JPS6152601A - フレネルレンズシ−ト - Google Patents
フレネルレンズシ−トInfo
- Publication number
- JPS6152601A JPS6152601A JP17434984A JP17434984A JPS6152601A JP S6152601 A JPS6152601 A JP S6152601A JP 17434984 A JP17434984 A JP 17434984A JP 17434984 A JP17434984 A JP 17434984A JP S6152601 A JPS6152601 A JP S6152601A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- fresnel lens
- light
- sheet
- prism
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- Pending
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、背面投影スクリーン等として用いられるフレ
ネルレンズシートに関するものである。
ネルレンズシートに関するものである。
(従来の技術) 。
背面投影スクリーンは、ビデオプロジェクタやマイクロ
フィルムリーダ等のスクリーンとして使用されているが
、集光効果をもたせるためしばしばフレネルレンズのシ
ートが用いられる。
フィルムリーダ等のスクリーンとして使用されているが
、集光効果をもたせるためしばしばフレネルレンズのシ
ートが用いられる。
ところでこのようなフレネルレンズは、例えば第1図に
示すような透過特性を備えている。すなわちこのような
フレネルレンズは、断面3角形状のプリズム(11が多
数配列するように構成されており、このプリズム(1)
はレンズW (11)と非レンズ面(12)とからなっ
ている。いまこのフレネルレンズのフレネルレンズ面を
入射面(X)Kして用いると、入射光は図のように出射
面(Y)に出射する。このときレンズ面(11)に入射
する光(L)は、有効な光として出射面(Y)側に屈折
して出射するが、非レンズ面(12)に入射した光(L
′)は集光効果に寄与しないこととなる。この傾向は、
光源から離れた箇所あるいは同一箇所でも光源がスクリ
ーンに近接したときほど激しくなるが、このような場合
はプリズム(1)の非レンズ面(12)に入射する光景
が増大するためである。またこのような場合プリズム(
1)に入射する光線の入射角が大きくなるので、表面反
射による透過光量の減少も発生し益々有効な光量が期待
できなくなる。
示すような透過特性を備えている。すなわちこのような
フレネルレンズは、断面3角形状のプリズム(11が多
数配列するように構成されており、このプリズム(1)
はレンズW (11)と非レンズ面(12)とからなっ
ている。いまこのフレネルレンズのフレネルレンズ面を
入射面(X)Kして用いると、入射光は図のように出射
面(Y)に出射する。このときレンズ面(11)に入射
する光(L)は、有効な光として出射面(Y)側に屈折
して出射するが、非レンズ面(12)に入射した光(L
′)は集光効果に寄与しないこととなる。この傾向は、
光源から離れた箇所あるいは同一箇所でも光源がスクリ
ーンに近接したときほど激しくなるが、このような場合
はプリズム(1)の非レンズ面(12)に入射する光景
が増大するためである。またこのような場合プリズム(
1)に入射する光線の入射角が大きくなるので、表面反
射による透過光量の減少も発生し益々有効な光量が期待
できなくなる。
この表面反射率は、7レネルの式によって求めることか
できるが、これを示したのが次の0式である。
できるが、これを示したのが次の0式である。
なお、ここでiは入射角、rは屈折角である。
倒置ばフレネルレンズの素材がアクリル樹脂(屈折率ル
ー1.49)である場合について試算すると、次の■が
成立ち、 ただしルは屈折率。
ー1.49)である場合について試算すると、次の■が
成立ち、 ただしルは屈折率。
上記■、■式より表面反射率が求められる。
例えば入射角70°のときの表面反射率は15%、−入
射角が80’ のときは40%となり、表面反射だけで
これだけのロスが生じてしまう。
射角が80’ のときは40%となり、表面反射だけで
これだけのロスが生じてしまう。
そして、この試算をもとにして、光源からの距離を1,
000 龍、フレネルレンズの焦点距離を。
000 龍、フレネルレンズの焦点距離を。
f=1,000m以下と想定すると、フレネルレンズの
中心から5005m以上離れた箇所では、入射光量の大
部分がロスになってしまうことが分る。
中心から5005m以上離れた箇所では、入射光量の大
部分がロスになってしまうことが分る。
最近ではこの種スクリーンをさらに大型化する動きもあ
り、また装置の奥行きを小さくする機運もあることから
、上述した光量ロスが問題視されるに至っている。
り、また装置の奥行きを小さくする機運もあることから
、上述した光量ロスが問題視されるに至っている。
このため本発明等は、1つのレンズ面に入射した光線の
一部が他のレンズ面で全反射したのち出射するようにな
っているプリズム片を、第2図の如く周辺部に備えたフ
レネルレンズについて、既に提案している(特願昭57
−227909号)。この場合のプリズム片を示すのが
第3図で、プリズム片(2)は2つのレンズ面(21)
t(22)を備えており、このうちの1つのレンズ面(
21)に入射した光の一部が他のレンズ面(22)で全
反射して出射するようになっている。
一部が他のレンズ面で全反射したのち出射するようにな
っているプリズム片を、第2図の如く周辺部に備えたフ
レネルレンズについて、既に提案している(特願昭57
−227909号)。この場合のプリズム片を示すのが
第3図で、プリズム片(2)は2つのレンズ面(21)
t(22)を備えており、このうちの1つのレンズ面(
21)に入射した光の一部が他のレンズ面(22)で全
反射して出射するようになっている。
このようにすると、フレネルレンズシートへの入射角度
が大きい領域での光量ロス(L’の光線)は、第1図の
フレネルレンズに比べて少なくなる利点がある。したが
って、フレネルレンズシートへの投写距離が短かいとき
、すなわち入射角度が大きなときには、従来のものに比
べて光のロスを少なくして観察側に出射させることがで
きることとなる。
が大きい領域での光量ロス(L’の光線)は、第1図の
フレネルレンズに比べて少なくなる利点がある。したが
って、フレネルレンズシートへの投写距離が短かいとき
、すなわち入射角度が大きなときには、従来のものに比
べて光のロスを少なくして観察側に出射させることがで
きることとなる。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが第2図および第3図のフレネルレンズシートに
あって、2種のプリズムの境界線がはっきりと目立って
しまう問題点があった。そこで本発明においては独得の
プリズム片の特徴を生しながら、従来のプリズム片と交
互に組合せて、フレネルレンズシート全体に均一で境界
線が目立つことのないフレネルレンズシートを提供しよ
うとするものである。
あって、2種のプリズムの境界線がはっきりと目立って
しまう問題点があった。そこで本発明においては独得の
プリズム片の特徴を生しながら、従来のプリズム片と交
互に組合せて、フレネルレンズシート全体に均一で境界
線が目立つことのないフレネルレンズシートを提供しよ
うとするものである。
(問題点を解決するための手段)
すなわち本発明は上記の目的を達成するためになされた
もので、その要旨とするところは、フレネルレンズ面を
入射面として用いるフレネルレンズシートであって、そ
のフレネルレンズ面のレンズ単位が、1つのレンズ面に
入射した光線の一部が他のレンズ面で全反射したのち出
射するようになっているプ1ノズム片と、レンズ面に入
射した光が屈折して出射するようになっているプリズム
片との組で構成されており、しかもこれらの2種のプリ
ズム片がシート全体にわたって交互に位置するように配
列されていることを特徴とするフレネルレンズシートに
ある。
もので、その要旨とするところは、フレネルレンズ面を
入射面として用いるフレネルレンズシートであって、そ
のフレネルレンズ面のレンズ単位が、1つのレンズ面に
入射した光線の一部が他のレンズ面で全反射したのち出
射するようになっているプ1ノズム片と、レンズ面に入
射した光が屈折して出射するようになっているプリズム
片との組で構成されており、しかもこれらの2種のプリ
ズム片がシート全体にわたって交互に位置するように配
列されていることを特徴とするフレネルレンズシートに
ある。
以下、本発明を実施例の図面に従って説明する。
第4図は本発明のフレネルレンズシートの一実施例を示
しており、中心から周辺にかけての一部が図示されてい
る。同図(おいて、CP’)がチーキュ2−フレネルレ
ンズを構成するレンズ単位、(1)がレンズ面に入射し
た光が屈折して出射するようになっているプリズム片(
以下、単に従来型プリズム片という。)、(2)が1つ
のレンズ面に入射した光線の一部が他のレンズ面で全反
射したのち出射するようになっているプリズム片(以下
、単に全反射型プリズム片という。)で、本発明はこの
ようにレンズ単位(P)に、従来型プリズム片(1)と
全反射型プリズム片(2)の2種が交互に組としてしか
もシート全体にわたつて配置してなることを特徴とする
ものである。
しており、中心から周辺にかけての一部が図示されてい
る。同図(おいて、CP’)がチーキュ2−フレネルレ
ンズを構成するレンズ単位、(1)がレンズ面に入射し
た光が屈折して出射するようになっているプリズム片(
以下、単に従来型プリズム片という。)、(2)が1つ
のレンズ面に入射した光線の一部が他のレンズ面で全反
射したのち出射するようになっているプリズム片(以下
、単に全反射型プリズム片という。)で、本発明はこの
ようにレンズ単位(P)に、従来型プリズム片(1)と
全反射型プリズム片(2)の2種が交互に組としてしか
もシート全体にわたつて配置してなることを特徴とする
ものである。
なお、説明の都合上、全反射型プリズム片に)には図面
上薄墨を施している。
上薄墨を施している。
第5図および第6図は、第4図に示したフレネルレンズ
シートの光の透過特性を示しているが、第5図がフレネ
ルレンズシートの中心部分に位置する1つのレンズ単位
、第6図が同じ周辺部分のレンズ単位である。すなわち
第5図の場合、レンズ単位に入射する光の角度が小さい
ため、従来型プリズム(1)の(A) −(B)間に入
射した光は屈折されて(A’) −(B’)の如く有効
な光として出射し、このときのロスとなる光(Lυは比
較的少なく、従来型プリズム片(11が機能している。
シートの光の透過特性を示しているが、第5図がフレネ
ルレンズシートの中心部分に位置する1つのレンズ単位
、第6図が同じ周辺部分のレンズ単位である。すなわち
第5図の場合、レンズ単位に入射する光の角度が小さい
ため、従来型プリズム(1)の(A) −(B)間に入
射した光は屈折されて(A’) −(B’)の如く有効
な光として出射し、このときのロスとなる光(Lυは比
較的少なく、従来型プリズム片(11が機能している。
しかしこの状態における全反射型プリズム片(2)に入
射する光は、このうちの1つのレンズ面(21)におけ
る(C) −(D)間の光のみが他のレンズ面(22)
で全反射して有効な光(C’) −(D’)として出射
するのみで、大半は(L、)の光のようにロスになって
しまう。
射する光は、このうちの1つのレンズ面(21)におけ
る(C) −(D)間の光のみが他のレンズ面(22)
で全反射して有効な光(C’) −(D’)として出射
するのみで、大半は(L、)の光のようにロスになって
しまう。
ところが、第6図の周辺部分となるとこれが逆転し、従
来型プリズム片(1)に入射する光は、入射の角度が太
き(なるためほんの僅かの(A)−(B)間の光が屈折
して(A’) −(B’)として出射するのみで、他は
ロス(Ll)となってしまう。−万全反射型プリズム片
(2)の1つのレンズ面(21)に入射した光の過半は
、(C) −(D)の如く他のレンズ面(22)で全反
射し、(C’) −(D’)の如く有効な光となって出
射し、残りが(L、)の光としてロスになるだけである
。
来型プリズム片(1)に入射する光は、入射の角度が太
き(なるためほんの僅かの(A)−(B)間の光が屈折
して(A’) −(B’)として出射するのみで、他は
ロス(Ll)となってしまう。−万全反射型プリズム片
(2)の1つのレンズ面(21)に入射した光の過半は
、(C) −(D)の如く他のレンズ面(22)で全反
射し、(C’) −(D’)の如く有効な光となって出
射し、残りが(L、)の光としてロスになるだけである
。
したがってこのようなレンズ単位(P)をシート全体に
わたって形成された本発明のフレネルレンズシートは、
異なるプリズム片のそれぞれの機能が発揮され、しかも
全体として調和のとれた、境界が目立ったりすることの
ないものが得られることとなる。なお、本発明における
全反射型プリズム片(2)の先端角度(第4図θ)はよ
り鋭角にしたほうが光のロスが少なくなるが型の製作、
成形上の理由等の制約があり、しかもあまりにこの角度
が小さくなりすぎると全反射が起らないこともあるため
、結局先端角度は30〜60°程度が好ましい。
わたって形成された本発明のフレネルレンズシートは、
異なるプリズム片のそれぞれの機能が発揮され、しかも
全体として調和のとれた、境界が目立ったりすることの
ないものが得られることとなる。なお、本発明における
全反射型プリズム片(2)の先端角度(第4図θ)はよ
り鋭角にしたほうが光のロスが少なくなるが型の製作、
成形上の理由等の制約があり、しかもあまりにこの角度
が小さくなりすぎると全反射が起らないこともあるため
、結局先端角度は30〜60°程度が好ましい。
本発明のレンズ単位(P)における全反射壓プリズム片
(2)は、と9わけ周辺部分の入射角度の大きな箇所で
機能を発揮するので、第7図の如、て小さくする、別言
すれば全反射型プリズム片(2)の占める割合を大きく
することにより、一層優れた効果をもたらすことが可能
となる。第7図の例では、中心が従来型プリズム片(I
J:全反射型プリズム片+2)=9:1から徐々にその
比率が変わり、周辺部分で逆に1:9となる構成を示し
ているが、勿論逓減する比率は目的によって選択される
。なお、レンズ単位(P)のピッチを中心部分と周辺部
分で変化させることも可能であるが、ピッチ一定の方が
型の製作が容易であり、しかも出射面あるいは出射側に
レンチキュラーレンズを配設したときのモアレ現象の対
処が簡単となる。
(2)は、と9わけ周辺部分の入射角度の大きな箇所で
機能を発揮するので、第7図の如、て小さくする、別言
すれば全反射型プリズム片(2)の占める割合を大きく
することにより、一層優れた効果をもたらすことが可能
となる。第7図の例では、中心が従来型プリズム片(I
J:全反射型プリズム片+2)=9:1から徐々にその
比率が変わり、周辺部分で逆に1:9となる構成を示し
ているが、勿論逓減する比率は目的によって選択される
。なお、レンズ単位(P)のピッチを中心部分と周辺部
分で変化させることも可能であるが、ピッチ一定の方が
型の製作が容易であり、しかも出射面あるいは出射側に
レンチキュラーレンズを配設したときのモアレ現象の対
処が簡単となる。
いま透明なアクリル樹脂(屈折率1.49)を用いて第
4図と第7図のフレネルレンズシートを製作し、従来品
と集光効率について比較した(第4図のものが1.第7
図のものが■)。光源からフレネルレンズシートまでの
投射距離を700龍、そのときの集光距離を5,000
m罵とし、シートの大きさを40インチ(最大で中心か
らの距離が510ta)とした。またこのときの全反射
型プリズム片の先端角度は、40° と一定にした。製
造方法は、このようなプリズム片を有する聾を切削し、
アクリル樹脂を加熱プレスして行なった。なお比較品は
、第1図に示すような従来型プリズム片のみからなるフ
レネルレンズシー) (1)と第2図に示すような全反
射型プリズム片のみからなるフレネルレンズシー )
(■)である。
4図と第7図のフレネルレンズシートを製作し、従来品
と集光効率について比較した(第4図のものが1.第7
図のものが■)。光源からフレネルレンズシートまでの
投射距離を700龍、そのときの集光距離を5,000
m罵とし、シートの大きさを40インチ(最大で中心か
らの距離が510ta)とした。またこのときの全反射
型プリズム片の先端角度は、40° と一定にした。製
造方法は、このようなプリズム片を有する聾を切削し、
アクリル樹脂を加熱プレスして行なった。なお比較品は
、第1図に示すような従来型プリズム片のみからなるフ
レネルレンズシー) (1)と第2図に示すような全反
射型プリズム片のみからなるフレネルレンズシー )
(■)である。
この結果を示すのが第8図で、これらのフレネルレンズ
シートの効率は、従来のフレネルレンズシート(1)が
周辺で20%程度しかないのに対し、第4図の場合(1
)で40〜60%程度に、また第7図の場合(…)は6
0%以上もあり、シートを全体のバランスもよいことが
分る。なお、全反射型プリズム片のみからなる場合(1
v)は中心部分が低すぎてしまう。
シートの効率は、従来のフレネルレンズシート(1)が
周辺で20%程度しかないのに対し、第4図の場合(1
)で40〜60%程度に、また第7図の場合(…)は6
0%以上もあり、シートを全体のバランスもよいことが
分る。なお、全反射型プリズム片のみからなる場合(1
v)は中心部分が低すぎてしまう。
本発明のフレネルレンズの素材としては、上述したアク
リル樹脂以外に、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン
樹脂等の合成樹脂材料が適しており、これらの合成樹脂
材料を用いるとぎ罠は、加熱プレス法、射出成形法ある
いは鋳込み重合法等によって製作することができる。
リル樹脂以外に、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン
樹脂等の合成樹脂材料が適しており、これらの合成樹脂
材料を用いるとぎ罠は、加熱プレス法、射出成形法ある
いは鋳込み重合法等によって製作することができる。
なお、本発明の7レネルレンズは、そのフレネルレンズ
面を光源側すなわち入射面として用いるものであれば、
反対側の出射面は平坦であっても、適宜なレンズ面を形
成してもよい。特に本発明のフレネルレンズを背面投影
スクリーンとして用いるときは、出射面にレンチキュラ
ーレンズ面を形成するとよい。
面を光源側すなわち入射面として用いるものであれば、
反対側の出射面は平坦であっても、適宜なレンズ面を形
成してもよい。特に本発明のフレネルレンズを背面投影
スクリーンとして用いるときは、出射面にレンチキュラ
ーレンズ面を形成するとよい。
(発明の効果)
本発明は以上詳述した如き構成からなるものであるから
、シート全面にわたって入射光量のロス−を可及的に減
少させて、有効な光量の増加を図り、均一で明るいフレ
ネルレンズを提供しうる利点がある。
、シート全面にわたって入射光量のロス−を可及的に減
少させて、有効な光量の増加を図り、均一で明るいフレ
ネルレンズを提供しうる利点がある。
、 第1図は一般のフレネルレンズにおけるプリズムの
透過特性を示す説明図、第2図は全反射プリズム片を一
部に用いたフレネルレンズの半裁した断面図、第3図は
その全反射プリズム片の透過特性を示す説明図、第4図
は本発明のフレネルレンズシートの一部を示す断面図、
第5図および第6図はそのレンズ単位の透過特性を示す
説明図、第7図は本発明の他の実施例を示す断面図、第
8図は各種フレネルレンズシートの集光の効率を比較し
たグラフである。 (P)・・・・・レンズ単位 (1)・・・・・従来型プリズム片(レンズ面に入射し
た光が屈折して出射するようにな っているプリズム片) (11)・・・・・レンズ面、(12)・・・・・非レ
ンズ面(2)・・・・・全反射型プリズム片(1つのレ
ンズ面に入射した光線の一部が他のレン ズ面で全反射したのち出射するよう になっているプリズム片) (21)・・・・・1つのレンズ面 (22)・・・・・他のレンズ面 (X)・・・・・入射面 (Y)・・・・・出射面
透過特性を示す説明図、第2図は全反射プリズム片を一
部に用いたフレネルレンズの半裁した断面図、第3図は
その全反射プリズム片の透過特性を示す説明図、第4図
は本発明のフレネルレンズシートの一部を示す断面図、
第5図および第6図はそのレンズ単位の透過特性を示す
説明図、第7図は本発明の他の実施例を示す断面図、第
8図は各種フレネルレンズシートの集光の効率を比較し
たグラフである。 (P)・・・・・レンズ単位 (1)・・・・・従来型プリズム片(レンズ面に入射し
た光が屈折して出射するようにな っているプリズム片) (11)・・・・・レンズ面、(12)・・・・・非レ
ンズ面(2)・・・・・全反射型プリズム片(1つのレ
ンズ面に入射した光線の一部が他のレン ズ面で全反射したのち出射するよう になっているプリズム片) (21)・・・・・1つのレンズ面 (22)・・・・・他のレンズ面 (X)・・・・・入射面 (Y)・・・・・出射面
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、フレネルレンズ面を入射面として用いるフレネルレ
ンズシートであつて、そのフレネルレンズ面のレンズ単
位が、1つのレンズ面に入射した光線の一部が他のレン
ズ面で全反射したのち出射するようになつているプリズ
ム片と、レンズ面に入射した光が屈折して出射するよう
になつているプリズム片との組で構成されており、しか
もこれらの2種のプリズム片がシート全体にわたつて交
互に位置するように配列されていることを特徴とするフ
レネルレンズシート。 2、2種のプリズム片で構成されるレンズ単位のピツチ
を一定とし、そのうちのレンズ面に入射した光が屈折し
て出射するようになつているプリズム片の占める割合を
、中心から外側になるほど小さくしたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のフレネルレンズシート。 3、1つのレンズ面に入射した光線の一部が他のレンズ
面で全反射したのち出射するようになつているプリズム
片の先端角度を、30〜60°としたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項または第2項記載のフレネルレン
ズシート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17434984A JPS6152601A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | フレネルレンズシ−ト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17434984A JPS6152601A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | フレネルレンズシ−ト |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6152601A true JPS6152601A (ja) | 1986-03-15 |
Family
ID=15977085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17434984A Pending JPS6152601A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | フレネルレンズシ−ト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6152601A (ja) |
Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
WO2002027399A1 (fr) * | 2000-09-29 | 2002-04-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Lentille de fresnel, ecran, dispositif d'affichage d'image, procede de fabrication de moules pour lentilles et procede de fabrication de lentilles |
JP2003114481A (ja) * | 2001-10-05 | 2003-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | 透過型スクリーンおよび投写型表示装置 |
JP2005043681A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Canon Inc | 投射型表示装置 |
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JPS59119340A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-10 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | フレネルレンズ |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP17434984A patent/JPS6152601A/ja active Pending
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