JP3936617B2

JP3936617B2 - Fresnel lens sheet

Info

Publication number: JP3936617B2
Application number: JP2002110561A
Authority: JP
Inventors: 由樹吉田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: JP2003302705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、背面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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来のフレネルレンズシートの製造方法を説明する図である。
従来のフレネルレンズシートは、図８（Ａ）に示すように、金属板を旋盤などの切削工具７０によって切削した金型８１を使用して製造していた。
また、金型８１は、図８（Ｂ）に示すように、２Ｐ（ｐｈｏｔｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）法やプレス法、鍍金法などにより複製８２を作製して使用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の技術では、金型８１を切削する場合には、切削工具７０の磨耗や金属板の切削性から、レンズ各部の形状が微小領域で変形する場合がある。例えば、図８（Ａ）に示すように、新品の切削工具７０を用いて、金型８１の外周部を切削した切削開始時には、正確なレンズ型形状を作製できたとしても、金型８１の中心部を切削する切削終了時には、切削工具７０が摩耗して、レンズ型形状が変形してしまうことがあった。
【０００４】
また、図８（Ｂ）に示すように、金型８１から複製８２を作製して使用する場合に、金型形状を正確に転写できないことがあった。
【０００５】
従って、従来のフレネルレンズシートは、上記いずれの場合であっても、製作されたレンズ形状が設計値通りの形状とは微妙に異なった形状となることがあった。このようなフレネルレンズシートは、レンズ形状の微妙な変化によって設計とは異なる方向へ出射する迷光と呼ばれる光線が発生してしまう。
さらに、フレネルレンズシートは、凸レンズを同心円状に輪切りにした形状であるためにレンズ面８１ａと非レンズ面８１ｂが存在するので、フレネルレンズシート内部で乱反射した光線が、非レンズ面８１ｂを通過して、設計とは異なる方向へ出射する迷光が発生してしまう。
この迷光は、フレネルレンズシートの中心部で発生すると、観察者に不快な明るさムラとなって見えることとなり、外周部で発生すると、色ムラになって見えることとなる。
【０００６】
図９は、従来のフレネルレンズシートを組み込んだ透過型プロジェクションテレビ（ＰＴＶ）とその課題を示す図である。
透過型ＰＴＶ９０は、上述し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を組み合わせたスクリーン９１に、光源からの映像を投射するが背面投射型映像表示装置である。
この透過型ＰＴＶ９０は、例えば、図９（Ａ）に示すように、全白色信号を入力した状態で画面中央に対して、３０°〜４０°上方からスクリーン中心部を観察した場合に、０〜３００ｍｍの位置に、図９（Ｂ）に示すような扇状の色付部（カラーコーン）Ｂが観察される。特に、その中心（０〜２０ｍｍ）の位置には、貝殻状の白濁部（ヘソ）Ａが強く観察されることがあった。
さらに、下方の３００〜４００ｍｍ付近にも、扇状の色付部（レインボー）Ｃが観察されることがあった。
【０００７】
近年、透過型ＰＴＶ９０は、ハイビジョン映像等の高画質の映像に対応するために、スクリーン９１をファインピッチとすることが主流となってきており、フレネルレンズシートにおける同心円状のレンズピッチの微細化を行うと、単位長さ当たりのレンズ本数が増加するために、上述したヘソＡ，カラーコーンＢ，レインボーＣの原因となる迷光を発生させる原因が増えることとなった。
従って、フレネルレンズシートのファインピッチ化が進むにつれて、ヘソＡ，カラーコーンＢ，レインボーＣの問題がますます重要となってきた。
【０００８】
また、特開２０００−１７１６１３号は、中心部（２０ｍｍ未満の領域）でフレネルレンズのピッチを大きくすることによって、上記ヘソ（特開２０００−１７１６１３号内では、ホワイトスポットと称している）の問題への対応を行っているが、その他の問題であるカラーコーンやレインボーの解消は、されていない状況である。
【０００９】
本発明の課題は、フレネルレンズ部内で発生する迷光を低滅させ、ヘソ，カラーコーン及びレインボーの発生を解消させることができるフレネルレンズシートを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、背面投射型映像表示装置のスクリーンに用いられ、出射側の面に複数のフレネルレンズ部を有するフレネルレンズシート（ただし、２個以上の焦点を有する複合焦点化されたフレネルレンズシートを除く）であって、隣り合ったｎ個（ｎは自然数で２以上）のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群は、中心部に近い（ｎ−１）個のフレネルレンズ部のうち、少なくとも１個のフレネルレンズ部の高さを、光学設計上のレンズ高さよりも高くすることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記隣り合ったｎ個のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群は、中心部に近い（ｎ−１）個のフレネルレンズ部のうち、少なくとも１個のレンズ高さを、光学設計上のレンズ高さに対して、一定の高さだけ高くすることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記隣り合ったｎ個のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群は、中心部に近い（ｎ−１）個のうち、少なくとも１個のレンズ高さを、中心部に向かうに従って、光学設計上のレンズ高さに対して、連続的に高くすることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記隣り合ったｎ個のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群は、中心部に近い（ｎ−１）個のフレネルレンズ部のうち、少なくとも１個のレンズ高さを、光学設計上のレンズ高さに対して、一定の倍率で高くする部分と、中心部に向かうに従って連続的に高くする部分とを組み合わせていることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記隣り合ったｎ個のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群は、２個のフレネルレンズ部で構成されることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記隣り合った２個のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群は、中心部に近いレンズ高さを、光学設計上のレンズ高さに対して、１．１倍〜１．９倍の範囲で一定の倍率で高くすることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記隣り合った２個のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群は、中心部に近いレンズ高さを、中心部に向かうに従って、光学設計上のレンズ高さに対して、１．１倍〜１．９倍の範囲で連続的に高くすることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に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は、同心円状に配置されていることを特徴とするフレネルレンズシートである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、実施の形態をあげ、本発明をさらに詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明によるフレネルレンズシートの一実施形態を示す図である。
この実施形態のフレネルレンズシート１０は、透過型ＰＴＶ９０のスクリーン９１（図９参照）に用いられる複数のフレネルレンズ部１１が同心円状に形成されたサーキュラーフレネルレンズシートであって、そのフレネルレンズ部１１は、フレネルレンズとしての光学特性を示すフレネルレンズ面１２と、光学特性に関係ない非レンズ面１３とから構成されている。
このフレネルレンズシート１０は、図１に示すように、外周部１０Ａでは、フレネルレンズ部１１のレンズ高さｈが、ピッチＰと投射系の設計から与えられるレンズ角θとから一義的に決定されている。
【００１９】
本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、位置Ｄから中心Ｃまでの部分１０Ｂで、フレネルレンズ部のレンズ高さｈを通常の高さよりも高く設定するようにしたものである。
例えば、隣り合ったｎ個（ｎは自然数で２以上）のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群１１のレンズ高さｈを、位置Ｄから中心Ｃまで、通常の（光学設計上の）レンズ高さｈ１よりも高い高さｈ２とするようにしてもよい。
【００２０】
特に、フレネルレンズシート１０は、図４（Ａ）に示すように、隣あった２個のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群１１で構成されることが効果的である。
この理由は、図４（Ｂ）に示すように、フレネルレンズ部が２個以上であると、レンチキュラーレンズ５０との接触箇所が減少し、スクリーンとしてセッティングした場合に、レンチキュラーレンズ５０の荷重をうけるフレネルレンズ部１１が少なくなり、レンズ山頂部１４への荷重が大きくなるため、図４（Ｂ）のＧで示す位置のレンチキュラーレンズがつぶれやすくなる。そして、レンズ山頂部での荷重が大きいことから、大きな力でこすれられるために、コスレやすい。このため、フレネルレンズ部の数は、２個が望ましい。
【００２１】
また、レンズ高さを２倍としない理由は以下の通りである。図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、レンズ高さを２倍にすると、ピッチも２倍のフレネルレンズができてしまう。
しかし、図５（Ｃ）に示すように、モアレを回避するためにファインピッチとしているのに、（Ｄ）に示すように、倍ピッチとなってしまうので、モアレに対して有効ではなくなる。このために、図５（Ｅ）に示すように、非レンズ面を若干残して、明暗稿を存在させる必要があるからである。
【００２２】
この実施形態では、フレネルレンズシート１０の中心部１０Ｂとは、レンズ中心Ｃから２０ｍｍ未満の位置Ｄまでの領域をいい、外周部１０Ａは、中心部１０Ｂよりも外側の領域をいう。
【００２３】
フレネルレンズシート１０において、レンズ形状の微妙な変化と非レンズ面によって出射される迷光が発生すると、観察者に不快な明るさムラとなって見える原因は、以下の通りである。
フレネルレンズシート１０の外周部１０Ａに入射した光線の経路を図３（Ａ）に、フレネルレンズシート１０の中心部１０Ｂに入射した光線の経路を図２（Ａ）にそれぞれ示す。なお、従来のフレネルレンズシート１０’の外周部１０Ａに入射した光線の経路を図３（Ｂ）に、中心部１０Ｂに入射した光線の経路を図２（Ｂ）にそれぞれ示してある。
【００２４】
図３（Ｂ）に示す通り、フレネルレンズシート１０の外周部１０Ａでは、フレネルレンズ部１１への入射角度が大きく、レンズ山頂部１４への光線の経路は存在しないし、内部反射した光線は、非レンズ面１３で全反射して、光源方向へ通過し（光線Ｈ）、観察者方向には出射しない。
しかし、フレネルレンズシート１０の中心部１０Ｂでは、フレネルレンズ部１１への入射角度は、ほぼ０°であり、従来のフレネルレンズシート１０’は、図２（Ｂ）に示す通り、非レンズ面１３と呼ばれる光学設計には関係のない面に光線が入射して全反射し、フレネルレンズ面１２を透過して、観察者側へ出光する。このときに、切削工具の磨耗、金型形状の変化などによるレンズ山頂部１４の変形部分を通過することによって、予期しない方向へ不要光線Ｌが出光してしまうため、ヘソの原因となる。
【００２５】
また、図３（Ｂ）に示すように、フレネルレンズシート１０の外周部においては、非レンズ面１３が存在していることにより、フレネルレンズ面１２での内部反射光がフレネルレンズシート１０内で全反射を繰り返し、非レンズ面１３やフレネルレンズ面１２から出射する光が存在する。そして、フレネルレンズ面１２から出射する迷光がカラーコーン、非レンズ面１３から出射する迷光がレインボーの原因となる。
【００２６】
この現象は、従来のフレネルレンズシート１０’においても、考えられる現象であったが、レンズピッチＰ＝０．１ｍｍ以上であれば問題のないレベルであった。しかし、本実施形態のフレネルレンズシート１０などのように、ファインピッチ化によりレンズピッチＰ＝０．１ｍｍ未満となることによって、不要光線Ｌの光線密度が大きくなり、顕著に認識されるようになってきた。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態では、フレネルレンズシート１０の中心部１０Ｂにおける同心円状のフレネルレンズ部１１のレンズ高さｈを高く設定したので、例えば、図２（Ａ）に示すように、中心部１０Ｂで、隣合ったフレネルレンズ部１１のうち、少なくとも１個のフレネルレンズ部のレンズ高さｈを、同心円半径方向の位置Ｄから中心Ｃまでに通常のレンズ高さｈ１よりも高い高さｈ２とすることによって、不要光線Ｌの発生の基である長さの長い非レンズ面１３の間隔を広くすることにより、中心部１０Ｂ（＝０〜２０ｍｍ）の領域に発生するヘソの発生を防止することが可能となる。
同様に、図３（Ａ）に示すように、外周部に発生するカラーコーン，レインボーの発生を低減することが可能となる。本実施形態のフレネルレンズシート１０は、レンズピッチＰ＝０．１ｍｍ以下である場合に、特に有効である。
【００２８】
【実施例】
以下、具体的な実施例をあげて、本発明をさらに具体的に説明する。
図６は、本発明によるフレネルレンズシートの実施例１〜３及び比較例を示す図である。なお、以下に示す各実施例では、同様な機能を果たす部分には、末尾に共通した符号を付して説明する。
【００２９】
（実施例１）
実施例１のフレネルレンズシート１０は、中心部１０Ｂの隣合ったｎ個（ｎ＝３）のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群のレンズ高さｈを、通常（破線Ｆ参照）のレンズ高さよりも、連続的に高くなるように設定したものである。
具体的には、このフレネルレンズシート５０は、図６（Ａ）に示すように、外周部Ｄ（中心Ｃからの距離が４００ｍｍの位置Ｄから最外周部Ｅまで）では、レンズ高さｈは、光学設計によって算出したレンズ高さとした。そして、中心Ｃからの距離が４００ｍｍ未満の位置Ｄで隣合った３個のフレネルレンズ部１０（ｉ），１０（ｉ＋１），１０（ｉ＋２）のレンズ高さを、通常（破線Ｆ参照）のレンズ高さよりも連続的に高くした。
【００３０】
（実施例２）
実施例２のフレネルレンズシート２０は、隣合ったｎ個（ｎ＝２）のフレネルレンズ部からなるフレネルレンズ部群２１のレンズ高さｈを、通常（破線Ｆ参照）のレンズ高さよりも高くなるように設定したものである。
具体的には、このフレネルレンズシート２０は、図６（Ｂ）に示すように、フレネルレンズ最外周部Ｅから隣合うフレネルレンズ部２１（ｉ）に対して、フレネルレンズ部２１（ｉ＋１）のレンズ高さｈを、０．５μｍ高くした、ピッチ０．０５ｍｍのレンズシートである。
【００３１】
（実施例３）
実施例３のフレネルレンズシート３０は、中心部３０Ｂの隣合ったフレネルレンズ部のレンズ高さｈを、通常の（光学設計上の）レンズ高さＦよりも連続的に高くなるように設定したものである。
具体的には、このフレネルレンズシート３０は、図６（Ｃ）に示すように、外周部３０Ａ（中心Ｃからの距離が４００ｍｍまでの位置Ｄから最外周部Ｅまで）では、レンズ高さｈは、光学設計によって算出したレンズ高さとした。そして、中心部３０Ｂでは、中心Ｃからの距離が４００ｍｍ未満の位置Ｄまでを、隣合ったレンズ高さｈを通常のレンズ高さ（破線Ｆ参照）よりも連続的に高くし、中心Ｃから２０ｍｍの位置Ｄ３から中心Ｃに向かい隣合ったレンズ高さｈを通常（破線Ｆ参照）の約２倍とした、ピッチ０．０５ｍｍのレンズシートである。
【００３２】
（比較例）
比較例のフレネルレンズシート４０は、図６（Ｄ）に示すように、フレネルレンズシート全面で、レンズ高さｈは、光学設計によって算出したレンズ高さとした、ピッチ０．０５ｍｍのレンズシートを用いた。
【００３３】
図７は、本発明によるフレネルレンズシートの実施例１〜３及び比較例の評価結果を示す図である。
図７に示すように、比較例では、フレネルレンズシートの中心部（８ｍｍ程度の領域）で、ヘソが観察されたが、実施例１〜３では、ヘソが観察されなかった。また、カラーコーン，レインボーも比較例に対して、良化することが確認された。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、不要光線の発生の基である非レンズ面の間隔を広くすることにより、中心部に発生するヘソの発生を防止することができると共に、カラーコーン，レインボーの発生を低減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフレネルレンズシートの実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるフレネルレンズシートの実施形態を示す図である。
【図３】本発明によるフレネルレンズシートの実施形態を示す図である。
【図４】本実施形態のフレネルレンズシートのフレネルレンズ部群の好適な数を説明する図である。
【図５】本実施形態のフレネルレンズシートのフレネルレンズ部群の好適なピッチを説明する図である。
【図６】本発明によるフレネルレンズシートの実施例１〜３、及び、比較例を示す図である。
【図７】本発明によるフレネルレンズシートの実施例１〜３、及び、比較例の評価結果を示す図である。
【図８】従来のフレネルレンズシートの製造方法を説明する図である。
【図９】従来のフレネルレンズシートを組み込んだ透過型プロジェクションテレビ（ＰＴＶ）とその課題を示す図である。
【符号の説明】
１０〜３０フレネルレンズシート
１１フレネルレンズ部
１２フレネルレンズ面
１３非レンズ面
１４山頂部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Fresnel lens sheet used for a rear projection type image display device and the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional method for producing a Fresnel lens sheet.
As shown in FIG. 8A, a conventional Fresnel lens sheet has been manufactured using a mold 81 obtained by cutting a metal plate with a cutting tool 70 such as a lathe.
Further, as shown in FIG. 8B, the mold 81 has been used by producing a replica 82 by a 2P (photo-polymer) method, a press method, a plating method, or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technique described above, when the mold 81 is cut, the shape of each part of the lens may be deformed in a minute region due to the wear of the cutting tool 70 and the cutting ability of the metal plate. For example, as shown in FIG. 8A, even when an accurate lens mold shape can be produced at the start of cutting by cutting the outer peripheral portion of the mold 81 using a new cutting tool 70, the mold 81 At the end of cutting to cut the central portion, the cutting tool 70 may be worn and the lens mold shape may be deformed.
[0004]
Further, as shown in FIG. 8B, when the replica 82 is produced from the mold 81 and used, the mold shape may not be accurately transferred.
[0005]
Therefore, in the conventional Fresnel lens sheet, in any of the above cases, the manufactured lens shape may be slightly different from the shape as designed. Such a Fresnel lens sheet generates a light beam called stray light that is emitted in a direction different from the design due to a subtle change in the lens shape.
Further, since the Fresnel lens sheet is formed by concentrically cutting the convex lens, the lens surface 81a and the non-lens surface 81b exist. Therefore, the light rays irregularly reflected inside the Fresnel lens sheet pass through the non-lens surface 81b. As a result, stray light emitted in a direction different from the design is generated.
When this stray light is generated at the center portion of the Fresnel lens sheet, it appears as brightness unevenness unpleasant to the observer, and when it occurs at the outer peripheral portion, it appears as color unevenness.
[0006]
FIG. 9 is a diagram showing a transmission projection television (PTV) incorporating a conventional Fresnel lens sheet and its problem.
The transmissive PTV 90 is a rear projection image display device that projects an image from a light source onto a screen 91 that is a combination of the above-described Fresnel lens sheet and lenticular lens sheet.
For example, as shown in FIG. 9A, the transmission type PTV 90 has a 0 to 0 when the center of the screen is observed from above 30 ° to 40 ° with respect to the center of the screen in a state where an all white signal is input. A fan-shaped colored portion (color cone) B as shown in FIG. 9B is observed at a position of 300 mm. In particular, a shell-like cloudy portion (navel) A was sometimes strongly observed at the center (0 to 20 mm).
Furthermore, a fan-shaped colored portion (rainbow) C may be observed in the vicinity of 300 to 400 mm below.
[0007]
In recent years, the transmission type PTV 90 has become the mainstream to make the screen 91 a fine pitch in order to deal with high-quality images such as high-definition images, and the concentric lens pitch in the Fresnel lens sheet has been miniaturized. If this is done, the number of lenses per unit length increases, so the number of causes of stray light that causes the above-mentioned navel A, color cone B, and rainbow C increases.
Therefore, as the Fresnel lens sheet is made finer, the problems of the navel A, the color cone B, and the rainbow C are becoming more and more important.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-171613 has a problem of the above-mentioned navel (referred to as a white spot in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-171613) by increasing the pitch of the Fresnel lens at the center (region less than 20 mm). However, other problems such as color cones and rainbows have not been resolved.
[0009]
An object of the present invention is to provide a Fresnel lens sheet capable of reducing stray light generated in the Fresnel lens portion and eliminating the occurrence of kinks, color cones, and rainbows.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a Fresnel lens sheet used for a screen of a rear projection type image display device, and having a plurality of Fresnel lens portions on the exit side surface (however, two or more focal points). And a Fresnel lens portion group composed of adjacent n (n is a natural number of 2 or more ) Fresnel lens portions close to the center portion (n−1). ) of the number of Fresnel lens portion is a Fresnel lens sheet, wherein a height of at least one of the Fresnel lens portion is set higher than the height of the lens of the optical design.
[0011]
The invention of claim 2 is the Fresnel lens sheet according to claim 1, the Fresnel lens portion group consisting of a Fresnel lens unit of n that the adjacent are close to the center (n-1) number of the Fresnel lens portion of the at least one lens height from the lens height in the optical design, a Fresnel lens sheet, characterized in that to increase by a predetermined height.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the Fresnel lens sheet according to the first aspect, the group of Fresnel lens portions composed of the n adjacent Fresnel lens portions is at least of (n-1) near the center portion. The Fresnel lens sheet is characterized in that the height of one lens is continuously increased with respect to the lens height in the optical design toward the center.
[0013]
A fourth aspect of the present invention, the Fresnel lens sheet according to claim 1, the Fresnel lens portion group consisting of a Fresnel lens unit of n that the adjacent are close to the center (n-1) number of the Fresnel lens portion Among them, a combination of a portion in which at least one lens height is increased at a constant magnification with respect to a lens height in optical design and a portion in which the height is continuously increased toward the center portion is combined. It is the characteristic Fresnel lens sheet.
[0014]
A fifth aspect of the present invention, the Fresnel lens sheet according to claim 1, the Fresnel lens part group of n Fresnel lens portion to which the adjacent has the feature that it is composed of two Fresnel lens portion It is a Fresnel lens sheet.
[0015]
According to a sixth aspect of the invention, the Fresnel lens sheet according to claim 5, the Fresnel lens portion group consisting of two Fresnel lens portion to which the adjacent, the lens height near the center, the lens of the optical design It is a Fresnel lens sheet characterized by being increased at a constant magnification within a range of 1.1 to 1.9 times the height .
[0016]
According to a seventh aspect of the invention, the Fresnel lens sheet according to claim 5, the Fresnel lens portion group consisting of two Fresnel lens portion to which the adjacent, the lens height close to the center, toward the center The Fresnel lens sheet is characterized by being continuously increased in a range of 1.1 times to 1.9 times the lens height in optical design.
[0017]
The invention of claim 8 is the Fresnel lens sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the Fresnel lens portions are arranged concentrically. is there.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
1-4 is a figure which shows one Embodiment of the Fresnel lens sheet by this invention.
The Fresnel lens sheet 10 of this embodiment is a circular Fresnel lens sheet in which a plurality of Fresnel lens portions 11 used for a screen 91 (see FIG. 9) of a transmission type PTV 90 are formed concentrically. Is composed of a Fresnel lens surface 12 exhibiting optical characteristics as a Fresnel lens, and a non-lens surface 13 not related to the optical characteristics.
As shown in FIG. 1, in the Fresnel lens sheet 10, in the outer peripheral portion 10 </ b> A, the lens height h of the Fresnel lens portion 11 is uniquely determined from the pitch P and the lens angle θ given from the design of the projection system. ing.
[0019]
In this embodiment, as shown in FIG. 2 (A), the lens height h of the Fresnel lens portion is set to be higher than the normal height in a portion 10B from the position D to the center C.
For example, the lens height h of the Fresnel lens unit group 11 composed of n adjacent Fresnel lens units (n is a natural number of 2 or more ) is set to a normal (optical design) lens height from the position D to the center C. The height h2 may be higher than the height h1 .
[0020]
In particular, as shown in FIG. 4A, it is effective that the Fresnel lens sheet 10 is composed of a Fresnel lens part group 11 including two adjacent Fresnel lens parts .
The reason for this is that, as shown in FIG. 4B, if there are two or more Fresnel lens portions , the number of contact points with the lenticular lens 50 is reduced, and the load of the lenticular lens 50 is applied when setting as a screen. Since the Fresnel lens portion 11 is reduced and the load on the lens peak 14 is increased, the lenticular lens at the position indicated by G in FIG. And since the load at the top of the lens is large, it is rubbed with a large force, so it is easy to wear. For this reason, the number of Fresnel lens portions is preferably two.
[0021]
The reason why the lens height is not doubled is as follows. As shown in FIGS. 5A and 5B, when the lens height is doubled, a Fresnel lens having a double pitch is obtained.
However, as shown in FIG. 5C, although the fine pitch is used to avoid moire, the pitch becomes double as shown in FIG. 5D, so it is not effective for moire. For this reason, as shown in FIG. 5 (E), it is necessary to leave the non-lens surface a little and make the bright and dark draft exist.
[0022]
In this embodiment, the center portion 10B of the Fresnel lens sheet 10 refers to a region from the lens center C to a position D less than 20 mm, and the outer peripheral portion 10A refers to a region outside the center portion 10B.
[0023]
In the Fresnel lens sheet 10, when subtle changes in the lens shape and stray light emitted by the non-lens surface are generated, the cause of unpleasant brightness unevenness for the observer is as follows.
FIG. 3A shows the path of the light beam incident on the outer peripheral portion 10A of the Fresnel lens sheet 10, and FIG. 2A shows the path of the light beam incident on the central portion 10B of the Fresnel lens sheet 10. 3B shows the path of the light beam incident on the outer peripheral portion 10A of the conventional Fresnel lens sheet 10 ′, and FIG. 2B shows the path of the light beam incident on the center portion 10B.
[0024]
As shown in FIG. 3B, in the outer peripheral portion 10A of the Fresnel lens sheet 10, the incident angle to the Fresnel lens portion 11 is large, there is no light path to the lens peak portion 14, and the internally reflected light rays are It is totally reflected by the non-lens surface 13 and passes in the direction of the light source (light ray H) and does not exit in the direction of the observer.
However, at the central portion 10B of the Fresnel lens sheet 10, the incident angle to the Fresnel lens portion 11 is approximately 0 °, and the conventional Fresnel lens sheet 10 ′ has a non-lens surface 13 as shown in FIG. Is incident on a surface that is not related to the optical design and totally reflected, passes through the Fresnel lens surface 12, and exits to the viewer. At this time, unnecessary light L is emitted in an unexpected direction by passing through a deformed portion of the lens peak portion 14 due to wear of the cutting tool, a change in the mold shape, and the like, which causes kinks.
[0025]
Further, as shown in FIG. 3B, the non-lens surface 13 exists in the outer peripheral portion of the Fresnel lens sheet 10, so that the internally reflected light on the Fresnel lens surface 12 is within the Fresnel lens sheet 10. There is light emitted from the non-lens surface 13 and the Fresnel lens surface 12 by repeating total reflection. The stray light emitted from the Fresnel lens surface 12 causes the color cone, and the stray light emitted from the non-lens surface 13 causes the rainbow.
[0026]
This phenomenon was also considered in the conventional Fresnel lens sheet 10 ′, but it was at a level with no problem if the lens pitch P = 0.1 mm or more. However, like the Fresnel lens sheet 10 of the present embodiment and the like, the lens pitch P becomes less than 0.1 mm due to the fine pitch, so that the light density of the unnecessary light L is increased and is recognized remarkably. I came.
[0027]
As described above, in the present embodiment, since the lens height h of the concentric Fresnel lens portion 11 in the central portion 10B of the Fresnel lens sheet 10 is set high, for example, as shown in FIG. At the central portion 10B, among the adjacent Fresnel lens portions 11 , the lens height h of at least one Fresnel lens portion is higher than the normal lens height h1 from the concentric radial position D to the center C. By setting the length h2, the gap between the long non-lens surface 13 that is the basis of generation of the unnecessary light beam L is widened, so that the occurrence of kinks generated in the region of the central portion 10B (= 0 to 20 mm). It becomes possible to prevent.
Similarly, as shown in FIG. 3A, it is possible to reduce the occurrence of color cones and rainbows that occur on the outer periphery. The Fresnel lens sheet 10 of the present embodiment is particularly effective when the lens pitch P is 0.1 mm or less.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to specific examples.
FIG. 6 is a view showing Examples 1 to 3 and a comparative example of the Fresnel lens sheet according to the present invention. In each of the embodiments described below, portions having similar functions are described with common reference numerals at the end.
[0029]
Example 1
In the Fresnel lens sheet 10 of Example 1, the lens height h of a Fresnel lens unit group composed of n (n = 3) adjacent Fresnel lens units in the central portion 10B is set to a normal lens height (see the broken line F). It is set to be continuously higher than the above.
Specifically, as shown in FIG. 6A, the Fresnel lens sheet 50 has a lens height h at the outer peripheral portion D (from the position D where the distance from the center C is 400 mm to the outermost peripheral portion E). The lens height was calculated by optical design. Then, the lens heights of the three Fresnel lens portions 10 (i), 10 (i + 1), and 10 (i + 2) adjacent to each other at the position D whose distance from the center C is less than 400 mm are set to normal (see the broken line F). It was continuously higher than the lens height .
[0030]
(Example 2)
In the Fresnel lens sheet 20 of Example 2, the lens height h of the Fresnel lens section group 21 composed of adjacent n (n = 2) Fresnel lens sections is higher than the normal lens height (see the broken line F). It is set to be.
Specifically, as shown in FIG. 6B, the Fresnel lens sheet 20 has a Fresnel lens portion 21 (i + 1) that is adjacent to the Fresnel lens portion 21 (i) adjacent to the outermost peripheral portion E of the Fresnel lens. This is a lens sheet having a lens height h of 0.5 μm and a pitch of 0.05 mm.
[0031]
(Example 3)
In the Fresnel lens sheet 30 of Example 3, the lens height h of the Fresnel lens part adjacent to the central part 30B was set to be continuously higher than the normal (optical design) lens height F. Is.
Specifically, as shown in FIG. 6C, the Fresnel lens sheet 30 has a lens height h at the outer periphery 30A (from the position D where the distance from the center C is 400 mm to the outermost periphery E). Is the lens height calculated by optical design. In the center portion 30B , the adjacent lens height h is continuously higher than the normal lens height (see the broken line F) from the center C to the position D where the distance from the center C is less than 400 mm. This is a lens sheet having a pitch of 0.05 mm, in which the lens height h adjacent to the center C from the position D3 of 20 mm is about twice that of a normal position (see the broken line F).
[0032]
(Comparative example)
As shown in FIG. 6 (D), the Fresnel lens sheet 40 of the comparative example is a lens sheet with a pitch of 0.05 mm, where the lens height h is the lens height calculated by optical design. It was.
[0033]
FIG. 7 is a diagram showing evaluation results of Examples 1 to 3 and a comparative example of the Fresnel lens sheet according to the present invention.
As shown in FIG. 7 , in the comparative example, navel was observed at the center of the Fresnel lens sheet (an area of about 8 mm), but in Examples 1 to 3, no navel was observed. It was also confirmed that the color cone and rainbow improved compared to the comparative example.
[0034]
【The invention's effect】
As described above in detail , according to the present invention, by increasing the interval between the non-lens surfaces, which is the basis for the generation of unwanted rays, it is possible to prevent the occurrence of bulges occurring in the center portion and the color cone. , There is an effect that the occurrence of rainbow can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a Fresnel lens sheet according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an embodiment of a Fresnel lens sheet according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing an embodiment of a Fresnel lens sheet according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a preferred number of Fresnel lens unit groups of the Fresnel lens sheet according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a preferred pitch of a Fresnel lens unit group of the Fresnel lens sheet according to the present embodiment.
FIG. 6 is a view showing Examples 1 to 3 and a comparative example of a Fresnel lens sheet according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing evaluation results of Examples 1 to 3 and a comparative example of a Fresnel lens sheet according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional method of manufacturing a Fresnel lens sheet.
FIG. 9 is a diagram showing a transmissive projection television (PTV) incorporating a conventional Fresnel lens sheet and its problem.
[Explanation of symbols]
10-30 Fresnel lens sheet 11 Fresnel lens part 12 Fresnel lens surface 13 Non-lens surface 14 Mountain peak

Claims

This is a Fresnel lens sheet (excluding a composite-focused Fresnel lens sheet having two or more focal points) that is used for a screen of a rear projection type image display device and has a plurality of Fresnel lens portions on the exit side surface. And
A Fresnel lens unit group consisting of n adjacent Fresnel lens units (n is a natural number of 2 or more ) includes at least one Fresnel lens unit among (n-1) Fresnel lens units close to the center. A Fresnel lens sheet characterized in that the height is higher than the lens height in optical design.

In the Fresnel lens sheet according to claim 1,
Fresnel lens part group of n Fresnel lens portion to which the adjacent are close to the center (n-1) among the pieces of the Fresnel lens portion, at least one lens height Lens height of the optical design The Fresnel lens sheet is characterized by being raised by a certain height .

In the Fresnel lens sheet according to claim 1,
The Fresnel lens unit group consisting of the n adjacent Fresnel lens units has a height of at least one of the (n-1) Fresnel lens units close to the central part, toward the central part. A Fresnel lens sheet characterized by being continuously increased with respect to the lens height in optical design.

In the Fresnel lens sheet according to claim 1,
Fresnel lens part group of n Fresnel lens portion to which the adjacent are close to the center (n-1) among the pieces of the Fresnel lens portion, at least one lens height Lens height of the optical design On the other hand, a Fresnel lens sheet comprising a combination of a portion that is increased at a constant magnification and a portion that is continuously increased toward the center .

In the Fresnel lens sheet according to claim 1 ,
Fresnel lens part group of n Fresnel lens portion to which the adjacent, the Fresnel lens sheet, characterized in that it consists of two Fresnel lens portion.

In the Fresnel lens sheet according to claim 5,
The Fresnel lens part group consisting of the two adjacent Fresnel lens parts has a lens height close to the center part in a range of 1.1 to 1.9 times the lens height in optical design. A Fresnel lens sheet characterized by being raised at a constant magnification .

In the Fresnel lens sheet according to claim 5,
Fresnel lens part group consisting of two Fresnel lens portion to which the adjacent, the lens height near the center, toward the center, the lens height of the optical design, 1.1 to 1 . Fresnel lens sheet characterized by being continuously increased within a range of 9 times.

In the Fresnel lens sheet according to any one of claims 1 to 7,
The Fresnel lens sheet, wherein the Fresnel lens portions are arranged concentrically.