンズが成形される原反を成形する金型に、▲２▼の方法同様のマット処理表面を形成することができ、その結果、原反にもマット処理表面を転写形成することができる。この方法は、原反を大量生産する際において好ましい。
【００４１】
なお、▲３▼と▲４▼の場合において、マット処理面としては、原反のフレネル成形面側、または、原反のフレネル成形面側とは反対側の面（すなわち、フレネルレンズ素子群が形成されない側の面）のいずれであってもよいが、原反のフレネル成形面側とは反対側の面であることが製造上有利である。
【００４２】
本発明の背面投射型スクリーンは、上述したフレネルレンズシートを有し、さらに、視野角を拡大させるためのレンチキュラーレンズシートやスクリーンを保護したり、意匠性のある前面シート等の各種のシートと複合させて構成される。レンチキュラーレンズシートの構造・種類や前面シートの構造・種類等は特に限定されず、従来使用されている各種のものと複合させることができる。その結果、レインボー、ホットバンド、モアレ、カラーコーン等が目立たず、ブライトユニフォミティを維持し、映像の鮮明性を低下させることのない背面投射型スクリーンを提供でき、観察者が違和感なく広い角度から映像を観ることができるバランスのよい背面投射型スクリーンを提供することができる。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例と比較例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、表面粗さの測定にはＫＥＹＥＮＣＥ社製ＶＫ−８５１０を使用した。また、そのとき深さ方向の分解能は０．０１μｍを採用した。
【００４４】
（実施例１）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に遮蔽板を用いて無光沢Ｎｉメッキを施した。金型のレンズ面２と非レンズ面３に無数の柱状のＮｉメッキ粒が形成され、その粗さは、金型の外周に近づくにつれて大きくなった。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、レンズ面と非レンズ面の表面粗さが中心部（表面粗さＲａ：約０．０５μｍ）から外周部（表面粗さＲａ：約０．４５μｍ）の方向に放射状に遠ざかるにしたがって粗くなっており、フレネルレンズシートの中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は０．４μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、０．０００１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．００２であった。
【００４５】
（実施例２）
フレネルレンズシートが成形される原反を押し出し成形した。その際、入射側に対応する金型ロールにはミラーロールを採用し表面に銅メッキを施した後、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、外周よりガラスビーズを２ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力にてロールに噴射し、中心部に向かうにしたがって噴出圧力を徐々に下げ中心部では０．５ｋｇｆ／ｃｍ２とした。中心部から外周部に向かう際には徐々に噴出圧力を上げ外周部では２ｋｇｆ／ｃｍ２とした。この金型にて成形された原反のマット処理面とは反対側にフレネルレンズをＵＶ樹脂にて成形した。断裁する際にマット処理の変化方向をフレネルレンズの高さ方向とした。得られたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面が中心部から垂直方向に遠ざかるに従って連続的に表面粗さが変化する態様のシートであって、幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、表面粗さは中心部にて０．４μｍ、垂直方向の外周部にて３．２μｍであり、ΔＲａは２．８μｍであった。また、垂直方向の各部における表面粗さの変化量は、０．１２＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．７０であった。
【００４６】
（実施例３）
フレネルレンズシートが成形される原反を押し出し成形した。その際、入射側に対応する金型ロールにはミラーロールを採用し表面に銅メッキを施した後、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、外周よりガラスビーズを２ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力にてロールに噴射し、中心部に向かうにしたがって噴出圧力を徐々に下げ中心部では０．５ｋｇｆ／ｃｍ２とした。中心部から外周部に向かう際には徐々に噴出圧力を上げ外周部では２ｋｇｆ／ｃｍ２とした。この金型にて成形された原反のマット処理面とは反対側にフレネルレンズをＵＶ樹脂にて成形した。断裁する際にマット処理の変化方向をフレネルレンズの幅方向とした。得られたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面が中心部から水平方向に遠ざかるに従って連続的に表面粗さが変化する態様のシートであって、幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、表面粗さは中心部にて０．４μｍ、水平方向の外周部にて２．６μｍであり、ΔＲａは２．２μｍであった。また、水平方向の各部における表面粗さの変化量は、０．１２＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．７０であった。
【００４７】
（実施例４）
フレネルレンズシートが成形される原反を押し出し成形した。その際、入射側に対応する金型ロールには垂直拡散性を有するレンズをピッチ０．１ｍｍで形成し表面に銅メッキを施した後、、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、外周よりガラスビーズを２ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力にてロールに噴射し、中心部に向かうにしたがって噴出圧力を徐々に下げ中心部では０．５ｋｇｆ／ｃｍ２とした。中心部から外周部に向かう際には徐々に噴出圧力を上げ外周部では２ｋｇｆ／ｃｍ２とした。この金型にて成形された原反のレンズ成形面とは反対側にフレネルレンズをＵＶ樹脂にて成形した。得られたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面が中心部から垂直方向に遠ざかるに従って連続的に表面粗さが変化する態様のシートであって、幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、表面粗さは中心部にて０．３μｍ、外周部にて３μｍでありΔＲａは２．７μｍであった。また、垂直方向の各部における表面粗さの変化量は、０．０１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．９０であった。
【００４８】
（比較例１）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に、光沢Ｎｉメッキを施した。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、レンズ面と非レンズ面が一様に平滑な表面（表面粗さＲａ：約０．１μｍ）となっており、中心部から外周方向に放射状に遠ざかっても表面粗さにあまり変化がなく、中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は０．０５μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ≒０であった。
【００４９】
（比較例２）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に銅メッキを施した後、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、ガラスビーズを４ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力の条件で行った。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは、レンズ面と非レンズ面が一様に粗い表面（表面粗さＲａ：約３μｍ）となっていたが、中心部から外周方向に放射状に遠ざかっても表面粗さにあまり変化がなく、中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は０．０５μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ≒０であった。
【００５０】
（比較例３）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に一様にブラスト処理を施した。ブラスト処理は、真鍮板の中心から直径１０ｃｍの範囲を遮蔽し、ガラスビーズを４ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力の条件で行った。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは、遮蔽された領域のレンズ面と非レンズ面の表面（表面粗さＲａ：約０．０５μｍ）は平滑であったが、遮蔽されていない部分の表面（表面粗さＲａ：約４．０５μｍ）は粗くなっていた。そして、フレネルレンズシートの中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は４．０μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、０．０１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜３．３であった。
【００５１】
（比較例４）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に一様にブラスト処理を施した。ブラスト処理は、ガラスビーズを４ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力）の条件で外周部よりブラスト加工を開始し徐々に噴射圧力を弱めていった。中心部に於いて噴射圧力を０．１ｋｇｆ／ｃｍ２とした。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは、中心部のレンズ面と非レンズ面の表面（表面粗さＲａ：約０．１０μｍ）は平滑であったが、外周部分の表面（表面粗さＲａ：約５．３５μｍ）は粗くなっていた。そして、フレネルレンズシートの中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は５．２５μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、０．０１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜２．０であった。
【００５２】
（評価結果）
実施例１〜４と比較例１〜４のフレネルレンズシートをピッチ０．５２ｍｍのレンチキュラーレンズと合わせて背面投射型スクリーンとし、背面投射型表示装置にセットして比較したところ、実施例１〜４のフレネルレンズシートを用いた背面投射型スクリーンは、レインボー、モアレ、ホットバンドが低減し映像のブライトユニフォミティーも改善されていた。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフレネルレンズシートおよびそのフレネルレンズシートを備えた背面投射型スクリーンによれば、シートを構成する何れか１以上の面の表面粗さを中心部から外周部に向かって徐々に粗くしたので、表面粗さが粗くなる外周部ほど効果的に迷光を拡散させることができる。その結果、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光の発生を抑制することができる。また、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の間や、フレネルレンズとフレネルレンズ群の背面に形成された垂直方向に拡散性能を有するレンズとで生じるモアレの低減もできる。さらには、中心部は外周部よりも表面粗さが小さいので、スクリーンの中心部の鮮明性を確保することができるという効果もある。
【００５５】
また、中心部と外周部の表面粗さの差を上記範囲としたので、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光の発生を抑制することができ、スクリーンのブライトユニフォミティを維持することができる範囲内でスクリーンの中心部の鮮明性を確保することができる。また、表面粗さの変化の方向を特定することにより、不要光に基づく種々の現象を効果的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のフレネルレンズシートの他の一例を示す斜視図である。
【図３】表面粗さを放射状に変化させた態様を示すフレネルレンズシートの平面図である。
【図４】表面粗さを垂直方向に変化させた態様を示すフレネルレンズシートの平面図である。
【図５】表面粗さを水平方向に変化させた態様を示すフレネルレンズシートの平面図である。
【図６】表面粗さが中心部から外周部に向かって変化する態様の説明図である。
【図７】表面粗さを調整する手段の一例を示す工程図である。
【図８】フレネルレンズシート内の迷光の光路図の一例である。
【図９】従来のフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０１ フレネルレンズシート
２、１０２ フレネルレンズ面
３、１０３ 非レンズ面
４、１０４ フレネルレンズ素子
５、１０５ 入射光
６、１０６ 入射面
７、１０７ 出射面
８、１０８ 映像光
９、１０９ 稜線部
１０、１１０ 迷光
１１、１１１ 不要光
１２ フレネルレンズ素子群が形成されていない側の面
２１ 金型
２２ ビーズ
２３ ＵＶ樹脂
２４ ＵＶ照射
２５ 原反
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリズム形状のフレネルレンズ素子群を有するフレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
背面投射型のプロジェクションテレビジョンには、観察側にフレネルレンズレンズ面を配置したフレネルレンズシートを含む透過型スクリーンが使用されている。図９は、従来のフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。従来のフレネルレンズシート１０１は、フレネルレンズ面１０２と非レンズ面１０３とからなるプリズム形状のフレネルレンズ素子１０４が、円環状に観察側のシート面（図９においては出射面１０７）に形成された構造をしている。
【０００３】
このフレネルレンズシート１０１に光源からの入射光１０５が入射すると、その入射光１０５は、フレネルレンズシート１０１の入射面１０６および出射面１０７を通過し、観察側に映像光１０８として出射される。このとき、フレネルレンズシート１０１の入射面１０６を通過した光の一部が出射面１０７で反射し、図８および図９に示すように、フレア光などの迷光１１０となることがある。こうした迷光１１０は、フレネルレンズ素子１０４の非レンズ面１０３または非レンズ面１０３とフレネルレンズ面１０２との間の稜線部１０９から観察側に出光し、特にスクリーンの上方から観察した場合においてはスクリーンの下側部分に虹状の不要光１１１が観察されることがある。この不要光１１１はレインボーと呼ばれ、フレネルレンズ角度の大きくなるフレネルレンズシート１０１の周辺部で特に強く発生する傾向がある。
【０００４】
こうした問題を解決するために、例えば、非レンズ面１０３に光拡散層（粗面）を形成したり（例えば特許文献１を参照）、その非レンズ面１０３に形成された粗面の粗さを規定したり（例えば特許文献２を参照）、シートの中心部以外の非レンズ面１０３を粗面化したり（例えば特許文献３を参照）、シートの入射面１０６側および出射面１０７側の一方または両方を一様に粗面化したり（例えば特許文献４を参照）して、上述した迷光１１０を拡散して不要光１１１の出射を低減し、レインボー等が目立たないようにする手段が提案されていた。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−１８７１３９号公報（第１図〜第３図）
【特許文献２】
特開平４−１２７１０１号公報（特許請求の範囲、第１図）
【特許文献３】
特開平８−３６１０３号公報（段落番号０００５〜０００６）
【特許文献４】
特開平５−１２７２５７号公報（段落番号０００７〜０００８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、背面投射型スクリーンには、観察者が違和感なく映像を観ることができるように、上述したレインボー等の不要光を目立たなくすることのほか、明るさが均一であること（以下、ブライトユニフォミティという。）、ホットバンド、モアレ、カラーコーン等が目立たないこと、映像が鮮明に見えること、等の様々な要請があり、それらがバランスよく調整された背面投射型スクリーンが要求されている。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１〜４のフレネルレンズシートにおいては、迷光を低減してレインボーが目立たないようにした点においては一定の効果を有するものの、ブライトユニフォミティ（明るさの均一性のこと。）の改善に対しては不十分であった。また、特許文献４のフレネルレンズシートにおいては、フレネルレンズ面や入射面も一様に粗面化しているので、映像の鮮明性が低下するおそれもあった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、観察者が違和感なく良質な映像を観ることができるように、レインボー、ホットバンド、モアレ、カラーコーン等が目立たず、ブライトユニフォミティを維持し、映像の鮮明性を低下させない、バランスのよいフレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のフレネルレンズシートは、フレネルレンズ面と非レンズ面とからなるフレネルレンズ素子群を一方のシート面に有するフレネルレンズシートであって、フレネルレンズ面、非レンズ面および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面の何れか１以上の面の表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなることに特徴を有する。
【００１０】
この発明によれば、当該シートを構成する何れか１以上の面の表面粗さを中心部から外周部に向かって徐々に粗くしたので、表面粗さが粗くなる外周面ほど効果的に迷光を拡散させることができる。その結果、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光およびモアレの発生を抑制することができる。また、中心部は外周部よりも表面粗さが小さいので、スクリーンの中心部の鮮明性を確保することができるという効果もある。
【００１１】
本発明のフレネルレンズシートにおいて、表面粗さの変化量（ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ）は、フレネルレンズシートの中心部からの距離をｘ（ｍｍ）としたとき、表面粗さ（Ｒａ（ｘ）μｍ）がどの位置においても０＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜１．０を満たすことが望ましい。
【００１２】
そうすることによって、観察者に違和感無く映像の鮮明性を変化させることができ、ブライトユニフォミティを維持できる。
【００１３】
本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートの中心部の表面粗さと外周部の表面粗さとの差（ΔＲａ）が、０．１μｍ以上、５．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、中心部と外周部の表面粗さの差を上記範囲としたので、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光およびモアレの発生を抑制することができ、スクリーン全体に及ぼすブライトユニフォミティを維持することができる範囲でスクリーンの中心部の鮮明性を確保することができる。
【００１５】
また、上記本発明のフレネルレンズシートの態様として、（１）表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から放射方向に遠ざかるにしたがって、連続的にまたは段階的に粗くなること、（２）表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から垂直方向に遠ざかるにしたがって、連続的にまたは段階的に粗くなること、（３）表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から水平方向に遠ざかるにしたがって、連続的にまたは段階的に粗くなること、の何れかであることが好ましい。
【００１６】
これらの態様によれば、例えば、（１）においてはレインボー、ホットバンド、カラーコーン、モアレを改善するのに特に好ましく、（２）においてはホットバンド、レインボー、カラーコーン、モアレを改善するのに特に好ましく、（３）においてはレインボー、カラーコーン、モアレを改善するのに特に好ましい。
【００１７】
また、本発明のフレネルレンズシートは、上記フレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面に、入射光を垂直方向に拡散させるレンズ形状が形成されているものに対しても好ましく適用できる。
【００１８】
さらに、本発明の背面投射型スクリーンは、上述した本発明の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有するように構成したことに特徴がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフレネルレンズシートおよび背面投射型スクリーンについて図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のフレネルレンズシートの一例を示す断面図であり、図２は、本発明のフレネルレンズシートの他の一例を示す斜視図である。
【００２０】
本発明のフレネルレンズシートは、図１および図２に示すように、フレネルレンズ面２と非レンズ面３とからなるフレネルレンズ素子４の群を一方のシート面に有するものである。本発明は、そうしたフレネルレンズ面２、非レンズ面３および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２の何れか１以上の面の表面粗さを、フレネルレンズシート１の中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くしたことに特徴がある。
【００２１】
なお、本発明においては、図２に示すように、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面に、入射光５を垂直方向に拡散させるレンズ形状が形成されているものに対しても好ましく適用できる。また、本発明において、中心部とは、フレネルレンズシートの中心点またはその中心点を含む一定領域で定義され、その中心点または一定領域での表面粗さと、外周部を含む各部との表面粗さとが対比される。ここでの一定領域とは、特に限定されず、全体のブライトユニフォミティを考慮して規定されるが、通常中心点から１００ｍｍ程度の距離を有するものも含まれる。また、本発明において、外周部とは、フレネルレンズシートの周辺（四辺）近傍の部分を指し、表面粗さが連続的にまたは段階的に変化している状態を維持した場合の外周側の部分である。
【００２２】
本発明において、表面粗さはフレネルレンズシート１の中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなっているが、連続的にとは、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、一定の表面粗さを有する領域がないような態様で直線的に（リニアにと同義。本願では曲線も含む概念で使用する。）変化している形態を示すものであり、段階的にとは、図６（Ｄ）（Ｅ）に示すように、一定の表面粗さを有する領域が個々に存在し、それらの領域の表面粗さが段階的に大きくなるような形態を示すものである。このとき、図６（Ｆ）に示すように、連続的または段階的に変化する形態が同一のシート面上で組み合わされていてもよい。また、フレネルレンズ面２と非レンズ面３が形成されているシート面を連続的とし、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２を段階的とすることもでき、また、その逆とすることもできる。ただし、フレネルレンズシートの中心部からの距離をｘ（ｍｍ）としたとき、位置ｘ（ｍｍ）におけるフレネルレンズ面、非レンズ面および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面の何れか１以上の面の表面粗さＲａ（ｘ）（μｍ）の変化量（ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ）が０＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜１．０であることが好ましい。その理由は、表面粗さを急激に増加させると映像の鮮明性の違いが観察者に不快感を与えるからである。
【００２３】
さらに、本発明においては、表面粗さの連続的または段階的な変化を、図３に示すように、中心部から放射方向に形成してもよいし、図４に示すように、中心部から垂直方向に形成してもよいし、図５に示すように、中心部から水平方向に形成してもよい。ここで、表面粗さの連続的または段階的な変化を放射方向に形成するとは、中心からの距離（半径）の等しい位置での表面粗さが同一または略同一であり、その半径が大きくなるにしたがって連続的または段階的に粗くなる形態である。また、表面粗さの連続的または段階的な変化を垂直方向（平面視で上下方向。以下同じ。）に形成するとは、水平方向（平面視で左右方向。以下同じ。）での表面粗さが同一または略同一であり、中心部から垂直方向に離れるにしたがって連続的または段階的に粗くなる形態である。また、表面粗さの連続的または段階的な変化を水平方向に形成するとは、垂直方向での表面粗さが同一または略同一であり、中心部から水平方向に離れるにしたがって連続的または段階的に粗くなる形態である。
【００２４】
本発明の好ましい態様としては、フレネルレンズシート１の中心部の表面粗さ（Ｒａ１）と外周部の表面粗さ（Ｒａ２）との差（ΔＲａ）が、０．１μｍ以上、５．０μｍ以下であることが好ましい。中心部と外周部の表面粗さの差が上記範囲の場合は、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光およびモアレの発生を抑制することができると共に、スクリーン全体に及ぼすブライトユニフォミティを維持することができる。さらにスクリーンの中心部の鮮明性を確保することもできる。
【００２５】
表面粗さの差が０．１μｍ未満では、中心部の映像の鮮明性を確保したままレインボー、カラーコーン等の不要光の発生を十分に抑制することができず、一方、表面粗さの差が５．０μｍを超えると、ブライトユニフォミティが低下したり画像の鮮明性が損なわれることがある。なお、表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠し、測定長を０．１ｍｍとしたときの中心線平均粗さ（Ｒａ）を中心部からの距離ｘ（ｍｍ）の等しい位置で十ヶ所測定しその平均値で評価した。この表面粗さの側定は、一般的な表面粗さ測定装置が用いられる。
【００２６】
表面粗さの連続的または段階的な変化を、図３に示すように放射方向に形成させた場合には、レインボー、ホットバンド、カラーコーン、モアレ等の問題を効果的に解決することができる。表面粗さの連続的または段階的な変化を、図４に示すように垂直方向に形成させた場合には、ホットバンド、レインボー、カラーコーン、モアレ等の問題を効果的に解決することができる。表面粗さの連続的または段階的な変化を、図５に示すように水平方向に形成させた場合には、レインボー、カラーコーン、モアレ等の問題を効果的に解決することができる。
【００２７】
こうした表面粗さの連続的または段階的な変化は、フレネルレンズシートのフレネルレンズ面２、非レンズ面３、およびフレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２の何れか１以上の面に形成することが好ましいが、特に、非レンズ面３と、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２とに形成することが好ましい。その理由は、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面１２で、迷光１０が反射する機会が多いからであり、また、非レンズ面３で、迷光１０を散乱させて観察者側に出射する不要光１１を低減させることができるからである。
【００２８】
従来のフレネルレンズシート１０１においては、図９に示すように、映像投写器からフレネルレンズシート１０１の入射面１０６に入射した入射光１０５の一部はフレネルレンズ面１０２で反射して迷光１１０となり、さらにその迷光１１０は入射面１０６で再び反射し、レンズ面１０２や非レンズ面１０３から出射して不要光１１１となる。これに対して、本発明のフレネルレンズシート１は、フレネルレンズ面１０２、入射面１０６、非レンズ面１０３の何れか１以上の面を中心部から外周部に向かって徐々に粗面化することにより、迷光１０を拡散し、不要光１１を低減して、レインボー、カラーコーン等の発生を極めて効果的に低減することができる。特に、本発明においては、連続的または段階的に徐々に粗面化しているので、中心部の映像ボケや映像の鮮明性を損なうことがなく、スクリーン全体のブライトユニフォミティを維持することができるという効果がある。
【００２９】
次に、フレネルレンズシートの各面の表面粗さを調整する手段について説明する。フレネルレンズシートの各面は、▲１▼成形時にフレネルレンズシートの表面をマット加工したり、▲２▼フレネルレンズ成形用の金型の表面をマット加工したりし、▲３▼フレネルレンズが成形される原反の表面をマット加工したり、▲４▼フレネルレンズが成形される原反成形用の金型をマット加工したりして、所望の表面粗さに調整することができる。
【００３０】
▲１▼の成形時にフレネルレンズシートの表面をマット加工する例としては、図７に示すように、例えば、フレネルレンズシートを成形する際に金型２１の表面にビーズ２２等を散布し（図７（ａ）（ｂ）を参照）、ビーズ２２等を散布した金型２１にＵＶ樹脂２３を流し（図７（ｃ）を参照）、そのＵＶ樹脂２３上に原反２５を載せた後にＵＶ照射２４してＵＶ樹脂２３を硬化させ（図７（ｄ）を参照）、硬化処理後のフレネルレンズシート１を金型２１から離型することにより（図７（ｅ）を参照）、本発明に係るフレネルレンズシートの表面をマット加工することができる。なお、ビーズ等の添加物質としては、ガラスビーズ、スチレンビーズ等を挙げることができる。
【００３１】
▲１▼の方法により形成されたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ面２、非レンズ面３において連続的に濃度勾配を持たせることができるので、それらの面の表面粗さを連続的に変化させることができる。なお、この方法において、中心部の表面粗さと外周部の表面粗さの差を上述の範囲内にするためには、ビーズの粒径および散布量をコントロールすることにより実現することができ、具体例としては、ビーズの散布量を各部位で変化させることにより表面粗さを徐々に変化させることができる。具体的には、ビーズを散布するためのスプレーの開閉数を散布部位によって可変させることにより容易に行うことができる。
【００３２】
この▲１▼の方法は、表面粗さの連続的な変化が、中心部から放射方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から水平方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から垂直方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合の何れに対しても容易に適用することができる。
【００３３】
▲２▼のフレネルレンズ成形用の金型の表面をマット加工する例としては、（ｉ）フレネルレンズ素子の形状を切削加工した後の金型の加工面にブラスト加工を施す手段、（ｉｉ）金型を製造する際の電解鋳造条件を調整する手段等を挙げることができる。この手段により、フレネルレンズシートの中心部を形成する金型表面から外周部を形成する金型表面に向かって、成形金型の加工面の表面粗さを連続的または段階的に変化させることができる。その結果、こうした金型で成形されるフレネルレンズシートの表面には、その金型の表面粗さが転写されるので、フレネルレンズシートの中心部から外周部に向かって表面粗さを連続的または段階的に変化させることができる。
【００３４】
金型の表面粗さを連続的または段階的に変化させるための具体的なブラスト加工手段としては、フレネル金型の外周部からブラスト処理を開始し中心部に向かうにしたがって噴射ノズルの圧力を弱める手段等を挙げることができる。なお、ブラスト加工に使用される粒子（ショット）は、ガラスビーズ等、金属に対するものとして一般的に適用されているものが好ましく用いられる。
【００３５】
また、電解鋳造条件を調整して金型表面の粗さを連続的または段階的に変化させるための手段としては、無光沢メッキ時に金型外周部より中心に向かってメッキ液が対流するように遮蔽板を設ける。こうした手段により、中心部よりも外周部の方に多くメッキされるので、金型表面に形成される微細な結晶粒が外周に行くにしたがって大きく粗くなって無光沢メッキとなり、連続的に表面粗さを変化させることができる。なお、電解鋳造により形成する方法は、表面粗さを連続的に変化させる場合に好ましく適用される。
【００３６】
▲２▼の方法により形成されたフレネルレンズシートは、金型により成形されるフレネルレンズ素子側の面、すなわちフレネルレンズ面２と非レンズ面３に所望の表面粗さを付与する場合に好ましく適用できる。なお、この方法において、中心部の表面粗さと外周部の表面粗さの差を上述の範囲内にするためには、ブラスト加工の場合においては、噴射ノズルの圧力をコントロールすることにより実現することができ、具体的には噴射ノズルの圧力を１〜５ｋｇｆ／ｃｍ２とすることが好ましい。一方、電解鋳造条件により行う場合においては、メッキ液の対流条件を変化させたり、電極間に適当な遮蔽板を設けたりすることで調整することができる。
【００３７】
また、フレネルレンズ素子が形成されていない面についても、金型成形手段により、平面（図１を参照。）または、入射光を垂直方向に拡散させるレンズ形状（図２を参照。）が形成されるので、表面粗さを上記同様にコントロールすることができる。その結果、フレネルレンズ面２、非レンズ面３、フレネルレンズ素子群が形成されていない側の面１２の全てにおいて連続的または段階的に表面粗さを変化させることができる。
【００３８】
この▲２▼の方法は、表面粗さの連続的または段階的な変化が、中心部から放射方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から水平方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合、中心部から垂直方向に遠ざかるにしたがって粗くなるように形成する場合の何れに対しても容易に適用することができる。なお、この▲２▼の方法は金型表面の形状をシート面に転写する方法なので、大量生産する場合に特に好ましく適用される。
【００３９】
▲３▼の方法では、ＵＶ樹脂を用いて原反にフレネルレンズを成形する場合、その原反のフレネル成形面側とは反対側の面（すなわち、フレネルレンズ素子群が形成されない側の面）をマット処理することによって上記と同様な効果が得られる。マット処理の方法としては▲１▼と同等な方法が好ましい。
【００４０】
▲４▼の方法では、フレネルレンズが成形される原反を成形する金型に、▲２▼の方法同様のマット処理表面を形成することができ、その結果、原反にもマット処理表面を転写形成することができる。この方法は、原反を大量生産する際において好ましい。
【００４１】
なお、▲３▼と▲４▼の場合において、マット処理面としては、原反のフレネル成形面側、または、原反のフレネル成形面側とは反対側の面（すなわち、フレネルレンズ素子群が形成されない側の面）のいずれであってもよいが、原反のフレネル成形面側とは反対側の面であることが製造上有利である。
【００４２】
本発明の背面投射型スクリーンは、上述したフレネルレンズシートを有し、さらに、視野角を拡大させるためのレンチキュラーレンズシートやスクリーンを保護したり、意匠性のある前面シート等の各種のシートと複合させて構成される。レンチキュラーレンズシートの構造・種類や前面シートの構造・種類等は特に限定されず、従来使用されている各種のものと複合させることができる。その結果、レインボー、ホットバンド、モアレ、カラーコーン等が目立たず、ブライトユニフォミティを維持し、映像の鮮明性を低下させることのない背面投射型スクリーンを提供でき、観察者が違和感なく広い角度から映像を観ることができるバランスのよい背面投射型スクリーンを提供することができる。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例と比較例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、表面粗さの測定にはＫＥＹＥＮＣＥ社製ＶＫ−８５１０を使用した。また、そのとき深さ方向の分解能は０．０１μｍを採用した。
【００４４】
（実施例１）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に遮蔽板を用いて無光沢Ｎｉメッキを施した。金型のレンズ面２と非レンズ面３に無数の柱状のＮｉメッキ粒が形成され、その粗さは、金型の外周に近づくにつれて大きくなった。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、レンズ面と非レンズ面の表面粗さが中心部（表面粗さＲａ：約０．０５μｍ）から外周部（表面粗さＲａ：約０．４５μｍ）の方向に放射状に遠ざかるにしたがって粗くなっており、フレネルレンズシートの中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は０．４μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、０．０００１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．００２であった。
【００４５】
（実施例２）
フレネルレンズシートが成形される原反を押し出し成形した。その際、入射側に対応する金型ロールにはミラーロールを採用し表面に銅メッキを施した後、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、外周よりガラスビーズを２ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力にてロールに噴射し、中心部に向かうにしたがって噴出圧力を徐々に下げ中心部では０．５ｋｇｆ／ｃｍ２とした。中心部から外周部に向かう際には徐々に噴出圧力を上げ外周部では２ｋｇｆ／ｃｍ２とした。この金型にて成形された原反のマット処理面とは反対側にフレネルレンズをＵＶ樹脂にて成形した。断裁する際にマット処理の変化方向をフレネルレンズの高さ方向とした。得られたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面が中心部から垂直方向に遠ざかるに従って連続的に表面粗さが変化する態様のシートであって、幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、表面粗さは中心部にて０．４μｍ、垂直方向の外周部にて３．２μｍであり、ΔＲａは２．８μｍであった。また、垂直方向の各部における表面粗さの変化量は、０．１２＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．７０であった。
【００４６】
（実施例３）
フレネルレンズシートが成形される原反を押し出し成形した。その際、入射側に対応する金型ロールにはミラーロールを採用し表面に銅メッキを施した後、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、外周よりガラスビーズを２ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力にてロールに噴射し、中心部に向かうにしたがって噴出圧力を徐々に下げ中心部では０．５ｋｇｆ／ｃｍ２とした。中心部から外周部に向かう際には徐々に噴出圧力を上げ外周部では２ｋｇｆ／ｃｍ２とした。この金型にて成形された原反のマット処理面とは反対側にフレネルレンズをＵＶ樹脂にて成形した。断裁する際にマット処理の変化方向をフレネルレンズの幅方向とした。得られたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面が中心部から水平方向に遠ざかるに従って連続的に表面粗さが変化する態様のシートであって、幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、表面粗さは中心部にて０．４μｍ、水平方向の外周部にて２．６μｍであり、ΔＲａは２．２μｍであった。また、水平方向の各部における表面粗さの変化量は、０．１２＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．７０であった。
【００４７】
（実施例４）
フレネルレンズシートが成形される原反を押し出し成形した。その際、入射側に対応する金型ロールには垂直拡散性を有するレンズをピッチ０．１ｍｍで形成し表面に銅メッキを施した後、、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、外周よりガラスビーズを２ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力にてロールに噴射し、中心部に向かうにしたがって噴出圧力を徐々に下げ中心部では０．５ｋｇｆ／ｃｍ２とした。中心部から外周部に向かう際には徐々に噴出圧力を上げ外周部では２ｋｇｆ／ｃｍ２とした。この金型にて成形された原反のレンズ成形面とは反対側にフレネルレンズをＵＶ樹脂にて成形した。得られたフレネルレンズシートは、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面が中心部から垂直方向に遠ざかるに従って連続的に表面粗さが変化する態様のシートであって、幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、表面粗さは中心部にて０．３μｍ、外周部にて３μｍでありΔＲａは２．７μｍであった。また、垂直方向の各部における表面粗さの変化量は、０．０１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜０．９０であった。
【００４８】
（比較例１）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に、光沢Ｎｉメッキを施した。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは幅１０８４ｍｍ、高さ８２１ｍｍであり、レンズ面と非レンズ面が一様に平滑な表面（表面粗さＲａ：約０．１μｍ）となっており、中心部から外周方向に放射状に遠ざかっても表面粗さにあまり変化がなく、中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は０．０５μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ≒０であった。
【００４９】
（比較例２）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に銅メッキを施した後、ブラスト処理を施した。ブラスト処理は、ガラスビーズを４ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力の条件で行った。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは、レンズ面と非レンズ面が一様に粗い表面（表面粗さＲａ：約３μｍ）となっていたが、中心部から外周方向に放射状に遠ざかっても表面粗さにあまり変化がなく、中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は０．０５μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ≒０であった。
【００５０】
（比較例３）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に一様にブラスト処理を施した。ブラスト処理は、真鍮板の中心から直径１０ｃｍの範囲を遮蔽し、ガラスビーズを４ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力の条件で行った。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは、遮蔽された領域のレンズ面と非レンズ面の表面（表面粗さＲａ：約０．０５μｍ）は平滑であったが、遮蔽されていない部分の表面（表面粗さＲａ：約４．０５μｍ）は粗くなっていた。そして、フレネルレンズシートの中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は４．０μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、０．０１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜３．３であった。
【００５１】
（比較例４）
金型用真鍮板にピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を切削した後、その表面に一様にブラスト処理を施した。ブラスト処理は、ガラスビーズを４ｋｇｆ／ｃｍ２の噴射圧力）の条件で外周部よりブラスト加工を開始し徐々に噴射圧力を弱めていった。中心部に於いて噴射圧力を０．１ｋｇｆ／ｃｍ２とした。このようにして得られた金型を用いてＵＶ樹脂を塗布してフレネルレンズシートを成形した。得られたフレネルレンズシートは、中心部のレンズ面と非レンズ面の表面（表面粗さＲａ：約０．１０μｍ）は平滑であったが、外周部分の表面（表面粗さＲａ：約５．３５μｍ）は粗くなっていた。そして、フレネルレンズシートの中心部と外周部の表面粗さＲａの差（ΔＲａ）を測定したところ、その差は５．２５μｍであった。また、各部における表面粗さの変化量は、０．０１＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜２．０であった。
【００５２】
（評価結果）
実施例１〜４と比較例１〜４のフレネルレンズシートをピッチ０．５２ｍｍのレンチキュラーレンズと合わせて背面投射型スクリーンとし、背面投射型表示装置にセットして比較したところ、実施例１〜４のフレネルレンズシートを用いた背面投射型スクリーンは、レインボー、モアレ、ホットバンドが低減し映像のブライトユニフォミティーも改善されていた。
【００５３】
【表１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフレネルレンズシートおよびそのフレネルレンズシートを備えた背面投射型スクリーンによれば、シートを構成する何れか１以上の面の表面粗さを中心部から外周部に向かって徐々に粗くしたので、表面粗さが粗くなる外周部ほど効果的に迷光を拡散させることができる。その結果、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光の発生を抑制することができる。また、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の間や、フレネルレンズとフレネルレンズ群の背面に形成された垂直方向に拡散性能を有するレンズとで生じるモアレの低減もできる。さらには、中心部は外周部よりも表面粗さが小さいので、スクリーンの中心部の鮮明性を確保することができるという効果もある。
【００５５】
また、中心部と外周部の表面粗さの差を上記範囲としたので、主に外周部に表れるレインボー、カラーコーン等の不要光の発生を抑制することができ、スクリーンのブライトユニフォミティを維持することができる範囲内でスクリーンの中心部の鮮明性を確保することができる。また、表面粗さの変化の方向を特定することにより、不要光に基づく種々の現象を効果的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のフレネルレンズシートの他の一例を示す斜視図である。
【図３】表面粗さを放射状に変化させた態様を示すフレネルレンズシートの平面図である。
【図４】表面粗さを垂直方向に変化させた態様を示すフレネルレンズシートの平面図である。
【図５】表面粗さを水平方向に変化させた態様を示すフレネルレンズシートの平面図である。
【図６】表面粗さが中心部から外周部に向かって変化する態様の説明図である。
【図７】表面粗さを調整する手段の一例を示す工程図である。
【図８】フレネルレンズシート内の迷光の光路図の一例である。
【図９】従来のフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０１ フレネルレンズシート
２、１０２ フレネルレンズ面
３、１０３ 非レンズ面
４、１０４ フレネルレンズ素子
５、１０５ 入射光
６、１０６ 入射面
７、１０７ 出射面
８、１０８ 映像光
９、１０９ 稜線部
１０、１１０ 迷光
１１、１１１ 不要光
１２ フレネルレンズ素子群が形成されていない側の面
２１ 金型
２２ ビーズ
２３ ＵＶ樹脂
２４ ＵＶ照射
２５ 原反
Claims (8)
- フレネルレンズ面と非レンズ面とからなるフレネルレンズ素子群を一方のシート面に有するフレネルレンズシートであって、フレネルレンズ面、非レンズ面および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面の何れか１以上の面の表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなることを特徴とするフレネルレンズシート。
- フレネルレンズシートの中心部からの距離をｘ（ｍｍ）としたとき、位置ｘ（ｍｍ）におけるフレネルレンズ面、非レンズ面および、フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面の何れか１以上の面の表面粗さＲａ（ｘ）（μｍ）の変化量（ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ）が、０＜ｄＲａ（ｘ）／ｄｘ＜１．０であることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズシート。
- フレネルレンズシートの中心部の表面粗さと外周部の表面粗さとの差（ΔＲａ）が、０．１μｍ以上、５．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレネルレンズシート。
- 前記表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から放射方向に遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- 前記表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から垂直方向に遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- 前記表面粗さが、フレネルレンズシートの中心部から水平方向に遠ざかるにしたがって連続的にまたは段階的に粗くなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- フレネルレンズ素子群が形成されていない側のシート面に、入射光を垂直方向に拡散させるレンズ形状が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載の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有することを特徴とする背面投射型スクリーン。
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