JP2008250158A - Fresnel lens sheet, transmission screen and projection type image display apparatus - Google Patents

Fresnel lens sheet, transmission screen and projection type image display apparatus Download PDF

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JP2008250158A JP2007093785A JP2007093785A JP2008250158A JP 2008250158 A JP2008250158 A JP 2008250158A JP 2007093785 A JP2007093785 A JP 2007093785A JP 2007093785 A JP2007093785 A JP 2007093785A JP 2008250158 A JP2008250158 A JP 2008250158A
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進 高橋
Akihito Kagotani
彰人 籠谷
Masahiro Ehashi
正浩 江橋
Takayuki Fujiwara
隆之 藤原
Kiyoko Matsuno
聖子 松野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Fresnel lens sheet capable of suppressing noise light, a transmission screen using the Fresnel lens sheet and a projection type image display apparatus using the transmission screen. <P>SOLUTION: A Fresnel lens part 201B of a Fresnel lens sheet 201 for a transmission screen is configured by arraying many unit lenses 203 having triangular cross-sectional shapes at a fixed pitch and each unit lens 203 is formed as a shape whose cross-sectional shape indicates a frustum triangle by cutting off its vertical angle portion, so that a tip part 203c capable of reducing the vignetting quantity of light which is generated by shielding incident light L11 on a total reflection surface 203a out of incident light L11 obliquely projected to the Fresnel lens part 201B by the vertical angle portion of an adjacent unit lens 203 is formed on the vertical angle portion of each unit lens 203. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばリアプロジェクションテレビなどの投射型映像表示装置などに用いられるフレネルレンズシート及びこれを用いた透過型スクリーン並びに投射型映像表示装置に関するものである。   The present invention relates to a Fresnel lens sheet used in a projection type video display device such as a rear projection television, for example, a transmission type screen using the same, and a projection type video display device.

従来、透過型スクリーンを備えた投射型ディスプレイ装置(投射型映像表示装置)として、例えばリアプロジェクションテレビが知られている。
この種のリアプロジェクションテレビは、光源としてのプロジェクタから投射される映像光を、反射鏡によって反射させて略長方形平板状をなす透過型スクリーンの背面に入射させることにより、このスクリーンの前面側に位置する観察者が、スクリーンを透過して出射する映像光を観察することができるように構成されている(例えば特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a rear projection television is known as a projection display device (projection image display device) provided with a transmissive screen.
This type of rear-projection television is positioned on the front side of the screen by causing the image light projected from the projector as a light source to be reflected by a reflecting mirror and incident on the back side of a transmission screen having a substantially rectangular flat plate shape. The observer who observes can observe the image light which permeate | transmits and radiate | emits a screen (for example, refer patent document 1).

透過型スクリーンは、例えば入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、このフレネルレンズシートからの出射光を透過型スクリーンの左右方向(水平方向)に拡散させるレンチキュラーレンズシートのような微小レンズ部を有する拡散レンズシート(レンチキュラーレンズシートなど)と、この拡散レンズシートからの出射光を透過型スクリーンの上下方向(垂直方向)に拡散させる拡散板などからなる基材を備えている。
また、プロジェクションテレビを薄型化するために、フレネルレンズシートの光軸(P1:図1参照)とフレネルレンズシートの画面上の中心(P2:図1参照)を外し、斜め方向からフレネルレンズシートに投射した光を略平行に射出させることによって、テレビの薄型化を図ることが試みられている。
The transmissive screen is, for example, a Fresnel lens sheet having a Fresnel lens portion that adjusts the direction of incident light to be emitted, and lenticular that diffuses the emitted light from the Fresnel lens sheet in the horizontal direction (horizontal direction) of the transmissive screen. A base material comprising a diffusion lens sheet (such as a lenticular lens sheet) having a minute lens portion such as a lens sheet, and a diffusion plate that diffuses light emitted from the diffusion lens sheet in the vertical direction (vertical direction) of the transmission screen It has.
Further, in order to reduce the thickness of the projection television, the optical axis of the Fresnel lens sheet (P1: see FIG. 1) and the center of the Fresnel lens sheet on the screen (P2: see FIG. 1) are removed, and the Fresnel lens sheet is inclined from the oblique direction. Attempts have been made to reduce the thickness of televisions by emitting the projected light substantially in parallel.

しかしながら、フレネルレンズシート20の入射面での反射による光の反射ロスを完全にはなくすことができない。また、反射ロスを減らそうとすると、複雑な構造になりコストアップの原因となっていた。
特開2006−018072号公報 特開昭61−269135号公報
However, the light reflection loss due to reflection on the incident surface of the Fresnel lens sheet 20 cannot be completely eliminated. In addition, if it is attempted to reduce the reflection loss, the structure becomes complicated and causes an increase in cost.
JP 2006-018072 A JP-A 61-269135

これに対して最近では、投射光が急角度で入射される透過型スクリーンとしては、比較的光量損失が少ない全反射を用いたフレネルレンズシートが知られている。
例えば、特許文献2には、透過型スクリーンであって、一定のピッチで同心円状に配置された断面形状が三角形の複数の単位プリズムからなる全反射型のフレネルレンズシートを用いた構造のものが開示されている。
全反射型フレネルレンズシートの単位プリズムのように頂角が尖った形状の金型加工において、金型切削用のバイトの先の欠けが生じるなどの問題を回避するため、図5に示すように金型切削用のバイトの刃先を直線的に落とすことによって丸め処理を行うことが一般的であった。
On the other hand, recently, Fresnel lens sheets using total reflection with relatively little light loss are known as transmissive screens on which projected light is incident at a steep angle.
For example, Patent Document 2 discloses a transmissive screen having a structure using a total reflection type Fresnel lens sheet composed of a plurality of unit prisms having a triangular cross section arranged concentrically at a constant pitch. It is disclosed.
As shown in FIG. 5, in order to avoid problems such as chipping of a cutting tool for die cutting in die processing with a sharp apex angle like a unit prism of a total reflection type Fresnel lens sheet, In general, rounding is performed by dropping the cutting edge of a cutting tool for die cutting linearly.

しかしながら、従来の射出面にフレネルレンズ部をもつ屈折型のフレネルレンズに対し、入射面にフレネルレンズ部をもつ全反射フレネルレンズでは、丸められたプリズム頂角によって屈折、反射、散乱などが生じた光によってノイズ光が強く生じるなどの問題があった。特に、斜め方向から投射される投射光学系によって、斜め投射の方向(一般的には上下方向が多い)に、ハッキリとした2重像やゴースト像が生じる。これらは、ノイズ光による画像のコントラスト低下のみならず、細かな文字のにじみ、2重の輪郭などの悪影響を生じさせ画質を著しく劣化させる。また、切削加工時に生じる同心円状のムラ、スジなどが目視される大きな原因であった。   However, in contrast to the conventional refractive Fresnel lens with a Fresnel lens part on the exit surface, the total reflection Fresnel lens with the Fresnel lens part on the entrance surface causes refraction, reflection, scattering, etc. due to the rounded prism apex angle. There was a problem that noise light was strongly generated by light. In particular, by a projection optical system projected from an oblique direction, a clear double image or ghost image is generated in the direction of oblique projection (generally, there are many vertical directions). These not only lower the contrast of the image due to noise light, but also cause adverse effects such as fine character blurring and double outlines, and thereby significantly deteriorate the image quality. In addition, concentric unevenness, streaks and the like generated during cutting were a major cause of visual observation.

本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたのもで、製造コストを抑え、生産の安定性があるフレネルレンズ及びこれを用いたスクリーンの製造が可能でありながら、ノイズ光を押さえることが可能なフレネルレンズシート及びこれを用いた透過型スクリーン並びに透過型スクリーンを用いた投射型映像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, so that it is possible to manufacture a Fresnel lens and a screen using the same, which can suppress the manufacturing cost and can be produced stably, and can emit noise light. It is an object of the present invention to provide a Fresnel lens sheet that can be pressed, a transmissive screen using the same, and a projection display device using the transmissive screen.

上記目的を達成するために請求項1記載の発明は、透明な基材と、前記基材の一方の面に断面形状が三角形を呈する複数の単位レンズを一定のピッチで同心状に多数配列してなり、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部を備えるフレネルレンズシートであって、前記単位レンズの三角形の頂角を形成する相対向する一方の面を光入射面とし、他方の面を前記光入射面から入射した光線を全反射させる全反射面とし、前記各単位レンズの前記頂角部分が切除してあり、前記フレネルレンズ部に対して斜め方向から投射される入射光線のうち前記全反射面への入射光線が隣接する単位レンズの前記頂角部分で遮られる光のケラレ量を低減する先端部を前記頂角部分に設けたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a transparent base material, and a plurality of unit lenses having a triangular cross-sectional shape on one surface of the base material arranged in a concentric manner at a constant pitch. A Fresnel lens sheet comprising a Fresnel lens portion that adjusts the direction of incident light to be emitted light, wherein one opposing surface forming the apex angle of the triangle of the unit lens is a light incident surface, and the other Is a total reflection surface that totally reflects light incident from the light incident surface, and the apex angle portion of each unit lens is cut off, and the incident light is projected from an oblique direction to the Fresnel lens portion. The tip portion is provided at the apex portion for reducing the amount of light vignetting that is blocked by the apex portion of the adjacent unit lens.

請求項2の発明は、請求項1記載のフレネルレンズシートにおいて、前記先端部は、該先端部への前記入射光線の指向性が小さくなるように丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1また2記載のフレネルレンズシートにおいて、前記各単位レンズの前記先端部は、前記単位レンズが配列される方向に沿った一定の幅を有し、前記幅は、0.01μm以上乃至2μm以下であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the Fresnel lens sheet according to the first aspect, the tip portion is formed in a rounded shape so as to reduce the directivity of the incident light beam to the tip portion. Features.
According to a third aspect of the present invention, in the Fresnel lens sheet according to the first or second aspect, the tip portion of each unit lens has a certain width along a direction in which the unit lenses are arranged, and the width is , 0.01 μm to 2 μm.

請求項4の発明は、請求項1また2記載のフレネルレンズシートにおいて、前記基材は前記一方の面と反対の面に光出射面を有し、前記先端部は前記光出射面に平行する頂面を含んで構成され、前記頂面は、前記先端部を構成する面の面積の50%以下であることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1または2記載のフレネルレンズシートにおいて、前記基材は前記一方の面と反対の面に光出射面を有し、前記先端部は前記光出射面に平行する頂面を含んで構成され、前記頂面の幅をT、前記単位レンズのピッチをPとした時、前記頂面の幅TがP×0.005≦T≦P×0.04の範囲にあることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the Fresnel lens sheet according to the first or second aspect, the base member has a light emitting surface on a surface opposite to the one surface, and the tip portion is parallel to the light emitting surface. It is comprised including a top surface, The said top surface is 50% or less of the area of the surface which comprises the said front-end | tip part, It is characterized by the above-mentioned.
According to a fifth aspect of the present invention, in the Fresnel lens sheet according to the first or second aspect, the base member has a light emitting surface on a surface opposite to the one surface, and the tip portion is parallel to the light emitting surface. The top surface width T is in the range of P × 0.005 ≦ T ≦ P × 0.04, where T is the width of the top surface and P is the pitch of the unit lenses. It is characterized by being.

請求項6の発明は、請求項1記載のフレネルレンズシートにおいて、互いに隣接する前記単位レンズの間に位置する谷部は円弧状もしくは多角形状に形成されていることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1または6記載のフレネルレンズシートにおいて、前記基材は前記一方の面と反対の面に光出射面を有し、前記先端部は前記光出射面に平行する頂面を含んで構成され、前記頂面の幅をT、前記円弧状もしくは多角形状に形成された谷部の幅をBとした時、T<Bを満たすことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項4,5または7の何れか1項に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記頂面は、前記光入射面と直角な直線面であることを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the Fresnel lens sheet according to the first aspect, wherein the troughs located between the unit lenses adjacent to each other are formed in an arc shape or a polygonal shape.
According to a seventh aspect of the present invention, in the Fresnel lens sheet according to the first or sixth aspect, the base member has a light emitting surface on a surface opposite to the one surface, and the tip portion is parallel to the light emitting surface. It is configured to include a top surface, and when T is the width of the top surface and B is the width of the valley formed in the arc shape or polygonal shape, T <B is satisfied.
The invention according to claim 8 is the Fresnel lens sheet according to any one of claims 4, 5 or 7, wherein the top surface is a straight surface perpendicular to the light incident surface.

請求項9の発明は、請求項1記載のフレネルレンズシートにおいて、前記フレネルレンズ部に対して斜め方向から投射される光線の入射角度をθとし、前記入射角度θで光線が入射する前記フレネルレンズ部の箇所における前記単位レンズの高さをH、前記単位レンズのピッチをPとしたとき、P÷tan(θ)<Hの関係を満たすことを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1記載のフレネルレンズシートにおいて、前記フレネルレンズ部のヘイズ値が10%以上であることを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項1記載のフレネルレンズシートにおいて、前記フレネルレンズ部と前記基材を含む全体の厚みが2mm以上乃至20mm以下であることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein the incident angle of the light beam projected from an oblique direction to the Fresnel lens portion is θ, and the light beam is incident at the incident angle θ. When the height of the unit lens at the portion is H and the pitch of the unit lens is P, the relationship of P ÷ tan (θ) <H is satisfied.
The invention according to claim 10 is the Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein the Fresnel lens portion has a haze value of 10% or more.
The invention according to claim 11 is the Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein the total thickness including the Fresnel lens portion and the base material is 2 mm to 20 mm.

請求項12の発明は、透過型スクリーンであって、請求項1〜11の何れか1項記載のフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートからの出射光を拡散させる拡散レンズシートとを備えることを特徴とする。
請求項13の発明は、請求項12記載の透過型スクリーンにおいて、前記拡散レンズシートは、透明な基材と、前記基材の前記フレネルレンズシートと対向する面に形成された微小レンズもしくは微小プリズムとを有することを特徴とする。
The invention of claim 12 is a transmissive screen, comprising the Fresnel lens sheet according to any one of claims 1 to 11 and a diffusion lens sheet that diffuses light emitted from the Fresnel lens sheet. Features.
A transmissive screen according to a thirteenth aspect of the present invention is the transmission screen according to the twelfth aspect, wherein the diffusing lens sheet includes a transparent base material and a microlens or a microprism formed on a surface of the base material facing the Fresnel lens sheet. It is characterized by having.

請求項14の発明は、投射型映像表示装置であって、請求項12または13に記載の透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンを構成する前記フレネルレンズシートの単位レンズ側に配置され、前記フレネルレンズシートに対して斜め下方向もしくは斜め上方向から映像光を投射する投影光学系とを備えることを特徴とする。
請求項15の発明は、請求項14記載の投射型映像表示装置において、前記投影光学系はプロジェクタであることを特徴とする。
The invention of claim 14 is a projection-type image display device, which is disposed on a unit lens side of the transmissive screen according to claim 12 or 13 and the Fresnel lens sheet constituting the transmissive screen, and the Fresnel And a projection optical system that projects image light obliquely downward or obliquely upward with respect to the lens sheet.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the projection display apparatus according to the fourteenth aspect, the projection optical system is a projector.

本発明のフレネルレンズシート及びこれを用いた透過型スクリーン並びに投射型映像表示装置においては、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部が光線の入射面側に設けられ、少なくとも光線が入射する光入射面と、この光入射面で入射した光線を全反射させる全反射面を持つ全反射型のフレネルレンズシートの場合、単位レンズの頂角に対応する先端部近傍にしか入射光線が入射しない場合が多く、単位レンズの先端部が同じ丸みを帯びた形状であっても従来の射出面側に屈折を利用したフレネルレンズ部をもつフレネルレンズシートより、先端部の丸め加工による影響が大きく出てしまう。このため、本発明では、各単位レンズの頂角部分を切除し、フレネルレンズ部に対して斜め方向から投射される入射光線のうち全反射面への入射光線が隣接する単位レンズの頂角部分で遮られる光のケラレ量を低減する先端部を頂角部分に設け、そして、各単位レンズの先端部は、単位レンズが配列される方向に沿った一定の幅を有し、この幅を0.01μm以上乃至2μm以下とすることによって、ノイズ光成分を減らすとともに、ノイズ光を適度に発散させることによって二重像やゴースト像を低減することが可能になる。単位レンズ先端部の幅が0.01μmより小さいと、切削時のバイトの欠けが頻繁に生じるとともに、輸送時に単位レンズの先端部に欠けなどが生じ品質を劣化することが実際の実験によって確認された。また、単位レンズ先端部の幅が2μmを越えると、ノイズ光の量が増えることが確認された。   In the Fresnel lens sheet of the present invention, a transmissive screen using the same, and a projection-type image display device, a Fresnel lens portion that adjusts the direction of incident light to be emitted light is provided on the incident surface side of the light beam, and at least the light beam In the case of a total reflection type Fresnel lens sheet having an incident light incident surface and a total reflection surface that totally reflects the light incident on the light incident surface, the incident light is only near the tip corresponding to the apex angle of the unit lens. In many cases, it is not incident, and even if the tip of the unit lens has the same rounded shape, the effect of rounding the tip is more than that of the conventional Fresnel lens sheet that has a Fresnel lens that uses refraction on the exit surface side. It will come out greatly. For this reason, in the present invention, the apex angle portion of each unit lens is excised, and the apex angle portion of the unit lens adjacent to the total reflection surface among the incident light rays projected from the oblique direction to the Fresnel lens portion. The apex portion that reduces the amount of light vignetting blocked at the apex angle portion is provided, and the end portion of each unit lens has a certain width along the direction in which the unit lenses are arranged, and this width is reduced to 0. By setting the thickness to 0.01 μm or more to 2 μm or less, it is possible to reduce the noise light component and reduce the double image and the ghost image by appropriately diverging the noise light. It has been confirmed by actual experiments that if the width of the tip of the unit lens is smaller than 0.01 μm, chipping of the cutting tool frequently occurs during cutting, and the tip of the unit lens cracks during transportation to deteriorate the quality. It was. It was also confirmed that the amount of noise light increased when the width of the unit lens tip exceeded 2 μm.

また、本発明においては、単位レンズの先端部が、基材の光出射面に平行する頂面を含んで構成され、そして、この頂面は、単位レンズの先端部を構成する面の面積の50%以下であることで、ノイズ光が射出面から出てくる量を減らすことができる。これは、基材の光射出面と頂面の入射面が平行であると、そこでの多重反射成分が強調される傾向にあるが、上記頂面が単位レンズの先端部を構成する面の面積の50%以下であれば、多重反射成分の影響が低減することがわかった。さらに、30%以下であれば、スクリーンとして使用した場合、ノイズの影響を殆ど認識されないレベルまで減らせることがわかった。
また、本発明においては、単位面積当りの単位レンズ先端部の頂面の幅は、フレネルレンズ部の単位レンズピッチによって変化する。単位レンズピッチが大きければ入射面の単位面積当りの単位レンズ先端部の頂面の幅は減ることになり、単位レンズ先端部の丸め加工量を大きくしても、ノイズの発生を抑えることができる。逆に、モアレの低減などを目的として単位レンズピッチを細かくした場合、単位レンズ先端部の丸め加工量が少ないことが望まれる。
In the present invention, the tip of the unit lens is configured to include a top surface parallel to the light exit surface of the substrate, and the top surface has an area of the surface constituting the tip of the unit lens. By being 50% or less, the amount of noise light coming out from the exit surface can be reduced. This is because if the light exit surface of the substrate and the incident surface of the top surface are parallel, the multiple reflection component tends to be emphasized there, but the area of the surface where the top surface constitutes the tip of the unit lens. It was found that the influence of the multiple reflection component is reduced when the ratio is 50% or less. Furthermore, it has been found that if it is 30% or less, the effect of noise can be reduced to a level where it is hardly recognized when used as a screen.
In the present invention, the width of the top surface of the front end portion of the unit lens per unit area varies depending on the unit lens pitch of the Fresnel lens portion. If the unit lens pitch is large, the width of the top surface of the unit lens tip per unit area of the entrance surface will be reduced, and noise generation can be suppressed even if the rounding amount of the unit lens tip is increased. . Conversely, when the unit lens pitch is made fine for the purpose of reducing moire or the like, it is desirable that the rounding amount of the unit lens tip is small.

様々な実験の結果、単位レンズピッチと単位レンズ先端部の頂面の幅との関係を割り出し、単位レンズ先端部の頂面の幅をT、単位レンズピッチをPとした場合、P×0.005≦T≦P×0.04とすることで、単位面積当りのノイズ光の量を実用上問題のないレベルに減らすことが可能になる。
なお、T≦P×0.02であれば、ノイズ光の影響はほとんど生じなくなる。
As a result of various experiments, when the relationship between the unit lens pitch and the width of the top surface of the unit lens tip is determined, and the width of the top surface of the unit lens tip is T and the unit lens pitch is P, P × 0. By setting 005 ≦ T ≦ P × 0.04, the amount of noise light per unit area can be reduced to a level that does not cause a problem in practice.
If T ≦ P × 0.02, the influence of noise light hardly occurs.

また、本発明においては、単位レンズの先端部を円弧状もしくは2辺以上の多角形状に丸め加工することは、ノイズ低減の上では効果が高いが、バイトによる切削加工が困難になる。そこで、簡便に直線的に単位レンズの先端部を丸め加工する場合でも、その直線が単位レンズの光記入射面に対して略垂直とすることで入射光があたる頂面の面積を減らすことができるため、ノイズ光成分を減らすことが可能である。ここでは、簡便な方法として前記入射面に対して略垂直に単位レンズ先端部の頂面を直線的に丸め加工したが、入射光と略平行に単位レンズ頂面を直線的に丸め加工するとさらに効果が高い。なお、これらの効果は、±3度以内であることが望ましく、±1度以内であればさらに効果が高まる。   In the present invention, rounding the tip of the unit lens into an arc shape or a polygonal shape with two or more sides is highly effective in reducing noise, but cutting with a cutting tool becomes difficult. Therefore, even when the tip of the unit lens is rounded simply and linearly, the area of the top surface where the incident light hits can be reduced by making the straight line substantially perpendicular to the light incident surface of the unit lens. Therefore, it is possible to reduce noise light components. Here, as a simple method, the top surface of the tip of the unit lens is linearly rounded substantially perpendicularly to the incident surface, but if the unit lens top surface is rounded linearly substantially parallel to the incident light, High effect. These effects are preferably within ± 3 degrees, and the effects are further enhanced within ± 1 degrees.

また、本発明においては、フレネルレンズ部の谷部が略円弧状もしくは略多角形状に丸め加工され形状にすることで、フレネルレンズ部の成形用金型の切削の安定性を増すとともに、切削時のバリを減らすことでノイズ光の発生を防ぎ、また、バリが減ることで量産時の金型から製品の剥離がスムーズになり量産性も向上する。
さらに、全反射を利用したフレネルレンズシートでは、入射光が単位レンズの先端部に集中して入射するため、丸め加工の影響は単位レンズの谷部より先端部で強く生じる。そこで単位レンズ先端部の頂面の幅をT、単位レンズの谷部の幅をBとした場合、T<Bとすることで、生産の安定性とノイズ光の発生の低減を両立することが可能になる。
また、フレネルレンズ部に入射する入射角度をθとし、この入射角度で光線が入射する部分の単位レンズの高さをH、単位レンズピッチをPとした場合、P÷tan(θ)<Hの関係を満たすことで、谷部の丸め加工部分への光の入射を防ぐことが可能になり、谷部の丸め加工によるノイズ光の発生を防ぐことが可能になる。
In the present invention, the trough of the Fresnel lens part is rounded into a substantially arc shape or a substantially polygonal shape to increase the stability of cutting of the mold for molding the Fresnel lens part, and at the time of cutting By reducing the burrs, the generation of noise light can be prevented, and by reducing the burrs, the product can be smoothly peeled off from the mold during mass production and the mass productivity can be improved.
Furthermore, in the Fresnel lens sheet using total reflection, incident light is concentrated and incident on the tip of the unit lens, so that the influence of rounding is stronger at the tip than at the valley of the unit lens. Therefore, when the width of the top surface of the unit lens tip is T and the width of the valley of the unit lens is B, it is possible to achieve both production stability and reduction of noise light by satisfying T <B. It becomes possible.
Also, assuming that the incident angle incident on the Fresnel lens portion is θ, the height of the unit lens in the portion where the light beam is incident at this incident angle is H, and the unit lens pitch is P, P ÷ tan (θ) <H. By satisfying the relationship, it becomes possible to prevent light from entering the rounded portion of the valley, and it is possible to prevent generation of noise light due to the rounding of the valley.

また、本発明においては、フレネルレンズ部のヘイズ値が10%以上とすることでノイズ光を発散させ、2重像やゴースト像の発生をさらに防ぐことが可能になる。
また、フレネルレンズシートの厚みDfが、2mm以上乃至20mm以下とすることで、よりノイズ光の方向性を減らすことで、2重像やゴースト像の発生をさらに防ぐことが可能になる。
また、本発明においては、フレネルレンズシートと、このフレネルレンズシートからの出射光を拡散させる拡散レンズシートを備えた透過型スクリーンによって、ノイズの少ないコントラストの高いスクリーンが実現で出来る。
さらに、拡散レンズシートのレンズ構造が、微小レンズもしくは微小プリズムを観察者に対して水平に配置することで、フレネルレンズシートのノイズ低減効果を有効に利用することができる。
Further, in the present invention, when the haze value of the Fresnel lens portion is 10% or more, it is possible to diverge noise light and further prevent the generation of a double image or a ghost image.
In addition, by setting the thickness Df of the Fresnel lens sheet to 2 mm to 20 mm, it is possible to further prevent the generation of a double image or a ghost image by further reducing the direction of noise light.
In the present invention, a high-contrast screen with less noise can be realized by a transmissive screen including a Fresnel lens sheet and a diffusing lens sheet that diffuses light emitted from the Fresnel lens sheet.
Further, the lens structure of the diffusing lens sheet allows the noise reduction effect of the Fresnel lens sheet to be effectively utilized by arranging the minute lens or the minute prism horizontally with respect to the observer.

また、本発明においては、上述する透過型スクリーンを搭載した投射型映像表示装置を利用すれば薄くて高画質な投射型像表示装置が実現できる。
さらに、プロジェクションテレビにおいて、プロジェクションテレビの投影光学系が斜め下方向もしくは斜め上方向から投射する軸外し投射系であることでフレネルレンズシートのノイズ低減効果を有効に利用するができ、より薄くて高画質な投射型像表示装置が実現できる。
Further, in the present invention, a thin and high-quality projection type image display device can be realized by using the projection type video display device equipped with the above-described transmission type screen.
Furthermore, in projection television, the projection optical system of the projection television is an off-axis projection system that projects from diagonally downward or diagonally upward, so that the noise reduction effect of the Fresnel lens sheet can be used effectively, making it thinner and higher. A projection type image display device with high image quality can be realized.

本発明のフレネルレンズシートでは、その単位レンズの頂角部分や谷部で生じるノイズ光を極力押さえながら、生産性を保つことが可能になる。このフレネルレンズシートをプロジェクションディスプレイ用のスクリーンに応用すると、フレネルレンズ部の光軸がレンズ本体の中心から外れるように配置されていることから、このスクリーンを用いて投射型映像表示装置を構成したときには、スクリーンの背面に対向配置される反射鏡の傾斜を緩やかにして、投射型映像表示装置をより薄型化を図ることが可能となっている。
ここで、上記のように光軸が偏心し全反射を利用するフレネルレンズシートを用いたことにより、このフレネルレンズ部の単位レンズの頂角部分や谷部で散乱し、出射される映像光に略平行光ではない散乱成分が多く含まれてしまう。
In the Fresnel lens sheet of the present invention, productivity can be maintained while suppressing as much as possible noise light generated at the apex and valley portions of the unit lens. When this Fresnel lens sheet is applied to a screen for a projection display, the optical axis of the Fresnel lens part is arranged so as to deviate from the center of the lens body. Further, it is possible to make the projection type image display apparatus thinner by making the inclination of the reflecting mirror disposed opposite to the back of the screen gentle.
Here, by using the Fresnel lens sheet that decenters the optical axis and utilizes total reflection as described above, the image light is scattered at the apex and valley portions of the unit lens of the Fresnel lens portion and is emitted. Many scattering components that are not substantially parallel light are included.

しかしながら、本発明のフレネルレンズシートにおいては、単位レンズ先端部の頂面の幅を上述する値の範囲に設定したことから、このフレネルレンズシートによるノイズ光を低減することができ、不要な角度に射出する迷光をなくすことができる。また、投射ディスプレイのスクリーンに用いた場合、迷光による二重像やゴースト像を低減することが可能になる。また、FPDの照明装置などに利用した場合でも、必要な方向のみに光が射出するので、ムラなく、効率よく、光を利用することができる。また、太陽電池などの光の集光用途に用いた場合も、光の利用効率をより向上させることができる。さらに、照明装置の光の均一性、効率向上にも有効である。   However, in the Fresnel lens sheet of the present invention, the width of the top surface of the unit lens tip is set within the above-mentioned value range, so that the noise light caused by this Fresnel lens sheet can be reduced to an unnecessary angle. Ejecting stray light can be eliminated. In addition, when used in a projection display screen, double images and ghost images due to stray light can be reduced. Further, even when used in an FPD illumination device or the like, light is emitted only in a necessary direction, so that light can be used efficiently without unevenness. Moreover, also when it uses for the light condensing uses, such as a solar cell, the utilization efficiency of light can be improved more. Furthermore, it is effective for improving the uniformity and efficiency of light of the lighting device.

(第1の実施の形態)
図1は本発明にかかる透過型スクリーンを用いた投射型映像表示装置の構成を示す概略側面図、図2は本発明の実施の形態における透過型スクリーンの要部に拡大断面図、図3は本発明の実施の形態における全反射型フレネルレンズシートの要部の拡大図、図4は本発明の実施の形態における全反射型フレネルレンズシートの入射光線の説明図、図5は屈折型フレネルレンズシートの入射光線の説明図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a projection-type image display apparatus using a transmission screen according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the transmission screen in the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view of incident light rays of the total reflection type Fresnel lens sheet in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a refractive type Fresnel lens. It is explanatory drawing of the incident light ray of a sheet | seat.

図1において、投射型映像表示装置10は、ハウジング11と、このハウジング11内の前部に装着された透過型スクリーン20と、ハウジング11内の後部に装着された光源としてのプロジェクタ12とを備えており、プロジェクタ12から投射される映像光は、ハウジング11内に配設された反射鏡13,14によって反射されて透過型スクリーン20の背面に入射させることにより、この透過型スクリーン20の前面側に位置する観察者が透過型スクリーン20を透過して出射する映像光を観察することができるように構成されている。   In FIG. 1, a projection display apparatus 10 includes a housing 11, a transmission screen 20 attached to the front part of the housing 11, and a projector 12 as a light source attached to the rear part of the housing 11. The image light projected from the projector 12 is reflected by the reflecting mirrors 13 and 14 disposed in the housing 11 and is incident on the back surface of the transmissive screen 20. It is configured so that an observer located at can observe video light transmitted through the transmissive screen 20 and emitted.

上記プロジェクタ12のハウジング11内での配置場所は、図1に示すように、フレネルレンズ部の光軸P1上にあり、この光軸P1は透過型スクリーン20の中心P2と平行で、かつ透過型スクリーン20の領域から外れた透過型スクリーン20の下方にある。したがって、プロジェクタ12がハウジング11内の光軸P1上に配置された場合、プロジェクタ12から投射される映像光の光路は、2枚の反射鏡13,14により偏向され、その映像光は透過型スクリーン20の背面に対して、その後方下部から斜め上方に向け投射されるように構成されている。また、図1に示すθmaxは透過型スクリーン20に入射する映像光の最大入射角度を表している。 As shown in FIG. 1, the projector 12 is disposed on the optical axis P1 of the Fresnel lens portion, and this optical axis P1 is parallel to the center P2 of the transmissive screen 20 and is transmissive. It is below the transmission screen 20 outside the area of the screen 20. Therefore, when the projector 12 is disposed on the optical axis P1 in the housing 11, the optical path of the image light projected from the projector 12 is deflected by the two reflecting mirrors 13 and 14, and the image light is transmitted through the transmission screen. The rear surface of 20 is projected obliquely upward from the lower rear portion. Further, θ max shown in FIG. 1 represents the maximum incident angle of the image light incident on the transmissive screen 20.

上記透過型スクリーン20は、図2に示すように、入射光を平行な光に変換して平行光として出射する全反射型のフレネルレンズシート201と、このフレネルレンズシート201の光出射側に対向して配置され平行光を所定のアスペクト比に拡散して出射する拡散レンズシート(レンチキュラーレンズシート)202とを備える。   As shown in FIG. 2, the transmissive screen 20 has a total reflection type Fresnel lens sheet 201 that converts incident light into parallel light and emits it as parallel light, and is opposed to the light emission side of the Fresnel lens sheet 201. And a diffusing lens sheet (lenticular lens sheet) 202 that diffuses and emits parallel light to a predetermined aspect ratio.

フレネルレンズシート201は、図2に示すように、透明な基材201Aと、この基材201Aの光入射側と対向する面に多数の単位レンズ203を一定のピッチで同心状に配列してなるフレネルレンズ部201Bとから構成され、単位レンズ203は断面形状が三角形状を呈し、この三角形の頂角部分がプロジェクタ12からの光入射側へ突出するように基材201Aに一体に形成される。
上記単位レンズ203は、図2〜図4に示すように、三角形の頂角を形成する相対向する一方の面を光入射面203aとし、他方の面を光入射面203aから入射した光線L11を全反射させ出射光線L12として出射するための全反射面203bとする構成になっている。
As shown in FIG. 2, the Fresnel lens sheet 201 includes a transparent base material 201A and a large number of unit lenses 203 arranged concentrically at a constant pitch on the surface of the base material 201A facing the light incident side. The unit lens 203 is formed integrally with the base material 201A so that the cross section of the unit lens 203 has a triangular shape, and the apex portion of the triangle protrudes to the light incident side from the projector 12.
As shown in FIGS. 2 to 4, the unit lens 203 has a light incident surface 203 a as one opposite surface forming the apex angle of the triangle, and a light ray L11 incident from the light incident surface 203 a as the other surface. The total reflection surface 203b is configured to be totally reflected and emitted as an outgoing light beam L12.

また、各単位レンズ203は、図2〜図4に示すように、その頂角部分を切除することで、断面形状が截頭三角形を呈する形状に成形され、これにより、各単位レンズ203の頂角部分には、フレネルレンズ部201Bに対して斜め方向から投射される入射光線L11のうち全反射面203aへの入射光線L11が隣接する単位レンズ203の頂角部分で遮られる光のケラレ量を低減する先端部203cが設けられている。この先端部203cは、基材201Aの単位レンズ203と反対の面に有する光出射面201aに平行する一定幅Tの頂面203dを含んで構成される。   As shown in FIGS. 2 to 4, each unit lens 203 is formed into a cross-sectional shape having a truncated triangle shape by cutting away the apex portion. In the corner portion, the amount of vignetting of light that is blocked by the apex angle portion of the unit lens 203 adjacent to the total reflection surface 203a of the incident light L11 projected from the oblique direction to the Fresnel lens portion 201B. A tip portion 203c to be reduced is provided. The distal end portion 203c includes a top surface 203d having a constant width T parallel to the light emitting surface 201a on the surface opposite to the unit lens 203 of the base material 201A.

また、拡散レンズシート202は、図2に示すように、光拡散層202Aと、この光拡散層202Aの光入射側の面に光マスク202Bを介して積層された微小レンズ部202Cとから構成されている。
上記微小レンズ部202Cは、例えば断面形状が半円柱形を呈する多数のシリンドリカルレンズを、図2に矢印で示す観察者の垂直方向と直交する方向に一定のピッチで平行に配列することにより構成される。また、上記光マスク202Bは、微小レンズ部202Cの射出面側に設けられ、シリンドリカルレンズによるストライブ状の非集光部を遮光する周知の遮光部(図示省略)と、微小レンズ部202Cの射出面側に設けられ、シリンドリカルレンズにより集光した映像光が透過する周知の光透過部(図示省略)とから構成されており、この光マスク202Bの光透過部を透過した映像光は光拡散層202Aにより上下方向または水平方向に拡散されてから透過型スクリーン20の前面に向けて出射される構成になっている。
Further, as shown in FIG. 2, the diffusing lens sheet 202 includes a light diffusing layer 202A and a minute lens part 202C laminated on the light incident side surface of the light diffusing layer 202A via a light mask 202B. ing.
The micro lens unit 202C is configured by, for example, arranging a large number of cylindrical lenses having a semi-cylindrical cross section in parallel at a constant pitch in a direction orthogonal to the observer's vertical direction indicated by an arrow in FIG. The The optical mask 202B is provided on the exit surface side of the micro lens unit 202C, and a well-known light shielding unit (not shown) that shields the stripe-shaped non-condensing part by the cylindrical lens, and the micro lens unit 202C exits. It is composed of a well-known light transmitting portion (not shown) that is provided on the surface side and transmits the image light collected by the cylindrical lens, and the image light transmitted through the light transmitting portion of the light mask 202B is a light diffusion layer. After being diffused in the vertical direction or the horizontal direction by 202A, the light is emitted toward the front surface of the transmissive screen 20.

屈折型のフレネルレンズシート41は、図5に示すように、フレネルレンズシート41に入射した光L1は、フレネルレンズ41aの出射面Wf1を使って光を屈折させることにより、投射光を略平行な光線L2として射出している。
これに対し、全反射型のフレネルレンズシート201では、図4に示すように、フレネルレンズ部に入射する光線L11の角度が急であると、この入射光線L11が隣の単位レンズ203の先端部203cによって遮られるため、単位レンズ203の全反射面203bがWf2に相当する幅を有するにもかかわらず、実際に光が入射する部分はWf2の2分の1以下のWi2の幅に過ぎない。
As shown in FIG. 5, the refractive type Fresnel lens sheet 41 refracts the light L1 incident on the Fresnel lens sheet 41 using the exit surface Wf1 of the Fresnel lens 41a, thereby making the projection light substantially parallel. The light beam L2 is emitted.
On the other hand, in the total reflection type Fresnel lens sheet 201, as shown in FIG. 4, when the angle of the light ray L11 incident on the Fresnel lens portion is steep, the incident light ray L11 becomes the tip of the adjacent unit lens 203. Since the total reflection surface 203b of the unit lens 203 has a width corresponding to Wf2, the portion where light is actually incident is only the width of Wi2 that is half or less of Wf2.

また、一般に単位レンズ203の先端部203cは、図4及び図5に示すように、その切削時のバイトの欠けや、輸送時の単位レンズへの傷の防止、単位レンズの欠けによる異物の低減などを目的として、単位レンズ203における先端部203cの頂面203dの幅Tが10μm程度になるように、単位レンズ先端部203cの頂面203dが平面となるように丸め加工することが多い。ここで、単位レンズ先端部203cの頂面203dの幅をTとすると、従来のフレネルレンズシートでは、フレネルレンズの出射面Wf1の全面を使って光を屈折させているため、入射光に対して、レンズの丸め加工による影響が生じる比率は比較的小さくなる。これに対して、全反射型のフレネルレンズシート201では、実際に入射光が利用する単位レンズ203の全反射面203bの有効反射面はWi2であるため、単位レンズ先端部203cの丸め加工による影響が大きくなってしまい、より単位レンズ先端部203cの丸め加工によるノイズ光の発生が問題になる。また、全反射型のフレネルレンズシート201では、その光入射面にフレネルレンズ部201Bが成形されているため、フレネルレンズシート201の基材201Aによる光の散乱の影響を受けていない光が単位レンズ先端部203cの頂面203dに入射するため、ノイズ光の指向性が強くなってしまう。   Further, generally, as shown in FIGS. 4 and 5, the tip 203c of the unit lens 203 prevents the cutting tool from being chipped at the time of cutting, scratches to the unit lens at the time of transportation, and the reduction of foreign matters due to the chipping of the unit lens. For the purpose, the unit lens 203 is often rounded so that the top surface 203d of the unit lens tip 203c is a flat surface so that the width T of the top surface 203d of the tip 203c is about 10 μm. Here, assuming that the width of the top surface 203d of the unit lens front end portion 203c is T, in the conventional Fresnel lens sheet, light is refracted using the entire surface of the exit surface Wf1 of the Fresnel lens. The ratio at which the influence of the rounding process of the lens is relatively small. On the other hand, in the total reflection type Fresnel lens sheet 201, the effective reflection surface of the total reflection surface 203b of the unit lens 203 actually used by the incident light is Wi2, and therefore the influence of the rounding processing of the unit lens tip 203c. And the generation of noise light due to the rounding of the unit lens tip 203c becomes a problem. Further, in the total reflection type Fresnel lens sheet 201, since the Fresnel lens portion 201B is formed on the light incident surface, the light that is not affected by light scattering by the base material 201A of the Fresnel lens sheet 201 is unit lens. Since the light is incident on the top surface 203d of the tip portion 203c, the directivity of noise light is increased.

ここで、全反射型フレネルレンズシート201における単位レンズ先端部203cでのノイズ光の発生について更に詳細に述べる。
図6に示すように、直線状に丸め加工された単位レンズ頂面203dでは、入射光線L11が屈折、反射(反射は図示されていない)が生じる。屈折した光L13は、強い指向性をもって単位レンズ内に入射し、迷光の原因となる。単位レンズ頂面203dの幅Tが小さければ、ノイズ光の発生が抑制されるが、単位レンズ203の頂角が尖っているため、切削時のバイトの欠けや、傷、異物などの問題が生じていた。
Here, generation of noise light at the unit lens front end portion 203c in the total reflection type Fresnel lens sheet 201 will be described in more detail.
As shown in FIG. 6, the incident light L11 is refracted and reflected (reflection is not shown) on the unit lens top surface 203d rounded into a straight line. The refracted light L13 enters the unit lens with a strong directivity and causes stray light. If the width T of the unit lens top surface 203d is small, the generation of noise light is suppressed. However, since the apex angle of the unit lens 203 is sharp, problems such as chipping of a cutting tool, scratches, and foreign matters occur during cutting. It was.

そこで、様々なサイズのフレネルレンズシートを試作し実験することで、単位レンズ頂面203dの幅Tを0.01μm以上乃至2μm以下とすることで、ノイズ光と生産の安定性を両立する全反射型のフレネルレンズシートを実現することが可能になった。また、単位レンズ頂面203dの幅Tを1μm以下とすれば、スクリーンとして利用した場合、殆どノイズ光が認識できないレベルまで性能が向上することがわかった。
また、単位レンズ203のピッチPを大きくすれば、相対的に単位レンズ203の先端部203cによるノイズの影響を減らすことが可能になる。そこで、単位レンズ203のピッチPと単位レンズ頂面203dの幅Tとの関係を実験によって求め、P×0.005≦T≦P×0.04を満たせば、ノイズ光と生産の安定性を両立する全反射型のフレネルレンズシートを実現することがわかった。
Therefore, total reflection that achieves both noise light and production stability is achieved by making prototypes of Fresnel lens sheets of various sizes and experimenting so that the width T of the unit lens top surface 203d is 0.01 μm to 2 μm. It became possible to realize a type Fresnel lens sheet. Further, it was found that when the width T of the unit lens top surface 203d is 1 μm or less, the performance is improved to a level at which almost no noise light can be recognized when used as a screen.
In addition, if the pitch P of the unit lenses 203 is increased, it is possible to relatively reduce the influence of noise due to the tip 203c of the unit lens 203. Therefore, the relationship between the pitch P of the unit lenses 203 and the width T of the unit lens top surface 203d is obtained by experiments, and if P × 0.005 ≦ T ≦ P × 0.04 is satisfied, the stability of noise light and production is improved. It was found that a compatible total reflection type Fresnel lens sheet was realized.

また、単位レンズ203のピッチPを大きくすると、ノイズが低減する傾向にあるが、画素とのモアレなどの原因となる可能性がある。そこで、拡散レンズシート202のレンズピッチと、フレネルレンズシート201の単位レンズピッチを略等しくすることで、モアレとノイズの両立を図ることが可能になる。これは、全反射型フレネルレンズシート201が、主に垂直方向の周波数成分をもっており、拡散レンズシート202が主に、水平方向の拡散成分をもっているため、双方のモアレが生じにくく、さらに画素は、垂直・水平ともほぼ同じ周波数成分をもつことが多いことによる。
例えば、フレネルレンズシート201と拡散レンズシート202のレンズピッチを98μmとし、フレネルレンズ部の単位レンズ頂面203dの幅を2μmとした全反射型フレネルレンズシートによって、スクリーンを構成したプロジェクションテレビでは良好な像が得られたが、拡散レンズシート202のレンズピッチを98μm、フレネルレンズ部の単位レンズピッチを60μm、単位レンズ頂面の幅を3μmとしたプロジェクションテレビでは、強いノイズ光が観察された。
Further, when the pitch P of the unit lenses 203 is increased, noise tends to be reduced, but there is a possibility of causing moire with the pixels. Therefore, by making the lens pitch of the diffusion lens sheet 202 and the unit lens pitch of the Fresnel lens sheet 201 substantially equal, it is possible to achieve both moire and noise. This is because the total reflection type Fresnel lens sheet 201 mainly has a frequency component in the vertical direction, and the diffusion lens sheet 202 mainly has a diffusion component in the horizontal direction. This is because the vertical and horizontal components often have almost the same frequency component.
For example, a projection television having a screen constituted by a total reflection type Fresnel lens sheet in which the lens pitch of the Fresnel lens sheet 201 and the diffusing lens sheet 202 is 98 μm and the width of the unit lens top surface 203 d of the Fresnel lens portion is 2 μm is good. Although an image was obtained, strong noise light was observed on a projection television in which the lens pitch of the diffusing lens sheet 202 was 98 μm, the unit lens pitch of the Fresnel lens portion was 60 μm, and the width of the top surface of the unit lens was 3 μm.

ノイズ光による画像の劣化として、2重像、ゴースト像と呼ばれるものがある。これは、指向性の高いノイズ光が、偽の像を作り出すもので、著しく画質を劣化させる。
図6に示すように、単位レンズ203の頂面203dが直線状に丸め加工された場合、屈折や反射によるノイズ光は、強い指向性をもつ。特に単位レンズ203の頂面203dがフレネルレンズシート201の光射出面201aと平行な場合、この光射出面201aとの間で反復反射が生じ易く、2重像の大きな原因となることがわかった。
そこで、図7に示すように、単位レンズ203における先端部203cの頂面の幅をTとし、フレネルレンズシート201の光射出面201aと平行な面203d´の幅をTpとした時、幅寸法比(または先端部203cを構成する面の面積と頂面との面積比)でTpがTの50%以下であると、ノイズ光の指向性を大幅に低減できることがわかった。
As image degradation due to noise light, there is a so-called double image or ghost image. This is because highly directional noise light creates a fake image, which significantly deteriorates the image quality.
As shown in FIG. 6, when the top surface 203d of the unit lens 203 is rounded into a straight line, noise light due to refraction or reflection has strong directivity. In particular, when the top surface 203d of the unit lens 203 is parallel to the light exit surface 201a of the Fresnel lens sheet 201, it has been found that repeated reflection tends to occur between the light exit surface 201a and cause a large double image. .
Therefore, as shown in FIG. 7, when the width of the top surface of the tip 203c of the unit lens 203 is T, and the width of the surface 203d 'parallel to the light exit surface 201a of the Fresnel lens sheet 201 is Tp, the width dimension. It was found that the directivity of noise light can be greatly reduced when the ratio (or the area ratio of the surface constituting the tip portion 203c and the area of the top surface) Tp is 50% or less of T.

しかしながら、非常に硬いバイトの刃先を微小に多角形にカットしたり、円弧状に丸め加工することは困難であり、高価なものになってしまう。
そこで、図8に示すように、単位レンズ先端部203cの頂面203dの丸め加工を、単位レンズ203の光入射面203aに対して直角に形成する。すると、入射光L11に対する頂面203dの入射面積を減らすことが可能になり、ノイズ光の発生を減らすことができる。その際、形成された頂面203dは、鏡面でない荒れた面であることが望ましい。
さらに、単位レンズ203を成形する際、単位レンズ203の頂面203dと谷部203eの双方が尖っていると、成形時の金型と製品の剥離の際、金型と製品が引っかかってしまい量産の効率が低下する問題が生じる。全反射型フレネルレンズシートの場合、丸め加工によるノイズ光の影響はレンズ谷部203eより単位レンズ203の頂面203dで強く発生するため、図1に示すように、単位レンズ頂面203dの幅をT、円弧状もしくは多角形状に形成されたレンズ谷部203eの丸め加工幅をBとしたとき、T<Bとすることで、量産効率とノイズの低減を両立することが可能になる。
However, it is difficult and extremely expensive to cut a very hard cutting edge of a cutting tool into a polygon or to round it into an arc shape.
Therefore, as shown in FIG. 8, the rounding process of the top surface 203d of the unit lens front end portion 203c is formed at right angles to the light incident surface 203a of the unit lens 203. Then, the incident area of the top surface 203d with respect to the incident light L11 can be reduced, and the generation of noise light can be reduced. At this time, the formed top surface 203d is desirably a rough surface that is not a mirror surface.
Further, when the unit lens 203 is molded, if both the top surface 203d and the valley 203e of the unit lens 203 are sharp, the mold and the product are caught when the mold and the product are peeled off, and mass production is performed. There arises a problem that the efficiency of the system decreases. In the case of the total reflection type Fresnel lens sheet, the influence of noise light due to the rounding process is strongly generated on the top surface 203d of the unit lens 203 from the lens valley portion 203e. Therefore, as shown in FIG. When the rounding width of the lens trough 203e formed in T, arc shape or polygonal shape is B, it is possible to satisfy both mass production efficiency and noise reduction by setting T <B.

また、図1に示すように、フレネルレンズ部201Bに対して角度θで入射した光は、単位レンズ203のピッチをPとすると、P÷tan(θ)の深さだけ単位レンズ203に入射する。そこで、単位レンズ203の深さHを、P÷tan(θ)より大きくすることで、レンズ谷部203eの丸め加工部分に直接入射する光をなくし、レンズ谷部203eによるノイズ光を減らすことが可能になる。
また、指向性の高いノイズ光は、フレネルレンズ部のヘイズ値を10%以上、もしくは、または、かつ単位レンズ203の厚みを2mm以上乃至20mm以下とすることで低減されることが実験によって確認された。
Also, as shown in FIG. 1, light incident on the Fresnel lens portion 201B at an angle θ is incident on the unit lens 203 by a depth of P ÷ tan (θ), where P is the pitch of the unit lenses 203. . Therefore, by making the depth H of the unit lens 203 larger than P ÷ tan (θ), light directly incident on the rounded portion of the lens valley portion 203e can be eliminated, and noise light caused by the lens valley portion 203e can be reduced. It becomes possible.
Further, it has been confirmed by experiments that noise light with high directivity is reduced by setting the haze value of the Fresnel lens portion to 10% or more, or the thickness of the unit lens 203 to 2 mm to 20 mm. It was.

ここでの実施例では、断面形状が三角形状を呈する単位レンズ203を一定のピッチで同心円状に配列してなる全反射型のフレネルレンズシートとしたが、平行なプリズムの集まりによるリニアフレネルであってもよい。
また、断面形状が三角状を呈する単位レンズの頂角が一定である場合、切削バイトの刃先の形状を丸めの形状とすれば良く、より作業性が向上する。
また、本発明のフレネルレンズシートの用途として、透過型スクリーンや、それを用いたリアプロジェクションテレビをとしたが、反射型スクリーンなどに利用してもよいし、液晶ディスプレイなどのFPDのバックライト用の光学部材や、観察面側の指向性コントロール部材として利用してもよい。また、太陽電池などの効率向上などにも利用可能である。さらに、太陽光や照明光源のコントロール用としても有効である。
また、拡散レンズシートとして、レンチキュラーレンズを用いたものを示したが、プリズムによる反射をつかった反射レンズをもちいたもの、マイクロレンズを用いたもの、凹凸によるマット面による散乱効果を用いたものなどを利用してもよい。
In this embodiment, the unit lens 203 having a triangular cross-sectional shape is a total reflection type Fresnel lens sheet arranged concentrically at a constant pitch, but this is a linear Fresnel made up of a collection of parallel prisms. May be.
In addition, when the apex angle of the unit lens having a triangular cross-sectional shape is constant, the shape of the cutting edge of the cutting tool may be a rounded shape, and workability is further improved.
Further, the application of the Fresnel lens sheet of the present invention is a transmissive screen or a rear projection television using the same, but it may be used for a reflective screen or for an FPD backlight such as a liquid crystal display. It may be used as a directivity control member on the observation surface side. It can also be used to improve the efficiency of solar cells and the like. Furthermore, it is also effective for controlling sunlight and illumination light sources.
In addition, although a lenticular lens was used as a diffusion lens sheet, a reflection lens using a reflection by a prism, a micro lens, a scatter effect by a mat surface due to unevenness, etc. May be used.

さらに、本実施例のフレネルレンズシートでは、その単位レンズ203の光入射面203aと全反射面203bが、直線で構成されている例を示したが、それに限定されるものではなく、曲線で構成されていてもよい。
また、本実施例におけるフレネルレンズシートのフレネルレンズ部や、射出面の一方もしくは両方を、粘着層や接着層を介して貼り合わせることで、他部材、例えば拡散レンズシートやバックライト用導光板、LCDなどのディスプレイパネル、偏光板、窓ガラス、太陽電池パネル、保護パネルなど、主に光を透過する機能をもつ部材と一体にすることで、強度の向上、組み立て作業やメンテナンス性の向上、光の利用効率の向上を図ることができる。また、上記一体化の際に、スペーサ間に挟むことで一体化することで、空気など異なる屈折率の媒体との界面による光学作用を付加することも可能になる。
Furthermore, in the Fresnel lens sheet of the present embodiment, the example in which the light incident surface 203a and the total reflection surface 203b of the unit lens 203 are configured with straight lines is shown, but the present invention is not limited thereto, and is configured with curves. May be.
In addition, by adhering one or both of the Fresnel lens portion of the Fresnel lens sheet and the exit surface in the present embodiment via an adhesive layer or an adhesive layer, other members such as a diffusion lens sheet or a light guide plate for backlight, Integrated with members that mainly transmit light, such as LCD display panels, polarizing plates, window glass, solar battery panels, protective panels, etc., improving strength, improving assembly work and maintenance, and light The utilization efficiency can be improved. In addition, by integrating by interposing between the spacers at the time of the above integration, it becomes possible to add an optical action by an interface with a medium having a different refractive index such as air.

本発明にかかる透過型スクリーンを用いた背面投射型映像表示装置の構成を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the structure of the rear projection type video display apparatus using the transmissive screen concerning this invention. 本発明の実施の形態における透過型スクリーンの要部に拡大断面図である。It is an expanded sectional view in an important section of a transmission type screen in an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態における全反射型フレネルレンズシートの要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of the total reflection type | mold Fresnel lens sheet in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における全反射型フレネルレンズシートの入射光線の説明図である。It is explanatory drawing of the incident light ray of the total reflection type Fresnel lens sheet in embodiment of this invention. 屈折型フレネルレンズシートの入射光線の説明図である。It is explanatory drawing of the incident light ray of a refraction type Fresnel lens sheet. 従来の全反射フレネルレンズシートにおけるノイズ光の発生概念を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the generation | occurrence | production concept of the noise light in the conventional total reflection Fresnel lens sheet. 本発明のフレネルレンズシートにおける単位レンズの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the unit lens in the Fresnel lens sheet of the present invention. 本発明のフレネルレンズシートにおける単位レンズの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the unit lens in the Fresnel lens sheet of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10……投射型映像表示装置、11……ハウジング、12……プロジェクタ、13,14……反射鏡、20……透過型スクリーン、201……フレネルレンズシート、201A……基材、201B……フレネルレンズ部、202……拡散レンズシート、202A……光拡散層、202B……光マスク、202C……微小レンズ部、203……単位レンズ、203a……光入射面,203b……全反射面、203c……先端部、203d……頂面、203e……谷部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projection type image display apparatus, 11 ... Housing, 12 ... Projector, 13, 14 ... Reflector, 20 ... Transmission type screen, 201 ... Fresnel lens sheet, 201A ... Base material, 201B ... Fresnel lens portion, 202... Diffuse lens sheet, 202 A... Light diffusion layer, 202 B... Optical mask, 202 C .. Micro lens portion, 203 ... Unit lens, 203 a ... Light incident surface, 203 b. , 203c... Tip portion, 203d... Top surface, 203e.

Claims (15)

透明な基材と、前記基材の一方の面に断面形状が三角形を呈する複数の単位レンズを一定のピッチで同心状に多数配列してなり、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部を備えるフレネルレンズシートであって、
前記単位レンズの三角形の頂角を形成する相対向する一方の面を光入射面とし、他方の面を前記光入射面から入射した光線を全反射させる全反射面とし、
前記各単位レンズの前記頂角部分が切除してあり、前記フレネルレンズ部に対して斜め方向から投射される入射光線のうち前記全反射面への入射光線が隣接する単位レンズの前記頂角部分で遮られる光のケラレ量を低減する先端部を前記頂角部分に設けた、
ことを特徴とするフレネルレンズシート。
A Fresnel made of a transparent base material and a plurality of unit lenses having a triangular cross-sectional shape on one surface of the base material, arranged concentrically at a constant pitch, and adjusting the direction of incident light to be emitted light A Fresnel lens sheet comprising a lens part,
One opposing surface forming the apex angle of the triangle of the unit lens is a light incident surface, and the other surface is a total reflection surface that totally reflects light incident from the light incident surface,
The apex angle portion of each unit lens is cut off from the apex angle portion, and the incident light rays incident on the total reflection surface among the incident light rays projected from the oblique direction to the Fresnel lens portion are adjacent to each other. Provided at the apex portion to reduce the amount of light vignetting blocked by
This is a Fresnel lens sheet.
前記先端部は、該先端部への前記入射光線の指向性が小さくなるように丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のフレネルレンズシート。   The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein the tip portion is formed in a rounded shape so that directivity of the incident light beam to the tip portion is reduced. 前記各単位レンズの前記先端部は、前記単位レンズが配列される方向に沿った一定の幅を有し、前記幅は、0.01μm以上乃至2μm以下であることを特徴とする請求項1また2記載のフレネルレンズシート。   2. The tip of each unit lens has a certain width along a direction in which the unit lenses are arranged, and the width is 0.01 μm or more to 2 μm or less. 2. The Fresnel lens sheet according to 2. 前記基材は前記一方の面と反対の面に光出射面を有し、前記先端部は前記光出射面に平行する頂面を含んで構成され、前記頂面は、前記先端部を構成する面の面積の50%以下であることを特徴とする請求項1また2記載のフレネルレンズシート。   The base material has a light emitting surface on a surface opposite to the one surface, the tip portion includes a top surface parallel to the light emitting surface, and the top surface constitutes the tip portion. The Fresnel lens sheet according to claim 1 or 2, wherein the surface area is 50% or less of the surface area. 前記基材は前記一方の面と反対の面に光出射面を有し、前記先端部は前記光出射面に平行する頂面を含んで構成され、前記頂面の幅をT、前記単位レンズのピッチをPとした時、前記頂面の幅TがP×0.005≦T≦P×0.04の範囲にあることを特徴とする請求項1または2記載のフレネルレンズシート。   The base member has a light exit surface on a surface opposite to the one surface, and the tip portion includes a top surface parallel to the light exit surface, the width of the top surface is T, and the unit lens 3. The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein a width T of the top surface is in a range of P × 0.005 ≦ T ≦ P × 0.04, where P is a pitch. 互いに隣接する前記単位レンズの間に位置する谷部は円弧状もしくは多角形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のフレネルレンズシート。   The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein a trough located between the unit lenses adjacent to each other is formed in an arc shape or a polygonal shape. 前記基材は前記一方の面と反対の面に光出射面を有し、前記先端部は前記光出射面に平行する頂面を含んで構成され、前記頂面の幅をT、前記円弧状もしくは多角形状に形成された谷部の幅をBとした時、T<Bを満たすことを特徴とする請求項1または6記載のフレネルレンズシート。     The base has a light exit surface on a surface opposite to the one surface, and the tip portion includes a top surface parallel to the light exit surface, and the top surface has a width T and the arc shape. Alternatively, the Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein T <B is satisfied, where B is a width of a valley formed in a polygonal shape. 前記頂面は、前記光入射面と直角な直線面であることを特徴とする請求項4,5または7の何れか1項に記載のフレネルレンズシート。   The Fresnel lens sheet according to claim 4, wherein the top surface is a straight surface perpendicular to the light incident surface. 前記フレネルレンズ部に対して斜め方向から投射される光線の入射角度をθとし、前記入射角度θで光線が入射する前記フレネルレンズ部の箇所における前記単位レンズの高さをH、前記単位レンズのピッチをPとしたとき、P÷tan(θ)<Hの関係を満たすことを特徴とする請求項1記載のフレネルレンズシート。   The incident angle of the light beam projected from the oblique direction with respect to the Fresnel lens unit is θ, the height of the unit lens at the part of the Fresnel lens unit where the light beam is incident at the incident angle θ is H, 2. The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein when the pitch is P, a relationship of P ÷ tan (θ) <H is satisfied. 前記フレネルレンズ部のヘイズ値が10%以上であることを特徴とする請求項1記載のフレネルレンズシート。   The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein a haze value of the Fresnel lens portion is 10% or more. 前記フレネルレンズ部と前記基材を含む全体の厚みが2mm以上乃至20mm以下であることを特徴とする請求項1記載のフレネルレンズシート。   2. The Fresnel lens sheet according to claim 1, wherein the total thickness including the Fresnel lens portion and the base material is 2 mm to 20 mm. 請求項1〜11の何れか1項記載のフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートからの出射光を拡散させる拡散レンズシートとを備える、
ことを特徴とする透過型スクリーン。
A Fresnel lens sheet according to any one of claims 1 to 11, and a diffusion lens sheet that diffuses light emitted from the Fresnel lens sheet.
A transmissive screen characterized by that.
前記拡散レンズシートは、透明な基材と、前記基材の前記フレネルレンズシートと対向する面に形成された微小レンズもしくは微小プリズムとを有することを特徴とする請求項12記載の透過型スクリーン。   13. The transmission screen according to claim 12, wherein the diffusion lens sheet includes a transparent base material and microlenses or microprisms formed on a surface of the base material facing the Fresnel lens sheet. 請求項12または13に記載の透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンを構成する前記フレネルレンズシートの単位レンズ側に配置され、前記フレネルレンズシートに対して斜め下方向もしくは斜め上方向から映像光を投射する投影光学系とを備える、
ことを特徴とする投射型映像表示装置。
The transmissive screen according to claim 12 or 13, and a unit lens side of the Fresnel lens sheet constituting the transmissive screen, and image light is obliquely downward or obliquely upward with respect to the Fresnel lens sheet. A projection optical system for projecting,
A projection-type image display device characterized by that.
前記投影光学系はプロジェクタであることを特徴とする請求項14記載の投射型映像表示装置。   15. The projection type image display apparatus according to claim 14, wherein the projection optical system is a projector.
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